横向磁通发电机.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102842974 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 2 9 7 4 A *CN102842974A* (21)申请号 201210301084.3 (22)申请日 2012.08.22 61/679,476 2012.08.03 US H02K 1/22(2006.01) H02K 1/27(2006.01) H02K 1/12(2006.01) (71)申请人纳多拉斐尔 地址加拿大魁北克省 申请人马西科特丹尼尔 亚当埃里克 科特西蒙 (72)发明人纳多拉斐尔 马西科特丹尼尔 亚当埃里克 科特西蒙 (74)专利代理机构上海唯源。

2、专利代理有限公司 31229 代理人曾耀先 (54) 发明名称 横向磁通发电机 (57) 摘要 本发明涉及一种旋转横向磁通发电机 （TFEM），该TFEM包含一个定子部分和一个转子部 分，转子部分根据定子部分确定位置，转子部分包 含交错排序的磁极和集中器，磁极和集中器径向 围绕旋转轴排列；定子部分包含至少一个相，该 相包含多个铁心，铁心与围绕旋转轴排列的线圈 搭配，各铁心包含一对倾斜的磁极，磁极通过渐进 的方式与相关搭配的集中器的电磁场接合。本发 明还涉及在TFEM上期望位置安置的多种元素，以 及一种线性TFEM。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书12页 附图。

3、24页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 12 页 附图 24 页 1/1页 2 1.一个旋转横向磁通发电机，其特征在于，包含： 一个定子部分； 一个转子部分，转子部分可旋转，位置根据定子部分而定，转子部分包括交错排列的磁 体和集中器，磁体和集中器径向围绕旋转轴放置； 定子部分包括至少一个相，该相包括多个铁心，铁心与围绕旋转轴放置的线圈搭配，各 铁心包含一对倾斜的磁极，磁极通过渐进的方式与对应搭配的集中器的电磁场接合。 2.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，至少一个相为三相，该三相沿 轴向放置，一个电循环的相移为120。 3.。

4、根据权利要求1或2所述的横向磁通发电机，其特征在于，的磁极对的数量是32。 4.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，定子倾斜的角度为4到8。 5.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，转子倾斜的角度位0到8。 6.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，磁体长度在60毫米到150毫 米之间。 7.根据权利要求6所述的横向磁通发电机，其特征在于，线圈长度在磁体长度的20 到25之间。 8.根据权利要求6或7的横向磁通发电机，其特征在于，线圈高度在磁体长度的70 到120之间。 9.根据权利要求6所述的横向磁通发电机，其特征在于，磁体高度在磁体长度的22 到29之间。。

5、 10.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，转子部分包含转子重叠，重 叠的比例在0到25之间。 11.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，定子部分包含定子重叠，重 叠的比例在0到25之间。 12.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，横向磁通发电机的气隙直径 在200毫米到2200毫米之间。 13.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，至少一个相包含至少2个角 部分。 14.根据权利要求13所述的横向磁通发电机，其特征在于，一个角部分包含至少两组 磁极。 15.根据权利要求14所述的横向磁通发电机，其特征在于，至少两组磁极中的一组包 含三个铁心，铁心。

6、径向放置在角部分中，间插角度相同。 16.根据权利要求1所述的横向磁通发电机，其特征在于，至少一个相包含至少2组磁 极。 权 利 要 求 书CN 102842974 A 1/12页 3 横向磁通发电机 技术领域 0002 本发明主要与横向磁通发电机有关。具体来说本发明与低齿槽转矩和脉动转矩的 横向磁通交流发电机和电机有关。 背景技术 0003 发电机与电机被应用到各种机器和电器上，用来产生电流，形成机械运动。比如说 应用到发电和输电上。发电机与电机可以采用横向磁通永磁体（TFPM）技术。 0004 永磁励磁横向磁通发电机见诸一些论文中，例如Michael Bork的Entwicklung un。

7、d Optimierung einer fertigungsgerechten Transversalflu maschine（开发和优 化横向磁通发电机以满足生产要求），第82号论文，亚琛工业大学、Shaker Verlag Aachen， 德国，1997年，第8页和第8页以后的页。线绕式定子绕组由U形软铁心（轭）环绕，软铁心 的方向与旋转方向一致，间距是磁极距的两倍。U形铁心的开口端正对着定子与转子之间气 隙，形成定子的极点。面对磁极的永磁体和集中器面对定子铁心的极点，拥有相反的极性。 永磁体在转子旋转中间歇性地位于定子的极点之间，不会出现铁磁短路，短路元件放置在 定子上，短路元件可让永磁。

8、体短路。 0005 换句话说，横向磁通发电机包括一个圆形定子和一个圆形转子，定子和转子由气 隙隔开，让转子绕着定子自由旋转，其中定子含有软铁心，软铁心让磁通量沿着垂直于转子 旋转的方向通过。横向磁通发电机的定子也含有电导体，电导体用来确定环形线圈，线圈缠 绕的方向与机器旋转的方向平行。在这种类型的机器上，转子包含多个相同的永磁零件，这 些零件的放置位置特殊，可在气隙的方向上产生交错的磁通量。这个磁通径向经过气隙，穿 透定子的软铁心，让磁通绕着电导体流动。 0006 由多个相同的永磁零件制成的含有转子的横向磁通发电机上，磁通集中器中的永 磁体的放置方向应让磁体的磁化方向与转子的旋转方向平行。磁通。

9、集中器插在永磁体之 间，引导永磁体产生的磁通量径向通过气隙。 0007 该横向磁通发电机含有一个定子，定子由马蹄形软铁心组成，定子的方向需要让 磁通能在这些铁心内循环，磁通的方向与转子旋转轴垂直。 0008 磁通与定子铁心的旋转方向垂直，这样横向磁通发电机可以拥有较高的每重量单 位机械转矩。这样的TFPM发电机也会产生较低的齿槽转矩和脉动转矩。 0009 发电机的齿槽转矩是转子的永磁体与永磁机的定子槽之间的反应产生的转矩。该 转矩也可以用来止动，或充当无电流转矩，拥有针对这个位置的可变磁阻功能。这个转矩 与位置无关，它的旋转周期取决于定子磁极的数量。通常情况下，此转矩的基本频率是发电 机标准转。

10、矩的两倍，理论上产生的能量平衡为零（忽略损耗时）。齿槽转矩在这种发电机的 运行中是多余的。发电机低速运转时此转矩尤其明显，会让发电机忽动忽停。齿槽转矩会导 致转矩和转速脉动，但是在发电机高速运行时，转动惯量能过滤掉大部分齿槽转矩的影响。 0010 转矩脉动是指相对于额定转矩所产生的变化，通常使用百分比表示。通常情况下， 脉动转矩的基本频率是三相发电机单相转矩的基本频率的三倍。脉动转矩通常采用变形正 说 明 书CN 102842974 A 2/12页 4 弦波表示。发电机中的脉动转矩成因很复杂，由多种因素决定，例如齿槽转矩、MMF与气隙 通量谐波相互作用或机械失衡，比如转子的离心率。脉动转矩是与。

11、平均转矩Tavg相比，最 大转矩Tmax与最小转矩Tmin之间的差别： (Tmax-Tmin)/Tavg)100 等式1 0011 发电机中的脉动转矩通常有不良影响，因为它会导致振动和噪声，减损机器寿命。 脉动转矩大的时候需要采取措施加以抑制，例如改变可能会影响一般性能的机械的几何形 状。 0012 负荷过轻时除了齿槽转矩，还有另外一个因素也会产生脉动转矩：由磁动势 （MMF）与气隙通量谐波相互作用产生的脉动转矩。通过改变发电机的几何形状，这部分因素 可以得到抑制。 0013 低齿槽转矩的机器可能拥有高脉动转矩，而高齿槽转矩的机器可能拥有低脉动转 矩。MMF与气隙通量谐波之间的反应在不同情况下。

12、能补偿或增加齿槽转矩或脉动转矩。电 压或电流的改变不会对齿槽转矩产生影响。 0014 因此生产发电机时最好让其拥有较低的振动、齿槽转矩和脉动转矩。并且，发电机 最好拥有能力使用最少的资源进行电气调整，将振动、齿槽转矩和脉动转矩降到最低。同 时，发电机还要尽可能造价低廉。通过以下内容和配有图解的详细说明，本领域一般技术人 员能清楚了解本发明的其他不足。 发明内容 0015 本发明的目的之一是通过解决背景技术领域现有的一种或多种需求，减缓该技术 的一项或多项缺点。 0016 以下内容是本发明的简明总结，目的是对本发明的某些方面进行基本的解释。此 内容不是本发明的详细概述。本内容不用于识别本发明的关。

13、键元素，或描述本发明的范围。 本内容的唯一目的是通过简单的方式呈现此发明的一些概念，作为随后更加详细的说明的 序。 0017 本发明的对象是通常被称为电动机（旋转或线性），用于降低、减少或抵消横向磁 通发电机上的齿槽转矩和脉动转矩。 0018 通常情况下，本发明的对象为一种横向磁通发电机（TFEM），更具体来说就是横向 磁通永磁电机（TFPM），可同时或分别减少或抵消齿槽转矩和脉动转矩。齿槽转矩和脉动转 矩的较少或抵消通过采用各种元件的机械结构实现，包括：各种极对、磁体的磁极长度、线 圈长度、线圈高度、磁体高度、转子倾斜、定子倾斜、转子重叠、定子重叠和极组。 0019 通常情况下，本发明的对象。

14、可提供120电气相移，进而提供标准的对称电流，该 电流与完整的360电循环相重叠。在理论上，120相移可消除任何不是三（3）的倍数的 谐波。所以，本发明的对象能提供一种装置，该装置可大幅度减少三相横向磁通发电机中三 （3）的倍数的谐波。两相发电机拥有90相移，可利用类似的原理消除谐波。 0020 本发明的一个对象能在一个相中提供铁心分配，让转矩波形变得更流畅、更接近 正弦。 0021 本发明至少有一个对象提供至少一个包含多个铁心的相位和相关极，铁心成角度 说 明 书CN 102842974 A 3/12页 5 地以不同角距的相互分离。 0022 本发明至少有一项提供至少一个包含至少三个相邻铁心。

15、和相关极的相位，铁心和 相关级以大体上一致的角距相互分离，并与邻近的铁心和相关级以不同的角距相互分离。 0023 本发明至少有一项提供至少两个相邻铁心和相关极，铁心以10.8度径向分离， 并以至少一个显著不同的径向角度与相邻铁心相互分离。 0024 本发明至少有一个对象提供一组磁极，磁极之间有间插角距，磁极在一个相中重 叠至少两倍，以限定磁极在相中的位置。 0025 本发明至少有一个对象提供一个包含多个相似角部分的相位，每个部分包含多个 铁心，铁心以相似间插角放置。此外，本发明的一项能提供包含多个组装的角部分的相，各 角部分相应包含重复序列的铁心角距。 0026 本发明至少有一项提供一个包含多。

16、个相同角部分的相。 0027 本发明至少有一项提供一个包含定子的横向磁通发电机，定子与横向磁通发电机 的旋转轴有一定的倾角，用以同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转 矩。 0028 本发明至少有一项提供一个包含定子倾斜优选为6的横向磁通发电机。 0029 本发明至少有一项提供一个包含定子倾斜优选为4到8的横向磁通发电机。 0030 本发明至少有一项提供一个包含定子倾斜优选为0到11的横向磁通发电机。 0031 本发明至少有一项提供一个包含转子的横向磁通发电机，定子与横向磁通发电机 的旋转轴有一定的倾斜，用以同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转 矩。 0032 本。

17、发明至少有一项提供一个包含转子倾斜优选为0的横向磁通发电机。 0033 本发明至少有一项提供一个包含转子倾斜优选为0到8的横向磁通发电机。 0034 本发明至少有一项提供一个包含转子倾斜优选为0到11的横向磁通发电机。 0035 本发明至少有一个对象提供包含大量数量是二（2）的倍数或者最好是四（4）的倍 数的磁极对，以同时或分开减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转矩。 0036 本发明至少有一项提供优选包含每相32对磁极的横向磁通发电机。 0037 本发明至少有一项提供每相最好28到36对磁极的横向磁通发电机。 0038 本发明至少有一项提供每相最好20到44对磁极的横向磁通发电机。 0。

18、039 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含的磁体长度 能够按比例被其他元件使用，同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转 矩。 0040 本发明至少有一项提供一个包含优选磁体长度为100毫米的横向磁通发电机。 0041 本发明至少有一项提供一个包含优选磁体长度为60毫米到150毫米的横向磁通 发电机。 0042 本发明至少有一项提供一个包含优选磁体长度为40毫米到200毫米的横向磁通 发电机。 0043 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含的线圈长度 尺寸与磁体长度成比例，可同时或分开减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转 矩。。

19、 说 明 书CN 102842974 A 4/12页 6 0044 本发明至少有一项提供一个包含优选长度为磁体长度23的线圈的横向磁通发 电机。 0045 本发明至少有一项提供一个包含优选长度为磁体长度20到25的线圈的横向 磁通发电机。 0046 本发明至少有一项提供一个包含优选长度为磁体长度11到33的线圈的横向 磁通发电机。 0047 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含的线圈高度 尺寸与磁体长度成比例，可同时或分开减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转 矩。 0048 本发明至少有一项提供一个包含优选高度为磁体长度100的线圈的横向磁通发 电机。 0049 。

20、本发明至少有一项提供一个包含优选高度为磁体长度70到120的线圈的横 向磁通发电机。 0050 本发明至少有一项提供一个包含优选高度为磁体长度40到150的线圈的横 向磁通发电机。 0051 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含的磁极高度 尺寸与磁体长度成比例，可同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转 矩。 0052 本发明至少有一项提供一个包含优选高度为磁体长度25的磁极的横向磁通发 电机。 0053 本发明至少有一项提供一个包含优选高度为磁体长度22到29的磁极的横向 磁通发电机。 0054 本发明至少有一项提供一个包含优选高度为磁体长度17到33的磁。

21、极的横向 磁通发电机。 0055 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含一个转子重 叠，可同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转矩。 0056 本发明至少有一项提供一个包含转子重叠优选为0的横向磁通发电机。 0057 本发明至少有一项提供一个包含转子重叠优选为0到8的横向磁通发电机。 0058 本发明至少有一项提供一个包含转子重叠优选为10到35的横向磁通发电 机。 0059 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含一个定子重 叠，可同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转矩。 0060 本发明至少有一项提供一个包含定子重叠优。

22、选为20的横向磁通发电机。 0061 本发明至少有一项提供一个包含定子重叠优选为0到25的横向磁通发电机。 0062 本发明至少有一项提供一个包含定子重叠优选为-5到30的横向磁通发电 机。 0063 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含的气隙的直 径可同时或分别减少或抵消横向磁通发电机的齿槽转矩和脉动转矩。 0064 本发明至少有一项提供一个包含气隙直径优选为510毫米的横向磁通发电机。 说 明 书CN 102842974 A 5/12页 7 0065 本发明至少有一项提供一个包含气隙直径优选为200毫米到2200毫米的横向磁 通发电机。 0066 本发明至少有一项提。

23、供一个包含气隙直径优选为100毫米到4000毫米的横向磁 通发电机。 0067 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含一个转子部 分，转子附着的磁极和集中器对称排列。 0068 本发明至少有一项提供一个横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含一个定子部 分，定子上固定的铁心呈非对称排列。 0069 本发明至少有一项提供一个线性横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含一个固 定部分和一个移动部分，移动部分根据定子部分确定位置，移动部分包含交错排序的磁极 和集中器，磁极和集中器径向围绕纵轴排列；固定部分包含至少一个相，该相包含多个铁 心，铁心与围绕纵轴排列的线圈搭配，各铁心包含一对倾。

24、斜的磁极，磁极通过渐进的方式与 相关搭配的集中器的电磁场接合。 0070 本发明至少有一项提供一种旋转横向磁通发电机，该横向磁通发电机包含一个定 子部分和一个转子部分，转子部分根据定子部分确定位置，转子部分包含交错排序的磁极 和集中器，磁极和集中器径向围绕旋转轴排列；定子部分包含至少一个相，该相包含多个铁 心，铁心与围绕旋转轴排列的线圈搭配，各铁心包含一对倾斜的磁极，磁极通过渐进的方式 与相关搭配的集中器的电磁场接合。 0071 本发明的实施例各拥有至少一个上述对象和/或项，但是不必拥有所有上述对 象。应该了解的是本发明的有些项在尝试获得上述对象时获得，他们可能并不满足成为这 些对象的条件，而。

25、是/或者满足此处没有具体叙述的其他对象的条件。 0072 本发明实施例其他和/或备选的特性、项目和优势将在以下说明、附图和附加的 权利要求中加以详述。 附图说明 0073 图1是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的等距视图； 0074 图2是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的等距视图； 0075 图3是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的右侧立面视图； 0076 图4是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的左侧立面视图； 0077 图5是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的俯视图； 0078 图6是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的底视图； 0079 图7是本发明至少一个实施例的。

26、横向磁通发电机的正立面视图； 0080 图8是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的后立面视图； 0081 图9是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机等距半分解视图，该图显示出了 定子部分和转子部分； 0082 图10是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的部分的等距半分解视图，该 图显示转子部分； 0083 图11是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的部分的等距半分解视图，该 图显示定子部分的多相模块； 说 明 书CN 102842974 A 6/12页 8 0084 图12是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机放大后截面的等距半分解视 图； 0085 图13是本发明至少一个实施例的横向磁。

27、通发电机的截面图，显示多相模块； 0086 图14是本发明至少一个实施例的横向磁通发电机的截面图，显示定子部分的铁 心对； 0087 图15是本发明至少一个实施例的铁心的等距视图； 0088 图16是本发明至少一个实施例的相模块的等距半分解视图，该图显示定子部分 的一个相模块； 0089 图17是本发明至少一个实施例的角部分的等距半分解视图； 0090 图18是本发明至少一个实施例的相模块的等距部件装配图； 0091 图19是本发明至少一个实施例的角部分的正立面视图，显示多个铁心之间的相 对角； 0092 图20是本发明至少一个实施例的相模块的正立面图，显示模块的相关角。 0093 图21是本。

28、发明至少一个实施例的转子部分的侧立面图； 0094 图22是本发明至少一个实施例的线圈和铁心组装的等距视图； 0095 图23是本发明至少一个实施例的线圈部分和铁心组装的正立面图； 0096 图24是本发明至少一个实施例的线性横向磁通发电机的侧立面视图； 0097 图25是本发明至少一个实施例的线性横向磁通发电机的等距视图； 具体实施方式 0098 我们现在将参考附图对本发明进行说明。在以下说明中，我们将陈述大量细节，通 过说明实施例的方式对本发明进行彻底的解释。但是，很明显本发明即使没有这些具体细 节说明也能投入到应用中。在其他情况下，如果合适，我们将采用方框图的方式显示众所周 知的结构和设。

29、备，以便对本发明进行说明。 0099 以下实施例结合附图描述一个有三十二（32）个磁极、气隙直径为510毫米、磁体 长度为100毫米的横向磁通发电机10。该横向磁通发电机10采用外部转子而不是内部转 子，横向磁通发电机10的配置、相的数量可在不脱离本发明范围的情况下，根据期望输出 功率、转矩和转速进行调整。 0100 图1至图8显示的是一个横向磁通发电机10。该横向磁通发电机10包含一个定 子部分14和一个转子部分18。定子部分14经过改造保持固定，而转子部分18的位置在定 子部分14的范围之内，转子相对于定子部分14围绕着旋转轴22旋转。图示实施例的横向 磁通发电机采用模块化结构。两个轴侧边。

30、的部件26固定到一起，一起组成三个电相30，每 个电相都由相模块32提供。各相模块32经过改进，能单独提供交流电的电相30。图示的 实施例显示了三个相位30，三个相沿轴耦合，在横向磁通发电机开始旋转时提供三相电流。 一对轴侧部件26互相连接到一起，沿轴向固定三个相位30。轴向固定的多个部件34需被 施用合适的张力，以确保相模块32能被牢固地固定到一起。在本实施例中，各轴侧部件26 带有延伸的轴向固定部件接收部分38，这个部分经过改进可接收轴向固定部件34，而轴向 固定部件34则沿轴向伸出相模块32。在其他图示的实施例中，轴向固定部件34也可以穿 过相模块32。 说 明 书CN 10284297。

31、4 A 7/12页 9 0101 参考图1到图8，轴侧部件26可以使用钢或其他合适的材料制造，提供充足的机械 强度，以满足必要的要求。各轴侧部件26也可选择搭配能用于接收该部件的尺寸和设计的 提升连杆42，例如起重吊钩（没有显示），用于提升和移动横向磁通发电机10。轴侧部件26 还配备有支持部分46，该部分固定到一对支脚50上，可将两个轴侧部件26连接起来，进而 将横向磁通发电机10固定到底盘上（没有显示）。例如，横向磁通发电机10安装到风机、机 械扶梯上时，底盘可以是一个吊舱，或者横向磁通发电机10安装到其他设备上时的底盘。 0102 各轴侧部件26经过配置可接收和固定轴向转子支持部件54。。

32、轴向转子支持部件 54嵌入到圆腔56中（见图9），圆腔56嵌在相关轴侧部件26上，这样轴向转子支持部件能 根据定子部分14将转子部分18定位到中心。轴向转子支持部件54是可拆除的，该部件使 用多个紧固件58固定到相关轴侧边部件26上。图9显示的实施例的实际配置可允许转子 部分18沿一个轴向60上拆除，两个轴向转子支持部件54在拆除时需要从各自的轴侧部件 26上拆掉，因为圆腔56都位于他们各自轴侧部件26的相同侧。由于采用外部机械装置，所 以横向磁通发电机10安装之后便于维护。 0103 图1到图8显示的实施例中也可以看出来转子部分18伸出了轴向转子支持部件 54，并且与两个轴向转子支持部件54。

33、接合在一起，都可以旋转。实心转子驱动部件62进一 步延长，从一个轴向转子支持部件54中伸出。实心驱动部件62也可以成为其他图上没有 显示的实施例中的空心驱动部件。驱动部件62可从外部机构（没有图示）上向横向磁通发 电机10传送旋转动力，包含一个驱动固定装置66，该装置能将横向磁通发电机10的旋转 驱动部件62与外部装置（没有图示）上对应的旋转驱动元件耦合。例如外部装置（没有图 示）可以是风机的旋转轮（没有图示），转子叶片（没有图示）连接到上边，将旋转动力传送到 横向磁通发电机10。上述外部装置并不是唯一的例子，其他能将旋转动力传送到横向磁通 发电机10上的外部装置也在本应用的考虑范围内。 01。

34、04 该横向磁通发电机10也可以配备保护板70，用于存放和保护通过电源插座74从 横向磁通发电机10上延伸出去的电连接器和电线。 0105 图9是横向磁通发电机10的半分解视图，本领域一般技术人员从这幅图上可了解 到此处说明的转子部分18是沿轴向从定子部分14上移开60后所剩的部分，拆除的方法是 移除多个紧固件58，从各自相连的轴侧部件26上拆掉轴向转子支持部件54。从图中可以 了解到演示的实施例中转子部分18有三个不同的模块化相36，各模块提供电相30，各电相 在轴向上与示例的定子部分14的三相模块32对齐和搭配。 0106 图10显示转子部分18更进一步的分解视图。如上所示，转子部分18根。

35、据定子 部分14进行旋转。旋转的速度依用途而定。功率由发电机部分18的转矩和旋转速度控 制，因此如果横向磁通发电机旋转速度快，它就能产生更大的功率，只要横向磁通发电机的 运行温度保持在各零件的操作范围内，就能有效预防机器劣化（例如退磁或绝缘劣化等）。 轴向转子支持部件54可通过拆掉多个紧固件82从轴承套78上拆掉。转子部分18的正 面使用一系列组装的密封装置86、轴承90和轴承套78，同时转子部分18轴侧的对边使用 相同类型的装置，将转子80固定到轴向转子支持部件54上，与之一起旋转。图10同时显 示转子80的各相模块36使用一系列交流永磁体94和集中器98。强永磁体94可以使用 Nb-Fe-。

36、B制造，由Hitachi Metals Ltd和NEOMAX Co.Ltd.提供，或者也可选用Magnequench Inc.提供的合适的磁体，此技术的一部分也见诸于专利US 5,411,608、US 5,645,651、US 说 明 书CN 102842974 A 8/12页 10 6,183,572、US 6,478,890、US 6,979,409和US7,144,463。 0107 图11显示的是定子14的半分解视图。轴侧部件26从图示中的三（3）相模块32 中露出来。我们将在下面更详细地讨论各相模块32。不过，本发明也提供定位机构102，将 各相模块32的磁极定位到邻近的相模块32上。

37、，以维持适当的相移。通常情况下，此相移设 定为电气120，以提供标准的对称电流，该电流与完整的360电循环相重叠。120相移 在理论上可消除任何不是三（3）的倍数的谐波。这里图示的120相移是优选的实施例，不 用于限制本发明中的角相移。 0108 图11显示的实施例包括三（3）相模块32。其他可能的实施例包括通过机械方式固 定到一起的多个三（3）相模块32，像图11中的三（3）相模块，这些模块由相30通过电气的 方式连接到一起，以增加横向磁通发电机10轴长的方式，提高横向磁通发电机10的能力。 这样，九（9）个相模块32可以三个耦合在一起，形成三相30横向磁通发电机10。另外一个 实施例是只含。

38、有单相模块32的单相30横向磁通发电机10。其他实施例包括两相30横向 磁通发电机10，通过电气方式在单相30配置中耦合在一起，两相30配置中相移为90。 0109 从图12中可以看出，各定位机构102在这里被描述成凸出部分106和对应的腔体 110，他们的尺寸和设计方便相互结合，通过磁极把相邻的相模块32定位在一起。并且，各 相模块32在一个轴侧上和相对轴侧对应的环形槽118上有一个圆形背脊。圆形背脊114 和环形槽118的结合能确保横向磁通发电机10上旋转轴22上邻近的相模块32处于中心 的位置。其他适合定位相模块32和轴侧部件26的形状、设计和/或机械元件也可在本应 用的范围内使用。此外。

39、，嵌入部分104也通过相模块32和轴侧部件26进一步确定，以方便 在相邻的组合相模块30和搭配的轴侧部件26之间插入工具，让他们分离开，同时分离两个 相邻的相模块32。 0110 图13显示的是横向磁通发电机10的截面视图。转子部分18包含圆柱框架122， 该框架优选可以拆除的，通过一系列紧固件128和从驱动部件62上径向延伸出去的两个保 护盘124固定到旋转驱动部件62上。如上解释，圆柱框架122的尺寸和设计适合三个电相 30，各电相都配备相模块36，相模块36上固定的有交错排列的磁体94和集中器98。圆形 定子部分14和圆形转子部分18通过气隙126分开，这样能实现转子部分18相对于定子部。

40、 分14的无干扰式旋转。气隙126越小，横向磁通发电机的性能就越好（尽管齿槽转矩很可 能会增加）。但是气隙126受定子部分14和转子部分18之间的机械干扰的限制，同时也受 制造和装配误差以及横向磁通发电机开动后零件热膨胀的影响。定子部分14由软铁心130 组成，可引导磁通的方向，让其与转子部分18的旋转方向垂直。横向磁通发电机10的定子 部分14各相模块32中也包含有电导体，用于确定环形线圈134的缠绕方向与横向磁通发 电机10的旋转方向平行。在本实施例中，转子部分18含有多个相同的永磁体94，放置这些 永磁体可在气隙126的方向上产生交错的磁通。这个磁通径向穿过气隙126，进入定子部分 14。

41、的软铁心130，软铁心引导磁通环绕环形线圈134。 0111 在包含多个相同的永磁体94和多个磁通量集中器98的横向磁通发电机10转子 部分18中，永磁体94的方向需要让其磁化方向沿旋转轴与转子部分18的旋转方向平行。 磁通量集中器98放置在永磁体94之间，重新引导径向通过气隙126的永磁体94产生的磁 通量。相比之下，定子部分14包含“马蹄形”软铁心130，软铁心的方向可让铁心内循环的 磁通量被重新引导，与转子部分18的旋转方向平行。定子部分14的铁心130内与旋转方 说 明 书CN 102842974 A 10 9/12页 11 向垂直的磁通量可让横向磁通发电机拥有更高的每发电机重量单位的。

42、机械转矩。 0112 图14显示的是纯粹的定子部分14的截面图，图中转子部分18已经被拆除。一般 技术人员可以看出来多个极面从各铁心130的柱142中伸出（图15显示的更清楚）。极面 138放置在横向磁通发电机10旋转轴22的角上。极面138的角被称为定子倾斜，是 能减少或抵消脉动转矩和齿槽转矩的多个因素中的一个。用于减少或抵消脉动转矩和齿槽 转矩的元素如下表所列： 表1 0113 在定子倾斜元素上，参考图14到图18，定子部分14的各相模块32上放置多个铁 心130。各铁心130包含一对磁极144（一对磁极=n=1），磁极从相应铁心的柱142（图14 上没有显示）中伸出。各磁极130的终端是。

43、相应的极面138，极面可从图14显示的定子模 块14的内部看到。实施例倾斜的极面138朝着铁心的柱142的角度向旋转轴22凸出。各 对极面138可以倾斜或成角度，在转子部分18与定子部分14组装到一起时，逐渐与气隙 126另一侧的转子部分18上的磁体94和集中器98的电磁接合。图14显示的实施例的极 面138的角由铁心柱142的角度构成，如图16和17显示的实施例所示，该角度由相模 块32组件上的铁心接收空间140的设计和形状决定。 0114 如图16所示，在本实施例中，各定子相模块32采用抗机械磨损材料加工成特定 形状，包括四个角部分146（例如组装到一起形成完整的定子相模块32后有四个90。

44、机 械的角部分146，各部分=360机械），四个角部分组装到一起，定位并固定相模块32 说 明 书CN 102842974 A 11 10/12页 12 内的铁心130和线圈134。图16显示的实施例使用四（4）个角部分146，实施中也可以在 本应用范围内选择使用不同数量的角部分，只要他们加起来等于360 机械。图17显 示的实施例中，各角部分146由两个使用紧固件154固定的半个部分150组成，并且还使用 栓158定位。半个部分150的尺寸和设计用于接收预定数量的拥有精确定子倾斜角的 铁心130。一般技术人员可以看出来角部分146的侧边与他们相对应的首个邻近铁心130 之间的距离针在各半个部。

45、分150上是不一致的，因为铁心130是倾斜的。根据用于定位铁 心130的参考点的不同，这种差距对图19和图20上显示的角的参考位置有影响。 0115 图18描述的是一些隔离的铁心130以及相关的线圈134的子组件，这样能更清楚 地展示定子倾斜的角度。铁心130和线圈134处于相同的位置，如同在角部分146（没 有显示）中一样，但是角部分146的两半部分150（没有显示）已经移除，以便读者能更好地 理解铁心130和线圈134在组件中的相关位置。从图18中，熟悉本领域技术的读者可以了 解到铁心130被精确的共同放置到角处，提供期望的定子倾斜，同时相互之间留有预定 的角距。 0116 现在看图19和。

46、图20，熟悉本领域技术的读者能明白定位相模块32中的铁心130 磁极的各角。这些角应用到本实施例的四（4）个角部分146上（如上所示，图示的实施例 有四（4）个90的角部分）。相对角通过各铁心130上相同的参考点得出。更具体来说， 图19说明了一个角部分146，该部分包含八（8）个铁心130，分别以C1-C8标示。在本实 施例中，铁心C1-C4形成了磁极136组148，其中磁极A、B、C、D重复角序列之间的间插角 （10.781 机械）是一致的。如果磁极136组148的铁心130的数量不同，那么间插角 （10.781 机械）可以不同，也可以保持一致，不会背离本应用的范围。 0117 磁极136。

47、组148以间插径向角152重复，该角的值可让其组成本实施例中的 45 机械角156。本实施例中的实际间插角152为12.656 机械，如果磁极136 组148采用其他配置，那么这个用于完成本实施例中45机械角的角度也可以采用不 同值。换句话说，当前配置中新磁极组148各以45 机械开始，并重复多次。本实施 例中磁极组148的数量是八（8）个，每个90角部分146两个。本实施例中的45角等于 360 机械/8，这些角也可以是30、60或90，只要适合本实施例中的90角部分 146即可。 0118 另外一个没有显示的组148的实施例包括带预定间插角距（或角本身）的两（2）个 铁心130。两个铁心1。

48、30的组148与下一个两个铁心130的组148以不同的间插角距分离 开。这种备用的组148排列用于构成完整的相模块32。 0119 熟悉本领域技术的人员能从图示实施例中明白，各铁心130是相同的，他们各自 的位置决定他们相关的磁极136的位置。其他可能的实施例可使用并不完全一致的铁心 130，磁极136的位置应当优先考虑，以确保横向磁通发电机能正常运转。 0120 图21中的角示例的转子倾斜是另外一个描述定子80的元素。他们在首个磁 极布局上与以0角与旋转轴22平行的磁体94和间插集中器98（实线）重叠。倾斜的转 子配置通过以相对于旋转轴22角放置在转子80上的磁体94和间插集中器98（虚线）的 第二个磁极布局图（不完整）显示。三（3）相30针对旋转轴22上的磁体94和集中器98的 布局优先使用相同的角。与之类似，铁心130（图20中没有显示）的渐进式电磁干扰可对 上述脉动转矩和齿槽转矩产生影响。图21显示的转子部分18的三相30在轴向上对齐，并 说 明 书CN 102842974 A 12 11/12页 13 且相互之间可以进行相移，例如移动120，替换和补充经过相移的定子。 另外一个需要考虑的因素是磁极对n的数量。磁极对n的数量等于铁心130的数量， 但是前。