發(fā)生器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有轉(zhuǎn)子(10)和模塊化定子的發(fā)生器。在此，所述定子具有多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)，其中，所述定子齒結(jié)構(gòu)環(huán)繞地、尤其是圓形地布置。所述多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)包括第一定子齒結(jié)構(gòu)(21)和至少一個(gè)第二定子齒結(jié)構(gòu)(22)。所述定子與所述轉(zhuǎn)子(10)間隔地布置，所述發(fā)生器包括位于所述定子和所述轉(zhuǎn)子(10)之間的具有間隙尺寸(33)的間隙(31)。所述定子具有定子直徑。此外，所述定子包括位于所述第一定子齒結(jié)構(gòu)(21)和所述第二定子齒結(jié)構(gòu)(22)之間的具有定子齒距(25)的定子齒空隙(24)。最后，所述定子齒距(25)至多是所述間隙尺寸(33)的四倍大小，尤其所述間隙尺寸(33)具有至多5mm(毫米)的大小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有轉(zhuǎn)子和模塊化定子的發(fā)生器，如其例如可用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。本發(fā)明還涉及這種發(fā)生器用于產(chǎn)生三相交流電的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)生器可將機(jī)械能、尤其是旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)生器典型地包括轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子和/或定子可以一體成型。然而，轉(zhuǎn)子和/或定子也可以模塊化構(gòu)造。因此，例如模塊化定子可以具有多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)。
[0003]具有轉(zhuǎn)子和模塊化定子的發(fā)生器在例如美國(guó)專(zhuān)利5，844，341中被公開(kāi)，其中，模塊化定子包括多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)。在此情況下，單個(gè)的定子齒結(jié)構(gòu)分別具有E形狀，并且是圓形地布置的。
[0004]一方面，制造具有模塊化定子的發(fā)生器與制造具有一體成型的定子的發(fā)生器相t匕，更加簡(jiǎn)單和廉價(jià)。另一方面，模塊化定子的安裝和裝配與一體成型的定子的安裝和裝配相比，更簡(jiǎn)單且更便宜。最后，模塊化定子在定子的維護(hù)方面具有優(yōu)點(diǎn)。
[0005]因此，具有模塊化定子的發(fā)生器，例如對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，特別是對(duì)于具有高電功率的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，例如，對(duì)于具有在3麗(兆瓦)至10麗之間的范圍內(nèi)的電功率的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，尤其是對(duì)于離岸應(yīng)用，非常有吸引力且有利。
[0006]然而，具有模塊化定子的發(fā)生器也可能具有缺點(diǎn)。因此與具有一體成型定子的發(fā)生器相比，具有模塊化定子的發(fā)生器典型地具有減少的平均轉(zhuǎn)矩和/或提高的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于提出如何能夠改善一具有轉(zhuǎn)子和模塊化定子的發(fā)生器的功率。尤其是要改進(jìn)模塊化定子。
[0008]該任務(wù)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求解決。在從屬權(quán)利要求中給出了有利的改進(jìn)。
[0009]為了解決該任務(wù)，提出了一種具有轉(zhuǎn)子和模塊化定子的發(fā)生器。在此，定子具有多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)，其中，所述定子齒環(huán)繞地、尤其是圓形地布置。所述多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)包括第一定子齒結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)第二定子齒結(jié)構(gòu)。所述定子與所述轉(zhuǎn)子間隔地布置，并且所述發(fā)生器具有在所述定子和所述轉(zhuǎn)子之間的具有間隙尺寸的間隙。所述定子具有定子直徑。此夕卜，所述定子具有在第一定子齒結(jié)構(gòu)和第二定子齒結(jié)構(gòu)之間的定子齒空隙。最后，所述定子齒空隙至多是所述間隙尺寸的4倍大，尤其是所述間隙尺寸具有至多5 mm (毫米)的大小。
[0010]在本專(zhuān)利申請(qǐng)的上下文中，發(fā)生器尤其被理解為電的發(fā)生器。電的發(fā)生器是能夠?qū)C(jī)械能、尤其是動(dòng)能或旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換成電能的電機(jī)。因此，從技術(shù)上來(lái)講，所述電的發(fā)生器與電機(jī)相反，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為動(dòng)能。
[0011]所述發(fā)生器可以具有旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)，轉(zhuǎn)子圍繞該旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。此外，所述發(fā)生器包括定子，其相對(duì)于一包圍所述發(fā)生器的殼體是不動(dòng)的，即，是靜止的。如果與轉(zhuǎn)子相比，所述定子徑向地距離所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)更遠(yuǎn)，則所述發(fā)生器被稱(chēng)為具有內(nèi)部轉(zhuǎn)子的發(fā)生器，或被稱(chēng)為內(nèi)極式機(jī)器(Innenpolmaschine)。相反，如果與定子相比，所述轉(zhuǎn)子徑向地距離所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)更遠(yuǎn)，則所述發(fā)生器被稱(chēng)為具有外部轉(zhuǎn)子的發(fā)生器，或被稱(chēng)為外極式機(jī)器(Auflenpolmaschine) ο
[0012]所述模塊化定子具有多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu),所述定子齒結(jié)構(gòu)環(huán)繞地(umlauf end)、尤其是圓形或環(huán)形地布置。
[0013]在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的間隙有利地具有空氣。所述間隙可以具有間隙尺寸，其中，所述間隙尺寸的值可以位于0.1mm至1mm之間。此處，所述間隙尺寸被定義為所述定子和所述轉(zhuǎn)子之間關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在徑向方向上的間距。
[0014]所述定子可以具有定子半徑。所述定子半徑可以在此通過(guò)所述定子齒結(jié)構(gòu)的表面到所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離來(lái)定義，其中，所述定子齒結(jié)構(gòu)例如是所述第一定子齒結(jié)構(gòu)或所述第二定子齒結(jié)構(gòu)，其中，所述表面可以被理解為直接與所述間隙鄰接的表面。所述定子直徑被定義為定子半徑的兩倍。發(fā)生器的定子直徑可以例如位于1cm至1m之間。
[0015]所述定子在所述第一定子齒結(jié)構(gòu)和所述第二定子齒結(jié)構(gòu)之間具有定子齒空隙。所述定子具有其它的定子齒結(jié)構(gòu)，有利的是，在所述其它的定子齒結(jié)構(gòu)之間存在其它的定子齒空隙。在此有利的是，所述其它的定子齒空隙具有關(guān)于所述定子齒空隙的類(lèi)似(vergleichbare)的形狀。
[0016]所述第一定子齒結(jié)構(gòu)可以具有第一側(cè)面，其基本上關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)徑向地延伸。此外，所述第二定子齒結(jié)構(gòu)可以具有第二側(cè)面，其同樣基本上關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)徑向地延伸。主要由所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面限定的定子齒空隙可以具有例如平截頭棱椎體的形狀。所述第一定子齒結(jié)構(gòu)和所述第二定子齒結(jié)構(gòu)之間的間距在該情況下取決于到所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離。然而，定子齒距被理解為這樣的一種距離，其是在所述定子齒空隙的一個(gè)范圍內(nèi)確定的，該范圍徑向地最接近于所述間隙。在另一種優(yōu)選的例子中，如果所述第一側(cè)面平行于所述第二側(cè)面延伸，所述第一定子齒結(jié)構(gòu)和所述第二定子齒結(jié)構(gòu)之間在整個(gè)定子齒空隙上的距離為一個(gè)值，該值對(duì)應(yīng)于定子齒距。
[0017]有利的是，利用定子直徑來(lái)標(biāo)定所述定子齒距。此外，定子齒空隙可以具有空氣。所述定子齒空隙也被稱(chēng)為“氣隙磁通(Flux Gap)”。
[0018]所述發(fā)生器可以包括三相同步機(jī)。三相同步機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其原則上可以作為馬達(dá)或作為發(fā)生器來(lái)運(yùn)行。作為馬達(dá)運(yùn)行的三相同步機(jī)也被稱(chēng)為三相同步馬達(dá)。三相同步馬達(dá)用于例如作為驅(qū)動(dòng)機(jī)，特別是用于車(chē)輛、船舶和火車(chē)的驅(qū)動(dòng)機(jī)。
[0019]三相同步馬達(dá)可包括轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子可以同步地環(huán)繞一通過(guò)網(wǎng)絡(luò)頻率預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)。三相同步馬達(dá)可以包括一激勵(lì)裝置，用于運(yùn)行所述三相同步馬達(dá)。最后，三相同步馬達(dá)可以包括凸極機(jī)器(Schenkelpolmaschine)和/或隱極機(jī)器(Vollpolmaschine)。
[0020]在一種有利的實(shí)施方式中，所述發(fā)生器是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一部分。
[0021 ] 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(也被稱(chēng)為風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)力發(fā)電站)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。具有轉(zhuǎn)子和模塊化定子的發(fā)生器特別有利地用于風(fēng)力發(fā)電站，由于尤其對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備而言發(fā)生器的低裝配成本和/或發(fā)生器的低維護(hù)成本是非常有利的。
[0022]在一種有利的實(shí)施方式中，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
[0023]直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備被理解為一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其中，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子，包括輪轂和轉(zhuǎn)子葉片，是直接通過(guò)主軸承與發(fā)生器的轉(zhuǎn)子連接的。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可以有利地尤其不具有傳動(dòng)器。
[0024]在一種有利的實(shí)施方式中，發(fā)生器具有平均轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(Drehmomentwe Ili gke it),所述平均轉(zhuǎn)矩和所述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)取決于定子齒距。
[0025]此處，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)可以理解為在轉(zhuǎn)子的一次完整回轉(zhuǎn)期間，發(fā)生器的最大轉(zhuǎn)矩與最小轉(zhuǎn)矩之間的相比于發(fā)生器的平均轉(zhuǎn)矩的差值。換句話(huà)說(shuō)，所述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)可以是通過(guò)定子的模塊化特征，尤其是通過(guò)定子齒空隙引起或者說(shuō)導(dǎo)致的。
[0026]有利的是，將發(fā)生器的轉(zhuǎn)矩最大化和/或?qū)l(fā)生器的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小化。在此，平均轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)很大程度地取決于定子齒距。例如，如果發(fā)生器具有相比于極數(shù)(Polzahl)更少的槽數(shù)(Slotzahl)，平均轉(zhuǎn)矩可以隨著定子距離的增加而增加。相反地，如果發(fā)生器具有相比于極數(shù)更多的槽數(shù)，平均轉(zhuǎn)矩可以隨著定子距離的增加而減小。
[0027]優(yōu)選地，發(fā)生器具有比槽數(shù)更多的或者數(shù)量相等的極。有利的是，發(fā)生器具有正好比槽多出兩個(gè)的極或正好比槽多出一個(gè)的極。
[0028]尤其對(duì)于特定的定子齒距和帶有特定槽數(shù)和特定極數(shù)的發(fā)生器，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)可以達(dá)到最小值。最佳的定子齒距可以例如位于0.5至3mm的范圍內(nèi)。
[0029]因此，有利的是選擇定子齒距，其以最佳的方式優(yōu)化發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，尤其是關(guān)于發(fā)生器的槽數(shù)和極數(shù)方面。
[0030]對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)子，定子齒距可以具有磁通聚焦效應(yīng)。換句話(huà)說(shuō)在發(fā)生器的空載運(yùn)行中可提高相磁鏈(Phasenflussverbindung) (“phase flux linkage”)，其可導(dǎo)致在發(fā)生器的負(fù)載運(yùn)行中的平均轉(zhuǎn)矩的增加。
[0031]對(duì)于外轉(zhuǎn)子，定子齒距不僅可以提高相磁鏈，而且還會(huì)提高繞組因子(Wickelfaktor)0因此，因此平均轉(zhuǎn)矩的提高甚至比在內(nèi)轉(zhuǎn)子的情況下更加明顯。
[0032]如果要在平均轉(zhuǎn)矩、尤其在平均轉(zhuǎn)矩的最大化，以及在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、尤其在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的最小化方面優(yōu)化發(fā)生器的定子齒距，則在發(fā)生器的平均電流的均方根(“root meansquare”)方面優(yōu)化定子齒距是有利的。
[0033]所述定子可以包括至少一個(gè)第一線(xiàn)圈。有利地，所述定子包括多個(gè)線(xiàn)圈。第一定子齒結(jié)構(gòu)可以至少部分地包圍所述第一線(xiàn)圈。
[0034]在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，第一定子齒結(jié)構(gòu)以E-形狀包圍第一線(xiàn)圈。在此,第一定子齒結(jié)構(gòu)的E-形狀可以實(shí)現(xiàn)如下，即所述第一線(xiàn)圈的一部分直接與所述間隙鄰接。
[0035]在另一實(shí)施方式中，所述定子可以包括至少一個(gè)第一線(xiàn)圈，并且第一定子齒結(jié)構(gòu)基本上包圍所述第一線(xiàn)圈。
[0036]在此，通過(guò)所述第一定子齒結(jié)構(gòu)基本上包圍所述第一線(xiàn)圈可以理解為，所述第一線(xiàn)圈的至少90 %、尤其是至少95 %的表面被所述第一定子齒結(jié)構(gòu)所包圍。通過(guò)所述第一定子齒結(jié)構(gòu)包圍所述第一線(xiàn)圈，可以影響發(fā)生器的平均轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0037]在一個(gè)優(yōu)有利的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子具有用于激勵(lì)發(fā)生器的至少一個(gè)永磁體。
[0038]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子具有多個(gè)永磁體。所述多個(gè)永磁體的可以圓形或環(huán)形地布置。
[0039]永磁體的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是恒定的勵(lì)磁場(chǎng)，其可以產(chǎn)生永久磁。永磁體的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是省去了勵(lì)磁裝置，并且由此省去了勵(lì)磁功率。
[0040]永磁體可以具有鐵氧體、衫鈷(Samarium-Cobalt)和/或釹(Neodym),尤其是NdFeB (釹鐵硼)。
[0041]在另一實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)子包括內(nèi)轉(zhuǎn)子。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，內(nèi)轉(zhuǎn)子具有4至28個(gè)之間的極，尤其是10至20個(gè)之間的極。
[0042]所述極尤其涉及轉(zhuǎn)子的磁體、尤其是永磁體的極。偶數(shù)個(gè)極，也就是極對(duì)的存在是有利的。極的數(shù)量，也被稱(chēng)為極數(shù)，可能大于或者小于槽的數(shù)量，也被稱(chēng)為槽數(shù)。有利的是，極的數(shù)量大于槽的數(shù)量，因?yàn)檫@樣的話(huà)發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn)更大的功率。
[0043]在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，定子直徑與定子齒距之間的比例具有50至10000之間的值，尤其是具有100至2000之間的值。
[0044]該比例涉及一具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的發(fā)生器。
[0045]在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子。
[0046]在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，外轉(zhuǎn)子具有40至400個(gè)之間的極，尤其是60至108個(gè)之間的極。
[0047]有利的是，極的數(shù)量為12的倍數(shù)或14的倍數(shù)。
[0048]在此，極數(shù)可以比槽數(shù)更小或更大。有利地，所述外轉(zhuǎn)子具有偶數(shù)個(gè)極，即所述外轉(zhuǎn)子具有極對(duì)。但有利地，極的數(shù)量大于槽的數(shù)量，因?yàn)檫@樣的話(huà)發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn)更大的功率。
[0049]在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，定子直徑與定子齒距之間的比例具有400至20000之間的值，尤其是具有800至10000之間的值。
[0050]此處，該比例涉及一具有外轉(zhuǎn)子的發(fā)生器。
[0051]最后，本發(fā)明還涉及具有上述發(fā)生器的特征的三相發(fā)生器。
[0052]三相發(fā)生器可以產(chǎn)生三相交流電流。三相交流電流也被稱(chēng)為三相交流電壓、動(dòng)力電(Kraftstrom)、建筑電源(Baustrom)、強(qiáng)電流(Starkstrom)或三相電流(Drehstrom)。三相交流電流包括多相交流電流，該多相交流電流包括相同的頻率的三個(gè)單獨(dú)的交流電流或交流電壓，它們相互具有120°的固定相移。例如，用于三相交流電流的應(yīng)用的是全國(guó)性的高壓網(wǎng)絡(luò)、本地供電或三相發(fā)生器中的低電壓網(wǎng)絡(luò)，其例如用于驅(qū)動(dòng)例如電驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0053]下面參照多個(gè)示意性的、不按比例繪制的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。此外描述本發(fā)明的其它實(shí)施例。其中:
[0054]圖1:示出了具有定子齒空隙的發(fā)生器的一個(gè)截?cái)啵?br> [0055]圖2:示出了具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的發(fā)生器的橫截面圖；
[0056]圖3:示出了具有外部轉(zhuǎn)子的發(fā)生器的橫截面的一個(gè)截?cái)啵?br> [0057]圖4:示出了對(duì)于具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的發(fā)生器而言的平均轉(zhuǎn)矩與定子齒距的依賴(lài)關(guān)系；
[0058]圖5:示出了對(duì)于具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的發(fā)生器而言的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與定子齒距的依賴(lài)關(guān)系；
[0059]圖6:示出了對(duì)于具有外轉(zhuǎn)子的發(fā)生器而言的平均轉(zhuǎn)矩與定子齒距的依賴(lài)關(guān)系；
[0060]圖7:示出了對(duì)于具有外轉(zhuǎn)子的發(fā)生器而言的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與定子齒距的依賴(lài)關(guān)系。

【具體實(shí)施方式】
[0061]圖1示出了發(fā)生器的一個(gè)截?cái)啵渲?，在圖1中示例性地涉及一具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的發(fā)生器，也就是說(shuō)內(nèi)極式發(fā)生器。所述發(fā)生器具有一旋轉(zhuǎn)軸12，轉(zhuǎn)子繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子包括14個(gè)永磁體,在圖1中示出了其中一個(gè)永磁體11的一個(gè)截段。如圖所示，所述14個(gè)永磁體圓形地布置。永磁體11具有衫鈷。
[0062]此外，所述發(fā)生器包括定子，其相對(duì)于一包圍所述發(fā)生器的殼體是不動(dòng)的，即是靜止的。所述定子包括多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)，其中，示出了一第一定子齒結(jié)構(gòu)21的一個(gè)截段和一第二定子齒結(jié)構(gòu)22的一個(gè)截段。第一定子齒結(jié)構(gòu)21和第二定子齒結(jié)構(gòu)22借助于間隙31與轉(zhuǎn)子、尤其是與永磁體11分開(kāi)。所述間隙31具有空氣，并具有1.8mm (毫米)的間隙尺寸。
[0063]所述定子齒結(jié)構(gòu)圓形地布置。定子半徑23通過(guò)一個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)、例如第一定子齒結(jié)構(gòu)21或第二定子齒結(jié)構(gòu)22的表面到所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)12的距離定義，其中，定子齒結(jié)構(gòu)的表面應(yīng)該理解為這樣的定子齒結(jié)構(gòu)的表面，其直接與間隙31鄰接。在圖1中示出的定子半徑23為90 cm (厘米)。由此可知，在圖1中所示的發(fā)生器的定子直徑為180 cm。
[0064]在第一定子齒結(jié)構(gòu)21和第二定子齒結(jié)構(gòu)22之間具有一定子齒空隙24。在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)12的平面內(nèi)，所述定子齒空隙24由第一定子齒結(jié)構(gòu)21的第一側(cè)面和第二定子齒結(jié)構(gòu)22的第二側(cè)面限定，其中，第一側(cè)面和第二側(cè)面基本上互相平行。第一側(cè)面與第二側(cè)面的距離被稱(chēng)為定子齒距25。其在圖1中的示例性的實(shí)施方式中為2mm。
[0065]圖2示出了具有內(nèi)轉(zhuǎn)子10的發(fā)生器的橫截面。換句話(huà)說(shuō)，在圖2中所示的發(fā)生器是內(nèi)極式發(fā)生器。轉(zhuǎn)子10包括14個(gè)永磁體，它們圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)12圓形地布置，并且其中至少一個(gè)永磁體Ii具有釹-鐵-硼。兩個(gè)直接相鄰的永磁體的平均極方向基本上彼此反平行(antiparallel)。
[0066]此外，該發(fā)生器包括具有第一定子齒結(jié)構(gòu)21、第二定子齒結(jié)構(gòu)22和四個(gè)其它的定子齒結(jié)構(gòu)的模塊化定子。定子10通過(guò)一具有空氣的間隙31與轉(zhuǎn)子分開(kāi)。所述間隙31具有1.8mm的間隙尺寸。
[0067]在第一定子齒結(jié)構(gòu)21和第二定子齒結(jié)構(gòu)22之間具有一定子齒空隙24。該定子齒空隙24具有定子齒距25，其為2mm。所述定子齒空隙24以有利的方式影響發(fā)生器的功率。具體地說(shuō)，與具有Imm的定子齒距25的構(gòu)造相同的發(fā)生器相比，在圖2中的發(fā)生器具有更高的平均轉(zhuǎn)矩。
[0068]圖3示出了具有外轉(zhuǎn)子10的發(fā)生器的橫截面的一個(gè)截?cái)?。換句話(huà)說(shuō)，在圖3中所示的發(fā)生器是外極式發(fā)生器。轉(zhuǎn)子10包括84個(gè)永磁體，它們圓形地布置，并且其中至少一個(gè)永磁體11具有釹-鐵-硼。兩個(gè)直接相鄰的永磁體的平均極方向基本上彼此反平行。轉(zhuǎn)子10比定子距離所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)12更遠(yuǎn)。
[0069]此外，該發(fā)生器包括一具有第一定子齒結(jié)構(gòu)21、第二定子齒結(jié)構(gòu)22和大量的其它的定子齒結(jié)構(gòu)的模塊化定子。第一定子齒結(jié)構(gòu)21包括第一線(xiàn)圈32,其還被稱(chēng)為第一繞組。所述其它的定子齒結(jié)構(gòu)包括其它的線(xiàn)圈。定子通過(guò)一具有空氣的間隙31與轉(zhuǎn)子10分開(kāi)。間隙31具有2.7mm的尺寸。定子具有2m的定子半徑。在一個(gè)替換的實(shí)施方式中，定子具有4m的定子半徑。在另一個(gè)替換的實(shí)施方式中，定子具有6m的定子半徑。
[0070]在第一定子齒結(jié)構(gòu)21和第二定子齒結(jié)構(gòu)22之間具有一定子齒空隙24。定子齒空隙24具有定子齒距25，其為2mm。定子齒空隙24以有利的方式影響發(fā)生器的功率。具體地說(shuō)，與具有Imm的定子齒距25的構(gòu)造相同的發(fā)生器相比，在圖3中的發(fā)生器具有更高的平均轉(zhuǎn)矩。
[0071]在圖4至7示出闡明和示出了一特定的定子齒距25對(duì)于一具有轉(zhuǎn)子10和模塊化定子的發(fā)生器的有利影響。
[0072]圖4針對(duì)一包括一具有12個(gè)槽42的10極內(nèi)轉(zhuǎn)子和一具有12個(gè)槽43的14極內(nèi)轉(zhuǎn)子的發(fā)動(dòng)機(jī)示出了平均轉(zhuǎn)矩40與定子齒距25的依賴(lài)關(guān)系。在下文中，也就是說(shuō)在圖4和5的描述中，為了更好的可讀性起見(jiàn)，所述具有12個(gè)槽42的10極內(nèi)轉(zhuǎn)子被簡(jiǎn)稱(chēng)為10極轉(zhuǎn)子；在下文中為了更好的可讀性起見(jiàn)，在圖4和圖5的描述中，所述具有12個(gè)槽43的14極內(nèi)轉(zhuǎn)子被簡(jiǎn)稱(chēng)為14極轉(zhuǎn)子。
[0073]在圖4中可以清楚地看出，對(duì)于14極轉(zhuǎn)子而言，平均轉(zhuǎn)矩40以單位Nm (牛頓米)針對(duì)定子齒距嚴(yán)格單調(diào)地(streng monoton)上升,直到3mm的定子齒距25。但是,對(duì)于10極轉(zhuǎn)子而言，平均轉(zhuǎn)矩40針對(duì)定子齒距嚴(yán)格單調(diào)地下降，直到3mm的定子齒距25。由此，就平均轉(zhuǎn)矩40最大化而言，對(duì)于14極轉(zhuǎn)子，大的定子齒距25是有利的，而對(duì)于10極轉(zhuǎn)子，小的定子齒距25是有利的。在上下文中，“大”是指定子齒距25在2mm至3mm之間的范圍內(nèi)；在上下文中，“小”是指定子齒距25在Omm至Imm之間的范圍內(nèi)。
[0074]圖5針對(duì)具有10極轉(zhuǎn)子的發(fā)生器和針對(duì)具有14極轉(zhuǎn)子的發(fā)生器示出了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41與定子齒距25的依賴(lài)關(guān)系。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41與定子齒距25的依賴(lài)是非常大的。如圖5所示，例如對(duì)于10極轉(zhuǎn)子，定子齒距25為3mm時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41為20%，而定子齒距25為Imm時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41小于8%。同樣，對(duì)于14極轉(zhuǎn)子，定子齒距25為3mm時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41超過(guò)8%，而定子齒距25為Imm時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41約為4%。由此可以理解，就轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41的最小化而言，對(duì)于14極轉(zhuǎn)子，定子齒距25在0.5mm至1.5mm之間的范圍內(nèi)是有利的，而對(duì)于10極轉(zhuǎn)子，定子齒距25在0.5mm至Imm之間的范圍內(nèi)是有利的。
[0075]與圖4和5中針對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)子的值類(lèi)似，圖6和7示出了針對(duì)外轉(zhuǎn)子的平均轉(zhuǎn)矩40和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41分別關(guān)于定子齒距25的依賴(lài)關(guān)系。
[0076]在圖6和7中涉及具有72個(gè)槽44的60極外轉(zhuǎn)子，其在下文中，也就是說(shuō)在圖6和7的描述中，為了更好的可讀性起見(jiàn)，被簡(jiǎn)稱(chēng)為60極轉(zhuǎn)子；此外，涉及具有72個(gè)槽45的84極外轉(zhuǎn)子，其在下文中，為了更好的可讀性起見(jiàn)，被簡(jiǎn)稱(chēng)為84極轉(zhuǎn)子。
[0077]在圖6中示出了，就平均轉(zhuǎn)矩40最大化而言，對(duì)于84極轉(zhuǎn)子，大的定子齒距25是有利的，而對(duì)于60極轉(zhuǎn)子，小的定子齒距25是有利的。在上下文中，“大”是指定子齒距25在2mm至3mm之間的范圍內(nèi)；在上下文中，“小”是指定子齒距25在Omm至Imm之間的范圍內(nèi)。
[0078]最后，在圖7中示出了，就轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41最小化而言，對(duì)于60極轉(zhuǎn)子，小的定子齒距25是有利的，而對(duì)于84極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41對(duì)于約為2.5mm的定子齒距25是最小的。
[0079]如果就平均轉(zhuǎn)矩40的最大化和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)41的最小化而言，應(yīng)該優(yōu)化發(fā)生器的定子齒距25，定子齒距25相對(duì)于發(fā)生器的平均電流的均方根(root mean square)的優(yōu)化是有利的。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)生器，具有轉(zhuǎn)子(10)和模塊化定子，其中: -所述定子具有多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)，所述定子齒結(jié)構(gòu)環(huán)繞地、尤其是圓形地布置； -所述多個(gè)定子齒結(jié)構(gòu)包括第一定子齒結(jié)構(gòu)(21)和至少一個(gè)第二定子齒結(jié)構(gòu)(22)； -所述定子與所述轉(zhuǎn)子(10)間隔地布置，所述發(fā)生器具有在所述定子和所述轉(zhuǎn)子(10)之間的具有間隙尺寸(33)的間隙(31)； -所述定子具有定子直徑； -所述定子具有在所述第一定子齒結(jié)構(gòu)(21)和所述第二定子齒結(jié)構(gòu)(22 )之間的具有定子齒距(25)的定子齒空隙(24)； -所述定子齒距(25)，尤其具有至多5毫米的大小的定子齒距，最多為所述間隙尺寸(33)的四倍大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)生器， 其中， -所述發(fā)生器具有多個(gè)極和多個(gè)槽，并且 -所述發(fā)生器具有比槽更多的極，或者與槽相同多的極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)生器， 其中，所述發(fā)生器具有比槽多兩個(gè)的極，或者比槽多一個(gè)的極。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)生器， 其中，所述發(fā)生器是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)生器， 其中，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)生器， 其中， -所述發(fā)生器具有平均轉(zhuǎn)矩(40 )和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(41)，并且 -所述平均轉(zhuǎn)矩(40 )和所述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(41)依賴(lài)于所述定子齒距(25 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)生器， 其中，所述定子包括至少一個(gè)第一線(xiàn)圈(32)，所述第一定子齒結(jié)構(gòu)(21)包圍所述第一線(xiàn)圈(32)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)生器， 其中，所述轉(zhuǎn)子(10 )具有用于激勵(lì)所述發(fā)生器的至少一個(gè)永磁體(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)生器， 其中，所述轉(zhuǎn)子(10)包括外轉(zhuǎn)子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)生器， 其中，所述轉(zhuǎn)子(10)具有40至400個(gè)之間的極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)生器， 其中，所述轉(zhuǎn)子(10)具有60至108個(gè)之間的極。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)生器， 其中，所述定子直徑與所述定子齒距(25)之間的比例具有400至20000之間的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)生器， 其中，所述定子直徑與所述定子齒距(25)之間的比例具有800至10000之間的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)生器，其中，所述發(fā)生器是三相發(fā)生器。
【文檔編號(hào)】H02K1/14GK204131355SQ201420296144
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日
【發(fā)明者】李光金, A·托馬斯, 諸自強(qiáng) 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司