[发明专利]用于转动应用的发电机组件

说明书

本发明涉及一种发电机组件，包括转动部(16a)和非转动部(16b)。提出了转动部(16a)包括至少一个发电机单元(18a‑18d)，发电机单元包括至少一个线圈(20)、至少一个永磁体(22a、22b)和两个极靴，这两个极靴具有面向径向外侧的极面(24a、24b)，非转动部(16b)包括与所述极面(24a、24b)有径向距离地布置的铁磁材料的弧形鞍座适配器(26)，其中鞍座适配器(26)被构造成在该鞍座适配器(26)与发电机单元(18a‑18d)的极靴(22a、22b)重叠的转动位置处闭合经由极靴(22a、22b)穿过所述线圈而传递的磁路。

背景技术

包括了转动部和非转动部的发电机组件是众所周知的。于是作为非转动部的定子通常被构造成使得其完全包围(encompasses)作为转动部的转子。

一种类型的发电机组件是所谓的可变磁阻发电机，其中由永磁体提供能量(powered)并穿过线圈的磁路周期性地打开和闭合。作为振荡磁场的结果而在线圈中感应出的交流(AC)电压可以被用于产生能量或驱动其它设备。

在一些应用中，包围转子的定子的空间可能是有限的并仅能在一侧获得。例如在具有鞍座式悬架的列车转向架中，也许可能的是在鞍座适配器上或鞍座适配器中布置附加结构，而布置在轮轴下方的结构可能出于安全原因和极端环境条件而被排除。

发明内容

本发明寻求提供一种适用于在转动部的不同径向上的可用空间的数量或质量(anamount or a quality)不均匀的情况下使用的通用的发电机组件。

本发明涉及一种发电机组件，包括转动部和非转动部，特别涉及用于列车轮轴箱的发电机组件，其中转动部被构造成安装在端盖上。

提出了：转动部包括至少一个发电机单元。发电机单元优选为模块式并且包括至少一个线圈、至少一个永磁体和两个极靴，这两个极靴具有面向径向外侧的极面。非转动部包括与所述极面有径向间隙地布置的铁磁材料的弧形鞍座适配器。鞍座适配器被构造成在鞍座适配器与发电机单元的极靴重叠的至少一个第一转动位置处闭合经由极靴穿过线圈而传递的磁路，其中如果鞍座适配器不与极靴两者重叠或者不与极靴两者完全重叠，则磁路至少部分地打开。

上述构造基于可变磁阻发电机原理工作，其中周期性打开和闭合的磁路的振荡磁场在各发电机单元的线圈中感应出振荡电压。该振荡电压可以用于在没有外部电源的情况下根据需要驱动布置在转动部上的电子器件设备。

在本发明的上下文中，弧形的表述意思是鞍座适配器不是在整个圆周上延伸而是仅在圆周的某一分数(fraction)上延伸，其中该分数与0°和360°两者相差至少发电机单元的角度长度，即极面的中点或外边缘之间的距离。

特别地，发电机单元的周向长度和鞍座适配器的周向长度使得存在鞍座适配器不与发电机单元的极靴重叠的至少一个第二转动位置。在该构造中，磁路应至少部分地打开，并且磁通将显著降低。因此，当转动部从第二转动位置转动到第一转动位置时，磁通从最小变化到最大，反之亦然。

在优选的实施方式中，发电机组件至少具有第一和第二发电机单元。如果需要，可以添加额外的单元以增大输出功率。优选的是，发电机单元基本上彼此相同并且在周向上彼此相邻地布置。

结果，在发电机单元之间存在磁通泄漏的风险，这可能会不利地影响随着转动部从第二转动位置转动到第一转动位置而穿过发电机线圈的最大磁通与最小磁通之间的差值的大小，反之亦然。

根据进一步发展，通过以下缓解了该问题：相邻的发电机单元的磁化方向被反向定向。换言之，相邻的发电机单元的相邻极靴具有相同的磁极性。

在进一步的发展中，通过以下进一步减小了磁通的泄漏：在至少第一和第二发电机单元的相邻的极靴之间布置有附加永磁体。适当地，附加永磁体的磁化方向使得磁通与相邻的极靴的磁通方向相同。附加永磁体将被称为引导磁体，并且具有排斥杂散磁通的作用，以使得将磁通引导至鞍座适配器。