CN101079565A - 一种外转子式汽车永磁发电机 - Google Patents

Abstract

一种外转子式汽车永磁发电机，定子置于转子内部，转子是由转子外壳和瓦形永磁体构成，转子外壳的前端，加工有类似百叶窗的拱形风孔，在转子外壳的内圆面，加工有向内鼓出的凸缘作为磁极，在转子的后端，与转子固接有一离心风扇，工作时，转子外壳前端的拱形风孔将冷空气强迫注入转子内部，对定子进行散热，又因转子后端有离心风扇，将空气进一步加压，使空气流速加快，这样，冷空气就源源不断的从转子前端进，后端出，所以，定子散热效果较好。这里的离心风扇还起有对整流稳压装置及靠近后端盖的定子绕组起散热的作用。本发明与已有技术相比，铁心材料利用率很高，定子绕线方便，永磁体磁能利用率高，整机成本低，散热效果好，工作可靠。

Description

一种外转子式汽车永磁发电机

技术领域

本发明涉及一种汽车用永磁发电机，可以为车辆上的用电器供电及向蓄电池充电。

背景技术

现有的汽车永磁发电机均采用外定子，内转子结构，该结构存在的问题有：

1定子铁心的中心部分有相当于转子直径大小的材料得不到利用，浪费大。

2定子铁心槽口向内，嵌线比较困难，生产效率低，成本高。

3由于转子被定子包围，定子传递给转子的热不容易散发，转子温度高，易造成永磁体退磁，使发电机性能下降。

4常见的汽车永磁发电机转子一般有两种，一种是切向式转子，如图1，该结构必须要考虑永磁体和极靴的固定，所以，人们想了很多固定永磁体和极靴的方法，有的用胶粘、也有的在永磁体两端用端板夹紧等方法，由于结构复杂，现使用较少。另一种是爪极式转子，是目前使用较多的一种，如图2，这种结构的磁路路径为：永磁体N极→爪背1→爪根2→爪尖3→定转子之间的气隙→定子铁心→定转子之间的气隙→另一个爪极的爪尖4→爪根5→爪背6→永磁体S极，形成回路。很明显，磁路路径较长，再加上爪根和爪尖受尺寸限制，截面积较小，产生的磁压降较大，所以，该结构磁能利用率不高。

若简单地将汽车永磁发电机更改为类似于摩托车磁电机的技术方案，即内定子、外转子结构，似乎就不存在上述问题，但由于汽车发电机定子电流很大，整流稳压装置和定子发热极严重，若不进行强制散热，电机就无法正常工作，而安装常规风扇又有一定难度，所以，至今也未有内定子、外转子式的汽车永磁发电机产品出现。

发明内容

本发明的目的就是提供一种定子铁心利用率高，定子绕线方便，成本低，转子结构简单，散热好，永磁体易固定，磁路压降小，磁能利用率高，并且，能彻底解决整流稳压装置和定子散热问题的外转子式汽车永磁发电机。

本发明的目的是这样实现的：主要包括罩盖、整流稳压装置、后端盖、定子、转子、前端盖、回转轴、皮带轮、离心风扇。罩盖轴向有通风孔，前端盖和后端盖轴向、径向均有通风孔，转子和定子均安装在由前端盖和后端盖形成的壳体内，定子紧固安装在后端盖上，定子绕组的引出线穿过后端盖与整流稳压装置连接，整流稳压装置设置在后端盖的后边，设有罩盖防护，其特征在于：转子是置于定子外部，并紧固安装在电机中心的回转轴上，回转轴穿过定子中心并由两个设置在前端盖和后端盖内的轴承支撑，在转子的后端，与转子固接有一离心风扇。

转子是由转子外壳和瓦形永磁体构成，瓦形永磁体安装在转子外壳内圆面，转子外壳的前端，加工有类似百叶窗的拱形风孔。

转子外壳的内圆面，加工有向内鼓出的凸缘作为磁极，凸缘数量与瓦形永磁体数量相同。若转子极数是4，转子外壳就加工出两个向内鼓出的凸缘作为磁极，并按180度布置，极性相同的两块永磁体也按180度布置，并与凸缘构成的磁极成互为90度，鼓出的两个凸缘实质上就替代了两个瓦形永磁体，这样，就正好构成转子极数为4的永磁转子，若永磁体内表面为N极，则构成的磁路路径为：永磁体N极→定转子之间的气隙→定子铁心→定转子之间的气隙→凸缘构成的磁极→转子外壳→永磁体S极，最终形成回路。显然，磁路路径较短，再加上凸缘构成的磁极和转子外壳为一体，截面积也较大，所以，产生的磁压降比较小，磁能利用率高。

工作时，转子在发动机带动下高速旋转，转子外壳前端的拱形风孔就相当于杯形扇叶，将冷空气强迫注入转子内部，对定子进行散热，又因转子后端有离心风扇，将空气进一步加压，使空气流速加快，这样，冷空气就源源不断的从转子前端进，后端出，所以，定子散热效果较好。这里的离心风扇还起有对整流稳压装置及靠近后端盖的定子绕组起散热作用，工作原理是：在离心风扇的作用下，冷空气从罩盖的轴向通风孔被吸入，冷却整流稳压装置，然后通过后端盖的轴向通风孔进入离心风扇的中心，一部分冷却定子后被排走，另一部分直接被离心风扇排出。

有益效果：

1由于是内定子结构，铁心的中心去除部分很小，所以，材料利用率很高。

2由于内定子铁心槽口向外，绕线非常方便，尤其适合绕线机嵌线，生产效率高，成本低。

3由于前端盖和后端盖轴向、径向均有通风孔，转子相当于直接与冷空气接触，散热好，转子温度低，永磁体不易退磁。

4瓦形永磁体处于转子外壳内表面，电机转速越高，在离心力的作用下，永磁体就贴得越紧，所以，可以直接靠永磁体的吸力或用少量胶粘即可，而无需夹紧永磁体，结构简单，成本低。

5由于在转子上的磁路路径较短，再加上转子外壳截面积大，允许通过的磁通量多，产生的磁压降小，永磁体磁能利用率高。

6定子通过转子外壳前端的拱形风孔和转子后端离心风扇共同冷却，散热效果好，定子温度低，工作可靠。

7转子外壳可直接用钢板冲压拉伸制造，生产成本低。

附图说明：

图1为已有汽车永磁发电机的切向式转子结构示意图

图2为已有汽车永磁发电机的爪极式转子结构示意图

图3为本发明的外转子式汽车永磁发电机结构示意图

图4为本发明的转子剖视图

图5为图4的右剖视图

图6为图5的局部剖视图

图7为本发明的转子轴测图

图中序号说明：

左端爪极的爪背1、左端爪极的爪根2、左端爪极的爪尖3、右端爪极的爪尖4、右端爪极的爪根5、右端爪极的爪背6、罩盖7、整流稳压装置8、后端盖9、定子10、转子11、前端盖12、回转轴13、皮带轮14、前端盖轴向通风孔15、前端盖径向通风孔16、离心风扇17、后端盖径向通风孔18、后端盖轴向通风孔19、罩盖轴向通风孔20、瓦形永磁体21、转子外壳22、转子外壳凸缘23、转子拱形风孔24

具体实施方式：

现结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

本发明的永磁发电机结构如图3所示，主要由罩盖7、整流稳压装置8、后端盖9、定子10、转子11、前端盖12、回转轴13、皮带轮14、离心风扇17组成。罩盖轴向有通风孔，前端盖和后端盖轴向、径向均有通风孔，转子11和定子10均安装在由前端盖12和后端盖9形成的壳体内，定子10与后端盖9紧固连接，定子绕组的引出线穿过后端盖9与整流稳压装置8连接，整流稳压装置8设置在后端盖9的后边，为防止异物与整流稳压元件相碰，于是设有罩盖7防护，电机回转轴前面，固接有皮带轮14，特别之处在于：转子11是完全处于定子10外部，并紧固安装在电机中心的回转轴13上，回转轴穿过定子10中心并由两个设置在前端盖12和后端盖9内的轴承支撑，在转子11的后端，与转子固接有一离心风扇17。

转子11是由转子外壳22和瓦形永磁体21构成，瓦形永磁体21安装在转子外壳22内圆面，如图4、图5，转子外壳22的前端，加工有类似百叶窗的拱形风孔24。如图6、图7

转子外壳22的内圆面，加工有向内鼓出的凸缘23作为磁极，凸缘数量与瓦形永磁体数量相同，实施例中，转子极数是4，则转子外壳的凸缘数量就为2，并按180度布置，极性相同的两块永磁体21也按180度布置，并与凸缘23成互为90度，鼓出的两个凸缘实质上就替代了两个瓦形永磁体，这样，就正好构成转子极数为4的永磁转子，如图5所示。若永磁体内表面为N极，则构成的磁路路径为：永磁体N极→定转子之间的气隙→定子铁心→定转子之间的气隙→凸缘构成的磁极→转子外壳→永磁体S极，最终形成回路。显然，在转子11上的磁路路径较短，再加上凸缘23构成的磁极和转子外壳22为一体，截面积也较大，所以，产生的磁压降比较小，磁能利用率高。

工作时，发动机驱动皮带轮14旋转，转子11就随皮带轮14一起转动，转子外壳22前端的拱形风孔24就相当于杯形扇叶，将前端盖轴向通风孔15进入的冷空气强迫注入转子11内部，对定子10进行散热，又因转子11后端固接有离心风扇17，使空气进一步被加压，流速加快，这样，冷空气就源源不断地从转子前端进入，然后从后端盖的径向通风孔18出。这里的离心风扇17还对整流稳压装置8及靠近后端盖9的定子绕组起散热作用，工作原理是：在离心风扇17的作用下，冷空气从罩盖轴向通风孔20进入，冷却整流稳压装置8，然后通过后端盖的轴向通风孔19进入离心风扇17的中心位置，一部分冷却定子后被排出，另一部分直接被离心风扇17排出。

上述的实施方案中，转子外壳22的凸缘23数量可以是2，也可以是1、3、4、5等，若凸缘数量为1时，瓦状永磁体就只需一件，就构成2极永磁转子，若转子外壳凸缘数量为3时，瓦状永磁体就要3件，则构成6极永磁转子，可以此类推。

上述的实施方案中，转子外壳22可以做出带凸缘状，也可以不做成凸缘状，这样，转子外壳22内表面就是一个正圆柱形，磁极就全部由瓦状永磁体构成。

Claims (3)

1.一种外转子式汽车永磁发电机，主要包括罩盖、整流稳压装置、后端盖、定子、永磁转子、前端盖、回转轴、皮带轮、离心风扇。罩盖轴向有通风孔，前端盖和后端盖轴向、径向均有通风孔，永磁转子和定子均安装在由前端盖和后端盖形成的壳体内，定子紧固安装在后端盖上，定子绕组的引出线穿过后端盖与整流稳压装置连接，整流稳压装置设置在后端盖的后边，设有罩盖防护，其特征在于：定子置于永磁转子内部，永磁转子是完全处于定子外部，并紧固安装在电机中心的回转轴上，回转轴穿过定子中心并由两个设置在前端盖和后端盖内的轴承支撑，在转子的后端，与转子固接有一离心风扇。

2.根据权利要求1所述的外转子式汽车永磁发电机，其特征在于：转子是由转子外壳和瓦形永磁体构成，瓦形永磁体安装在转子外壳内圆面，转子外壳的前端，加工有类似百叶窗的拱形风孔。

3.根据权利要求1所述的外转子式汽车永磁发电机，其特征在于：转子外壳的内圆面，加工有向内鼓出的凸缘作为磁极。

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