CN102185404A

CN102185404A - 双爪极式多相励磁发电机

Info

Publication number: CN102185404A
Application number: CN 201010132791
Authority: CN
Inventors: 柳小伟; 邓素华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明提供一种双爪极式多相励磁发电机，属于汽车电器领域，其主要特征在于：电枢绕组为n相完全相同的电枢绕组，n相中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上的n个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为360/n度，n为大于等于4的整数；每个法兰盘上的每两个相邻爪极与定子铁芯上每n个极相对应。本发明具有整流器发热少寿命长、稳压简单可靠成本低，爪极形状、加工简单，磁化均匀、利用程度高，整机成本低等优点。

Description

双爪极式多相励磁发电机

技术领域

本发明提供一种双爪极式多相励磁发电机，属于汽车电器领域。

背景技术

汽车产业作为我国支柱产业，在社会经济中发挥着越来越重要的作用。发电机是汽车上重要的电器，也已经形成了一个很大的研究领域和产业。随着人们对汽车舒适性要求的提高，车用发电机的功率也越来越大，现在的中高档汽车的发电机一般都在1KW左右。

随着发电机功率的增加，其定子绕组的相数从单相(150W左右)、两相(450W左右)过渡到现在普遍采用的三相(900W左右)，但是当发电机功率达到1KW左右时，就会出现电压波动太大、电枢反应加强、效率降低、整流二极管因负载太大而发热增加、寿命降低等问题。

近些年发展起来的永磁发电机，已经解决了电压不可调的问题，并逐步应用到汽车发电机领域。但是，它们也存在中等功率(1KW左右)稳压困难、稳压成本太高的缺点。如CN1677793所公开的“混合动力电动汽车用四相永磁发电机”采用CN1707938所公开的“混合动力汽车用整流稳压器”来实现整流稳压，已经取得了很好的经济和社会效益，但是，面临的一个重要问题就是前述稳压困难、稳压成本太高导致整个发电机成本太高等问题。

为解决上述问题，人们开始把目光放在混合励磁发电机上，但是混合励磁发电机的缺点多多，如体积重量大、结构复杂、励磁成本高、整机成本高等。

针对上述问题，有人提出了爪极式多相励磁发电机，但是存在的问题是：由于车用发电机功率小，爪极数目少，若再采用多相(大于等于4)的结构，即每个爪极与多个定子铁芯极相对应，会导致爪极的数目更少、相对表面积更大；为了使磁化均匀，必须把爪极表面加工更多，如此便工艺复杂、制造成本高。所以现在很难见到多相爪极式中小功率励磁发电机。

发明内容

本发明在于解决上述问题，提供一种无功损耗少、有效输出功率大、输出电压质量高、整流器发热少寿命长、稳压简单可靠成本低，爪极形状、加工简单，磁化均匀、利用程度高，整机成本低的双爪极式多相励磁发电机。是通过以下技术方案来实现的：

双爪极式多相励磁发电机，包括前端盖，后端盖，整流器，稳压器，转轴，由定子铁芯、电枢绕组构成的定子，由转子铁芯、爪极、法兰盘、励磁绕组构成的转子；电枢绕组的首端接于发电机的正极输出端，电枢绕组的尾端分别接整流器、稳压器的输入端，以实现整流、稳压；所述定子的电枢绕组为n相完全相同的电枢绕组，n相中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上的n个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为360/n度，n为大于等于4的整数；励磁绕组两侧的法兰盘对合，每个法兰盘上连接2m个爪极，m为大于等于2的整数，同一个法兰盘上的相邻两个爪极相互靠近，不同法兰盘上的每两个爪极互相错开、且沿圆周均匀分布；每个法兰盘上的每两个相邻爪极与定子铁芯上每n个极相对应。

所述整流器包括2n个二极管，构成n相桥式整流器。所述整流器包括3n个二极管，构成3n管整流器。还包括真空泵；真空泵由泵体、安装在泵体内的泵转子和泵盖组成，泵转子与所述转轴的花键相配合，泵体通过螺栓安装在泵盖上，泵盖通过螺栓安装在所述后端盖上。

工作原理：

当发电机转轴旋转时，定子电枢绕组切割由励磁绕组通过爪极在气隙中产生的径向磁场，从而由电枢绕组向外输出电能；

因为电电枢绕组为n相完全相同的电枢绕组，n相中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上的n个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为360/n度；

励磁绕组两侧的法兰盘对合，每个法兰盘上连接2m个爪极，同一个法兰盘上的相邻两个爪极相互靠近，不同法兰盘上的每两个爪极互相错开，沿圆周均匀分布；每个法兰盘上的每两个相邻爪极与定子铁芯上每n个极相对应；

所以n相电枢绕组输出的是n相完全相同的交流电，相位差为360/n度；上述n相完全相同的交流电经整流器、稳压器的整流、稳压作用，变成电压平稳的直流电；可以给蓄电池充电，也可以直接给车载用电器供电。

本发明比较现有技术的优点在于：

1、本发明采用双爪极转子结构，比较单爪极转子结构，更适合多相中小功率发电机；这种结构使得爪极数目增加，爪极形状、加工简单，成本低；更能发挥爪极转子式发电机磁化均匀、励磁绕组电能利用程度高、制造成本低的优点。

2、本发明由于发电机相数多，频率低，每相绕组匝数少，电枢绕组同步电抗小，因此无功损耗少，有效输出功率大；由定子电枢绕组输出n相完全相同的交流电，再经过整流稳压作用以输出直流电，这使得输出电压纹波减少、电压波形正弦畸变率降低、输出电压质量高。

3、在均使用相同型号的二极管的条件下，本发明所述整流器可以承载更大功率的负载，从而相对产热减少，寿命增加。

4、比较径向永磁发电机，爪极式电励磁转子的结构使得本发明具有磁化均匀、不易失磁等优点。

5、比较多相永磁发电机，具有励磁成本低、稳压简单可靠、稳压成本低的优点，特别适合于中等功率(1KW左右)车用发电机领域。

6、比较混合励磁发电机，本发明所述发电机具有明显的结构简单、成本低的优点。

7、如果还包括真空泵，真空泵与发电机同轴，从而具有结构紧凑、占据空间小的优点，在向外供电能的同时，还能够为刹车提供真空助力。

本发明虽然仅仅是采用了双爪极的结构、并结合多相的思想，但是已经取得了预料不到的技术效果，解决了科研、技术人员一直想解决的问题；而且在不增加任何设备的基础上就能够实现所有制造过程，必将取得很大的经济和社会效益。

附图说明

图1：是本发明的一个实施例的结构图；

图2：是本发明一个实施例的爪极与定子铁芯极相对位置的原理图；

图3：是本发明的一个实施例的转子结构示意图；

图4：是本发明一个实施例的整流器和稳压器的原理图。

图5：是本发明背景技术中所述“混合动力电动汽车用四相永磁发电机”的径向永磁式转子结构的示意图。

具体实施方式

1、后端盖；2、二极管；3、转轴；4、法兰盘；5、励磁绕组；6、爪极；7、电枢绕组的尾端；8、电枢绕组；9、定子铁芯；10、前端盖；11、转子；12、定子；13、定子铁芯极编号；14、定子铁芯极；15、定子铁芯线槽；16、转子铁芯；17、稳压器；18、四相桥式整流器；19、永磁转子铁芯；20、铸造支架；21、极靴；22、非导磁螺钉；23、永磁体。

下面结合图1、图2、图3、图4对本发明做进一步说明：

双爪极式多相励磁发电机，包括前端盖10，后端盖1，四相桥式整流器18，稳压器17，转轴3，由定子铁芯9、电枢绕组8构成的定子，由转子铁芯16、爪极6、法兰盘4、励磁绕组5构成的转子；电枢绕组8的首端接于发电机的正极输出端，电枢绕组的尾端7分别接四相桥式整流器18、稳压器17的输入端，以实现整流、稳压；本实施例是n＝4时的情况，所述定子的电枢绕组8为四相完全相同的电枢绕组8，四相中的每相电枢绕组8都分别跨过定子铁芯9上的四个定子铁芯极14依次嵌线，上述电枢绕组8的相位差为90度；

励磁绕组5两侧的法兰盘4对合，每个法兰盘4上连接2m个爪极6，m为大于等于2的整数，同一个法兰盘4上的相邻两个爪极6相互靠近，不同法兰盘4上的每两个爪极6互相错开，沿圆周均匀分布；每个法兰盘4上的每两个相邻爪极6与定子铁芯9上每四个极相对应(如图2)。

当发电机转轴3旋转时，定子12的电枢绕组8切割由励磁绕组5通过法兰盘4、爪极6在气隙中产生的径向磁场，从而由电枢绕组8向外输出电能；四相电枢绕组8输出的是四相完全相同的交流电，相位差为90度；上述四相完全相同的交流电经四相桥式整流器18、稳压器17的整流、稳压作用，变成电压平稳的直流电；可以给蓄电池充电，也可以直接给车载用电器供电。

该实施例是本发明在n＝4、有刷结构、无真空泵、采用四相桥式整流器等条件的一种实施方式，并不代表本发明仅此一种实施方式。在不背离本发明本质的情况下，可以有多种组合、添加或减少某些装置或零件，但这些相应的改动都应属于本发明所属的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种双爪极式多相励磁发电机，包括前端盖，后端盖，整流器，稳压器，转轴，由定子铁芯、电枢绕组构成的定子，由转子铁芯、爪极、法兰盘、励磁绕组构成的转子；电枢绕组的首端接于发电机的正极输出端，电枢绕组的尾端分别接整流器、稳压器的输入端，以实现整流、稳压，其特征在于：

所述定子的电枢绕组为n相完全相同的电枢绕组，n相中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上的n个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为360/n度，n为大于等于4的整数；

励磁绕组两侧的法兰盘对合，每个法兰盘上连接2m个爪极，m为大于等于2的整数，同一个法兰盘上的相邻两个爪极相互靠近，不同法兰盘上的每两个爪极互相错开、且沿圆周均匀分布；每个法兰盘上的每两个相邻爪极与定子铁芯上每n个极相对应。

2.由权利要求1所述双爪极式多相励磁发电机，其特征在于：所述整流器包括2n个二极管，构成n相桥式整流器。

3.由权利要求1所述双爪极式多相励磁发电机，其特征在于：所述整流器包括3n个二极管，构成3n管整流器。

4.由权利要求1所述双爪极式多相励磁发电机，其特征在于：还包括真空泵；真空泵由泵体、安装在泵体内的泵转子和泵盖组成，泵转子与所述转轴的花键相配合，泵体通过螺栓安装在泵盖上，泵盖通过螺栓安装在所述后端盖上。