CN102647067A - 径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，属于汽车电机电器技术领域。由转子、定子、前端盖、后端盖、整流器组成，轴上安装有永磁转子和无刷电励磁转子，永磁转子和无刷电励磁转子共用同一个电枢绕组，产生的磁场在发电机气隙内并联合成，通过调节电励磁转子通电电流的大小和方向，进而改变永磁磁场和电励磁磁场在发电机气隙内合成磁场的大小，从而保证发电机在变转速、变负载工况下输出电压稳定的直流电，为汽车用电设备提供电能。

Description

径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机
技术领域
本发明提供一种径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，属于汽车电机电器技术领域。
背景技术
汽车工业是现代工业的标志，是国民经济发展的主导产业，在工农业生产、交通运输、以及人类生产生活的各个方面都起着不可缺少的作用，目前与汽车配套使用的发电机，普遍存在着输出功率小，发电效率低，不能满足用户使用要求。如中国专利公报2001年8月8日公告的发明专利：稳压永磁发电机，申请号：00112053.0，由机壳、机座、动力轴、转子、永磁磁钢、定子、定子绕组、定子座、定子滑动套、平衡弹簧、防旋转连接螺钉、滑动块、调节转轴、定位轴承、调节转轴驱动机构及自动反馈控制电路等组成，动力转动轴通过定位轴承固定在机座上，转子固定在动力转动轴上，定子滑动套的一端固定在机座上，定子滑动套上沿轴向开有通槽，平衡弹簧设置于定子滑动套内，该弹簧的一端由定子滑动套的一端面阻挡，另一端推顶置于定子滑动套内的滑动块，该滑动块与定子座之间由穿过滑动套通槽的防旋转连接螺钉固定连接，该滑动块中心与调节转轴的一端呈螺纹活动连接，自动反馈控制电路的检测信号输入端并接于定子绕组输出端，该电路的控制信号输出端接至驱动机构的受控制端。该稳压永磁发电机结构复杂，成本高，其使用性能有待于进一步改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，通过调节电励磁转子通电电流的大小和方向，进而改变永磁磁场与电励磁磁场在发电机气隙内合成磁场的大小，从而保证发电机输出电压稳定的径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，其技术内容为：
包括转轴、后端盖、前端盖、转子和定子，其中转轴经轴承水平安装在前端盖、后端盖上，其特征在于：
定子包括电励磁绕组、铁箍、定子铁芯和电枢绕组，其中环状定子铁芯夹持在后端盖和前端盖之间，配以螺栓固定，在环状定子铁芯内圈偏向一端的同一圆周上均布有多个凸块，电枢绕组缠绕在环状定子铁芯的齿槽内；构成电励磁绕组的若干线圈由多个铁箍箍紧，电励磁绕组套装在定子铁芯内设有凸块的一端，电励磁绕组经铁箍与凸块的固定连接而与定子铁芯固定连接；
转子包括共用同一个电枢绕组的永磁转子和电励磁转子，其中电励磁转子包括前爪极和后爪极，前爪极和后爪极过盈配合套装在转轴上，并以锁紧螺母紧固；电励磁绕组间隙套装在前爪极和后爪极的磁轭上，且与前爪极和后爪极之间有一定的间隙，前爪极和后爪极的外端分居凸块运动轨迹的两侧，且与定子铁芯内圈之间有一定的间隙，能够相对转动；
永磁转子包括瓦片磁钢、极靴、矩形磁钢、非导磁槽楔、转子铁芯和压铸铝隔磁衬套，其中压铸铝隔磁衬套套装固定在转轴上，与前爪极之间间隔以垫片；压铸铝隔磁衬套的外壁上均布有放射状带凸台的凸起，转子铁芯的内圈对应于每个凸起均设有凹槽，转子铁芯套装在压铸铝隔磁衬套上，内圈与压铸铝隔磁衬套贴合，转子铁芯在每个凸起处沿径向设有贯穿的槽，槽将转子铁芯间隔成若干块，矩形磁钢安装在槽内，外端压装有非导磁槽楔，瓦片磁钢通过极靴由螺钉固定在每块转子铁芯的外圆上；相邻瓦片磁钢凸面的极性相反，矩形磁钢朝向瓦片磁钢的一侧与该瓦片磁钢凸面的极性相同。
所述的径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，凸块有3～6个。
所述的径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，凸起有8个。
工作原理：永磁转子磁力线由矩形磁钢N极经过转子铁芯、穿过瓦片磁钢、极靴到定子铁芯，再由定子铁芯穿过相邻的另一极靴、瓦片磁钢、经过转子铁芯回到矩形磁钢S极，形成闭合回路。当混合励磁发电机输出电压低于设置的目标稳压值时，电子稳压控制器给发电机的电励磁绕组提供正向电流，产生的磁场与永磁转子提供的磁场迭加，气隙内的磁通量增加，发电机输出电压升高，当发电机输出电压高于设置的目标稳压值时，电子稳压控制器给发电机的电励磁绕组提供反向电流，产生的磁场削弱了永磁转子提供的磁场，气隙内的磁通量减少，发电机输出电压降低，周而复始，从而保证混合励磁发电机在变转速、变负载工况下输出电压稳定的直流电，满足汽车用电设备使用要求。
本发明与现有技术相比，通过调节电励磁绕组通电电流的大小和方向，使永磁磁场与电励磁磁场迭加后的磁场可以调节，发电机在变转速、变负载工况下输出电压保持稳定，该机无碳刷滑环结构、故障率低，结构紧凑，使用安全可靠。
附图说明
图1是本发明中永磁转子实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的结构示意图，其中永磁转子是图1所示实施例的A-A剖面图；
图3是图2所示实施例中紧箍有铁箍的电励磁绕组的结构示意图；
图4是图2所示实施例中电励磁绕组固定在定子铁芯内的结构示意图。
图中：1、转轴  2、后端盖  3、前端盖  4、电励磁绕组  5、铁箍  6、定子铁芯7、电枢绕组  8、螺栓  9、凸块  10、前爪极  11、后爪极  12、锁紧螺母  13、瓦片磁钢  14、、极靴  15、矩形磁钢  16、非导磁槽楔  17、转子铁芯  18、压铸铝隔磁衬套  19、垫片  20、凸起  21、螺钉  22、轴承  23、风扇  24、皮带轮
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明作进一步说明：转轴1经轴承22水平安装在前端盖3、后端盖2上。定子包括电励磁绕组4、铁箍5、定子铁芯6和电枢绕组7，其中环状定子铁芯6夹持在后端盖2和前端盖3之间，配以螺栓8固定，在环状定子铁芯6内圈偏向一端的同一圆周上均布有3个凸块9，电枢绕组7缠绕在环状定子铁芯6的齿槽内；构成电励磁绕组4的若干线圈由3个铁箍5箍紧，电励磁绕组4套装在定子铁芯6内设有凸块9的一端，电励磁绕组4经铁箍5与凸块9的固定连接而与定子铁芯6固定连接；
转子包括共用同一个电枢绕组7的永磁转子和电励磁转子，其中电励磁转子包括前爪极10和后爪极11，前爪极10和后爪极11过盈配合套装在转轴1上，并以锁紧螺母12紧固；电励磁绕组4间隙套装在前爪极10和后爪极11的磁轭上，且与前爪极10和后爪极11之间有一定的间隙，前爪极10和后爪极11的外端分居凸块9运动轨迹的两侧，且与定子铁芯6内圈之间有一定的间隙；
永磁转子包括瓦片磁钢13、极靴14、矩形磁钢15、非导磁槽楔16、转子铁芯17和压铸铝隔磁衬套18，其中压铸铝隔磁衬套18套装固定在转轴1上，与前爪极10之间间隔以垫片19；压铸铝隔磁衬套18的外壁上均布有8个放射状带凸台的凸起20，转子铁芯17的内圈对应于每个凸起20均设有凹槽，转子铁芯17套装在压铸铝隔磁衬套18上，内圈与压铸铝隔磁衬套18贴合，转子铁芯17在每个凸起20处沿径向设有贯穿的槽，槽将转子铁芯17间隔成若干块，矩形磁钢15安装在槽内，外端压装有非导磁槽楔16，瓦片磁钢13通过极靴14由螺钉21固定在每块转子铁芯17的外圆上；相邻瓦片磁钢13凸面的极性相反，矩形磁钢15朝向瓦片磁钢13的一侧与该瓦片磁钢13凸面的极性相同。

Claims (3)

1.一种径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，包括转轴(1)、后端盖(2)、前端盖(3)、转子和定子，其中转轴(1)经轴承(22)水平安装在前端盖(3)、后端盖(2)上，其特征在于：
定子包括电励磁绕组(4)、铁箍(5)、定子铁芯(6)和电枢绕组(7)，其中环状定子铁芯(6)夹持在后端盖(2)和前端盖(3)之间，配以螺栓(8)固定，在环状定子铁芯(6)内圈偏向一端的同一圆周上均布有多个凸块(9)，电枢绕组(7)缠绕在环状定子铁芯(6)的齿槽内；构成电励磁绕组(4)的若干线圈由多个铁箍(5)箍紧，电励磁绕组(4)套装在定子铁芯(6)内设有凸块(9)的一端，电励磁绕组(4)经铁箍(5)与凸块(9)的固定连接而与定子铁芯(6)固定连接；
转子包括共用同一个电枢绕组(7)的永磁转子和电励磁转子，其中电励磁转子包括前爪极(10)和后爪极(11)，前爪极(10)和后爪极(11)过盈配合套装在转轴(1)上，并以锁紧螺母(12)紧固；电励磁绕组(4)间隙套装在前爪极(10)和后爪极(11)的磁轭上，且与前爪极(10)和后爪极(11)之间有一定的间隙，前爪极(10)和后爪极(11)的外端分居凸块(9)运动轨迹的两侧，且与定子铁芯(6)内圈之间有一定的间隙；
永磁转子包括瓦片磁钢(13)、极靴(14)、矩形磁钢(15)、非导磁槽楔(16)、转子铁芯(17)和压铸铝隔磁衬套(18)，其中压铸铝隔磁衬套(18)套装固定在转轴(1)上，与前爪极(10)之间间隔以垫片(19)；压铸铝隔磁衬套(18)的外壁上均布有放射状带凸台的凸起(20)，转子铁芯(17)的内圈对应于每个凸起(20)均设有凹槽，转子铁芯(17)套装在压铸铝隔磁衬套(18)上，内圈与压铸铝隔磁衬套(18)贴合，转子铁芯(17)在每个凸起(20)处沿径向设有贯穿的槽，槽将转子铁芯(17)间隔成若干块，矩形磁钢(15)安装在槽内，外端压装有非导磁槽楔(16)，瓦片磁钢(13)通过极靴(14)由螺钉(21)固定在每块转子铁芯(17)的外圆上；相邻瓦片磁钢(13)凸面的极性相反，矩形磁钢(15)朝向瓦片磁钢(13)的一侧与该瓦片磁钢(13)凸面的极性相同。
2.如权利要求1所述的径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，其特征在于：凸块(9)有3～6个。
3.如权利要求1所述的径向和切向永磁与电磁混合励磁发电机，其特征在于：凸起(20)有8个。
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