CN103580417A - 一种增程式电动汽车用增程发电机 - Google Patents

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王振洲
马祥根
张卓然
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Abstract

本发明涉及一种增程式电动汽车用增程发电机。包括有定子、转子、励磁机、整流器、控制器、水冷机壳、端盖、轴承；所述发电机的定子上包括有电枢绕组、励磁绕组一和励磁绕组二，各绕组分别嵌入相应的槽内，并相互之间绝缘分开，励磁绕组上设有控制励磁电流大小的控制器；所述发电机的定子冲片其定子槽数或齿数为3的偶数倍，所述发电机转子冲片其齿数与定子齿之间存在以下固定关系，即：定子齿数/转子齿数=3N/2N；所述励磁机采用永磁励磁机，表贴磁钢结构，励磁定子冲片外围布置安装搭子，转子磁钢外围设不导磁箍环。本发明创新采用电励磁双凸极无刷发电机，外接整流器即可构成直流发电系统，电动及发电状态控制简单灵活、可靠性高，完全满足电动汽车增程发电系统的要求。

Description

一种增程式电动汽车用增程发电机
技术领域
本发明涉及一种增程式电动汽车用增程发电机。
背景技术
增程式电动汽车作为电动汽车目前重点发展的方向，但其采用的增程发电机有永磁发电机和异步发电机两种。存在的问题是：异步发电机励磁无功功率较大，电压调节困难，控制复杂，系统效率较低；永磁发电机功率密度虽高，但磁场难以调节，输出调节困难，需要全功率变换电路，系统结构和控制复杂，而且稀土永磁材料成本高。
发明内容
针对以上所述两种发电机存在的问题，本发明创新采用电励磁双凸极无刷发电机，外接整流器即可构成直流发电系统，电动及发电状态控制简单灵活、可靠性高，完全满足电动汽车增程发电系统的要求。
为此本发明采用的技术方案是：本发明包括有定子、转子、励磁机、整流器、控制器、水冷机壳、端盖、轴承；
所述发电机的定子上包括有电枢绕组、励磁绕组一和励磁绕组二，各绕组分别嵌入相应的槽内，并相互之间绝缘分开，励磁绕组上设有控制励磁电流大小的控制器；
所述发电机的定子冲片其定子槽数或齿数为3的偶数倍，所述发电机转子冲片其齿数与定子齿之间存在以下固定关系，即：定子齿数/转子齿数=3N/2N；
所述励磁机采用永磁励磁机，表贴磁钢结构，励磁定子冲片外围布置安装搭子，转子磁钢外围设不导磁箍环。
所述发电机的定子冲片齿顶宽度完全相同且均等于齿距的一半，每两个大槽之间分布两个小槽，所述小槽中放置电枢绕组。
所述小槽的槽形可以是平底槽，也可是圆底槽。
所述发电机转子冲片齿宽与定子齿顶宽相同。
转子冲片轭部设置通风孔、通风槽。
本发明的优点是：1）本发明设有三套绕组，有电枢绕组、励磁绕组一和励磁绕组二，励磁绕组中输入直流电（励磁电流），励磁电流的大小通过控制器进行调节控制，可以很方便地调节气隙磁场，同时两套励磁绕组的磁势叠加，形成复合励磁系统，使的本发明的发电机调节方便且有效功率较大，电机效率高；2）本发明定子齿数/转子齿数=3N/2N，经检测此比例关系电机转速输出较为合理，较好的满足电机的使用需求；3）转子磁钢外围用不导磁材料制做了箍环，以保证磁钢不在高速旋转情况因受离心力而脱落。
附图说明
图1为本发明的控制原理图。
图2为本发明定子结构绕组分布图。
图3为本发明定子冲片结构图。
图4、5、6为本发明发电机转子冲片图。
图7、8为本发明励磁机结构图。
图9、10为本发明冷却结构图。
图中1为励磁绕组一、2为电枢绕组、3为励磁绕组二、4为定子铁芯、5为安装搭子、6为转子、7为磁钢、8为箍环。
具体实施方式
电励磁双凸极无刷发电机的原理是在定子侧的励磁绕组中输入直流电产生磁场，转子6在外力拖动下旋转，由于定转子之间的气隙内磁导的变化，使电枢绕组2中的磁通发生变化，从而感应电势。控制器调节输入的励磁电流的大小控制输出电压和功率的大小。励磁机作为励磁源功率提供者。系统原理图见图1。
所述发电机的定子上有三套绕组，有电枢绕组2、励磁绕组一1和励磁绕组二3，各绕组按照一定的次序分别嵌入相应的槽内，并相互之间绝缘分开。励磁绕组中输入直流电（励磁电流），励磁电流的大小通过控制器进行调节控制，可以很方便地调节气隙磁场，同时两套励磁绕组的磁势叠加，形成复合励磁系统。定子结构绕组分布见图2。
所述发电机的定子冲片结构见图3，定子槽数或齿数为3的偶数倍，如6槽、12槽、18槽、24槽、30槽等，齿顶宽度完全相同且均等于齿距的一半，每两个大槽之间分布两个小槽，小槽的槽形可以是平底槽，也可是圆底槽，小槽中放置电枢绕组2，由于电磁设计的需要，增大了大槽的面积，以便尽量多的放置励磁绕组。
所述发电机转子6冲片见图4、5、6，齿宽与定子齿顶宽相同，其齿数与定子齿之间有着固定关系，即：定子齿数/转子齿数=3N/2N，一般为4齿、8齿、12齿、16齿、20齿等。转子6冲片轭部在满足磁路需要的尺寸后，可布置通风孔、通风槽，或将多余轭部去除，直接布置内部支架以减轻重量。
所述励磁机采用永磁励磁机，表贴磁钢7结构，其作用是励磁系统的功率源。其结构见图7、8。永磁励磁机与控制器、励磁绕组共同形成了无刷自励系统。励磁机体积小，可以安装在定子绕组端部形成的空腔中，充分利用空间。励磁定子铁芯4冲片外围均匀布置了四处安装搭子5，冲片叠压一定高度后部分冲片旋转45度，形成安装止口，结构巧妙、合理。转子6磁钢7外围用不导磁材料制做了箍环8，保证磁钢7不在高速旋转情况因受离心力而脱落。
该双凸极无刷发电机为水冷结构，机壳为螺旋水道冷却结构，见图9、10所示。冷却水从进水口进入机壳内，沿螺旋水道流动，从出水口排出，将电机产生的热量带走。

Claims (5)

1.一种增程式电动汽车用增程发电机，其特征在于，包括有定子、转子、励磁机、整流器、控制器、水冷机壳、端盖、轴承；
所述发电机的定子上包括有电枢绕组、励磁绕组一和励磁绕组二，各绕组分别嵌入相应的槽内，并相互之间绝缘分开，励磁绕组上设有控制励磁电流大小的控制器；
所述发电机的定子冲片其定子槽数或齿数为3的偶数倍，所述发电机转子冲片其齿数与定子齿之间存在以下固定关系，即：定子齿数/转子齿数=3N/2N；
所述励磁机采用永磁励磁机，表贴磁钢结构，励磁定子冲片外围布置安装搭子，转子磁钢外围设不导磁箍环。
2.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车用增程发电机，其特征在于，所述发电机的定子冲片齿顶宽度完全相同且均等于齿距的一半，每两个大槽之间分布两个小槽，所述小槽中放置电枢绕组。
3.根据权利要求2所述的一种增程式电动汽车用增程发电机，其特征在于，所述小槽的槽形可以是平底槽，也可是圆底槽。
4.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车用增程发电机，其特征在于，所述发电机转子冲片齿宽与定子齿顶宽相同。
5.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车用增程发电机，其特征在于，转子冲片轭部设置通风孔、通风槽。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104038124A (zh) * 2014-06-06 2014-09-10 国电南瑞科技股份有限公司 基于双励磁绕组的励磁控制系统
WO2017070976A1 (zh) * 2015-10-26 2017-05-04 刘庆华 全节能动力机
CN110556941A (zh) * 2019-08-30 2019-12-10 北京动力源新能源科技有限责任公司 一种增程系统及电动汽车

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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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