CN105529847A - 一种冗余式微型无铁芯发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开并提供了一种采用轴向磁场结构设计，提高功率密度和转矩体积比；实现冗余式电能输出，从而提高了发电机的可靠性的一种冗余式微型无铁芯发电机，包括机壳以及依次设置在所述机壳内的传动部分和发电部分，发电部分包括线圈组和磁铁组，线圈组包括线圈骨架以及若干固定在所述线圈骨架上的线圈，所述线圈均匀分布在所述线圈骨架两端面上，所述磁铁组包括磁铁定位圈、均匀分布在所述磁铁定位圈上的磁铁以及覆盖设置在所述磁铁定位圈上的导磁板，所述磁铁的极性按N-S极依次排列设置，并与所述线圈相对设置，所述磁铁定位圈对称设置在所述线圈骨架上下两侧，所述磁铁组通过电机轴与所述传动部分相连接，所述线圈组与所述机壳固定设置。

Description

一种冗余式微型无铁芯发电机
技术领域
本发明涉及一种发电设备，尤其涉及一种应用于高精度自发电领域的一种冗余式微型无铁芯发电机。
背景技术
目前行业现有微型发电机技术大部分还是采用传统的硅钢片与绕线定子结构作为铁芯材料为主，通过电机与齿轮的传动结构从而产生电能输出。这种方式存在以下缺点：1、采用铁芯定子结构，存在一定的铁损和磁阻尼，驱动功率加大，会形成铁损铜损增加而降低电机效率；2、线圈绕组存在铜损；3、传统径向磁场结构设计，功率密度和转矩体积比较小，磁路损耗较大。更重要一点是，现有技术中的微型发电机无冗余式系统，一旦单路传动系统出现问题，则产品无法正常运转使用，无电能输出。而在某些高精密、高可靠性的自发电领域，往往要求对发电机进行冗余设计，即要求发电机有两组独立的电能输出，当一组输出发生故障时，另一组输出仍能正常输出电能，从而保证自发电设备能正常执行任务。而传统的有铁芯发电机由于自身发电效率偏低，自损耗高等因素影响，发电机进行冗余设计后效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种采用轴向磁场结构设计，提高功率密度和转矩体积比；实现冗余式电能输出，从而提高了发电机的可靠性的冗余微型无铁芯发电机。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括机壳以及依次设置在所述机壳内的传动部分和发电部分，所述发电部分包括线圈组和磁铁组，所述线圈组包括线圈骨架以及若干固定在所述线圈骨架上的线圈，所述线圈均匀分布在所述线圈骨架两端面上，所述磁铁组包括磁铁定位圈、均匀分布在所述磁铁定位圈上的磁铁以及覆盖设置在所述磁铁定位圈上的导磁板，所述磁铁的极性按N-S极依次排列设置，并与所述线圈相对设置，所述磁铁定位圈对称设置在所述线圈骨架上下两侧，所述磁铁组通过电机轴与所述传动部分相连接，所述线圈组与所述机壳固定设置。
进一步的，所述传动部分为三级齿轮传动，其包括相互配合大齿轮组和中齿轮组，所述中齿轮组与所述电机轴相配合，所述大齿轮组包括摇把轴、套设在所述摇把轴上的离合器片以及包覆设置在所述离合器片外围的大齿轮片，在所述大齿轮片上下两端均设置有离合器挡板，在所述摇把轴上下两端均设置有轴承，所述大齿轮片与所述中齿轮组相配合。
进一步的，所述中齿轮组包括中齿轮轴、套设在所述中齿轮轴上端的中齿轮片以及设置在所述中齿轮轴上下两端的第二轴承，所述中齿轮轴与所述大齿轮片相配合，所述中齿轮片与所述电机轴相配合。
进一步的，所述机壳包括从上往下依次设置的齿轮端盖、电机中板和电机外壳，所述齿轮端盖、所述电机中板以及所述电机外壳上均设置有若干位置对应的安装孔，在所述电机中板上还设置有三个定位孔，三个所述定位孔分别与所述摇把轴、所述中齿轮轴以及所述电机轴相配合。
进一步的，在所述齿轮端盖上还设置有连接孔，所述连接孔与所述摇把轴相对应。
更进一步的，在所述电机外壳上设置有U型槽，在所述线圈骨架上设置有与所述U型槽相配合的凸块。
本发明的有益效果是：由于本发明包括机壳以及依次设置在所述机壳内的传动部分和发电部分，所述发电部分包括线圈组和磁铁组，所述线圈组包括线圈骨架以及若干固定在所述线圈骨架上的线圈，所述线圈均匀分布在所述线圈骨架两端面上，所述磁铁组包括磁铁定位圈、均匀分布在所述磁铁定位圈上的磁铁以及覆盖设置在所述磁铁定位圈上的导磁板，所述磁铁的极性按N-S极依次排列设置，并与所述线圈相对设置，所述磁铁定位圈对称设置在所述线圈骨架上下两侧，所述磁铁组通过电机轴与所述传动部分相连接，所述线圈组与所述机壳固定设置。与现有技术相比，本发明采用无铁芯结构，将所述磁铁组分布在所述线圈骨架的两面上，形成一个轴向的闭合磁路，从而增大了转矩体积比和提高了功率密度；同时所述线圈骨架两面均设置有所述线圈，形成双绕组线圈结构，当其中一组无法工作时，还可以使用另一组继续发电，提高了设备的可靠性和精密度。因此，本发明采用轴向磁场结构设计，提高功率密度和转矩体积比；实现冗余式电能输出，从而提高了发电机的可靠性。
附图说明
图1是本发明的爆炸结构示意图；
图2是所述线圈组的俯视结构示意图；
图3是所述磁铁组的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明包括机壳以及依次设置在所述机壳内的传动部分和发电部分，所述发电部分包括线圈组1和磁铁组2，所述线圈组1包括线圈骨架3以及若干固定在所述线圈骨架3上的线圈4，所述线圈4均匀分布在所述线圈骨架3两端面上，所述磁铁组2包括磁铁定位圈5、均匀分布在所述磁铁定位圈5上的磁铁6以及覆盖设置在所述磁铁定位圈5上的导磁板7，所述磁铁6的极性按N-S极依次排列设置，并与所述线圈4相对设置，所述磁铁定位圈5对称设置在所述线圈骨架3上下两侧，所述磁铁组2通过电机轴8与所述传动部分相连接，所述线圈组1与所述机壳固定设置。
所述传动部分包括相互配合大齿轮组和中齿轮组，所述中齿轮组与所述电机轴8相配合，所述大齿轮组包括摇把轴9、套设在所述摇把轴9上的离合器片10以及包覆设置在所述离合器片10外围的大齿轮片11，在所述大齿轮片11上下两端均设置有离合器挡板12，在所述摇把轴9上下两端均设置有轴承13，所述大齿轮片11与所述中齿轮组相配合。所述中齿轮组包括中齿轮轴14、套设在所述中齿轮轴14上端的中齿轮片15以及设置在所述中齿轮轴14上下两端的第二轴承16，所述中齿轮轴14与所述大齿轮片15相配合，所述中齿轮片15与所述电机轴8相配合。在本发明中，传动部分为三级齿轮传动，由外部手摇手柄经过所述大齿轮组，传动至所述中齿轮组后，再传动至所述电机轴8，过程中所述电机轴8的转动方向与手摇手柄一致。
所述机壳包括从上往下依次设置的齿轮端盖17、电机中板18和电机外壳19，在本发明中，所述齿轮端盖17能固定齿轮的中心距，达到减少噪声、防止润滑油乱飞的效果；所述电机中板18将所述齿轮端盖17和所述电机外壳19连接在一起，所述齿轮端盖17、所述电机中板18以及所述电机外壳19上均设置有若干位置对应的安装孔20，并通过螺丝与所述安装孔20的配合紧固；所述电机外壳19起到固定所述线圈骨架3的作用，确保所述磁铁组2平稳转动，并保证所述线圈骨架3与所述电机轴8相互垂直。在所述电机中板18上还设置有三个定位孔21，三个所述定位孔21分别与所述摇把轴9、所述中齿轮轴14以及所述电机轴8相配合。在所述齿轮端盖17上还设置有连接孔22，所述连接孔22与所述摇把轴9相对应。在所述电机外壳19上设置有U型槽，在所述线圈骨架3上设置有与所述U型槽相配合的凸块。
本发明的工作原理：所述磁铁6分布在所述线圈骨架3的两面形成闭合磁路，靠铝制的所述磁铁定位圈5固定，所述磁铁定位圈5后有导磁板7，所述导磁板7是磁路形成的通道。所述磁铁6的极性按N-S极依次排列。相比以往手摇发电机，本发明中的所述磁铁6相当于飞轮，旋转时产生一定惯性，适当的力即可以轻松发电，发电效率提高。所述线圈4为成形的线圈，采用模具制造圆型的所述线圈骨架3，将机器绕制好成形的所述线圈4装入所述线圈骨架3中，所述线圈骨架3由注塑成形，装配精度高，保证安装尺寸和成形尺寸。当旋转所述磁铁组2时，不断的切割磁场的磁通而产生的磁电感应电流。本发明的线圈组1结构为双绕组线圈分为两组工作线圈，当磁组转动时，两组工作线圈分别输出两相的交流电。当一组线圈无法工作时，可以使用第二组线圈。适用于高精密，要求可靠性强的仪器设备上。
本发明适用于微型发电设备领域。

Claims (6)

1.一种冗余式微型无铁芯发电机，它包括机壳以及依次设置在所述机壳内的传动部分和发电部分，其特征在于：所述发电部分包括线圈组（1）和磁铁组（2），所述线圈组（1）包括线圈骨架（3）以及若干固定在所述线圈骨架（3）上的线圈（4），所述线圈（4）均匀分布在所述线圈骨架（3）两端面上，所述磁铁组（2）包括磁铁定位圈（5）、均匀分布在所述磁铁定位圈（5）上的磁铁（6）以及覆盖设置在所述磁铁定位圈（5）上的导磁板（7），所述磁铁（6）的极性按N-S极依次排列设置，并与所述线圈（4）相对设置，所述磁铁定位圈（5）对称设置在所述线圈骨架（3）上下两侧，所述磁铁组（2）通过电机轴（8）与所述传动部分相连接，所述线圈组（1）与所述机壳固定设置。
2.根据权利要求1所述的一种冗余式微型无铁芯发电机，其特征在于：所述传动部分为三级齿轮传动，其包括相互配合大齿轮组和中齿轮组，所述中齿轮组与所述电机轴（8）相配合，所述大齿轮组包括摇把轴（9）、套设在所述摇把轴（9）上的离合器片（10）以及包覆设置在所述离合器片（10）外围的大齿轮片（11），在所述大齿轮片（11）上下两端均设置有离合器挡板（12），在所述摇把轴（9）上下两端均设置有轴承（13），所述大齿轮片（11）与所述中齿轮组相配合。
3.根据权利要求2所述的一种冗余式微型无铁芯发电机，其特征在于：所述中齿轮组包括中齿轮轴（14）、套设在所述中齿轮轴（14）上端的中齿轮片（15）以及设置在所述中齿轮轴（14）上下两端的第二轴承（16），所述中齿轮轴（14）与所述大齿轮片（15）相配合，所述中齿轮片（15）与所述电机轴（8）相配合。
4.根据权利要求3所述的一种冗余式微型无铁芯发电机，其特征在于：所述机壳包括从上往下依次设置的齿轮端盖（17）、电机中板（18）和电机外壳（19），所述齿轮端盖（17）、所述电机中板（18）以及所述电机外壳（19）上均设置有若干位置对应的安装孔（20），在所述电机中板（18）上还设置有三个定位孔（21），三个所述定位孔（21）分别与所述摇把轴（9）、所述中齿轮轴（14）以及所述电机轴（8）相配合。
5.根据权利要求4所述的一种冗余式微型无铁芯发电机，其特征在于：在所述齿轮端盖（17）上还设置有连接孔（22），所述连接孔（22）与所述摇把轴（9）相对应。
6.根据权利要求4所述的一种冗余式微型无铁芯发电机，其特征在于：在所述电机外壳（19）上设置有U型槽，在所述线圈骨架（3）上设置有与所述U型槽相配合的凸块。
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