CN105871119B - 一种带泵式永磁盘式发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种带泵式永磁盘式发电机，由真空泵、电机后端盖、定子铁心、永磁体、定子极、电枢绕组、转子铁心、前端盖、轴和皮带轮组成。呈圆盘状的转子铁心固定在轴的中间，转子铁心朝向轴的末端方向有圆环扇形凸出的转子极，呈圆环状的定子铁心固定在电机后端盖上，定子铁心朝向转子铁心的一侧依次固定有永磁体和定子极。永磁体呈圆环扇形，永磁体轴向充磁且相邻永磁体的充磁方向相反。每个永磁体上有3个呈圆环扇形的定子极。每个定子极上都绕有一个电枢绕组。本发明的技术实现真空泵和盘式发电机的集成，而且转子无励磁绕组和永磁体，结构简单工作可靠；定转子接触面大，因此机电能量转化的作用面大，发电机比功率高。

Description

一种带泵式永磁盘式发电机
技术领域
本发明涉及一种带泵式永磁盘式发电机，属于汽车电器技术领域。
背景技术
为方便驾驶，目前大多数车辆都会装载助力装置。常见的是通过进气歧管产生较高的真空负压来提供真空给助力装置。但是，对于柴油机发动机车辆和汽油涡轮增压发动机或汽油直喷发动机来说，其进气歧管不能提供足够的真空负压。因此，需要真空泵工作来提供真空。为了实现能源的有效利用和不增加体积，可以通过真空泵芯跟发电机的轴一起转动，使真空泵泵壳内产生负压，也就是真空。由于盘式发电机具有轴向尺寸小、结构紧凑等特点，能够达到加装一个真空泵而不会过多的影响汽车其他结构的效果。因此，有必要发明一种带泵式永磁盘式发电机。
在相近的专利中，申请号为201410697450.0的发明专利申请：一体式直驱盘式轮毂电机，提出了一种转子直接与轮毂相连，在电机定子设置有电机绕组，电机转子由永磁体及固定永磁体的叠放冲孔硅钢片组成。该申请还在在电机定子一侧端盖内设置有液冷结构，液冷结构为设置在端盖内的水道，以方便其散热。
在中国科学院电工研究所申请的专利中，申请号为201310277469.5的发明专利申请：一种盘式电机，该申请的一种盘式电机采用单盘式结构，其定子固定在电机壳体上，转子固定在转子轴上，永磁转子可以在转子轴上通过螺纹旋转实现左右轴向移动，移动范围在左侧挡环和右侧挡环之间。该申请的永磁转子在转子轴上不同的位置，电机具有不同的有效气隙长度和输出特性，满足不同的需求。该申请中永磁体位于转子会影响转子高速转动，同时机械强度难以保证。
申请人所在研究团队还获得了专利号为：201310487802.5的授权发明专利：带真空泵的轴向励磁发电机， 该发电机电励磁系统的数量和发电系统的数量相等并且相互间隔通过螺钉固定在后端盖内腔中的同一圆周上，转子为花瓣状法兰盘结构，电励磁绕组缠绕在电励磁绕组铁芯的外圆，电枢绕组缠绕在电枢绕组铁芯的外圆上，未能实现三相电流输出，功率密度较低。
本发明的技术与上述方案皆不同。本发明的圆环扇形的永磁体固定于定子铁心上，永磁体上分布有定子极。转子铁心固定与轴上，且无绕组和永磁体。真空泵固定在电机后端盖上，轴的末端伸出电机后端盖并直接驱动真空泵的转子。
目前申请人尚未检索到有关使用上述技术的相关报道。
本发明的技术实现真空泵和盘式发电机的集成，而且转子无励磁绕组和永磁体，结构简单工作可靠；定转子接触面大，因此机电能量转化的作用面大，发电机比功率高。
发明内容
为了发明一种带泵式永磁盘式发电机，实现永磁盘式发电机和真空泵的集成设计，本发明采用如下技术方案：
一种带泵式永磁盘式发电机，其特征在于：
由真空泵、电机后端盖(7)、定子铁心(8)、永磁体(9)、定子极(10)、电枢绕组(11)、转子铁心(12)、前端盖(13)、轴(14)和皮带轮(15)组成；
真空泵固定在电机后端盖(7)上，轴(14)的末端伸出电机后端盖(7)并直接驱动真空泵的转子；
呈圆盘状的转子铁心(12)固定在轴(14)的中间，转子铁心(12)朝轴(14)的末端方向有圆环扇形凸出的转子极，所述转子极的极数为4N，N为自然数；皮带轮(15)固定在轴(14)的首端，皮带轮(15)可以带动轴(14)旋转；
呈圆环状的定子铁心(8)固定在电机后端盖(7)上，定子铁心(8)朝向转子铁心(12)的一侧依次固定有永磁体(9)和定子极(10)；
沿定子铁心(8)圆周方向均布的永磁体(9)共2N片且呈圆环扇形，永磁体(9)轴向充磁且相邻永磁体(9)的充磁方向相反；
每个永磁体(9)上有3个呈圆环扇形的定子极(10)，共6N个定子极(10)沿定子铁心(8)圆周方向均布；
每个定子极(10)上都绕有一个电枢绕组(11)，每个永磁体(9)对应的三个电枢绕组(11)绕向相同；相邻永磁体(9)对应的电枢绕组(11)绕向相反；电枢绕组(11)可根据相位的不同分为三相。
如上所述的一种带泵式永磁盘式发电机，其特征在于：
当转子极滑入一相电枢绕组(11)所在的定子极(10)时，该相电枢绕组(11)的磁链增加；当转子极滑出一相电枢绕组(11)所在的定子极(10)时，该相电枢绕组(11)的磁链减小；
发动机带动轴(1)旋转，三相电枢绕组的磁链不断变化，可以感应出三相交流电压。
如权利要求1所述的一种带泵式永磁盘式发电机，其特征在于：定子极(10)的圆环扇形角度为30/N度；转子极圆环扇形角度为30/N度或45/N度。
本发明的有益效果如下：
(1)提出一种带泵式永磁盘式发电机，实现真空泵和盘式发电机的集成，而且转子无励磁绕组，结构简单工作可靠；
(2)采用了永磁盘式结构，定转子接触面大，因此机电能量转化的作用面大，发电机比功率高；
(3) 将圆环扇形永磁体固定于定子铁心，而不像传统盘式永磁发电机永磁体内嵌于转子，提高了发电机转子机械强度。
附图说明
图1是本发明一种带泵式永磁盘式发电机纵剖图。其中：1、第一螺栓，2、真空泵，3、泵叶片，4、泵盖，5、第二螺栓，6、第三螺栓，7、电机后端盖，8、定子铁心，9、永磁体，10、定子极，11、电枢绕组，12、转子铁心，13、前端盖，14、轴，15、皮带轮。
图2是本发明一种带泵式永磁盘式发电机的电枢绕组侧视图。其中：8、定子铁心，9、永磁体，10、定子极，11、电枢绕组，14、轴。
图3是本发明一种带泵式永磁盘式发电机的永磁体侧视图。其中：8、定子铁心，9、永磁体，14、轴。
图4是本发明一种带泵式永磁盘式发电机的转子侧视图。其中：12、转子铁心，14、轴，16、转子极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。本实施例中，N=2。
图1是本发明一种带泵式永磁盘式发电机纵剖图。如图所示，一种带泵式永磁盘式发电机由真空泵、电机后端盖(7)、定子铁心(8)、永磁体(9)、定子极(10)、电枢绕组(11)、转子铁心(12)、前端盖(13)、轴(14)和皮带轮(15)组成。真空泵(2)固定在电机后端盖(7)上，轴(14)的末端伸出电机后端盖(7)并直接驱动真空泵的转子；呈圆环状的定子铁心(8)固定在电机后端盖(7)上，定子铁心(8)朝向转子铁心(12)的一侧依次固定有永磁体(9)和定子极(10)，每个定子极(10)上都绕有一个电枢绕组(11)；呈圆盘状的转子铁心(12)固定在轴(14)的中间，转子铁心(12)朝轴(14)的末端方向有圆环扇形凸出的转子极；皮带轮(15)固定在轴(14)的首端，皮带轮(15)可以带动轴(14)旋转。
图2是本发明一种带泵式永磁盘式发电机的电枢绕组侧视图。如图所示，在呈圆环状的定子铁心上固定有呈圆环扇形的永磁体(9)，每个永磁体(9)上有3个呈圆环扇形的定子极(10)，共6N=12个定子极(10)沿定子铁心(8)圆周方向均布；每个定子极(10)上都绕有一个电枢绕组(11)，每个永磁体(9)对应的三个电枢绕组(11)绕向相同，相邻永磁体(9)对应的电枢绕组(11)绕向相反，电枢绕组(11)可根据相位的不同分为三相，即图2中A电枢绕组、B电枢绕组、C电枢绕组。
图3是本发明一种带泵式永磁盘式发电机的永磁体侧视图。可以看出，沿定子铁心(8)圆周方向均布的永磁体(9)共2N片且呈圆环扇形，N=2，永磁体(9)轴向充磁且相邻永磁体(9)的充磁方向相反。
图4是本发明一种带泵式永磁盘式发电机的转子侧视图。可以看出，呈圆盘状的转子铁心(12)固定在轴(14)上，在转子铁心(12)上有圆环扇形凸出的转子极，所述转子极的极数为4N，N=2。如权利要求1所述的一种带泵式永磁盘式发电机，其特征在于：定子极(10)的圆环扇形角度为30/N度；转子极圆环扇形角度为30/N度或45/N度。
下面对本发明提出的一种带泵式永磁盘式发电机进行工作原理的说明。
发动机带动轴(1)旋转，转子随着轴旋转，当转子极滑入一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链增加；当转子极滑出一相电枢绕组(11)所在的定子极(10)时，该相电枢绕组的磁链减小。三相电枢绕组的磁链随着轴的转动不断变化，可以感应出三相交流电压。
由于轴的末端伸出电机后端盖并直接驱动真空泵的转子，因此在发电机产生三相交流电的同时真空泵也开始工作。
需要指出的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种带泵式永磁盘式发电机，其特征在于：
由真空泵、电机后端盖(7)、定子铁心(8)、永磁体(9)、定子极(10)、电枢绕组(11)、转子铁心(12)、前端盖(13)、轴(14)和皮带轮(15)组成；
真空泵固定在电机后端盖(7)上，轴(14)的末端伸出电机后端盖(7)并直接驱动真空泵的转子；
呈圆盘状的转子铁心(12)固定在轴(14)的中间，转子铁心(12)朝轴(14)的末端方向有圆环扇形凸出的转子极，所述转子极的极数为4N，N为自然数；皮带轮(15)固定在轴(14)的首端，皮带轮(15)带动轴(14)旋转；
呈圆环状的定子铁心(8)固定在电机后端盖(7)上，定子铁心(8)朝向转子铁心(12)的一侧依次固定有永磁体(9)和定子极(10)；
沿定子铁心(8)圆周方向均布的永磁体(9)共有2N片且呈圆环扇形，永磁体(9)轴向充磁且相邻永磁体(9)的充磁方向相反；
每个永磁体(9)上有3个呈圆环扇形的定子极(10)，共6N个定子极(10)沿定子铁心(8)圆周方向均布；
每个定子极(10)上都绕有一个电枢绕组(11)，每个永磁体(9)对应的三个电枢绕组(11)绕向相同；相邻永磁体(9)对应的电枢绕组(11)绕向相反；电枢绕组(11)根据相位的不同分为三相；
定子极(10)的圆环扇形角度为30/N度；转子极圆环扇形角度为30/N度或45/N度。
2.如权利要求1所述的一种带泵式永磁盘式发电机，其特征在于：
当转子极滑入一相电枢绕组所在的定子极(10)时，该相电枢绕组的磁链增加；当转子极滑出一相电枢绕组所在的定子极(10)时，该相电枢绕组的磁链减小；
发动机带动轴(14 )旋转，三相电枢绕组的磁链不断变化，感应出三相交流电压。
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