CN105871157A - 一种自稳压离心式永磁发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自稳压离心式永磁发电机，该发电机包括定子Ⅰ和外转子Ⅱ；所述定子Ⅰ包括定子铁芯、呈圆周状均布设置在定子铁芯上的定子绕组；所述外转子Ⅱ包括永磁体、外转子铁芯、转子滑块、导向锁紧杆、保护套、阻尼块、复位弹簧、压板、垫片和锁紧螺母；其中，多个所述永磁体和转子滑块呈圆周状交替均布设置在外转子铁心内，所述转子滑块上加工有一腔体；所述导向锁紧杆、阻尼块、复位弹簧、压板、垫片和锁紧螺母设置在腔体内；所述导向锁紧杆与外转子铁芯固连。本发明利用发电机旋转过程中产生的离心力来改变转子内磁阻大小，从而改变励磁磁场的大小，来达到永磁发电机自稳压的目的，结构简单，成本低。

Description

一种自稳压离心式永磁发电机
技术领域
本发明涉及发电机领域，具体的说是一种自稳压离心式永磁发电机。
背景技术
永磁发电机具有体积小、功率密度高和效率高的特点，与电励磁发电机相比，具有明显的节能效果。中国专利离心转子式永磁发电机（申请号：CN02135709.9）提供了一种高效率的永磁发电机方案，但是车用永磁发电机输出电压随发动机转速升高成线性变化，无法输出稳定电压，该离心式永磁发电机需要额外的稳压机构。
中国专利变气隙涡流调速感应电机（申请号：CN200910025574.3）提出了一种轴向可变气隙的涡流调速感应电机，该电机在两个转子之间装有气隙调节组件，利用定子与转子铜盘间的静磁力与动态磁感应斥力的相互作用调节定子与转子铜盘间的气隙来实现电机的软启动、过载保护以及调节转速和转矩的目的，由于该技术中定子与转子铜盘间的磁感应斥力取决于定子与转子间的转速差，不利于建立气隙与转子转速的直接对应关系，无法应用于永磁电机的高速稳压及弱磁扩速问题；
中国专利可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机（申请号： CN201210252328.3）提出利用位移调节机构调节气隙磁场耦合面积或气隙磁场耦合间距来实现电机变矩、调速功能的多种电机结构，其中在气隙磁场耦合间距调节的方案中设计瓣状定子或瓣状转子结构，然后利用位移调节结构调节气隙磁场耦合间距来实现电机变矩、调速，该种方案中瓣状定子或瓣状转子需要复杂机构进行连接、并实现径向位移调节，且气隙磁场耦合间距可调节量较小，需要调节机构具有足够高精度，造价较高。
发明内容
本发明旨在提供一种自稳压离心式永磁发电机，利用离心式永磁发电机旋转过程中产生的离心力来改变转子内磁阻大小，从而改变励磁磁场的大小，来达到永磁发电机自稳压的目的。
本发明的目的是这样实现的，一种自稳压离心式永磁发电机，该发电机包括定子Ⅰ和外转子Ⅱ；所述定子Ⅰ包括定子铁芯、呈圆周状均布设置在定子铁芯上的定子绕组；所述外转子Ⅱ包括永磁体、外转子铁芯、转子滑块、导向锁紧杆、保护套、阻尼块、复位弹簧、压板、垫片和锁紧螺母2；
其中，多个所述永磁体和转子滑块呈圆周状交替均布设置在外转子铁心内，且相邻两块永磁体的N极与N极相对或S极与S极相对；所述转子滑块上加工有一腔体，所述导向锁紧杆、阻尼块、复位弹簧、压板、垫片和锁紧螺母设置在腔体内；所述导向锁紧杆与外转子铁芯固连，同时导向锁紧杆对转子滑块起到导向作用；所述转子滑块通过导向锁紧杆、阻尼块、复位弹簧、压板、垫片和锁紧螺母锁紧在外转子铁芯上，转子滑块在离心力作用下可以沿导向锁紧杆上下移动。
所述的复位弹簧通过阻尼块对转子滑块施加弹簧压力f3；所述的永磁体通过外转子铁芯对转子滑块施加磁场吸力f2；所述的转子滑块由导磁材料制成，转子滑块同时受沿电机径向方向指向电机外侧的离心力f1、沿径向指向圆心的磁场吸力f2，沿径向指向圆心的弹簧压力f3，其特征在于，当发电机的转速小于或等于额定转速时，转子滑块所受的离心力f1小于或等于磁场吸力f2与复位弹簧的弹簧压力f3之和，当发电机转速大于额定转速时，转子滑块所受的离心力f1大于磁场吸力f2与复位弹簧的弹簧压力f3之和。
本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明与现有技术 “离心转子式永磁发电机”（申请号：CN02135709.9）相比，具有自动稳压功能，可以利用转子旋转时产生的离心力改变转子内磁阻大小，从而改变励磁磁场的大小，使输出电压保持稳定，不需要额外的电子稳压装置。
2、本发明与现有技术“变气隙涡流调速感应电机”（申请号：CN200910025574.3）相比，其磁场强度可以与转速建立直接的对应关系，使发电机在转速升高或降低时输出电压保持稳定。
3、本发明与现有技术“可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机”（申请号： CN201210252328.3）相比，通过调节转子滑块与转子铁芯间的气隙来调整转子磁阻，转子滑块与转子铁芯间的气隙可在0~2mm间变化，甚至更大，可调节量大，而“可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机”（申请公布号102769344A）的调节量是气隙磁场耦合间距，通常永磁发电机电机转子与定子间的气隙磁场耦合间距在0.5mm左右，可调范围非常小，并且本发明自稳压离心式永磁发电机转子为整体，由滑块、导向锁紧杆、复位弹簧组成的磁阻调节装置结构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明一种自稳压离心式永磁发电机结构示意图。
图2是本发明图1中转子滑块部位的局部放大示意图。
图3是本发明图1中转子滑块的受力示意图。
具体实施方式
由附图1、2所示：一种自稳压离心式永磁发电机，该发电机包括定子Ⅰ和外转子Ⅱ；所述定子Ⅰ包括定子铁芯1、呈圆周状均布设置在定子铁芯1上的定子绕组2；所述外转子Ⅱ包括永磁体3、外转子铁芯4、转子滑块5、导向锁紧杆6、保护套7、阻尼块8、复位弹簧9、压板10、垫片11和锁紧螺母12；
其中，多个所述永磁体3和转子滑块5呈圆周状交替均布设置在外转子铁心4内，且相邻两块永磁体3的N极与N极相对或S极与S极相对；所述转子滑块5上加工有一腔体13，所述导向锁紧杆6、复位阻尼8、复位弹簧9、压板10、垫片11和锁紧螺母12设置在腔体13内；所述导向锁紧杆6与外转子铁芯4固连，同时导向锁紧杆6对转子滑块5起到导向作用；所述转子滑块5通过导向锁紧杆6、复位阻尼8、复位弹簧9、压板10、垫片11和锁紧螺母12锁紧在外转子铁芯4上，转子滑块5在离心力作用下可以沿导向锁紧杆上下移动。
由附图3所示：
所述的复位弹簧9通过阻尼块8对转子滑块5施加弹簧压力f3；所述的永磁体3通过外转子铁芯4对转子滑块5施加磁场吸力f2；所述的转子滑块5由导磁材料制成，转子滑块5同时受沿电机径向方向指向电机外侧的离心力f1、沿径向指向圆心的磁场吸力f2，沿径向指向圆心的弹簧压力f3；
（1）、当自稳压离心式永磁发电机工作时，转子滑块5随外转子Ⅱ同步旋转，所受离心力f1与发电机转速成正比；
（2）当自稳压离心式永磁发电机的转速小于于或等于额定转速时，转子滑块5所受的离心力f1小于或等于磁场吸力f2与复位弹簧9的弹簧压力f3之和，此时，转子滑块5与外转子铁芯4间的气隙δ=0，转子内气隙磁阻最小，励磁磁场强度为最大值，自稳压离心式永磁发电机以最快速度达到额定电压，给车载电器供电；
（3）当自稳压离心式永磁发电机的转速高于额定转速时，随着转速的继续升高，转子滑块5所受的离心力f1增大，此时，转子滑块5所受的离心力f1大于磁场吸力f2与复位弹簧9的弹簧压力f3之和，转子滑块5与外转子铁芯4间的气隙δ>0，并且气隙δ随转速升高变大，转子内气隙磁阻变大，励磁磁场强度变小，自稳压离心式永磁发电机随转速升高输出电压保持稳定,实现自稳压功能。

Claims (4)

1.一种自稳压离心式永磁发电机，该发电机包括定子Ⅰ和外转子Ⅱ，所述外转子Ⅱ包括永磁体（3）和外转子铁芯（4），其特征在于：所述外转子Ⅱ还包括转子滑块（5）、导向锁紧杆（6）、保护套（7）、阻尼块（8）、复位弹簧（9）、压板（10）、垫片（11）和锁紧螺母（12）；其中，多个所述永磁体（3）和转子滑块（5）呈圆周状交替均布设置在外转子铁心（4）内，且相邻两块永磁体（3）的N极与N极相对或S极与S极相对；所述转子滑块（5）上加工有一腔体（13），所述导向锁紧杆（6）、阻尼块（8）、复位弹簧（9）、压板（10）、垫片（11）和锁紧螺母（12）设置在腔体（13）内；所述导向锁紧杆（6）与外转子铁芯（4）固连，同时导向锁紧杆（6）对转子滑块（5）起到导向作用；所述转子滑块（5）通过导向锁紧杆（6）、阻尼块（8）、复位弹簧（9）、压板（10）、垫片（11）和锁紧螺母（12）锁紧在外转子铁芯（4）上，转子滑块（5）在离心力作用下可以沿导向锁紧杆上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种自稳压离心式永磁发电机，其特征在于：所述复位弹簧（9）通过阻尼块（8）对转子滑块（5）施加弹簧压力f3。
3.根据权利要求1所述的一种自稳压离心式永磁发电机，其特征在于：所述永磁体（3）通过外转子铁芯（4）对转子滑块（5）施加磁场吸力f2。
4.根据权利要求1所述的一种自稳压离心式永磁发电机，其特征在于：所述转子滑块（5）由导磁材料制成，转子滑块（5）同时受沿电机径向方向指向电机外侧的离心力f1、沿径向指向圆心的磁场吸力f2，沿径向指向圆心的弹簧压力f3作用，当发电机的转速小于或等于额定转速时，转子滑块（5）所受的离心力f1小于或等于磁场吸力f2与复位弹簧（9）的弹簧压力f3之和，当发电机转速大于额定转速时，转子滑块（5）所受的离心力f1大于磁场吸力f2与复位弹簧（9）的弹簧压力f3之和。
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