CN106385139A - 混合励磁汽车发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机。更具体地说，本发明涉及一种混合励磁汽车发电机，包括：镶磁钢的转子，其通过转轴分别固定在所述发电机的前外壳和后外壳上；定子和整流桥，所述定子套设在所述镶磁钢的转子的外周上，所述整流桥设置在所述定子的一侧，且所述定子和整流桥均分为两部分，每一部分定子均包括有三相线圈，每一部分整流桥均包括有至少三组整流管，所述定子的每一相线圈引线均连接至所述整流桥的一组整流管；皮带轮，其设置在所述转轴的一端。本发明提高了汽车发电机整流桥的输出能力，降低了整流桥损耗，输出波形更加平稳，大大减小了对电瓶和整车用电设备的干扰；同时对输出电压进行实时控制，保证了输出电压的稳定。

Description

混合励磁汽车发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机。更具体地说，本发明涉及一种混合励磁汽车发电机。

背景技术

传统的汽车发电机励磁是通过提供转子上的励磁线圈的电流进行励磁，通过励磁线圈的电能只有一小部分转换为用于发电的磁能，电能利用率低，电能的消耗大；发电机低速性能差，现国内道路普遍人多车挤，以及众多的红绿灯和停靠站，导致发电机经常处于低速大负载甚至超负载运行，容易导致发电机定转子线圈烧损，引发故障。而且频繁对电瓶充放电而缩短电瓶使用寿命。新型高效混合励磁汽车发电机除转子上通过励磁线圈电流励磁外，还有永磁体提供励磁，两者在气隙中合成，调节励磁线圈中的电流即可调节气隙磁场，结合电子电压调节器，磁场的大小就可以调节，磁场控制较容易实现但这种混合励磁汽车发电机由于加入了永磁体，使得转子本身的体积增大，相应重量增加，安装空间受限。

关于定子和整流桥，可以采用传统汽车发电机定子匹配传统发电机整流桥，但这种组合适合输出电流相对比较小的发电机(额定输出电流小于90A)。当混合励磁汽车发电机的输出电流大于90A时，整流桥的输出能力降低。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提高汽车发电机整流桥的输出能力，降低整流桥损耗，输出波形更加平稳，大大减小对电瓶和整车用电设备的干扰；同时对输出电压进行实时控制，保证输出电压的稳定。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种混合励磁汽车发电机，包括：

镶磁钢的转子，其通过转轴分别固定在所述发电机的前外壳和后外壳上；

定子和整流桥，所述定子套设在所述镶磁钢的转子的外周上，所述整流桥设置在所述定子的一侧，且所述定子和整流桥均分为两部分，每一部分定子均包括有三相线圈，每一部分整流桥均包括有至少三组整流管，所述定子的每一相线圈引线均连接至所述整流桥的一组整流管；

皮带轮，其设置在所述转轴的一端。

两部分定子分别对应两部分整流桥，即每一相定子引线都对应一组整流管，整流管数量增加一倍，提高了整流桥的输出能力，降低了整流桥的损耗。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，每一部分整流桥均包括三组整流管，每一部分定子的三相线圈均为三角形接法，三相线圈的三个端点的引线分别连接至一组整流管。三角形接法有利于提高发电机的输出功率。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，每一部分整流桥均包括四组整流管，每一部分定子的三相线圈均为星型接法，三相线圈的三个端点和中性点的引线分别连接至一组整流管。星型接法适用于汽车的大部分电机，适用范围更广。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，每一组整流管均为两个整流二极管串联而成，减小了整流桥的压降。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，还包括一电子调节器，所述电子调节器通过一开关管与所述镶磁钢的转子连接，保证了输出电压的稳定。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，所述镶磁钢的转子通过转轴两端安装的前轴承和后轴承与所述发电机的前外壳和后外壳固定，连接更加牢固。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，所述镶磁钢的转子包括：

转轴；

一对电励磁爪极，其相向套设在所述转轴上，每一电励磁爪极上均间隔设置有多个抓爪，一对电励磁爪极的抓爪相互插接设置；

多个永磁磁钢，每一永磁磁钢分别安装在一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪之间，且多个永磁磁钢在一对电励磁爪极上呈正弦波状分布。

多个永磁磁钢与一对电励磁爪极形成一体式结构，既减少了空间体积，减轻了汽车发电机转子本身的质量，又同时保证了输出功率和通电时输出的波形接近于正弦波。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，每一电励磁爪极包括一套设部和垂直设置在所述套设部周边的多个抓爪，每一抓爪均设置为一头大、一头小的楔形状，一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪的排布方式为：

一个电励磁爪极的抓爪的大头端与另一个电励磁爪极的抓爪的小头端相邻，一个电励磁爪极的抓爪的小头端与另一个电励磁爪极的抓爪的大头端相邻。

这样两个电励磁爪极的多个抓爪也形成正弦波状分布，一对电励磁爪极在通电后输出的波形也接近于正弦波。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，所述电励磁爪极的抓爪的侧部开设有一凹槽，一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪的侧部相互配合形成所述永磁磁钢的容置空间。永磁磁钢置于该容置空间中，在提高输出功率的前提下最大程度地减小了发电机转子的整体体积。

优选的是，所述的混合励磁汽车发电机中，所述抓爪的大头端与所述套设部固定，所述抓爪的小头端背离所述套设部向外延伸，以便于两个电励磁爪极的相互插接。

本发明至少包括以下有益效果：两部分定子分别对应两部分整流桥，即每一相定子引线都对应一组整流管，整流管数量增加一倍，提高了整流桥的输出能力，降低了整流桥的损耗。所述电子调节器通过一开关管与所述镶磁钢的转子连接，当输出电压达到设置电压后，开关管打开，电子调节器通过小负载将输出电压钳制，保证了输出电压的稳定。通过将多个永磁磁钢安装固定在一对电励磁爪极的抓爪形成的容置空间中，并使得多个永磁磁钢和一对电励磁爪极的多个抓爪均呈正弦波状分布，在提高输出功率的前提下，减小了整个汽车发电机转子的体积，使得该汽车发电机转子的结构紧凑，安装空间更加灵活便捷。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的混合励磁汽车发电机的结构示意图；

图2为本发明的三角形接法定子和整流桥的连接电路图；

图3为本发明的星型接法定子和整流桥的连接电路图；

图4为本发明的混合励磁汽车发电机中电子调节器的电路原理；

图5为本发明的镶磁钢的转子的结构示意图；

图6为本发明的电励磁爪极的示意图；

图7为本发明的一对电励磁爪极与多个永磁磁钢的安装排布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本发明提供一种混合励磁汽车发电机，包括：镶磁钢的转子1，其通过转轴11分别固定在所述发电机的前外壳2和后外壳3上，前外壳和后外壳组成一个封装的壳体。定子4和整流桥5，所述定子套设在所述镶磁钢的转子的外周上，所述整流桥设置在所述定子的一侧，且定子置于封装的壳体内部，整流桥置于封装的壳体外部。所述定子和整流桥均分为两部分，每一部分定子均包括有三相线圈41，每一部分整流桥均包括有至少三组整流管51，所述定子的每一相线圈引线均连接至所述整流桥的一组整流管。传统定子分为三组线圈，分别是U、V、W三相，本发明定子分为两部分，则变为六组线圈，分别是U1、V1、W1和U2、V2、W2，整流桥分为两部分后，整流管的数量也增加一倍。皮带轮6，其设置在所述转轴的一端，皮带轮通过锁紧螺母61与转轴的一端固定。发动机通过皮带轮驱动转轴转动，进而带动镶磁钢的转子旋转，即磁场旋转，定子线圈切割磁力线，在定子线圈中产生交流电。

所述的混合励磁汽车发电机中，如图2所示，每一部分整流桥均包括三组整流管，每一部分定子的三相线圈均为三角形接法，三相线圈的三个端点的引线分别连接至一组整流管。一部分定子对应一部分整流桥，另一部分定子对应另一部分整流桥。

所述的混合励磁汽车发电机中，如图3所示，每一部分整流桥均包括四组整流管，每一部分定子的三相线圈均为星型接法，三相线圈的三个端点和中性点的引线分别连接至一组整流管。一部分定子对应一部分整流桥，另一部分定子对应另一部分整流桥。

所述的混合励磁汽车发电机中，每一组整流管均为两个整流二极管串联而成。

所述的混合励磁汽车发电机中，还包括一电子调节器7，所述电子调节器通过一开关管与所述镶磁钢的转子连接。由于本发明的混合励磁汽车发电机转子增加了磁钢，发电机空载时传统调节器已经无法对永磁发电产生的高电压进行调节，本发明的电子调节器通过开关管对输出电压进行实时控制，当输出电压达到设置电压后，开关管打开，电子调节器通过小负载将输出电压钳制，保证输出电压的稳定。上述电子调节器的电路原理如图4所示。

所述的混合励磁汽车发电机中，所述镶磁钢的转子通过转轴两端安装的前轴承8和后轴承9与所述发电机的前外壳和后外壳固定。前轴承套设在转轴的一端，且与发电机的前外壳固定；后轴承套设在转轴的另一端，且与发电机的后外壳固定。

所述的混合励磁汽车发电机中，如图5所示，所述镶磁钢的转子包括：转轴。一对电励磁爪极12，其相向套设在所述转轴上，每一电励磁爪极上均间隔设置有多个抓爪121，一对电励磁爪极的抓爪相互插接设置，即一个电励磁爪极的抓爪与另一个电励磁爪极的抓爪错位分布，二者形成夹持状。多个永磁磁钢13，每一永磁磁钢分别安装在一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪之间，且多个永磁磁钢在一对电励磁爪极上呈正弦波状分布，每一永磁磁钢均倾斜设置，相邻两个永磁磁钢形成类U型，多个永磁磁钢环形分布在转轴的外周形成连续的正弦波状曲线，以在通电后输出正弦波。

所述的混合励磁汽车发电机中，每一电励磁爪极包括一套设部122和垂直设置在所述套设部周边的多个抓爪，每一抓爪均设置为一头大、一头小的楔形状，一对电励磁爪极的多个抓爪相向设置，相互插接，形成扣合状。一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪的排布方式为：一个电励磁爪极的抓爪的大头端1211与另一个电励磁爪极的抓爪的小头端1212相邻，一个电励磁爪极的抓爪的小头端与另一个电励磁爪极的抓爪的大头端相邻，即多个抓爪在插接后形成大、小、大……的间隔分布。

所述的混合励磁汽车发电机中，所述电励磁爪极的抓爪的侧部开设有一凹槽123，相邻两个抓爪的凹槽相向设置，一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪的侧部相互配合形成所述永磁磁钢的容置空间。在未安装永磁磁钢时，一对电励磁爪极相邻的两个抓爪之间预留有空隙，该空隙与相邻两个抓爪的侧部开设的凹槽共同形成永磁磁钢的容置空间。

所述的混合励磁汽车发电机中，所述抓爪的大头端与所述套设部固定，所述抓爪的小头端背离所述套设部向外延伸，形成发散状。即抓爪的尖锐部分朝外，便于一对电励磁爪极的相互安装配合，抓爪的大头端与套设部一体成型，便于加工，且提高整了装置的牢固性。

如图6所示，所述的混合励磁汽车发电机中，所述电励磁爪极的套设部为一中间开设有通孔的圆盘，所述通孔的大小与所述转轴的直径一致，转轴穿过一对电励磁爪极的套设部的通孔与其他构件连接，套设部中央的厚度大于周边的厚度，增大了与转轴的接触面积。

如图7所示，所述的混合励磁汽车发电机中，每一永磁磁钢与相邻的两个抓爪的磁通同向叠加分布。通电后，一个电励磁爪极的抓爪均为N极，另一个电励磁爪极的抓爪均为S极，则安装在两个电励磁爪极相邻的两个抓爪之间的永磁磁钢与S极抓爪插接固定的一端也为S极，与N极抓爪插接固定的一端也为N极，以保证磁通同向，利于两个磁场的叠加合成。

所述的混合励磁汽车发电机中，每一永磁磁钢均设置为长条状，安装时，将永磁磁钢从抓爪的凹槽的一端插入，并最终固定在凹槽中，从而将相邻的两个抓爪连接起来。

所述的混合励磁汽车发电机中，所述一对电励磁爪极的一侧还设置有一滑环14，所述滑环套设在所述转轴上，一对电励磁爪极通过滑环与电子控制器连接，通过电子控制器调节磁场的大小。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种混合励磁汽车发电机，其特征在于，包括：

镶磁钢的转子，其通过转轴分别固定在所述发电机的前外壳和后外壳上；

定子和整流桥，所述定子套设在所述镶磁钢的转子的外周上，所述整流桥设置在所述定子的一侧，且所述定子和整流桥均分为两部分，每一部分定子均包括有三相线圈，每一部分整流桥均包括有至少三组整流管，所述定子的每一相线圈引线均连接至所述整流桥的一组整流管；

皮带轮，其设置在所述转轴的一端。

2.如权利要求1所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，每一部分整流桥均包括三组整流管，每一部分定子的三相线圈均为三角形接法，三相线圈的三个端点的引线分别连接至一组整流管。

3.如权利要求1所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，每一部分整流桥均包括四组整流管，每一部分定子的三相线圈均为星型接法，三相线圈的三个端点和中性点的引线分别连接至一组整流管。

4.如权利要求2或3所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，每一组整流管均为两个整流二极管串联而成。

5.如权利要求1所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，还包括一电子调节器，所述电子调节器通过一开关管与所述镶磁钢的转子连接。

6.如权利要求1所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，所述镶磁钢的转子通过转轴两端安装的前轴承和后轴承与所述发电机的前外壳和后外壳固定。

7.如权利要求1所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，所述镶磁钢的转子包括：

转轴；

一对电励磁爪极，其相向套设在所述转轴上，每一电励磁爪极上均间隔设置有多个抓爪，一对电励磁爪极的抓爪相互插接设置；

多个永磁磁钢，每一永磁磁钢分别安装在一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪之间，且多个永磁磁钢在一对电励磁爪极上呈正弦波状分布。

8.如权利要求7所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，每一电励磁爪极包括一套设部和垂直设置在所述套设部周边的多个抓爪，每一抓爪均设置为一头大、一头小的楔形状，一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪的排布方式为：

一个电励磁爪极的抓爪的大头端与另一个电励磁爪极的抓爪的小头端相邻，一个电励磁爪极的抓爪的小头端与另一个电励磁爪极的抓爪的大头端相邻。

9.如权利要求8所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，所述电励磁爪极的抓爪的侧部开设有一凹槽，一对电励磁爪极的相邻的两个抓爪的侧部相互配合形成所述永磁磁钢的容置空间。

10.如权利要求8所述的混合励磁汽车发电机，其特征在于，所述抓爪的大头端与所述套设部固定，所述抓爪的小头端背离所述套设部向外延伸。