CN109274238A - 一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机 - Google Patents

Abstract

本发明说明了一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，包括前轴承、外转子，内定子，后轴承、端盖和波形弹簧片。外转子由差径轮式外壳和永磁体组成，差径轮式外壳的外圆为三个不同直径的带轮槽，一端是前轴承室，内圆按N、S极交替粘贴永磁体。内定子由线圈、铁心和轴组成。线圈嵌放在铁心槽内形成三相绕组，其引接线从轴孔中引出。铁心叠压在轴上，用弧键固定。端盖与差径轮式外壳通过止口配合，用内六角螺钉固定。外转子和端盖通过前、后轴承与内定子组成一个整体，通过轴的外螺纹固定在设备上随设备一起移动，靠龙带带动外转子旋转而发电，为自动控制装置提供电源。其结构新颖、紧凑，体积小、重量轻，性能优良，运行可靠，可维性高。

Description

一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机

所属技术领域

本发明涉及三相永磁同步发电机，特别是涉及外转子三相永磁同步发电机，尤其是涉及外壳为差径轮式结构的外转子三相永磁同步发电机。

本发明适用于安装在纺织机械吹吸风清洁机上依靠龙带驱动外转子旋转而发电，为自动控制装置提供电源。亦可用在其他靠龙带(或其他皮带)驱动外转子旋转的发电机场所。

背景技术

行走吹吸风清洁机是纺织行业广泛使用的辅助清洁设备。该设备上集成了很多自动控制装置。因其在纺机顶部来回移动，目前为自动控制装置提供电源的方式有三种：一是拖链式电缆供电，二是滑线式供电，三是蓄电池供电。这三种供电方式分别存在着易损、易产生火花、寿命短、维修困难等或多或少的缺陷。

为了解决上述问题，本发明提出了一种可为自动控制装置供电的发电机。该发电机为外转子式，其外壳结构尺寸与吹吸风清洁机上的原差径轮保持一致，以便安装在吹吸风清洁机上替换原有的一个差径轮，在龙带的驱动下旋转发电，从而实现既能随行走吹吸风清洁机一起行走，又能为该设备上的自动控制装置提供电源的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

本发明解决的技术问题在于提供一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，在不改变原清洁机结构，无需外加设备和动力的情况下，能够有效地将原龙带所传递的机械能转化为所需的电能，为自动控制装置提供可靠的电源。其结构简单、紧凑，体积小，重量轻，性能优良，维修方便，使用寿命高。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，包括前轴承、外转子、内定子、端盖、后轴承、波形弹簧片等。

所述的外转子由差径轮式外壳、永磁体组成。其特征是：所述的差径轮式外壳，为一端半封闭，另一端为开口式的圆筒结构，外壳的外圆加工三个不同直径的凸弧形轮槽结构，供安放龙带之用，外壳半封闭的一端加工有轴承室，轴承室内安装前轴承，轴承室靠圆盘与外轮槽成为一体式结构，相当于带轮槽的圆筒与前端盖合二为一，外壳的另一端为开口式，内部为空腔，腔体内壁安装永磁体，同时还作为端盖配合的止口。所述的永磁体设计成轴向看为外大内小的扇面形，径向充磁，按N、S极交替分布而粘贴在差径轮式外壳的内壁上，这种外大内小的形状，使得永磁体粘接后类似拱桥型式，永磁体不会因粘接不老而向内脱落，另外，外转子的高速旋转，使永磁体在电机运行期间有一个很大的离心力，也保证了永磁体能紧紧地贴附在外壳的内壁上。

所述的内定子由轴、铁心、线圈等组成。其特征是：所述的轴，其一端加工有外螺纹，靠外螺纹与清洁机外壁的内螺孔配合连接而将整个发电机固定在清洁机上；轴的中心钻轴孔，在大约轴的中途再倾斜出轴外，供引接线引出之用；轴的另一端加工成四方形，可供利用扳手拧紧；轴上分别加工前、后轴承挡，供安装前、后轴承；轴的中部加工铁心挡，用来安装铁心，铁心挡的一端凸起一台阶，给铁心定位，另一端加工一个凹槽，凹槽内安装固定铁心用的弧键。所述的铁芯用圆周带槽的冲片叠压在轴的铁芯挡上而成，冲片用冷轧硅钢板冲制，铁心靠弧键压紧，压紧后将弧键与轴点焊在一起。所述的线圈用优质桐圆线绕制，嵌放在铁心的槽内，按一定规律连接后将其引接线穿过轴孔引出到发电机的外部。内定子采用整体浸漆方式提高绝缘强度。

所述的端盖加工有止口和轴承室，止口与差径轮式外壳内圆配合，两者通过四个内六角螺钉固定，轴承室内安装后轴承。

所述的波形弹簧片安放在后轴承与端盖之间，为后轴承提供预紧力。

本发明固定在清洁机的外壁上，用龙带带动外转子高速旋转而发电，为自动控制装置提供所需的三相电源。

本发明的有益效果是：

1、本发明的外观结构、尺寸及安装方式与原差径轮保持一致，以实现替换目的。

2、本发明的转向和转速与原差径轮保持一致，以实现替换目的。

3、本发明安装在清洁机上，随清洁机一起移动，克服了其他供电方式的弊端。

4、本发明功率、电压完全满足整个设备上自动控制装置所需电源。

5、本发明外表看就是一个差径轮，但内部却是一个发电机，其结构紧凑、新颖，体积小，重量轻，安装方便，性能优良、稳定，运行可靠，可维修性高。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

图1、图2分别是本发明差径轮式外转子三相永磁同步发电机非出线端视图、剖视图。

图3、图4分别是本发明外转子非出线端视图、剖视图。

图5、图6分别是本发明内定子非出线端视图、剖视图。

图7是本发明永磁体轴向视图。

图8是本发明端盖。

图中各零部件名称：1-前轴承，2-外转子，3-内定子，4-内六角螺钉，5-端盖，6-后轴承，7-波形弹簧片，8-差径轮式外壳，9-永磁体，10-引接线压板，11-电源引接线，12-线圈，13-铁心，14-螺钉，15-轴，16-弧键。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案和优点更加清楚明了，下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。应该理解，此处所述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何通过本发明所描述的思路或技术方案所联想到的改进、以及所采用的等同或等效替换，均属于本发明要求的保护范围。

(1)、图3和图4的外转子，其差径轮式外壳8采用钢Q234-A加工成一端带有轴承室、另一端开口、中间为空腔、外圆侧有三个不同直径尺寸的中间凸起的弧形带轮槽的圆筒结构。轴承室与外圆筒连接成为一体(见图4的左侧)，外壳圆筒的外圆上加工三个不同直径的中间凸起的弧形带轮槽，用来安放传递动力的龙带，其中一个轮槽的外表面刻蚀一周凹槽，以防止龙带变径时打滑。外壳的内圆一方面用来安装永磁体，另一方面还作为端盖的配合止口，内圆上留有定位台阶，用以给永磁体轴向定位，保证永磁体的轴向位置保持一致。同时也保证了发电机装配后永磁体与内定子铁心的轴向位置保持对齐。外壳的这种结构形式，可以使外壳采用一次定位、一刀加工方式，即节省空间又减少配合，有效的保证了外壳的轮槽、止口、磁钢安装内圆、轴承室之间的同轴度，从而保证了发电机装配后外转子和内定子的同心度，或者说保证了发电机气隙的均匀度。其永磁体9采用高强度磁钢专用粘接剂粘贴，永磁体在圆周上按N、S极交替安装，均匀分布。

(2)、图7永磁体采用高性能钕铁硼永磁材料制作，为发电机提供超强的励磁磁场。永磁体设计成从轴向看为外大内小的扇面形状，其优点在于永磁体粘贴后类似拱桥结构，使永磁体紧紧地固定在壳体内圆上，保证永磁体不会因胶的失效和电磁力的作用而向内脱落，省去了固定永磁体的固定块，将固定块所占用的空间为永磁体所用，尽可能加大永磁体的体积，以便提供更高的磁性能。

(3)、图5和图6内定子，其轴采用钢45加工，轴的一端加工一段左旋外螺纹，用来与清洁机外壁上的内螺纹孔配合拧紧，固定发电机。另一端加工一小段13×13的正方形，以便使用扳手将轴拧紧。轴的中心加工轴孔，同时在轴的中部合适位置加工倾斜的孔，使倾斜的孔与轴孔贯通，这样，引接线便可以通过轴孔引出到发电机外部。轴的前部和后部分别加工轴承挡，安装前、后轴承。轴的中部较粗的部分加工有铁心挡，用来安装铁心，铁心挡一端凸起，作为铁心的轴向定位台阶，另一端加工一环形槽，槽内安装弧键。其铁心采用优质冷轧硅钢板冲制的圆周带有槽形的定子冲片叠压在轴的铁芯挡位置而成，铁心压紧后放好弧键，并将弧键与轴点焊牢固，这样铁心就靠定位台阶和弧键压紧在轴上了。其线圈采用F级绝缘高强度漆包圆线绕制后再按一定的规律嵌放在铁心槽内，然后再按一定规律连接成三相绕组。线圈端部绑扎牢固，三根电源引接线套绝缘套管保护后从轴孔中引出。为防止引线脱落，在轴的铁芯挡侧面用压板和螺钉将引接线压紧。内定子装配后整体浸漆以提高绝缘强度。

(4)、图8端盖采用钢Q235-A加工，同样采用一次定位、一刀加工方式，保证止口和轴承室的同轴度。止口与外壳上的止口配合，轴承室安装后轴承。端盖上加工四个固定用光孔，用来将端盖与外壳固定牢固。

(5)、图1和图2为发电机装配结构。前、后轴承采用高精度密封深沟球轴承，采用热套法分别安装在轴的前、后轴承挡位置，将装好轴承的内定子先送入外转子的内腔，使前轴承安装在外转子的轴承室内，将波形弹簧片放在端盖的轴承室内后，将端盖轴承室安装到后轴承上，同时使端盖止口与外转子止口配合，用四个内六角螺钉将端盖与外转子固定牢固。用手托住轴的两端，转动外转子，使其转动灵活，至此，本发明差径轮式外转子三相永磁同步发电机生产完成。

结语：

本发明已作为样机安装在吹吸风清洁机上，在3200r/min高速全天候旋转情况下，通过现场实际应用测试，其输出功率、额定电压、绕组温升、振动和噪声等性能指标完全满足设备使用要求，达到预期目的。

Claims (5)

1.一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，包括前轴承、外转子、内定子、后轴承、端盖和波形弹簧片，其特征是，所述的外转子与所述端盖装配在一起，形成一个内部为空腔、外部同原差径轮一样的带轮结构型式，所述的内定子位于空腔内部，所述的前轴承位于所述外转子的轴承室内、其内圈与轴的前轴承挡配合，所述的后轴承位于所述端盖的轴承室内，其内圈与轴的后轴承挡配合，所述的波形弹簧片位于所述后轴承与所述端盖之间，所述内定子的引接线通过轴孔引出到外部，通过轴的外螺纹将本发明固定在清洁机上，在龙带的驱动下，所述的外转子可通过所述前、后轴承在内定子上高速旋转，使所述的内定子线圈感应发电。

2.根据权利要求1所述的一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，其特征是，所述的外转子由差径轮式外壳和永磁体组成，所述的差径轮式外壳加工成为一端半封闭，另一端为开口的空腔结构，所述的外壳的半封闭端加工轴承室，圆筒外壁的外圆加工三个不同直径的凸弧形的龙带带轮槽，轴承室与外轮槽成为一体式结构，空腔内圆按N、S极交替分布粘贴安装永磁体，同时还作为端盖配合的止口，空腔内圆上加工轴向定位台阶为永磁体安装提供轴向定位。

3.根据权利要求1或2所述的一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，其特征是，所述的永磁体采用高磁性能的钕铁硼永磁材料，其结构设计成轴向看形状为外大内小的扇面形，径向充磁，这种外大内小的形状，使得永磁体粘接后类似拱桥型式，永磁体不会因粘接不老而向内脱落，省去了永磁体固定块。

4.根据权利要求1所述的一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，其特征是，所述的内定子由线圈、铁心、轴等组成。所述的线圈嵌放在铁心外圆均匀分布的槽内并连接成三相绕组，所述的铁芯通过弧键压紧固定在轴的铁芯挡上。

5.根据权利要求1或4所述的一种差径轮式外转子三相永磁同步发电机，其特征是，，所述的轴一端加工有外螺纹固定发电机之用，另一端加工成四方形，以便利用扳手拧紧，所述的轴中心钻轴孔，在大约轴的中途再倾斜出轴外，供引接线穿过轴孔引出到外部，所述的轴上分别加工前、后轴承挡，供安装前、后轴承；所述的轴的中部加工铁心挡，用来安装铁心，铁心挡的一端凸起一台阶，给铁心定位，另一端加工一个凹槽，凹槽内安装固定铁心用的弧键。