CN111293850B - 一种分装式带位置反馈的高速起发电机 - Google Patents

一种分装式带位置反馈的高速起发电机 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种分装式带位置反馈的高速起发电机，包括定子、转子；所述定子、转子构成无刷电机，定子固定于微燃机的机匣止口端，转子的转轴前端穿至微燃机内部并由轴承固定，微燃机端部有挡板环绕转轴固定，转轴与挡板之间配合形成动密封结构，转轴对接于微燃机的传动轴实现力矩传递。本发明有效减小了起发系统的体积和重量，将传统方案1.6kW的起发电机体积从φ120×200减至φ85×93，重量从9.8kg减至1.9kg；取消了减速器，消除了减速器之间的摩擦损耗和运行噪音，提高了传动效率。

Description

一种分装式带位置反馈的高速起发电机
技术领域
本发明涉及一种分装式带位置反馈的高速起发电机，属于电气工程技术领域。
背景技术
在微燃机的工作过程中，其起动阶段利用起发电机的起动功能带动微燃机转子转动，微燃机实现点火并达到正常工作状态后，由微燃机带动起发电机转子转动，切换到发电机模式。
微燃机正常工作时的转速高达每分钟45000转，通常需要采用齿轮减速器降速后与起发电机相连，微燃机所使用起发电机为一体式设计，配套控制器采用无位置起动方式，在起动过程中，起发电机转子需来回摆动寻找位置，根据转子位置不同，从通电到微燃机点火，需要7s～9s不等，起动速度较慢；减速器和低速起发电机使得微燃机显得比较笨重，如起动发电功率均为1.6kW，重量达9.8kg，不满足灵活机动的要求。
高速永磁发电机的出现使发电机与微燃机之间的连接不再需要减速机构，这使整个机组的重量大大减轻，尺寸大大减小，成本也降低很多。但是高速轴承需要滑油进行润滑冷却，虽然空气轴承不需要润滑系统，具有高转速的特点，但是空气轴承价格高体积大，不适合重量轻体积小的要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种分装式带位置反馈的高速起发电机，该分装式带位置反馈的高速起发电机能有效降低起发电机体积和重量，同时提升起动速度。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种分装式带位置反馈的高速起发电机，包括定子、转子；所述定子、转子构成无刷电机，定子固定于微燃机的机匣止口端，转子的转轴前端穿至微燃机内部并由轴承固定，微燃机端部有挡板环绕转轴安装，转轴与挡板之间配合形成动密封结构，转轴对接于微燃机的传动轴实现力矩传递。
所述挡板通过挡板螺钉固定在微燃机上。
所述转轴通过第一轴承和第二轴承固定，第二轴承靠近挡板固定，第一轴承靠近转轴前端固定。
所述转轴上装配有第一套筒和第二套筒，第一套筒装配在第一轴承所在位置前段，第二套筒装配在第一轴承和第二轴承之间位置段；第一套筒和第二套筒在紧贴第一轴承的位置上外沿固定有挡圈。
所述定子由电枢构成，电枢安装在机壳内且机壳和电枢之间过盈配合；机壳和电枢之间沿轴向装配有销，机壳后端盖有后端盖，有套筒装配在电枢和后端盖之间；电枢后端电气连线于第一连接器，该电气连线穿过后端盖，第一连接器固定在后罩后端，后罩包裹后端盖外沿并装配于机壳后端；电枢的定子绕组为三相绕组；电气连线上包裹有出线护套。
所述后端盖上还装有霍尔元件，霍尔元件连接于第二连接器，第二连接器固定在后罩后端。
所述后端盖通过螺栓固定于机壳，后罩通过第一螺钉固定于机壳，霍尔元件通过第二螺钉固定于后端盖，在第一螺钉和第二螺钉之间有不锈钢丝绑扎。
所述转子由转轴、主转子和跟踪转子组成，主转子和跟踪转子均套装固定在转轴，跟踪转子位于转轴后端位置，主转子位于跟踪转子前部；主转子和转轴之间装配有第一键，跟踪转子和转轴之间装配有第二键；转轴上位于主转子前部的位置有盘状结构，在该盘状结构和主转子之间有密封轴套套装在转轴上，该盘状结构和密封轴套实现转轴和挡板之间的动密封。
在所述主转子后端依次有第一平垫圈、第一止动垫圈、第一螺母装配在转轴上；在所述跟踪转子后端依次有第二平垫圈、第二止动垫圈、第二螺母装配在转轴上。
本发明的有益效果在于：有效减小了起发系统的体积和重量，将传统方案1.6kW的起发电机体积从φ120×200减至φ85×93，重量从9.8kg减至1.9kg；取消了减速器，消除了减速器之间的摩擦损耗和运行噪音，提高了传动效率；安装有霍尔元件，可进行位置反馈，提升起动平顺性，将起动时间由7s～9s缩短至4s～5s；同时霍尔元件可为微燃机控制器系统提供准确的转速信号。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中定子的结构示意图；
图3是图1中转子的结构示意图；
图4是图3的爆炸结构示意图。
图中：1-锁紧装置，2-第一套筒，3-第一轴承，4-挡圈，5-微燃机，6-第二套筒，8-第二轴承，9-挡板螺钉，10-挡板，11-定子，12-锁紧装置，13-转子，21-机壳，22-电枢，23-销，24-套筒，25-后端盖，26-出线护套，27-螺栓，28-后罩，29-第一螺钉，30-第一连接器，31-第二螺钉，32-霍尔元件，33-不锈钢丝，34-第二连接器，41-转轴，42-第一键，43-第二键，44-密封轴套，45-主转子，46-第一平垫圈，47-第一止动垫圈，48-第一螺母，49-跟踪转子，50-第二平垫圈，51-第二止动垫圈，52-第二螺母。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示的一种分装式带位置反馈的高速起发电机，由定子11和转子13组成。转子13为悬臂式结构，转轴41嵌入到微燃机内部，电机内部无轴承，起发电机转轴上的轴承3处于微燃机5内部，由微燃机内部滑油系统提供润滑冷却，采用这种设计解决了在42000rpm高速情况下电机内部轴承的冷却问题；起发电机与微燃机直连，取消了减速器。
起发电机定子11与微燃机5之间采用止口定位，在起发电机转轴上，从右至左依次装配了第二轴承8、第二套筒6、第一轴承3、第一套筒2、锁紧装置1，第一轴承3外圈用挡圈4固定，采用挡板螺钉9将挡板10固定在微燃机5上，挡板10与电机转轴41配合形成动密封结构，进入挡板10处的滑油在动密封的作用下回流到微燃机5内部，电机转轴41内部圆孔和四方结构与微燃机上传动轴对接，实现力矩传递。
如图2所示，电枢22与机壳21之间采用过盈装配，机壳21上有锁紧装置12(固定螺钉)用于安装使用，电枢22由一个绕有三相绕组的铁芯组成，与传统无刷电机电枢结构相同，电枢22与机壳21之间装配轴向的销23，用于防转；套筒24装配在电枢22与后端盖25之间，用于限制电枢22轴向移动；出线护套26装配在后端盖25上，用于对引出线做保护作用；霍尔元件32采用螺钉31装配在和后端盖25上，霍尔32由霍尔传感器、霍尔支架和印制板电路组成；后端盖25与机壳21之间采用螺栓27固定；第一连接器30用于电枢22的三相电输入输出接口；第二连接器34用于霍尔元件32的电输入和信号输出接口；第一连接器30和第二连接器34装配在后罩28上，后罩28他哦扛过第一螺钉29紧固装配在机壳21上，不锈钢丝33绑扎在螺钉之间，起到机械防松的作用。
如图3、图4所示，在转子上从左至右依次装配转轴41、密封轴套44、第一键42、主转子45、第一平垫圈46、第一止动垫圈47、第一螺母48、第二键243、跟踪转子49、第二平垫圈50、第二止动垫圈51、第二螺母52；主转子45和跟踪转子49的结构与传统无刷电机的转子结构相同，均由磁轭、磁钢、挡板和护套组成。
本发明的工作原理为：在起动阶段，借助反应主转子位置的霍尔传感器输出信号，通过控制器中电子换向电路驱动与电枢三相绕组联接的相应功率开关元件，使电枢三相绕组依次馈电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动永磁转子旋转，产生旋转转矩，并使电机以一定转速带动微燃机涡轮旋转。起发电机带动微燃机涡轮转动至点火转速，微燃机点火成功转速升至脱开转速后，起动控制器停止供电。在发电阶段，由微燃机涡轮带动起发电机转子旋转。转子上磁钢产生旋转磁场，在定子电枢三相绕组上产生感应电势，实现为微燃机上其他用电设备供电。

Claims (8)

1.一种分装式带位置反馈的高速起发电机，包括定子(11)、转子(13)，其特征在于：所述定子(11)、转子(13)构成无刷电机，定子(11)固定于微燃机(5)的机匣止口端，转子(13)的转轴(41)前端穿至微燃机(5)内部并由轴承固定，微燃机(5)端部有挡板(10)环绕转轴(41)安装，转轴(41)与挡板(10)之间配合形成动密封结构，转轴(41)对接于微燃机(5)的传动轴实现力矩传递；
所述转子(13)由转轴(41)、主转子(45)和跟踪转子(49)组成，主转子(45)和跟踪转子(49)均套装固定在转轴(41)，跟踪转子(49)位于转轴(41)后端位置，主转子(45)位于跟踪转子(49)前部；主转子(45)和转轴(41)之间装配有第一键(42)，跟踪转子(49)和转轴(41)之间装配有第二键(43)；转轴(41)上位于主转子(45)前部的位置有盘状结构，在该盘状结构和主转子(45)之间有密封轴套(44)套装在转轴(41)上，该盘状结构和密封轴套(44)实现转轴(41)和挡板(10)之间的动密封。
2.如权利要求1所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：所述挡板(10)通过挡板螺钉(9)固定在微燃机(5)上。
3.如权利要求1所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：所述转轴(41)通过第一轴承(3)和第二轴承(8)固定，第二轴承(8)靠近挡板(10)固定，第一轴承(3)靠近转轴(41)前端固定。
4.如权利要求3所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：所述转轴(41)上装配有第一套筒(2)和第二套筒(6)，第一套筒(2)装配在第一轴承(3)所在位置前段，第二套筒(6)装配在第一轴承(3)和第二轴承(8)之间位置段；第一套筒(2)和第二套筒(6)在紧贴第一轴承(3)的位置上外沿固定有挡圈(4)。
5.如权利要求1所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：所述定子(11)由电枢(22)构成，电枢(22)安装在机壳(21)内且机壳(21)和电枢(22)之间过盈配合；机壳(21)和电枢(22)之间沿轴向装配有销(23)，机壳(21)后端盖有后端盖(25)，有套筒(24)装配在电枢(22)和后端盖(25)之间；电枢(22)后端电气连线于第一连接器(30)，该电气连线穿过后端盖(25)，第一连接器(30)固定在后罩(28)后端，后罩(28)包裹后端盖(25)外沿并装配于机壳(21)后端；电枢(22)的定子绕组为三相绕组；电气连线上包裹有出线护套(26)。
6.如权利要求5所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：所述后端盖(25)上还装有霍尔元件(32)，霍尔元件(32)连接于第二连接器(34)，第二连接器(34)固定在后罩(28)后端。
7.如权利要求6所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：所述后端盖(25)通过螺栓(27)固定于机壳(21)，后罩(28)通过第一螺钉(29)固定于机壳(21)，霍尔元件(32)通过第二螺钉(31)固定于后端盖(25)，在第一螺钉(29)和第二螺钉(31)之间有不锈钢丝(33)绑扎。
8.如权利要求1所述的分装式带位置反馈的高速起发电机，其特征在于：在所述主转子(45)后端依次有第一平垫圈(46)、第一止动垫圈(47)、第一螺母(48)装配在转轴(41)上；在所述跟踪转子(49)后端依次有第二平垫圈(50)、第二止动垫圈(51)、第二螺母(52)装配在转轴(41)上。
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