CN113162310B - 高速永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高速永磁发电机，包括发电机与发动机，所述发电机的输入端与发动机的输出端分别同轴固定连接有从动皮带轮与主动皮带轮，所述发电机与发动机机身之间固定连接有连接板，且连接板轴线两端的延长线分别发电机、发动机的轴线相交，所述连接板在发电机、发动机轴端的同一侧固定连接有两端封闭的中空筒，所述中空筒内对称密封滑动连接有两个活塞，且活塞沿中空筒的轴线轴向滑动，两个所述活塞相互远离的一侧设有活塞杆件，所述活塞杆件由一体成型的直杆与叉杆构成。本发明可在预紧力不足时增大预紧力，保证了皮带了传递效率、发电机的发电效率，减小因预紧力造成的磨损以及跳动。

Description

高速永磁发电机

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及高速永磁发电机。

背景技术

永磁发电机即使用永久磁体来取代电流励磁，以产生主级磁场的电机，永磁体在电机中既是磁源，也是磁路的组成部分。永磁发电机作为车用电机具有高效、节能、低碳、功率大和体积小等优点。永磁发电机通常安装于车体内部、发动机的一侧，两者通过皮带轮与皮带来传递转矩，皮带的预紧力对于发电机的发电效率、寿命和轴压力都有很大的影响。预紧力不足时会导致传递载荷能力低，发电效率低，急剧发热且会造成发电机与皮带轮连接的皮带磨损，预紧力过大会导致发电机的轴承发热或磨损。但发电机在使用过程中，皮带无法避免低会出现磨损的情况，原本传动合适的预紧力在此时也会显得不足，衍生的是，发电机轴承磨损，转轴径向跳动，皮带预紧力进一步不足。

为此，我们提出高速永磁发电机来解决上述问题。

发明内容

本发明意在提供能够在皮带预紧力不足时自动张紧皮带的高速永磁发电机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

高速永磁发电机，包括发电机与发动机，所述发电机的输入端与发动机的输出端分别同轴固定连接有从动皮带轮与主动皮带轮，所述发电机与发动机机身之间固定连接有连接板，且连接板轴线两端的延长线分别发电机、发动机的轴线相交，所述连接板在发电机、发动机轴端的同一侧固定连接有两端封闭的中空筒，所述中空筒内对称密封滑动连接有两个活塞，且活塞沿中空筒的轴线轴向滑动，两个所述活塞相互远离的一侧设有活塞杆件，所述活塞杆件由一体成型的直杆与叉杆构成，所述直杆的一端同轴固定连接在活塞上、另一端贯穿中空筒并与叉杆连接，所述活塞与中空筒的内壁且在直杆外共同抵接有弹簧，所述叉杆内转动连接有张紧轮，两个所述张紧轮与主动皮带轮、从动皮带轮位于同一表面并共同套设有皮带，两个所述活塞在中空筒之间形成密封腔，所述从动皮带轮内开设有空腔，所述中空筒的外壁密封贯穿设置有与密封腔连通的流体进管，所述流体进管远离中空筒的一端延伸至发电机的轴线处并朝向从动皮带轮弯折、后使用密封轴承与从动皮带轮转动连接并与空腔连通，所述流体进管靠近中空筒的一端安装有流体仅能从空腔单向流入密封腔的单向阀。

优选地，所述密封腔的内壁固定连接有两个分别对两个活塞滑动限位的限位环。

优选地，所述中空筒的外壁密封贯穿设置有与密封腔连通的放出管，所述放出管上安装有开关阀。

优选地，所述连接板在与中空筒同一侧固定连接有支撑板，所述流体进管密封贯穿支撑板设置。

优选地，所述空腔内周壁开设有与外界连通的进气孔，所述进气孔内安装有流体仅能从外界单向流入空腔的单向阀。

优选地，所述从动皮带轮在空腔的外围开设有储液腔，所述储液腔的内壁开设有与空腔连通的进液孔，所述进液孔内安装有流体仅能从储液腔流入空腔的单向阀，所述储液腔内开设有与外界连通的补充口，且补充内过盈配合有密封塞。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过中空筒、密封腔、活塞、活塞杆件、张紧轮、弹簧、皮带、流体进管、进气孔的相互配合，在皮带预紧力不足时，利用因急剧发热导致空腔内气温升高，空气膨胀后进入密封腔，推动活塞以及张紧轮，增大皮带的预紧力，避免出现一系列的磨损跳动情况，延长使用寿命；

2、本发明通过中空筒、密封腔、活塞、活塞杆件、张紧轮、弹簧、皮带、流体进管、储液腔、进液孔等的相互配合，在皮带预紧力不足时，利用因急剧发热导致空腔内液温升高，液体膨胀后进入密封腔，推动活塞以及张紧轮，增大皮带的预紧力，相较于空气的可压缩性，液体的不可压缩性使皮带传动更为稳定；

3、本发明通过放出管与开关阀的相互配合，在皮带磨损至无法使用、需要更换时，打开开关阀放出流体使两个张紧轮恢复至最短状态，可重复使用；

4、本发明可根据外界环境的温度来更换不同劲度系数的弹簧，适用范围更广。

附图说明

图1为本发明提出的高速永磁发电机实施例1的结构示意图。

图2为图1中A处放大的结构示意图。

图3为本发明提出的高速永磁发电机实施例1从动皮带轮的结构示意图。

图4为本发明提出的高速永磁发电机实施例1中空筒部分的结构示意图。

图中：1发电机、2发动机、3从动皮带轮、4主动皮带轮、5连接板、6中空筒、7限位环、8密封腔、9活塞、10活塞杆件、11张紧轮、12弹簧、13皮带、14流体进管、15放出管、16支撑板、17进气孔、18开关阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

参照图1-4，高速永磁发电机，包括发电机1与发动机2，发电机1的输入端与发动机2的输出端分别同轴固定连接有从动皮带轮3与主动皮带轮4，发电机1与发动机2通过主动皮带轮4、从动皮带轮3和皮带13来传递转矩，进而带动发电机1的输入轴转动，实现发电目的，发电机1与发动机2机身之间固定连接有连接板5，且连接板5轴线两端的延长线分别发电机1、发动机2的轴线相交，连接板5的轴线为发电机1与发动机2轴端之间连线，连接板5在发电机1、发动机2轴端的同一侧固定连接有两端封闭的中空筒6，需要指出的是，中空筒6与连接板5垂直分布固定。

中空筒6内对称密封滑动连接有两个活塞9，且活塞9沿中空筒6的轴线轴向滑动，两个活塞9相互远离的一侧设有活塞杆件10，活塞杆件10由一体成型的直杆与叉杆构成，直杆的一端同轴固定连接在活塞9上、另一端贯穿中空筒6并与叉杆连接，活塞9与中空筒6的内壁且在直杆外共同抵接有弹簧12，本实施例中的弹簧12是可以更换的，使空气需要克服弹簧12的弹性阻力不同，在高温天气，可以安装高弹性系数的弹簧12，在低温天气，可以安装低弹性系数的弹簧12，增强其在不同环境下的适用程度，为了可以更换弹簧12，中空筒6两端可替换为可拆卸的封盖，形状大小与限位环7相同即可，叉杆内转动连接有张紧轮11，两个张紧轮11与主动皮带轮4、从动皮带轮3位于同一表面并共同套设有皮带13，两个活塞9在中空筒6之间形成密封腔8，从动皮带轮3内开设有空腔，中空筒6的外壁密封贯穿设置有与密封腔8连通的流体进管14，连接板5在与中空筒6同一侧固定连接有支撑板16，流体进管14密封贯穿支撑板16设置，支撑板16可维持流体进管14的位置，流体进管14采用刚性材料做成。

流体进管14远离中空筒6的一端延伸至发电机1的轴线处并朝向从动皮带轮3弯折、后使用密封轴承与从动皮带轮3转动连接并与空腔连通，其与从动皮带轮3转动连接，不会随着从动皮带轮3的转动而转动，流体进管14靠近中空筒6的一端安装有流体仅能从空腔单向流入密封腔8的单向阀，空腔内周壁开设有与外界连通的进气孔17，进气孔17内安装有流体仅能从外界单向流入空腔的单向阀，上述设置单向阀的目的是为了限定流体的流动方向，流动方向为外界-进气孔17-空腔-流体进管14-密封腔8。

在本实施例中，当发电机1在使用过程中因预紧力不足导致皮带13与从动皮带轮3摩擦急剧发热，此处需要着重说明的是，从动皮带轮3采用导热系数高的材料做成，在正常传动过程中，可能空腔内会出现微热的情况，但由于又通过从动皮带轮3将热量传递给周围空气或者在其他辅助散热设备的作用下，空腔内的热量不会淤积，空腔内气温处于平衡，还可进一步从动皮带轮3远离发电机1的一侧均匀设置提高散热能力但尺寸不会影响流体进管14的散热柱，散热柱在快速转动的过程中也会发生空气扰动，进一步提高自身的散热能力；

当因预紧力突然不足导致热量急剧增大，从动皮带轮3自身的散热能力不能将热量全部散出时，空腔内气温升高，空气的膨胀系数为3.676×10^-3，在 0℃时，假设空气的体积为v1，则在压强不变的情况下，PV＝nRT，压力恒定，升高1℃，体积膨胀1/273倍＝0.366％，则当急剧升温时，空腔内空气就会发生膨胀，气压大于1个标准大气压，高温空气便会通过流体进管14流入密封腔8内，推动活塞9朝向中空筒6端部方向移动，弹簧12产生压缩量，两个张紧轮11之间的长度增大，进而使预紧力恢复至正常水平，皮带13在预紧力恢复后与从动皮带轮3之间摩擦产生的热量逐渐减小，从动皮带轮3逐渐在散热作用下逐渐降温，直至空腔内气温恢复至正常水平，此时空腔内的气压小于外界大气压，外界空气便会单向通过进气孔17进入空腔，以备下一次预紧膨胀使用。

中空筒6的外壁密封贯穿设置有与密封腔8连通的放出管15，放出管15上安装有开关阀18。由于皮带13是有一定使用寿命的，在皮带13厚度较小时，两个张紧轮11之间的长度也处于最长时，这是就需要更换皮带13，打开开关阀18将密封腔8内的空气放出，以便更换皮带13后重新使用。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：从动皮带轮3在空腔的外围开设有储液腔，储液腔的内壁开设有与空腔连通的进液孔，进液孔内安装有流体仅能从储液腔流入空腔的单向阀，储液腔内开设有与外界连通的补充口，且补充内过盈配合有密封塞，为了避免储液腔因气压小而无法通过进液孔，可另外在储液腔内壁开设透气孔，并在透气孔内壁密封固定强度足够使用的防水透气膜（由于此处的结构，本领域技术人员可以根据实施例1的空腔与进气孔17的方式合理得到，在此并未画出）。

本实施例将实施例1中的空气替换为液体，液体可选用甲醇、石油或水，三者的膨胀系数（敏感程度）依次减小，可根据实际情况选用，在皮带13预紧力不足时，皮带13与从动皮带轮3之间摩擦生热，从而使空腔内液体膨胀，并流入密封腔8内，朝向中空筒6两端方向推动活塞9，进而使皮带13绷紧，液体相较于气体不可压缩，相较于向密封腔8内充气的方式稳定性更高，在空腔内液温降低至正常水平后，储液腔内的液体自动通过进液孔补充至空腔内，储液腔内的液体足够皮带13不能使用为止。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.高速永磁发电机，包括发电机（1）与发动机（2），其特征在于：所述发电机（1）的输入端与发动机（2）的输出端分别同轴固定连接有从动皮带轮（3）与主动皮带轮（4），所述发电机（1）与发动机（2）机身之间固定连接有连接板（5），且连接板（5）轴线两端的延长线分别与发电机（1）、发动机（2）的轴线相交，所述连接板（5）在发电机（1）、发动机（2）轴端的同一侧固定连接有两端封闭的中空筒（6），所述中空筒（6）内对称密封滑动连接有两个活塞（9），且活塞（9）沿中空筒（6）的轴线轴向滑动，两个所述活塞（9）相互远离的一侧设有活塞杆件（10），所述活塞杆件（10）由一体成型的直杆与叉杆构成，所述直杆的一端同轴固定连接在活塞（9）上、另一端贯穿中空筒（6）并与叉杆连接，所述活塞（9）与中空筒（6）的内壁且在直杆外共同抵接有弹簧（12），所述叉杆内转动连接有张紧轮（11），两个所述张紧轮（11）与主动皮带轮（4）、从动皮带轮（3）位于同一表面并共同套设有皮带（13），两个所述活塞（9）在中空筒（6）之间形成密封腔（8），所述从动皮带轮（3）内开设有空腔，所述中空筒（6）的外壁密封贯穿设置有与密封腔（8）连通的流体进管（14），所述流体进管（14）远离中空筒（6）的一端延伸至发电机（1）的轴线处并朝向从动皮带轮（3）弯折、后使用密封轴承与从动皮带轮（3）转动连接并与空腔连通，所述流体进管（14）靠近中空筒（6）的一端安装有流体仅能从空腔单向流入密封腔（8）的单向阀。

2.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：所述密封腔（8）的内壁固定连接有两个分别对两个活塞（9）滑动限位的限位环（7）。

3.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：所述中空筒（6）的外壁密封贯穿设置有与密封腔（8）连通的放出管（15），所述放出管（15）上安装有开关阀（18）。

4.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：所述连接板（5）在与中空筒（6）同一侧固定连接有支撑板（16），所述流体进管（14）密封贯穿支撑板（16）设置。

5.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：所述空腔内周壁开设有与外界连通的进气孔（17），所述进气孔（17）内安装有流体仅能从外界单向流入空腔的单向阀。

6.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：所述从动皮带轮（3）在空腔的外围开设有储液腔，所述储液腔的内壁开设有与空腔连通的进液孔，所述进液孔内安装有流体仅能从储液腔流入空腔的单向阀，所述储液腔内开设有与外界连通的补充口，且补充内过盈配合有密封塞。

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