CN1307392A - 稳压永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过自动反馈调节定子与转子磁间隙面大小来稳定电压输出的发电机,其特点在于,定子可在转子轴向上位移,定子的位移量及位移方向与发电机输出电压的高低相关,动力轴转速或(和)发电机负载变化,定子均能做适量位移。另外,转子定子的磁间隙面与转子转动轴中心轴线之间成一定的夹角,永磁磁钢轴向及径向斜度不相同。本发明低速发电性能突出,稳压效果好,高输出重量比可达30A/Kg,发电效率远大于励磁式发电机,可明显节约能源。

Description

稳压永磁发电机

本发明涉及一种能自动输出稳定电压的发电机。

现有的永磁发电机在负载和动力轴转速不变的情况下，能输出比较稳定的电压，而当发电机所接负载或动力轴转速发生变化时，该发电机的输出电压会随之波动。

本发明的目的是提供一种新型的稳压永磁发电机，该发电机的定子能在其轴向做适量位移，从而实时调节该发电机的输出电压，使该输出电压稳定。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，它由机壳、机座、动力轴、转子、永磁磁钢、定子、定子绕组、定子座、定子滑动套、平衡弹簧、防旋转连接螺钉、滑动块、调节转轴、定位轴承、调节转轴驱动机构及自动反馈控制电路等组成，动力转动轴通过定位轴承固定在机座上，转子固定在动力转动轴上，定子滑动套的一端固定于机座上，定子滑动套上沿轴向开有通槽，平衡弹簧设置于定子滑动套内，该弹簧的一端由定子滑动套的一端面阻挡，另一端推顶置于滑动套内的滑动块，该滑动块与定子座之间由穿过滑动套通槽的防旋转连接螺钉固定连接，该滑动块中心与调节转轴的一端呈螺纹活动连接，该调节转轴的另一端则由定位轴承定位并与驱动机构相连接，自动反馈控制电路的检测信号输入端并接于定子绕组输出端，该电路的控制信号输出端接至驱动机构的受控制端。若干永磁磁钢均匀设置在转子内壁上，磁钢的内弧面与定子上的外弧面一致，永磁磁钢的轴向及径向斜度不相同。转子定子的磁间隙面与转子转动轴中心轴线之间夹角小于90度大于0度。

当发动机转速的变化或发电机输出负载出现变化时，均会使发电机的输出电压产生变化，此时，自动反馈控制电路将所接收到发电机输出电压的变化和设定的基准值比较后，再输出控制信号到调节转轴驱动机构，通过该机构对调节定子与转子之间的相对位置。当发电机输出电压低于基准值时，定子向里位移(减少磁间隙)，使输出电压上升(输出功率上升)；当发电机输出电压高于基准值时，定子向外位移(增加磁间隙)使输出电压下降，从而达到自动稳定电压的目的。

本发明的优点如下：由于采用了高性能永磁体作为发电机的磁场源，并且通过调节定子与转子的相对位置来自动调节发电机的输出电压，又在定子轴向方向上设置了平衡弹簧，使调节定子位移量时所消耗的能量减少，且调节稳定灵敏，正是由于具有上述结构特点，带来的该发电机的以下几个独特的优点，1、低速发电性能突出。能保证动力轴转速在较低情况下仍能正常发出额定输出功率，即在设计发电机参数时，将发电机额定输出功率时所对应动力轴转速设定在该动力源的最低转速，如该发电机用于汽车发电时，此最低转速可以为汽车怠速时发动机的转速，当汽车正常行驶，发动机转速加快时，定子适量位移，从而使此发电机的电压输出稳定在设定值。2、由于发电机的低速性能突出，可保证发电机在较低的转速下进行，避免了高转速发电机制造工艺上的复杂性，并可省去使用高温高速轴承，大大的降低生产及材料成本。3、由于采用反馈方式自动调节定子的位移量，使稳压效果好，效率高。4、从此发电机整体性能方面看，本发明高输出重量比可达过30A/Kg，而普通发电机此项指标仅为20A/Kg。5、本发明设置的平衡弹簧克服了转子与定子之间存在的部分磁吸引力，从而降低了调节驱动电机的功率消耗，达到了节省能源的实际效果。6、由于采用了高效高性能永磁式的发电方式，效率较励磁式发电机大大提高，可明显节约能源。

附图1是本发明整体结构示意图。

附图2是本发明永磁磁钢形状示意图。

附图3是本发明发电机转子的另一种结构示意图。

下面结合附图介绍本发明的一个实施例。

本实施例是用于汽车上的发电机，其具体组成构造如图所示。图1该发电机整体结构示意图，其中，1是动力轴，2是轴承，3是端盖，4是机壳，5是转子，6是永磁磁钢，7是定子，8是定子绕组，9是定子座，10是定子滑动套，11是防旋转连接螺钉，12是滑动块，13是调节转轴，14是平衡弹簧，15是定位轴承，16是蜗轮，17是蜗杆，18是调节驱动电机。图2是永磁磁钢形状示意图，其中，永磁体的尺寸分别用a、b、c、d及其内外弧面的弧度来表示，其轴向及径向斜度不相同，可根据设定的具体参数来设计磁钢的两个方向上的厚度，即具体选择a、b、c、d的尺寸大小。永磁磁钢均匀设置在转子内壁上，磁钢的内弧面与定子上的外弧面严格一致，其间保持一定的间隙。

为了进一步减轻整机的重量，还可以对转子外轮廓进行修改，即去掉转子外轮廓的一部分，其形状如图3所示。

反馈控制电路为现有技术，该电路的检测信号输出端并接在该发电机的电压信号输出端，该电路对检测到的电压信号与标准信号进行比较，实时将两信号偏移量进行放大，进而输出一个驱动电流，控制调节驱动电机转动。

下面简单叙述本实施例的稳压工作过程。进行发电机参数设计时，将汽车发动机怠速转速每分钟800转设计为基准转速，即在此转速参数下，选择其它零部件的参数，如永磁磁钢的尺寸，平衡弹簧的弹性系数及调节驱动电机及蜗轮蜗杆机构。当汽车处于怠速状态，发动机转速为每分钟800转，此时发电机的定子在轴向上相对于转子有一个位移量，可正常输出设定的功率并能对汽车电瓶进行充电，当汽车正常行驶时发动机转速高于每分钟800转，该发电机输出电压会出现上升趋势，而与此同时，反馈控制电路即检测到输出电压与标准电压之间的偏移量，随即输出一个控制电流给调节驱动电机，通过蜗轮蜗杆机构带动调节转轴转动，而调节转轴又是通过内外螺纹的方式与滑动块连接，该滑动块在平衡弹簧和防旋转连接螺钉及定子滑动套滑动通槽的共同作用下，使滑动块带动定子座及定子仅能向右发生轴向位移，位移减少转子与定子之间磁藕合密度，从而达到降低发电机输出电压的目的。在汽车发动机转速不变的情况下，如果发电机所接负载发生变化，也会直接影响到该发电机的输出电压，同样，上述稳压调节过程仍然发生。当汽车发动机转速和发电机负载同时变化，这两个参数的综合变化效果同时以发电机输出电压与标准电压之间的偏移量表现出来。由于所设置的平衡弹簧克服了转子与定子之间存在的部分磁吸引力，从而降低了调节驱动电机的功率消耗，达到了节省能源的实际效果。另外，设置于转子内壁上永磁磁钢和定子之间的藕合面不平行于转轴，以及永磁磁钢a、b、c、d参数的选取，为整机参数设计提供了方便，也可使本技术方案下的发电机体积更为小巧，稳压调节效果更为明显。

Claims (3)

1、一种稳压永磁发电机，它由机壳、机座、动力轴、转子、永磁磁钢、定子、定子绕组、定子座、定子滑动套、平衡弹簧、防旋转连接螺钉、滑动块、调节转轴、定位轴承、调节转轴驱动机构及自动反馈控制电路等组成，其特征在于：动力转动轴通过定位轴承固定在机座上，转子固定在动力转动轴上，定子滑动套的一端固定于机座上，定子滑动套上沿轴向开有通槽，平衡弹簧设置于定子滑动套内，该弹簧的一端由定子滑动套的一端面阻挡，另一端推顶置于滑动套内的滑动块，该滑动块与定子座之间由穿过滑动套通槽的防旋转连接螺钉固定连接，该滑动块中心与调节转轴的一端呈螺纹活动连接，该调节转轴的另一端则由定位轴承定位并与驱动机构相连接，自动反馈控制电路的检测信号输入端并接于定子绕组输出端，该电路的控制信号输出端接至驱动机构的受控制端。

2、根据权利要求1所述的稳压永磁发电机，其特征在于：转子定子的磁间隙面与转子转动轴中心轴线之间夹角小于90度大于0度。

3、根据权利要求1所述的稳压永磁发电机，其特征在于：若干永磁磁钢均匀设置在转子内壁上，磁钢的内弧面与定子上的外弧面一致，永磁磁钢的轴向及径向斜度不相同。

Images