CN1385938A - 一种永磁无刷发电机及制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种永磁无刷发电机及制作方法。本发电机的转子导磁材料采用冲压定子铁芯内圆冲片余料制成,永磁体切向安装。该定子铁芯分布于非磁性材料构成的一级隔磁环周边。在磁体孔开口处设有第二级隔磁挡片构成的槽楔。电机定子为连续连嵌式结构。本装置具有结构简单,工作可靠,体积小,质量轻,效率高和双极隔磁等优点。
Description
本发明涉及一种发电机及制作方法。
现有技术中，对传统的发电机进行改良，只是完成了单极隔磁。这种结构上的微小改动，并不能跳出传统发电机结构的范围。例如：磁体轴方安装，离不开传统的铸钢爪极导磁块，此爪极导磁块一要精铸，二要精加工，三是体大重量重，且导磁强度不高。所述传统改良办法是将两块爪极轴向安放，将其中一个极与轴进行隔磁，爪极与轴之间加装隔磁环，切断磁力线的回路。
众所周知，发电机都希望磁场强，电流才能大，磁力线从N极出发穿过定子铁芯及线圈回到S极，形成闭合磁回路，动力机拖动发电机发出电来。因此，发电机磁体两个N-S极，要用非磁性材料才能进行可靠隔磁，杜绝漏磁，绝不能让N-S极直接形成磁回路。
如前所述，单极隔磁的办法是可行的，但并没有克服成本高，工序多，加工量大，体大质量重等缺点，反而为达到单极隔磁，要增加一个非磁材料铝或黄铜圈，与单个爪极共同套在隔磁圈上，因此，增加了成本费用及工序工时费用，同时遣留下机械强度的担心，又不能过盈配装，一过盈永磁块将会破碎，很容易爪极与轴发生松动，发电机整体报废。又因为只有一个爪极与轴隔磁，另一极未隔，直接通过轴及铁芯线圈，漏磁通大，直接减弱了全磁通度，磁场强不了，影响整体发电量。
本发明的目的是提供一种双极隔磁，自带风扇，一体化永磁无刷发电机及制作方法。
本发明所述一种永磁无刷发电机由定子和转子两部分组成，其特征在于：转子铁芯是由一组硅钢片叠压后，固定于非磁性材料构成的一级隔磁环周边，形成转子的外圈；该硅钢片上均匀分布有若干个偶数排列的永磁体孔位；所述永磁体孔位内侧一端为倒梯形状，所述一级隔磁环的外沿具有相对应的结构，并且通过压铸模一次性压铸成一体；所述永磁体孔位外口部设有槽楔孔，由非磁性槽锲兼作二级隔磁挡片置于槽楔孔中固定磁体；所述磁体两极之间为切向设置；在所述转子的轴向两侧是所述的一级隔磁环和与其一体的风扇叶；所述一级隔磁环套置在转轴上；所述定子铁芯嵌线槽个数是磁体的2倍，其绕组为连绕、连嵌链式结构。
本发明所述一种永磁无刷发电机的制作方法，其特征在于：利用冲制发电机定子铁芯内圆冲下的余料来冲制转子导磁体，并冲下余料外径预留0.3至0.35mm尺寸精磨边；此冲片圆周均匀分布若干个安放永磁体的槽孔；将冲片依据设计发电机的功率的铁芯长度进行叠装、压铆，成为一个完整的转子导体；将所述槽孔装上砂条或槽样块封住槽口，将转子导磁体的总成安放在铸铝压铸模具内，由铝合金将导磁硅钢片熔粘为一个整体，磁体导磁两端形成用于冷却的自带风扇；打开铸模后，将转子导磁体总成在车床上给两端头打中心穿孔，压入轴；在外圆磨床上进行精磨，磨露出几个安放永磁块的槽孔为止，拆出预先防止液体铝流入的模块或砂条；在槽口上打上料材为铝板或压层玻璃丝板的槽楔；将安放有永磁体的转子总成预热到40-60℃，2-4h后浸防锈漆以防氧化，浸漆后滴干余漆二次烧干，先低温30-40℃，后高温40-60℃ 4h；冷却后的转子总成进行动平衡校验；定子铁芯厚度为0.5mm，槽口的高度为1.5-2mm，铁芯槽低于铁芯内圆1.5-2mm，形成若干个通风道；定子绕组为连绕连嵌链式绕组工艺，三相绕组一齐嵌放，空一，嵌一，三相交替嵌法以此类推，直致将三相六极共18轮嵌完为止，最后嵌入一相一极预留道边完工。
如上所述的一种永磁无刷发电机制作方法，其特征在于：发电机壳体两端有若干个通过孔，发电机两端盖用缩胀法过渡配合压入定子壳内，所述发动机前后端盖是铝合金压铸，其端盖可放固体二氧化碳内进行约-70℃的深冷或放在液态空气内进行-190℃的深冷。
如上所述的一种永磁无刷发电机制作方法，其特征在于：定子铁芯可选用DR 265-0.5无取向热轧硅钢片。
如上所述的一种永磁无刷发电机制作方法，其特征在于：所述大通风口外圆状有的防尘罩是由钢纱制作，钢纱防尘罩四边由薄铁皮包边，对口处为锯形边凸对凹压平用锡焊住；通风窗口处车下1.0mm，安装上防尘罩在机壳外。
本发明与传统的发电机相比具有如下优点：
1.结构简单，工作可靠，体积小质量轻，自带风扇，双极隔磁，与传统电机相比，节省材料二分之一，工时节省了五分之二。
2.消除了无线电干抗源。因结构上无集电环，电刷的滑动接触，减少了无线电干拢电磁波。
3.效率高，能耗小，车电机不用电励磁，可提高效率10％-15％。
4.整体坚固性好，整体装配不用一个螺栓紧固。
5.定子三相绕组连接方式可省铜材，工艺性能好，便利整形，美观大方，整形时受力一致，保证绝缘性能，机械度好。
图面说明：
图1是本发明所述永磁无刷发电机转子铁芯予留精磨边的硅钢片形状示意图。
图2是本发明所述永磁无刷发电机转子铁芯精磨后的硅钢片形状示意图。
图3是本发明所述永磁无刷发电机转子总成结构示意图。
图4是本发明所述永磁无刷发电机定子铁芯形状示意图。
图5是本发明所述永磁无刷发电机定子绕组顺序图。
图6是本发明所述永磁无刷发电机三相半控桥整流稳压电路图。
本发明的结构见附图：
制造转子永磁体的导磁材料不用铸钢爪极，而是利用冲制发电机定子铁芯内圆冲下的余料来冲制转子导磁体。具体加工办法是设计冲模上将定子内圆冲下余料外径予留0.3至0.35mm精磨边，冲制出转子导磁体硅钢冲片，后经叠压出转子导磁体铁芯。圆周所留0.3-0.35mm的精磨边目的是使冲制成的片体不会散开，便于叠装，此冲片圆周均匀分部12个安放永磁体的槽孔，以便全部工序工艺完成后，以切向方式安装永磁块。未精磨前的片体见图1，1是予留的0.3-0.35mm精磨边，2是槽楔槽口，3是安装永磁体的孔位，4是导磁片。精磨后的片体见图2，5是槽楔孔，6是非磁性槽楔兼作二级隔磁挡片，7是分布于12个槽孔内的永磁体，8是非磁体性材料一级隔磁环，9是转子的转动轴孔。
将冲片依据设计发电机的功率的铁芯长度进行叠装，压铆，铆成为一个完整的转子导体。并将几个槽孔装上砂条或槽样块封住槽孔口，以防压铸时铝液进入槽孔内。
将转子导磁体的总成安放在铸铝压铸模具内。
压铸模的功能：一、完成磁极与轴之间的隔磁功能；二、由铝合金将导磁硅钢片熔粘为一个整体；三、磁体导磁体两端形成用于冷却的风扇，双极隔磁，自带风扇由此制成。
打开压铸模后，取出工件就是双极隔磁，自带风扇的转子导磁体总成，见图3，其中10是轴，11是铝合金风扇叶。
将转子导磁体总成在车床上给两端头打中心穿孔，压入轴。
在外圆磨床上进行精磨，磨露出几个安放永磁块的槽孔为止，拆出预先防止液体铝流入的模块或砂条。清理干净后，安放永磁块。每安装好一个磁块后，在槽口打上槽楔，槽楔材料为铝板或压层玻璃丝板。
槽楔兼有第二极隔磁功能，双极隔磁由此而来，例如：N极与轴之间压铸铝已成形，外S极开口槽打上槽楔是非磁体性材料，N、S极全部隔磁，名符其实双极隔磁。
将安放有永磁体的转子总成预热到40-60℃，2-4小时后浸防锈漆以防氧化，浸漆后滴干余漆二次烘干，先低温30-40℃，后高温40-60℃4小时。冷却后的转子总成在动平衡设备上较正动平衡，用减重法进行校验″动平衡″。
定子绕组铁芯选料为DR265-0.5无取向热轧钢硅钢片。厚度为0.5mm(定子铁芯冲片)，槽口高度为1.5-2mm，打入槽楔后，铁芯槽低于铁芯内圆1.5-2mm，形成36个通风道，电机在运转时热风出，冷风进，冷却电机，降低温升，延长使用寿命。定子铁芯冲片结构见图4，12是嵌线槽，13是定子铁芯冲片，14是定子铁芯内径。
电机绕组改变传统三平面的安装，采用高压电机绕组的工艺，设计为连绕连嵌链式型式绕组，三相绕组一齐嵌放，空一；嵌放，三相交替嵌法以此类推，直改将三相六极共18轮嵌完为止，最后嵌入一相一极预留首边完工。具体结构见图5。
发电机壳体改变传统的两端各用四个螺栓紧固的新式新设计为：定子内部转子两端自带风叶，是径向通风式，因而发电机定子机壳两端间有长方形三个大通风孔，在机内风叶的作用下，风由径向流入流出。
定子壳两端各三个大通风口外圆装有防尘罩，防尘罩由钢纱制作，钢纱防尘罩四边由薄铁皮包边，对口外为锯形边凸对凹压平用锡焊住。通风罩窗口处车下1.0mm，安装防尘罩在机壳外，表面平齐，美观好看。
发电机两端盖(一前一后)改变传统的用螺栓紧固法，用缩胀法过渡配合压入定子壳内，整个发电机径向平整光滑，机械强度反而高，误差极小。
具体方法是发电机壳体由三大部分组成，中段定子壳体由铸造碳钢制作，两端通风窗口一次性铸造而成，而不是机加工而成，省下了不少工时，安装前将壳体加热澎胀。
发电机前后端盖是铝合金压铸，加工而成。其端盖结合缝过渡配合，结合缝5-8mm采用缩胀两种办法结合起来，整体装配不用一个螺钉，减少很多机加工量，整体平整光滑机械强度高。
整流稳压线路(专指汽车发电机)由三只二极管和三只晶闸管组成″半控桥″。三个晶闸管阴极相连，而三个硅二极管的阴极相连，触发电压有三组，分别加在相应晶体管上，但三组触发电压必须与主电路三相电源同步，相互之间分别相差120度，每组触发电压移向范围0度-180度，当a＜60度时，输出电压波形是连续的，a＞60度以后输出电压波形就不连续了，据此工作原理，配装好触发电路来达到转速变化时输出电压得以稳定。
Claims (5)
1.一种永磁无刷发电机，它由定子和转子两部分组成，其特征于：转子铁芯是由一组硅钢片叠压后，固定于非磁性材料构成的一级隔磁环周边，形成转子的外圈；该硅钢片上均匀分布有若干个偶数排列的永磁体孔位；所述永磁体孔位内侧一端为倒梯形状，所述一级隔磁环的外沿具有相对应的结构，并且通过压铸模一次性压铸成一体；所述永磁体孔位外口部设有槽楔孔，由非磁性槽锲兼作二级隔磁挡片置于槽楔孔中固定磁体；所述磁体两极之间为切向设置；在所述转子的轴向两侧是所述的一级隔磁环和与其一体的风扇叶；所述一级隔磁环套置在转轴上；所述定子铁芯嵌线槽个数是磁体的2倍，其绕组为连绕、连嵌链式结构。
2.一种永磁无刷发电机的制作方法，其特征在于：利用冲制发电机定子铁芯内圆冲下的余料来冲制转子导磁体，并冲下余料外径预留0.3至0.35mm尺寸精磨边；此冲片圆周均匀分布若干个安放永磁体的槽孔；将冲片依据设计发电机的功率的铁芯长度进行叠装、压铆，成为一个完整的转子导体；将所述槽孔装上砂条或槽样块封住槽口，将转子导磁体的总成安放在铸铝压铸模具内，由铝合金将导磁硅钢片熔粘为一个整体，磁体导磁两端形成用于冷却的自带风扇；打开铸模后，将转子导磁体总成在车床上给两端头打中心穿孔，压入轴；在外圆磨床上进行精磨，磨露出几个安放永磁块的槽孔为止，拆出预先防止液体铝流入的模块或砂条；在槽口上打上料材为铝板或压层玻璃丝板的槽楔；将安放有永磁体的转子总成预热到40-60℃，2-4h后浸防锈漆以防氧化，浸漆后滴干余漆二次烧干，先低温30-40℃，后高温40-60℃ 4h；冷却后的转子总成进行动平衡校验；定子铁芯厚度为0.5mm，槽口的高度为1.5-2mm，铁芯槽低于铁芯内圆1.5-2mm，形成若干个通风道；定子绕组为连绕连嵌链式绕组工艺，三相绕组一齐嵌放，空一，嵌一，三相交替嵌法以此类推，直致将三相六极共18轮嵌完为止，最后嵌入一相一极预留道边完工。
3.如权利要求2所述的一种永磁无刷发电机的制作方法，其特征在于：发电机壳体两端有若干个通过孔，发电机两端盖用缩胀法过渡配合压入定子壳内，所述发动机前后端盖是铝合金压铸，其端盖可放固体二氧化碳内进行约-70℃的深冷或放在液态空气内进行-190℃的深冷。
4.如权利要求2所述的一种永磁无刷发电机的制作方法，其特征在于：定子铁芯可选用DR 265-0.5无取向热轧硅钢片。
5.如权利要求1或3所述的一种永磁无刷发电机的制作方法，其特征在于：所述大通风口外圆状有的防尘罩是由钢纱制作，钢纱防尘罩四边由薄铁皮包边，对口处为锯形边凸对凹压平用锡焊住；通风窗口处车下1.0mm，安装上防尘罩在机壳外。
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