CN1805249A - 智能永磁发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能永磁发电机，它在壳体内固定有定子线圈绕组和装有轴承，在定子线圈绕组上设有电输出导线，采用非导磁材料制作的转子轴套在轴承的内圈上，在转子轴上至少固定有1块永磁体，并且每块永磁体都分别被夹持在两块端面带有凸齿的爪极之间，在壳体上还装有整流稳压调节电路模块。本发明省去了传统发电机的碳刷和集电环结构，并取消了隔磁套和导磁板，提高了机械效率。其转子轴采用1Cr18Ni9Ti，既隔磁，又能提高磁钢使用率。本发明不仅具有结构简单、使用寿命长、工作效率高的优点，而且还具有造价低廉、维修方便、使用安全可靠和有能根据用电电路的工作状况自动断开或自动接通用电电路的智能判断功能的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种适用于各种机动车辆、工程机械、风力发电、家庭用电或野外照明发电的智能永磁发电机，属于发电机技术领域。
背景技术：
目前，现有技术中的发电机，特别是机动车辆使用的发电机，普遍存在以下缺陷：1、转子是采用电励磁产生磁场，有严重磁损耗及发热，工作效率较低；2、普遍将转子移置到定子上产生第二气隙，造成不必要的能源浪费；3、几乎所有的发电机都相应配有碳刷、集电环等装置，这不仅结构复杂和容易产生转速时限，而且还大大降低了使用寿命；4、在现有的发电机上没有整流稳压调节装置，因此不能根据用电器或用电电路的情况，自动切断或连通用电电路，以对发电机进行保护。所以现有的发电机的使用效果还是不够理想。
发明内容：
本发明的目的是：提供一种结构简单、使用寿命长、工作效率较高的智能永磁发电机，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：它包括壳体(1)，在壳体(1)内固定有定子线圈绕组(2)和装有轴承(3)，在定子线圈绕组(2)上设有电输出导线(4)，采用非导磁材料制作的转子轴(5)套在轴承(3)的内圈上，在转子轴(5)上至少固定有1块永磁体(6)，并且每块永磁体(6)都分别被夹持在两块采用导磁材料制作的、端面带有凸齿的爪极(7)之间，每两块夹持永磁体(6)的爪级(7)的凸齿相互交错排列而不相接触。
在永磁体(6)上还套有一个采用非导磁材料制作的隔磁圈(9)。
每两块夹持永磁体(6)的爪级(7)的凸齿相互交错排列而不相接触，并且在其相互交错的凸齿之间焊接有非导磁材料的连接点(13)。
非导磁材料为1Cr18Ni9Ti、铜、铝或不锈钢材料。
采用非导磁材料制作的转子轴(5)的制作材料最好为1Cr18Ni9Ti。
在转子轴(5)上、爪极(7)的两边还分别装有风扇(10)。
在壳体(1)上还装有设有直流电输出端(12)的整流稳压调节电路模块(11)，并且定子线圈绕组(2)的电输出导线(4)与整流稳压调节电路模块(11)的输入端连接。
在转子轴(5)上装有皮带轮(8)，皮带轮(8)动配合地套在转子轴(5)上，转子轴(5)为中间大两端小的台阶式的转轴，皮带轮(8)和靠近皮带轮的轴承(3)的内圈被转子轴(5)上的螺母压固在转子轴(5)的台阶与螺母之间。
在转子轴(5)上固定有1～4块永磁体(6)，永磁体(6)为稀土磁钢材料或永磁铁材料。
整流稳压调节电路模块(11)由安装在模块壳体内的电路板上的脉冲信号输出电路模块(IC)、稳压电路、触发信号放大电路、可控硅开关电路、整流电路和反馈电路组成，在模块壳体上设有能与定子线圈绕组(2)的电输出导线(4)连接的输入端(a)和能与用电电路上的蓄电池(c)和用电器(b)连接的直流电输出端(12)，其稳压电路由稳压管VS1、电阻R6和二极管D6连接组成、触发信号放大电路由电阻R4、R5、三极管V1、V2和二极管D11连接组成，可控硅开关电路由可控硅KG1～KG3连接组成、整流电路由二极管D1～D3连接组成，反馈电路由三极管V3、二极管D7～D9、发光二极管VL、电容C2、电阻R1和可调电阻RP2连接组成，V3的基极通过二极管D7～D9和RP2接直流电输出端(12)，V3的集电极接脉冲信号输出电路模块(IC)的控制信号输入端并通过R1和VL与VS1相连接，脉冲信号输出电路模块(IC)的脉冲信号输出端通过R4接V1的基极，V1的集电极接V2的基极和R5和D11，V2的集电极分别通过二极管D4～D6与KG1～KG3的控制极连接。
由于采用了上述技术方案，本发明省去了传统发电机的碳刷和集电环结构，并取消了隔磁套和导磁板，提高了机械效率。本发明的转子轴采用1Cr18Ni9Ti，既隔磁，又能提高磁钢使用率。而且本发明的无励磁绕组也没有导磁板、无隔磁套的复杂结构和励磁电流的损耗；其转子轴和皮带轮不用传统的键槽及定位销连接结构，整机除滚动轴承外无其它机械摩擦动触点。此外，本发明将发电机与整流稳压调节电路模块安装为一体，使发电机通过整流稳压调节电路模块能根据用电电路的工作情况判断是否将发电机与用电电路切断或连通，从而对发电机和用电电路进行有效的保护。当本发明的整流稳压调节电路模块接入带有蓄电池和用电器的用电电路时，电流经二极管D10电阻R6降压，VS1稳压向脉冲信号输出电路模块IC供电，IC得电后内部振荡器工作，输出端输出脉冲信号，脉冲信号经三极管V1、V2放大，D11限幅，并经D4、D5、D6隔离，分别同时触发可控硅KG1、KG2和KG3导通，其整流电路向外供电和向蓄电池充电，当输出电压达到或高于14.5V时，D7、D8、D9导通，三极管V3基极得电导通，脉冲信号输出电路模块IC控制端为低电平，IC内部振荡器停振，无脉冲触发信号输出，可控硅因过零而截止，整流电路无电压输出；同时发光二极管VL点亮，指示发电机对外充电结束，用电器由蓄电池供电，不会因电压升高而损坏；当蓄电池电压低于10.5V时，脉冲信号输出电路模块IC控制端又为高电平，内部振荡器重新起振，输出端输出脉冲触发信号，可控硅又导通，整流电路恢复对外供电和充电；使发电机始终工作在充电枛停止枛充电枛停止的状态下，蓄电池起中转站的作用，发电机有了休息的空间，达到节能的效果。当蓄电池错接或用电电路短路时，二极管D10阻断了脉冲信号输出电路模块IC的供电回路，脉冲信号输出电路模块IC失电而停止工作，可控硅无触发信号而截止，无电压输出，起到了对发电机和用电器的保护作用，等故障排出后，脉冲信号输出电路模块IC自动恢复工作，发电机继续向外供电或充电。
根据以上所述，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有结构简单、使用寿命长、工作效率高的优点，而且还具有造价低廉、维修方便、使用安全可靠和有能根据用电电路的工作状况自动断开或自动接通用电电路的智能判断功能的优点。
附图说明：
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的转子轴上安装1块永磁体的结构示意图；
附图3为本发明的转子轴上安装2块永磁体的结构示意图；
附图4为本发明整流稳压调节电路模块的电路原理图。
具体实施方式：
本发明的实施例：采用非导磁材料铝或铜制作壳体1，然后在壳体1内固定上含有硅钢片芯的定子线圈绕组2和装上两个轴承3，定子线圈绕组2最好采用三个绕组的并设有三根电输出导线4的线圈绕组，然后将采用非导磁材料制作的转子轴5套在轴承3的内圈上，在转子轴5上至少固定1块永磁体6，永磁体6的数量可根据发电机功率的大小进行设置，发电机的功率越大，所需永磁体6的数量就越多，一般情况下在转子轴5上固定1～4块永磁体6即可；然后使每块永磁体6都分别被夹持在两块采用导磁材料制作的、端面带有凸齿的爪极7之间，并使每两块夹持永磁体6的爪级7的凸齿相互交错排列而不相接触，为了更好地增强每两块爪极7的整体强度性能，在其相互交错的凸齿之间最好采用非导磁材料进行焊接出连接点13；为了更好地集中永磁体6的磁力线，在每个永磁体6上都套一个采用非导磁材料制作的隔磁圈9；永磁体6可采用稀土磁钢材料或永磁铁材料进行制作；非导磁材料可采用1Cr18Ni9Ti、铜、铝或不锈钢材料；但最好采用1Cr18Ni9Ti材料制作转子轴5；为了使用更加方便和能输出直流电并能对用电电路进行智能监控，可在壳体1上安装一个带有直流电输出端12的整流稳压调节电路模块11，并且将定子线圈绕组2的电输出导线4与整流稳压电路模块11的输入端连接，然后用一个罩盖14连接在壳体1上将整流稳压电路模块11罩住，其整流稳压调节电路模块11可采用现有技术中市场上出售的硅整流稳压调节电路模块，但为了使工作性能更加可靠，最好采用如附图4所示的整流稳压调节电路模块11，该整流稳压调节电路模块11由安装在模块壳体内的电路板上的脉冲信号输出电路模块IC、稳压电路、触发信号放大电路、可控硅开关电路、整流电路和反馈电路组成，在模块壳体上设有能与定子线圈绕组2的电输出导线4连接的输入端a和能与用电电路上的蓄电池c和用电器b连接的直流电输出端12，其稳压电路由稳压管VS1、电阻R6和二极管D6连接组成、触发信号放大电路由电阻R4、R5、三极管V1、V2和二极管D11连接组成，可控硅开关电路由可控硅KG1～KG3连接组成、整流电路由二极管D1～D3连接组成，反馈电路由三极管V3、二极管D7～D9、发光二极管VL、电容C2、电阻R1和可调电阻RP2连接组成，V3的基极通过二极管D7～D9和RP2接直流电输出端12，V3的集电极接脉冲信号输出电路模块IC的控制信号输入端并通过R1和VL与VS1相连接，脉冲信号输出电路模块IC的脉冲信号输出端通过R4接V1的基极，V1的集电极接V2的基极和R5和D11，V2的集电极分别通过二极管D4～D6与KG1～KG3的控制极连接，其脉冲信号输出电路模块IC可采用市场上出售的型号为：uA741的模块，并按该模块的要求在该模块外围电路的接线脚上连接上由稳压管VS2、电容C1、电阻R2和R3、可调电阻RP1组成的模块外围电路即可；为了使发电机的散热效果更好，可在转子轴5上、爪极7的两边还分别装一个风扇10；根据使用的需要可在转子轴5上装上皮带轮8，为了在使用时安装和拆卸方便，以及使发电机运行更加平稳，可将皮带轮8动配合地套在转子轴5上，并将转子轴5制作成中间大两端小的台阶式的转轴，将皮带轮8和靠近皮带轮的轴承3的内圈通过转子轴5上的螺母压固在转子轴5的台阶与螺母之间，使其与转子轴5成为一体即成。
Claims (10)
1.一种智能永磁发电机，它包括壳体(1)，其特征在于：在壳体(1)内固定有定子线圈绕组(2)和装有轴承(3)，在定子线圈绕组(2)上设有电输出导线(4)，采用非导磁材料制作的转子轴(5)套在轴承(3)的内圈上，在转子轴(5)上至少固定有1块永磁体(6)，并且每块永磁体(6)都分别被夹持在两块采用导磁材料制作的、端面带有凸齿的爪极(7)之间，每两块夹持永磁体(6)的爪级(7)的凸齿相互交错排列而不相接触。
2.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：在永磁体(6)上还套有一个采用非导磁材料制作的隔磁圈(9)。
3.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：每两块夹持永磁体(6)的爪级(7)的凸齿相互交错排列而不相接触，并且在其相互交错的凸齿之间焊接有非导磁材料的连接点(13)。
4.根据权利要求1、2或3的智能永磁发电机，其特征在于：非导磁材料为1Cr18Ni9Ti、铜、铝或不锈钢材料。
5.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：采用非导磁材料制作的转子轴(5)的制作材料最好为1Cr18Ni9Ti。
6.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：在转子轴(5)上、爪极(7)的两边还分别装有风扇(10)。
7.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：在壳体(1)上还装有设有直流电输出端(12)的整流稳压调节电路模块(11)，并且定子线圈绕组(2)的电输出导线(4)与整流稳压调节电路模块(11)的输入端连接。
8.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：在转子轴(5)上装有皮带轮(8)，皮带轮(8)动配合地套在转子轴(5)上，转子轴(5)为中间大两端小的台阶式的转轴，皮带轮(8)和靠近皮带轮的轴承(3)的内圈被转子轴(5)上的螺母压固在转子轴(5)的台阶与螺母之间。
9.根据权利要求1的智能永磁发电机，其特征在于：在转子轴(5)上固定有1～4块永磁体(6)，永磁体(6)为稀土磁钢材料或永磁铁材料。
10.根据权利要求7的智能永磁发电机，其特征在于：整流稳压调节电路模块(11)由安装在模块壳体内的电路板上的脉冲信号输出电路模块(IC)、稳压电路、触发信号放大电路、可控硅开关电路、整流电路和反馈电路组成，在模块壳体上设有能与定子线圈绕组(2)的电输出导线(4)连接的输入端(a)和能与用电电路上的蓄电池(c)和用电器(b)连接的直流电输出端(12)，其稳压电路由稳压管VS1、电阻R6和二极管D6连接组成、触发信号放大电路由电阻R4、R5、三极管V1、V2和二极管D11连接组成，可控硅开关电路由可控硅KG1～KG3连接组成、整流电路由二极管D1～D3连接组成，反馈电路由三极管V3、二极管D7～D9、发光二极管VL、电容C2、电阻R1和可调电阻RP2连接组成，V3的基极通过二极管D7～D9和RP2接直流电输出端(12)，V3的集电极接脉冲信号输出电路模块(IC)的控制信号输入端并通过R1和VL与VS1相连接，脉冲信号输出电路模块(IC)的脉冲信号输出端通过R4接V1的基极，V1的集电极接V2的基极和R5和D11，V2的集电极分别通过二极管D4～D6与KG1～KG3的控制极连接。
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Cited By (3)
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| CN108574354A (zh) * | 2017-03-07 | 2018-09-25 | 福特全球技术公司 | 电机转子 |
| CN108847751A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 苏州索尔达动力科技有限公司 | 一种新能源汽车用驱动电机的风冷系统 |
| CN109768643A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-17 | 浙江大东吴汽车电机股份有限公司 | 一种混合磁路汽车交流转子结构及发电机 |
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2006
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