CN1893222A - 离心式永磁起动发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离心式永磁起动发电装置，转子总成包括曲轴、固定在曲轴上的飞轮外转子和环绕固定在飞轮外转子内壁上的多块永磁材料，定子总成包括定子铁芯、绕组和定子铁芯支架，特征是多块瓦片形永磁材料间隔一定间隙均布在飞轮外转子的内壁上，相邻永磁材料的极性相反，定子铁芯采用凸极结构，压装在定子铁芯支架上，与发动机机体固定连接，绕组包括接电子换向器的起动机电枢绕组和接电子整流稳压器的发电机电枢绕组，数量均与永磁材料相等，两种绕组相互交错缠绕在定子铁芯的不同深度。本发明将发动机飞轮、起动机转子和发电机转子三者合为一体，一同构成转子总成，结构紧凑，成本低，寿命长，使用安全可靠，适用于各类发动机的起动发电装置。

Description

离心式永磁起动发电装置
所属技术领域
本发明提供一种离心式永磁起动发电装置，属于汽车电机电器技术领域。
背景技术
汽车工业是现代工业的标志，是国民经济发展的主导产业，在工农业生产、交通运输、以及人类生产生活的各个方面都起着不可缺少的作用，目前汽车使用的发电机和起动机的位置及工作原理如附图1、2所示，当发动机由静止状态转入工作状态时，通常电磁开关闭合，起动机由蓄电池提供电能旋转，再经过减速器减速并增加扭矩，驱动发动机转动，当发动机工作时，通过皮带带动发电机运转发电，给蓄电池补充电能，起动机和发电机是各独立地安装在发动机机体上，占据空间大，难以微型化，目前使用的起动机主要采用串励式电磁起动机，该机利用励磁线圈提供磁场，结构复杂，励磁线圈与电枢线圈串联，励磁线圈消耗一定的电能，并且容易因发动机频繁起动过度发热而烧毁形成短路或断路，可靠性低，另外励磁线圈需要从蓄电池中吸取滞后的励磁电流，从而增加了无功功率，降低了功率因数，目前使用的发电机主要是硅整流发电机，该机由电励磁绕组产生磁场，通过励磁绕组的电能只有很少一部分转换为用于发电的磁能，大部分电能由于励磁绕组线圈发热而消耗掉，转子的励磁绕组易烧毁、断线、消耗电能多，必须由蓄电池提供励磁电流才能发电，这样势必增加了汽车成本，一种硅整流发电机带有碳刷滑环结构，滑环直径大，线速度高，碳刷容易磨损，寿命短，故障率高，另一种硅整流发电机是无刷发电机，该机增加了磁场气隙，漏磁大，材料利用率低，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、故障率低、电能消耗少、功率因数高、工作性能优良的离心式永磁起动发电装置。其技术内容为：
转子总成包括曲轴、固定在曲轴上的飞轮外转子和环绕固定在飞轮外转子内壁上的多块永磁材料，定子总成包括定子铁芯、绕组和定子铁芯支架，其特征在于：多块瓦片形永磁材料间隔一定间隙均布在飞轮外转子的内壁上，相邻永磁材料的极性相反，定子铁芯采用凸极结构，压装在定子铁芯支架上，与发动机机体固定连接，绕组包括接电子换向器的起动机电枢绕组和接电子整流稳压器的发电机电枢绕组，数量均与永磁材料相等，两种绕组相互交错缠绕在定子铁芯的不同深度。
所述的离心式永磁起动发电装置，多块永磁材料的外弧面与飞轮外转子的内壁贴合固定，其内弧面位于同一圆弧面上。
所述的离心式永磁起动发电装置，多块永磁材料由非导磁固定块间隔，并通过螺钉固定在飞轮外转子的内壁上，永磁材料的外弧面与飞轮外转子的内弧面一致，永磁材料的内弧面位于同一圆弧面上。
所述的离心式永磁起动发电装置，起动机电枢绕组缠绕在定子铁芯上的深度大于发电机电枢绕组，或者小于发电机电枢绕组缠绕在定子铁芯上的深度。
所述的离心式永磁起动发电装置，定子铁芯经螺栓固定在发动机机体上，两者之间间隔有绝缘垫片。
其工作原理为：当发动机由静止状态起动时，蓄电池电能通过电子换向器给起动机电枢绕组提供电流，起动发电装置的飞轮外转子转动，起动发动机工作，当发动机正常运转时，起动发电装置的飞轮外转子转动，磁场旋转，发电机电枢绕组切割磁力线，产生电动势，通过电子整流稳压器给蓄电池充电。
本发明与现有技术相比，永磁起动发电装置采用离心式一体化结构设计，把钕铁硼永磁材料固定在飞轮外转子内侧，定子总成固定在发动机机体上，飞轮式外转子既是发动机的飞轮，又是起动机和发电机的外转子，且起动机电枢绕组和发电机电枢绕组相互交错缠绕在定子铁芯的不同深度，三者合为一体，节省了空间，结构紧凑，工作可靠，并且该转子为钕铁硼永磁转子，无电励磁绕组、无碳刷滑环结构、故障率低，电能消耗少，功率因数高，既能在短时间内起动发动机工作，又能在发动机宽转速范围内输出电压稳定的直流电，可广泛应用于各种发动机的起动发电装置。
附图说明
图1是目前汽车使用的发电机和起动机的位置图；
图2是目前汽车使用的发电机和起动机的工作原理；
图3是本发明实施例的结构示意图；
图4是图1所示实施例的A-A剖面图；
具体实施方式
1、发动机机体  2、绝缘垫片  3、非导磁固定块  4、定子铁芯  5、螺钉  6、飞轮外转子  7、螺栓  8、定子铁芯支架  9、曲轴  10、螺母  11、永磁材料  12、起动机电枢绕组  13、发电机电枢绕组
下面结合附图对本发明作进一步说明：
多块瓦片形永磁材料11的外弧面与飞轮外转子6的内弧面一致，其内弧面位于同一圆弧面上，由非导磁固定块3间隔并通过螺钉5固定在飞轮外转子6的内壁上，相邻永磁材料11的极性相反，飞轮外转子6通过螺母10固定在曲轴9上，构成离心式永磁起动发电装置的转子总成，起动机电枢绕组12和发电机电枢绕组13的数量与永磁材料11相等，两种绕组相互交错缠绕在同一个定子铁芯4的不同深度，定子铁芯4采用凸极结构，压装在定子铁芯支架8上，构成离心式永磁起动发电装置的定子总成，并由绝缘垫片2隔离通过螺栓7固定在发动机机体1上。这样转子总成上的每块永磁材料11对应于定子铁芯4，也有等同的起动机电枢绕组12和发电机电枢绕组13，起动机电枢绕组12接电子换向器，发电机电枢绕组13接电子整流稳压器。
当发动机由静止状态起动时，蓄电池电能通过电子换向器给起动机电枢绕组提供电流，起动发电装置的飞轮外转子转动，起动发动机工作，当发动机正常运转时，起动发电装置的飞轮外转子转动，磁场旋转，发电机电枢绕组切割磁力线，产生电动势，通过电子整流稳压器给用电设备提供直流电或给蓄电池充电。

Claims (5)

1、一种离心式永磁起动发电装置，转子总成包括曲轴(9)、固定在曲轴(9)上的飞轮外转子(6)和环绕固定在飞轮外转子(6)内壁上的多块永磁材料(11)，定子总成包括定子铁芯(4)、绕组和定子铁芯支架(8)，其特征在于：多块瓦片形永磁材料(11)间隔一定间隙均布在飞轮外转子(6)的内壁上，相邻永磁材料(11)的极性相反，定子铁芯(4)采用凸极结构，压装在定子铁芯支架(8)上，与发动机机体(1)固定连接，绕组包括接电子换向器的起动机电枢绕组(12)和接电子整流稳压器的发电机电枢绕组(13)，数量均与永磁材料(11)相等，两种绕组相互交错缠绕在定子铁芯(4)的不同深度。
2、如权利要求1所述的离心式永磁起动发电装置，其特征在于：多块永磁材料(11)的外弧面与飞轮外转子(6)的内壁贴合固定，其内弧面位于同一圆弧面上。
3、如权利要求1所述的离心式永磁起动发电装置，其特征在于：多块永磁材料(11)由非导磁固定块(3)间隔并通过螺钉(5)固定在飞轮外转子(6)的内壁上，永磁材料(11)的外弧面与飞轮外转子(6)的内弧面一致，永磁材料(11)的内弧面位于同一圆弧面上。
4、如权利要求1所述的离心式永磁起动发电装置，其特征在于：起动机电枢绕组(12)缠绕在定子铁芯(4)上的深度大于或者小于发电机电枢绕组(13)缠绕在定子铁芯(4)上的深度。
5、如权利要求1所述的离心式永磁起动发电装置，其特征在于：定子铁芯(4)经螺栓(7)固定在发动机机体(1)上，两者之间间隔有绝缘垫片(2)。
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