CN202059306U - 侧极式无刷直流恒压发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种侧极式无刷直流恒压发电机，定子部分主要包括环形磁极、环形电枢、散热卡环(2)、机座(8)、端盖(9)和接线盒(12)，转子部分主要包括前侧极(1)、后侧极(7)、转轴(11)和风扇(13)。环形磁极由励磁绕组(3)和环形磁轭(4)组成；环形电枢由电枢绕组(5)和环形铁心(6)组成；环形电枢和环形磁极用散热卡环连接成一个环形定子；环形定子的内孔直径略大于转轴的直径，转轴从中无接触穿过；前侧极和后侧极固定在转轴上、分别位于磁极和电枢的前后两侧。该发电机无需电刷、换向器或整流器，直接输出恒压直流电。

Description

侧极式无刷直流恒压发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，特别是一种侧极式无刷直流恒压发电机。

技术背景

根据百度百科对无刷直流发电机的定义：无刷直流发电机由无刷交流发电机与半导体整流器组成，是输出直流电的发电机整流器组合装置。即现有直流发电机要么通过电刷和换向器输出直流电，要么通过整流器输出直流电。

本实用新型采用无刷双侧极结构，用散热卡环将定子环形磁极与定子环形电枢接成一个整体，定子磁极产生轴向磁通，双侧极在定子电枢的两侧旋转，通过电枢的磁通的方向始终保持不变，定子电枢直接产生恒定电压的直流电，无需电刷、换向器或整流器，结构简单、可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能直接输出恒压直流电的侧极式无刷直流恒压发电机。由于侧极式无刷直流恒压发电机无需电刷、换向器和整流器，结构简单可靠、耐用，成本低、效率高等优点，可用于替代现有的汽车用爪极式交流发电机。

本实用新型是这样实现的：一种侧极式无刷直流恒压发电机，定子部份主要包括环形磁极、环形电枢、散热卡环(2)、机座(8)、端盖(9)和接线盒(12)，转子部份主要包括前侧极(1)、后侧极(7)、转轴(11)和风扇(13)，其特征是：环形磁极由励磁绕组(3)和环形磁轭(4)组成，通以直流电产生轴向磁通；环形电枢由电枢绕组(5)和环形铁心(6)组成；环形电枢和环形磁极用散热卡环连接成一个环形定子，环形电枢设在外层，散热卡环设在中层，环形磁极设在内层，或者，环形磁极设在外层，散热卡环设在中层，环形电枢设在内层；环形定子的内孔直径略大于转轴的直径，转轴从中无接触穿过；前侧极和后侧极固定在转轴上、分别位于磁极和电枢的前后两侧。

发电机的工作原理：定子磁极通以直流电产生轴向磁场，磁通从磁极的N极发出，经过侧极、电枢，从另一侧极回到磁极的S极，形成完整的磁路，原机带动转子旋转时，侧极在磁极和电枢的两端旋转，电枢感应到电动势且产生恒压直流电。

所述前侧极和后侧极为盘式侧极或爪式侧极。前侧极和后侧极用软铁材料制成，如电工纯铁等。

盘式侧极为平盘式侧极或凹盘式侧极，侧极上设有通风散热孔。凹盘式侧极的外缘向一侧凸出，盘体为径向，外缘为轴向。平盘式侧极的两个侧面都是平的，两个侧面的面积相同，或者，一个侧面比另一个侧面稍大。若盘式侧极为凹盘，则与之相对的电枢铁心或磁轭的端面设有凹环，凹盘的凸缘被电枢铁心或磁轭的端面的凹环半包围，凹盘的凸缘与电枢铁心或磁轭的端面的凹环之间留有气隙，这种设计可以减少漏磁。

爪式侧极的爪为直爪或弯爪或平斜爪或弯斜爪。弯爪是指爪式侧极的爪先朝径向延伸、再朝轴向弯曲90度，平斜爪是指爪式侧极的爪从径向看是平的，不是弯的，但又朝切向倾斜一定的角度，弯斜爪是指爪式侧极的爪从径向看是朝轴向弯曲90度角的，但又朝切向倾斜一定的角度。若采用弯爪式侧极或弯斜爪式侧极，则与之相对的电枢铁心或磁轭的端面设有凹环，侧极的弯爪或弯斜爪被电枢铁心或磁轭的端面的凹环半包围，侧极的弯爪或弯斜爪与电枢铁心或磁轭的端面的凹环之间留有气隙，这种设计可以减少漏磁。爪式侧极的中间(又称根部)可设柱状磁轭。一个爪式侧极至少有两个爪，爪式侧极的爪朝径向放射状对称凸出。考滤到通风散热的需要，爪式侧极的极根要足够深，以免影响散热。

电枢铁心用软铁材料制成，如电工纯铁、硅钢、铁氧体、非晶合金等。电枢铁心为环形铁心，环形铁心的两端有凸缘、中间凹陷，整体平面呈“工”字形，电枢绕组嵌放在环形铁心的中间凹陷位置。电枢铁心的端面是平的，或者，电枢铁心的端面设有凹环。电枢铁心可以铸造成一个整体，也可以分解成2至3个部件，用焊接、紧配等方法连接成一个环形整体。若环形电枢设在内层，电枢铁心做成一个整体，与电枢绕组设在一起，或者，电枢铁心分成两部份，一部份与电枢绕组设在一起，另一部份与转轴设在一起，两部份电枢铁心之间留有气隙。

磁极的磁轭也是用软铁材料制成，一般用电工纯铁铸造。磁轭为环形磁轭，环形磁轭的两端有凸缘、中间凹陷，整体平面呈“工”字形，励磁绕组嵌放在环形磁轭的中间凹陷位置。磁轭的端面是平的，或者，磁轭的端面设有凹环。环形磁轭可以铸造成一个整体，也可以分解成2至3个部件，用焊接、紧配等方法连接成一个环形整体。若环形磁极设在内层，环形磁轭做成一个整体，与励磁绕组设在一起，或者，环形磁轭分成两部份，一部份与励磁绕组设在一起，另一部份与与侧极设在一起，固定在转轴上，两部份磁轭之间留有气隙。

散热卡环用非铁磁性材料制成，如铝合金、不锈钢、钢化玻璃等导热性能优良的材料，散热卡环上设有若干通风散热孔或凹槽。如果散热卡环用金属材料制造，那么卡环与磁轭或铁心的连接处应涂上绝缘漆。散热卡环作为磁极与电枢的中间夹层，夹层设一个或两个散热卡环，采用双卡环较省材料，采用单卡环装配较简单。电枢铁心、磁轭与卡环用卡位连接或键连接或销连接或螺纹连接或焊接的方法固定，也可以用绝缘胶水黏接固定。

励磁绕组和电枢绕组用漆包线绕制而成，如漆包铜线、漆包铝线、漆包合金线等。

接入发电机的励磁电流为直流电，磁极产生的磁场是恒定磁场。

发电机工作时也会产生热能，发电机一般用风扇、散热片散热，也可以用液冷式冷却装置散热。风扇设一个或两个，风扇固定在转轴上。端盖上设有进风口和出风口。接线盒设在机壳上。

附图说明

图1、图2、图3、图4为本实用新型第一实施例结构示意图。

图5、图6、图7、图8为本实用新型第二实施例结构示意图。

图9、图10、图11、图12、图13为本实用新型第三实施例结构示意图。

图14、图15、图16为本实用新型第四实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

第一实施例

参见图1发电机整体结构平面示意图，图2定子磁极、电枢、卡环分解合成图，图3转子结构示意图，图4转、定子结构合成图。一种侧极式无刷直流恒压发电机，主要包括前侧极(1)、散热卡环(2)、励磁绕组(3)、环形磁轭(4)、电枢绕组(5)、环形铁心(6)、后侧极(7)、机座(8)、端盖(9)、轴承(10)、转轴(11)、接线盒(12)、风扇(13)和带轮(14)。环形磁轭上绕有励磁绕组，组成一个环形磁极，通以直流电产生轴向磁通；环形铁心上绕有电枢绕组，组成一个环形电枢；环形电枢与环形磁极之间用两个散热卡环连接成一个环形的整体，固定在机座上，环形电枢设在外层，散热卡环设在中层，环形磁极设在内层；环形磁轭的内孔直径略大于转轴的直径，转轴从中无接触穿过；前侧极和后侧极为直爪式侧极，直爪式侧极上平均分布有6个直爪；前侧极和后侧极固定在转轴上、分别位于环形定子的前后两侧，直爪式侧极的根部对着磁轭的端面，直爪式侧极的6个直爪对着电枢铁心的端面，直爪式侧极的根部与磁轭的端面之间和直爪式侧极的直爪与电枢铁心的端面之间留有气隙。散热卡环用铝合金制成，散热卡环上平均分布有18个通风散热孔；散热卡环与磁轭、电枢铁心用环氧树脂粘接；爪式侧极、磁轭和电枢铁心用电工纯铁铸造而成，励磁绕组和电枢绕组用漆包铜线绕制而成；风扇固定在转轴上，风扇位于前端盖的内侧；前端盖设有进风口，后端盖设有出风口；转轴通过轴承定位于前端盖和后端盖；接线盒设在机座上；转轴的一端设有带轮。虚线及箭头表示磁路及磁通的方向。

第二实施例

参见图5发电机整体结构平面示意图，图6定子磁极、电枢、卡环分解合成图，图7侧极、转轴合成图，图8转、定子结构合成图。一种侧极式无刷直流恒压发电机，主要包括前侧极(1)、散热卡环(2)、励磁绕组(3)、环形磁轭(4)、电枢绕组(5)、环形铁心(6)、后侧极(7)、机座(8)、端盖(9)、轴承(10)、转轴(11)、接线盒(12)、风扇(13)和带轮(14)。散热卡环有一个，散热卡环的内侧设有6个凹槽。前侧极和后侧极为平盘式侧极，平盘式侧极的两个侧面都是平整的，侧极上设有6个通风孔。其余未述部分同第一实施例，不再重复。

第三实施例

参见图9发电机整体结构平面示意图，图10、图11、图12、图13转子结构示意图。一种侧极式无刷直流恒压发电机，主要包括前侧极(1)、散热卡环(2)、励磁绕组(3)、环形磁轭(4)、电枢绕组(5)、环形铁心(6)、后侧极(7)、机座(8)、端盖(9)、轴承(10)、转轴(11)、接线盒(12)、风扇(13)和带轮(14)。磁轭由两部份组成，一部份与励磁绕组设在一起，另一部份与后侧极设在一起，固定在转轴上，两部份磁轭之间留有气隙。其余未述部分同第一实施例，不再重复。

第四实施例

参见图14发电机整体结构平面示意图，图15环形磁极结构图，图16侧极结构示意图。一种侧极式无刷直流恒压发电机，主要包括前侧极(1)、散热卡环(2)、励磁绕组(3)、环形磁轭(4)、电枢绕组(5)、环形铁心(6)、后侧极(7)、机座(8)、端盖(9)、轴承(10)、转轴(11)、接线盒(12)、风扇(13)和带轮(14)。盘式侧极为凹盘式侧极，与之相对的电枢铁心的端面设有凹环，凹盘的凸缘被电枢铁心端面的凹环半包围，凹盘的凸缘与电枢铁心端面的凹环之间留有气隙。其余未述部分同第一实施例，不再重复。

Claims (7)

1.一种侧极式无刷直流恒压发电机，定子部份主要包括环形磁极、环形电枢、散热卡环(2)、机座(8)、端盖(9)和接线盒(12)，转子部份主要包括前侧极(1)、后侧极(7)、转轴(11)和风扇(13)，其特征是：环形磁极由励磁绕组(3)和环形磁轭(4)组成，通以直流电产生轴向磁通；环形电枢由电枢绕组(5)和环形铁心(6)组成；环形电枢和环形磁极用散热卡环连接成一个环形定子，环形电枢设在外层，散热卡环设在中层，环形磁极设在内层，或者，环形磁极设在外层，散热卡环设在中层，环形电枢设在内层；环形定子的内孔直径略大于转轴的直径，转轴从中无接触穿过；前侧极和后侧极固定在转轴上、分别位于磁极和电枢的前后两侧。

2.根据权利要求1所述一种侧极式无刷直流恒压发电机，其特征是所述所述前侧极和后侧极为盘式侧极或爪式侧极；盘式侧极为平盘式侧极或凹盘式侧极，侧极上设有通风散热孔；爪式侧极的爪为直爪或弯爪或平斜爪或弯斜爪。

3.根据权利要求1所述一种侧极式无刷直流恒压发电机，其特征是所述电枢铁心为环形铁心，环形铁心的两端有凸缘、中间凹陷，整体平面呈“工”字形，电枢绕组嵌放在环形铁心的中间凹陷位置；电枢铁心的端面是平的，或者，电枢铁心的端面设有凹环。

4.根据权利要求1所述一种侧极式无刷直流恒压发电机，其特征是所述磁轭为环形磁轭，环形磁轭的两端有凸缘、中间凹陷，整体平面呈“工”字形，励磁绕组嵌放在环形磁轭的中间凹陷位置；磁轭的端面是平的，或者，磁轭的端面设有凹环。

5.根据权利要求1或4所述一种侧极式无刷直流恒压发电机，其特征是环形磁轭做成一个整体，与励磁绕组设在一起，或者，环形磁轭分成两部份，一部份与励磁绕组设在一起，另一部份与侧极设在一起，固定在转轴上，两部份磁轭之间留有气隙。

6.根据权利要求1或2或3所述一种侧极式无刷直流恒压发电机，其特征是所述环形电枢是单绕组电枢，电枢绕组是轴向绕组；环形磁极是单绕组磁极，励磁绕组是轴向绕组。

7.根据权利要求1所述一种侧极式无刷直流恒压发电机，其特征是散热卡环用导热性能优良的非铁磁性材料制成，散热卡环上设有若干通风散热孔或凹槽。

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