CN214506755U - 永磁同步发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种永磁同步发电机，包括壳体和设置于所述壳体内的定子组件、转子组件以及控制组件，所述壳体包括前端盖、后端盖以及罩盖，所述前端盖和后端盖共同构成第一空间，所述后端盖和罩盖共同构成第二空间，所述定子组件和转子组件设置于所述第一空间内，所述控制组件设置于所述第二空间内，所述定子组件包括定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的线圈，所述控制组件包括控制电路板和与所述控制电路板相贴设的散热器，所述控制电路板与所述线圈之间串联有可控硅整流器，本实用新型不仅能满足散热要求，更能确保输出电压、电流的稳定，如用于蓄电池充电时可以有效提升充电效率。

Description

永磁同步发电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步发电机。

背景技术

发电机是将其它能源转换为电能的重要设备，在现今生活、生产中扮演着至关重要的角色。发电机的基本原理即磁力生电，启动时其转子在其它能源的驱动下旋转，旋转的转子与定子形成切割磁力线的相对运动，进而产生感应电势。将产生感应电势的导体与外部负载接通构成闭合回路，即可输出电流驱动负载。

现有发电机主要分为励磁发电机和永磁同步发电机两大类，其中励磁发电机在启动时依靠外部电源让其励磁线圈产生磁场，工作起来后才能靠自身输出的电压工作；永磁同步发电机的磁场则由永磁体提供，相对地在结构上更加简单，应用也更为广泛，如用作汽车发电机等。现有永磁同步发电机中，通常配置有相应的控制、整流电路等将发电机所输出的交流电调整为恒流恒压的直流电，以对蓄电池等充电，这使得发电机自身在空间结构、散热等方面都需要进一步改进。

实用新型内容

有鉴于此，提供一种结构紧凑且散热性好的永磁同步发电机。

一种永磁同步发电机，包括壳体和设置于所述壳体内的定子组件、转子组件以及控制组件，所述壳体包括前端盖、后端盖以及罩盖，所述前端盖和后端盖共同构成第一空间，所述后端盖和罩盖共同构成第二空间，所述定子组件和转子组件设置于所述第一空间内，所述控制组件设置于所述第二空间内，所述定子组件包括定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的线圈，所述控制组件包括控制电路板和与所述控制电路板相贴设的散热器，所述控制电路板与所述线圈之间串联有可控硅整流器。

进一步地，所述散热器设置于所述控制电路板和后端盖之间，所述散热器上形成有翅片。

进一步地，所述散热器的中央形成有开口，所述控制电路板在对应所述开口位置上设置有Hall器件，所述转子组件包括转轴和连接于所述转轴的侧端的磁环，所述磁环穿过所述后端盖使所述Hall器件能够感应到。

进一步地，所述转子组件包括转轴、套设于所述转轴上的转子铁芯、贴设于所述转子铁芯的外周面的永磁体以及一体连接所述转轴、永磁体和转子铁芯的固定架，所述固定架的轴向侧端形成有叶片。

进一步地，所述前端盖和后端盖均为镂空结构。

进一步地，所述控制电路板上设置有导电柱，所述罩盖内设置有接线板，所述接线板连接有接线端子，所述接线端子伸出所述罩盖之外，所述导电柱和接线板插接相连。

进一步地，所述罩盖为注塑件，一体连接所述接线板和接线端子。

进一步地，所述定子组件还包括包覆于所述定子铁芯上的线架以及与所述线圈电性连接的插针，所述线圈绕设于所述线架上，所述插针的一端嵌设于所述线架内、另一端穿过所述后端盖并与所述控制电路板插接相连。

进一步地，所述前端盖形成有第一轴承座，所述第一轴承座内设置有第一轴承，所述转轴的一端穿过所述第一轴承并与一驱动件传动连接，所述第一轴承座的内侧端连接有轴承盖对所述第一轴承在轴向上限位。

进一步地，所述后端盖形成有第二轴承座，所述第二轴承座内设置有第二轴承，所述第二轴承和第二轴承座之间设置有波形介子。

相较于现有技术，本实用新型永磁同步发电机的壳体分隔出单独的安装空间设置控制组件，线圈通过可控硅整流器与控制电路板连接，在结构上可以有效地解决控制组件的散热要求，在输出性能上确保输出电压、电流的稳定，如用于蓄电池充电时可以有效提升充电效率。

附图说明

图1为本实用新型永磁同步发电机一实施例的示意图。

图2为图1所示永磁同步发电机的爆炸图。

图3为图1所示永磁同步发电机的另一角度视图。

图4为图3所示永磁同步发电机的爆炸图。

图5为图1所示永磁同步发电机的剖视图。

图6为图1所示永磁同步发电机的转子组件的进一步爆炸图。

图7为图1所示永磁同步发电机的定子组件的进一步爆炸图。

图8为图1所示永磁同步发电机的前端盖的进一步爆炸图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本实用新型的一个或多个实施例，以使得本实用新型所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。

本实用新型附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供一种永磁同步发电机，其可以用作汽车发电机等。如图1-2所示，根据本实用新型一具体实施例的永磁同步发电机包括壳体10和设置于壳体10内的转子组件20、定子组件30以及控制组件40。

壳体10整体呈圆柱状结构，包括前端盖12、后端盖14以及罩盖16。其中，前端盖12和后端盖14均为一端开口的圆筒状结构，两者的开口端相向设置共同构成第一安装空间13，用于装配转子组件20和定子组件30。罩盖16设置于后端盖14的外侧端，两者共同构成第二安装空间15，用于装配控制组件40。图示实施例中，前端盖12与后端盖14通过螺钉固定连接；控制组件40通过螺钉与后端盖14和罩盖16连接，将罩盖16固定连接至后端盖14上。应当理解的是，前端盖12、后端盖14、罩盖16以及控制组件40也可以是卡扣、铆接等方式相连接；另外，罩盖16也可以直接与后端盖14相连接，不以具体实施例为限。

请同时参阅图3和图4，本实用新型永磁同步发电机为内转子结构，转子组件20可转动地设置于第一安装空间13的中央，定子组件30固定地设置于第一安装空间13内并环绕转子组件20设置。

如图5和图6所示，转子组件20包括转轴22、环套于转轴22中央的转子铁芯24、贴设于转子铁芯24的外周面上的永磁体26以及固定架28。转子铁芯24为环形结构，可由矽钢片等堆叠而成。永磁体26为多个，沿永磁体24的周向均匀间隔布置并将转子铁芯24极化，转子铁芯24位于相邻两个永磁体26之间的部分构成转子铁芯24的一个磁极，沿转子组件20的周向，相邻的磁极的极性相反。转子铁芯24的中央形成有轴孔240用于穿设转轴22，转轴22在轴向上的高度大于转子铁芯24，其两端伸出转子铁芯24之外。转轴22的前端穿过前端盖12并与一驱动件50传动连接，从而驱动件50驱使转轴22进而带动整个转子组件20旋转。转轴22的后端连接有磁环29，磁环29通过螺钉等固定连接于转轴22的端面上，穿过后端盖14而靠近控制组件40设置。

固定架28为塑胶件，可以通过注塑一体成型。在制程上，可以将转轴22、转子铁芯24以及永磁铁26置于注塑模具内的相应位置，然后注塑成型固定架28并将转轴22、转子铁芯24以及永磁铁26一体连接，使得转子组件20为不可拆的一体结构。本实施例中，固定架28在其轴向两端的端面上分别形成有若干叶片280，当转子组件20在驱动件50的作用下旋转时，叶片280带动周围的空气转动而形成气流，可以起到一定的散热作用。较佳地，叶片280为轴流叶片，所形成的气流主要沿轴向流动，以对定子组件30以及控制组件40形成有效的散热。对应地，前端盖12和后端盖14的轴向端面、周向侧面均为镂空结构，便于气流流通。

较佳地，如图5和图8所示，前端盖12的中央形成有第一轴承座120，第一轴承座120内设置有第一轴承60；后端盖14的中央形成有第二轴承座140，第二轴承座140内设置有第二轴承62。第一轴承60和第二轴承62可以是滚珠轴承、滑动轴承、陶瓷轴承等，分别套接于转轴22的前后两端以支撑转子组件20的转动，减少噪音的产生。图示实施例中，一轴承盖18连接于第一轴承座120的内侧端上，其内边缘在轴向上抵顶第一轴承60而对第一轴承60形成限位。第二轴承62与第二轴承座140的底面之间夹设有垫圈19，垫圈19优选地为波形介子，具有一定的弹性变形能力，可以缓冲转子组件20在转动过程中的浮动，避免撞击壳体10产生噪音。

请同时参阅图4-5和图7，定子组件30包括定子铁芯32、包覆于定子铁芯32上的线架34、绕设于线架34上的线圈36以及与线圈36电性连接的插针38。

定子铁芯32由多个矽钢片堆叠而成，包括圆环形的轭部320以及由轭部320沿径向向内延伸的若干齿部322。各个齿部322在周向上均匀间隔设置，共同围成一收容转子组件20的容置空间324。相邻的齿部322之间形成绕设线圈36的绕线空间326，线圈36顺序绕设于各个齿部322上，定子组件30整体上为单齿线圈结构。线圈36有电流流过时产生磁场将定子铁芯32极化，每一齿部322构成定子铁芯32的一个磁极。较佳地，线圈36为三相绕组，各相线圈36在相位上互差120度。相应地，定子铁芯32的齿部322的数量为3N个，如图示的十二个，定子铁芯32的极数和齿槽数均为十二；转子铁芯24的极数为2N个，不同于定子铁芯32的极数。图示中转子组件20的永磁铁26为十个，极化后转子铁芯24的极数为十，转子组件20和定子组件30共同构成一10极12槽的发电机。

插针38为导电性能良好的薄片结构，各相线圈36的末端分别与一插针38焊接相连。较佳地，插针38上形成有倒钩380方便线圈36末端的初步固定，进而方便后续的焊接作业，确保线圈36与插针38连接的稳定。插针38的一端嵌设于线架34内、另一端伸出线架34一定长度，以便穿过后端盖14与控制组件40相插接，将线圈36与控制组件40电性连接。线架34为绝缘塑料制成，将定子铁芯32的齿部322与线圈36隔开，避免线圈36磨损而短路。在制程上，可以先将定子铁芯32、插针38置于注塑模具内的相应位置，然后注塑成型线架34并将定子铁芯32和插针38一体连接。

如图2和图4所示，控制组件40包括控制电路板42和散热器44。其中，控制电路板42上形成有控制电路、整流电路、充电电路等，用于控制发电机的运行以及对输出电流的调整。另外，控制电路板42上连接有多个电子元件，如Hall器件、可控硅整流器等。Hall器件用于感应转子组件20的位置并产生相应的反馈信号，图示实施例中，Hall器件设置于控制电路板42的中央并正对转子组件20的磁环29设置，确保能够感应到磁环29。定子组件30的插针38插接于控制电路板42相应的连接孔内并通过锡焊形成固定连接，使得可控硅整流器串联于线圈36与控制电路板42上的电路之间，将线圈36输出的交流电调整为恒流恒压的直流电。

散热器44由导热性能良好的材料，如铝或铝合金等制成，贴设于电路板42朝向后端盖14的一侧，如此转子组件20旋转时形成的气流可以直接吹向散热器44，加速热量的散发。图示中，散热器44为薄板状结构，整体形状与控制电路板42基本一致，两者之间可以有尽可能大的热交换面积，使得控制电路板42的热量能尽快地传导至散热器44。较佳地，散热器44的边缘形成有多个翅片46，以增加散热器44与空气的热交换面积，使所吸收的控制电路板42的热量能尽快地散发，确保控制组件40的电气安全。较佳地，散热器44的中央，即对应控制电路板42上设置有Hall器件的位置形成开口48，避免遮挡Hall器件而影响Hall器件和磁环29之间的感应。

罩盖16内侧设置有接线板160，接线板160上连接有接线端子162，接线端子162伸出罩盖16之外以与负载，如蓄电池等连接。较佳地，罩盖16为塑胶件，在注塑成型时可以预先将接线板160置于注塑模具内，如此罩盖16在成型后与接线板160为不可拆的一体结构。图示中，控制电路板42上设置有导电柱49，导电柱49插接于接线板160内将控制电路板42与接线板160电性连接，如此定子组件30的线圈36通过控制电路板42、接线板160实现与负载的连接。转子组件20在外力驱动下转动时，其磁场随之旋转，使得定子组件30的线圈36切割磁力线，线圈36中产生感应电势进而可以输出电流。通过控制组件40的作用，所输出的电压、电流稳定，实现恒定功率输出。

本实用新型永磁同步发电机的壳体10分隔出单独的安装空间15用于设置控制组件40，罩盖16上一体设置有接线端子162，控制组件40与线圈36以及接线端子162的连接更为简单，方便了发电机的组装。另外，通过overmold的方式形成一体结构的转子组件20，同时在转子组件20的固定架28的两端形成叶片280，转子组件20的旋转带动叶片280转动而形成气流，使得转子组件20还具有风扇的效果，可以对控制组件40和线圈36形成有效的散热，进一步保障电气安全。再另外，定子组件30为单齿线圈结构，通过可控硅整流器与负载串接，可以确保输出电压、电流的稳定，如用于蓄电池充电时可以有效提升充电效率。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁同步发电机，包括壳体和设置于所述壳体内的定子组件、转子组件以及控制组件，其特征在于，所述壳体包括前端盖、后端盖以及罩盖，所述前端盖和后端盖共同构成第一空间，所述后端盖和罩盖共同构成第二空间，所述定子组件和转子组件设置于所述第一空间内，所述控制组件设置于所述第二空间内，所述定子组件包括定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的线圈，所述控制组件包括控制电路板和与所述控制电路板相贴设的散热器，所述控制电路板与所述线圈之间串联有可控硅整流器。

2.如权利要求1所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述散热器设置于所述控制电路板和后端盖之间，所述散热器上形成有翅片。

3.如权利要求2所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述散热器的中央形成有开口，所述控制电路板在对应所述开口位置上设置有Hall器件，所述转子组件包括转轴和连接于所述转轴的侧端的磁环，所述磁环穿过所述后端盖使所述Hall器件能够感应到。

4.如权利要求1所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述转子组件包括转轴、套设于所述转轴上的转子铁芯、贴设于所述转子铁芯的外周面的永磁体以及一体连接所述转轴、永磁体和转子铁芯的固定架，所述固定架的轴向侧端形成有叶片。

5.如权利要求4所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述前端盖和后端盖均为镂空结构。

6.如权利要求1所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述控制电路板上设置有导电柱，所述罩盖内设置有接线板，所述接线板连接有接线端子，所述接线端子伸出所述罩盖之外，所述导电柱和接线板插接相连。

7.如权利要求6所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述罩盖为注塑件，一体连接所述接线板和接线端子。

8.如权利要求1所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述定子组件还包括包覆于所述定子铁芯上的线架以及与所述线圈电性连接的插针，所述线圈绕设于所述线架上，所述插针的一端嵌设于所述线架内、另一端穿过所述后端盖并与所述控制电路板插接相连。

9.如权利要求4所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述前端盖形成有第一轴承座，所述第一轴承座内设置有第一轴承，所述转轴的一端穿过所述第一轴承并与一驱动件传动连接，所述第一轴承座的内侧端连接有轴承盖对所述第一轴承在轴向上限位。

10.如权利要求1所述的永磁同步发电机，其特征在于，所述后端盖形成有第二轴承座，所述第二轴承座内设置有第二轴承，所述第二轴承和第二轴承座之间设置有波形介子。

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