CN219875361U - 一种三合一直流发电机系统总成结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种三合一直流发电机系统总成结构，包括：发电机壳体，用于封闭所述发电机壳体的发电机后端盖，用于将所述发电机壳体与外部发动机连接的连接法兰，所述发电机壳体内设置有增速机构以及发电机定子铁芯、发电机转子铁芯和绕组，在所述发电机壳体外固定有控制器。通过上述方式，解决了现有的直流发电机系统外形尺寸大、重量大、成本高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流发电机领域，尤其是涉及一种三合一直流发电机系统总成结构。
背景技术
常规直流发电机系统结构为分体结构，发电机与控制器是独立的模块，由于发电控制器尺寸体积比较大，无法安装到发电机壳体上；发电机与控制器之间通过外部线束进行连接。与内燃机集成为发电机组应用时，控制器需要另外设计安装支架，并需要为控制器找合适的安装固定位置。另外连接线束从外部走，增加了对插的连接器和线束等物料，导致产品成本增加及安全隐患的增加。
常规直流发电机系统与内燃机之间的驱动方案有直联和增速两种：
一、直联驱动方案：发电机的主轴外花键直接插入内燃机双质量飞轮的内花键或者离合器的内花键中，传动比为1：1。即发电机的转速必须与内燃机的转速相等，一般汽油发动机高效区工作转速在2000～4000rpm之间，柴油发动机高效区工作转速在1600～3000rpm之间,因此与内燃机直联的发电机的额定转速不能超过内燃机的转速，导致发电机的外形尺寸和重量比较大，功率密度比较低，成本比较高；
二、增速驱动方案：发电机与内燃机之间增加一个独立的增速器模块，传动比约为1：2～1：3；即内燃机输出低转速，经过增速器的齿轮传动增速，驱动发电机以高转速运转发电。该方案的缺点：因为增速器与发电机以及内燃机都是独立的模块，内燃机输出面与增速器通过一个法兰连接，内燃机的双质量飞轮或者离合器与增速器的主动轴连接；增速器与发电机之间再通过另一个法兰连接，增速器的从动轴通过联轴器与发电机的轴连接；导致内燃机发电机组(增程器发电系统)的轴向尺寸比较大，整机重量比较大，产品成本比较高，导致很多车载发电场景无法安装使用；产品失去了市场竞争力。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出了一种三合一直流发电机系统总成结构，解决了现有的直流发电机系统外形尺寸大、重量大、成本高的问题。
本实用新型的主要内容包括：一种三合一直流发电机系统总成结构，包括：发电机壳体，用于封闭所述发电机壳体的发电机后端盖，用于将所述发电机壳体与外部发动机连接的连接法兰，所述发电机壳体内设置有增速机构以及发电机定子铁芯、发电机转子铁芯和绕组，在所述发电机壳体外固定有控制器。
优选地，所述发电机采用双凸极直流励磁发电机。
优选地，采用集成启动与发电一体化控制器。
优选地，所述绕组包括电枢绕组和励磁绕组。
优选地，所述增速机构包括：驱动发电机主轴转动的主动齿轮和主动轴，所述主动轴与外部驱动机构连接，主动齿轮同轴套设于主动轴外，在所述发电机主轴外套设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮的直径小于主动齿轮。
优选地，所述发电机还包括用于冷却的油道，所述从动齿轮远离主动齿轮的一侧设置有协作齿轮，所述协作齿轮与从动齿轮啮合，并驱动油道的油泵工作。
优选地，还包括温度传感器和转速传感器，在所述发电机壳体与控制器的壳体连接处开设有过线孔，电枢绕组和励磁绕组从发电机壳体内伸出三相引出线及励磁引出线、温度传感器线、转速传感器线穿过所述过线孔连接到控制器内部PCB板的接线柱上。
本实用新型的有益效果在于：
1、发电机壳体、增速机构、控制器三合一直流发电机系统总成，结构紧凑，体积小，重量轻，应用场景广泛；
2、采用增速机构，发电机的转子转速是发动机曲轴转速的2-3倍，在同等发电功率的情况下，发电机的定转子铁芯、绕组的体积、重量将成倍降低，发电机功率密度成倍提高，产品原材料成本降低；
3、采用双凸极直流励磁发电机技术，转子上无绕组、无磁钢，适合发电机高转速运转，励磁发电控制采用小功率IGBT控制，无需逆变器，无高频大功率电路，系统发电效率高；
4、发电机与控制器之间没有外部连接线束，降低了线束连接问题故障率，提高了防电磁干扰能力。
附图说明
图1为一种三合一直流发电机系统总成结构一较佳实施例的主视图；
图2为一种三合一直流发电机系统总成结构的左视图；
图3为发电机壳体内部结构主视图；
图4为发电机壳体内部结构左视图；
图5为发电机壳体总成主视图；
图6为发电机壳体总成左视图；
图7为发电机与控制器接线图；
附图标记：1、连接法兰，2、发电机壳体，3、发电机后端盖，4、控制器，5、主动轴，6、主动齿轮，7、从动齿轮，8、从动轴，9、协作齿轮，10、油泵，11、定子铁芯，12、固定螺栓，13、电枢绕组，14、励磁绕组，15、转子铁芯，16、油道，17、励磁线束，18、温度传感器线/转速传感器线，19、三相引出线，20、PCB板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所保护的技术方案做具体说明。
如图1、图2所示，一种三合一直流发电机系统总成结构，包括：发电机壳体2，用于封闭所述发电机壳体2的发电机后端盖3，用于将所述发电机壳体2与外部发动机连接的连接法兰1，所述发电机壳体2内设置有增速机构以及发电机定子铁芯11、发电机转子铁芯15和绕组，在所述发电机壳体2外固定有控制器4。其中，连接法兰1与外部发动机的发变面配合连接，发电机后端盖3用于密封发电机壳体2。
如图3、图4所示，为发电机壳体2的内部结构及装配关系，发电机壳体2内设置有定子铁芯11和匹配的转子铁芯15，电枢绕组13嵌在定子铁芯11的小槽内，励磁绕组14嵌在定子铁芯11的大槽内，定子铁芯11采用六个固定螺栓12固定在发电机壳体2的隔板上，转子铁芯15与从动齿轮7共用一根主轴固定在从动轴8上，主动齿轮6固定在主动轴5上，从动齿轮7固定在从动轴8上，主动齿轮6和从动齿轮7之间啮合。主动轴5用于与发动机的双质量飞轮或离合器的内花键连接,通过主动齿轮6、从动齿轮7将发动机的驱动扭矩传递给发电机的主轴，即从动轴8，带动发电机的转子铁芯15旋转发电。
其中，所述从动齿轮7的直径小于主动齿轮6，使得发电机的转子转速是发动机曲轴转速的2-3倍，在同等发电功率的情况下，发电机的定转子铁芯、绕组的体积、重量将成倍降低，发电机功率密度成倍提高，产品原材料成本降低。
进一步的，所述发电机还包括用于冷却的油道16，所述从动齿轮7远离主动齿轮6的一侧设置有协作齿轮9，所述协作齿轮9与从动齿轮7啮合，从动齿轮7带动协作齿轮9旋转，拖动油泵10工作，给油道16供油，润滑齿轮和轴承并带走发电机内部产生的热量。
在本申请中，在所述发电机壳体2与控制器4的壳体连接处开设有过线孔，电枢绕组13和励磁绕组14从发电机壳体2内伸出三相引出线及励磁引出线、温度传感器线、转速传感器线，穿过过线孔连接到控制器4内部PCB板上的接线柱上，经过二极管整流，从控制器输出高压直流电源。
本申请中，发电机采用双凸极直流励磁发电机技术，控制器采用集成启动发电机(ISG)技术；双凸极发电机控制器仅需要低频、小功率的励磁控制即可简单而精确的调节发电电流和发电电压，只需要配置小功率的IGBT，无高频大功率电路，因此控制器的尺寸体积可以做到比较小，并可以直接固定在发电机壳体上；另外控制器盒体上无需设置冷却油路或风冷电扇，自然冷却即可满足控制器的散热要求。从发电机壳体上方出来的三相电枢引出线、励磁线、温度传感器线、转速传感器线等直接连接到控制器内部PCB板上的接线柱上，发电机与控制器之间无外部线束。
发电机与增速机构共用一个中间有隔板的发电机壳体2，总成采用油冷技术；发电机壳体2前端与连接法兰1密封配合，后端与发电机后端盖3密封配合；连接法兰1用与发动机的输出面配合，同时作为发动机飞轮壳使用。增速机构包含一根主动轴5(上面固定主动齿轮6)、一根从动轴8(上面固定从动齿轮7及转子铁芯15)，主动轴5的轴端外花键伸出，用与发动机的双质量飞轮或离合器的内花键连接；发电机定子铁芯11用固定螺栓12固定在壳体隔板上，与壳体内壁不接触。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，包括：发电机壳体，用于封闭所述发电机壳体的发电机后端盖，用于将所述发电机壳体与外部发动机连接的连接法兰，所述发电机壳体内设置有增速机构以及发电机定子铁芯、发电机转子铁芯和绕组，在所述发电机壳体外固定有控制器。
2.根据权利要求1所述的一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，所述发电机采用双凸极直流励磁发电机。
3.根据权利要求1所述的一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，所述控制器采用集成启动与发电一体化控制器。
4.根据权利要求1所述的一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，所述绕组包括电枢绕组和励磁绕组。
5.根据权利要求1所述的一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，所述增速机构包括：驱动发电机主轴转动的主动齿轮和主动轴，所述主动轴与外部驱动机构连接，主动齿轮同轴套设于主动轴外，在所述发电机主轴外套设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮的直径小于主动齿轮。
6.根据权利要求5所述的一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，所述发电机还包括用于冷却的油道，所述从动齿轮远离主动齿轮的一侧设置有协作齿轮，所述协作齿轮与从动齿轮啮合，并驱动油道的油泵工作。
7.根据权利要求1所述的一种三合一直流发电机系统总成结构，其特征在于，还包括温度传感器和转速传感器，在所述发电机壳体与控制器的壳体连接处开设有过线孔，电枢绕组和励磁绕组从发电机壳体内伸出三相引出线及励磁引出线、温度传感器线、转速传感器线穿过所述过线孔连接到控制器内部PCB板的接线柱上。
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