CN2295291Y - 恒磁无刷直流发电机 - Google Patents

Abstract

一种恒磁无刷直流发电机,其定子是由若干线圈装于一线包架内构成,线包架有中心孔,环绕中心孔的圆周上开有若干贯穿孔,贯穿孔内镶嵌有线圈,转子是由永久磁铁,磁铁座和机壳组成,磁铁座为半圆形弧板,且中部制有凸块,磁铁座共有四块,磁铁座凸块侧端面之间安装有永久磁铁条,磁铁座与永久磁铁条围成的中空的空间安装线包架,线包架中心孔内安装有发电机主轴,本实用新型的优点是整机结构简单,成本低,运行可靠,发电效率高。

Description

恒磁无刷直流发电机

本实用新型涉及直流发电机，更具体地是指一种恒磁无刷直流发电机。

直流发电机目前被广泛的应用在社会生产生活的各个领域，传统的直流发电机为了能输出直流电，需要使用碳刷，滑环组成的换向器，滑环是由许多铜片圆环排列组成的，碳刷与滑环接触时经常会产生电火花，电火花热量很大，如果发电机长时间连续运转，电火花放出的热量容易将换向器烧毁，造成发电机不能正常工作，另外传统式的发电机都是铁芯式，即发电机的线圈都是缠绕在铁芯上，铁芯是用硅钢片叠压而成，发电机运转时，电流产生的磁场会使硅钢片内产生磁滞和涡流，造成很大的能量损耗，这时，发电机需要由外界输入很大的转矩，才能运转，因此，这种发电机的能量转换效率很低，另外，用硅钢片叠制成的铁芯，线圈必须采用叠绕式或交叉式缠绕，这样就会使发电机内定子结构变得很复杂，加工困难，成本较高，不易维修，而且整机体积重量都因此变得很大。

本实用新型的目的在于提供一种恒磁无刷直流发电机，它不使用换向器换向，而使用全波整流器，将线圈产生的交变电流复合成直流电输出，它的线圈不使用硅钢片做铁芯，因此不会因为磁滞或涡流而带来不必要的能量损耗，且整机结构简单，便于维修，制造成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种恒磁无刷直流发电机，包括有机壳、主轴、端盖、机座，轴承，轴承座，永久磁铁制成的转子，线圈制成的定子，其特征在于：

定子是由若干线圈装于一线包架内构成，该线包架为一有轴向中心孔的圆柱体，该中心孔的直径尺寸与发电机主轴中部的直径尺寸相应，环绕所述的圆柱体中心孔的圆周上开有若干贯穿孔，所述的贯穿孔在圆柱体圆周上均匀分布，所述的贯穿孔内镶嵌有线圈；所述的线包架是用非金属材料制成；

转子是由永久磁铁，磁铁座和机壳组成，磁铁座是用非金属材料弯制成的半圆形弧板，且在半圆形弧板的中部制有向外侧凸出的凸块，磁铁座共有四块，每两块半圆形磁铁座相对拼成一整圆环磁铁座，两个整圆环磁铁座分别安装在机壳的内壁靠近前端盖和后端盖的位置；所述的每个整圆环的磁铁座上的两凸块凸出方向一致，在机壳内所述的两个整圆环磁铁座上的两对凸块凸出方向相对，在每个半圆环磁铁座凸块的一侧端面与相对磁铁座凸块的对应的侧端面之间安装有一永久磁铁条，两个整圆环形磁铁座之间共安装有四条永久磁铁条；

所述磁铁座与永久磁铁条围成的中空的空间内安装有所述的线包架，该线包架中心孔内安装有发电机主轴，该主轴两端分别支承在两机座内，所述机壳通过两轴承，两轴承座支承在主轴上，机壳前部的轴承座为圆盘形，该圆盘形轴承座开有中心孔，该中心孔直径尺寸与所述发电机主轴的前部直径尺寸相应；该圆盘形轴承座上环绕圆盘中心孔的圆周上均匀分布有若干金属螺丝，且该金属螺丝的数量与所述线包架上的贯穿孔的数量相同，所述的圆盘形轴承座与主轴之间固定连接，机壳外面的主轴上安装有一整流器。

本实用新型的目的还可以通过以下措施实现：

所述的线包架是用胶木制成。

所述的线包架上的贯穿孔为8个。

所述的永久磁铁是用稀土材料钕铁硼制成。

所述的机壳外壁上开有皮带槽。

本实用新型有以下积极有益的效果：

1.不使用硅钢片做线圈的铁芯，这样就不会因为磁滞，涡流而发热，不需设电风扇排热，因此体积小，重量轻，成本低；

2.整机结构设计合理，加工工艺简单，维护，保养方便；

3.不使用电刷，不会产生电火花，因此不会出现换向器被电火花烧毁的情况，整机运行可靠，使用寿命长；

4.转子磁极采用永久磁铁，发电机运行时，不需外加励磁电流，因此发电机工作时，不需要外界供电，适应能力强；

5.永久磁铁采用稀土元素钕铁硼材料制造，具有高剩磁Br、高矫顽力Hc和高磁能积BH的特性，使发电机的输出功率与重量的比值，效率η和功率因数均比一般发电机有所提高，具转速稳定。

现以较佳实施例结合附图对本实用新型做进一步描述如下：

图1是本实用新型一实施例的纵向剖视图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图1中线包架的立体外观图；

图4是一磁铁座的立体外观图；

图5是图1中四个磁铁座装配结构示意图；

图6是图1中前端轴承座的立体外观图；

图7是图1中B-B剖视图；

图8是图7所示电路的接线图；

图9是图1中C-C剖视图；

图10是图1中永久磁铁产生的磁场形状的示意图。

参见图1，本实用新型恒磁直流发电机的定子是由多个线圈装于线包架1内构成，参见图3，线包架1有一轴向中心孔11，线包架1是用非金属材料制成，例如使用胶木，中心孔11的直径尺寸与发电机主轴2中部的直径尺寸相应，线包架1环绕中心孔11的圆周上开有8个贯穿孔，分别是111、112、113、114、115、116、117、118，各贯穿孔在线包架1上均匀对称分布，参见图2，各贯穿孔内分别镶嵌有线圈121、122、123、124、125、126、127、128，其中：

线圈121与线圈125组成一个绕组；

线圈122与线圈126组成一个绕组；

线圈123与线圈127组成一个绕组；

线圈124与线圈128组成一个绕组；

参见图4，磁铁座33是用非金属材料弯制成的半圆形状的弧板，在半圆形弧板的中部制有向外凸出的凸块33，参见图5，磁铁座共有4块，分别是31、32、33、34，请综合参看图1、图5、图9，磁铁座31和32相对拼成一整圆环后粘接安装在机壳3内壁面靠近前端盖4的位置，磁铁座33和34相对拼成另一整圆环，粘接安装在机壳3内壁面靠近后端盖5的位置。请再参看图5，拼成整圆环的两半圆环形磁铁座31、32上的凸块311、321凸出方向一致，拼成整圆环的两半圆环形磁铁座33、34上的凸块331、341凸出方向一致，在机壳内磁铁座31的凸块311与磁铁座33的凸块331的凸出的方向相对。每块磁铁座凸块的侧面与相对磁铁座凸块对应的侧面之间安装有一条形永久磁铁，安装方式可以采用相互粘接，4个磁铁座之间，共安装有4块条形磁铁，磁铁座与条形磁铁围成的中空的空间内安装有线包架1，参见图1，线包架1的中心孔11内安装有发电机主轴2，主轴2两端分别支撑在机座21和22内，机壳3的前端通过轴承座61安装在主轴2上，机壳3的后端通过轴承座71安装在主轴2上，轴承座61为圆盘形，圆盘中心有孔，用来安装在主轴2上，参见图6，环绕圆盘形轴承座61的中心孔619圆周上均匀分布有8个金属螺钉，分别是611，612，613，614，615，616，617，618，轴承座61与主轴2固定连接成为定子的一部分，机壳3外面的主轴2上，安装有一全波整流器8，参见图7，整流器8有8个接线端，分别是：81、82、83、84、85、86、87、88。

线圈121用导线与金属螺钉611连接，参见图1，金属螺钉611用导线与整流器8的接线端81连接。

同样地，请综合参看图2、图6、图7，线圈122用导线与金属螺钉612连接，金属螺钉612用导线与整流器8的接线端82连接。

线圈123用导线与金属螺钉613连接，金属螺钉613用导线与整流器8的接线端83连接。

线圈124用导线与金属螺钉614连接，金属螺钉614用导线与整流器8的接线端84连接。

线圈125用导线与金属螺钉615连接，金属螺钉615用导线与整流器8的接线端85连接。

线圈126用导线与金属螺钉616连接，金属螺钉616用导线与整流器8的接线端86连接。

线圈127用导线与金属螺钉617连接，金属螺钉617用导线与整流器8的接线端87连接。

线圈128用导线与金属螺钉618连接，金属螺钉618用导线与整流器8的接线端88连接。

工作原理如下，参见图1，机壳3的外壁上开有皮带槽9，用于安装皮带，这样发电机外壳3可通过皮带轮在外力带动下转动，参见图10，发电机内磁场的方向如图中箭头所示，当发电机转动时，永久磁铁产生的磁场围绕线包架1旋转，使线包架1内镶嵌的线圈产生周期性交变电流，该交变电流通过导线，金属螺钉，导线传到全波整流器8的接线端81、82、83、84、85、86、87、88上，参见图8，流到接线端81上的交变电流经二极管D1、D2进行全波整流后由a、b端输出。

同理，流到接线端82上交变电流经二极管D3、D4整流；

流到接线端83上交变电流经二极管D5、D6整流；

流到接线端84上交变电流经二极管D7、D8整流；

流到接线端85上交变电流经二极管D9、D10整流；

流到接线端86上交变电流经二极管D11、D12整流；

流到接线端87上交变电流经二极管D13、D14整流；

流到接线端88上交变电流经二极管D15、D16整流。

最后全由a、b端输出直流电。

Claims (5)

1.一种恒磁无刷直流发电机，包括有机壳、主轴、端盖、机座，轴承，轴承座，永久磁铁制成的转子，线圈制成的定子，其特征在于：

定子是由若干线圈装于一线包架内构成，该线包架为一有轴向中心孔的圆柱体，该中心孔的直径尺寸与发电机主轴中部的直径尺寸相应，环绕所述的圆柱体中心孔的圆周上开有若干贯穿孔，所述的贯穿孔在圆柱体圆周上均匀分布，所述的贯穿孔内镶嵌有线圈；所述的线包架是用非金属材料制成；

转子是由永久磁铁，磁铁座和机壳组成，磁铁座是用非金属材料弯制成的半圆形弧板，且在半圆形弧板的中部制有向外侧凸出的凸块，磁铁座共有四块，每两块半圆形磁铁座相对拼成一整圆环磁铁座，两个整圆环磁铁座分别安装在机壳的内壁靠近前端盖和后端盖的位置；所述的每个整圆环的磁铁座上的两凸块凸出方向一致，在机壳内所述的两个整圆环磁铁座上的两对凸块凸出方向相对，在每个半圆环磁铁座凸块的一侧端面与相对磁铁座凸块的对应的侧端面之间安装有一永久磁铁条，两个整圆环形磁铁座之间共安装有四条永久磁铁条；

所述磁铁座与永久磁铁条围成的中空的空间内安装有所述的线包架，该线包架中心孔内安装有发电机主轴，该主轴两端分别支承在两机座内，所述机壳通过两轴承，两轴承座支承在主轴上，机壳前部的轴承座为圆盘形，该圆盘形轴承座开有中心孔，该中心孔直径尺寸与所述发电机主轴的前部直径尺寸相应；该圆盘形轴承座上环绕圆盘中心孔的圆周上均匀分布有若干金属螺丝，且该金属螺丝的数量与所述线包架上的贯穿孔的数量相同，所述的圆盘形轴承座与主轴之间固定连接，机壳外面的主轴上安装有一整流器。

2.如权利要求1所述的恒磁无刷直流发电机，其特征在于：所述的线包架是用胶木制成。

3.如权利要求1所述的恒磁无刷直流发电机，其特征在于：所述的线包架上的贯穿孔为8个。

4.如权利要求1所述的恒磁无刷直流发电机，其特征在于：所述的永久磁铁是用稀土材料钕铁硼制成。

5.如权利要求1所述的恒磁无刷直流发电机，其特征在于：所述的机壳外壁上开有皮带槽。

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