CN87100202A - 增速式发电机 - Google Patents

Abstract

一种增速式发电机，由定子、转子、后盖、前盖及硅整流装置组成，并且带有一个闭式的齿轮增速装置。该增速装置首端的主动齿轮与外部机械动力装置的联轴器相连，末端的从动小齿轮与发电机的转子相连接，从而使发电机能在高转速状态下工作。本发明的发电机可用于内燃机拖动的车、船、农业机械及农村风力发电装置中，作为照明和蓄电池充电的电源。也可用于固定式内燃机拖动的发电装置中，供小型企业的照明及动力用电。

Description

本发明涉及一种增速式发电机，特别是涉及一种机动车用发电机。

汽车拖拉机上用发电机主要有硅整流交流发电机（包括有刷的的和无刷的）、直流发电机和永磁发电机等。至今，这类发电机转子普遍采用与外部机械动力装置的联轴器（或皮带轮）直接联接，转子转速大小与其联轴器（或皮带轮）转速大小相等，这使发电机的体积和重量的减小受到限制。

本发明的目的是通过改进发电机的结构，设法成倍提高发电机额定工作转速，从而达到在相同功率下显著减小发电机的体积和重量。本发明的再一个目的是寻求当发电机的硅整流电路短路时常烧坏硅整流元件的一种补救方法。

本发明是通过以下构思来实现的：发电机由定子、转子、后盖、前盖以及硅整流装置等组成，其特征是还带有一个闭式的齿轮增速传动装置，其首端的主动齿轮与外部机械动力装置的联轴器相连接，末端的被动小齿轮与发电机的转子相连接，发电机转子在定子内能灵活高速地旋转，即当外部机械动力装置拖动联轴器（或皮带轮）运行时，通过齿轮增速传动装置，将使发电机转子转速成倍上升，发电机转子将处于高转速状态下工作，从而使发电机在体积较小、磁路截面较小的情况下达到足够的额定功率电能输出。本发明在发电机硅整流电路中增加一个保护硅整流装置的快速熔断器，当整流电路短路时，所述的熔断器即能迅速切断电路，从而防止硅整流元件的烧坏。

本发明的发电机与现有的汽车拖拉机用发电机相比较，具有性能好、体积小、重量轻等优点，为汽车拖拉机发电机及其它机械上类似发电机向小型方向发展创造了条件。此外，这类发电机量大面广，可节省大量电机用原材料。因此，本发明的发电机具有较大的经济价值和发展前途。

图1是本发明的电磁激磁的增速式发电机（爪极型转子无刷结构）。

图2是本发明的电磁激磁的增速式发电机（感应子型转子无刷结构）。

图3是本发明的永磁与电磁组合激磁的增速式发电机（爪极型转子无刷结构）。

图4是本发明的永磁与电磁组合激磁的增速式发电机（感应子型转子无刷结构）。

图5是本发明的发电机上供保护硅整流装置用的快速熔断器。

现结合附图来详细说明本发明的最佳实施例：

如图1所示，发电机的前盖〔7〕和后盖〔46〕，用螺栓〔2〕及弹簧垫圈〔3〕紧固成一体，定子〔1〕以其肩胛〔22〕作挡铁被固定在前盖〔7〕和后盖〔46〕之间。中盖〔5〕和前盖〔7〕构成的内腔是封闭的，所述的内腔中装有一套单级外啮合的齿轮增速传动装置，主动齿轮〔18〕被固定在传动轴〔17〕上或与传动轴联成一整体，传动轴〔17〕一端伸入安装于前盖〔7〕的轴承座内的轴承〔13〕的孔中，其为非间隙配合，并与皮带轮〔12〕相连接，并由键〔14〕、螺母〔16〕及弹簧垫圈〔15〕紧固之，传动轴〔17〕另一端伸入固定于中盖〔5〕的含油轴承〔19〕的孔中，主动齿轮〔18〕与被动小齿轮〔8〕互相啮合，所述的被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接。在中盖〔5〕和前盖〔7〕之间的闭式齿轮增速传动装置的空腔内盛有占空间 1/3 ～ 1/2 的润滑油脂〔20〕。

按图1所示，被动小齿轮〔8〕与爪极型转子〔4〕相连接，爪极型转子〔4〕通过转子轴〔23〕以后盖〔46〕上的轴承〔31〕与中盖〔5〕上的轴承〔6〕作支承，能在定子〔1〕内孔里高速旋转，定子〔1〕的齿应与转子上的爪极系统相配合，定子〔1〕与转子〔4〕之间的气隙〔21〕一般在0.2～0.45之间，转子的后轴端有螺母〔36〕和弹簧垫圈〔35〕紧固之，后轴承盖〔34〕由螺钉〔38〕及弹簧垫圈〔37〕固定。当发电机外部机械动力装置拖动皮带轮〔12〕运行时，由于主动齿轮〔18〕与被动小齿轮〔8〕相互啮合，被动小齿轮〔8〕也相应运转，并且其转速按齿轮升速比升速。由于被动小齿轮〔8〕被键〔9〕固定于转子轴〔23〕上。并由轴端垫圈〔10〕及螺钉〔11〕紧固之，故它又带动了爪极转子〔4〕作高速旋转。磁轭〔44〕通过螺钉〔24〕被固定于后盖〔46〕上。励磁线圈〔47〕的引出线接头〔43〕与磁场出线螺钉〔39〕相连接，其通过绝缘垫圈〔42〕与后盖〔46〕隔离。当爪极型转子〔4〕旋转时，安装于磁轭〔44〕上的励磁线圈〔47〕产生的磁通通过不同极性的二个爪极系统，不断切割定子〔1〕上的电枢线圈〔45〕，而在电枢线圈〔45〕感应出交变电动势。

如图2所示，发电机的前盖〔54〕与后盖〔69〕用螺栓〔2〕连成一体，定子〔51〕被紧固在前盖〔54〕和后盖〔69〕之间。在发电机中盖〔53〕与前盖〔54〕之间构成的封闭内腔中，装有一套双级外啮合的齿轮增速传动装置，首端主动齿轮〔57〕通过以轴承〔13〕和含油轴承〔55〕作支承的传动轴〔56〕与皮带轮〔12〕相连接，齿轮〔59〕、〔61〕被固定在小轴〔58〕上，所述小轴〔58〕两端分别伸入安装于中盖〔53〕和前盖〔54〕的二个含油轴承〔63〕的孔中，该孔的底处有槽孔〔60〕，末端被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接，所述齿轮增速传动装置，其首端主动齿轮〔57〕的轴心与末端被动小齿轮〔8〕的轴心在同一条轴心线上。在中盖〔53〕与前盖〔54〕之间的封闭空腔内盛有占空间 1/3 ～ 1/2 的润滑脂〔62〕。

如图2所示，被动小齿轮〔8〕是与感应子型转子〔52〕相连接，定子〔51〕的齿应与转子上的齿相配合。当发电机外部机械动力装置拖动皮带轮〔12〕运转时，皮带轮〔12〕通过传动轴〔56〕带动主动齿轮〔57〕运转，由于主动齿轮〔57〕与被动齿轮〔59〕相互啮合，而主动齿轮〔61〕与被动小齿轮〔8〕相互啮合，因此，被动小齿轮〔8〕经双级变换，其转速按双级连乘积升速比增速，转子〔52〕将处于高速状态工作。励磁线圈〔66〕的引出线〔68〕的接头〔67〕与磁场出线螺钉〔39〕相连接。发电机的励磁场由励磁线圈〔66〕产生。当发电机转子〔52〕上的齿与定子〔51〕上的齿因位置关系的改变而改变时，其定转子之间的气隙磁导将不断地周期性交变，从而在电枢线圈〔65〕中感应出交变电动势。

如图3所示，发电机中盖〔83〕与前盖〔76〕之间构成封闭内腔，在所述的内腔中装有内啮合的齿轮增速传动范置，环形内齿轮〔81〕是主动齿轮，它由盖板〔84〕压住并被固定于碗状主动轮壳体〔77〕中，并通过传动轴〔78〕与皮带轮〔12〕相连接，而所述主动轮壳体〔77〕通过安装于前盖〔76〕上的轴承〔13〕和固定于前盖〔76〕环形孔内的含油轴承〔82〕作支承能灵活转动，与内齿轮〔81〕相啮合的被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接。

按图3所示，被动小齿轮〔8〕和永磁与电磁组合激磁的爪极型转子相连接，由轴端垫圈〔79〕及螺钉〔80〕紧固之，其电磁激磁的爪极〔90〕与爪极〔88〕由非磁性焊料焊接成一体，焊缝成“S”形，永磁激磁的爪极〔86〕园盘体上有三个均布的凸起恰好嵌入爪极〔88〕园盘体的三个均布的孔里，永磁铁〔72〕被夹固在爪极〔86〕和爪极〔73〕之间，而磁轭〔92〕是制成凹形的，所述的磁轭〔92〕上绕有励磁线圈〔94〕，通过内锥状导磁套〔93〕将爪极〔88〕、〔86〕、〔73〕，或者将爪极〔88〕、〔86〕、〔73〕以及内风扇〔74〕一起紧固在导磁套〔93〕和转子轴的肩胛〔87〕之间，当转子上带内风扇〔74〕时，其三个均布的凸起被嵌入爪极〔73〕的三个均布的内孔中。永磁激磁的爪极〔86〕与〔73〕之间以及它们与永磁铁〔72〕之间的空隙充满热塑性或热固性的塑料〔85〕，所述励磁线圈〔94〕的引出线接头〔91〕与磁场出线螺钉〔39〕相连接。当永磁与电磁组合激磁的爪极型转旋转时，其爪极系统的磁通不断切割定子〔71〕上的电枢线圈〔89〕，而在电枢线圈〔89〕上感应出交变电动势。

如图4所示，发电机的前盖〔107〕与后盖〔127〕用螺栓〔2〕连接一体，定子〔101〕被紧固在前盖〔107〕和后盖〔127〕之间，在中盖〔105〕与前盖〔107〕之间构成的封闭内腔中装有一套行星齿轮啮合的齿轮增速传动装置，其环形内齿轮〔116〕被固定于前盖〔107〕的环形孔内，转臂〔113〕经传动轴〔110〕与安装于前盖〔107〕的轴承座里的轴承〔13〕的内孔采用非间隙配合，并与发电机皮带轮〔12〕相连接，转臂〔113〕的另一端伸入由螺钉〔106〕固定于中盖〔105〕的盖板〔117〕的含油轴承〔115〕的孔中，行星〔108〕被套于园柱状销轴〔109〕上，可随转臂〔113〕绕被动小齿轮〔8〕轴心回转，被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接。在中盖〔105〕和盖板〔117〕之间装有密封件〔118〕，在中盖〔105〕与前盖〔107〕之间的封闭空腔里占有空间 1/3 ～ 1/2 的润滑脂〔114〕。

按图4所示，被动小齿轮〔8〕和永磁与电磁组合激磁的感应子型转子相连接，由轴端垫圈〔112〕及螺钉〔111〕紧固之，其导磁环〔104〕是内锥状的，它与转子轴〔121〕、由衬圈〔122〕支撑的永磁铁〔103〕、带凸齿铁心〔102〕以及导磁套〔128〕等组成高速旋转部件，被紧固在导磁套〔128〕与轴肩胛〔120〕之间，所述的导磁环〔104〕外园伸入导磁盘〔119〕的凸缘内孔中，而导磁套〔128〕伸入后盖〔127〕的嵌件凸缘的内孔中。导磁套〔128〕与后盖〔127〕的嵌件凸缘的内孔之间形成的气隙〔126〕的磁导应与转子〔102〕和定子〔101〕之间的气隙〔129〕的磁导的2～5倍。励磁线圈〔124〕的引出线接头〔125〕与磁场出线螺钉〔39〕相连接。当所述的转子的齿与定子〔101〕上的齿因位置关系的改变而改变时，其定转子之间的气隙磁导将不断地交变，从而在电枢线圈〔123〕中感应出交变电动势。

上述发电机都有一变交流电为直流电的整流装置，固定于后盖的外侧，两种极性的硅整流元件〔27〕、〔28〕，一个嵌在可取下的紧贴后盖的薄板状元件座〔30〕上，另一个嵌在元件座〔26〕上，两种元件座之间有绝缘衬垫〔25〕隔开。整个硅整流器被半园状塑料罩壳〔29〕所盖住。螺母〔32〕、螺栓〔33〕等组成的是发电机正极接线柱，螺钉〔39〕、螺母〔41〕、弹簧垫圈〔40〕等组成磁场接线柱。

本发明的发电机作为一种变换，上述闭式的齿轮增速传动装置，其首端主动齿轮与外部机械动力装置的联轴器（或皮带轮）相连接，末端的被动齿轮与发电机的凸极型转子相连接。

本发明的发电机作为一种变换，除上述的电磁激磁的转子、永磁与电磁组合激磁的转子外，还有永磁激磁的转子，即所谓永磁激磁的增速式发电机。这种发电机中盖与前盖构成的封闭空腔内，装有上述任选一套的齿轮增速传动装置，其首端主动齿轮通过传动轴与外部机械动力装置的联轴器（或皮带轮）相连接，末端被动小齿轮与发电机永磁转子相连接，所述的永磁转子，例如：爪极型转子、感应子型转子或凸极型转子等。

本发明的发电机作为变换，上述闭式的齿轮增速传动装置可以制成与发电机分离的结构，而作为外部机械动力装置与发电机的一个动力传递及增速之用的过渡部件，所述的增速传动装置，其首端主动齿轮与机械动力装置的联轴器相连接，其末端被动小齿轮与发电机转子相连接。

本发明的发电机，当发电机在要求使用寿命长、维护少等场合或发电机最高转速在10000转/分以上时，其皆是制成无刷的结构;当发电机使用寿命要求不长，且最高转速又在10000转/分以下时，发电机有时也可制成有刷结构。

图5是供保护硅整流装置用的快速熔断器，其壳体〔133〕中心腔中嵌入瓷套〔135〕，快速熔丝〔136〕两端被固定于盖板〔131〕和壳体〔133〕上，并通过塑料〔132〕使它们连成一体，所述的熔断器在去除压力后（例如，图5所示采用螺钉〔33〕压住），弹簧〔134〕能将所述的熔断器自行弹出。

本发明的发电机可广泛用于轿车、载重汽车、大小客车、拖拉机、建筑机械、农业机械、农船、渔船、农村风力发电、波力发电供照明和蓄电池充电的电源。此外，本发明的发电机还可用作外部机械输入转速不高，但要求功率较大，体积尽可能小的电源，例如：供小型企业照明及动力用电的由固定式内燃机拖动的发电装置等。

Claims (15)

1、一种增速式发电机，特别是一种机动车用发电机，它由定子、转子、后盖、前盖以及硅整流装置所组成，其特征是还带有一个闭式的齿轮增速装置，其首端的主动齿轮与外部机械动力装置的联轴器相连接，末端的被动小齿轮与发电机的转子相连接，发电机转子在定子内能灵活高速地旋转。

2、如权利要求1所述的增速式发电机，其特征是在闭式的齿轮增速装置的空腔中，盛有占空间 1/3 ～ 1/2 的润滑油脂。

3、如权利要求1或2所述的增速式发电机，其特征是中盖〔5〕和前盖〔7〕构成的封闭内腔里，装有一套单级外啮合的齿轮增速传动装置，主动齿轮〔18〕通过传动轴〔17〕与机械动力装置拖动的皮带轮〔12〕相连接，被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接。

4、如权利要求1或2所述的增速式发电机，其特征是在中盖〔53〕与前盖〔54〕之间构成的封闭内腔里，装有一套双级外啮合的齿轮增速传动装置，首端主动齿轮〔57〕通过传动轴〔56〕与机械动力装置拖动的皮带轮〔12〕相连接，齿轮〔59〕、〔61〕被固定在小轴〔58〕上，所述小轴〔58〕两端分别伸入安装于中盖〔53〕和前盖〔54〕的二个轴承〔63〕的孔中，末端被动小齿轮〔8〕与发电机转子相连接，所述齿轮增速传动装置，其首端主动齿轮〔57〕的轴心与末端被动小齿轮〔8〕的轴心在同一条轴心线上。

5、如权利要求1或2所述的增速式发电机，其特征是在中盖〔83〕与前盖〔76〕构成的封闭内腔中装有内啮合的齿轮增速传动装置，环形内齿轮〔81〕是主动齿轮，通过主动轮壳体〔77〕及传动轴〔78〕与机械动力装置拖动的皮带轮〔12〕相连接，与内齿轮〔81〕相啮合的被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接。

6、如权利要求1或2所述的增速式发电机，其特征是在中盖〔105〕与前盖〔107〕构成的封闭内腔中装有一套行星齿轮啮合的齿轮增速传动装置，其环形内齿轮〔116〕被固定在前盖〔107〕的环形孔内，转臂〔113〕经传动轴〔110〕与机械动力装置拖动的皮带轮〔12〕相连接，行星齿轮〔108〕被套于园柱状销轴〔109〕上，可随转臂〔113〕绕被动小齿轮〔8〕轴心回转，被动小齿轮〔8〕与发电机转子轴相连接。

7、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的增速式发电机，其特征是被动小齿轮与爪极型转子相连接。

8、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的增速式发电机，其特征是被动小齿轮与感应子型转子相连接。

9、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的增速式发电机，其特征是被动小齿轮与凸极型转子相连接。

10、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的增速式发电机，其特征是被动小齿轮与永磁转子相连接。

11、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的增速式发电机，其特征是被动小齿轮与永磁与电磁组合激磁的爪极型转子相连接，其电磁激磁的爪极〔90〕与〔88〕由非磁性焊料焊成一体，而永磁铁〔72〕被夹持在爪极〔86〕和爪极〔73〕之间。

12、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的增速式发电机，其特征是被动小齿轮与永磁与电磁组合激磁的感应子型转子相连接，其导磁环〔104〕与转子轴〔121〕、永磁铁〔103〕、带凸齿铁心〔102〕以及导磁套〔128〕等组成高速旋转部件，被紧固在导磁套〔102〕与轴肩胛〔120〕之间，所述的导磁环〔104〕外园伸入导磁盘〔119〕的凸缘的内孔中，而导磁套〔128〕伸入后盖〔127〕的嵌件凸缘的内孔中。

13、如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12所述的增速式发电机，其特征是转子上带有内风扇〔74〕。

14、如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13所述的增速式发电机，其特征是闭式的齿轮增速传动装置制成与发电机分离的结构，而作为外部机械动力装置与发电机的一个动力传递及增速之用的过渡部件，所述增速传动装置，其首端主动齿轮与机械动力装置的联轴器相连接，其末端被动小齿轮与发电机转子相连接。

15、一种供保护硅整流装置的快速熔断器，其壳体〔133〕中心腔中嵌入瓷套〔135〕，快速熔丝〔136〕两端被固定于盖板〔131〕和壳体〔133〕上，所述的熔断器在去除压力后，弹簧〔134〕能将所述的熔断器自行弹出。

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