專利名稱：高效自激感應(yīng)式車用發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于感應(yīng)式發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體地說是車用發(fā)電機(jī)的一種改進(jìn)型設(shè)計。
常規(guī)車用發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞組線圈，結(jié)構(gòu)中具有炭刷或滑環(huán)裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高易燒壞，故障率高，壽命短?，F(xiàn)有的無刷車用發(fā)電機(jī)設(shè)計存在著結(jié)構(gòu)件增加，制做困難等缺點，為提高發(fā)電機(jī)效率，解決壽命短，故障多的毛病，發(fā)明設(shè)計者嘗試轉(zhuǎn)子無繞組的設(shè)計上進(jìn)行突破。中國專利90206166和94204389.8就是做了大膽的突破性設(shè)計。所設(shè)計的車用發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中包括動力軸，定位在動力軸上的無繞組轉(zhuǎn)子，定子及定位在定子上的電樞線圈和激磁線圈、外殼、端蓋、風(fēng)扇。雖然兩者在設(shè)計上采用了不同方向的激磁線圈設(shè)計，但其磁通路設(shè)計上均存在著天然缺陷，磁路過長，磁損耗大，應(yīng)用時溫升過快，很難適應(yīng)體積小，輸出功率大的要求，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計上進(jìn)一步改進(jìn)。
本實用新型的目的即是提供一種無刷高效自激感應(yīng)式車用發(fā)電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計，力求實現(xiàn)高效磁通路，實現(xiàn)利用率高，高效、大功率的要求。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型主要在轉(zhuǎn)子、定子的結(jié)構(gòu)形狀，以及適配線圈的組合上進(jìn)行高效率的優(yōu)化設(shè)計，具體方案如下轉(zhuǎn)子使用高導(dǎo)磁材料制成，整體外形呈圓柱狀，在圓柱面上加工出按圓柱面均勻分布的軸向通槽，轉(zhuǎn)子的橫截面呈凸起的齒形磁極和凹槽、均勻分布的齒輪形放射狀。突起的齒形磁極與定子內(nèi)圓之間間隙以發(fā)電機(jī)允許的工藝間隙為準(zhǔn)。
定子的設(shè)計是根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)而進(jìn)一步確定的。在定子的內(nèi)圓柱面上開設(shè)有兩種軸向通槽，一種是鑲嵌電樞線圈的嵌線槽，一種是鑲嵌激磁線圈的嵌線槽，均勻分布在定子的內(nèi)圓柱面上，使定子的橫截面成內(nèi)齒輪狀。相鄰電樞嵌線槽中間形成齒狀繞線極柱。繞線極柱的分布角γ是定子上齒狀磁極分布角α的1/2。決定激磁嵌線槽寬度的兩個相鄰繞線極柱的分布角也稱為槽寬分度角β＝α。按以上分布原則決定兩種嵌線槽的寬度并保證均勻?qū)ΨQ分布。這就保證了在激磁線圈的作用下產(chǎn)生固定沿繞線極徑向輻射的磁力線分布原則。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極與相間隔的兩個繞線極柱相對齊時，處于兩組高磁通電樞線圈和一組低磁通線圈狀態(tài)。動力軸每轉(zhuǎn)1/2α角度，每組電樞線圈內(nèi)的磁通量就完成一次最高最低的轉(zhuǎn)換，根據(jù)發(fā)電機(jī)的工作原理將每個電樞繞組適當(dāng)連接，就可以獲得穩(wěn)定電壓和持續(xù)的電流輸出，并獲得較大的功率。
下面結(jié)合實施例附圖進(jìn)一步說明本實用新型的目的是如何實現(xiàn)的

圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的橫截面示意圖。
其中1為動力軸，2為轉(zhuǎn)子，2A為軸向通槽，2B代表齒形磁極，α代表齒形磁極分布角，3代表定子，3A代表電樞線圈嵌線槽，3B代表激磁線圈嵌線槽，3C代表繞線極柱，γ代表繞線極柱的分布角，4代表電樞線圈，5代表激磁線圈，6代表機(jī)殼，7代表風(fēng)扇，8代表端蓋，9代表整流裝置和電極接線柱，β代表激磁嵌線槽寬度分布角。
實施例給出的是α＝36°時的情況，在轉(zhuǎn)子2上共設(shè)有10個齒形磁極2B，間隔分布角36°，均勻分布。
根據(jù)磁極2B的分布決定了激磁線圈嵌線槽寬度分布角β也為36°，共設(shè)四個，成90°間隔對稱分布。繞線極柱3C分布角為18°，在兩個激磁嵌線槽3B之間均布，共16個。激磁線圈5共四個沿嵌線槽3B繞制，同槽內(nèi)按同極性并聯(lián)連接形成N-S-N-S四個固定磁極。電樞繞組4為16個，分別圍繞相應(yīng)線極柱3C纏繞形成16個電樞線圈，每間隔一個串聯(lián)連接形成兩路交流輸出繞組。
為保證自激感應(yīng)發(fā)電機(jī)的連續(xù)性，制造定子3的材料中至少應(yīng)保證有20％軟鐵材料，以保證有足夠的剩磁，實現(xiàn)第二次啟動運(yùn)行。
根據(jù)以上的原則還可以設(shè)計定義磁極分布角α為45°(8極)、30°(12極三個激磁)等各種規(guī)格同類型發(fā)電機(jī)，只要相應(yīng)做出定子嵌線槽設(shè)計即可，以車用發(fā)電機(jī)的適用功率和工藝造價上來看，本實用新型給出的為實施例最佳實施方案。
按以上設(shè)計制成的車用發(fā)電機(jī)無碳刷、無滑環(huán)，大大降低了故障率，可以在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作。且極大地避免對現(xiàn)代車用電器的打火干擾。且其工作頻率高，直流特性優(yōu)越，低速運(yùn)行時能保持較好的對電瓶充電性能，另外由于有效磁路縮短，熱耗降低，外殼、端蓋均可使用低質(zhì)鋼材或鋁材，而可以降低工藝難度和成本，為實現(xiàn)大功率低成本的指標(biāo)，是車用發(fā)電機(jī)的一次重要改進(jìn)。
權(quán)利要求1.一種高效自激感應(yīng)式車用發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)中包括動力軸(1)、定位在動力軸上的轉(zhuǎn)子(2)、定子(3)、電樞線圈(4)、激磁線圈(5)、連接在電樞線圈與激磁線圈之間的整流裝置(9)、機(jī)殼(6)、風(fēng)扇(7)和端蓋(8)，其特征在于a、轉(zhuǎn)子(2)是由高導(dǎo)磁材料制成的圓柱狀，沿圓柱面加工而成的軸向通槽(2A)按圓柱面均勻分布，使轉(zhuǎn)子橫截面呈凸起齒形磁極(2B)與凹槽相間均布的齒輪形放射狀，b、在定子(3)內(nèi)圓柱面上開設(shè)有激磁線圈的嵌線槽(3B)和與轉(zhuǎn)子(2)上齒形磁極(2B)相對應(yīng)的電樞線圈嵌線槽(3A)，兩種嵌線槽均為軸向通槽，形成間隔均勻的繞線極柱(3C)分布在定子上，使定子橫截面呈內(nèi)齒輪形，c、相鄰繞線極柱(3C)的分布角γ等于定子上磁極分布角α的1/2，決定激磁嵌線槽(3B)寬度的兩個繞線極柱的分布角β與α相等，d、電樞線圈(4)和激磁線圈(5)均設(shè)置在定子上，沿嵌線槽圍繞線極柱纏繞，使線圈平面與徑向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)上齒形磁極(2B)的分布角α為36°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于定子上的激磁線圈嵌線槽(3B)設(shè)置四個，間隔90°對稱分布，槽寬分布角β為36°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所說的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于繞線極柱分布角γ＝18°，在相鄰兩個激磁嵌線槽(3B)之間均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所說的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于激磁線圈(5)分四組沿嵌線槽(3B)纏繞，同槽內(nèi)線圈并連形成N-S-N-S四組相間固定磁極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所說的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于電樞線圈(4)繞均勻分的16個極柱(3C)纏繞形成16個電樞線圈，相間隔線圈串聯(lián)形成兩路交流輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于定子(3)的組成中至少含有20％的軟鐵材料。
專利摘要本實用新型是對車用發(fā)電機(jī)的一次重要改進(jìn),新的改進(jìn)方案采用無刷無滑環(huán)的設(shè)計,將電樞繞組和激磁繞組設(shè)計在定子上。轉(zhuǎn)子采用橫截面為齒輪形放射狀多頭電極的圓柱形結(jié)構(gòu),對應(yīng)設(shè)計并分布在定子內(nèi)圓柱面上的電樞嵌線槽和激磁嵌線槽,使繞組線圈平面與徑向垂直,縮短了磁路,大大降低了熱損耗,實現(xiàn)了高效低成本的結(jié)構(gòu)設(shè)計和無干擾無故障的長期運(yùn)行,是車用發(fā)電機(jī)的一次重要改進(jìn)。
文檔編號H02K1/22GK2392295SQ9924878
公開日2000年8月16日 申請日期1999年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月20日
發(fā)明者代錫康, 何建國, 薛士強(qiáng) 申請人:何建國, 薛士強(qiáng)