永磁與電磁混合勵(lì)磁恒壓軸向發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁發(fā)電機(jī)，具體的說涉及一種不同轉(zhuǎn)速下輸出電壓恒定的軸向磁路的永磁發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般汽車使用的發(fā)電機(jī)主要有硅整流發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)兩種。硅整流發(fā)電機(jī)通過電磁繞組的勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場，勵(lì)磁繞組的電磁轉(zhuǎn)化率較低，電能的消耗大;永磁發(fā)電機(jī)取消了勵(lì)磁繞組，采用永磁體產(chǎn)生磁場，也就無法通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁場的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓。
[0003]—般的發(fā)電機(jī)采用的是筒形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子與定子同軸，且徑向分布，此種發(fā)電機(jī)的比功率(單位電機(jī)重量發(fā)出的功率)較低，體積較大。而永磁轉(zhuǎn)子和定子盤均軸向布置的發(fā)電機(jī)，減輕了發(fā)電機(jī)重量，減小了發(fā)電機(jī)體積，從而提高了發(fā)電機(jī)比功率，其中，永磁體作為轉(zhuǎn)子，磁場無法改變，這就無法通過調(diào)節(jié)磁場的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓，在汽車不同轉(zhuǎn)速下無法調(diào)節(jié)其輸出電壓。
[0004]另外，隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的用電量大大增加，對(duì)發(fā)電機(jī)比功率的要求愈來愈高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一種永磁與電磁混合勵(lì)磁恒壓軸向發(fā)電機(jī)，以提高發(fā)電機(jī)比功率，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈電流，從而實(shí)現(xiàn)恒壓輸出。
[0006 ]本發(fā)明所述的一種永磁與電磁混合勵(lì)磁丨旦壓軸向發(fā)電機(jī)，其包括:轉(zhuǎn)軸、永磁轉(zhuǎn)子、電磁轉(zhuǎn)子、定子、導(dǎo)磁環(huán)、電刷滑環(huán)、間隔環(huán)、外殼和端蓋。
[0007]所述外殼和端蓋起固定支撐作用；
轉(zhuǎn)軸安裝固定于所述外殼和端蓋間；
所述轉(zhuǎn)軸一端開始依次交替安裝的2個(gè)永磁轉(zhuǎn)子、2個(gè)定子和I個(gè)電磁轉(zhuǎn)子，所述定子與相鄰轉(zhuǎn)子之間安裝有間隔環(huán)，使其具有相同的軸向氣隙，所述定子通過3個(gè)螺桿和6個(gè)螺母與外側(cè)外殼和端蓋固定相連；
轉(zhuǎn)軸外緣緊固套裝的2個(gè)間隔環(huán)，用以軸向固定所述轉(zhuǎn)子和定子，且使其具有相同的軸向氣隙；
所述永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)轉(zhuǎn)軸上分別套設(shè)的兩導(dǎo)磁環(huán)，以減少漏磁，提高發(fā)電機(jī)功率；
所述轉(zhuǎn)軸安裝有為勵(lì)磁線圈供電的電刷滑環(huán)裝置；
所述發(fā)電機(jī)外殼和端蓋采用高導(dǎo)熱率的鋁合金制成，可以有效降低定子線圈發(fā)熱。
[0008]永磁轉(zhuǎn)子盤，其端面的一分度圓上均布有2m個(gè)軸向通孔，以及2m個(gè)分別安裝固定在所述通孔中的永磁體，該2m個(gè)永磁體的充磁方向與所述轉(zhuǎn)軸平行，且該2m個(gè)相鄰的所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子盤同一端面極性相反；
其中，所述永磁轉(zhuǎn)子的永磁體在所述轉(zhuǎn)軸方向相互對(duì)齊，且相互對(duì)齊的永磁體的磁力線是同方向的，111為自然數(shù)；
永磁體采用高性能稀土永磁鐵。
[0009]電磁轉(zhuǎn)子盤，其端面上與權(quán)利要求2所述的永磁轉(zhuǎn)子盤同直徑的分度圓上均布有2m個(gè)軸向通孔，以及2m個(gè)分別安裝固定在所述通孔中的勵(lì)磁繞組，該2m個(gè)勵(lì)磁繞組通過直流電后，其磁場方向與所述轉(zhuǎn)軸平行，且該2m個(gè)相鄰的所述勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場在所述轉(zhuǎn)子盤同一端面極性相反；
其中，所述電磁轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組在所述轉(zhuǎn)軸方向相互對(duì)齊，其相互對(duì)齊的勵(lì)磁繞組通直流電后的磁力線是同方向的，m為自然數(shù)；
所述勵(lì)磁繞組的線圈纏繞在鐵芯上。
[0010]定子盤，其端面的一分度圓上均布有3p個(gè)用于插入繞制有所述線圈鐵芯的臺(tái)階孔，鐵芯的外緣設(shè)置成臺(tái)階面，并與所述定子盤上的臺(tái)階孔的尺寸相匹配，P為自然數(shù)；
其中所述線圈軸線與所述轉(zhuǎn)軸軸線平行；
所述線圈的軸向厚度與鐵芯的軸向厚度相匹配；
所述定子平行安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，且通過螺桿螺母與外殼和端蓋固定連接；
所述定子鐵芯采用薄硅鋼片疊成。
[0011]轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有一個(gè)與該轉(zhuǎn)軸垂直且一體成型的限位板，所述導(dǎo)磁環(huán)、永磁轉(zhuǎn)子和電磁轉(zhuǎn)子通過另外一個(gè)限位板壓緊在一起，所述定子與外殼和端蓋通過螺桿和螺母軸向壓緊成一體。
[0012]所述限位板的端面上設(shè)置有多個(gè)均布在同一分度圓上的軸向通風(fēng)孔；
所述外殼和端蓋的端面上設(shè)置有多個(gè)均布在同一分度圓上的軸向通風(fēng)孔；
所述永磁定子盤的端面上設(shè)置有多個(gè)均布在同一分度圓上的軸向通風(fēng)孔；
所述導(dǎo)磁環(huán)的端面上設(shè)置有多個(gè)均布在同一分度圓上的軸向通風(fēng)孔；
所述靠板的端面上設(shè)置有多個(gè)均布在同一分度圓上的軸向通風(fēng)孔。
[0013]定子盤的邊緣處設(shè)置有3個(gè)用于穿設(shè)所述安裝螺桿的安裝孔。
[0014]外殼和端蓋的邊緣處設(shè)有3個(gè)用于安裝螺桿的安裝孔，且定子單元與外殼和端蓋之間設(shè)有與外殼和端蓋安裝孔同心的間隔件。
[0015]相鄰的所述定子單元中間設(shè)有多個(gè)與所述外殼和端蓋安裝孔同心的間隔環(huán)。
[0016]所述限位板外的轉(zhuǎn)軸上安裝有向所述勵(lì)磁線圈供電的滑環(huán)，所述端蓋內(nèi)端面安裝有電刷。
[0017]上述設(shè)計(jì)方案很好地解決了盤式、筒式發(fā)電機(jī)比功率小的缺點(diǎn)。永磁轉(zhuǎn)子和定子盤均軸向布置，減輕了發(fā)電機(jī)重量，減小了發(fā)電機(jī)體積，從而提高了發(fā)電機(jī)比功率。永磁轉(zhuǎn)子與電磁轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁的方式既利用了永磁轉(zhuǎn)子的高效率，又可以利用勵(lì)磁轉(zhuǎn)子調(diào)整不同轉(zhuǎn)速下的輸出電壓。本發(fā)明能很好地用于汽車電氣及控制領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明中永磁與電磁混合勵(lì)磁恒壓軸向發(fā)電機(jī)的軸向半剖視圖；
圖2(a)是本發(fā)明中永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖2(b)是本發(fā)明中永磁轉(zhuǎn)子的軸向剖視圖；
圖3(a)是本發(fā)明中電磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)正視圖； 圖3(b)是本發(fā)明中電磁轉(zhuǎn)子的軸向剖視圖；
圖4(a)是本發(fā)明中定子框的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖4(b)是本發(fā)明中定子框的軸向剖視圖；
圖5(a)是本發(fā)明中定子的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖5(b)是本發(fā)明中定子的軸向剖視圖；
圖6(a)是本發(fā)明中間隔環(huán)的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖6(b)是本發(fā)明中間隔環(huán)的軸向剖視圖；
圖7(a)是本發(fā)明中限位板的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖7(b)是本發(fā)明中限位板的軸向剖視圖；
圖8(a)是本發(fā)明中外殼和端蓋的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖8(b)是本發(fā)明中外殼和端蓋的軸向半剖視圖；
圖9(a)是本發(fā)明中鐵芯線圈的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖9(b)是本發(fā)明中鐵芯線圈的軸向剖視圖；
圖10(a)是本發(fā)明中電刷滑環(huán)的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖10(b)是本發(fā)明中電刷滑環(huán)的軸向剖視圖；
圖11是本發(fā)明中轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式予以詳細(xì)描述。
[0020]參照圖1一圖11，本發(fā)明的永磁與電磁混合勵(lì)磁恒壓軸向發(fā)電機(jī)，其主要包括:位于電機(jī)兩側(cè)用于固定轉(zhuǎn)軸的外殼和端蓋13、14，安裝在外殼和端蓋之間的轉(zhuǎn)軸I，轉(zhuǎn)軸一端開始依次交替安裝的2個(gè)永磁轉(zhuǎn)子、2個(gè)定子和I個(gè)電磁轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)軸I上安裝有滑環(huán)36，端蓋14上安裝有與滑環(huán)36匹配的電刷34，永磁轉(zhuǎn)子兩端轉(zhuǎn)軸安裝的導(dǎo)磁環(huán)6、7，套設(shè)在間隔環(huán)8、9外緣的定子31，其中，每個(gè)定子和相鄰轉(zhuǎn)子之間的軸向氣隙固定，且定子邊緣通過3個(gè)安裝螺桿37與外殼和端蓋固定相連。
[0021 ]在本設(shè)計(jì)中，2個(gè)永磁轉(zhuǎn)子安裝于2個(gè)定子外側(cè)轉(zhuǎn)軸上，電磁轉(zhuǎn)子安裝于兩定子之間。
[0022]下面分別對(duì)上述部件進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]轉(zhuǎn)軸I的一端與限位板4一體成型，限位板4、5均設(shè)有三個(gè)通風(fēng)孔，轉(zhuǎn)軸I的另一端通過活動(dòng)限位板5和端蓋14緊固套裝在轉(zhuǎn)軸I上，外殼和端蓋13、14與定子31通過螺栓37和螺母38.、39固定成一體。
[0024]限位板4、5與外殼和端蓋緊靠在一起且垂直于轉(zhuǎn)軸I安裝，定子之間通過間隔環(huán)軸向固定，外殼和端蓋13、14與定子之間采用三個(gè)螺栓緊固連接成一整體，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)可以將定子在軸向的晃動(dòng)減至最小。為了防止轉(zhuǎn)子10、11和12在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生滑動(dòng)，轉(zhuǎn)子盤設(shè)有鍵槽，外殼和端蓋13、14與轉(zhuǎn)軸I之間設(shè)置有深溝球軸承2、3，承受一定的軸向力?；h(huán)36安裝在導(dǎo)磁環(huán)7的右側(cè)轉(zhuǎn)軸上，電刷裝置34通過一個(gè)緊固螺栓35安裝在右側(cè)外殼和端蓋上，且與滑環(huán)位置配合。電磁繞組的接線通過轉(zhuǎn)軸上加工的凹槽連接到電刷滑環(huán)裝置，并外接直流電源。
[0025]永磁轉(zhuǎn)子如圖2(a)、(b)所示，主要包括:轉(zhuǎn)子盤22和鑲嵌在該轉(zhuǎn)子盤上的2m個(gè)永磁體19，永磁體19均布鑲嵌在某一分度圓上，轉(zhuǎn)子盤22采用具有較高機(jī)械強(qiáng)度的低密度絕緣材料，且中間加工有安裝轉(zhuǎn)軸I的軸孔和鍵槽，2m個(gè)永磁體的充磁方向與轉(zhuǎn)軸I平行，同一轉(zhuǎn)子盤端面上相鄰永磁體的極性相反。本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子盤采用如圖2(a)所示的方案，2m=8，永磁體19的安裝方法和極性如圖所示，永磁體19采用圓柱形，或可采用其他合適形狀，所述永磁體米用尚性能稀土永磁鐵，剩磁尚，矯頑力尚，磁能積尚，能有效提尚電機(jī)的功率密度。
[0026]電磁轉(zhuǎn)子如圖3(a)、(b)所示，主要包括:轉(zhuǎn)子盤45和鑲嵌安裝在該轉(zhuǎn)子盤上的2m個(gè)勵(lì)磁線圈繞組46，勵(lì)磁線圈繞組46均布鑲嵌在某一分度圓上，轉(zhuǎn)子盤45采用具有較高機(jī)械強(qiáng)度的低密度絕緣材料，且中間加工有安裝轉(zhuǎn)軸I的軸孔和鍵槽，2m個(gè)永磁體的勵(lì)磁方向與轉(zhuǎn)軸I平行，同一轉(zhuǎn)子盤端面上相鄰勵(lì)磁線圈繞組46的磁場方向相反。本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子盤采用如圖3(a)所示的方案，2m=8，勵(lì)磁線圈繞組