無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng),包括由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機、處理器、怠速控制器和蓄電池組，還包括電源總線、交流轉(zhuǎn)換器、雙向供電電路、用戶控制單元和用戶接口，發(fā)電機輸出電流給電源總線，電源總線分別與交流轉(zhuǎn)換器以及雙向供電電路連接，處理器根據(jù)負載情況控制怠速控制器，雙向供電電路與蓄電池組以及直流負載連接，用戶接口通過用戶控制單元實現(xiàn)人機交互，通過用戶控制單元可以向處理器發(fā)出指令。有益效果：1.勵磁損耗為零，節(jié)約銅材；2.減輕了定子的重量，節(jié)約了原材料；3.單位功率密度高；具有重量輕、體積小，使用范圍廣的優(yōu)點，低速工況下，可以達到額定輸出功率的80%；4．工藝簡單加工容易的特點。
【專利說明】無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 該實用新型涉及一種汽車發(fā)電機，特別涉及一種用于安裝在汽車發(fā)動機艙內(nèi)通過 發(fā)動機皮帶傳動向汽車上裝設(shè)備提供大功率電源的無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)，屬于 電機領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)小型發(fā)電機產(chǎn)品都采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和勵磁、控制方式，體積重量大，品種結(jié) 構(gòu)比較傳統(tǒng)單一，嚴重制約著軍用、民用特種車供電方式的選型。同時供這些小型發(fā)電機 動力的柴油機，在我國還是處于可靠性不高，型號可選擇性少，環(huán)境適應(yīng)性差。目前可靠性 比較高的小型柴油機大多是進口日本洋馬、久保田、德國赫馳、意大利龍巴蒂尼等公司的產(chǎn) 品，這些公司的產(chǎn)品可靠性比較高，但是維修備件價格昂貴，給后期的維修帶來很大困難。 國產(chǎn)小型單缸或雙缸柴油機只有無錫凱普等幾個公司消化引進的產(chǎn)品，其主要用途是農(nóng) 用、園林機械動力為主，同時也適應(yīng)小型柴油發(fā)電機組動力要求，其可靠性和環(huán)境適應(yīng)性還 遠落后于國外公司的產(chǎn)品。
[0003] 汽車用交流發(fā)電機經(jīng)過整流后輸出直流功率在發(fā)動機低速工況下不能超過1千 瓦，只能滿足汽車自身蓄電池充電和電器用電需求，不能滿足車載大功率電子設(shè)備移動中 連續(xù)運行的需求。
[0004] 特種車車載設(shè)備供電，存在以下缺點：一是發(fā)電機輸出功率不能滿足需要，直流 24V最大只能4KW以內(nèi)；二是安裝車載獨立發(fā)電機組需要占用車輛的有效空間，帶來的是噪 音大，重量體積大，故障率高，可靠性較差；三是通過變速箱取力發(fā)電，由于安裝位置低，涉 水性能較差，最主要的是不能在機動中隨時供電。我國目前特種單車需要交流電源一般在 1KW\2KW\3KW\5KW\6KW\8KW范圍，這些發(fā)電機組一般是行車中不能工作或不能連續(xù)工作， 但是隨著信息化裝備不斷增加和現(xiàn)代作戰(zhàn)機動方式要求，車輛在行進中進行指揮作業(yè)迫切 需要解決機動中能可靠連續(xù)提供足夠電力的隨車發(fā)電機，并且要求安裝、操作、維護簡單， 具有極高的可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊能夠連續(xù)提供大功率電源的無 鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)。
[0006] 技術(shù)方案：一種無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)，包括由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機、 處理器、怠速控制器和蓄電池組，其特征在于：還包括電源總線、交流轉(zhuǎn)換器、雙向供電電 路、用戶控制單元和用戶接口，發(fā)電機輸出電流給電源總線，電源總線分別與交流轉(zhuǎn)換器以 及雙向供電電路連接，處理器根據(jù)負載情況控制怠速控制器，雙向供電電路與蓄電池組以 及直流負載連接，用戶接口通過用戶控制單元實現(xiàn)人機交互，通過用戶控制單元可以向處 理器發(fā)出指令。發(fā)電機輸出交流電，采用交變直-直變交模式，通過ECU模塊控制發(fā)動機油 門與蓄電池組成系統(tǒng)，使汽車發(fā)動機怠速狀態(tài)和最大工作轉(zhuǎn)速都可以恒定輸出穩(wěn)定的交流 電和直流電。
[0007] 為了解決發(fā)電機占用車輛的有效空間問題，所述發(fā)電機包括轉(zhuǎn)軸、前端蓋、第一 定子、第二定子、第三定子、第四定子、第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子、后端蓋、第一定子固定架、第二 定子固定架、第三定子固定架和第四定子固定架以及緊固螺栓，所述前端蓋、第一定子固定 架、第一轉(zhuǎn)子、第二定子固定架、第三定子固定架、第二轉(zhuǎn)子、第四定子固定架和后端蓋依次 穿過轉(zhuǎn)軸，所述第一定子固定在第一定子固定架上，所述第二定子固定在第二定子固定架 上，所述第三定子固定在第三定子固定架上，所述第四定子固定在第四定子固定架上，緊固 螺栓將第一定子固定架、第二定子固定架、第三定子固定架和第四定子固定架連接前端蓋 和后端蓋固定在一起，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定連接隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)子位 于第一定子和第二定子之間、第二轉(zhuǎn)子位于第三定子和第四定子之間。采用四個定子兩個 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，即一個轉(zhuǎn)子兩面磁場對兩個定子結(jié)構(gòu)。定子采用無鐵芯結(jié)構(gòu)，線圈繞制后并 聯(lián)，采用模具、耐高溫樹脂澆注固化。由于無鐵芯結(jié)構(gòu)，期間要考慮線圈發(fā)熱非金屬材料膨 脹系數(shù)因素。同時解決了定子在磁場力的作用下的變形問題。定子固定支架采用兩端蓋中 間分別層壓定位的固定方式，最后貫通螺栓緊固，確保定子固定牢固。
[0008] 有益效果：1.轉(zhuǎn)子上安裝永磁體磁極形成磁場，沒有勵磁繞組，無需勵磁電流，勵 磁損耗為零，節(jié)約銅材；2.采用無鐵芯定子結(jié)構(gòu)，大幅度提高功率密度和轉(zhuǎn)矩體積比；定子 和線圈采用高分子復合材料高壓精密壓鑄成型工藝和新型繞制工藝，有效降低繞組銅損； 不使用硅鋼片作為定、轉(zhuǎn)子鐵芯材料，減少了磁阻尼，降低了驅(qū)動功率，減少了鐵損發(fā)熱源。 減輕了定子的重量，節(jié)約了原材料；3.采用軸向磁場結(jié)構(gòu)，磁場垂直分布度好，定子繞組切 割永磁材料形成的磁力線產(chǎn)生感生電流，實現(xiàn)和機械能和電能的轉(zhuǎn)換。比傳統(tǒng)發(fā)電機的徑 向磁通結(jié)構(gòu)磁能利用率好，單位功率密度高；具有重量輕、體積小，轉(zhuǎn)速低（3000rpm即可達 到額定功率，一般汽車發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速為6500rpm)，使用范圍廣的優(yōu)點，低速工況下，可以 達到額定輸出功率的80% ;4.具有材料來源容易，工藝簡單加工容易的特點；5.與ECU控制 器、油門控制器、蓄電池組一起組成隨車發(fā)電機及系統(tǒng)，適合安裝在各種需要移動電源的車 輛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)原理圖；
[0010] 圖2為本實用新型發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0012] 如圖1所不，一種無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)，包括由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機、 處理器、怠速控制器和蓄電池組，其特征在于：還包括電源總線、交流轉(zhuǎn)換器、雙向供電電 路、用戶控制單元和用戶接口，發(fā)電機輸出電流給電源總線，電源總線分別與交流轉(zhuǎn)換器以 及雙向供電電路連接，處理器根據(jù)負載情況控制怠速控制器，雙向供電電路與蓄電池組以 及直流負載連接，用戶接口通過用戶控制單元實現(xiàn)人機交互，通過用戶控制單元可以向處 理器發(fā)出指令。發(fā)電機輸出交流電，采用交變直-直變交模式，通過ECU模塊控制發(fā)動機油 門與蓄電池組成系統(tǒng)，使汽車發(fā)動機怠速狀態(tài)和最大工作轉(zhuǎn)速都可以恒定輸出穩(wěn)定的交流 電和直流電。
[0013] 如圖2所示，所述發(fā)電機包括轉(zhuǎn)軸1、前端蓋2、第一定子3、第二定子4、第三定子 5、第四定子6、第一轉(zhuǎn)子7、第二轉(zhuǎn)子8、后端蓋9、第一定子固定架10、第二定子固定架11、 第三定子固定架12和第四定子固定架13以及緊固螺栓14,所述前端蓋2、第一定子固定架 10、第一轉(zhuǎn)子7、第二定子固定架11、第三定子固定架12、第二轉(zhuǎn)子8、第四定子固定架13和 后端蓋9依次穿過轉(zhuǎn)軸1，所述第一定子3固定在第一定子固定架10上，所述第二定子4固 定在第二定子固定架11上，所述第三定子5固定在第三定子固定架12上，所述第四定子6 固定在第四定子固定架13上，緊固螺栓14將第一定子固定架10、第二定子固定架11、第三 定子固定架12和第四定子固定架13連接前端蓋2和后端蓋9固定在一起，第一轉(zhuǎn)子7和 第二轉(zhuǎn)子8與轉(zhuǎn)軸1固定連接隨轉(zhuǎn)軸1 一起轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)子7位于第一定子3和第二定子4 之間、第二轉(zhuǎn)子8位于第三定子5和第四定子6之間。采用四個定子兩個轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，即 一個轉(zhuǎn)子兩面磁場對兩個定子結(jié)構(gòu)。定子采用無鐵芯結(jié)構(gòu)，線圈繞制后并聯(lián)，采用模具、耐 高溫樹脂澆注固化。由于無鐵芯結(jié)構(gòu)，期間要考慮線圈發(fā)熱非金屬材料膨脹系數(shù)因素。同 時解決了定子在磁場力的作用下的變形問題。定子固定支架采用兩端蓋中間分別層壓定位 的固定方式，最后貫通螺栓緊固，確保定子固定牢固。
【權(quán)利要求】
1. 一種無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)，包括由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機、處理器、怠速 控制器和蓄電池組，其特征在于：還包括電源總線、交流轉(zhuǎn)換器、雙向供電電路、用戶控制單 元和用戶接口，發(fā)電機輸出電流給電源總線，電源總線分別與交流轉(zhuǎn)換器以及雙向供電電 路連接，處理器根據(jù)負載情況控制怠速控制器，雙向供電電路與蓄電池組以及直流負載連 接，用戶接口通過用戶控制單元實現(xiàn)人機交互，通過用戶控制單元可以向處理器發(fā)出指令。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鐵芯軸向磁場永磁發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電機 包括轉(zhuǎn)軸（1)、前端蓋（2)、第一定子（3)、第二定子（4)、第三定子（5)、第四定子（6)、第一 轉(zhuǎn)子（7)、第二轉(zhuǎn)子（8)、后端蓋（9)、第一定子固定架（10)、第二定子固定架（11)、第三定子 固定架（12)和第四定子固定架（13)以及緊固螺栓（14)，所述前端蓋（2)、第一定子固定架 (10)、第一轉(zhuǎn)子（7)、第二定子固定架（11)、第三定子固定架（12)、第二轉(zhuǎn)子（8)、第四定子 固定架（13)和后端蓋（9)依次穿過轉(zhuǎn)軸（1)，所述第一定子（3)固定在第一定子固定架（10) 上，所述第二定子（4)固定在第二定子固定架（11)上，所述第三定子（5)固定在第三定子固 定架（12)上，所述第四定子（6)固定在第四定子固定架（13)上，緊固螺栓（14)將第一定子 固定架（10)、第二定子固定架（11)、第三定子固定架（12)和第四定子固定架（13)連接前端 蓋（2 )和后端蓋（9 )固定在一起，第一轉(zhuǎn)子（7 )和第二轉(zhuǎn)子（8 )與轉(zhuǎn)軸（1)固定連接隨轉(zhuǎn)軸 (1) 一起轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)子（7)位于第一定子（3)和第二定子（4)之間、第二轉(zhuǎn)子（8)位于第三 定子（5)和第四定子（6)之間。
【文檔編號】G05B19/042GK203882139SQ201420243348
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】夏松謙, 劉忠福, 葉維越, 張國良, 高兵權(quán) 申請人:鎮(zhèn)江東方康馳電機制造有限公司