專利名稱：?jiǎn)沃泊艌?chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流發(fā)電機(jī)，特別是涉及一種單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，屬于特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，其主要應(yīng)用于輸出電壓可調(diào)且可靠性要求高的車載電源裝置。
背景技術(shù)：
普通電勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)具有電壓可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，也配合勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以提供比較穩(wěn)定的輸出電壓，但是，當(dāng)勵(lì)磁電源故障時(shí)，則難以建立電壓。例如軍用車輛當(dāng)蓄電池?fù)p壞時(shí)(例如被炸毀)，發(fā)電機(jī)將無(wú)法發(fā)電造成火控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)癱瘓而喪失戰(zhàn)斗力。永磁直流發(fā)電機(jī)可以不受勵(lì)磁電源的限制，但是發(fā)電機(jī)電壓無(wú)法調(diào)節(jié)，也做不到在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)輸出穩(wěn)定的電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)。本發(fā)明給出的這種單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，系采用永磁和電勵(lì)磁混合勵(lì)磁的方法，且永磁磁極和電勵(lì)磁磁極都是單植磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，便于分別設(shè)計(jì)和優(yōu)化各個(gè)部件結(jié)構(gòu)、尺寸和功能，使得發(fā)電機(jī)性能最佳，確保發(fā)電機(jī)供電穩(wěn)定性、可靠性和安全性。本發(fā)明給出的技術(shù)方案是:這種單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于:發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)是由兩個(gè)勵(lì)磁源共同建立的，一個(gè)勵(lì)磁源是通電流線圈，一個(gè)勵(lì)磁源是永磁體，構(gòu)成復(fù)合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)。為了增強(qiáng)上述方案的合理性，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。所述的發(fā)電機(jī)定子擁有兩組勵(lì)磁磁極，一組磁極外繞有勵(lì)磁線圈構(gòu)成電勵(lì)磁極，一組磁極帶有永磁體構(gòu)成永磁勵(lì)磁極。所述發(fā)電機(jī)的兩組勵(lì)磁磁極即電勵(lì)磁極與永磁勵(lì)磁極在機(jī)殼內(nèi)沿圓周是交替排列的，以構(gòu)成單植磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。所述發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流方向是可以通過改變所施加的勵(lì)磁電壓的極性而改變的，起到改變電勵(lì)磁極產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)極性的作用，進(jìn)而對(duì)永磁勵(lì)磁極磁場(chǎng)進(jìn)行增磁或者去磁。所述發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流的大小通過改變施加在勵(lì)磁線圈的電壓大小是可調(diào)節(jié)的，以控制氣隙磁場(chǎng)增加或者減小的幅度，進(jìn)而調(diào)整發(fā)電電壓的大小和穩(wěn)定性。所述發(fā)電機(jī)中，增磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)是有限制的，以避免磁路過飽和和勵(lì)磁電阻損耗過大而燒毀勵(lì)磁線圈。所述發(fā)電機(jī)中，去磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)是有限制的，以避免永磁體退磁到工作點(diǎn)低于去磁曲線的拐點(diǎn)而造成不可恢復(fù)性去磁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)的兩組勵(lì)磁磁極可以單獨(dú)建立氣隙磁場(chǎng)，確保在一種勵(lì)磁方式出現(xiàn)故障是仍能發(fā)電運(yùn)行，堅(jiān)持為最關(guān)鍵的電氣負(fù)荷供電，提升了直流發(fā)電機(jī)的供電可靠性。
本發(fā)明有益效果還體現(xiàn)在:單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)的兩組勵(lì)磁磁極構(gòu)成復(fù)合勵(lì)磁工作方式，可以調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)的大小，確保發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定，有降低輸出電壓調(diào)整率作用，可以改善發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)電勵(lì)磁極單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)的磁場(chǎng)分布圖。圖4為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)永磁勵(lì)磁極單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)的磁場(chǎng)分布圖。圖5為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)復(fù)合勵(lì)磁時(shí)的磁場(chǎng)分布圖(增磁狀態(tài))。圖6為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)復(fù)合勵(lì)磁時(shí)的磁場(chǎng)分布圖(去磁狀態(tài))。圖7為本發(fā)明的實(shí)施例-車載發(fā)電機(jī)復(fù)合勵(lì)磁時(shí)磁路特性曲線。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下。I風(fēng)扇罩,2外風(fēng)扇，3軸承,4電刷,5接線柱,6電樞,7電樞繞組,8轉(zhuǎn)軸,9換向器，10電刷架，11勵(lì)磁極,12機(jī)殼,13內(nèi)風(fēng)扇，14端蓋,15電樞鐵芯，16槽內(nèi)電樞繞組，17電勵(lì)磁極繞組，18電勵(lì)磁極極身，19電勵(lì)磁極極靴，20永磁體，21永磁勵(lì)磁極極身，22永磁勵(lì)磁極極靴。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和實(shí)施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明的內(nèi)容。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為一種車載直流發(fā)電機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所不，主要由風(fēng)扇罩
1、外風(fēng)扇2、軸承3、電刷4、接線柱5、電樞6、電樞繞組7、轉(zhuǎn)軸8、換向器9、電刷架10、勵(lì)磁極11、機(jī)殼12、內(nèi)風(fēng)扇13、端蓋14構(gòu)成。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為一種車載直流發(fā)電機(jī)，其截面結(jié)構(gòu)如圖2所不,實(shí)施例發(fā)電機(jī)為6極，其中，定子3個(gè)磁極為電勵(lì)磁極lld，另3個(gè)磁極為永磁勵(lì)磁極lly，3個(gè)電勵(lì)磁極Ild與3個(gè)永磁勵(lì)磁極Ily沿圓周交替排列；電勵(lì)磁極Ild由電勵(lì)磁極繞組17、電勵(lì)磁極極身18和電勵(lì)磁極極靴19三部分組成，永磁勵(lì)磁極I Iy由永磁體20、永磁勵(lì)磁極極身21和永磁勵(lì)磁極極靴22三部分組成。電勵(lì)磁極繞組17按照設(shè)計(jì)匝數(shù)由漆包線繞制成型，外包絕緣后套裝在電勵(lì)磁極極身18上，并由電勵(lì)磁極極靴19對(duì)電勵(lì)磁極繞組17壓緊由螺釘固定到機(jī)殼12內(nèi)側(cè)；電勵(lì)磁極極身18和電勵(lì)磁極極靴19由l-2mm厚度的電工純鐵沖壓后疊壓成整體，永磁勵(lì)磁極極身21和永磁勵(lì)磁極極靴22由l_2mm厚度的電工純鐵分別沖壓后疊壓成各自的整體構(gòu)件，永磁體20由釹鐵硼、稀土鈷或鐵氧體硬磁材料制成，充磁后由永磁勵(lì)磁極極靴22壓緊由螺釘固定到機(jī)殼12內(nèi)側(cè)，筒狀機(jī)殼12由電工純鐵或者矽鋼片制成。定子電勵(lì)磁極Ild和為永磁勵(lì)磁極Ily安裝后浸漆烘干處理。電樞6由電樞鐵芯15、槽內(nèi)電樞繞組16、換向器9和轉(zhuǎn)軸8構(gòu)成，電樞鐵芯由厚度為0.5mm的矽鋼片沖出齒槽后疊壓成電磁設(shè)計(jì)所確定的長(zhǎng)度尺寸，槽內(nèi)墊絕緣紙進(jìn)行絕緣處理，槽內(nèi)嵌入由漆包線繞制成的電樞繞組16并經(jīng)非換向器端電樞繞組7連接成回路，按照電磁設(shè)計(jì)匝數(shù)和線規(guī)繞制后連接到換向器9的升高片上并焊接牢固，電樞繞組嵌線后浸漆烘干。
在3個(gè)電勵(lì)磁極Ild單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)，相對(duì)于永磁勵(lì)磁極Ily失磁的故障狀態(tài),發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)分布如圖3所示，可見，可以建立6極特征的磁場(chǎng)，即可以發(fā)電，只是磁場(chǎng)強(qiáng)度可能達(dá)不到電勵(lì)磁極Ild和永磁勵(lì)磁極Ily聯(lián)合勵(lì)磁時(shí)的合成磁場(chǎng)，但是發(fā)電量可以用來(lái)維持車載系統(tǒng)最基本的供電需求，與磁場(chǎng)全部由永磁體勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)相比，具有較高的供電可靠性。在3個(gè)永磁勵(lì)磁極IIy單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)，相對(duì)于電勵(lì)磁極Ild無(wú)法勵(lì)磁的故障狀態(tài)，發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)分布如圖4所示，可見，可以建立6極特征的磁場(chǎng)，即可以發(fā)電，只是磁場(chǎng)強(qiáng)度可能達(dá)不到電勵(lì)磁極Ild和永磁勵(lì)磁極Ily聯(lián)合勵(lì)磁時(shí)的合成磁場(chǎng)，但是發(fā)電量可以用來(lái)維持車載系統(tǒng)最基本的供電需求，與磁場(chǎng)全部由電勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)相比，具有較高的供電可靠性。在3個(gè)電勵(lì)磁極Ild與3個(gè)永磁勵(lì)磁極Ily聯(lián)合勵(lì)磁時(shí)，即復(fù)合勵(lì)磁狀態(tài)，調(diào)節(jié)3個(gè)電勵(lì)磁極Ild的勵(lì)磁電流方向可以使得復(fù)合勵(lì)磁的磁場(chǎng)疊加即增磁狀態(tài)，增磁狀態(tài)發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)分布如圖5所示，磁力線較3個(gè)電勵(lì)磁極Ild單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)的圖3和3個(gè)永磁勵(lì)磁極Ily單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)的圖4都稠密，說(shuō)明發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)較高。調(diào)節(jié)3個(gè)電勵(lì)磁極Ild的勵(lì)磁電流的大小可以調(diào)節(jié)復(fù)合勵(lì)磁增加的幅度，進(jìn)而調(diào)整發(fā)電電壓的大小。增磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流的增加是有限制的，以避免磁路過飽和和勵(lì)磁電阻損耗過大而燒毀勵(lì)磁線圈；根據(jù)定子極身、極靴、機(jī)殼和轉(zhuǎn)子鐵心所適用材質(zhì)的不同，控制這些部位的磁密比超過1.8T較為合適，視冷卻條件和散熱情況，電勵(lì)磁繞組的電密不宜超過8A/mm2。在3個(gè)電勵(lì)磁極Ild與3個(gè)永磁勵(lì)磁極Ily聯(lián)合勵(lì)磁時(shí)，即復(fù)合勵(lì)磁狀態(tài)，調(diào)節(jié)3個(gè)電勵(lì)磁極Ild的勵(lì)磁電流方向可以使得復(fù)合勵(lì)磁的磁場(chǎng)削弱即去磁狀態(tài)，去磁磁狀態(tài)發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)分布如圖6所示，磁力線較3個(gè)電勵(lì)磁極Ild單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)的圖3和3個(gè)永磁勵(lì)磁極Ily單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)的圖4都稀疏，說(shuō)明發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)較低。調(diào)節(jié)3個(gè)電勵(lì)磁極Ild的勵(lì)磁電流的大小可以調(diào)節(jié)復(fù)合勵(lì)磁削弱的幅度，進(jìn)而調(diào)整發(fā)電電壓的大小。去磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)是有限制的，以避免永磁體退磁到工作點(diǎn)低于去磁曲線的拐點(diǎn)而造成不可恢復(fù)性去磁。圖7為反映發(fā)電機(jī)內(nèi)永磁體工作點(diǎn)的磁路特性曲線，實(shí)施例發(fā)電機(jī)永磁勵(lì)磁極Ily中永磁體20的材質(zhì)為N30H1型釹鐵硼。永磁材料退磁曲線與外磁路B-H曲線的交點(diǎn)為永磁體的工作點(diǎn)，(H0, B0)為空載工作點(diǎn)，(He, Be)為負(fù)載工作點(diǎn)，由于永磁體各個(gè)部位退磁是不均勻的，為避免局部失磁而導(dǎo)致整體退磁，為此，計(jì)及電樞反應(yīng)和電勵(lì)磁極共同去磁作用時(shí)的負(fù)載工作點(diǎn)不能太低，要滿足扎< 0.8HC,HC為永磁體磁感矯頑力。
權(quán)利要求
1.一種單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī),其特征在于發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)由兩個(gè)勵(lì)磁源共同建立，其中的一個(gè)勵(lì)磁源為通電流線圈，另一個(gè)勵(lì)磁源為永磁體，構(gòu)成復(fù)合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于定子擁有兩組勵(lì)磁磁極，其中的一組磁極繞有勵(lì)磁線圈構(gòu)成電勵(lì)磁極，另一組磁極帶有永磁體構(gòu)成永磁勵(lì)磁極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的兩組勵(lì)磁磁極，即電勵(lì)磁極與永磁勵(lì)磁極，在機(jī)殼內(nèi)沿圓周為交替排列，構(gòu)成單植磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于通過改變施加在勵(lì)磁線圈的電壓極性以改變勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流的方向，對(duì)永磁勵(lì)磁極磁場(chǎng)進(jìn)行增磁或者去磁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于通過改變施加在勵(lì)磁線圈的電壓大小以調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流的大小，來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)永磁勵(lì)磁極磁場(chǎng)增磁或者去磁的幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于增磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)是有限制的，以避免磁路過飽和和勵(lì)磁電阻損耗過大而燒毀勵(lì)磁線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，其特征在于去磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)是有限制的，以避免永磁體退磁到工作點(diǎn)低于去磁曲線的拐點(diǎn)而造成不可恢復(fù)性去磁。
全文摘要
一種單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)，主要應(yīng)用于對(duì)可靠性要求高且輸出電壓可調(diào)的直流發(fā)電機(jī)，其特征在于發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)由兩個(gè)勵(lì)磁源共同建立，其中的一個(gè)勵(lì)磁源為通電流線圈，另一個(gè)勵(lì)磁源為永磁體，構(gòu)成復(fù)合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)。本發(fā)明單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)的兩組勵(lì)磁磁極可以單獨(dú)建立氣隙磁場(chǎng)，確保在一種勵(lì)磁方式出現(xiàn)故障是仍能發(fā)電運(yùn)行，堅(jiān)持為最關(guān)鍵的電氣負(fù)荷供電，提升了直流發(fā)電機(jī)的供電可靠性。本發(fā)明單植磁場(chǎng)復(fù)合勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)的兩組勵(lì)磁磁極構(gòu)成復(fù)合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)的大小，確保發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定，有降低輸出電壓調(diào)整率作用，可以改善發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02K23/14GK103117635SQ20111036406
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者安躍軍, 安輝, 孫丹, 薛麗萍, 李勇, 周利民, 李文瑞 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)