專利名稱:永磁與電磁組合激磁無刷發(fā)電機(jī)的制作方法
本發(fā)明屬于有永久磁體的發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。更具體地涉及機(jī)動(dòng)車輛用的發(fā)電機(jī)。
當(dāng)前汽車拖拉機(jī)上使用的發(fā)電機(jī)主要有三種直流發(fā)電機(jī)、有刷交流發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)低速性能較差，維修多;永磁發(fā)電機(jī)不能保證電壓調(diào)節(jié)要求，在轉(zhuǎn)速變化的情況下，性能差、功率也小。硅整流的有刷交流發(fā)電機(jī)是目前普遍使用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，但也存在一些根本性的缺點(diǎn)，它具有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)線圈，必須裝置滑環(huán)與碳刷，長(zhǎng)期使用時(shí)會(huì)發(fā)生滑環(huán)與碳刷的接觸不良，造成勵(lì)磁不穩(wěn)定、不發(fā)電等故障。為了尋求一種性能更為優(yōu)良的汽車、拖拉機(jī)發(fā)電機(jī)，出現(xiàn)了一種稱為永磁與電磁組合激磁無刷發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)發(fā)電線圈裝在定子上，轉(zhuǎn)子上不帶線圈，所以省略了滑環(huán)和碳刷，從而避免了滑環(huán)與碳刷接觸不良的問題。由于采用了永磁和電磁組合激磁，它的電壓調(diào)節(jié)性能比永磁發(fā)電機(jī)有所改善，但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍很大時(shí)，不能保證必要的電壓調(diào)節(jié)深度，所以這種永磁和電磁組合激磁的發(fā)電機(jī)只能用在轉(zhuǎn)速變動(dòng)不大的某些車輛如拖拉機(jī)上。
本發(fā)明的任務(wù)在于進(jìn)一步改進(jìn)永磁和電磁組合的發(fā)電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)，利用勵(lì)磁線圈的磁場(chǎng)來調(diào)節(jié) 通過發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的主磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而使發(fā)電機(jī)能在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速變化較大的情況下，輸出恒定電壓。本發(fā)明的再一個(gè)任務(wù)的尋求一種更為合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于維修時(shí)的拆裝。
本發(fā)明的任務(wù)是通過以下的構(gòu)思來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)電機(jī)設(shè)有二個(gè)磁源，一是永磁鐵產(chǎn)生的磁源，稱為恒磁源，一是勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁源，稱為電磁源，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速很慢，此時(shí)恒磁源產(chǎn)生的磁力線一部分通過發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的主磁路，大部分被旁路掉。此時(shí)即使沒有外界的勵(lì)磁電流供給，發(fā)電機(jī)也能很快地建立自激電壓，發(fā)出電來。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)已產(chǎn)生了足夠的勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場(chǎng)，此時(shí)通過定子和轉(zhuǎn)子主磁路的磁力線是由電磁場(chǎng)和恒磁場(chǎng)共同產(chǎn)生的，發(fā)電機(jī)發(fā)出額定電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超出額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)外接的電壓調(diào)節(jié)器切斷激磁電流，而使電磁場(chǎng)消失，此時(shí)又僅有一部分恒磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子的主磁場(chǎng)，使發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓降下來。有時(shí)即使切斷了激磁電流，因有剩磁的存在，所以超過額定電壓值的電壓不能一下降下來，此時(shí)電壓調(diào)節(jié)器就接通反向電流線圈，它產(chǎn)產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)迅速地將剩磁沖掉，而使電壓降到額定值。
上述永磁源和電磁源產(chǎn)生的磁力線所以能在主磁路內(nèi)疊加或推斥，是通過在發(fā)電機(jī)內(nèi)用導(dǎo)磁材料組成的導(dǎo)磁通道來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的永磁電磁組合激磁無刷發(fā)電機(jī)，比一般的無刷發(fā)電機(jī)有明顯的優(yōu)點(diǎn)。它具有低速發(fā)電性能好，起動(dòng)時(shí)不需他激，在無電池充電的條件下能帶全載自激建壓，電壓調(diào)節(jié)深度大，正反轉(zhuǎn)皆能發(fā)電，長(zhǎng)期使用穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，維修少等優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)在起動(dòng)時(shí)的磁力線分布圖。
圖3是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的磁力線分布圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例如圖1所示，發(fā)電機(jī)有一碗狀的后蓋〔0〕，它的中心有一孔，孔的外側(cè)有一軸承座，一軸承〔1〕安裝在軸承座內(nèi)，孔的內(nèi)側(cè)有一凸緣〔3〕，凸緣上安裝有勵(lì)磁線圈〔4〕和反向電流線圈〔5〕，后蓋〔6〕的端面上帶有螺孔〔7〕，用于同前蓋的螺紋連接。碗狀的前蓋〔10〕同后蓋〔6〕合扣在一起組成了機(jī)殼，前蓋底的周邊有連接孔〔11〕，螺栓〔12〕穿過連接孔旋入螺孔〔7〕，將后蓋與前蓋連接成一體。前蓋〔10〕底的中央有一孔，孔的內(nèi)側(cè)成軸承座，安裝了軸承〔19〕。一壓環(huán)〔18〕用螺釘〔21〕固定在前蓋〔10〕底面，壓住軸承〔19〕，使軸承不能軸向移動(dòng)，壓環(huán)的端面低于前蓋〔10〕的底面，一環(huán)狀的定子 〔9〕嵌在前蓋〔10〕和后蓋〔6〕組成的凹槽〔26〕里。一根電樞軸〔16〕的兩端與上述的軸承〔1〕〔19〕的內(nèi)圈孔過渡或緊配合，軸〔16〕的中段壓進(jìn)一導(dǎo)磁套〔14〕，導(dǎo)磁套兩端是內(nèi)錐形的，導(dǎo)磁套外再壓入一轉(zhuǎn)子〔13〕，轉(zhuǎn)子可在定子 〔9〕的內(nèi)孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，電樞軸的右端伸出軸承〔19〕外，在伸出端裝有冷卻風(fēng)扇〔17〕，再外面裝有皮帶盤〔20〕，皮帶盤可拖動(dòng)轉(zhuǎn)子〔13〕旋轉(zhuǎn)。一碗狀永磁鐵支架〔23〕用螺釘〔24〕固定在前蓋〔10〕的底面上，它底面的中間有孔，大于導(dǎo)磁套〔14〕的外徑，并放有一塊扁平的導(dǎo)磁環(huán)〔25〕，導(dǎo)磁環(huán)〔25〕的中間有孔，孔徑大于導(dǎo)磁套〔14〕的外徑，孔的兩頭有凸肩，左面的肩嵌入永磁鐵支架〔23〕的孔，導(dǎo)磁環(huán)〔25〕內(nèi)孔壁正好對(duì)正導(dǎo)磁套〔14〕右端面。導(dǎo)磁環(huán)〔25〕的右側(cè)裝有一圓環(huán)狀的永磁鐵〔22〕，它的內(nèi)孔正好嵌入導(dǎo)磁環(huán)〔25〕內(nèi)孔的右面凸肩，永磁鐵〔22〕的外圓小于永磁鐵支架〔23〕的內(nèi)徑，形成的空隙，充入膠粘劑〔32〕將永磁鐵和支架粘成一體，環(huán)狀磁鐵〔22〕右端面正好接觸前蓋的底面，沒有間隙。
導(dǎo)磁套〔14〕的左端伸入后蓋凸緣〔3〕的內(nèi)孔，它們之間形成的氣隙〔2〕的磁導(dǎo)應(yīng)為轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙〔8〕的磁導(dǎo)的2-5倍。
一變交流電為直流電的整流裝置〔30〕固定在后蓋的外側(cè)，通過接線柱〔28〕和連接線〔27〕同定子繞組〔9〕連接，以將定子 〔9〕發(fā)出的電導(dǎo)向整流裝置〔30〕，整流然后輸出。防護(hù)罩〔29〕，罩住整流裝置，起防塵，安全保護(hù)作用。
如圖2所示，當(dāng)發(fā)電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，若無外供勵(lì)磁電源，此時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)沒有電磁場(chǎng)，只有永磁鐵〔22〕產(chǎn)生恒磁場(chǎng)。此時(shí)恒磁場(chǎng)的磁力線成兩個(gè)迥路，大部分磁力線從永磁鐵〔22〕N極出發(fā)，通過前蓋〔10〕殼體、后蓋〔6〕殼體、氣隙〔2〕、導(dǎo)磁套〔14〕、氣隙〔15〕、導(dǎo)磁環(huán)〔25〕、到永磁鐵〔22〕的S極;小部分磁力線從永磁鐵〔22〕的N極出發(fā)，通過前蓋〔10〕殼體、定子 〔9〕、氣隙〔8〕、轉(zhuǎn)子〔13〕、導(dǎo)磁套〔14〕、氣隙〔15〕、導(dǎo)磁環(huán)〔25〕、到永磁鐵〔22〕的S極;因?yàn)橹鞔怕穬?nèi)有部分的永磁鐵產(chǎn)生的磁力線，所以能很迅速地建立起自激電壓。
如圖3所示，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)已建立了勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁線圈〔4〕能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)磁力線的走向是從勵(lì)磁線圈〔4〕的N極出發(fā)，通過導(dǎo)磁管〔14〕、氣隙〔2〕、后蓋〔6〕殼體、定子 〔9〕、氣隙〔8〕、轉(zhuǎn)子〔13〕、導(dǎo)磁套〔14〕回到勵(lì)磁線圈〔4〕的S極，同時(shí)因?yàn)楹笊w〔6〕殼體和導(dǎo)磁套〔14〕的左端通過了大量的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁力線，而迫使永磁鐵〔22〕產(chǎn)生的磁力線退出后蓋〔6〕殼體和導(dǎo)磁套〔14〕左端，而形成新的磁迥路，此時(shí)磁力線從永磁鐵〔22〕的N極出發(fā)，經(jīng)過前蓋〔10〕殼體、定子 〔9〕、氣隙〔8〕、轉(zhuǎn)子〔13〕導(dǎo)磁套〔14〕、氣隙〔15〕、導(dǎo)磁環(huán)〔25〕回到永磁鐵〔22〕的S極。所以當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，通過定子 〔9〕、轉(zhuǎn)子〔13〕的主磁路磁力線是電磁場(chǎng)的磁力線加上恒磁場(chǎng)的磁力線，而使發(fā)電機(jī)能發(fā)出額定電壓和強(qiáng)大的電流。
當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓超出了額定電壓時(shí)，外加的電壓調(diào)節(jié)器就切斷了勵(lì)磁電流，使勵(lì)磁電圈的磁場(chǎng)消失，情況又回到圖2所示的那種剛起動(dòng)的情況，使發(fā)出的電壓又降下來。
由于壓環(huán)〔18〕的端面低于前蓋〔10〕的底面，這給拆卸發(fā)電機(jī)帶來特別的好處。當(dāng)需拆卸電樞軸〔16〕時(shí)，就要軸向敲擊電樞軸〔16〕，沖擊力通過電樞軸〔16〕傳給軸承〔19〕再傳給壓環(huán)〔18〕，因壓環(huán)〔18〕端面低于前蓋〔10〕的底面，所以在壓環(huán)端面和環(huán)狀永磁鐵〔22〕端面之間有間隙存在，沖擊力就不會(huì)傳給永磁鐵〔22〕，而避免了將永磁鐵〔22.〕震碎。
本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的前蓋〔10〕、后蓋〔6〕是用導(dǎo)磁材料制造的，例用低碳鋼制造。轉(zhuǎn)子軸〔16〕采用導(dǎo)磁性能差的材料制造，例不銹鋼。導(dǎo)磁套〔14〕和導(dǎo)磁環(huán)〔25〕采用導(dǎo)磁場(chǎng)料制造，例低碳鋼或純鐵。
作為本發(fā)明的一種變換，其轉(zhuǎn)子軸〔16〕可采用一般強(qiáng)度高的鋼材制造。此時(shí)在前蓋〔10〕和后蓋〔6〕的軸承座內(nèi)要壓入一隔磁碗〔33〕和隔磁套〔31〕，軸承再裝在隔磁碗和隔磁套內(nèi)。
本發(fā)明的永磁與電磁組合激磁無刷發(fā)電機(jī)可廣泛用作汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、翻斗車、吊車、叉車、采礦、船用、農(nóng)村風(fēng)力發(fā)電照明和蓄電池充電之電源。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動(dòng)車用發(fā)電機(jī)，有一前蓋(10)和后蓋(6)，用螺栓(12)連接成一體，前蓋(10)和后蓋(6)的軸承座內(nèi)各安裝有一只軸承(1)、(19)，一根電樞軸(16)兩頭各同上述的軸承(1)、(19)的內(nèi)圈緊配合或過渡配合，軸(16)上固定地裝有一圓形的轉(zhuǎn)子(13)，前蓋(10)和后蓋(6)合在一起形成的凹槽(26)內(nèi)固定有一環(huán)狀的定子(9)，轉(zhuǎn)子(13)可在定子(9)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，后蓋(6)的凸緣(3)上固定地套有一環(huán)形的勵(lì)磁線圈(4)，前蓋(10)的內(nèi)端面固定有一環(huán)狀的永磁鐵(22)，上述的軸承(1)、(19)，電樞軸(16)、轉(zhuǎn)子(13)、定子(9)，環(huán)形勵(lì)磁線圈(4)，環(huán)形的永磁鐵(22)都有一根共同的軸心線，伸出前蓋(10)的軸(16)的一頭上還裝有冷卻風(fēng)扇(17)和皮帶輪(20)，后蓋上還裝有整流裝置(30)和保護(hù)罩(29)，其特征在于軸上還壓入有一導(dǎo)磁套(14)，所述的環(huán)狀永磁鐵(22)是固定在碗狀的永磁鐵支架(23)里，在永磁鐵(22)和支架(23)之間還夾有一片環(huán)狀的導(dǎo)磁環(huán)(25)，永磁鐵支架(23)用螺釘(24)固定在前蓋(10)上。所述的導(dǎo)磁套(14)的一頭伸入后蓋凸緣(3)的孔內(nèi)，另一頭伸入導(dǎo)磁環(huán)(25)的內(nèi)孔中。
2.如權(quán)利要求
1所述的機(jī)動(dòng)車用發(fā)電機(jī)，其特征在于導(dǎo)磁套(14)伸入后蓋凸緣(3)內(nèi)孔，它們之間形成的氣隙(2)的磁導(dǎo)是轉(zhuǎn)子(13)與定子之間的氣隙(3)的磁導(dǎo)的2-5倍。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的機(jī)動(dòng)車發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的勵(lì)磁線圈(4)外還套有一只反向電流線圈(5)。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的機(jī)動(dòng)車發(fā)電機(jī)，其特征在于軸承(19)是用壓環(huán)(18)固定在前蓋(10)的軸承座內(nèi)使之不能軸向移動(dòng)，壓環(huán)(18)的端面低于前蓋(10)的底面。
5.如權(quán)利要求
1或2所述的機(jī)動(dòng)車發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)磁套(14)的兩端的孔是內(nèi)錐狀的。
6.如權(quán)利要求
1或2所述的機(jī)動(dòng)車發(fā)電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子軸(16)是用磁阻大的材料制造，例不銹鋼。
7.如權(quán)利要求
1或2所述的機(jī)動(dòng)車發(fā)電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子軸(16)是用高強(qiáng)度的鋼材制造，前蓋(10)和后蓋(6)的軸承座壓入隔磁碗(33)和隔磁套(31)，軸承再裝在隔磁碗或隔磁套內(nèi)。
專利摘要
一種永磁與電磁組合激磁無刷發(fā)電機(jī)，屬有永久磁體的發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明是在一般的永磁與電磁組合激磁無刷發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上還采用了導(dǎo)磁套、導(dǎo)磁環(huán)，選擇合理的氣隙，組成了特殊的磁回路，達(dá)到調(diào)節(jié)主磁路內(nèi)的磁通大小，達(dá)到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化較大的情況下，得到較穩(wěn)定的輸出電壓。
文檔編號(hào)H02K21/00GK85100421SQ85100421
公開日1986年6月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者胡明義 申請(qǐng)人:胡明義導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan