專(zhuān)利名稱(chēng)：合式動(dòng)力源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機(jī)電領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種合式動(dòng)力源裝置。
目前技術(shù)狀況1、就動(dòng)力方面而言電動(dòng)機(jī)具如電動(dòng)船、電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)助力車(chē)等，其動(dòng)力源均采用直流蓄電池(電瓶)。其電瓶在使用過(guò)程中，只有電能的損耗，自身不具備充電性能，因此，每使用一定的時(shí)間后，便需要補(bǔ)充電能(在市電上充電)，同時(shí)頻繁的充電、放電不僅對(duì)蓄電池的使用壽命有影響，而且并對(duì)機(jī)具的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也存在很大制約。
2、就發(fā)電機(jī)(三相)而言在結(jié)構(gòu)上采用的是對(duì)磁極與繞組實(shí)行對(duì)稱(chēng)設(shè)置，每對(duì)極下屬于一相的線(xiàn)圈組，它們的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小是相同的，以一相為例，滿(mǎn)足關(guān)系式E1＝qExka＝4.44fq WykΦ式中Ex為每個(gè)整距線(xiàn)圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)換算后E1＝4.44fWkaΦ式中f＝PN/60(f-頻率，P-極對(duì)數(shù)，n-轉(zhuǎn)速)W為單相繞組的串聯(lián)總匝數(shù)Ka為基波分布系數(shù)，一般小于1Ka＝Smqα/2/qSmα/2(q-單相整距繞圈的個(gè)數(shù)，α-槽距角)Φ為磁通量上式中，只要頻率f，單相繞組的串聯(lián)總匝數(shù)W，槽距角α，單相整距線(xiàn)圈個(gè)數(shù)q，磁通量Φ一定，則最終繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則為定值。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種在交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，極對(duì)數(shù)，繞組匝數(shù)，磁場(chǎng)強(qiáng)度(磁通量)等因素一定時(shí)，通過(guò)對(duì)磁極實(shí)行非對(duì)稱(chēng)設(shè)置，達(dá)到提高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)目的的合式動(dòng)力源裝置。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到本發(fā)明在對(duì)磁極與繞組的設(shè)置上，采用了非對(duì)稱(chēng)的設(shè)置方式。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，在其它因素均一定時(shí)，還與磁通量的變化通量成正比。
滿(mǎn)足以下關(guān)系式E1＝4.44fWkaΦ|K|式中，|K|為磁通的變化率，其絕對(duì)值為大于1的數(shù)|K|＝Φ大/Φ小(式中，Φ大為正向或反向的最大值)我們知道，電機(jī)電摳為滿(mǎn)足各段磁路的要求，所用的材料都是鐵磁材料，在磁路不太飽和的情況下，其導(dǎo)磁率很大。此外，還具有二個(gè)特點(diǎn)第一個(gè)特點(diǎn)是具有飽和現(xiàn)象，出現(xiàn)飽和時(shí)，鐵心中的磁通與磁化電流之間的關(guān)系就不成正比了；第二個(gè)特點(diǎn)是在交變磁化條件下，存在著磁滯現(xiàn)象，以硅鋼片疊成的鐵心中通過(guò)交變的主磁通時(shí)，還有渦流存在。在交流發(fā)電機(jī)里，當(dāng)磁極與繞組電摳作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于發(fā)生了主磁通的交變，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然而在交變過(guò)程中，由于鐵心中磁滯現(xiàn)象的存在，交變的主磁通均存在一個(gè)在一定程度上瞬間被異極性剩磁所削弱的過(guò)程。磁極非對(duì)稱(chēng)設(shè)置后，使這種“削弱”產(chǎn)生了一個(gè)變化，交變的主磁通Φ便出現(xiàn)了一個(gè)大小值的周期性交變過(guò)程，其變化率K便是主磁通Φ絕對(duì)值的大小比值。通過(guò)變幅的改善從而達(dá)到了提高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的目的，同時(shí)，對(duì)于電摳反應(yīng)對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的影響也有改善。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征如下一種合式動(dòng)力源裝置，包括交流發(fā)電機(jī)、炭刷，其特征是a、交流發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子14上的每對(duì)鳥(niǎo)嘴式磁極21之間互差的空間電角度，其一值為另一值的二倍，并且，其中每對(duì)鳥(niǎo)嘴式磁極21至少對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)定子8上的四個(gè)單相若干匝數(shù)的繞阻；b、同軸組合轉(zhuǎn)子5由軸18的一端套接直流電機(jī)電摳13的硅鋼疊片鐵芯及換向器，另一端套接磁極轉(zhuǎn)子14，并采用極身定位軸芯19固定組成。
本發(fā)明的目的可以還通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到磁極轉(zhuǎn)子14上的鳥(niǎo)嘴式磁極21按四對(duì)二組設(shè)置。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明因磁極與繞組的非對(duì)稱(chēng)設(shè)置，從而提高了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，降低了交流發(fā)電機(jī)對(duì)其轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)速要求，這對(duì)節(jié)能降耗是十分有利的。
2、本裝置作為一種動(dòng)力源一方面，可作為一種動(dòng)力核心，用于電動(dòng)船，電動(dòng)助力車(chē)等以及所有的電動(dòng)機(jī)具；另一方面，也可作為一種發(fā)電裝置，用于家庭照明或用于停電應(yīng)急，亦可適用于低壓家電的用電要求。
3、本裝置從結(jié)構(gòu)上講，實(shí)行了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的直接套接，同軸(單軸)拖動(dòng)，由此達(dá)到了響應(yīng)快速，高精度，機(jī)械特性及調(diào)節(jié)特性好的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，運(yùn)行可靠，維修方便，振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。
4、本裝置的直流電機(jī)(拖動(dòng)電機(jī))采用了與本發(fā)明配套的可調(diào)壓式炭刷，它通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿，從而使炭刷對(duì)換向器始終保持有一定的壓力，確保直流電機(jī)的拖動(dòng)效率。同時(shí)在結(jié)構(gòu)上采用炭刷與電機(jī)分裝式，以利散熱及維修。
5、本裝置的外殼上設(shè)置有2對(duì)交叉配裝支架或安裝固定的預(yù)置螺孔，可作立式安裝，也可作臥式安裝。
6、在使用性能上，除能給額定負(fù)載提供電能外，實(shí)現(xiàn)了給始電源(電瓶)補(bǔ)充電能的內(nèi)循環(huán)。從而使負(fù)載所需的電能，表現(xiàn)為由始電源與再生電源交叉提供的過(guò)程。并可根據(jù)不同負(fù)載的要求，通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)繞組及鐵芯規(guī)格的設(shè)計(jì)調(diào)整，獲得不同的輸出功率。


圖1是本發(fā)明的基本工作原理方框圖。
圖2是本發(fā)明直流電動(dòng)機(jī)與交流發(fā)電機(jī)組合體示意圖。
圖3是本發(fā)明同軸(單軸)組合轉(zhuǎn)子示意圖。
圖4是本發(fā)明非對(duì)稱(chēng)磁極轉(zhuǎn)子與定子(電摳)的配合示意圖。
圖5是本發(fā)明拖動(dòng)電機(jī)的可調(diào)壓式炭刷總成結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述本裝置的外部結(jié)構(gòu)組合件為整流器、調(diào)節(jié)器、切換器、調(diào)速器等。如圖1所示整流器主要為硅二極管橋式整流電路。
調(diào)節(jié)器主要為過(guò)載自動(dòng)斷流保護(hù)器，當(dāng)負(fù)載超過(guò)本裝置的額定負(fù)載時(shí)，自動(dòng)斷流保護(hù)，不對(duì)外做功。
切換器主要為自動(dòng)換電器，當(dāng)再生電源的電壓(工作壓降后的有效值)大于始電壓(電瓶電壓)時(shí)，切換充電狀態(tài)。當(dāng)再生電源的電壓小于始電壓時(shí)，切換放電狀態(tài)。
調(diào)速器主要為電壓(電流)調(diào)節(jié)器，通過(guò)在一定范圍內(nèi)的電壓(電流)調(diào)節(jié)，控制拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)再生電源輸出功率的目的。
以上四個(gè)配套裝置，均為電子電路產(chǎn)品。
本裝置的核心主體是由直流電動(dòng)機(jī)與交流發(fā)電機(jī)的組合體，如圖2所示。
圖2由內(nèi)外兩大結(jié)構(gòu)系列組成外部結(jié)構(gòu)為上、中、下三個(gè)圓形外殼端蓋，均以非磁性輕金屬制成。
下蓋1上設(shè)有散熱通風(fēng)孔，炭刷架定位槽，其中心部位為下軸承2的固定位，外形成炭刷架定位槽凹入后的非完整圓形，牙合槽線(xiàn)與中蓋凸起的牙合槽線(xiàn)相配合。中蓋9上設(shè)有配裝支架或本裝置安裝固定的預(yù)置螺孔及通風(fēng)散熱孔和地線(xiàn)接線(xiàn)柱4，同時(shí)呈大小頭形式。大頭與上端蓋相配合，固定發(fā)電機(jī)電摳，小頭成圓管形，內(nèi)圓的直徑與拖動(dòng)電機(jī)定子磁扼相配套(套合固定)，外部設(shè)有散熱片，下端部以凸起的牙合槽線(xiàn)與下蓋相配合。上蓋11上設(shè)有散熱通風(fēng)孔，配裝支架或本裝置安裝固定的預(yù)置螺孔及三相輸出電源接線(xiàn)柱12，三個(gè)三相輸出電源接線(xiàn)柱12相互絕緣并與外殼絕緣。上蓋中心部位為上軸承10的固定位。上蓋邊口為固定發(fā)電機(jī)電摳的槽線(xiàn)牙合口及三個(gè)螺孔，并與中蓋9相配合。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)是本裝置的核心結(jié)構(gòu)其核心結(jié)構(gòu)件為，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子(電摳)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的組合體(圖3)和分體獨(dú)立定子。
其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的下部(拖動(dòng)部分)為傳統(tǒng)的永磁式直流電機(jī)，定子6為永磁式。炭刷采用可調(diào)壓式炭刷總成作分裝式，靠發(fā)電機(jī)一側(cè)的磁體端部置有阻磁膠圈膠接安裝。上部為三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)定子8由外部件、上蓋和中蓋定位。轉(zhuǎn)子磁極靠電動(dòng)機(jī)一側(cè)設(shè)置有風(fēng)扇葉片7，便于在轉(zhuǎn)動(dòng)中產(chǎn)生氣流給裝置散熱。
關(guān)于本裝置的組合轉(zhuǎn)子5如圖3所示軸18的一端拖動(dòng)部分為直流電機(jī)電摳13，另一端為交流發(fā)電機(jī)的非對(duì)稱(chēng)磁極轉(zhuǎn)子14。磁極轉(zhuǎn)子14的極身由非磁性輕金屬制成，鳥(niǎo)嘴式磁極21與極身采用斜口槽對(duì)插嵌入式膠接安裝，不對(duì)稱(chēng)設(shè)置的4對(duì)2組磁極間開(kāi)有氣隙變化凹槽15，鳥(niǎo)嘴式磁極21的外端部以圓形非磁性輕金屬壓環(huán)16封固，鳥(niǎo)嘴式磁極21的內(nèi)端部(靠直流電機(jī)電摳13一側(cè))的壓環(huán)上設(shè)有風(fēng)扇葉片17，以便在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生氣流。軸18的兩端設(shè)置有直徑略小于主軸徑的軸承位，軸18中一端套接直流電機(jī)電摳13的硅鋼疊片鐵芯，另一端粗制有細(xì)牙槽式極身定位軸芯19，極身中部開(kāi)有氣流孔20，其中心部位為與極身的輕金屬結(jié)為一體的鋼性軸套，并與定位軸芯19的牙槽相配合。
關(guān)于發(fā)電機(jī)定子(電摳)如圖4所示其鐵芯22采用符合國(guó)家統(tǒng)一型號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)的相互絕緣的內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀冷扎鋼片疊成，槽內(nèi)置有符合不同設(shè)計(jì)要求的三相對(duì)稱(chēng)繞組23作星形連接，對(duì)稱(chēng)繞組采用單層集中繞法，至此，槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)采用非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，按大于磁極對(duì)數(shù)，并保持相距相同空間電角度的方式設(shè)置。由此，在標(biāo)準(zhǔn)槽口容量有限的情況下給增大電摳繞組線(xiàn)徑或增多繞組匝數(shù)帶來(lái)方便。
與發(fā)電機(jī)定子相配合的磁極轉(zhuǎn)子14，其鳥(niǎo)嘴式磁極21采用非對(duì)稱(chēng)方法設(shè)置，4對(duì)2組極間所互差的電角度其一值是另一個(gè)值的二倍，鳥(niǎo)嘴式磁極21采用從極身兩端部相對(duì)插入式安裝，并與定子鐵芯保持適當(dāng)氣隙。
關(guān)于可調(diào)壓式炭刷總成3如圖5所示其刷架24的一端帶有固定用雙翼，架身為與炭刷25相配合的方管形以絕緣材料制成。彈簧26穿在炭刷的連接導(dǎo)線(xiàn)上，其炭刷連接線(xiàn)的另一端焊在游動(dòng)彈簧壓片27上，壓片為金屬材料的槽形(即壓片的二個(gè)端部向炭刷方向折槽)，中間開(kāi)有調(diào)壓螺桿穿插孔。其外端部有定位端蓋28，主要由絕緣材料制成。端蓋28二端開(kāi)有組裝固定螺孔，以便由螺釘30連同炭架一起固定。端蓋28中部為雙圓寶形金屬疊片，金屬疊片四邊各伸出一腳插入端蓋另一側(cè)抱定。疊片中心開(kāi)了有內(nèi)牙的螺孔，調(diào)節(jié)螺桿29固定在其上，并通過(guò)其上的螺紋，即可對(duì)游動(dòng)彈簧壓片實(shí)施調(diào)節(jié)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)炭刷對(duì)換向器的壓力，改善其接觸性能，盡可能的降低接觸電阻，達(dá)到減少損耗的目的。調(diào)節(jié)螺桿29上加設(shè)有正極電源接線(xiàn)螺母。
權(quán)利要求
1.一種合式動(dòng)力源裝置，包括交流發(fā)電機(jī)、炭刷，其特征是a、交流發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子(14)上的每對(duì)鳥(niǎo)嘴式磁極(21)之間互差的空間電角度，其一值為另一值的二倍，并且，其中每對(duì)鳥(niǎo)嘴式磁極(21)至少對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)定子(8)上的四個(gè)單相若干匝數(shù)的繞阻；b、同軸組合轉(zhuǎn)子(5)由軸(18)的一端套接直流電機(jī)電摳(13)的硅鋼疊片鐵芯及換向器，另一端套接磁極轉(zhuǎn)子(14)，并采用極身定位軸芯(19)固定組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合式動(dòng)力源裝置，其特征在于磁極轉(zhuǎn)子(14)上的鳥(niǎo)嘴式磁極(21)按四對(duì)二組設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合式動(dòng)力源裝置，其特征在于其刷架(24)的一端帶有固定用雙翼，架身為與炭刷(25)相配合的方管形，炭刷連接線(xiàn)的一端焊在游動(dòng)彈簧壓片(27)上，壓片中間開(kāi)有調(diào)壓螺桿穿插孔，其外端部有定位端蓋(28)，端蓋(28)二端開(kāi)有組裝固定螺孔，端蓋(28)中部為金屬疊片，金屬疊片中心開(kāi)有內(nèi)牙的螺孔，調(diào)節(jié)螺桿(29)固定在其上，調(diào)節(jié)螺桿(29)上加設(shè)有正極電源接線(xiàn)螺母。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速等因素一定時(shí),通過(guò)對(duì)磁極實(shí)行非對(duì)稱(chēng)設(shè)置,達(dá)到提高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)目的的合式動(dòng)力源裝置。包括交流發(fā)電機(jī)、炭刷,其特征是交流發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子上的每對(duì)鳥(niǎo)嘴式磁極之間互差的空間電角度,其一值為另一值的二倍,并且,其中每對(duì)鳥(niǎo)嘴式磁極至少對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)定子上的四個(gè)單相若干匝數(shù)的繞阻;同軸組合轉(zhuǎn)子由軸的一端套接直流電機(jī)電摳的硅鋼疊片鐵芯及換向器,另一端套接磁極轉(zhuǎn)子,并采用極身定位軸芯固定組成。
文檔編號(hào)H02K21/14GK1257337SQ9811161
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1998年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月16日
發(fā)明者何明雄 申請(qǐng)人:何明雄