专利名称：一种大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机。它可用于各种型号的汽车、拖拉机上，特别适用于要求发电机输出较大功率的汽车上。其电气结构原理也可应用于制造工业和民用一般小型发电机。
为适应汽车工业的发展，满足人们豪华舒适，安全可靠，高效节能，具有多功能的需要，汽车使用的电气设备日益增多，配套的发电机功率越来越大。因此，汽车电机行业各厂商家，都在积极研制推出效率更高，且在怠速状况下就能输出较大功率的发电机，这就促进了汽车发电机技术的完善和突破，不少文献上都有提及到。例如，中国专利ZL00204030.1号“一种多磁路汽车永磁发电机”就提出一种转子结构，试图采用高剩磁钕铁硼永磁部件进行多磁路并激励磁，从而达到实现发电机效能高、节能低耗、体积小、功率大的目的。该永磁发电机对于恒速发电、恒压供电来说确实具有突出的优点。但对于汽车用发电机需要能在大幅度范围内随意瞬时变速、变负荷而定压供电来说，由于其整流部分需采用晶闸管或其它开关管器件，进行移相调压或开关调压的外部电路调压方法，辅助调控结构就变得复杂，成本也较高，而且稳压精度及其安全可靠性也还存在问题，因此一时难于在汽车上得到广泛应用。
本实用新型的任务，是要提供一种结构独特的，输出直流电压14V或28V，功率1-6KW的新型大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机。其整机零部件加工和装配简单，剩磁利用率高，比功率大，节能高效，低速发电性能好，运行安全可靠。
本实用新型的任务是以如下方式完成的，在这种发电机的转子主轴上装配有前、后两组爪极，在前、后爪极中间有一个公共爪极，前爪极和公共爪极之间安装有一个高剩磁钕铁硼永磁体圆形磁环，前爪极和永磁体圆形磁环与主轴之间有一个非导磁轴套隔开，非导磁轴套选用铜、铝或不锈钢材料制造。前爪极和非导磁轴套之间、非导磁轴套和主轴之间，是通过滚花或非导磁性键、销、螺钉或铜气焊连接固定。后爪极和公共爪极之间安装有类似汽车无刷发电机的内定子(电励磁绕组及其导磁铁芯)，内定子由螺钉固定在发电机的后端盖内，公共爪极与主轴之间是采用滚化或导磁性键、销、螺钉连接固定。永磁体圆形磁环和内定子电励磁绕组在公共爪极上产生同一种极性磁极N(或S)，则前、后爪极必为相同的另一种极性磁极S(或N)。这样，在转子的外圆周上必然成对出现N、S相间排列有序且均匀分布的磁极。转子和发电机外定子(电枢绕组及其导磁铁芯)衔接在一起，前爪极与公共爪极、后爪极与公共爪极之间就形成两个磁通回路。这种永磁电磁混励的汽车无刷发电机，结构简单，体积小，安装维护方便，过载能力强，供电性能良好。
以下结合附图对本实用新型作进一步的阐述。
图1是本实用新型的大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机在电励磁电路导通时的磁通回路剖视图。
图2是本实用新型的大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机转速渐升和达到最大转速下负载，在输出电压高于额定电压，电励磁电路被切断时的磁通回路剖视图。
从图1可知，这种大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机的主轴(1)上装配有两组爪极，在前爪极(3)和后爪极(7)中间有一个公共爪极(5)，前爪极(3)和公共爪极(5)之间安装有一个永磁体圆形磁环(4)，而后爪极(7)和公共爪极(5)之间安装有类似汽车无刷发电机的内定子(电励磁绕组及其导磁铁芯)(8)。磁环(4)磁场分布(从右至左)为S-N，而内定子(8)通过接通直流电源使产生的磁场分布(从右至左)为N-S。从而使中间的公共爪极(5)为一个磁极(N极)，前爪极(3)和后爪极(7)为相同的另一个磁极(S极)。前爪极(3)和磁环(4)与转子主轴(1)之间，由一个非导磁轴套(2)隔开。非导磁轴套(2)是由铜、铝或不锈钢材料制造的。主轴(1)与轴套(2)之间、前爪极(3)与轴套(2)之间，是分别通过滚花或非导磁性键、销、螺钉或铜气焊连接固定的。内定子(8)固定在发电机的后端盖内。公共爪极(5)与主轴(1)之间是采用滚花或导磁性键、销、螺钉连接固定的。后爪极(7)和公共爪极(5)通过非导磁铜气焊或非导磁不锈钢圆环分别碰焊连接固定的。而外定子(电枢绕组及其导磁铁芯)(6)是通过螺栓连接固定在发电机的前、后端盖上。
当该种发电机开始低速运转时，内定子(8)产生的电励磁磁通最大，此时，永磁和电磁对于发电机外定子(6)的电枢绕组处于共同并激励磁状态，整个系统磁通回路如图1所示。
图2是当发电机转速逐渐提高时电压也逐渐上升直至达到额定电压，此时发电机内定子(8)电励磁绕组在调压器的调控下，使发电机在输出额定电压的同时还可逐渐增大负载功率。至当发电机达到最大转速时，内定子(8)电励磁绕组电流趋于零，其产生的磁通也趋于零，此时整个系统磁通回路如图2所示，其中对于外定子(6)电枢绕组作用的磁通值最小，仅为永磁体圆形磁环(4)磁通量的一部分。
这就说明，该发电机在运行过程中，可以通过内定子(8)电励磁电压调节器的调控解决励磁通的调节问题，从而实现发电机在转速和负载变化时满足输出额定电压的技术要求。
这种大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机，吸收了汽车无刷发电机和永磁发电机的优点，解决了永磁发电机磁通不可调节的困难。该发电机结构简单，比功率大，体积小重量轻，节能高效，低速发电性能好，输出功率大，运行安全可靠，安装维护方便，使用寿命长。
权利要求1.一种大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机，其特征是在转子主轴(1)上装配有前、后两组爪极，前爪极(3)和后爪极(7)中间有一个公共爪极(5)，前爪极(3)和公共爪极(5)之间安装有一个钕铁硼永磁体圆形磁环(4)，而后爪极(7)和公共爪极(5)之间安装有类似汽车无刷发电机的内定子(8)，前爪极(3)和永磁体圆形磁环(4)与主轴(1)之间套有一个非导磁轴套(2)隔开，前爪极(3)与非导磁轴套(2)之间、非导磁轴套(2)与主轴(1)之间，是通过滚花或非导磁性键、销、螺钉或铜气焊连接固定的。
2.按权利要求1所规定的永磁电磁混励的汽车无刷发电机，其特征是公共爪极(5)与主轴(1)之间是采用滚花或导磁性键、销、螺钉连接固定的。
3.按权利要求1所规定的永磁电磁混励的汽车无刷发电机，其特征是公共爪极(5)与后爪极(7)之间是通过铜气焊连接固定或采用非导磁不锈钢圆环分别通过碰焊连接固定的。
4.按权利要求1所规定的永磁电磁混励的汽车无刷发电机，其特征是轴套(2)是由非导磁性材料铜、铝或不锈钢加工制造的。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率永磁电磁混励的汽车无刷发电机。它的转子主轴上装配有前、后两组爪极，在前、后爪极中间有一个公共爪极。前爪极和公共爪极之间安装有一个高剩磁钕铁硼永磁磁环，前爪极和永磁磁环与主轴之间，套有非导磁轴套隔开，前爪极、主轴与非导磁轴套之间是分别通过滚花或非导磁性键、销、螺钉或铜气焊连接。公共爪极和后爪极之间安装有类似汽车无刷发电机的内定子。公共爪极与主轴之间，是采用滚花或导磁性键、销、螺钉连接。该发电机吸收了汽车无刷发电机和永磁发电机的优点，低速发电性能好，可通过内定子电励磁中的调压器的调控解决励磁磁通的调节问题，从而实现发电机在转速和负载变化时，满足输出额定电压的技术要求。
文档编号H02K1/22GK2640103SQ03250520
公开日2004年9月8日 申请日期2003年4月19日 优先权日2003年4月19日
发明者魏锡奎 申请人:魏锡奎