永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种永磁发电机，具体的说涉及一种不同转速下输出电压恒定的轴向磁路的永磁发电机。
【背景技术】
[0002]—般汽车使用的发电机主要有硅整流发电机和永磁发电机两种。硅整流发电机通过电磁绕组的励磁电流产生磁场，励磁绕组的电磁转化率较低，电能的消耗大;永磁发电机取消了励磁绕组，采用永磁体产生磁场，也就无法通过调节励磁磁场的大小来调节输出电压。
[0003]—般的发电机采用的是筒形结构，转子与定子同轴，且径向分布，此种发电机的比功率(单位电机重量发出的功率)较低，体积较大。而永磁转子和定子盘均轴向布置的发电机，减轻了发电机重量，减小了发电机体积，从而提高了发电机比功率，其中，永磁体作为转子，磁场无法改变，这就无法通过调节磁场的大小来调节输出电压，在汽车不同转速下无法调节其输出电压。
[0004]另外，随着汽车工业的迅猛发展，汽车的用电量大大增加，对发电机比功率的要求愈来愈高。
【发明内容】
[0005]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在设计一种永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，以提高发电机比功率，通过调节励磁线圈电流，从而实现恒压输出。
[0006 ]本发明所述的一种永磁与电磁混合励磁丨旦压轴向发电机，其包括:转轴、永磁转子、电磁转子、定子、导磁环、电刷滑环、间隔环、外壳和端盖。
[0007]所述外壳和端盖起固定支撑作用；
转轴安装固定于所述外壳和端盖间；
所述转轴一端开始依次交替安装的2个永磁转子、2个定子和I个电磁转子，所述定子与相邻转子之间安装有间隔环，使其具有相同的轴向气隙，所述定子通过3个螺杆和6个螺母与外侧外壳和端盖固定相连；
转轴外缘紧固套装的2个间隔环，用以轴向固定所述转子和定子，且使其具有相同的轴向气隙；
所述永磁转子外侧转轴上分别套设的两导磁环，以减少漏磁，提高发电机功率；
所述转轴安装有为励磁线圈供电的电刷滑环装置；
所述发电机外壳和端盖采用高导热率的铝合金制成，可以有效降低定子线圈发热。
[0008]永磁转子盘，其端面的一分度圆上均布有2m个轴向通孔，以及2m个分别安装固定在所述通孔中的永磁体，该2m个永磁体的充磁方向与所述转轴平行，且该2m个相邻的所述永磁体在所述转子盘同一端面极性相反；
其中，所述永磁转子的永磁体在所述转轴方向相互对齐，且相互对齐的永磁体的磁力线是同方向的，111为自然数；
永磁体采用高性能稀土永磁铁。
[0009]电磁转子盘，其端面上与权利要求2所述的永磁转子盘同直径的分度圆上均布有2m个轴向通孔，以及2m个分别安装固定在所述通孔中的励磁绕组，该2m个励磁绕组通过直流电后，其磁场方向与所述转轴平行，且该2m个相邻的所述励磁绕组产生的磁场在所述转子盘同一端面极性相反；
其中，所述电磁转子的励磁绕组在所述转轴方向相互对齐，其相互对齐的励磁绕组通直流电后的磁力线是同方向的，m为自然数；
所述励磁绕组的线圈缠绕在铁芯上。
[0010]定子盘，其端面的一分度圆上均布有3p个用于插入绕制有所述线圈铁芯的台阶孔，铁芯的外缘设置成台阶面，并与所述定子盘上的台阶孔的尺寸相匹配，P为自然数；
其中所述线圈轴线与所述转轴轴线平行；
所述线圈的轴向厚度与铁芯的轴向厚度相匹配；
所述定子平行安装在所述转轴上，且通过螺杆螺母与外壳和端盖固定连接；
所述定子铁芯采用薄硅钢片叠成。
[0011]转轴的一端设置有一个与该转轴垂直且一体成型的限位板，所述导磁环、永磁转子和电磁转子通过另外一个限位板压紧在一起，所述定子与外壳和端盖通过螺杆和螺母轴向压紧成一体。
[0012]所述限位板的端面上设置有多个均布在同一分度圆上的轴向通风孔；
所述外壳和端盖的端面上设置有多个均布在同一分度圆上的轴向通风孔；
所述永磁定子盘的端面上设置有多个均布在同一分度圆上的轴向通风孔；
所述导磁环的端面上设置有多个均布在同一分度圆上的轴向通风孔；
所述靠板的端面上设置有多个均布在同一分度圆上的轴向通风孔。
[0013]定子盘的边缘处设置有3个用于穿设所述安装螺杆的安装孔。
[0014]外壳和端盖的边缘处设有3个用于安装螺杆的安装孔，且定子单元与外壳和端盖之间设有与外壳和端盖安装孔同心的间隔件。
[0015]相邻的所述定子单元中间设有多个与所述外壳和端盖安装孔同心的间隔环。
[0016]所述限位板外的转轴上安装有向所述励磁线圈供电的滑环，所述端盖内端面安装有电刷。
[0017]上述设计方案很好地解决了盘式、筒式发电机比功率小的缺点。永磁转子和定子盘均轴向布置，减轻了发电机重量，减小了发电机体积，从而提高了发电机比功率。永磁转子与电磁转子混合励磁的方式既利用了永磁转子的高效率，又可以利用励磁转子调整不同转速下的输出电压。本发明能很好地用于汽车电气及控制领域。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机的轴向半剖视图；
图2(a)是本发明中永磁转子的结构正视图；
图2(b)是本发明中永磁转子的轴向剖视图；
图3(a)是本发明中电磁转子的结构正视图； 图3(b)是本发明中电磁转子的轴向剖视图；
图4(a)是本发明中定子框的结构正视图；
图4(b)是本发明中定子框的轴向剖视图；
图5(a)是本发明中定子的结构正视图；
图5(b)是本发明中定子的轴向剖视图；
图6(a)是本发明中间隔环的结构正视图；
图6(b)是本发明中间隔环的轴向剖视图；
图7(a)是本发明中限位板的结构正视图；
图7(b)是本发明中限位板的轴向剖视图；
图8(a)是本发明中外壳和端盖的结构正视图；
图8(b)是本发明中外壳和端盖的轴向半剖视图；
图9(a)是本发明中铁芯线圈的结构正视图；
图9(b)是本发明中铁芯线圈的轴向剖视图；
图10(a)是本发明中电刷滑环的结构正视图；
图10(b)是本发明中电刷滑环的轴向剖视图；
图11是本发明中转轴的结构正视图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图，对本发明的实施方式予以详细描述。
[0020]参照图1一图11，本发明的永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，其主要包括:位于电机两侧用于固定转轴的外壳和端盖13、14，安装在外壳和端盖之间的转轴I，转轴一端开始依次交替安装的2个永磁转子、2个定子和I个电磁转子，转轴I上安装有滑环36，端盖14上安装有与滑环36匹配的电刷34，永磁转子两端转轴安装的导磁环6、7，套设在间隔环8、9外缘的定子31，其中，每个定子和相邻转子之间的轴向气隙固定，且定子边缘通过3个安装螺杆37与外壳和端盖固定相连。
[0021 ]在本设计中，2个永磁转子安装于2个定子外侧转轴上，电磁转子安装于两定子之间。
[0022]下面分别对上述部件进行详细描述。
[0023]转轴I的一端与限位板4一体成型，限位板4、5均设有三个通风孔，转轴I的另一端通过活动限位板5和端盖14紧固套装在转轴I上，外壳和端盖13、14与定子31通过螺栓37和螺母38.、39固定成一体。
[0024]限位板4、5与外壳和端盖紧靠在一起且垂直于转轴I安装，定子之间通过间隔环轴向固定，外壳和端盖13、14与定子之间采用三个螺栓紧固连接成一整体，在转子旋转时可以将定子在轴向的晃动减至最小。为了防止转子10、11和12在旋转过程中产生滑动，转子盘设有键槽，外壳和端盖13、14与转轴I之间设置有深沟球轴承2、3，承受一定的轴向力。滑环36安装在导磁环7的右侧转轴上，电刷装置34通过一个紧固螺栓35安装在右侧外壳和端盖上，且与滑环位置配合。电磁绕组的接线通过转轴上加工的凹槽连接到电刷滑环装置，并外接直流电源。
[0025]永磁转子如图2(a)、(b)所示，主要包括:转子盘22和镶嵌在该转子盘上的2m个永磁体19，永磁体19均布镶嵌在某一分度圆上，转子盘22采用具有较高机械强度的低密度绝缘材料，且中间加工有安装转轴I的轴孔和键槽，2m个永磁体的充磁方向与转轴I平行，同一转子盘端面上相邻永磁体的极性相反。本设计中转子盘采用如图2(a)所示的方案，2m=8，永磁体19的安装方法和极性如图所示，永磁体19采用圆柱形，或可采用其他合适形状，所述永磁体米用尚性能稀土永磁铁，剩磁尚，矫顽力尚，磁能积尚，能有效提尚电机的功率密度。
[0026]电磁转子如图3(a)、(b)所示，主要包括:转子盘45和镶嵌安装在该转子盘上的2m个励磁线圈绕组46，励磁线圈绕组46均布镶嵌在某一分度圆上，转子盘45采用具有较高机械强度的低密度绝缘材料，且中间加工有安装转轴I的轴孔和键槽，2m个永磁体的励磁方向与转轴I平行，同一转子盘端面上相邻励磁线圈绕组46的磁场方向相反。本设计中转子盘采用如图3(a)所示的方案，2m=8，励磁线圈绕组