專利名稱：高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)，具體為一種高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域(如航天領(lǐng)域)要求永磁發(fā)電機(jī)必須體積小、重量輕、性能穩(wěn)定，并且要保證所需的功率或功率密度?，F(xiàn)有的普通永磁發(fā)電機(jī)隨著體積的減小，定子內(nèi)徑勢(shì)必減小，轉(zhuǎn)子外徑也隨之減小。當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)的體積減小的一定程度時(shí)，受內(nèi)部空間的限制，轉(zhuǎn)子上已無(wú)法固定能保證所需輸出功率或功率密度的永磁體?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)的體積、重量減小到一定程度時(shí)，其輸出功率或功率密度會(huì)很小，難以達(dá)到使用的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有永磁發(fā)電機(jī)當(dāng)體積、重量減小到一定程度時(shí)，其輸出功率或功率密度會(huì)很小，難以達(dá)到使用的要求的問(wèn)題，即解決現(xiàn)有永磁發(fā)電機(jī)減小體積、重量與影響功率或功率密度之間的矛盾，提供一種高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可人力驅(qū)動(dòng)的高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，包含機(jī)箱和由定子鐵心、定子線圈構(gòu)成的定子裝配以及兩端通過(guò)軸承支撐于機(jī)箱上的轉(zhuǎn)軸，定子裝配固定于機(jī)箱的側(cè)壁上，轉(zhuǎn)軸上套接有其內(nèi)圓表面與定子鐵心外圓表面相對(duì)的轉(zhuǎn)子支架，轉(zhuǎn)子支架的內(nèi)圓表面上固定有永磁體磁極。本發(fā)明通過(guò)改變定子裝配的固定位置(以使定子的外圓表面與機(jī)箱之間留有間隙)和增設(shè)轉(zhuǎn)子支架，將現(xiàn)有永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外圓沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子內(nèi)圓沿定子外圓旋轉(zhuǎn)(即外轉(zhuǎn)子)。在體積相當(dāng)?shù)那闆r下，該外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)相比普通(內(nèi)轉(zhuǎn)子)永磁發(fā)電機(jī)，擴(kuò)大了永磁體磁極的安裝空間和安裝面積，從而在減小體積、重量的同時(shí)保證磁極的磁通量，從而相應(yīng)地增加發(fā)電機(jī)的功率和功率密度。拖動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電。
為實(shí)現(xiàn)人力驅(qū)動(dòng)的目的，在機(jī)箱內(nèi)還(通過(guò)軸承)支撐有從動(dòng)軸，在轉(zhuǎn)軸一端的軸伸上固定有搖柄，轉(zhuǎn)子支架通過(guò)軸承與轉(zhuǎn)軸套接(使轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子支架之間可產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng))，在機(jī)箱內(nèi)還設(shè)有由固定于轉(zhuǎn)軸上的主動(dòng)齒輪、固定于從動(dòng)軸上且與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪、固定于從動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪和通過(guò)軸承套接于轉(zhuǎn)軸上、與轉(zhuǎn)子支架連接固定且與傳動(dòng)齒輪嚙合的被驅(qū)動(dòng)齒輪構(gòu)成的增速齒輪機(jī)構(gòu)。用腳踩踏或用手搖動(dòng)搖柄，使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)主動(dòng)齒輪并通過(guò)增速齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子支架高速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)人力驅(qū)動(dòng)發(fā)電。
本發(fā)明所述的永磁發(fā)電機(jī)通過(guò)改變定子裝配的固定位置和增設(shè)轉(zhuǎn)子支架，即通過(guò)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，使永磁發(fā)電機(jī)在減小體積、重量的同時(shí)能保證相對(duì)高的功率密度(或功率)，從而滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的需求。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、合理，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，該發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)達(dá)到所需設(shè)計(jì)要求1.轉(zhuǎn)速在320rpm時(shí)發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓大于40V(實(shí)際值為56V)；2.轉(zhuǎn)速在大于520rpm時(shí)功率大于300W(實(shí)際值轉(zhuǎn)速在480rpm的功率就達(dá)到300W)；3.轉(zhuǎn)速在1000rpm時(shí)發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓小于200V(實(shí)際值為180V)；4.發(fā)電機(jī)(定子、轉(zhuǎn)子)的總重小于2400g，(實(shí)際重量為2290g)。目前市場(chǎng)上的同功率的普通發(fā)電機(jī)的重量接近8000～9000g，而該發(fā)電機(jī)的重量不足其1/4，適合航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的要求。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的轉(zhuǎn)子支架(其上固定有永磁體磁極)的左視圖；圖中1-轉(zhuǎn)軸，2-機(jī)箱，3-定子線圈，4-定子鐵心，5-永磁體磁極，6-轉(zhuǎn)子支架，7-軸承，8-主動(dòng)齒輪，9-軸承，10-搖柄，11-從動(dòng)軸，12-從動(dòng)齒輪，13-傳動(dòng)齒輪，14-被驅(qū)動(dòng)齒輪，15-扇形孔，16-腰形孔。
具體實(shí)施例方式
高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，包含機(jī)箱2和由定子鐵心4、定子線圈3構(gòu)成的定子裝配以及兩端通過(guò)軸承9支撐于機(jī)箱上的轉(zhuǎn)軸1，定子裝配(采用螺釘)固定于機(jī)箱2的側(cè)壁上，轉(zhuǎn)軸1上套接有其內(nèi)圓表面與定子鐵心外圓表面相對(duì)的轉(zhuǎn)子支架6，轉(zhuǎn)子支架的內(nèi)圓表面上固定有永磁體磁極5。在機(jī)箱2內(nèi)還(通過(guò)軸承)支撐有從動(dòng)軸11，在轉(zhuǎn)軸1一端的軸伸上固定有搖柄10，轉(zhuǎn)子支架6通過(guò)軸承7與轉(zhuǎn)軸1套接，在機(jī)箱2內(nèi)還設(shè)有由固定于轉(zhuǎn)軸上的主動(dòng)齒輪8、固定于從動(dòng)軸11上且與主動(dòng)齒輪8嚙合的從動(dòng)齒輪12、固定于從動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪13和通過(guò)軸承套接于轉(zhuǎn)軸上、與轉(zhuǎn)子支架連接固定且與傳動(dòng)齒輪13嚙合的被驅(qū)動(dòng)齒輪14構(gòu)成的增速齒輪機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子支架6采用導(dǎo)磁材料整體加工，在轉(zhuǎn)子支架6端面開(kāi)有均布的扇形孔15、圓弧面開(kāi)有均布的腰形孔16，以最大限度的減重和減少端部漏磁。永磁體磁極5為圓弧結(jié)構(gòu)、以徑向沖磁；采用特殊粘接材料將永磁體磁極5粘接在轉(zhuǎn)子支架的內(nèi)圓表面上。永磁體磁極5采用具有較高的剩磁、內(nèi)稟矯頑力和工作溫度稀土永磁釹鐵硼。通過(guò)搖柄10輸入的扭矩經(jīng)過(guò)增速齒輪機(jī)構(gòu)增速后使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速范圍為320～1000r/min，這時(shí)發(fā)電機(jī)輸出三相電壓(線電壓)為50～190V，經(jīng)整流后用作控制信號(hào)的電源以及供給電阻負(fù)載。
權(quán)利要求
1.一種高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，包含機(jī)箱(2)和由定子鐵心(4)、定子線圈(3)構(gòu)成的定子裝配以及兩端通過(guò)軸承(9)支撐于機(jī)箱上的轉(zhuǎn)軸(1)，其特征為定子裝配固定于機(jī)箱(2)的側(cè)壁上，轉(zhuǎn)軸(1)上套接有其內(nèi)圓表面與定子鐵心外圓表面相對(duì)的轉(zhuǎn)子支架(6)，轉(zhuǎn)子支架的內(nèi)圓表面上固定有永磁體磁極(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，其特征為在機(jī)箱(2)內(nèi)還支撐有從動(dòng)軸(11)，在轉(zhuǎn)軸(1)一端的軸伸上固定有搖柄(10)，轉(zhuǎn)子支架(6)通過(guò)軸承(7)與轉(zhuǎn)軸(1)套接，在機(jī)箱(2)內(nèi)還設(shè)有由固定于轉(zhuǎn)軸上的主動(dòng)齒輪(8)、固定于從動(dòng)軸(11)上且與主動(dòng)齒輪(8)嚙合的從動(dòng)齒輪(12)、固定于從動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪(13)和通過(guò)軸承套接于轉(zhuǎn)軸上、與轉(zhuǎn)子支架連接固定且與傳動(dòng)齒輪(13)嚙合的被驅(qū)動(dòng)齒輪(14)構(gòu)成的增速齒輪機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，其特征為在轉(zhuǎn)子支架(6)端面開(kāi)有均布的扇形孔(15)、圓弧面開(kāi)有均布的腰形孔(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)，具體為一種高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)。解決現(xiàn)有永磁發(fā)電機(jī)減小體積、重量與影響功率或功率密度之間的矛盾。該高功率密度外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，包含機(jī)箱和由定子鐵心、定子線圈構(gòu)成的定子裝配以及兩端通過(guò)軸承支撐于機(jī)箱上的轉(zhuǎn)軸，定子裝配固定于機(jī)箱的側(cè)壁上，轉(zhuǎn)軸上套接有其內(nèi)圓表面與定子鐵心外圓表面相對(duì)的轉(zhuǎn)子支架，轉(zhuǎn)子支架的內(nèi)圓表面上固定有永磁體磁極。該發(fā)電機(jī)上還設(shè)有人力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該永磁發(fā)電機(jī)通過(guò)改變定子裝配的固定位置和增設(shè)轉(zhuǎn)子支架，即通過(guò)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，使永磁發(fā)電機(jī)在減小體積、重量的同時(shí)能保證相對(duì)高的功率密度，從而滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的需求。
文檔編號(hào)H02K7/116GK101075769SQ20071006169
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者周國(guó)聘, 劉榮強(qiáng), 姬春霞, 聶楊江 申請(qǐng)人:中國(guó)北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠