專利名稱：高效自激感應(yīng)式車用發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于感應(yīng)式發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是車用發(fā)電機(jī)的一種改進(jìn)型設(shè)計(jì)。
常規(guī)車用發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞組線圈，結(jié)構(gòu)中具有炭刷或滑環(huán)裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高易燒壞，故障率高，壽命短?，F(xiàn)有的無(wú)刷車用發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)存在著結(jié)構(gòu)件增加，制做困難等缺點(diǎn)，為提高發(fā)電機(jī)效率，解決壽命短，故障多的毛病，發(fā)明設(shè)計(jì)者嘗試轉(zhuǎn)子無(wú)繞組的設(shè)計(jì)上進(jìn)行突破。中國(guó)專利90206166和94204389.8就是做了大膽的突破性設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的車用發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中包括動(dòng)力軸，定位在動(dòng)力軸上的無(wú)繞組轉(zhuǎn)子，定子及定位在定子上的電樞線圈和激磁線圈、外殼、端蓋、風(fēng)扇。雖然兩者在設(shè)計(jì)上采用了不同方向的激磁線圈設(shè)計(jì)，但其磁通路設(shè)計(jì)上均存在著天然缺陷，磁路過(guò)長(zhǎng)，磁損耗大，應(yīng)用時(shí)溫升過(guò)快，很難適應(yīng)體積小，輸出功率大的要求，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)上進(jìn)一步改進(jìn)。
本實(shí)用新型的目的即是提供一種無(wú)刷高效自激感應(yīng)式車用發(fā)電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，力求實(shí)現(xiàn)高效磁通路，實(shí)現(xiàn)利用率高，高效、大功率的要求。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型主要在轉(zhuǎn)子、定子的結(jié)構(gòu)形狀，以及適配線圈的組合上進(jìn)行高效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體方案如下轉(zhuǎn)子使用高導(dǎo)磁材料制成，整體外形呈圓柱狀，在圓柱面上加工出按圓柱面均勻分布的軸向通槽，轉(zhuǎn)子的橫截面呈凸起的齒形磁極和凹槽、均勻分布的齒輪形放射狀。突起的齒形磁極與定子內(nèi)圓之間間隙以發(fā)電機(jī)允許的工藝間隙為準(zhǔn)。
定子的設(shè)計(jì)是根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)而進(jìn)一步確定的。在定子的內(nèi)圓柱面上開(kāi)設(shè)有兩種軸向通槽，一種是鑲嵌電樞線圈的嵌線槽，一種是鑲嵌激磁線圈的嵌線槽，均勻分布在定子的內(nèi)圓柱面上，使定子的橫截面成內(nèi)齒輪狀。相鄰電樞嵌線槽中間形成齒狀繞線極柱。繞線極柱的分布角γ是定子上齒狀磁極分布角α的1/2。決定激磁嵌線槽寬度的兩個(gè)相鄰繞線極柱的分布角也稱為槽寬分度角β＝α。按以上分布原則決定兩種嵌線槽的寬度并保證均勻?qū)ΨQ分布。這就保證了在激磁線圈的作用下產(chǎn)生固定沿繞線極徑向輻射的磁力線分布原則。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極與相間隔的兩個(gè)繞線極柱相對(duì)齊時(shí)，處于兩組高磁通電樞線圈和一組低磁通線圈狀態(tài)。動(dòng)力軸每轉(zhuǎn)1/2α角度，每組電樞線圈內(nèi)的磁通量就完成一次最高最低的轉(zhuǎn)換，根據(jù)發(fā)電機(jī)的工作原理將每個(gè)電樞繞組適當(dāng)連接，就可以獲得穩(wěn)定電壓和持續(xù)的電流輸出，并獲得較大的功率。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的目的是如何實(shí)現(xiàn)的

圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的橫截面示意圖。
其中1為動(dòng)力軸，2為轉(zhuǎn)子，2A為軸向通槽，2B代表齒形磁極，α代表齒形磁極分布角，3代表定子，3A代表電樞線圈嵌線槽，3B代表激磁線圈嵌線槽，3C代表繞線極柱，γ代表繞線極柱的分布角，4代表電樞線圈，5代表激磁線圈，6代表機(jī)殼，7代表風(fēng)扇，8代表端蓋，9代表整流裝置和電極接線柱，β代表激磁嵌線槽寬度分布角。
實(shí)施例給出的是α＝36°時(shí)的情況，在轉(zhuǎn)子2上共設(shè)有10個(gè)齒形磁極2B，間隔分布角36°，均勻分布。
根據(jù)磁極2B的分布決定了激磁線圈嵌線槽寬度分布角β也為36°，共設(shè)四個(gè)，成90°間隔對(duì)稱分布。繞線極柱3C分布角為18°，在兩個(gè)激磁嵌線槽3B之間均布，共16個(gè)。激磁線圈5共四個(gè)沿嵌線槽3B繞制，同槽內(nèi)按同極性并聯(lián)連接形成N-S-N-S四個(gè)固定磁極。電樞繞組4為16個(gè)，分別圍繞相應(yīng)線極柱3C纏繞形成16個(gè)電樞線圈，每間隔一個(gè)串聯(lián)連接形成兩路交流輸出繞組。
為保證自激感應(yīng)發(fā)電機(jī)的連續(xù)性，制造定子3的材料中至少應(yīng)保證有20％軟鐵材料，以保證有足夠的剩磁，實(shí)現(xiàn)第二次啟動(dòng)運(yùn)行。
根據(jù)以上的原則還可以設(shè)計(jì)定義磁極分布角α為45°(8極)、30°(12極三個(gè)激磁)等各種規(guī)格同類型發(fā)電機(jī)，只要相應(yīng)做出定子嵌線槽設(shè)計(jì)即可，以車用發(fā)電機(jī)的適用功率和工藝造價(jià)上來(lái)看，本實(shí)用新型給出的為實(shí)施例最佳實(shí)施方案。
按以上設(shè)計(jì)制成的車用發(fā)電機(jī)無(wú)碳刷、無(wú)滑環(huán)，大大降低了故障率，可以在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作。且極大地避免對(duì)現(xiàn)代車用電器的打火干擾。且其工作頻率高，直流特性優(yōu)越，低速運(yùn)行時(shí)能保持較好的對(duì)電瓶充電性能，另外由于有效磁路縮短，熱耗降低，外殼、端蓋均可使用低質(zhì)鋼材或鋁材，而可以降低工藝難度和成本，為實(shí)現(xiàn)大功率低成本的指標(biāo)，是車用發(fā)電機(jī)的一次重要改進(jìn)。
權(quán)利要求1.一種高效自激感應(yīng)式車用發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)中包括動(dòng)力軸(1)、定位在動(dòng)力軸上的轉(zhuǎn)子(2)、定子(3)、電樞線圈(4)、激磁線圈(5)、連接在電樞線圈與激磁線圈之間的整流裝置(9)、機(jī)殼(6)、風(fēng)扇(7)和端蓋(8)，其特征在于a、轉(zhuǎn)子(2)是由高導(dǎo)磁材料制成的圓柱狀，沿圓柱面加工而成的軸向通槽(2A)按圓柱面均勻分布，使轉(zhuǎn)子橫截面呈凸起齒形磁極(2B)與凹槽相間均布的齒輪形放射狀，b、在定子(3)內(nèi)圓柱面上開(kāi)設(shè)有激磁線圈的嵌線槽(3B)和與轉(zhuǎn)子(2)上齒形磁極(2B)相對(duì)應(yīng)的電樞線圈嵌線槽(3A)，兩種嵌線槽均為軸向通槽，形成間隔均勻的繞線極柱(3C)分布在定子上，使定子橫截面呈內(nèi)齒輪形，c、相鄰繞線極柱(3C)的分布角γ等于定子上磁極分布角α的1/2，決定激磁嵌線槽(3B)寬度的兩個(gè)繞線極柱的分布角β與α相等，d、電樞線圈(4)和激磁線圈(5)均設(shè)置在定子上，沿嵌線槽圍繞線極柱纏繞，使線圈平面與徑向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)上齒形磁極(2B)的分布角α為36°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說(shuō)的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于定子上的激磁線圈嵌線槽(3B)設(shè)置四個(gè)，間隔90°對(duì)稱分布，槽寬分布角β為36°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所說(shuō)的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于繞線極柱分布角γ＝18°，在相鄰兩個(gè)激磁嵌線槽(3B)之間均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所說(shuō)的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于激磁線圈(5)分四組沿嵌線槽(3B)纏繞，同槽內(nèi)線圈并連形成N-S-N-S四組相間固定磁極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所說(shuō)的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于電樞線圈(4)繞均勻分的16個(gè)極柱(3C)纏繞形成16個(gè)電樞線圈，相間隔線圈串聯(lián)形成兩路交流輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的車用發(fā)電機(jī)，其特征在于定子(3)的組成中至少含有20％的軟鐵材料。
專利摘要本實(shí)用新型是對(duì)車用發(fā)電機(jī)的一次重要改進(jìn),新的改進(jìn)方案采用無(wú)刷無(wú)滑環(huán)的設(shè)計(jì),將電樞繞組和激磁繞組設(shè)計(jì)在定子上。轉(zhuǎn)子采用橫截面為齒輪形放射狀多頭電極的圓柱形結(jié)構(gòu),對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)并分布在定子內(nèi)圓柱面上的電樞嵌線槽和激磁嵌線槽,使繞組線圈平面與徑向垂直,縮短了磁路,大大降低了熱損耗,實(shí)現(xiàn)了高效低成本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和無(wú)干擾無(wú)故障的長(zhǎng)期運(yùn)行,是車用發(fā)電機(jī)的一次重要改進(jìn)。
文檔編號(hào)H02K1/22GK2392295SQ9924878
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1999年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月20日
發(fā)明者代錫康, 何建國(guó), 薛士強(qiáng) 申請(qǐng)人:何建國(guó), 薛士強(qiáng)