永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机制造技术

本发明专利技术所提出的永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，涉及汽车电气及控制技术领域。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。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；转轴一端开始依次交替紧固套装2个永磁转子、2个定子和1个电磁转子；所述定子通过多个螺杆与外壳和端盖固定相连，且其与相邻转子之间设置有相同的轴向气隙；所述电磁转子装有产生磁场的磁轭和励磁线圈；转轴上装有为励磁线圈供电的滑环；两永磁转子外侧转轴上分别套设有两导磁环；所述永磁转子、电磁转子、间隔环、导磁环、靠板、外壳和端盖上均加工有通风孔，提高本发明专利技术发电机的散热能力。本发明专利技术发电机的轴向结构形式提高了发电机的比功率，另外，通过控制电磁转子的通电电流，从而改变电磁转子的磁场大小，进而可以在汽车不同转速下控制电压，实现稳压的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
一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。一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。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。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术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。本专利技术所述的一种永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，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。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1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。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，m为自然数；永磁体采用高性能稀土永磁铁。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。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。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。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。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。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。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。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。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。本专利技术能很好地用于汽车电气及控制领域。附图说明图1是本专利技术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）是本专利技术中永磁转子的结构正视图；图2（b）是本专利技术中永磁转子的轴向剖视图；图3（a）是本专利技术中电磁转子的结构正视图；图3（b）是本专利技术中电磁转子的轴向剖视图；图4（a）是本专利技术中定子框的结构正视图；图4（b）是本专利技术中定子框的轴向剖视图；图5（a）是本专利技术中定子的结构正视图；图5（b）是本专利技术中定子的轴向剖视图；图6（a）是本专利技术中间隔环的结构正视图；图6（b）是本专利技术中间隔环的轴向剖视图；图7（a）是本专利技术中限位板的结构正视图；图7（b）是本专利技术中限位板的轴向剖视图；图8（a）是本专利技术中外壳和端盖的结构正视图；图8（b）是本专利技术中外壳和端盖的轴向半剖视图；图9（a）是本专利技术中铁芯线圈的结构正视图；图9（b）是本专利技术中铁芯线圈的轴向剖视图；图10（a）是本专利技术中电刷滑环的结构正视图；图10（b）是本专利技术中电刷滑环的轴向剖视图；图11是本专利技术中转轴的结构正视图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的实施方式予以详细描述。参照图1—图11，本专利技术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1，转轴一端开始依次交替安装的2个永磁转子、2个定子和1个电磁转子，转轴1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。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。下面分别对上述部件进行详细描述。转轴1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1的另一端通过活动限位本文档来自技高网...

【技术保护点】
永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，其特征在于，所述发电机包括：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；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1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。

【技术特征摘要】
1.永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，其特征在于，所述发电机包括：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；
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1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。
2.根据权利要求1所述的永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，其特征在于，每个所述
永磁转子包括：
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，m为自然数。
3.根据权利要求1或2所述的永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机，其特征在于，每个
所述电磁转子包括：
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。
4.根据权利要求1、2或3中任意一项所述的永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩加蓬，范照辉，侯秀敏，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37