高速自启动变频发电机制造技术

一种高速自启动变频发电机，由外定子铁芯１、定子齿上的集中绕组２、转子铁芯３和深埋式稀土永磁体４构成。为实现自启动功能，在电机定子的相邻槽口，放置三个霍尔元件ＩＣ，使该发电机可以运行在电动机自启动工况。有两种结构，即１２槽８极和６槽４极。把永磁体深埋入转子铁芯中的目的，可获得高转速安全运转的永磁发电机（１００００ｒ／ｍｉｎ以上）。为使发电机输出为正弦波电势，转子铁芯与定子铁芯间气隙，应保持正弦磁密分布。该电机与高速燃油发动机同轴安装，当控制发动机转速变化时，发电机的输出可获得三相交流Ｖ／Ｆ变频电源，为使发动机启动，利用发电机中的霍尔讯号，使电机逆运行在电动机工况，达到自启动目的。适用于混合动力ＨＥＶ汽车或摩托车上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高速自启动变频发电机，属永磁电机领域。技术背景现有技术的高速发电机，为减小体积和尺寸，提高发电机的输出 功率密度，采用稀土永磁材料是有效途径，由于稀土^材料的选用， 所以该类电机的结构主要由电机转子结构确定。为提高转速(一般需要10000r/min以上)，现有未磁同步发电机转子结构有切向式、径向 式、混合式和轴向式四种，都存在结构不合理或转子机械强度不够等 缺陷。把^Ut体深埋入电机转子4失芯中(将^体插入转子内部，称 深埋式永磁同步电机)，比把永磁体贴在转子表面安装要牢固，即使 发电机高速旋转，^c^体也不会飞逸而损坏。而m^"技术深埋式7Jc磁 同步发电机的定子、转子间气隙是均匀的，造成气隙磁密的非正弦分 布，使得发电机输出电势波形只能近似于正弦波；另外， 一般应用的 发电机都不能自启动逆运行在电动机工况下，是这类电机存在的缺 陷。
技术实现思路
为了克服现有技术深埋式永磁体同步发电机，气隙磁密的非正弦 分布，增加可逆运行在电动机工况下的自启动功能。本专利技术解决上述现有深埋式永磁同步发电机存在的缺陷所采用的技术方案是在深埋式永磁体转子铁芯的外园周，设计成非正园形， 按正弦气隙磁密来分布，即气隙中永磁体深埋入转子铁芯的中间部 位，与定子铁芯间的气隙最小，从中间部位分两側气隙，按正弦规律逐渐增大，造成每块7ja兹体埋入转子铁芯部分与相对的定子间气隙磁密，都按正弦分布；得到发电机工况下输出的电势波形为正弦波；另 外为解决高速发电机的自启动功能，在电机定子三相绕组的铁芯槽 口，放置三块霍尔传感元件IC，作为发电机逆运行在电动机工况下，自启动逆变器的位置传感器输出讯号。因此，该电才;u在通入直流电源时，可直接产生启动转矩而实现自启动功能。 本专利技术的有益效果本专利技术的有益效杲是可以使用在高速燃油发动机上，作为轴联 接方式，直接驱动高速自启动变频发电机。由于燃油发动机转速是可 以控制的，使得该技术发电机输出的电压和频率同时改变(即V/F)。 本专利技术电机利用了稀土永磁同步电机的转速与频率严格成正比这一 特点，才能获得燃油发动机当转速改变时，发电机为变频电源输出， 相当于一台变频源。同时，当燃油发动机启动时，又可以逆运行在电 动机工况，达到自启动功能，可以省去原发动机上的启动电动机。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。 图l是本专利技术6槽4极内转子电机结构示意图。 图2是12槽8极内转子电机结构示意图。 图3是12槽定子冲片图。图4是8极转子冲片图。在图1和图2中，外定子铁芯l的内周为正园形多槽结构，内转 子铁芯3的外园为非正园形，造成每块深埋式5^体4的铁芯表面气 隙磁密分布为正弦分布；定子上线圏绕组2的个数与铁芯1的槽数相 等，每个定子齿上为集中式绕组结构；转子上的^体材料采用稀土 ^J^体钕铁榍(MFeB)或钐一钴(Sm-Co)，转子上的磁极数(即永 磁体块数)与定子槽数的配合是当稀土M体3 (NdFeB或Sm-Co) 为8极(8块)，定子槽数为12;当稀土永磁体3为4极(4块)，定 子槽数为6。12槽8极电机和6槽4极电机，分别在它们的三个相邻槽口 ， 放置三个霍尔位置传感元件IC，作为自启动逆变器的输入讯号元件。 这是因为12槽8极电机和6槽4极电机，当逆运行在电动机工况， 属无刷电机原理，需要靠位置传感器元件，把位置讯号输入至逆变器 中，才能使电动机启动。12槽8极电机的位置传感器为30°分布(参 考附图2); 6槽4极电机的位置传感器为60°分布(参考附图l)图3和图4是12槽定子铁芯冲片图和8极转子铁芯冲片图，现 已按该图制造了试验电机样机(见照片)。具体实施方式根据图2图3和图4做出的试验样机，定子外径为120咖，内园 为84咖，叠厚50mm, 12槽8才及设计，内部转子的最大直径处为83mm (180°对称的凸起部分)，最小直径处74mm(180。对称的凹下部分)， ^t体采用NdFeB35SH。从低速至高速14600r/min范围，其输出的 电勢波形均可获得正弦波，当作为电动机逆运行在自启动工况(参考3张照片的说明)，自启动可靠。深埋式永磁体(插入铁芯扇形槽中的永磁体)，应采用过度尺寸 4^￡来配合，如图2中的4;在小尺寸电机制造中，为防止永磁体与 轴之间的漏磁影响，增加一隔磁轴套是需要的(见附图2中的5 )。本发听高速自启动变频发电机，若应用到燃油和电池混合动力电 动牟(HEV)上，可以把该发电机与高速燃油发动机同轴安装，由发 动机的油门控制转速，使该发电机的输出电压和频率同时变化，获得 一输出V/F三相交流正弦的变银电源(相当于ABB电子元器件的变频 器)，可以直接供电给汽车上的轮毂电机，对于异步感应式或永磁同 步式电机均适用，这时就不须要电子逆变器，它可以由三相可控硅开 关实现对轮驱电^遏、断电控制；而该HEV车在低速行车时，可以关 闭燃油发动机；由车栽电池经电子逆变器向轮驱电机供电行駛；当两 种动力源并动时，可以由燃油发电机和电池两种动力源分别向不同的轮驱电才凡供电，增大汽车的行驶动力。注同时提供的参考资料① "电动车驱动电机及其控制技术综述"^L特电机2001、 4、 2页；② "现代;^电机理论与设计"唐任远1997版、3页；③ "^电机照片3张1页附说明。权利要求1、一种高速自启动变频发电机，属永磁电机领域，它由外定子铁芯和绕组、内转子铁芯和永磁体磁极、自启动位置传感元件构成，其特征是a、外定子铁芯1的内周为正园形多槽结构，内转子铁芯3的外园为非正园形，造成每块深埋式永磁体4的铁芯表面气隙磁密为正弦分布；b、定子上线圈绕组2的个数与铁芯1的槽数相等，每个定子齿上为集中式绕组结构；c、当稀土永磁体3(NaFeB或Sm-Co)为8极(8块)，定子槽数为12；当稀土永磁体3为4极(4块)，定子槽数为6。2、 一种高速自启动变频发电机，其特征是12槽8极电机和6槽4 极电机，分别在它们的三个相邻槽口，放置三个霍尔位置传感元 件IC,作为自启动逆变器的输入讯号元件。全文摘要一种高速自启动变频发电机，由外定子铁芯1、定子齿上的集中绕组2、转子铁芯3和深埋式稀土永磁体4构成。为实现自启动功能，在电机定子的相邻槽口，放置三个霍尔元件IC，使该发电机可以运行在电动机自启动工况。有两种结构，即12槽8极和6槽4极。把永磁体深埋入转子铁芯中的目的，可获得高转速安全运转的永磁发电机(10000r/min以上)。为使发电机输出为正弦波电势，转子铁芯与定子铁芯间气隙，应保持正弦磁密分布。该电机与高速燃油发动机同轴安装，当控制发动机转速变化时，发电机的输出可获得三相交流V/F变频电源，为使发动机启动，利用发电机中的霍尔讯号，使电机逆运行在电动机工况，达到自启动目的。适用于混合动力HEV汽车或摩托车上。文档编号H02K21/00GK101106294SQ20061010659公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月16日 优先权日2006年7月16日专利技术者红 万, 万德鸿 申请人:万德鸿;万 红 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速自启动变频发电机，属永磁电机领域，它由外定子铁芯和绕组、内转子铁芯和永磁体磁极、自启动位置传感元件构成，其特征是：ａ、外定子铁芯１的内周为正园形多槽结构，内转子铁芯３的外园为非正园形，造成每块深埋式永磁体４的铁芯表面气隙磁密为正弦分布；ｂ、定子上线圈绕组２的个数与铁芯１的槽数相等，每个定子齿上为集中式绕组结构；ｃ、当稀土永磁体３（ＮａＦｅＢ或Ｓｍ－Ｃｏ）为８极（８块），定子槽数为１２；当稀土永磁体３为４极（４块），定子槽数为６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万德鸿，万红，
申请(专利权)人：万德鸿，万红，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]