高效永磁直流发电机制造技术

本发明专利技术提供高效永磁直流发电机，本发明专利技术由转子是在绕有线圈的外定子内的径向充有永磁性的圆柱体磁性材料圆柱转子，和外部绕有定子线圈的定子组成的发电机和相连接的全波整流器构成。定子线圈的绕制方式是同一相绕组的线圈可以绕制在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制和按需要跨过所要求的电枢槽进行绕制，每一相定子线圈二端接有全波整流器，转子在每次发电转动时磁性转子上的全部南极和北极都同时进行发电，在提高发电机效率和功率的同时又避免了传统的发电机中发电效率降低的弊端，提高了绕组线圈的利用率并增大了发电功率。将广泛应用于直流发电机和增程式新能源电动车上。应用于直流发电机和增程式新能源电动车上。应用于直流发电机和增程式新能源电动车上。

【技术实现步骤摘要】
高效永磁直流发电机
[0001]本专利技术公开了高效永磁直流发电机，包括发电机和相连接的整流电路。


[0002]本专利技术涉及永磁直流发电机


技术介绍
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[0003]永磁直流发电机和相连接的整流电路是个典型的机电一体化产品。
[0004]在工业应用和增程式新能源电动汽车中广泛采用直流发电机，它的发电效率直接影响电动汽车的单次充电后的巡航里程，如何提高发电机的效率成增程式新能源电动汽车提高巡航里程的一个关键因素。而提高发电机的功率也是使用中极为重要的因素。在传统的永磁直流发电机中，大量采用绕组线圈跨电枢齿的绕制方式，如三相绕组的发电机大部分是按跨过二个电枢齿绕制的，为了提高输出功率和绕组线圈利用率几乎都是延用三相交流电机的星型接法和三角接法，其每次发电都至少流过二相线圈，但因这二相线圈安装的物理位置的不同，当二组线圈同时发电时往往有在同一个电枢齿边上有正流向和反流向的绕组电流，使得发电效能下降。
[0005]由上述可以看到，为提高发电机的效率和性能就必须对绕组的绕制和电流输出方法进行改进，提高发电效率，从而提高增程式新能源电动汽车的巡航里程。

技术实现思路

[0006]在本专利技术的高效永磁直流发电机中，发电机绕组的定子线圈的绕制方式是在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制或按需求进行跨齿槽绕制，可以进行单相发电，也可以进行多相发电，转子的南极和北极都同时对绕组进行发电，并且避免了不同方向电流的串接，提高了发电效率，每一个发电时刻可以同时使用多相绕组增大了发电功率并提高了绕组线圈利用率，故命名为高效永磁直流发电机。
[0007]本专利技术的发电机绕组的转子是在绕有线圈的外定子内的径向充有永磁性的圆柱体磁性材料圆柱，该圆柱也可据制造工艺采用在圆柱形导磁体上镶嵌永磁体的方式构成，该圆柱体磁性材料可以是实心的也可以是空心的，也可据制造工艺采用在圆环形物体上固定永磁体等方式构成。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的发电机机结构示意图(以内转子三相4磁极，12槽跨槽绕制为例)，M1是定子电枢，M2是内转子，1到12是定子的电枢齿，U+和U-分别是U相绕组的起始端和终止端，V+和V-分别是V相绕组的起始端和终止端，W+和W-分别是W相绕组的起始端和终止端，定子内绕组线上的箭头表示各个绕组在该电枢齿的绕向。
[0009]图2和图3都是本专利技术的发电机和与整流电路连接的示意图(以三相驱动为例，对于N相电机可按此方式增加驱动相数)
[0010]图4到图9是本专利技术的发电机在各个运转状态的工作意图(以内转子三相4磁极，外定子12槽为例，三相六驱动状态)，M2是永磁体内转子，S1，S2是永磁体内转子的南极，N1，N2是永磁体内转子的北极。M1是绕制线圈的外定子电枢，定子绕组线上的箭头表示该绕组此时所产生电流的方向，。
[0011]图10为本专利技术的发电机在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制绕组的示意图(以内转子三相4磁极，外定子12槽为例)，1到12是定子的电枢齿，U+和U-分别是U相绕组的起始端和终止端，V+和V-分别是V相绕组的起始端和终止端，W+和W-分别是W相绕组的起始端和终止端，定子内绕组线上的箭头表示各个绕组在该电枢齿的绕向。
[0012]图11是专利技术的发电机六相跨5槽发电机完整绕制图，为了清晰起见以图12和图13分别示意了1，3，5相和2，4，6相绕组的绕制图，Tx+和Tx-分别表示Tx相绕组的起始端和终止端，绕组线上的箭头表示各个绕组在该电枢齿的绕向。
具体实施方式
[0013]本专利技术的发电机定子槽数等于永磁转子南北磁极的数量乘相数。以三相绕组，二对4磁极为例，槽数等于3相乘4极为12槽；如果采用六对12磁极，就为36槽。
[0014]本专利技术的发电机可以采用单电枢齿绕制和跨电枢齿的绕制方式，在单电枢齿绕制时，如图10所示，发电机绕组的定子线圈的绕制方式是在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制，并且同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反，即在单个的电枢齿两边槽绕制同一相绕组的部分线圈，以三相绕组为例，即一相绕组(U相)在一个槽(槽1)和相邻一个槽(槽2)围绕电枢齿1绕，绕到所需要的匝数后，下一相绕组(V相)在这个相邻的槽(槽2)和下一个相邻的槽(槽3)围绕电枢齿2绕，绕制待所需要的匝数后，再在这个槽(槽3)和再下一个槽(槽4)围绕电枢齿3绕，绕制下一相绕组(W相)到所需要的匝数后，如此再围绕电枢齿4，电枢齿5，电枢齿6分别进行反方向绕制各相绕组U，V，W(对三相情况)的下一组线圈，如此保持同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反直到绕制完毕，对于更多N相的发电机也有同样的绕组方式。各相绕组的二端分别到发电机外的全波整流桥上。
[0015]单电枢齿绕制的另一个极大好处是磁力集中而漏磁少，发电效率提高，并且单电枢齿绕制的铜耗低于跨电枢齿绕制。
[0016]本专利技术提供的发电机也可以采用跨电枢齿绕制，发电功率增大，不过漏磁有所将增大，在要求功率密度的情况下也是个必要的选择，跨电枢齿绕制时，最大可跨电枢槽数是相数减一个电枢槽，如图10到图12所示的六相发电机，绕组最大可跨过5个电枢槽，也是按同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反方式绕制。
[0017]发电产生电路参考图4和图9，下面对于各个发电状态结合图4到图9描述：
[0018]为了便于描述，我们先进行下列假定规范：1.转子磁铁的各个磁铁的磁场强度主要集中于该磁铁边上的园点上；2.转子按图示方向转动时，南极S转过顺时针绕制的绕组时产生的电流流向绕组起端，南极S转过逆时针绕制的绕组时产生的电流流向绕组终端，北极N转过顺时针绕制的绕组时产生的电流流向绕组终端，南极S转过逆时针绕制的绕组时产生的电流流向绕组起端。在发电机绕制图图1上，绕组U在电枢齿1和电枢齿2上是顺时针绕制，在电枢齿4和电枢齿5上是逆顺针绕制，在电枢齿7和电枢齿8上是顺时针绕制，在电枢齿10和电枢齿11上是逆顺针绕制。这个电流流向也可能正好相反，取决于你是从发电机轴端还
是从尾端看的，并不妨碍于分析描述。3.以由U+端流出的电流示为+V，由U-端流出的电流示为-V。
[0019]图2和图3上部是三组桥式全波整流器。
[0020]图4到图9上面的箭头表示电流流向而不是绕线方向。
[0021]发电状态1：如图4当永磁体转子的其中一个南极S1由电枢齿12转动到电枢齿：1时，电枢齿1和电枢齿2上是顺时针绕制，电流I1流向该绕组起端方向U+；一个北极N2由电枢齿3转动到在电枢齿：4时，电枢齿4和电枢齿5上是逆时针绕制，电流I2流向该绕组起端方向并流向I1；一个南极S2由电枢齿6转动到电枢齿：7时，电枢齿7和电枢齿8上是顺时针绕制，电流I3流向该绕组起端方向并流向I2；一个北极N1由电枢齿9转动到电枢齿：10时，电枢齿10和电枢齿11上是逆时针绕制，电流I4流向该绕组起端方向并流向I3，最后形成电流经二极管D1向外流经负载后经二极管D4流回U-端，完成第一个发电状态。
[0022]发电状态2：如图5当永磁体转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高效永磁直流发电机，包括发电机和桥式全波整流器，其特征在于：圆桶形内部有朝向园心的电枢齿的发电机定子线圈的绕制方式是同一相绕组的相邻二个线圈匝数相同但绕向相反和同一相绕组的相邻二个线圈的中心间隔与相数相同的电枢齿数并且每相绕组外接于其桥式全波整流器上，由径向充有磁性的圆柱形转子转动使定子绕组发出电能。2.根据权利要求1所述的高效永磁直流发电机，其特征在于：圆桶形内部有朝向园心的电枢齿的发电机的定子，其电枢齿上同一相绕组的匝数相同但相邻两个线圈绕向相反，绕组可以在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制和按需要跨过要求的电枢槽进行绕制，各相绕组的起始端和终止端都引出并分别相接于各自的桥式全波整流器，相数大于等于2，绕组可以跨过的最大电枢槽数量是相数减一。3.根据权利要求1所述的高效永磁直流发电机，其特征在于：发电机的永磁转子的磁极数量与相数和定...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭明，彭宇科，
申请(专利权)人：彭宇科，
类型：发明
国别省市：