新型穩壓複合勵磁發電機的製作方法
2023-12-11 11:13:07
專利名稱：新型穩壓複合勵磁發電機的製作方法
技術領域：
隨著我國國民經濟的迅猛發展，汽車工業已成為國民經濟的支柱產業之一， 在工業生產、交通運輸以及人類生活的各個方面都起著不可缺少的作用，目前 與汽車配套使用的發電機普遍存在著低速照明效果差的現象，而且輸出功率小，
不能滿足用戶使用要求。如中國專利00112053. 0所述穩壓永磁發電機，由機殼、 機座、動力軸、轉子、永磁磁鋼、定子、定子繞組、定子座、定子滑動套、平 衡彈簧、防旋轉連接螺絲、滑動塊、調節轉軸、定位軸承、調節轉軸驅動裝置 及自動反饋控制電路等組成，動力轉動軸通過定位軸承固定在基座上，轉子固 定在固定轉軸上，定子滑動套的一端固定在基座上，定子滑動套沿軸向開有通 槽，平衡彈簧設置與定子滑動套內，該彈簧的一端由定子滑動套的一端面阻擋， 另一端推定至於定子滑動套內的滑動塊，該滑動塊與定子座之間有穿過滑動套 通槽的防旋轉連接螺釘固定連結，該滑動塊中心與調節轉軸的一端成螺紋活動 連結，自動反饋控制電路的監測信號輸入端並借與定子繞組輸入端，該電路的 控制信號輸出端至驅動機構的受控制端。該穩壓永磁電機結構複雜、成本高、 使用性能有待於進一步提高。
永磁發電機的輸出電壓是隨轉速變化而變化的，轉速低時輸出電壓低，轉 速高時輸出電壓高，為使輸出電壓相對穩定，在已有的技術中，採用機械電阻 法，電子短路法，電子串聯法、並聯可控外電阻能量隨機洩放法等穩壓措施。 如中國專利公報1988年12月7日公告的發明專利永磁交流發電機電子穩壓器，申請號88105250.8，主要用於無電瓶車輛永磁交流發電機輸出電壓的自 動穩定。本發明採用了並聯可控外電阻能量隨機洩放原理，主要有負載電流檢 測電路、控制開關、門限電壓控制電路、功率開關、功率電阻等五部分組成。 這種穩壓方法採用並聯可控外電阻能量隨機洩放法，浪費能量，電子穩壓器溫 升高，其使用性能有待進一步改進。
複合勵磁發電機多是在轉速很高時，通過輸入反向電流產生與永磁反向的 磁場或其他方法是磁場減小，使輸出電壓降低從而向外輸出穩定的電壓。
發明內容
本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷、磁場充分利用、輸出電壓穩定， 結構緊湊，佔據空間小，節能，使用安全可靠的新型穩壓複合勵磁發電機，具
體是
所述新型穩壓複合勵磁發電機，由轉子總成、定子總成、前端蓋、後端蓋、 電子控制器、變壓器組成，轉軸上裝有永磁轉子和電勵磁轉子，永磁轉子和電 勵磁轉子共用一個電樞繞組，產生的磁勢在磁路中並連而成；所述電子控制器 能夠實現雙壓控制，所述雙壓控制是指能夠控制發電機輸出高電壓和低電壓兩 個電壓；所述變壓器的功能是把所述高電壓和低電壓轉化成目標穩壓值輸出； 還包括速度繼電器，所述速度繼電器由電子控制器控制，功能是實現在低速時 控制輸出所述低電壓，達到一定數值速度後繼電器動作、控制輸出所述高電壓； 永磁轉子為切向結構，由極靴、轉子鐵芯、隔磁襯套、非導磁槽楔和永磁材料 組成，永磁材料按切向方向以及相鄰的永磁材料相同的極性面相對的方式依次布置在極靴轉子鐵芯的槽內，並用非導磁槽楔固定，極靴轉子鐵芯固定在隔磁 襯套上，隔磁襯套壓裝載轉軸上；永磁轉子為徑向結構，由極靴、轉子鐵芯、 和永磁材料組成，永磁材料由極靴通過螺釘固定在轉子鐵芯上，轉子鐵芯壓裝 在轉軸上；電勵磁轉子為爪極結構，由爪極和電勵磁繞組組成，爪極的極數與 切向式永磁轉子的極數相等，並都是沿圓形均勻分布， 一一對應；電勵磁轉子 為凸極結構，由凸極轉子鐵芯和電勵磁繞組組成，凸極轉子鐵芯的凸極數與切 向式永磁轉子的極數相等，並都是沿圓形均勻分布， 一一對應，電勵磁繞組按 通入直流電後凸極的凸面產生的極性為N、 S極相間隔的規律依次繞線，每個凸 極上的匝數對應相等；所述目標穩壓值與所述低電壓大小相等，即變壓器把所 述高電壓轉化為所述低電壓一樣大小輸出；所述目標穩壓值比所述低電壓高、 比所述高電壓低，即變壓器把所述高電壓轉化為所述目標穩壓值值輸出、把所 述低電壓轉化成目標穩壓值值輸出；速度繼電器測速系統安裝在發電機轉軸上； 電勵磁繞組通過碳刷、滑環與電子控制器相連接。
其工作原理為發電機轉軸轉動後，在低速旋轉時，電子穩壓器控制發電 機輸出一個設定低電壓，設這個低電壓與目標穩壓值相同，為目標穩壓值12V， 當發電機輸出電壓低於目標穩壓值12V時，電子控制器給發電機的電勵磁繞組 提供正向電流，電勵磁轉子產生的磁場與永磁轉子提供的磁場疊加，氣隙內的 磁通量增加，電樞繞組產生的感應電動勢增加，因此發電輸出電壓升高;當發 電機輸出電壓高於目標穩壓值12V時，電子控制器給發電機的電勵磁繞組提供 反向電流，電勵磁轉子產生的磁場削弱了永磁轉子提供的磁場，氣隙內的磁通 量減小，電樞繞組產生的感應電動勢降低，因此發電輸出電壓也降低，周而復始，從而保證發電機在變轉速、變負載的情況下輸出電壓穩定的直流電，滿足 汽車用電設備的要求；
當發電機轉軸轉速達到一定值時，速度繼電器測速系統獲得這一信號，傳 遞給電子控制器，電子控制器控制速度繼電器動作，控制發電機輸出一個高電
壓(設定這個高電壓為24V)，具體是，當電機輸出電壓低於目標穩壓值24V時， 電子控制器給發電機的電勵磁繞組提供正向電流，電勵磁轉子產生的磁場與永 磁轉子提供的磁場疊加，氣隙內的磁通量增加，電樞繞組產生的感應電動勢增 加，因此發電輸出電壓升高；當發電機輸出電壓高於目標穩壓值24V時，電子 控制器給發電機的電勵磁繞組提供反向電流，電勵磁轉子產生的磁場削弱了永 磁轉子提供的磁場，氣隙內的磁通量減小，電樞繞組產生的感應電動勢降低， 因此發電輸出電壓也降低，周而復始，從而保證發電機在變轉速、變負載的情 況下輸出電壓，然後這個穩定的高電壓通過變壓器的作用，轉化為目標穩壓值 24V，然後向外輸出供給汽車使用或給蓄電池充電，如果需要直流電，則再經過 整流向外輸出穩壓直流電；
同理，當設定低電壓低於目標穩壓值時，先經過電子控制器控制輸出穩定 地電壓，在經變壓器變壓向外輸出穩定的目標穩壓值電壓，如果需要直流電則 再經過整流向外輸出穩壓直流電。
本發明與現有技術相比，具有以下優勢
1、在穩壓時，不同於機械電阻法，電子短路法，電子串聯法、並聯可控外 電阻能量隨機洩放法，採用發電機轉軸轉速低的時候輸出低電壓、轉速高時輸 出高電壓，從而充分利用了磁場能，減少了能量的浪費，並且增大了輸出功率;2、 在低轉速時輸出低電壓，高速時輸出高電壓，而非直接採用輸入大的反 向電流實現降壓目的，從而減少了勵磁電能的使用；
3、 在低轉速時輸出低電壓，高速時輸出高電壓，從而避免了在高速大功率 低電壓產生高電流，從而避免了高電流帶來的各種問題，如損壞元器件(特別 是晶閘管)、產生熱量引發各種問題；
4、 通過調節電磁轉子通電電流的大小和方向，使永磁磁場與電勵磁唱迭加
後的磁場可調節，保證發電機在變轉速、變負載工況下輸出電壓保持穩定，該
電機結構緊湊，使用安全可靠。
圖1時本發明的實施例的結構示意圖； 圖2是圖1所示是實施例中切向式永磁轉子剖面圖。 具體實施例
實施例中1、轉軸2、軸承3、後端蓋4、電子控制器5、滑環6、碳刷 7、爪極8、電勵磁繞組9、定子鐵芯10、電樞繞組11、前端蓋12、極靴轉 子鐵芯13、隔靴襯套14、非導磁槽楔15、永磁材料
下面結合附圖對本發明作進一步說明
轉軸1上安裝永磁轉子和電勵磁轉子，永磁轉子為切向結構，由極靴轉子 鐵芯12、隔磁襯套13、非導磁槽楔14和永磁材料15組成，永磁材料15按切 向方向以及相鄰的永磁材料15相同的極性面相對的方式依次布置在極靴轉子鐵 芯12的槽內，並用非導磁槽楔14固定，極靴轉子鐵芯12固定在隔磁襯套13 上，隔磁襯套13壓裝在轉軸1上，電勵磁轉子為爪極結構，由爪極7和電勵磁繞組8組成，爪極7的極數與切向式永磁轉子的極數相等，並且都沿圓形均勻
分布， 一一對應，電勵磁繞組8通過電刷6、滑環5與電子控制器4相連接，永 磁轉子和電勵磁轉子共用一個電樞繞組10，產生的磁勢在電路中並聯合成。
發電機轉軸轉動後，在低速旋轉時，電子穩壓器控制發電機輸出一個設定 低電壓，設這個低電壓與目標穩壓值相同，為目標穩壓值12V，當發電機輸出電 壓低於目標穩壓值12V時，電子控制器給發電機的電勵磁繞組提供正向電流， 電勵磁轉子產生的磁場與永磁轉子提供的磁場疊加，氣隙內的磁通量增加，電 樞繞組產生的感應電動勢增加，因此發電輸出電壓升高；當發電機輸出電壓高 於目標穩壓值12V時，電子控制器給發電機的電勵磁繞組提供反向電流，電勵 磁轉子產生的磁場削弱了永磁轉子提供的磁場，氣隙內的磁通量減小，電樞繞 組產生的感應電動勢降低，因此發電輸出電壓也降低，周而復始，從而保證發 電機在變轉速、變負載的情況下輸出電壓穩定的直流電，滿足汽車用電設備的 要求；
當發電機轉軸轉速達到一定值時，速度繼電器測速系統獲得這一信號，傳 遞給電子控制器，電子控制器控制速度繼電器動作，控制發電機輸出一個高電 壓(設定這個高電壓為24V)，具體是，當電機輸出電壓低於目標穩壓值24V時， 電子控制器給發電機的電勵磁繞組提供正向電流，電勵磁轉子產生的磁場與永 磁轉子提供的磁場疊加，氣隙內的磁通量增加，電樞繞組產生的感應電動勢增 加，因此發電輸出電壓升高；當發電機輸出電壓高於目標穩壓值24V時，電子 控制器給發電機的電勵磁繞組提供反向電流，電勵磁轉子產生的磁場削弱了永 磁轉子提供的磁場，氣隙內的磁通量減小，電樞繞組產生的感應電動勢降低，因此發電輸出電壓也降低，周而復始，從而保證發電機在變轉速、變負載的情 況下輸出電壓，然後這個穩定的高電壓通過變壓器的作用，轉化為目標穩壓值
24V，然後向外輸出供給汽車使用或給蓄電池充電，如果需要直流電，則再經過 整流向外輸出穩壓直流電；
同理，當設定低電壓低於目標穩壓值時，先經過電子控制器控制輸出穩定 地電壓，在經變壓器變壓向外輸出穩定的目標穩壓值電壓，如果需要直流電則 再經過整流向外輸出穩壓直流電。
權利要求
1、一種新型穩壓複合勵磁發電機，由轉子總成、定子總成、前端蓋、後端蓋、電子控制器、變壓器組成，其特徵在於轉軸上裝有永磁轉子和電勵磁轉子，永磁轉子和電勵磁轉子共用一個電樞繞組，產生的磁勢在磁路中並連而成；所述電子控制器能夠實現雙壓控制，所述雙壓控制是指能夠控制發電機輸出一個高電壓和一個低電壓兩個電壓；所述變壓器的功能是把所述高電壓和低電壓轉化成目標穩壓值輸出；還包括速度繼電器，所述速度繼電器由電子控制器控制，功能是實現在低速時控制輸出所述低電壓，達到一定數值速度後繼電器動作、控制輸出所述高電壓。
2、 如權利要求l所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於永磁轉子 為切向結構，由極靴、轉子鐵芯、隔磁襯套、非導磁槽楔和永磁材料組成，永 磁材料按切向方向以及相鄰的永磁材料相同的極性面相對的方式依次布置在極 靴轉子鐵芯的槽內，並用非導磁槽楔固定，極靴轉子鐵芯固定在隔磁襯套上， 隔磁襯套壓裝載轉軸上。
3、 如權利要求l所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於永磁轉子 為徑向結構，由極靴、轉子鐵芯、和永磁材料組成，永磁材料由極靴通過螺釘 固定在轉子鐵芯上，轉子鐵芯壓裝在轉軸上。
4、 如權利要求l所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於電勵磁轉 子為爪極結構，由爪極和電勵磁繞組組成，爪極的極數與切向式永磁轉子的極 數相等，並都是沿圓形均勻分布， 一一對應。
5、 如權利要求l所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於電勵磁轉 子為凸極結構，由凸極轉子鐵芯和電勵磁繞組組成，凸極轉子鐵芯的凸極數與切向式永磁轉子的極數相等，並都是沿圓形均勻分布， 一一對應，電勵磁繞組 按通入直流電後凸極的凸面產生的極性為N、 S極相間隔的規律依次繞線，每個 凸極上的匝數對應相等。
6、 如權利要求1所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於所述目標 穩壓值與所述低電壓大小相等，即變壓器把所述高電壓轉化為所述低電壓一樣 大小輸出。
7、 如權利要求1所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於所述目標 穩壓值比所述低電壓高、比所述高電壓低，即變壓器把所述高電壓轉化為所述 目標穩壓值值輸出、把所述低電壓轉化成目標穩壓值值輸出。
8、 如權利要求l所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於速度繼電 器測速系統安裝在發電機轉軸上。
9、 如權利要求1所述的新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於電勵磁繞 組通過碳刷、滑環與電子控制器相連接。
全文摘要
本發明提供一種新型穩壓複合勵磁發電機，其特徵在於，轉軸上裝有永磁轉子和電勵磁轉子，永磁轉子和電勵磁轉子共用一個電樞繞組，電子控制器能夠實現雙壓控制，控制發電機輸出高、低電壓兩個電壓，變壓器使高電壓和低電壓轉化成目標穩壓值輸出，還包括速度繼電器，並由電子控制器控制，實現在低速時控制輸出所述低電壓，達到一定數值速度後繼電器動作、控制輸出高電壓；充分利用了磁場能，並且增大了輸出功率，減少了勵磁電能的使用，避免了高電流帶來的各種問題。
文檔編號H02K16/02GK101478204SQ20081015753
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者柳小偉 申請人:柳小偉