自控溫圓盤式高功率密度發電機的製作方法

2023-05-14 10:26:26

本發明涉及發電機技術領域，特別涉及一種機艙溫升自適應控制的圓盤式高功率密度發電機。

背景技術：

現有盤式發電機普遍存在功率密度不高、機艙工作溫升高、磁損大、發電效率低等問題。本發明主要針對上述問題，提出一種有效的解決方案和實現方法。

技術實現要素：

針對現有技術和產品的不足，本發明提供了一種具有高功率密度、高可靠性、高發電效率、機艙溫升自適應調節控制的圓盤式永磁體發電機。

為實現上述目的，本發明提出了一種自控溫圓盤式高功率密度發電機，包括圓盤式轉子、定子盤、空心臺階軸、自動補償式動態冷卻器，其特徵在於：所述圓盤式轉子包括機殼、磁軛環、磁極環，所述機殼包括殼體一和殼體二，所述磁軛環和磁極環設置為兩組，兩組磁極環和磁軛環組合體分別固定在殼體一和殼體二內側；所述定子盤是由環狀布置的無鐵芯式扇形線圈繞組通過環氧樹脂澆鑄成型，為碟片結構，並預置帶鍵槽的中心軸套；所述空心臺階軸上，通過軸承、襯套來支撐殼體一、定子盤、殼體二的順序安裝，並通過壓蓋及緊釘螺釘將空心臺階軸上布置的各組件軸向鎖緊，形成電機整體；所述自動補償式動態冷卻器是由機殼一圓柱面上對稱設置的兩個導流罩，以及在空心臺階軸軸徑方向設置的與外界大氣相通的進氣孔組合而成，所述導流罩內設置有排氣口。

優選的所述圓盤式轉子中兩組磁極環分別是由偶數倍片數且極性交錯的高磁通永磁鋼首尾相連而成，分別通過兩組磁軛環固接在殼體一、殼體二的內側，兩組磁極環按照異性磁極面對面位置確定殼體一、二對接方位；所述磁軛環是採用高導磁率材料製成的環形碟片結構，與磁極環具有相同形狀與幾何尺寸。

優選的，所述無鐵芯式扇形線圈繞組為多個，層疊排列；定子盤通過其中心軸套用鍵連接於空心臺階軸的軸肩，定子盤的線圈繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔引出。

優選的，所述空心臺階軸設置的三個軸肩，分別為根部軸肩、中部軸肩、尾部軸肩，所述根部軸肩與殼體一內的軸承內徑過盈配合，所述中部軸肩與所述定子盤通過鍵連接，所述尾部軸肩與殼體二上的軸承內徑過盈配合，在根部軸肩臺階端面上和尾部軸肩臺階端面上分別安裝有襯套。

優選的，所述壓蓋中心孔內還設置有空氣過濾器，用於清潔進入自動補償式動態冷卻器的氣體。

本發明涉及的自控溫圓盤式高功率密度發電機，主要由圓盤式轉子、定子盤、空心臺階軸、自動補償式動態冷卻器等幾部分組成。其中，(1)圓盤式轉子由磁極環、磁軛環和機殼構成，磁極環分別是由偶數倍片數且極性交錯的高磁通永磁體首尾相連而成，分別通過磁軛環固結在殼體一和殼體二的內側，兩側磁極環按照異性磁極面對面位置確定殼體一、二對接方位；磁軛環是採用高導磁率材料製成環形碟片結構，與磁極環具有相同形狀與幾何尺寸；(2)定子盤由多個無鐵芯式扇形線圈繞組通過環氧樹脂澆鑄成型，為碟片結構。定子盤中心軸套通過鍵連接於空心臺階軸的軸肩，定子盤的繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔引出；(3)臺階軸為空心軸，其上設置三級軸肩，其中根部軸肩與殼體一上軸承內徑過盈配合，尾部臺階軸肩與殼體二上軸承內徑過盈配合，中部臺階與電機定子盤通過鍵固接。(4)自動補償式動態冷卻器由機殼一柱面上對稱設置的兩個導流罩(內置排氣口)，以及在空心臺階軸軸徑方向設置的通氣孔(與外界大氣相通)組合而成。機殼轉動時因兩個導流罩氣動作用，使機艙內形成負壓，在機殼內外壓力差作用下冷空氣進入機艙，熱空氣通過排氣口排出機艙，形成自動補償式動態冷卻器功能，實現發電機機艙散熱，自適應控制電機溫升，有效減小因機艙高溫導致磁極環發生磁損。為防止空氣中雜質灰塵進入電機機艙，在空心臺階軸端部的壓蓋內加裝了一個嵌入式空氣過濾器。與現有的發電機相比，其優點在於，採用了高磁場強度的磁極環、高磁導率磁軛環和無鐵芯式線圈繞組定子盤，並通過設置自動補償式動態冷卻器實現了對機艙溫度自適應調節作用，有效控制了電機運行時的溫升，降低了磁損，大大提高了電機功率密度和發電效率，系統工作可靠、壽命長。

附圖說明

圖1是本發明發電機總體結構原理圖；

圖2是本發明發電機磁極環結構示意圖；

圖3是本發明發電機導流罩結構示意圖。

圖1中：1-導流罩一；2-殼體一；3-定子盤；4-空心臺階軸；401-根部軸肩；402-中部軸肩；403-尾部軸肩；5-軸承一；6-通氣孔一；7-鍵；8-通氣孔二；9-第一磁軛環；10-第一磁極環；11-導流罩二；12-殼體二；13-第二磁軛環；14-第二磁極環；15-軸承二；16-空氣過濾器；17-緊釘螺釘；18-壓蓋；19-襯套二；20-過線孔；21-襯套一；22-連接螺釘；23-內置排氣口。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

參看圖1至圖3，本實施提供一種自控溫圓盤式高功率密度發電機，包括圓盤式轉子、定子盤3、空心臺階軸4和自動補償式動態冷卻器；所述圓盤式轉子包括機殼、磁極環和磁軛環，所述機殼包括殼體一2和殼體二12，所述磁極環附著在機殼內，設置為兩組，分別為第一磁極環10和第二磁極環14，通過相應的兩組磁軛環，即第一磁軛環9和第二磁軛環13，固定連接在所述殼體一2和殼體二12內表面；所述定子盤3由多個無鐵芯扇形線圈繞組通過環氧樹脂澆鑄成型，定子盤3通過其中心位置處預置的中心軸套利用鍵7連接於空心臺階軸4上，定子盤3的線圈繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔20引出；所述自動補償式動態冷卻系統包括設置在機殼兩端部上的導流罩一1和導流罩二11，以及設置在空心臺階軸4上且與外界大氣相通的通氣孔一6、通氣孔二8，所述導流罩一1與導流罩二11在殼體一2柱面上對稱布置，所述導流罩一1與導流罩二11的內置排氣口23與發電機機艙內腔相通。

本實施例通過殼體一1與殼體二11上縱向對稱設置的導流罩一1與導流罩二11，與空心臺階軸4上預置的通氣孔一6和通氣孔二8形成自動補償式動態冷卻器，當發電機轉子部分轉動時，按氣動學原理優化設計的導流罩一1與導流罩二11氣動外形使機殼內部形成負壓，外部冷空氣經過空氣過濾器16以及空心臺階軸4上設置的通氣孔一6和通氣孔二8進入機艙，熱交換後的熱空氣從導流罩一1與導流罩二11的內置排氣口排出，實現對機艙內腔有效散熱，自適應調節機艙內溫度。

本實施例中，如圖2所示，所述圓盤式轉子中兩組磁極環(10，14)分別是由偶數倍片數且極性交錯的高磁通永磁鋼首尾相連而成，分別通過兩組磁軛環(9，13)固接在殼體一2、殼體二12的內側，兩組磁極環(10，14)按照異性磁極面對面位置確定殼體一2、殼體二12的對接方位；所述磁軛環是採用高導磁率材料製成的環形碟片結構，與磁極環具有相同形狀與幾何尺寸。當圓盤式轉子在外部轉矩作用下圍繞空心臺階軸4運轉時，與固接在空心臺階軸4上的定子盤3相對運動，線圈在磁場中切割磁力線，產生電動勢。

優選的，本實施例中定子盤3的無鐵芯式扇形線圈繞組為多個，層疊排列，繞組的周圍充滿了環氧樹脂材料；定子盤3通過其中心軸套用鍵7連接於空心臺階軸4，定子盤3的線圈繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔20引出。

優選的，本實施例中所述空心臺階軸4上設置三級軸肩，分別為根部軸肩401、中部軸肩402和尾部軸肩403，所述根部軸肩401與所述殼體一2內的軸承一5內徑過盈配合，所述中部軸肩402與所述定子盤3採用鍵7連接，所述尾部軸肩403與所述殼體二12上的軸承15內徑過盈配合，所述襯套一21和襯套二19均設置在根部軸肩401端面上和尾部軸肩403端面上，通過壓蓋及緊釘螺釘將空心臺階軸上布置的各組件軸向鎖緊，形成電機整體。

本實施例中，所述發電機各組件的裝配順序為：①以空心臺階軸4為連接體，將機殼一2(內置軸承一5)裝入空心臺階軸根部軸肩；②裝入襯套一21；③安裝定子盤3(內置鍵7)，線圈繞組電極引線經過線孔20引出；④裝入襯套二19；⑤機殼二12(內置軸承二15)；⑥裝壓蓋18，並通過三個緊釘螺釘17對空心臺階軸上的組件進行軸向鎖緊；⑦在機殼一2柱面預製孔處分別壓入導流罩一1和導流罩二11；⑧用6顆連接螺釘22將機殼一2與機殼二12連接為一體。

本實施例自控溫圓盤式高功率密度發電機的工作原理如下：

圓盤式轉子在外部轉矩作用下圍繞空心臺階軸4運轉，分別固接在殼體一2和殼體二12內側的第一磁極環10和第二磁極環14(相對異性磁極布置，形成磁場)以及分別與之固接的第一磁軛環9和第二磁軛環13一同旋轉，與固接在空心臺階軸4上的定子盤3(內置多組線圈繞組)相對轉動，線圈在磁場中切割磁力線，產生電動勢，電能通過引線導出。

以上對本發明實施例進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。