專利名稱：新型永磁同步發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬發(fā)電設(shè)備，是采用新型永磁材料制成的同步發(fā)電機。該發(fā)電機適用于與汽油機等動力機配套組成發(fā)電機組。
傳統(tǒng)的發(fā)電機其轉(zhuǎn)子部分均采用電磁鐵產(chǎn)生磁場，制成電磁發(fā)電機。目前，有用永磁材料制成的永磁發(fā)電機，如我國專利92204162.8和88100879.6及89211130.5三個專利，他們在與汽油機等動力機組成發(fā)電機組時，其電子點火系統(tǒng)所需的電源一般均由單獨設(shè)置在動力機上磁電機部分提供，因而使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增大，重量加重，效率降低。而且這類發(fā)電機還由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用整體型式(如92204162.8號專利)，因其稀土磁鋼受溫升影響而使磁場穩(wěn)定性變差，同時造價都較高，因而使其應(yīng)用受到限制。再者，這些發(fā)電機的磁極有的采用“直極型”磁極，很難消除齒諧波電動勢對輸出電壓波形的危害(產(chǎn)生畸變)，同時，也使磁極表面損耗與曲折漏抗加大。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種體積小，結(jié)構(gòu)簡單，且省去動力機的磁電機部分，既能減輕重量又能降低溫升，還能提高磁場穩(wěn)定性的新型永磁同步發(fā)電機。
本發(fā)明解決方案是將轉(zhuǎn)子設(shè)計成軸流式風(fēng)扇形的圓柱體，使其改善自身內(nèi)部散熱條件以保證其工作性能可靠，達到發(fā)電機輸出電能質(zhì)量高，穩(wěn)定性好。同時，省去磁電機后將電子點火系統(tǒng)所需的低壓傳感線圈與高壓充電線圈設(shè)置在定子(電樞)空槽中，從而使發(fā)電機直接固定在動力機的冷卻風(fēng)扇端蓋上，使其結(jié)構(gòu)緊湊與體積輕巧，重量與成本下降，制造工藝簡單。
本發(fā)明工作原理與傳統(tǒng)發(fā)電機原理一樣，即轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動時，定子線圈切割轉(zhuǎn)子上永久磁場的磁力線，使定子線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢即為發(fā)電機的輸出電能。
本發(fā)明由轉(zhuǎn)子，定子，定子線圈，外殼，冷卻裝置組成。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子由稀土磁極，轉(zhuǎn)子芯和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成。轉(zhuǎn)子上的稀土磁極設(shè)計成斜形，其斜角尺寸為定子電樞的一個齒距；轉(zhuǎn)子芯用具有一定剛性的非導(dǎo)磁性材料(如鋁合金，銅，膠木，木材、硬質(zhì)塑料，布膠棒等)制成。
定子鐵芯上均勻分布24--36個“T型”齒，齒槽中嵌有主繞組線圈，通常線圈的槽滿率為70--80％，即留有20--30％的空槽，這樣繞制的線圈總匝數(shù)少，阻抗小，既能消除空載電動勢中的三次諧波電動勢的危害，又能提高電機的有效利用率，同時也改善了發(fā)電機的電氣特性。
為了保證采用稀土永磁材料制作磁極在發(fā)電機內(nèi)能保持穩(wěn)定地工作，必須注意發(fā)電機周圍及自身溫度不宜太高。由于一般稀土磁性材料的理論(標(biāo)稱)溫度值與實際工作溫度值差距甚大，通常在80℃溫度下工作為宜，否則發(fā)電機輸出電能的穩(wěn)定性將隨工作溫升而變差。因此，在設(shè)計稀土永磁發(fā)電機時散熱條件須作為重點來考慮。所以本發(fā)明將轉(zhuǎn)子芯設(shè)計成軸流式風(fēng)扇形的轉(zhuǎn)子芯。這不僅可節(jié)省材料、降低成本、減輕重量，主要是當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子中轉(zhuǎn)動時，利用轉(zhuǎn)子芯的風(fēng)流槽，強制性的將發(fā)電機內(nèi)溫度帶出轉(zhuǎn)子外擴散，從而能迅速降低發(fā)電機溫度。解決了以往稀土磁性材料制造轉(zhuǎn)子磁極所存在的這一大難題，為稀土永磁發(fā)電機的推廣和發(fā)展開辟了一條可行的途徑。
本發(fā)明在與動力機(如汽油機)組成發(fā)電機組時，可省去原汽油機上大而笨重的磁電機，并成功地將點火系統(tǒng)所需的低壓傳感線圈與高壓充電線圈巧妙地設(shè)置在發(fā)電機定子(電樞)內(nèi)20--30％的空槽中。其中高壓充電線圈也可以從定子主繞組的抽頭中引出。低壓傳感線圈是利用發(fā)電機與動力機同步運行時，當(dāng)動力機(如汽油機)活塞到達上死點前18°--24°電度角時的發(fā)電機電樞空槽中設(shè)置少許圈數(shù)做點火系統(tǒng)的傳感線圈即可。采用此方法可避免傳統(tǒng)發(fā)電機組的磁電機部分受其空間小，磁極磁場弱的限制，使其高壓充電線圈的線徑只能取得很細與強度差帶來易擊穿的缺點。從而提高了整機工作可靠性，大幅度地縮小了體積，減輕了重量，降低了成本，為稀土永磁發(fā)電機開創(chuàng)了“機電一體化”的新途徑。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的設(shè)計作進一步說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
參照附中(1)為轉(zhuǎn)子，(2)為定子，(3)為發(fā)電機外殼，(4)為轉(zhuǎn)子磁極環(huán)，(5)為轉(zhuǎn)子芯，(6)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，(7)為發(fā)電機冷卻裝置，(8)動力機。
圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子上無炭刷，無繞組，轉(zhuǎn)軸(6)上固定有轉(zhuǎn)子芯(5)，該轉(zhuǎn)子芯設(shè)計成軸流式風(fēng)扇形，即轉(zhuǎn)子芯不采用簡便的實芯，因為它不利于將發(fā)電機機身溫度向外擴散。轉(zhuǎn)子芯四周固定有用稀土磁性材料釹鐵硼、釤鈷等壓制而成的整個轉(zhuǎn)子閉合圓形磁極環(huán)，或用其制成1對以上的轉(zhuǎn)子閉合圓形磁極環(huán)，為了抑制齒諧波對發(fā)電機輸出電能波形危害，通常將磁極設(shè)計成斜形磁極。斜形磁極是將磁極兩端平形切成斜角α，斜角大小為定子電樞的一個齒距。為節(jié)省稀土磁極在每對磁極環(huán)空隙間用電工純鐵、低碳鋼或其他導(dǎo)磁材料代替，使之成為圓形磁極環(huán)。磁極環(huán)用膠粘結(jié)或用螺釘或其他方式固定在轉(zhuǎn)子芯上。即將轉(zhuǎn)子圓形磁極環(huán)套在轉(zhuǎn)子芯上。
圖2中(A)為全用稀土永磁材料壓制成的圓形磁極環(huán)。(B)為一對稀土磁極與其他導(dǎo)磁材料(如電工純鐵、低碳鋼等)制成的圓形磁極環(huán)。(C)為二對稀土磁極與其他導(dǎo)磁材料制成的圓形磁板環(huán)。(D)為三對稀土磁極與其他導(dǎo)磁材料制成的圓形磁極環(huán)，余依次類推。圖中有星點的為稀土磁極，無點的為其他導(dǎo)磁材料。其他導(dǎo)磁材料的斜角及厚度、寬度與圓弧尺寸大小與稀土磁極的尺寸一致，二者相組合成一同心圓環(huán)，套在轉(zhuǎn)子芯外面，用膠或螺釘或其他方式固定在轉(zhuǎn)子芯上，轉(zhuǎn)子芯與轉(zhuǎn)軸固定在一起。
本發(fā)明與汽油機等動力機組成發(fā)電機組時，具有結(jié)構(gòu)緊湊、攜帶方便、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。特別適合無電(停電)城市家庭，邊遠地區(qū)，小型娛樂場所與野外作業(yè)用。
權(quán)利要求
1.一種由靜止部分的定子，定子線圈，轉(zhuǎn)子及外殼組成的新型永磁同步發(fā)電機其特征在于A、轉(zhuǎn)子由稀土磁極、轉(zhuǎn)子芯和轉(zhuǎn)軸制造成軸流式風(fēng)扇形的圓柱體；B、定子的70--80％槽內(nèi)嵌有主繞組線圈，空槽中繞有供動力機點火系統(tǒng)用的低壓傳感線圈與高壓充電線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型永磁同步發(fā)電機其特征在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子芯外固定有用以抑制齒諧波電動勢對輸出電壓波形產(chǎn)生畸變和消除磁極表面損耗與曲折漏抗等的稀土永磁制成的閉合圓形磁極環(huán)或采用1對以上稀土永磁與導(dǎo)磁材料相間隔制成均勻?qū)ΨQ的斜形閉合圓形磁極環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型永磁同步發(fā)電機，其特征在于閉合圓形磁極環(huán)上的斜形磁極斜角尺寸為電樞齒的一個齒距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型永磁同步發(fā)電機，其特征在于定子電樞空槽中低壓傳感線圈安在動力機活塞到達上死點前18°--24°電度角時的發(fā)電機空槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型永磁同步發(fā)電機，其特征在于發(fā)電機轉(zhuǎn)子部分直接安裝在動力機風(fēng)扇端蓋面的轉(zhuǎn)軸上定子部分直接固定在動力機冷卻風(fēng)扇的端蓋上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型永磁同步發(fā)電機，其特征在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子芯用非導(dǎo)磁材料(如鋁合金、銅、膠木、木材、硬質(zhì)塑料、布膠棒等)制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型永磁同步發(fā)電機，它可直接與動力機組成發(fā)電機組。它由定子，轉(zhuǎn)子，機殼組成。轉(zhuǎn)子設(shè)計成軸流式風(fēng)扇形圓柱體。轉(zhuǎn)子芯上均勻?qū)ΨQ固定一對以上抑制齒諧波電動勢對輸出電壓波形產(chǎn)生畸變和消除磁極表面損耗與曲折漏抗的斜形磁極，斜角尺寸為電樞的一個齒距。本發(fā)明與用汽油機做動力機時，可省去汽油機上的磁電機部分。故具有結(jié)構(gòu)緊湊，攜帶方便，體積小，重量輕，成本低等優(yōu)點，特別適合無電(或停電)城市家庭，邊遠地區(qū)，小型娛樂場所與野外作業(yè)用。
文檔編號H02K21/00GK1143850SQ95111470
公開日1997年2月26日 申請日期1995年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月18日
發(fā)明者于波 申請人:成都志達實業(yè)總公司