專利名稱：新型永磁同步發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬發(fā)電設(shè)備，是采用新型永磁材料制成的同步發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)適用于與汽油機(jī)等動(dòng)力機(jī)配套組成發(fā)電機(jī)組。
傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)其轉(zhuǎn)子部分均采用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，制成電磁發(fā)電機(jī)。目前，有用永磁材料制成的永磁發(fā)電機(jī)，如我國(guó)專利92204162.8和88100879.6及89211130.5三個(gè)專利，他們?cè)谂c汽油機(jī)等動(dòng)力機(jī)組成發(fā)電機(jī)組時(shí)，其電子點(diǎn)火系統(tǒng)所需的電源一般均由單獨(dú)設(shè)置在動(dòng)力機(jī)上磁電機(jī)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(jī)還由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用整體型式(如92204162.8號(hào)專利)，因其稀土磁鋼受溫升影響而使磁場(chǎng)穩(wěn)定性變差，同時(shí)造價(jià)都較高，因而使其應(yīng)用受到限制。再者，這些發(fā)電機(jī)的磁極有的采用“直極型”磁極，很難消除齒諧波電動(dòng)勢(shì)對(duì)輸出電壓波形的危害(產(chǎn)生畸變)，同時(shí)，也使磁極表面損耗與曲折漏抗加大。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且省去動(dòng)力機(jī)的磁電機(jī)部分，既能減輕重量又能降低溫升，還能提高磁場(chǎng)穩(wěn)定性的新型永磁同步發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型解決方案是將轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)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(dá)到發(fā)電機(jī)輸出電能質(zhì)量高，穩(wěn)定性好。同時(shí)，省去磁電機(jī)后將電子點(diǎn)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(jī)直接固定在動(dòng)力機(jī)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(jiǎn)單。
本實(shí)用新型工作原理與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)原理一樣，即轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子線圈切割轉(zhuǎn)子上永久磁場(chǎng)的磁力線，使定子線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即為發(fā)電機(jī)的輸出電能。
本實(shí)用新型由轉(zhuǎn)子，定子，定子線圈，外殼，冷卻裝置組成。本實(shí)用新型的轉(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(jì)成斜形，其斜角尺寸為定子電樞的一個(gè)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(gè)“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(dòng)勢(shì)中的三次諧波電動(dòng)勢(shì)的危害，又能提高電機(jī)的有效利用率，同時(shí)也改善了發(fā)電機(jī)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(jī)內(nèi)能保持穩(wěn)定地工作，必須注意發(fā)電機(jī)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(shí)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(jī)輸出電能的穩(wěn)定性將隨工作溫升而變差。因此，在設(shè)計(jì)稀土永磁發(fā)電機(jī)時(shí)散熱條件須作為重點(diǎn)來(lái)考慮。所以本實(shí)用新型將轉(zhuǎn)子芯設(shè)計(jì)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(dòng)時(shí)，利用轉(zhuǎn)子芯的風(fēng)流槽，強(qiáng)制性的將發(fā)電機(jī)內(nèi)溫度帶出轉(zhuǎn)子外擴(kuò)散，從而能迅速降低發(fā)電機(jī)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(jī)的推廣和發(fā)展開辟了一條可行的途徑。
本實(shí)用新型在與動(dòng)力機(jī)(如汽油機(jī))組成發(fā)電機(jī)組時(shí)，可省去原汽油機(jī)上大而笨重的磁電機(jī)，并成功地將點(diǎn)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(jī)定子(電樞)內(nèi)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(jī)與動(dòng)力機(jī)同步運(yùn)行時(shí)，當(dāng)動(dòng)力機(jī)(如汽油機(jī))活塞到達(dá)上死點(diǎn)前18°-24°電度角時(shí)的發(fā)電機(jī)電樞空槽中設(shè)置少許圈數(shù)做點(diǎn)火系統(tǒng)的傳感線圈即可。采用此方法可避免傳統(tǒng)發(fā)電組的磁電機(jī)部分受其空間小，磁極磁場(chǎng)弱的限制，使其高壓充電線圈的線徑只能取得很細(xì)與強(qiáng)度差帶來(lái)易擊穿的缺點(diǎn)。從而提高了整機(jī)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(jī)開創(chuàng)了“機(jī)電一體化”的新途徑。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖。
圖3為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子斜形磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子上圓形磁極結(jié)構(gòu)示意圖。
參照附圖，圖中1為轉(zhuǎn)子，2為定子，3為發(fā)電機(jī)外殼，4為轉(zhuǎn)子磁極環(huán)，5為轉(zhuǎn)子芯，6為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，7為發(fā)電機(jī)冷卻裝置，8為動(dòng)力機(jī)，9為導(dǎo)磁材料。
圖1，圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖及左視圖。圖中轉(zhuǎn)子1直接安裝在動(dòng)力機(jī)風(fēng)扇端蓋面的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)上，而定子部份則直接用緊固件固定在動(dòng)力機(jī)冷卻風(fēng)扇的端蓋板上。
圖3為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子上無(wú)炭刷，無(wú)繞組，轉(zhuǎn)軸6上固定有轉(zhuǎn)子芯5，該轉(zhuǎn)子芯設(shè)計(jì)成軸流式風(fēng)扇形，即轉(zhuǎn)子芯不采用簡(jiǎn)便的實(shí)芯，因?yàn)樗焕趯l(fā)電機(jī)機(jī)身溫度向外擴(kuò)散。轉(zhuǎn)子芯四周固定有用稀土磁性材料銣鐵硼、釤鈷等壓制而成的整個(gè)子閉合圓形磁極環(huán)，或用其制成1對(duì)以上的轉(zhuǎn)子閉合圓形磁極環(huán)，為了抑制齒諧波對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電能波形危害，通常將磁極設(shè)計(jì)成斜形磁極。
圖4為轉(zhuǎn)子斜形磁極結(jié)構(gòu)示意圖。圖中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(gè)齒距。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5為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子上圓形磁極環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中A為全用稀土永磁材料壓制成的圓形磁極環(huán)。為節(jié)省稀土磁極材料，在每對(duì)磁極環(huán)空隙間可用電工純鐵、低碳鋼或其他導(dǎo)磁材料代替，使之成為圓形磁極環(huán)。B為一對(duì)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(duì)稀土磁極與其他導(dǎo)磁材料制成的圓形磁極環(huán)。D為三對(duì)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(diǎn)的為稀土磁極，無(wú)點(diǎn)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。
本實(shí)用新型與汽油機(jī)等動(dòng)力機(jī)組成發(fā)電機(jī)組時(shí)，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(diǎn)。特別適合無(wú)電(停電)城市家庭，邊遠(yuǎn)地區(qū)，小型娛樂(lè)場(chǎng)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(jī)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)內(nèi)嵌有主繞組線圈，空槽中繞有供動(dòng)力機(jī)點(diǎn)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(jī)其特征在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子芯外固定有稀土永磁制成的閉合圓形磁極環(huán)或采用1對(duì)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(jī)，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(gè)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(jī)，其特征在于定子電樞空槽中低壓傳感線圈安在動(dòng)力機(jī)活塞到達(dá)上死點(diǎn)前18°-24°電度角時(shí)的發(fā)電機(jī)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(jī)，其特征在于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分直接安裝在動(dòng)力機(jī)風(fēng)扇端蓋面的轉(zhuǎn)軸上，定子部分直接固定在動(dòng)力機(jī)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(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子芯用非導(dǎo)磁材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種新型永磁同步發(fā)電機(jī)，它可直接與動(dòng)力機(jī)組成發(fā)電機(jī)組。它由定子，轉(zhuǎn)子，機(jī)殼組成。轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成軸流式風(fēng)扇形圓柱體。轉(zhuǎn)子芯上均勻?qū)ΨQ固定一對(duì)以上抑制齒諧波電動(dòng)勢(shì)對(duì)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(gè)齒距。本實(shí)用新型與用汽油機(jī)做動(dòng)力機(jī)時(shí)，可省去汽油機(jī)上的磁電機(jī)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(diǎn)，特別適合無(wú)電(或停電)城市家庭，邊遠(yuǎn)地區(qū)，小型娛樂(lè)場(chǎng)所與野外作業(yè)用。
文檔編號(hào)H02K1/27GK2250595SQ9524202
公開日1997年3月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:成都志達(dá)實(shí)業(yè)總公司