CN108599494B - 一种车载混合励磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于混合励磁发电机领域，并公开了一种车载混合励磁发电机。该发电机包括定子和转子，定子包括导磁外壳、励磁绕组、定子铁芯和设置在该定子铁芯上的电枢绕组，转子设置在一组相对设置的定子铁芯之间，励磁绕组为环形集中励磁绕组结构形式，设置在导磁外壳内部并将转子包覆在其中；转子包括转子铁芯、永磁体和铁芯块，铁芯的两侧均设置有多个铁芯和块和永磁体，其中，铁芯和永磁体均沿铁芯侧面的圆周方向交错且等间距排列，永磁体与励磁绕组各自产生的磁通叠加，以此形成混合励磁磁通。通过本发明，实现混合励磁磁通，有效利用电机空间，电压调节特性好，电机轴向尺寸短，功率密度高。

Description

一种车载混合励磁发电机

技术领域

本发明属于混合励磁发电机领域，更具体地，涉及一种车载混合励磁发电机。

背景技术

近年来，汽车自动化和舒适化程度的提高导致车载电量逐渐增大。发电机作为汽车的重要组成部分，对其性能要求随之提高，因此研发高性能的发电机成为了当今电机行业的发展方向和产能的增长点。

车载发电机目前使用的主要有如下两类电机：第一类为电励磁发电机，第二类为永磁同步电机，电励磁发电机具有较宽的电压调节范围，但是由于励磁绕组的存在，导致较大的励磁铜耗，降低了电机的效率；同时，电刷等部件导致电机的可靠性寿命降低，永磁电机具有功率密度高、体积小、效率高等优点，但是由于其永磁励磁，输出电压调节困难。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种车载混合励磁发电机，通过对其关键组件定子和转子的设计，使得转子设置在定子之间，环形集中励磁绕组设置在导磁外壳内部并包覆着转子，其目的在于充分利用整个电机所占体积，由此解决混合励磁绕组电机体积大、励磁调节困难和转换效率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种车载混合励磁发电机，其特征在于，该发电机包括导磁外壳和设置在该导磁外壳中的定子、转子、励磁绕组和转轴，

所述定子包括导磁外壳、定子铁芯、设置在该定子铁芯上的电枢绕组和励磁绕组，所述转子设置在一组相对设置的定子铁芯之间，所述励磁绕组呈环形，所述转子包覆在该励磁绕组中，所述转轴是所述导磁外壳、定子、转子和励磁绕组的中心轴，所述转轴旋转带动所述转子旋转；

所述转子包括转子铁芯、永磁体和铁芯块，所述转子铁芯的两侧均设置有数量相同的多个铁芯块和永磁体，其中，所述铁芯块和永磁体均沿所述转子铁芯侧面的圆周方向交错且等间距排列，所述永磁体产生的磁通与所述励磁绕组产生的磁通叠加，以此形成混合励磁磁通。

进一步优选地，所述转子中，转子铁芯一侧的铁芯块与另一侧的永磁铁相对应。

进一步优选地，所述转子与定子之间设置有气隙，且转子设置在一组相对设置的定子之间的中心，使得所述转子与两侧的所述定子之间的气隙间隔相同。

进一步优选地，所述多个永磁体的充磁方向均相同。

进一步优选地，所述定子铁芯由硅钢片叠压或软磁复合材料压制而成。

进一步优选地，所述铁芯块和转子铁芯均采用钢锻造、硅钢片叠压或者软磁复合材料压制制成。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明提供的车载混合励磁发电机，该电机通过在转子外侧包覆有环形励磁绕组，配合转子铁芯上设有的永磁体共同调节励磁，同时集中了混合励磁和轴向磁通电机的优点，使得励磁特性可调，增加了调压范围；

2、本发明通过采用将环形集中励磁绕组形式，将转子包覆在励磁绕组中，该环形励磁绕组的设置有效的利用了电机空间，使得整体电机体积小；

3、本发明通过将所有组件设置在外壳中，且共中心轴，轴向尺寸短，转矩密度和功率密度高，保留了轴向磁通电机原有的优点，特别适合用于空间受限制的领域。

附图说明

图1为本发明汽车用混合励磁发电机的三维结构示意图；

图2为本发明汽车用混合励磁发电机的转子结构图；

图3为本发明汽车用混合励磁发电机的半剖图；

图4为本发明汽车用混合励磁发电机的永磁励磁磁路示意图；

图5为本发明汽车用混合励磁发电机的电励磁磁路示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-导磁外壳、2-定子铁芯、3-电枢绕组、4-励磁绕组、5-永磁体、6-铁芯块、7-转子铁芯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

结合图1、图2、图3、图4和图5，一种车载混合励磁发电机，包括导磁外壳1、定子铁芯2、电枢绕组3、励磁绕组4、永磁体5、铁芯块6和转子铁芯7。如图2所示，转子铁芯7呈盘状，两侧均设置M个永磁体5和M个铁芯块6，并且M个永磁体5和M个铁芯块6紧贴着转子铁芯7。每侧的M个永磁体5和M个铁芯块6沿转子铁芯周向均匀分布，并交错等距设置；一侧的M个铁芯块6与另一侧的M个永磁体5轴向相对应；2M个永磁体5、2M个铁芯块6和转子铁芯7构成电机的转子。如图3所示，转子位于两个定子铁芯2的中间，三者同轴设置；转子两侧与两个定子铁芯2的轴向气隙间隔相等；两个定子铁芯2的结构尺寸相同；两套电枢绕组3分别设置在两个定子铁芯2之上；导磁外壳1同轴安装在定子铁芯2上；励磁绕组设置在导磁外壳内部，将转子包覆在其中；导磁外壳1与定子铁芯2相连，用于提供磁通路径。

进一步的，定子铁芯2采用硅钢片叠压或软磁复合材料压制而成。

进一步的，铁芯块4和转子铁芯7采用由钢锻造、硅钢片叠压或软磁复合材料压制而成。

进一步的，2M个永磁体5的充磁方向相同，M为正整数。

本发明的实施例中，是一对极混合励磁发电机，转子中包括两个永磁体，两个铁芯块，转子铁芯的两侧分别有一个永磁体和一个铁芯块，转子与定子之间有气隙，转子与两侧定子的气隙间隔相等；两个定子铁芯2的结构尺寸相同；两套三相电枢绕组3分别设置在两个定子铁芯2之上；导磁外壳1与定子铁芯2相连，用于提供磁通路径。

本实施例中的发电机的运行原理如下：

在励磁绕组3中通入产生气隙磁通方向与永磁体产生的气隙磁通方向相反的直流励磁电流，励磁磁通由两部分构成:永磁体产生的磁通和励磁绕组产生的磁通。永磁体产生的励磁磁通所形成的磁路为：永磁体→气隙→定子铁心→导磁外壳→定子铁心→气隙→永磁体→转子铁心→永磁体，如图4所示；励磁绕组通电后产生的磁通所形成的磁路为：铁心块→气隙→定子铁心→导磁外壳→定子铁心→气隙→铁芯块→转子铁芯→铁心块，如图5所示。两种方式产生的磁通相互叠加形成最终的气隙磁通。当原动机拖动电机转子结构旋转时，电枢绕组3所铰链的磁链发生变化，从而感生出电动势。通过调节环形励磁绕组4中的励磁电流的大小和方向，调节气隙合成磁场，从而调节电机反电势的大小。

本发明提出的车载混合励磁发电机，采用混合励磁的方式使得输出电压灵活可调，增加了调压范围；采用环形集中励磁绕组形式，有效的利用了电机空间；同时电机轴向尺寸短和功率密度高，特别适合用于空间受限制的汽车等应用领域。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车载混合励磁发电机，其特征在于，该发电机包括定子、转子和转轴，

所述定子包括导磁外壳(1)、定子铁芯(2)、设置在该定子铁芯上的电枢绕组(3)和励磁绕组(4)，所述转子设置在一组相对设置的定子铁芯(2)之间，所述励磁绕组(4)呈环形，所述转子包覆在该励磁绕组中，所述转轴是所述导磁外壳、定子、转子和励磁绕组的中心轴，所述转轴旋转带动所述转子旋转；

所述转子包括转子铁芯(7)、永磁体(5)和铁芯块(6)，所述转子铁芯的两侧均设置有数量相同的多个铁芯块(6)和永磁体(5)，其中，所述铁芯块和永磁体沿所述铁芯侧面的圆周方向交错且等间距排列，所述永磁体(5)产生的磁通与所述励磁绕组(4)产生的磁通叠加，以此形成混合励磁磁通。

2.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述转子中，转子铁芯(7)一侧的铁芯块(6)与另一侧的永磁铁(5)相对应。

3.如权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，所述转子与定子之间设置有气隙，且转子设置在一组相对设置的定子之间的中心，使得所述转子与两侧的所述定子之间的气隙间隔相同。

4.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述多个永磁体(5)的充磁方向均相同。

5.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述定子铁芯(2)由硅钢片叠压或软磁复合材料压制而成。

6.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述铁芯块(6)和转子铁芯(7)均采用钢锻造、硅钢片叠压或者软磁复合材料压制而成。