专利名称：高效自激感应式车用发电机的制作方法
技术领域：
本发明属于感应式发电机领域，具体地说是车用发电机的一种改进型设计。
常规车用发电机，转子上设有绕组线圈，结构中具有炭刷或滑环装置，结构复杂，成本高易烧坏，故障率高，寿命短。现有的无刷车用发电机设计存在着结构件增加，制做困难等缺点，为提高发电机效率，解决寿命短，故障多的毛病，发明设计者尝试转子无绕组的设计上进行突破。中国专利90206166和94204389.8就是做了大胆的突破性设计。所设计的车用发电机结构中包括动力轴，定位在动力轴上的无绕组转子，定子及定位在定子上的电枢线圈和激磁线圈、外壳、端盖、风扇。虽然两者在设计上采用了不同方向的激磁线圈设计，但其磁通路设计上均存在着天然缺陷，磁路过长，磁损耗大，应用时温升过快，很难适应体积小，输出功率大的要求，应当在设计上进一步改进。
本发明的目的即是提供一种无刷高效自激感应式车用发电机的改进设计，力求实现高效磁通路，实现利用率高，高效、大功率的要求。
为实现以上目的，本发明主要在转子、定子的结构形状，以及适配线圈的组合上进行高效率的优化设计，具体方案如下转子使用高导磁材料制成，整体外形呈圆柱状，在圆柱面上加工出按圆柱面均匀分布的轴向通槽，转子的横截面呈凸起的齿形磁极和凹槽、均匀分布的齿轮形放射状。突起的齿形磁极与定子内圆之间间隙以发电机允许的工艺间隙为准。
定子的设计是根据转子的结构而进一步确定的。在定子的内圆柱面上开设有两种轴向通槽，一种是镶嵌电枢线圈的嵌线槽，一种是镶嵌激磁线圈的嵌线槽，均匀分布在定子的内圆柱面上，使定子的横截面成内齿轮状。相邻电枢嵌线槽中间形成齿状绕线极柱。绕线极柱的分布角γ是定子上齿状磁极分布角α的1/2。决定激磁嵌线槽宽度的两个相邻绕线极柱的分布角也称为槽宽分度角β=α。按以上分布原则决定两种嵌线槽的宽度并保证均匀对称分布。这就保证了在激磁线圈的作用下产生固定沿绕线极径向辐射的磁力线分布原则。当转子磁极与相间隔的两个绕线极柱相对齐时，处于两组高磁通电枢线圈和一组低磁通线圈状态。动力轴每转1/2α角度，每组电枢线圈内的磁通量就完成一次最高最低的转换，根据发电机的工作原理将每个电枢绕组适当连接，就可以获得稳定电压和持续的电流输出，并获得较大的功率。
下面结合实施例附图进一步说明本发明的目的是如何实现的
图1本发明的结构示意图。
图2是图1的横截面示意图。
其中1为动力轴，2为转子，2A为轴向通槽，2B代表齿形磁极，α代表齿形磁极分布角，3代表定子，3A代表电枢线圈嵌线槽，3B代表激磁线圈嵌线槽，3C代表绕线极柱，γ代表绕线极柱的分布角，4代表电枢线圈，5代表激磁线圈，6代表机壳，7代表风扇，8代表端盖，9代表整流装置和电极接线柱，β代表激磁嵌线槽宽度分布角。
实施例给出的是α=36°时的情况，在转子2上共设有10个齿形磁极2B，间隔分布角36°，均匀分布。
根据磁极2B的分布决定了激磁线圈嵌线槽宽度分布角β也为36°，共设四个，成90°间隔对称分布。绕线极柱3C分布角为18°，在两个激磁嵌线槽3B之间均布，共16个。激磁线圈5共四个沿嵌线槽3B绕制，同槽内按同极性并联连接形成N-S-N-S四个固定磁极。电枢绕组4为16个，分别围绕相应线极柱3C缠绕形成16个电枢线圈，每间隔一个串联连接形成两路交流输出绕组。
为保证自激感应发电机的连续性，制造定子3的材料中至少应保证有20％软铁材料，以保证有足够的剩磁，实现第二次启动运行。
根据以上的原则还可以设计定义磁极分布角α为45°(8极)、30°(12极)等各种规格同类型发电机，只要相应做出定子嵌线槽设计即可，以车用发电机的适用功率和工艺造价上来看，本发明给出的为实施例最佳实施方案。
按以上设计制成的车用发电机无碳刷、无滑环，大大降低了故障率，可以在恶劣环境下连续工作。且极大地避免对现代车用电器的打火干扰。且其工作频率高，直流特性优越，低速运行时能保持较好的对电瓶充电性能，另外由于有效磁路缩短，热耗降低，外壳、端盖均可使用低质钢材或铝材，而可以降低工艺难度和成本，为实现大功率低成本的指标，是车用发电机的一次重要改进。
权利要求
1.一种高效自激感应式车用发电机，结构中包括动力轴(1)、定位在动力轴上的转子(2)、定子(3)、电枢线圈(4)、激磁线圈(5)、连接在电枢线圈与激磁线圈之间的整流装置(9)、机壳(6)、风扇(7)和端盖(8)，其特征在于a、转子(2)是由高导磁材料制成的圆柱状，沿圆柱面加工而成的轴向通槽(2A)按圆柱面均匀分布，使转子横截面呈凸起齿形磁极(2B)与凹槽相间均布的齿轮形放射状，b、在定子(3)内圆柱面上开设有激磁线圈的嵌线槽(3B)和与转子(2)上齿形磁极(2B)相对应的电枢线圈嵌线槽(3A)，两种嵌线槽均为轴向通槽，形成间隔均匀的绕线极柱(3C)分布在定子上，使定子横截面呈内齿轮形，c、相邻绕线极柱(3C)的分布角γ等于定子上磁极分布角α的1/2，决定激磁嵌线槽(3B)宽度的两个绕线极柱的分布角β与α相等，d、电枢线圈(4)和激磁线圈(5)均设置在定子上，沿嵌线槽围绕线极柱缠绕，使线圈平面与径向垂直。
2.根据权利要求1所说的车用发电机，其特征在于转子(2)上齿形磁极(2B)的分布角α为36°。
3.根据权利要求2所说的车用发电机，其特征在于定子上的激磁线圈嵌线槽(3B)设置四个，间隔90°对称分布，槽宽分布角β为36°。
4.根据权利要求2所说的车用发电机，其特征在于绕线极柱分布角γ=18°，在相邻两个激磁嵌线槽(3B)之间均匀分布。
5.根据权利要求3所说的车用发电机，其特征在于激磁线圈(5)分四组沿嵌线槽(3B)缠绕，同槽内线圈并连形成N-S-N-S四组相间固定磁极。
6.根据权利要求4所说的车用发电机，其特征在于电枢线圈(4)绕均匀分的16个极柱(3C)缠绕形成16个电枢线圈，相间隔线圈串联形成两路交流输出。
7.根据权利要求1所说的车用发电机，其特征在于定子(3)的组成中至少含有20％的软铁材料。
全文摘要
本发明是对车用发电机的一次重要改进,新的改进方案采用无刷无滑环的设计,将电枢绕组和激磁绕组设计在定子上。转子采用横截面为齿轮形放射状多头电极的圆柱形结构,对应设计并分布在定子内圆柱面上的电枢嵌线槽和激磁嵌线槽,使绕组线圈平面与径向垂直,缩短了磁路,大大降低了热损耗,实现了高效低成本的结构设计和无干扰无故障的长期运行,是车用发电机的一次重要改进。
文档编号H02K19/16GK1303163SQ9912195
公开日2001年7月11日 申请日期1999年10月20日 优先权日1999年10月20日
发明者代锡康, 何建国, 薛士强 申请人:何建国, 薛士强