专利名称：高效无刷直流发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机，具体地说是一种高效无刷直流发电机。
背景技术：
直流发电机由于结构简单，价格低廉，广泛用于风力发电和机动车的发电。但直流发电机的换向器，不但极易损坏，还增加阻力和接触电阻；同时由于换向器中碳刷数量的限制，磁极不能设的太多，如果发电机有三对磁极，要想使三组线圈同时输出电流，必须使用三组碳刷，在这么小的发电机中使用三组碳刷，换向器的体积就可能比发电机本身还要大。 另外，在发电机转子转动的某一时刻，如果只有一对碳刷，那就只能将一组线圈绕组产生的感应电流向外输出，而其他线圈绕组所产生的感应电流，在此刻就被白白浪费掉了。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种高效无刷直流发电机，以解决现有带换向器的直流发动机结构复杂、故障率高和效率低的问题。本实用新型是这样实现的一种高效无刷直流发电机，包括定子铁芯、定子线圈、 转子铁芯和转子磁铁，所述定子线圈是由若干嵌接在定子铁芯线槽中的线圈绕组组成，每个线圈绕组是由两根导线并绕而成的两个相互独立的线圈，其中一个线圈的首端与另一线圈的尾端各串接一个二极管，成为串接二极管的引出端；一个线圈的尾端与另一线圈的首端不串接二极管，成为不串接二极管的引出端；所有线圈绕组中的串接二极管的引出端并联连接到上述直流发电机的正极输出端，所有线圈绕组中的不串接二极管的引出端并联连接到上述直流发电机的负极输出端。所述定子铁芯为圆筒状，内外两侧均设置有铁芯线槽；所述定子铁芯的一端固定在底座上，在所述底座的中心固定有定子轴，在所述定子轴上通过轴承接有内端盖和外端盖，在所述外端盖上接有位于所述定子铁芯外侧的转子外铁芯；所述转子铁芯位于所述定子铁芯的内侧，并固定在所述内端盖与所述外端盖之间；在所述转子铁芯上均布有2η个磁极极性为间隔排布的转子磁铁，在所述转子外铁芯上均布有与所述转子磁铁数量相同的转子外磁铁；一个转子外磁铁和一个同极排列的转子磁铁分布在电机圆周截面上的同一扇区内。在所述转子外铁芯的外侧面制有卡接皮带的皮带槽。所述定子铁芯为圆筒状，在其内侧均布有铁芯线槽；所述定子铁芯的两端固定在两个相对设置的外端盖上，在所述外端盖的中心通过轴承连接电机转轴，所述转子铁芯固定在所述电机转轴上，在所述转子铁芯上均布有2η个磁极极性为间隔排布的转子磁铁。在所述电机转轴的一端制有键槽。本实用新型采用双线并绕，二极管并流，有此可取代换向器的设置，消除了换向器所产生的阻力和接触电阻，大大增加了发电机的使用寿命。更重要的一点是，在发电机转子转动时，不论发电机有多少组线圈绕组，线圈绕组所产生的电流的大小和方向如何，都可以通过并流二极管向外输出感应电流，但不会对发电机增加任何影响，由此使得发电机的效率得以大大提高。经实验检测，本发电机的实测效率可达95%以上。
图1是采用双磁双线结构的直流发电机的结构示意图。图2是图1所示直流发电机的圆周截面图及定子线圈的接线示意图。图3是采用单磁双线结构的直流发电机的结构示意图。图4是图3所示直流发电机的圆周截面图及定子线圈的接线示意图。图中各部件名称及标号分别是定子铁芯1、转子铁芯2、内端盖3、定子轴4、转子磁铁5、定子线圈6、转子外磁铁7、底座8、转子外铁芯9、外端盖10、轴承11、二极管12、电机转轴13。
具体实施方式
实施例1 图1、图2所示的是双磁双线高效无刷直流发电机的实施例，其结构是，在一个盘片状的底座8上固定一个圆筒形的定子铁芯1，定子铁芯可用0. 3-0. 5mm厚的硅钢片冲制叠压组合而成。在定子铁芯1的内、外两侧均制有铁芯线槽，铁芯线槽沿径向里外相对，定子线圈6的每个线圈绕组采用双线并绕的方式，绕制在沿径向里外相对的一组铁芯线槽中。 线圈绕组与定子铁芯1之间采用常规方式进行绝缘处理。定子线圈6中的每个线圈绕组是由两根漆包铜导线并绕而成的两个相互独立的线圈，其中第一个线圈的首端与第二个线圈的尾端各串接一个二极管，成为串接二极管的引出端；第一个线圈的尾端与第二个线圈的首端不串接二极管，成为不串接二极管的引出端。所有线圈绕组的串接二极管的引出端并联连接到直流发电机的正极输出端A，所有线圈绕组的不串接二极管的引出端并联连接到直流发电机的负极输出端B。在底座8的中心固定一根定子轴4，在定子轴4的两端通过两个轴承11分接有由钢板制成的内端盖3和外端盖10，在外端盖10的边缘处接有圆筒状的转子外铁芯9，转子外铁芯9套在定子铁芯1的外侧。固定在内端盖3与外端盖10之间的转子铁芯2位于定子铁芯1的内侧。在转子铁芯2上均布有8个磁极极性为间隔排布的转子磁铁5 (数量为 4、6、8等偶数)，在转子外铁芯9上均布有与转子磁铁数量相同的转子外磁铁7。一个转子外磁铁7和一个同极排列的转子磁铁5分布在电机圆周截面上的同一扇区内，不同极性的转子磁铁5在转子铁芯2上交替排布(图幻。在转子外铁芯9的外侧面制有卡接皮带的皮带槽，通过皮带传动机构和外部的动力装置就可以带动本发电机的转子转动起来。实施例2:图3、图4所示的是单磁双线高效无刷直流发电机的实施例，其结构是，只在圆筒状的定子铁芯1的内侧制有均布的铁芯线槽，定子线圈6的每个线圈绕组采用双线并绕的方式，绕制并嵌接在每个铁芯线槽中。线圈绕组与定子铁芯1之间加以常规的绝缘处理。每个线圈绕组是由两根漆包铜导线并绕而成的两个相互独立的线圈，其中第一个线圈的首端与第二个线圈的尾端各串接一个二极管，成为串接二极管的引出端；第一个线圈的尾端与第二个线圈的首端不串接二极管，成为不串接二极管的引出端。所有线圈绕组的串接二极管的引出端并联连接到直流发电机的正极输出端A，所有线圈绕组的不串接二极管的引出端并联连接到直流发电机的负极输出端B。定子铁芯1的两端固定在两个相对设置的外端盖10上，两个外端盖10的中心有孔，通过轴承11支撑连接在电机转轴13上。在电机转轴13上固定连接有圆柱状(或圆筒状)的转子铁芯2，在转子铁芯2的圆周表面均布有4个转子磁铁5，4个转子磁铁5的磁极极性为间隔排布。在电机转轴13的一端制有键槽，用以连接皮带轮等传动机构，以便通过与动力装置的连接，带动本发电机的转子转动。本实施例是将转子的双磁结构改为单磁结构，这样，结构更加紧凑，但效率会有所下降。本实用新型的工作原理如下发电机的转子在外力(如风力机、内燃机)带动下做高速旋转，如图2所示，在定子铁芯上的18个线圈绕组均切割磁力线，由楞次定律可知，这18个线圈绕组将同时产生感应电流，但18个线圈绕组中的两个相互独立的线圈中所产生的感应电流的方向是相反的。由于采用了双线并绕和二极管并流的技术措施，所以，在每个线圈绕组中的两个独立线圈中，总会有一个线圈是向外输出电流的，而另一个线圈由于二极管的设置而被截止，停止向外输出电流。同时，二极管还起到了在线圈不产生感应电流时，防止电流倒流入线圈的作用。当转子转动、线圈绕组对应的磁极极性发生改变后，每个线圈绕组中的第二个线圈就向外输出电流，而第一个线圈则被截止。这样，只要转子保持旋转运动状态，在所有线圈绕组中就都会有向外输出的感应电流，发电机的效率因此得以大大提高。本实用新型可取代目前所使用的风力发电机，可大大提高风力发电机的效率和寿命；也可用于汽车发电机，使汽车油耗降低。
权利要求1.一种高效无刷直流发电机，包括定子铁芯(1)、定子线圈(6)、转子铁芯( 和转子磁铁(5)，所述定子线圈(6)是由若干嵌接在定子铁芯线槽中的线圈绕组组成，其特征是，每个线圈绕组是由两根导线并绕而成的两个相互独立的线圈，其中一个线圈的首端与另一线圈的尾端各串接一个二极管(12)，所有线圈绕组的串接二极管的引出端并联连接到上述直流发电机的正极输出端(A)，所有线圈绕组的不串接二极管的引出端并联连接到上述直流发电机的负极输出端(B)。
2.根据权利要求1所述的高效无刷直流发电机，其特征是，所述定子铁芯(1)为圆筒状，内外两侧均设置有铁芯线槽；所述定子铁芯(1)的一端固定在底座(8)上，在所述底座 (8)的中心固定有定子轴G)，在所述定子轴(4)上通过轴承(11)接有内端盖C3)和外端盖(10)，在所述外端盖(10)上接有位于所述定子铁芯(1)外侧的转子外铁芯(9)；所述转子铁芯(2)位于所述定子铁芯(1)的内侧，并固定在所述内端盖(3)与所述外端盖(10)之间；在所述转子铁芯( 上均布有2η个磁极极性为间隔排布的转子磁铁(5)，在所述转子外铁芯(9)上均布有与所述转子磁铁数量相同的转子外磁铁(7)；—个转子外磁铁(7)和一个同极排列的转子磁铁(5)分布在电机圆周截面上的同一扇区内。
3.根据权利要求2所述的高效无刷直流发电机，其特征是，在所述转子外铁芯(9)的外侧面制有卡接皮带的皮带槽。
4.根据权利要求1所述的高效无刷直流发电机，其特征是，所述定子铁芯(1)为圆筒状，在其内侧均布有铁芯线槽；所述定子铁芯(1)的两端固定在两个相对设置的外端盖 (10)上，在所述外端盖(10)的中心通过轴承(11)连接电机转轴(13)，所述转子铁芯(2) 固定在所述电机转轴(1 上，在所述转子铁芯( 上均布有2η个磁极极性为间隔排布的转子磁铁(5)。
5.根据权利要求4所述的高效无刷直流发电机，其特征是，在所述电机转轴(1 的一端制有键槽。
专利摘要本实用新型涉及一种高效无刷直流发电机，包括定子铁芯、定子线圈、转子铁芯和转子磁铁，所述定子线圈是由若干嵌接在定子铁芯线槽中的线圈绕组组成，每个线圈绕组是由两根导线并绕而成的两个相互独立的线圈，其中一个线圈的首端与另一线圈的尾端各串接一个二极管，所有线圈绕组的串接二极管的引出端并联连接到上述直流发电机的正极输出端，所有线圈绕组的不串接二极管的引出端并联连接到上述直流发电机的负极输出端。本实用新型可取代目前所使用的风力发电机，可大大提高风力发电机的效率和寿命；也可用于汽车发电机，使汽车油耗降低。
文档编号H02K3/28GK202150779SQ20112028079
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者刘贵平 申请人:刘贵平