盘式定转子对置的发电机的制作方法

本发明属于发电机技术领域，涉及盘式定转子对置的发电机。

背景技术：

现有汽车发电机一般为内转子式发电机。这些内定子式电机在大体上为近似圆筒式结构、转子为近似圆柱式结构，合起来成为套筒式结构，转子轴由定子端盖轴心部来支撑，多采用滚动轴承或套筒式滑动轴承。这些电机外部结构轴向长度较长，限制了一些场合的应用；旋转电机在运行时由于转子旋转时的径向离心力会导致轴承承载加重，部分电机会导致轴承或轴套磨损失圆，失圆会导致转子径向振动加大、噪声增加、严重的还会发生“扫堂”。特别是汽车发电机直径较小，直径范围大致约在10cm～25cm之间，为了提高低速发电性能，发电机转速一般是发动机转速的1.6～2.5倍，当发动机转速6000rpm时，发电机转速可达12000rpm以上，对发电机壳体、轴承都有较高的技术要求，特别是对汽车发电机轴承，其高速性能、耐久性能都是至关重要的指标，实际在使用过程中，发电机因为轴承损坏的较多。发电机和发动机之间采用皮带传动，因其工作于发动机舱，高温热流和燃油蒸汽、较低的挠度都使皮带的寿命较短，属于需要经常维护的易损件，经过一定里程的行驶需要调整挠度以及更换发电机皮带。也经常发生行驶途中发电机皮带突然断裂导致不发电乃至车辆抛锚现象，给行车带来隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种盘式定转子对置的电机，以克服上述技术问题中的至少一个问题，如发电机内部无轴承，定子和转子之间不是用传统方式的轴承直接连接，避免了发电机轴承导致的损坏，发电机转子直接和曲轴前端同心式固定连接，也可以把转子装在曲轴皮带前，省去了皮带带来的问题。

本发明的技术方案是，提供了一种盘式定转子对置的发电机，其特殊之处在于包括盘式定子、盘式转子、所述盘式定子和盘式转子的支撑部件、射频耦合激磁组件，其中：

所述盘式定子固定于定子基座上，所述定子基座和发动机的机体机械连接，所述盘式定子的轴心部安装有射频发射磁芯、射频发射线圈，

所述盘式转子的一侧和发动机的曲轴前端同心连接，所述盘式转子的另一侧的轴心部安装有射频接收磁芯、射频接收线圈，

所述盘式定子和所述盘式转子采用轴心对齐的方式面对面布置，所述盘式定子和所述盘式转子之间留有间隙，

所述盘式定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子绕组绕制于所述定子磁芯上，

所述盘式转子包括软磁式转子磁芯和转子绕组，所述转子绕组绕制于所述转子磁芯上，

所述盘式定子、所述盘式转子、所述盘式定子和盘式转子的支撑部件组成激磁式电机本体，

所述射频耦合激磁组件包括射频调制电路、射频发射磁芯、射频发射线圈、射频接收磁芯、射频接收线圈和射频整流滤波电路，所述射频调制电路连接电源正负极，所述射频调制电路输出端连接射频发射线圈，所述射频发射线圈绕制于所述射频发射磁芯上，所述射频接收线圈绕制于所述射频接收磁芯上，所述射频发射磁芯和所述射频接收磁芯均为圆型结构且直径相等，所述射频发射磁芯固定于所述定子磁芯轴心部位，所述射频接收磁芯固定于所述转子磁芯轴心部位，所述射频发射磁芯的轴向圆面和所述射频接收磁芯的轴向圆面对齐且留有间隙，所述射频接收线圈连接所述射频整流滤波电路输入端，所述射频整流滤波电路输出端连接所述转子绕组，使所述频调制电路、射频发射磁芯和射频发射线圈同所述定子盘一同静止，所述射频接收磁芯、射频接收线圈和射频整流滤波电路同所述转子盘一同旋转，

所述射频调制电路接通电源时，所述射频调制电路为所述射频发射线圈提供射频电流使所述射频发射线圈通过所述射频发射磁芯发出射频磁场，所述射频接收磁芯接收射频磁场使所述射频接收线圈产生射频感生电动势，所述射频感生电动势经所述射频整流滤波电路进行整流滤波得到直流电，使所述转子绕组获得直流电流，所述转子绕组激励所述盘式转子磁芯产生磁场，当所述转子磁芯旋转时，通过磁场的变化使所述定子绕组产生感生电动势。

优选地，本发明还提供了一种盘式定转子对置的发电机，其特殊之处在于所述盘式转子的转子磁芯为爪极式磁芯。

本发明的有益效果是：采用对置的盘式结构可以使电机轴向尺寸减小，满足特殊用途场合的需求，盘式对置电机在运行时由于转子旋转时的径向离心力不会导致转子“扫堂”，对于定转子之间没有采用轴承直接连接的盘式对置电机来说，其尤其适合于较窄空间位置的安装，如汽车曲轴前端设置的无轴承直接连接的盘式对置发电机，可以节省发动机舱的有限空间，省去传统汽车发电机的壳体及轴承，省去发电机皮带，省去了对发电机皮带挠度调整及保养作业要求，降低了噪音、有利于发电机散热、提高了传动效率进而节能、由于发电机的转子盘具有一定重量，可以在曲轴运转时对各气缸做功间隔产生的冲量波动进行一定积分平抑，这样可以减小发动机曲轴或曲轴后端大飞轮的配重，相当于用发电机转子盘重量抵扣的原来的一定配重，总体上减小了发动机重量，有利于发动机和车辆的轻量化、有利于节能、也提高了发电机寿命，整体上提高了汽车运行可靠性、降低使用成本。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的转子结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的定子结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的射频发射磁芯、射频发射线圈、射频接收磁芯和射频接收线圈的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的另一种盘式定转子对置的发电机结构示意图；

图6是本发明实施方式提供的另一种盘式定转子对置的发电机的转子结构示意图；

图7是本发明实施方式提供的另一种盘式定转子对置的发电机的定子结构示意图；

图8是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的射频耦合激磁组件和转子绕组及定子绕组连接关系的结构示意图；

图9是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机和发动机连接关系结构示意图。

具体实施方式

本发明实施方式提供了一种盘式定转子对置的发电机。

实施例1

如图1所示，为一种盘式定转子对置的发电机，包括盘式定子8102、盘式转子7102、盘式定子和盘式转子的支撑部件、射频耦合激磁组件，其中：

盘式定子8102通过紧固螺丝8106等固定于定子基座8101上，定子基座8101需要和发动机的机体机械连接，盘式定子8102的轴心部安装有射频发射磁芯，磁芯上绕有射频发射线圈8109，

盘式转子7102的一侧通过紧固螺丝7106等和发动机的曲轴7100前端的皮带轮7101机械连接，且转子盘和曲轴皮带轮为同心连接，盘式转子7102的另一侧的轴心部安装有射频接收磁芯，磁芯内绕有射频接收线圈7109，

盘式定子8102和盘式转子7102采用轴心对齐的方式面对面布置，盘式定子和盘式转子之间留有间隙，故称为“定转子盘式对置”，

盘式定子8102包括在定子盘上均匀分布的定子磁芯和定子绕组，如定子绕组8105,绕制于定子磁芯8104上，

盘式转子7102包括交替分布的软磁式转子磁芯和转子绕组，转子绕组7105绕制于转子磁芯7102内部的圆型空间内，转子绕组为集中式单绕组结构，转子磁芯上具有爪极式转子磁极，如转子磁极7103等，转子绕组用于为转子磁芯励磁，

盘式定子、盘式转子、盘式定子和盘式转子的支撑部件组成激磁式电机本体，

射频耦合激磁组件包括射频调制电路8108、射频发射磁芯、射频发射线圈8109、射频接收磁芯、射频接收线圈7109和射频整流滤波电路7108，射频调制电路需要连接电源正负极，射频调制电路输出调制后的高频脉冲电流给射频发射线圈，射频发射线圈绕制于射频发射磁芯上，射频接收线圈绕制于射频接收磁芯上，射频发射磁芯和射频接收磁芯均为圆型结构且直径相等，射频发射磁芯固定于定子磁芯轴心部位，射频接收磁芯固定于转子磁芯轴心部位，射频发射磁芯的轴向圆面和射频接收磁芯的轴向圆面对齐且留有间隙，一般建议两磁芯之间的间隙在0.5mm以内，以尽量提高传输效率，射频接收线圈连接射频整流滤波电路输入端，射频整流滤波电路输出端连接转子绕组，使频调制电路、射频发射磁芯和射频发射线圈同定子盘一同静止，射频接收磁芯、射频接收线圈和射频整流滤波电路同转子盘一同旋转，

当射频调制电路接通电源时，射频调制电路为射频发射线圈提供射频电流使射频发射线圈通过射频发射磁芯发出射频磁场，射频接收磁芯接收射频磁场使射频接收线圈产生射频感生电动势，射频感生电动势经射频整流滤波电路进行整流滤波得到直流电，使转子绕组获得直流电流，转子绕组激励盘式转子磁芯产生磁场，当转子磁芯旋转时，通过磁场的变化使定子绕组产生感生电动势。

图2为一种盘式定转子对置的发电机的转子结构示意图，转子绕组通电时将所有转子磁极磁化为n、s磁极交替分布，如爪极式磁极7103为n极时，磁极7104则为s极，可根据磁场波形需要将转子磁极做成“爪极式”磁极，以使转子旋转时扫过定子绕组直导体部分的磁场近似正弦波。图2的中间部分即转子盘的轴心部具有射频发射线圈7109，图中的7001和7002分别表示该线圈的绝缘骨架的内外壁。

图3是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的定子结构示意图，定子盘圆周上均匀分布定子磁极，如定子磁极8104、8114、8124，定子磁极均为软磁磁极，每一磁极上还绕有定子绕组，可以设计成三项布相的定子绕组，这属于公知常识技术，故为简便起见，定子绕组在附图3中未予示出。图3的中间部分即转子盘的轴心部具有射频发射线圈8109，图中的8001和8002分别表示该线圈的绝缘骨架的内外壁。

图4是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的射频发射磁芯、射频发射线圈、射频接收磁芯和射频接收线圈的结构示意图，射频发射磁芯和射频接收磁芯均为高频磁环，图4中左半部分为位于转子盘轴心部的射频接收磁芯和射频接收线圈7109，斜线阴影部分表示射频接收用的高频磁芯，高频磁芯的内圆柱7131和外圆环7130之间的环型槽部分，装配有射频接收线圈7109，可以将该线圈绕制在预制的骨架上再装配入环型槽中，也可以将线圈绕制在内圆柱7131上；图4中右半部分为位于定子盘轴心部的射频接收磁芯和射频接收线圈8109，斜线阴影部分表示射频发射用的高频磁芯，高频磁芯的内圆柱8131和外圆环8130之间的环型槽部分，装配有射频发射线圈8109，可以将该线圈绕制在预制的骨架上再装配入环型槽中，也可以将线圈绕制在内圆柱8131上；高频接收磁芯和高频发射磁芯之间留有间隙。

实施例2

本发明实施方式还提供了一种盘式定转子对置的发电机，其基本结构与实施例所示发电机大体一致，特点是盘式转子的转子磁芯为爪极式磁芯。

如图5所示，为另一种盘式定转子对置的发电机，包括盘式定子8102、盘式转子7902、盘式定子和盘式转子的支撑部件、射频耦合激磁组件，其中：

盘式定子8102固定于定子基座8101上，定子基座8101需要和发动机的机体机械连接，盘式定子8102的轴心部安装有射频发射磁芯，磁芯上绕有射频发射线圈8109，

盘式转子7902的一侧通过紧固螺丝7106等和发动机的曲轴前端的皮带轮7101机械连接，且转子盘和曲轴皮带轮为同心连接，盘式转子7902的另一侧的轴心部安装有射频接收磁芯，磁芯内绕有射频接收线圈7109，

盘式定子8102和盘式转子7902采用轴心对齐的方式面对面布置，盘式定子和盘式转子之间留有间隙，

盘式定子8102包括均匀分布的定子磁芯和定子绕组，如定子绕组8105绕制于定子磁芯8104上，7902包括交替分布的软磁式转子磁芯和转子绕组

盘式转子，转子绕组7905绕制于转子磁芯7902内部的圆型空间内，转子绕组为集中式单绕组结构，图中的转子磁极为非爪极式磁极，如转子磁极7903、7904等，

盘式定子、盘式转子、盘式定子和盘式转子的支撑部件组成激磁式电机本体，

射频耦合激磁组件包括射频调制电路8108、射频发射磁芯、射频发射线圈8109、射频接收磁芯、射频接收线圈7109和射频整流滤波电路7108，射频调制电路需要连接电源正负极，射频调制电路输出调制后的高频脉冲电流给射频发射线圈，射频发射线圈绕制于射频发射磁芯上，射频接收线圈绕制于射频接收磁芯上，射频发射磁芯和射频接收磁芯均为圆型结构且直径相等，射频发射磁芯固定于定子磁芯轴心部位，射频接收磁芯固定于转子磁芯轴心部位，射频发射磁芯的轴向圆面和射频接收磁芯的轴向圆面对齐且留有间隙，一般建议两磁芯之间的间隙在0.5mm以内，以尽量提高传输效率，射频接收线圈连接射频整流滤波电路输入端，射频整流滤波电路输出端连接转子绕组，使频调制电路、射频发射磁芯和射频发射线圈同定子盘一同静止，射频接收磁芯、射频接收线圈和射频整流滤波电路同转子盘一同旋转，

当射频调制电路接通电源时，射频调制电路为射频发射线圈提供射频电流使射频发射线圈通过射频发射磁芯发出射频磁场，射频接收磁芯接收射频磁场使射频接收线圈产生射频感生电动势，射频感生电动势经射频整流滤波电路进行整流滤波得到直流电，使转子绕组获得直流电流，转子绕组激励盘式转子磁芯产生磁场，当转子磁芯旋转时，通过磁场的变化使定子绕组产生感生电动势。

图6为一种盘式定转子对置的发电机的转子结构示意图，转子绕组通电时将所有转子磁极磁化为n、s磁极交替分布，如磁极7903为n极时，磁极7904则为s极。图2的中间部分即转子盘的轴心部具有射频发射线圈7109，图中的7001和7002分别表示该线圈的绝缘骨架的内外壁。

图7是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的定子结构示意图，定子盘圆周上均匀分布定子磁极，如定子磁极8104、8114、8124，定子磁极均为软磁磁极，每一磁极上还绕有定子绕组，可以设计成三项布相的定子绕组，这属于公知常识技术，故为简便起见，定子绕组在附图3中未予示出。图3的中间部分即转子盘的轴心部具有射频发射线圈8109，图中的8001和8002分别表示该线圈的绝缘骨架的内外壁。

本实施例盘式定转子对置发电机的射频发射磁芯、射频发射线圈、射频接收磁芯和射频接收线圈的结构示意图，与前述图4相同。

图8是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机的射频耦合激磁组件和转子绕组及定子绕组连接关系的结构示意图，图中，射频调制电路8108连接电源正负极，当电源开关sw1接通时，射频调制电路8108的内电路输出高频调制波给射频发射线圈8109，射频发射线圈8109安装于定子盘上，安装于转子盘上的射频接收线圈7109接收到高频磁场并转化为高频电流，经射频整流滤波电路7108转换为直流电给转子盘上的励磁绕组7105供电，射频整流滤波电路7108内含整流二极管d1和滤波电容c1。在本图中虚线框7511内部的射频接收线圈7109、射频整流滤波电路7108和励磁绕组7105均位于转子盘上与转子盘一同旋转以建立变化磁场。图中的l1、l2、l3表示发电机定子盘上的三相定子绕组，其感应出三相交流电经三相整流桥8700整流后输出。众所周知，做为公知常识该电路需要外接蓄电池，图中未予示出。虚线框8511内的元件装配在定子盘上，也可以将整流桥8700置于定子盘之外。

图9是本发明实施方式提供的一种盘式定转子对置的发电机和发动机连接关系结构示意图，图中盘式定转子对置的发电机的转子盘7102安装在发动机(5000)的曲轴(7100)上的皮带轮(7101)前端，定子盘8102由螺丝8300等紧固安装在定子基座8101上，定子基座8101再通过机械支臂8200等由紧固螺丝5010固定在发动机机体上。为了进一步提高发电机转子盘寿命，可以采用灌注环氧树脂等方法增强转子盘的抗冲击强度。

通过上述几个方面的阐述，可以得出本发明实施例所示例的盘式对置发电机，具有如下的优势和技术效果，采用对置的盘式结构可以使电机轴向尺寸减小，满足特殊用途场合的需求，盘式对置电机在运行时由于转子旋转时的径向离心力不会导致转子“扫堂”，对于定转子之间没有采用轴承直接连接的盘式对置电机来说，其尤其适合于较窄空间位置的安装，如汽车曲轴前端设置的无轴承直接连接的盘式对置发电机，可以节省发动机舱的有限空间，省去传统汽车发电机的壳体及轴承，省去发电机皮带，省去了对发电机皮带挠度调整及保养作业要求，降低了噪音、有利于发电机散热、提高了传动效率进而节能、由于发电机的转子盘具有一定重量，可以在曲轴运转时对各气缸做功间隔产生的冲量波动进行一定积分平抑，这样可以减小发动机曲轴或曲轴后端大飞轮的配重，相当于用发电机转子盘重量抵扣的原来的一定配重，总体上减小了发动机重量，有利于发动机和车辆的轻量化、有利于节能、也提高了发电机寿命，整体上提高了汽车运行可靠性、降低使用成本。