一种高功率密度的磁压缩发电机构及包括其的发电机的制作方法

本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种高功率密度的磁压缩发电机构及包括其的发电机。

背景技术：

常见的发动机-发电机组机械集成一般采用联轴器或者皮带连接，发电机通过旋转切割磁感线进行发电。这种集成方式以及发电机构空间占用大，难以实现高紧凑动力源集成，功率密度比较低，难以适用于混合动力无人车动力源或者车载电源。

因此亟需发明一种新的高功率密度的磁压缩发电机构及包括其的发电机，使其高紧凑、高功率密度，小体积，适合应用于混合动力无人车辆。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高功率密度的磁压缩发电机构，使其高紧凑、高功率密度，小体积，适合应用于混合动力无人车辆，从而克服现有的发电机构的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高功率密度的磁压缩发电机构，包括定子铁芯和动子铁芯，所述定子铁芯为一边具有缺口的方形环状铁芯，所述定子铁芯内部固定有外围绕着线圈绕组的绕组骨架，所述绕组骨架内部开设有与所述定子铁芯缺口相对的通孔，所述通孔中放置定子磁钢；

所述动子铁芯设置在所述定子铁芯缺口处，并在外力作用下，沿所述定子铁芯缺口高频往复运动，实现所述动子铁芯与定子磁钢的贴合和分离，使得所述线圈绕组短时间内磁通量发生剧烈变化，感应出高额电动势。

进一步改进，所述动子铁芯与定子铁芯缺口处的端面配合为精密间隙配合且间隙很小。

进一步改进，所述定子磁钢采用方形磁钢，且所述方形磁钢通过过盈配合固定在所述绕组骨架内部的方形通孔中。

进一步改进，所述方形磁钢的长度较所述绕组骨架内部的方形通孔长度略大。

进一步改进，所述定子铁芯、定子磁钢和动子铁芯的厚度一致。

进一步改进，所述绕组骨架外周设有凹槽，所述线圈绕组设置在所述凹槽中，且所述通孔位于所述绕组骨架的中心处。

进一步改进，所述绕组骨架通过两个侧压板将其固定在所述定子铁芯内部，所述两个侧压板通过螺栓或铆钉分别固定在近定子铁芯缺口端的定子铁芯两侧，用于将所述绕组骨架和定子磁钢的一侧与定子铁芯内侧面压紧贴合。

进一步改进，所述动子铁芯与外部曲柄滑块机构或活塞机构固定连接。

进一步改进，所述定子铁芯缺口侧的两端侧臂呈弧形结构。

本发明还提供一种发电机，该发电机采用如上述的高功率密度的磁压缩发电机构。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1.本发明通过设置定子铁芯、定子磁钢和线圈绕组的相对位置不变，使动子铁芯在外力作用下进行短行程直线往复运动，通过动子铁芯与定子磁钢的贴合和分离，使得线圈绕组短时间内磁通量发生剧烈变化，感应出高额电动势。本发明该动子铁芯的运动空间实现最小化，提高整体空间的利用率，提升磁压缩发电频率，发电效果大大提高。

2.还通过将定子铁芯、定子磁钢和动子铁芯的厚度设置为一致，能避免电磁损耗，形成高密度磁感线回路，提高发电功率密度。

3.本发明发电机构结构紧凑、质量轻、功率密度高。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明高功率密度的磁压缩发电机构的一种实施方案的三维视图；

图2为本发明高功率密度的磁压缩发电机构的一种实施方案的爆炸图；

图3为本发明的高功率密度的磁压缩发电机构的定子磁钢与动子铁芯结合状态时的剖视图；

图4为本发明的高功率密度的磁压缩发电机构的定子磁钢与动子铁芯分离状态时的剖视图。

图5为本发明的高功率密度的磁压缩发电机构的定子磁钢与动子铁芯结合状态时的磁路和磁通；

图6为本发明的高功率密度的磁压缩发电机构的定子磁钢与动子铁芯分离状态时的磁路和磁通。

图中符号说明如下：

1-定子铁芯、11-定子铁芯缺口、2-线圈绕组、3-绕组骨架、31-通孔、4-定子磁钢、5-侧压板、6-动子铁芯。

具体实施方式

参照附图1和2所示，本实施例高功率密度的磁压缩发电机构，包括定子铁芯1和动子铁芯6。

该定子铁芯1为一边具有缺口11的方形环状铁芯，该定子铁芯1内部固定有外围绕着线圈绕组2的绕组骨架3，该绕组骨架3内部开设有与该定子铁芯缺口11相对的通孔31，该通孔31中放置定子磁钢4。

该绕组骨架3外周设有凹槽，该线圈绕组2设置在该凹槽中。该定子磁钢4采用方形磁钢，且该方形磁钢通过过盈配合固定在该绕组骨架3内部的方形通孔31中。并且，该方形通孔31位于该绕组骨架3的中心处。

该动子铁芯6设置在定子铁芯缺口11处，并在外力作用下，沿定子铁芯缺口11进行高频往复运动，实现动子铁芯6与定子磁钢4端面的贴合与分离，使得线圈绕组2在短时间内磁通量发生剧烈变化，感应出高额电动势。

较优实施例，该动子铁芯6与定子铁芯缺口11处的端面配合为精密间隙配合且间隙很小，以保证动子铁芯6做往复运动时在定子铁芯1中形成的磁通量。

该定子磁钢4的长度较该绕组骨架3内部的方形通孔31的长度略大，保证定子磁钢4与定子铁芯1、动子铁芯6的贴合接触。且该定子铁芯1缺口侧的两端侧臂呈弧形结构设置。该结构均能保证该发电机构形成良好的高密度磁路闭环。

更优实施例为，该定子铁芯1、定子磁钢4和动子铁芯6的厚度一致，避免电磁损耗。这样该绕组骨架3的厚度较定子铁芯1的厚度大，该绕组骨架3通过两个侧压板5将其固定在该定子铁芯1内部，该两个侧压板5通过螺栓或铆钉分别固定在近定子铁芯缺口端的定子铁芯1两侧，用于将该绕组骨架3和定子磁钢4的一侧与定子铁芯1内侧面压紧贴合。

该动子铁芯6与外部曲柄滑块机构、活塞机构或其他直线往复运动原动机固定连接，能实现高频往复运动。

参照附图3至6所示，上述高功率密度的磁压缩发电机构的发电原理为：动子铁芯6在外部动力机构的作用下沿定子铁芯缺口11进行快速高频往复移动，在动子铁芯6进入定子铁芯缺口11，与定子磁钢4的端面贴合时，定子铁芯1、定子磁钢4、动子铁芯6组成高密度磁感线的闭环磁路，此时通过线圈绕组2的磁通量较大；而当动子铁芯6拔出定子铁芯缺口11，与定子磁钢4的端面逐步远离时，定子铁芯1、定子磁钢4、动子铁芯6组成低密度磁感线的闭环磁路，此时通过线圈绕组2的磁通量急剧降低，导致线圈绕组2在短时间内磁通量发生剧烈变化，产生很高的电动势输出。

将上述高功率密度的磁压缩发电机构应用于发电机，能够提高发动机发电机组的紧凑性和功率密度。

本发明高功率密度的磁压缩发电机构由于动子铁芯的短行程直线往复运动，使运动空间最小化，提高整体空间的充分利用率，提升磁压缩发电的频率，提高发电效果，能形成结构紧凑、质量轻、功率密度高的发电机。

本发明高功率密度的磁压缩发电机构还简化了发电机组的机械结构，提高了发电机的机械使用性能，适合应用于混合动力无人车辆。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。