专利名称：稳压永磁式发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车用永磁发电机，特别是一种适用于无电瓶机动车的稳压永磁式发电机。
目前机动车辆上使用的永磁发电机主要存在电压不稳的缺点，电压随车速高低变化相应波动很大。申请号为CN85100421A的专利公开了一种永磁和电磁组合激磁无刷发电机，其结构上采用了导磁套、导磁环和激磁线圈，虽然可以达到稳压的目的，但是结构比较复杂，造价较高。
本实用新型的目的就在于针对现有永磁发电机的缺点和上述专利的不足之处，提供一种稳压性能好，并且结构更加简单合理和造价较低的稳压永磁式车用发电机。
本实用新型是通过以下技术方案实现的。
该发电机包括机壳、主轴、皮带轮、定子绕组和转子总成等部分。其中的转子总成主要包括固定爪极、活动爪极、环形永磁体和活动爪极调节机构。固定爪极与活动爪极均为杯形迴旋体，用导磁料制成，其杯口相对，并且都安装在其主轴上。杯口圆周均有若干个锯齿形极爪，就象嵌牙式离合器那样，固定爪极与活动爪极的极爪互相嵌合并有间隙，静态或转速较低的情况下，固定爪极与活动爪极的极爪间隙最小，固定爪极、活动爪极与其主轴围成一个环形空腔，内有一环形永磁体，并且粘合在固定爪极的内端面上。在静态不转动的情况下，环形永磁体的另一个端面与活动爪极的内端面之间几乎没有间隙。活动爪极之外具有活动爪极的调节机构，通过连杆与活动爪极连成一体，并且都由花键与主轴配合，可一同沿轴向移动。其主轴两端均通过轴承安装在机壳的两个端盖上。定子绕组固定安装在杯形爪极与机壳围成的环形空间，主轴伸出的一端安装皮带轮。
该发电机稳压发电的基本原理是环形永磁体一端为N极另一端为S极，其磁力线从N极出来穿过与活动爪极的间隙，再穿过极爪间隙和定子绕组，进入固定爪极，然后回到S极。其中穿过定子绕组的磁力线的密度大小与上述两处的间隙宽度大小有关。当电机处于静态或低速转动状态时，两处的间隙都较小，磁阻较小，穿过定子绕组的磁力线密度较大，定子绕组中有利于感应出较高电压；随转速的逐渐提高，电压将有升高的趋势，但是由于活动爪极的调节机构在离心力的作用下，拉着活动爪极逐渐远离开固定爪极，上述两处的磁路间隙由小变大，磁阻也由小变大，穿过定子绕组的磁力线密度却由大变小，致使其感应电压有下降的趋势。由此可见，发电机的输出电压虽然能随转速的提高而上升，但是又能随穿过定子绕组的磁力线密度的变小而下降，就像自动调节系统中的负反馈原理那样，使该发电机实现了自动稳压发电的目的。
本实用新型与现有的常用永磁发电机对比，起动时，不需他激，不需配用发电机调节器，具有很好的稳压性能，与已有的上述专利对比，其结构大有简化，省掉了激磁线圈和导磁套、导磁环等，因此造价更低，加工和装配更加容易，维修也更加方便，并且使用寿命也更长。因此可广泛用于各种小型机动车辆。
附
图1是本实用新型的轴向剖面示意图。附图2是其固定爪极与活动爪极嵌合间隙部分的展开示意图。其中，1是机壳，2和3是机壳端盖，4是主轴，5和6是轴承，7是皮带轮，8是定子绕组，9是定子绕组输出电压接线柱，10是转子总成，11是固定爪极，12是活动爪极，13是环形永磁体，14是活动爪极的调节机构，15是花键，16是调节机构的连杆，17是其离心弯铁，18是拉簧，19是非导磁材料薄膜。
结合附图对本实用新型的实施例进一步详述如下。该发电机的机壳、主轴、皮带轮和定子绕组等均与已有技术大同小异，其安装位置关系如附图1所示。本实用新型最重要的技术特征在于其转子总成的特殊结构及其稳压原理。转子总成主要由固定爪极11，活动爪极12，环形永磁体13和活动爪极调节机构14组成。固定和活动爪极均为杯形迴旋体，其杯口相对，都安装在主轴4上，其杯口的锯齿形极爪相互嵌合并有适当间隙，见附图2所示。环形永磁体13粘合在固定爪极11的内腔端面上，在静态或转速很低的情况下，环形永磁体13的另一端面与活动爪极12的内腔端面之间几乎没有间隙。因此，为了防止极爪相互之间，以及环形永磁体13与活动爪极之间直接接触不易分开，在其一面上分别贴有一层非导磁材料薄膜。19和20为了尽量减少环形永磁体13的漏磁损失，主轴4采用非导磁材料，如不锈钢或黄铜等制造。为了尽量减少磁路的磁阻，固定爪极11和活动爪极12均采用导磁材料制造。活动爪极的调节机构14由连杆16、离心弯铁17和拉簧18组成。连杆16通过销轴或其它方式一端与活动爪极11相连，另一端与离心弯铁17相连。拉簧18的一端连接在离心弯铁17的销轴上，另一端连接在主轴4上，花键15则安装在主轴4上。活动爪极12能在花键15上灵活移动。还需要说明的一点是，该发电机的定子绕组可比一般永磁发电机多绕若干圈，定子铁芯尺寸也可适当大些。其目的是增大电感量，在超高转速运行时，其定子绕组的感抗也相应增大较多，从而限制了电流的增大。
当该发电机刚启动时，由于上述环形永磁体13与活动爪极12之间的间隙很小，固定爪极11与活动爪极12的极爪间隙也很小，所以整个磁回路的磁阻最小，穿过定子绕组8的磁力线密度最大。所以此时虽然转速不高，但电压从无到 有能迅速达到 要求的范围。随着转速的提高，离心弯铁17产生的离心力越来越大，克服了拉簧18的拉力径向外移，使连杆16拉着活动爪极12沿花键15，向左移动，从而使活动爪极12与环形永磁体13之间的间隙由小变大，固定爪极11与活动爪极12的极爪间隙也由小变大，整磁回路的磁阻变大，穿过定子绕组8的磁力线密度由大变小。所以此时虽然转速较高，电发电机的电压并不太高。这就是该发电机能够自动无级调节保持电压稳定的基本工作过程。
权利要求1.一种稳压永磁式发电机，由机壳、主轴、皮带轮、定子绕组和转子总成构成，其特征在于转子总成包括固定爪极、活动爪极、环形永磁体和活动爪极调节机构；固定爪极与活动爪极均为杯形迴旋体，其杯口相对，都安装在主轴上，杯口周围均有若干锯齿形极爪相互嵌合并有间隙；固定爪极、活动爪极与主轴围成的环形空腔中有一环形永磁体，并且粘合在固定爪极的内端面上；活动爪极之外具有活动爪极的调节机构，通过连杆与活动爪极连成一体，并且都由花键与主轴配合，可一同沿轴向移动，活动爪极的调节机构在离心力作用下，带动活动爪极轴向移动，改变爪极和磁路间隙，也就改变了定子绕组磁力线密度，从而达到虽然变速但电压仍稳定的目的。
2.按照权利要求1所述的稳压永磁式发电机，其特征在于在静态或转速较低情况下，其固定爪极与活动爪极的极爪间隙最小，其环形永磁体与活动爪极之间几乎没有间隙。
3.按照权利要求1所述的稳压永磁式发电机，其特征在于为了防止极爪之间，以及环形永磁体与活动爪极之间直接接触不易分开，在其一面上均贴有一层非导磁材料薄膜。
4.按照权利要求1所述的稳压永磁式发电机，其特征在于主轴采用非导磁材料，如不锈钢或黄铜制造，固定爪极和活动爪极均采用导磁材料制造。
5.按照权利要求1所述的稳压永磁式发电机，其特征在于活动爪极的调节机构由连杆、离心弯铁和拉簧组成，连杆通过销轴或其它方式一端与活动爪极相连，另一端与离心弯铁相连，拉簧的一端连接在离心弯铁的销轴上，另一端连接在主轴上，花键安装在主轴上，活动爪极能在花键上灵活移动。
6.按照权利要求1所述的稳压永磁式发电机，其特征在于定子绕组可比一般永磁发电机多绕若干圈，定子铁芯尺寸也可适当大些，从而增大其电感量，也可起到限制电压升高的作用。
专利摘要本实用新型属于车用稳压永磁式发电机。其主要技术特征是转子总成包括固定爪极、活动爪极、环形永磁体和活动爪极调节机构。当转速高低变化将引起发电机电压高低波动时，活动爪极的调节机构在离心力作用下，带动活动爪极轴向移动，相应地改变磁回路间隙大小，从而改变定子绕组中磁力线的密度大小，使其电压几乎不随转速变化而波动。该发电机结构简单，不需配用发电机调节器，稳压性能好，并且造价低，使用寿命长，可广泛用于小型机动车辆。
文档编号H02K21/14GK2109657SQ9122184
公开日1992年7月8日 申请日期1991年10月12日 优先权日1991年10月12日
发明者郭占生 申请人:郭占生