直线发电机及包括其的再生减震装置和电动车的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种直线发电机及包括其的再生减震装置和电动车，其中直线发电机包括：定子，其包括具有沿轴向设置的多个槽的定子轭和安装在所述多个槽中的电枢绕组；以及动子，其沿轴向设有间隔的多个导磁部分和位于导磁部分之间的非导磁部分，动子构造为可相对于定子做轴向运动，其中，所述多个槽中还容纳有位于所述电枢绕组上的永磁体。采用本实用新型的技术方案，结构简单，加工方便，其再生减震装置能够显著提高系统的效率。
【专利说明】
直线发电机及包括其的再生减震装置和电动车
技术领域
[0001]本实用新型涉及能量转化技术领域，具体而言涉及直线发电机及包括其的再生减震装置和电动车。【背景技术】
[0002]电池是电动车的关键技术之一，其容量限制了电动车的行驶距离。传统的车用偏压机构仅能够对由于路面粗糙、车辆加速和减速等因素引起的车辆颠簸进行缓解，但减震过程中产生的机械能被浪费。由此，人们开发了再生减震技术，它可以将在车辆行驶中悬架系统产生的机械能转换成电能，以用于电动车的供电系统，从而弥补电动车电池容量较小的问题。同时，可再生减震技术还可以减小汽车引擎的负载和提高燃料效率。
[0003]在对可再生减震技术的研究过程中，发电机是实现能量转化的关键部件，其作用是收集偏压机构震动产生的机械能，并将其转换成电能。由于偏压机构的震动一般为竖直平面内的直线运动，若采用现有的旋转发电机，需要增加将直线运动转换变为旋转运动的传动装置，具有结构复杂以及转换效率较低的缺点。
[0004]因此，行业内存在着对发电机进行改进以提高再生减震技术的需求。【实用新型内容】
[0005]本实用新型旨在提供一种能够简化再生减震装置的结构并提高效率的改进的直线发电机。
[0006]本实用新型还旨在提供一种应用上述改进的直线发电机的再生减震装置。
[0007]本实用新型还旨在提供一种应用上述的再生减震装置的电动车。
[0008]根据本实用新型的一个技术方案，提供一种直线发电机，包括:定子，其包括具有沿轴向设置的多个槽的定子辄和安装在所述多个槽中的电枢绕组；以及动子，其沿轴向设有间隔的多个导磁部分和位于导磁部分之间的非导磁部分，动子构造为可相对于定子做轴向运动，其中，所述多个槽中还容纳有位于所述电枢绕组上的永磁体。
[0009]在这种磁通反向永磁直线发电机中，与永磁体的其它布置位置相比，在定子的槽内安装永磁体能够有效防止漏磁，并进而有效地提高永磁体的利用率。并且，永磁体和电枢绕组同时容纳在定子槽内，可以减少占用空间，并提供更紧凑、更光滑的外观轮廓。
[0010]优选地，定子绕所述动子对称设置并与动子形成相等的气隙。对称布置的定子可以确保水平方向(汽车沿路面行驶方向)上发电机结构完全对称，从而极大地减小了水平方向的吸引力，避免了动子受到水平方向上力的影响。[〇〇11]优选地，所述多个槽包括至少一个第一槽，所述至少一个第一槽中轴向叠置有极性相反的两个永磁体。这样，定子的槽口处有两块充磁相反的永磁体，每当动子移动经过一个动子极距时，定子凸极上的集中绕组所交链的磁链就会产生一个周期的变化，从而在绕组中感应出三相交流电。
[0012]优选地，所述多个槽还包括位于所述至少一个第一槽轴向两端的两个第二槽，每个第二槽中安装有一个永磁体。这样，两端极性相反的两个永磁体可以减小端部效应对电机磁链的影响。[〇〇13 ]优选地，在相邻槽中的相邻永磁体极性相反。
[0014]优选地，第一槽和第二槽中的永磁体的厚度相等，从而第二槽的轴向宽度是第一槽的轴向宽度的二分之一。这样，便于安装位于轴向两端部的两个永磁体。
[0015]优选地，永磁体朝向动子的表面与定子的槽的槽口平齐。这样的定子构造更为光滑。
[0016]优选地，所述定子的横截面为矩形，动子的导磁部分和非导磁部分分别为板状且沿轴向叠置。这样所形成的扁平型电机更容易加工。
[0017]根据本实用新型的另一个技术方案，提供一种再生减震装置，包括:偏压机构；前述的直线发电机，其连接至偏压机构用于将机械能转化为电能；以及蓄电装置，其连接至直线发电机。将磁通反向永磁直线发电机与偏压机构相结合，能够在确保原有的悬架系统减震装置发挥作用之外，将直线机械运动直接转化为电能存储于蓄电装置中，无需增加用于运动形式转化的中间传动结构，简化了再生减震装置的结构，且提高其工作效率。
[0018]优选地，偏压机构包括沿竖直方向偏压的弹簧，直线发电机的动子可同步运动地连接至所述弹簧。
[0019]根据本实用新型的又一个技术方案，提供一种电动车，包括:前述的再生减震装置；以及车轮，其连接至直线发电机的动子。这样，电动车行驶过程中沿竖直方向的机械运动可以直接通过再生减震装置转化成电能并存储起来，在需要的时候为电动车供电，提高能源利用率，增加电动车行驶范围。
[0020]本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的【具体实施方式】中结合附图描述。【附图说明】
[0021]以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中:
[0022]图1是根据本实用新型的再生减震装置应用于电动车中的示意图；
[0023]图2是根据本实用新型的直线发电机的三维示意图，其中为清楚起见，外壳以透明方式示出；
[0024]图3是根据本实用新型的直线发电机的平面图；
[0025]图4是根据本实用新型的直线发电机的截面图。
[0026]在本实用新型中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。[〇〇27] 附图标记说明:
[0028]1.电动车;3.偏压机构；31.导向件;33.顶部;35.底部;37.限位件;39.弹簧;5.直线发电机;51.外壳;53.定子;531.定子辄;533.永磁体;535.槽;5352.第一槽;5354第二槽； 537.凸极;57.动子;571.导磁部分;572.非导磁部分;7.车轮;9.蓄电装置。【具体实施方式】
[0029]现参考附图，详细说明本实用新型所公开电动车用再生减震装置及直线发电机的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
[0030]在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
[0031]本实用新型中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
[0032]如图1至图4所示，本实用新型涉及一种电动车用的再生减震装置，其能够将机械能转化成电能并存储起来，以便在需要的时候为电动车供电。参见图1，在一个实施例中，再生减震装置安装在电动车1内，其包括偏压机构3、直线发电机5和蓄电装置9。其中偏压机构 3例如可以采用传统的减震设备，包括导向件31和绕设在导向件31外的能够沿竖直方向偏压的弹簧39。导向件31的顶部33和底部35分为作为弹簧39的弹起停止点和反弹停止点。直线发电机5连接在偏压机构3和车轮7之间，蓄电装置9、例如蓄电池连接至直线发电机5。当偏压机构3随电动车1行驶而产生沿垂直于行驶方向、如竖向的直线运动时，直线发电机5收集其所释放的机械能并转化至电能储存在蓄电装置9中，供电动车1用电。
[0033]参照图2至图4,示出了直线发电机5的一个实施例。其中，直线发电机5为磁通反向永磁直线发电机，包括外壳51、安装在外壳51内的定子(又称“初级”)53和被定子53所围绕且相对于定子53可沿轴向运动的动子(又称“次级”)57。图2中为清楚示出发电机内部结构， 将外壳51以透明方式不出，但不意味着外壳51被限定为透明材质。
[0034]图示的定子53有两个并优选相对于动子57对称设置，从而形成定子53与动子57之间的相等气隙结构，且发电机整体结构呈现出对称性，可以使垂直于偏压机构3运动方向上的定子53和动子57之间的吸引力相互抵消，极大地减小了直线发电机5在垂直于动子57运动方向上的作用力。这里定子53数量不限于两个，只要是定子结构围绕动子57对称即可，例如一个、两个、四个、六个定子等。[〇〇35]定子53相对于偏压机构3的导向件31固定，其中每个定子53包括安装在外壳51内的定子辄531、安装在定子辄531上的永磁体533和电枢绕组。[〇〇36]定子辄531设有沿轴向的多个槽535,每个槽535具有槽口和相对的槽底，相邻两个槽535之间形成有凸极537。每个槽535内安装有永磁体533和电枢绕组。所述多个槽535包括多个第一槽5352和两个第二槽5354,两个第二槽5354位于多个第一槽5352的轴向两端。 如图3所示，在每个第一槽5352内安装有轴向叠置且极性相反的两个永磁体533，在两个第二槽5354内各安装有一个永磁体533,且两个第二槽5354内的永磁体533极性相反。在所不的实施例中，各永磁体533具有大致相同的厚度。由此，第二槽5354的轴向宽度可以是第一槽5352轴向宽度的二分之一，从而第二槽5354在直线发电机5的两端形成了半槽结构，这样可以减小直线发电机5的端部效应影响。如图3所示，相邻槽535中的相邻永磁体533极性相反。换言之，在所示的实施例中，无论是否位于同一槽535内，相邻的永磁体533极性总是相反。[〇〇37]但是，本领域技术人员可以想到，即使轴向两端的两个第二槽5354的宽度与第一槽5352的宽度相同，也可以在其中只安装一个永磁体533来减小端部效应。[〇〇38]在图2至图4所示的实施例中，永磁体533的朝向动子57的表面与槽口对齐。在一个未示出的实施例中，永磁体533稍微缩进定子53的槽535内，对产生磁通不会产生不利影响。 [〇〇39]三相电枢绕组放置于槽535内并位于永磁体533与槽底之间，其次序按A+、A-、B-、B +、C+和C-排列。在一个优选实施例中，为了降低铜耗，采用三相集中式电枢绕组。
[0040]图2至图4所示的定子53横截面为矩形，这种扁平结构便于加工。但是，本领域技术人员能够想到其它结构形式例如圆筒状的定子，其可以包围住动子57的一个圆筒状定子， 也可以是两个或四个、六个等定子组合形成一个圆筒对称布置在动子57周围。
[0041]动子57为纵长形状并穿设在两个定子53之间，动子57的两端均伸出定子53,其一端连接至车轮7,另一端穿设进偏压机构3的导向件31中，且动子57的暴露在定子53与导向件31之间的部分连接至弹簧39,这样动子57与弹簧39可同步地沿定子53的轴向运动。在图2 和图3所示的实施例中，动子57包括各自成板状且轴向叠置的导磁部分571和非导磁部分 573。当偏压机构3运动时，带动动子57沿轴向进行直线往复运动，此时定子53上的电枢绕组所交链的永磁磁通会改变极性，呈现双极性变化，从而在电枢绕组中感应出三相交流电，并可通过电力电子装置存储在蓄电装置9、例如电动车的电池中，供发电使用。除了图中示出的动子57结构，本领域技术人员还能想到多种使导磁部分571和非导磁部分573间隔开的设置方式，例如在一个未示出的实施例中，非导磁部分573为一个整体的纵长结构，其外周沿轴向间隔设有多个周向凹槽，导磁部分571固定在周向凹槽中。[〇〇42]在所示的优选实施例中，定子53与动子57形成9槽8(凸)极机构，但本领域技术人员可以想到其它数量的齿槽和极数相匹配，例如10极12槽，14极6槽等，在与本实用新型的主旨不相违背的情况下，这均落入本实用新型的保护范围。
[0043]本实用新型的电动车用再生减震装置，动子为不含永磁体和电枢绕组的分段式结构，增加运动过程的可靠性，且发电机结构更加紧凑、可靠。永磁体和电枢绕组都安装在定子上，大幅度简化安装工艺。定子对称设置提高了发电机整体的结构对称性。采用本实用新型的技术方案，结构简单，加工方便，其再生减震装置能够显著提高系统的效率。
[0044]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
[0045]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、 修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.一种直线发电机(5)，其特征在于，包括:定子(53)，其包括具有沿轴向设置的多个槽(535)的定子辄(531)和安装在所述多个槽 (535)中的电枢绕组；以及动子(57)，其沿轴向设有间隔的多个导磁部分(571)和位于导磁部分(571)之间的非导 磁部分(573)，动子(57)构造为可相对于定子(53)做轴向运动，其中，所述多个槽(535)中还容纳有位于所述电枢绕组上的永磁体(533)。2.根据权利要求1所述的直线发电机(5)，其特征在于，定子(53)绕所述动子(57)对称 设置并与动子(57)形成相等的气隙。3.根据权利要求1所述的直线发电机(5)，其特征在于，所述多个槽(535)包括至少一个 第一槽(5352)，所述至少一个第一槽(5352)中轴向叠置有极性相反的两个永磁体(533)。4.根据权利要求3所述的直线发电机(5)，其特征在于，所述多个槽(535)还包括位于所 述至少一个第一槽(5352)轴向两端的两个第二槽(5354)，每个第二槽(5354)中安装有一个 永磁体(533)。5.根据权利要求1所述的直线发电机(5 )，其特征在于，在相邻槽(535)中的相邻永磁体 (533)极性相反。6.根据权利要求4所述的直线发电机(5)，其特征在于，第一槽(5352)和第二槽(5354) 中的永磁体(533)的厚度相等，从而第二槽(5354)的轴向宽度是第一槽(5352)的轴向宽度 的二分之一。7.根据权利要求1至6中任一项所述的直线发电机(5)，其特征在于，永磁体(533)朝向 动子(57)的表面与定子(53)的槽(535)的槽口平齐。8.根据权利要求1至6中任一项所述的直线发电机(5)，其特征在于，所述定子(53)的横 截面为矩形，动子(57)的导磁部分(571)和非导磁部分(573)分别为板状且沿轴向叠置。9.一种再生减震装置，其特征在于，包括:偏压机构(3);权利要求1至8中任一项所述的直线发电机(5)，其连接至偏压机构(3)用于将机械能转 化为电能；以及蓄电装置(9)，其连接至直线发电机(5)。10.根据权利要求9所述的再生减震装置，其特征在于，偏压机构(3)包括沿竖直方向偏 压的弹簧(39)，直线发电机(5)的动子(57)可同步运动地连接至所述弹簧(39)。11.一种电动车(1 )，其特征在于，包括:权利要求9或10所述的再生减震装置；以及车轮(7)，其连接至直线发电机(5)的动子(57)。
【文档编号】H02K35/02GK205610450SQ201620226623
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】樊华, 邹国棠, 李文龙
【申请人】香港大学深圳研究院