本發(fā)明涉及發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機艙溫升自適應控制的圓盤式高功率密度發(fā)電機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有盤式發(fā)電機普遍存在功率密度不高、機艙工作溫升高、磁損大、發(fā)電效率低等問題。本發(fā)明主要針對上述問題，提出一種有效的解決方案和實現(xiàn)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的不足，本發(fā)明提供了一種具有高功率密度、高可靠性、高發(fā)電效率、機艙溫升自適應調(diào)節(jié)控制的圓盤式永磁體發(fā)電機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種自控溫圓盤式高功率密度發(fā)電機，包括圓盤式轉(zhuǎn)子、定子盤、空心臺階軸、自動補償式動態(tài)冷卻器，其特征在于：所述圓盤式轉(zhuǎn)子包括機殼、磁軛環(huán)、磁極環(huán)，所述機殼包括殼體一和殼體二，所述磁軛環(huán)和磁極環(huán)設(shè)置為兩組，兩組磁極環(huán)和磁軛環(huán)組合體分別固定在殼體一和殼體二內(nèi)側(cè)；所述定子盤是由環(huán)狀布置的無鐵芯式扇形線圈繞組通過環(huán)氧樹脂澆鑄成型，為盤片結(jié)構(gòu)，并預置帶鍵槽的中心軸套；所述空心臺階軸上，通過軸承、襯套來支撐殼體一、定子盤、殼體二的順序安裝，并通過壓蓋及緊釘螺釘將空心臺階軸上布置的各組件軸向鎖緊，形成電機整體；所述自動補償式動態(tài)冷卻器是由機殼一圓柱面上對稱設(shè)置的兩個導流罩，以及在空心臺階軸軸徑方向設(shè)置的與外界大氣相通的進氣孔組合而成，所述導流罩內(nèi)設(shè)置有排氣口。

優(yōu)選的所述圓盤式轉(zhuǎn)子中兩組磁極環(huán)分別是由偶數(shù)倍片數(shù)且極性交錯的高磁通永磁鋼首尾相連而成，分別通過兩組磁軛環(huán)固接在殼體一、殼體二的內(nèi)側(cè)，兩組磁極環(huán)按照異性磁極面對面位置確定殼體一、二對接方位；所述磁軛環(huán)是采用高導磁率材料制成的環(huán)形盤片結(jié)構(gòu)，與磁極環(huán)具有相同形狀與幾何尺寸。

優(yōu)選的，所述無鐵芯式扇形線圈繞組為多個，層疊排列；定子盤通過其中心軸套用鍵連接于空心臺階軸的軸肩，定子盤的線圈繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔引出。

優(yōu)選的，所述空心臺階軸設(shè)置的三個軸肩，分別為根部軸肩、中部軸肩、尾部軸肩，所述根部軸肩與殼體一內(nèi)的軸承內(nèi)徑過盈配合，所述中部軸肩與所述定子盤通過鍵連接，所述尾部軸肩與殼體二上的軸承內(nèi)徑過盈配合，在根部軸肩臺階端面上和尾部軸肩臺階端面上分別安裝有襯套。

優(yōu)選的，所述壓蓋中心孔內(nèi)還設(shè)置有空氣過濾器，用于清潔進入自動補償式動態(tài)冷卻器的氣體。

本發(fā)明涉及的自控溫圓盤式高功率密度發(fā)電機，主要由圓盤式轉(zhuǎn)子、定子盤、空心臺階軸、自動補償式動態(tài)冷卻器等幾部分組成。其中，(1)圓盤式轉(zhuǎn)子由磁極環(huán)、磁軛環(huán)和機殼構(gòu)成，磁極環(huán)分別是由偶數(shù)倍片數(shù)且極性交錯的高磁通永磁體首尾相連而成，分別通過磁軛環(huán)固結(jié)在殼體一和殼體二的內(nèi)側(cè)，兩側(cè)磁極環(huán)按照異性磁極面對面位置確定殼體一、二對接方位；磁軛環(huán)是采用高導磁率材料制成環(huán)形盤片結(jié)構(gòu)，與磁極環(huán)具有相同形狀與幾何尺寸；(2)定子盤由多個無鐵芯式扇形線圈繞組通過環(huán)氧樹脂澆鑄成型，為盤片結(jié)構(gòu)。定子盤中心軸套通過鍵連接于空心臺階軸的軸肩，定子盤的繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔引出；(3)臺階軸為空心軸，其上設(shè)置三級軸肩，其中根部軸肩與殼體一上軸承內(nèi)徑過盈配合，尾部臺階軸肩與殼體二上軸承內(nèi)徑過盈配合，中部臺階與電機定子盤通過鍵固接。(4)自動補償式動態(tài)冷卻器由機殼一柱面上對稱設(shè)置的兩個導流罩(內(nèi)置排氣口)，以及在空心臺階軸軸徑方向設(shè)置的通氣孔(與外界大氣相通)組合而成。機殼轉(zhuǎn)動時因兩個導流罩氣動作用，使機艙內(nèi)形成負壓，在機殼內(nèi)外壓力差作用下冷空氣進入機艙，熱空氣通過排氣口排出機艙，形成自動補償式動態(tài)冷卻器功能，實現(xiàn)發(fā)電機機艙散熱，自適應控制電機溫升，有效減小因機艙高溫導致磁極環(huán)發(fā)生磁損。為防止空氣中雜質(zhì)灰塵進入電機機艙，在空心臺階軸端部的壓蓋內(nèi)加裝了一個嵌入式空氣過濾器。與現(xiàn)有的發(fā)電機相比，其優(yōu)點在于，采用了高磁場強度的磁極環(huán)、高磁導率磁軛環(huán)和無鐵芯式線圈繞組定子盤，并通過設(shè)置自動補償式動態(tài)冷卻器實現(xiàn)了對機艙溫度自適應調(diào)節(jié)作用，有效控制了電機運行時的溫升，降低了磁損，大大提高了電機功率密度和發(fā)電效率，系統(tǒng)工作可靠、壽命長。

附圖說明

圖1是本發(fā)明發(fā)電機總體結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本發(fā)明發(fā)電機磁極環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明發(fā)電機導流罩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：1-導流罩一；2-殼體一；3-定子盤；4-空心臺階軸；401-根部軸肩；402-中部軸肩；403-尾部軸肩；5-軸承一；6-通氣孔一；7-鍵；8-通氣孔二；9-第一磁軛環(huán)；10-第一磁極環(huán)；11-導流罩二；12-殼體二；13-第二磁軛環(huán)；14-第二磁極環(huán)；15-軸承二；16-空氣過濾器；17-緊釘螺釘；18-壓蓋；19-襯套二；20-過線孔；21-襯套一；22-連接螺釘；23-內(nèi)置排氣口。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

參看圖1至圖3，本實施提供一種自控溫圓盤式高功率密度發(fā)電機，包括圓盤式轉(zhuǎn)子、定子盤3、空心臺階軸4和自動補償式動態(tài)冷卻器；所述圓盤式轉(zhuǎn)子包括機殼、磁極環(huán)和磁軛環(huán)，所述機殼包括殼體一2和殼體二12，所述磁極環(huán)附著在機殼內(nèi)，設(shè)置為兩組，分別為第一磁極環(huán)10和第二磁極環(huán)14，通過相應的兩組磁軛環(huán)，即第一磁軛環(huán)9和第二磁軛環(huán)13，固定連接在所述殼體一2和殼體二12內(nèi)表面；所述定子盤3由多個無鐵芯扇形線圈繞組通過環(huán)氧樹脂澆鑄成型，定子盤3通過其中心位置處預置的中心軸套利用鍵7連接于空心臺階軸4上，定子盤3的線圈繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔20引出；所述自動補償式動態(tài)冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在機殼兩端部上的導流罩一1和導流罩二11，以及設(shè)置在空心臺階軸4上且與外界大氣相通的通氣孔一6、通氣孔二8，所述導流罩一1與導流罩二11在殼體一2柱面上對稱布置，所述導流罩一1與導流罩二11的內(nèi)置排氣口23與發(fā)電機機艙內(nèi)腔相通。

本實施例通過殼體一1與殼體二11上縱向?qū)ΨQ設(shè)置的導流罩一1與導流罩二11，與空心臺階軸4上預置的通氣孔一6和通氣孔二8形成自動補償式動態(tài)冷卻器，當發(fā)電機轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)動時，按氣動學原理優(yōu)化設(shè)計的導流罩一1與導流罩二11氣動外形使機殼內(nèi)部形成負壓，外部冷空氣經(jīng)過空氣過濾器16以及空心臺階軸4上設(shè)置的通氣孔一6和通氣孔二8進入機艙，熱交換后的熱空氣從導流罩一1與導流罩二11的內(nèi)置排氣口排出，實現(xiàn)對機艙內(nèi)腔有效散熱，自適應調(diào)節(jié)機艙內(nèi)溫度。

本實施例中，如圖2所示，所述圓盤式轉(zhuǎn)子中兩組磁極環(huán)(10，14)分別是由偶數(shù)倍片數(shù)且極性交錯的高磁通永磁鋼首尾相連而成，分別通過兩組磁軛環(huán)(9，13)固接在殼體一2、殼體二12的內(nèi)側(cè)，兩組磁極環(huán)(10，14)按照異性磁極面對面位置確定殼體一2、殼體二12的對接方位；所述磁軛環(huán)是采用高導磁率材料制成的環(huán)形盤片結(jié)構(gòu)，與磁極環(huán)具有相同形狀與幾何尺寸。當圓盤式轉(zhuǎn)子在外部轉(zhuǎn)矩作用下圍繞空心臺階軸4運轉(zhuǎn)時，與固接在空心臺階軸4上的定子盤3相對運動，線圈在磁場中切割磁力線，產(chǎn)生電動勢。

優(yōu)選的，本實施例中定子盤3的無鐵芯式扇形線圈繞組為多個，層疊排列，繞組的周圍充滿了環(huán)氧樹脂材料；定子盤3通過其中心軸套用鍵7連接于空心臺階軸4，定子盤3的線圈繞組電極引線通過空心臺階軸過線孔20引出。

優(yōu)選的，本實施例中所述空心臺階軸4上設(shè)置三級軸肩，分別為根部軸肩401、中部軸肩402和尾部軸肩403，所述根部軸肩401與所述殼體一2內(nèi)的軸承一5內(nèi)徑過盈配合，所述中部軸肩402與所述定子盤3采用鍵7連接，所述尾部軸肩403與所述殼體二12上的軸承15內(nèi)徑過盈配合，所述襯套一21和襯套二19均設(shè)置在根部軸肩401端面上和尾部軸肩403端面上，通過壓蓋及緊釘螺釘將空心臺階軸上布置的各組件軸向鎖緊，形成電機整體。

本實施例中，所述發(fā)電機各組件的裝配順序為：①以空心臺階軸4為連接體，將機殼一2(內(nèi)置軸承一5)裝入空心臺階軸根部軸肩；②裝入襯套一21；③安裝定子盤3(內(nèi)置鍵7)，線圈繞組電極引線經(jīng)過線孔20引出；④裝入襯套二19；⑤機殼二12(內(nèi)置軸承二15)；⑥裝壓蓋18，并通過三個緊釘螺釘17對空心臺階軸上的組件進行軸向鎖緊；⑦在機殼一2柱面預制孔處分別壓入導流罩一1和導流罩二11；⑧用6顆連接螺釘22將機殼一2與機殼二12連接為一體。

本實施例自控溫圓盤式高功率密度發(fā)電機的工作原理如下：

圓盤式轉(zhuǎn)子在外部轉(zhuǎn)矩作用下圍繞空心臺階軸4運轉(zhuǎn)，分別固接在殼體一2和殼體二12內(nèi)側(cè)的第一磁極環(huán)10和第二磁極環(huán)14(相對異性磁極布置，形成磁場)以及分別與之固接的第一磁軛環(huán)9和第二磁軛環(huán)13一同旋轉(zhuǎn)，與固接在空心臺階軸4上的定子盤3(內(nèi)置多組線圈繞組)相對轉(zhuǎn)動，線圈在磁場中切割磁力線，產(chǎn)生電動勢，電能通過引線導出。

以上對本發(fā)明實施例進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。