專利名稱：機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率為90W～1200W，可供汽車、拖拉機和小型船只使用的發(fā)電機，具體說是涉及一種機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機。
車用電源一般分為拖拉機用和汽車用兩個系列。中小型拖拉機的電源主要用于照明，多采用永磁交流發(fā)電機，直接向負(fù)載供電，不帶蓄電池，功率多在120W以下。汽車電源則采用電激磁交流發(fā)電機，經(jīng)硅整流、調(diào)節(jié)器調(diào)壓，和蓄電池并聯(lián)向負(fù)載供電。
拖拉機用發(fā)電機多利用鐵氧體永磁材料，經(jīng)軸向充磁、導(dǎo)磁片導(dǎo)磁而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)電。近年來，也有徑向直接充磁的轉(zhuǎn)子問世。因上述這些發(fā)電機的轉(zhuǎn)子所采用的永磁材料為剩磁較小、磁性能較差、價格便宜的磁性材料，所以多采用整體式結(jié)構(gòu)，所以它僅適用于制作功率不大的發(fā)電機。另外這類發(fā)電機還存在著一個長期沒能夠解決的問題即發(fā)電機輸出電壓不可調(diào)，其電壓是隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，造成了低速燈不亮，高速燒燈泡的不足之處。
汽車用發(fā)電機幾乎全部是采用電激磁式發(fā)電機。其轉(zhuǎn)子上有繞組，外電路通過碳刷、滑環(huán)、整流子將直流電輸送到轉(zhuǎn)子繞組上，產(chǎn)生磁極，形成旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)電，其電壓的調(diào)整是根據(jù)輸出電壓的高低來調(diào)整激磁電流平均值的大小實現(xiàn)的。這種發(fā)電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易出故障，維修也不太方便。近年來又出現(xiàn)了爪極式發(fā)電機，這種發(fā)電機由固定不動的螺旋線圈通以直流電，感應(yīng)出軸向磁場，再將該磁場經(jīng)導(dǎo)磁體引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)的爪極上，相鄰爪極極性相反，構(gòu)成多極轉(zhuǎn)子。這種結(jié)構(gòu)雖然省去了碳刷、滑環(huán)和整流子，但在將軸向磁通引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)的爪極上時，要經(jīng)過一氣隙磁阻，導(dǎo)致磁通量有所下降，從而降低了爪極到定子之間有用的氣隙磁通，使功率降低。另外由于相鄰爪極以銅焊連接，以形成一旋轉(zhuǎn)整體，這種結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝也較復(fù)雜。
本實用新型的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，利用八十年代中期出現(xiàn)的新型強磁體--稀土永磁材料，采用新的設(shè)計方案，向人們提供一種體積小、整體結(jié)構(gòu)筒單、運行可靠，并可輸出恒定電壓的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機。
本實用新型的目的可采用以下措施來實現(xiàn)本實用新型的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機包括殼體，安裝在殼體中的定子總成和轉(zhuǎn)子總成，以及設(shè)置在殼體上的電壓調(diào)節(jié)整流裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子總成是由電機軸和安裝在電機軸上的隔磁材料層和與隔磁材料層結(jié)合在一起的由硅鋼片疊制而成的鐵心和鑲裝在鐵心中的永磁體組成；鐵心上加工有均布的呈輻射狀設(shè)置的軸向通槽，永磁體鑲裝在每個軸向通槽內(nèi)。
本實用新型中的隔磁材料層與由硅鋼片疊制而成的鐵心通過燕尾槽形結(jié)構(gòu)方式結(jié)合在一起；鐵心上至少均布有四個軸向通槽；鑲裝在鐵心上軸向通槽內(nèi)的永磁體是采用稀土永磁材料制作而成的，其形狀為長方體形結(jié)構(gòu)。
本實用新型中的電壓調(diào)節(jié)整流裝置是由由可控硅SCR1、SCR2、SCR3和二極管D1、D2、D3組成的三相半控橋式整流電路，和由電容C、穩(wěn)壓管DW、三極管BG以及電阻R4～R7組成的比較電路組成；其三相半控橋式整流電路中可控硅的導(dǎo)通與截止由比較電路來控制；電壓調(diào)節(jié)整流裝置通過連接件與電機端蓋封裝在一起。
由于本實用新型利用八十年代中期出現(xiàn)的新型強磁體--稀土永磁材料作為轉(zhuǎn)子的永磁體，并采用新的設(shè)計方案，即轉(zhuǎn)子總成是由電機軸和安裝在電機軸上的隔磁材料層和與隔磁材料層結(jié)合在一起的由硅鋼片疊制而成的鐵心和鑲裝在鐵心中的永磁體組成；鐵心上加工有均布的呈輻射狀設(shè)置的軸向通槽，永磁體鑲裝在每個軸向通槽內(nèi)。并采用全自動電子電壓調(diào)節(jié)整流器來解決永磁發(fā)電機輸出電壓恒定的問題。這就使得本實用新型的發(fā)電機與傳統(tǒng)的發(fā)電機相比不僅具有結(jié)構(gòu)筒單、運行可靠，幾乎不需維修(只要軸承不壞，就可一直運行下去)的優(yōu)點，同時還提高了其輸出功率，縮小了電機的體積，節(jié)省了原材料。可以斷定，隨著稀土永磁材料價格的降低，本實用新型的發(fā)電機將會成為一種非常有前途的新型車、船用電源系統(tǒng)。
附圖的圖面說明如下

圖1是本實用新型的主視圖。
圖2是圖1中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖3是圖1中電壓調(diào)節(jié)整流裝置的電路原理圖。
本實用新型以下將結(jié)合實施例(附圖)作以詳細(xì)的描述如圖1、圖2所示，本實用新型的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機包括殼體(5)，安裝在殼體中的定子總成(4)和轉(zhuǎn)子總成(3)，轉(zhuǎn)子通過位于其兩端的軸承安裝在電機的前后兩端蓋(2)(6)上，電壓調(diào)節(jié)整流裝置(7)通過連接件與電機的后端蓋(6)封裝在一起，轉(zhuǎn)子軸(1)(2電機軸)的末端安裝有一風(fēng)扇(8)；其轉(zhuǎn)子總成(3)是由電機軸(1)和安裝在電機軸上的隔磁材料層(11)和與隔磁材料層結(jié)合在一起的由硅鋼片疊制而成的鐵心(9)和鑲裝在鐵心中的永磁體(10)組成；鐵心上加工有均布的呈輻射狀設(shè)置的八個軸向通槽，永磁體鑲裝在每個軸向通槽內(nèi)。
如圖2所示，本實用新型中的隔磁材料層(11)與由硅鋼片疊制而成的鐵心(9)通過燕尾槽形結(jié)構(gòu)方式結(jié)合在一起；鐵心上均布有八個鑲裝磁鋼的軸向通槽，鑲裝在鐵心上軸向通槽內(nèi)的永磁體(10)是采用稀土永磁材料制作而成的，其形狀為長方體形結(jié)構(gòu)，永磁體同性極相對鑲嵌。軸向通槽的數(shù)量(永磁體的數(shù)量)可根據(jù)發(fā)電機功率的大小需要可以是4個、6個、8個、12個或16個等。轉(zhuǎn)子中設(shè)置隔磁材料層的目的是為了隔斷磁極通向軸心方向的磁路，防止轉(zhuǎn)子內(nèi)部磁極短路，使磁通最大限度地通過轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙，產(chǎn)生電能。
本實用新型中的電壓調(diào)節(jié)整流裝置是由三相半控橋式整流電路和比較電路組成；三相半控橋式整流電路是由可控硅SCR1、SCR2、SCR3和二極管D1～D9，電阻R1～R3組成，其中可控硅SCR1、SCR2、SCR3和二極管D1～D3組成三相半控整流橋的六個橋臂；比較電路由電容C、穩(wěn)壓管DW、三極管BG以及電阻R4～R7組成，其中R6是可調(diào)電阻；其三相半控橋式整流電路中可控硅的導(dǎo)通與截止由比較電路來控制。
其工作原理如下當(dāng)發(fā)電機輸出電壓低于給定值時(給定值是預(yù)先調(diào)定的)，通過分壓電阻R5～R7的分壓，O點電位較低，晶體管BG由于基極電位低而截止。則可控硅導(dǎo)通，三相橋工作，發(fā)電機向蓄電池充電，并向負(fù)載供電。當(dāng)發(fā)電機輸出電壓高于給定值時，O點電位升高，晶體管BG由于基極電位升高而導(dǎo)通，此時將可控硅控制極嵌位到很低的電位，從而使可控硅截止，三相橋不工作，發(fā)電機不再向蓄電池充電。隨著電容C的放電，O點電位下降，晶體管BG由于基極電位降低而再次截止?？煽毓鑼?dǎo)通，三相橋工作，發(fā)電機又向蓄電池充電，并向負(fù)載供電。這樣周而復(fù)始，使輸出電壓穩(wěn)定在給定值上。
三相半控橋式整流電路中的二極管D4～D6的作用是防止負(fù)脈沖，保護(hù)可控硅。二極管D7～D9是相間隔離二極管，避免A、B、C三相互相影響。R1～R3是晶體管BG的負(fù)載電阻，使BG在導(dǎo)通時處于正常工作狀態(tài)。
比較控制電路中的穩(wěn)壓管DW在導(dǎo)通時給出一固定壓降，R5、R6、R7是分壓電阻，通過可調(diào)電阻R6調(diào)定分壓比，確定輸出電壓的給定值，電容C和電阻R4～R7構(gòu)成一充放電回路。
電壓調(diào)節(jié)整流裝置通過連接件與電機的后端蓋封裝在一起的目的是為了增加電子元器件的散熱面積，達(dá)到簡化結(jié)構(gòu)的目的。
權(quán)利要求1.一種機動車、船用大功事永磁直流發(fā)電機，它包括殼體(5)，安裝在殼體中的定子總成(4)和轉(zhuǎn)子總成(3)，以及設(shè)置在殼體上的電壓調(diào)節(jié)整流裝置(7)，其特征在于轉(zhuǎn)子總成(3)是由電機軸(1)和安裝在電機軸上的隔磁材料層(11)和與隔磁材料層結(jié)合在一起的由硅鋼片疊制而成的鐵心(9)和鑲裝在鐵心中的永磁體(10)組成；鐵心上加工有均布的呈輻射狀設(shè)置的軸向通槽，永磁體鑲裝在每個軸向通槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機，其特征在于隔磁材料層(11)與由硅鋼片疊制而成的鐵心(9)通過燕尾槽形結(jié)構(gòu)方式結(jié)合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機，其特征在于鐵心(9)上至少均布有四個軸向通槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機，其特征在于鑲裝在鐵心(9)上軸向通槽內(nèi)的永磁體(10)是采用稀土永磁材料制作而成的，其形狀為長方體形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機，其特征在于電壓調(diào)節(jié)整流裝置(7)是由由可控硅SCR1、SCR2、SCR3和二極管D1、D2、D3組成的三相半控橋式整流電路，和由電容C、穩(wěn)壓管DW、三極管BG以及電阻R4～R7組成的比較電路組成；其三相半控橋式整流電路中可控硅的導(dǎo)通與截止由比較電路來控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機，其特征在于電壓調(diào)節(jié)整流裝置(7)通過連接件與電機端蓋(6)封裝在一起。
專利摘要一種機動車、船用大功率永磁直流發(fā)電機，它包括殼體，安裝在殼體中的定子總成和轉(zhuǎn)子總成，以及設(shè)置在殼體上的電壓調(diào)節(jié)整流裝置，其轉(zhuǎn)子總成是由電機軸和安裝在電機軸上的隔磁材料層和與隔磁材料層結(jié)合在一起的由硅鋼片疊制而成的鐵心和鑲裝在鐵心中的永磁體組成；鐵心上加工有均布的呈輻射狀設(shè)置的軸向通槽，永磁體鑲裝在每個軸向通槽內(nèi)。本電機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠的優(yōu)點，還可提高了其輸出功率，縮小電機的體積，節(jié)省原材料。
文檔編號H02J7/14GK2229726SQ95214569
公開日1996年6月19日 申請日期1995年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者楊中興, 周俊甫, 王錫山 申請人:王錫山, 周俊甫, 楊中興