一種混合勵磁發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電機，尤其涉及一種混合勵磁發(fā)電機，屬于電機制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電力驅(qū)動汽車匹配增程器后，可以解決電動汽車應(yīng)急充電、或?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)插電式混合動力驅(qū)動的功能。但電動汽車結(jié)構(gòu)緊湊，對發(fā)電機的軸向尺寸要求苛刻；同時汽車產(chǎn)品對配件成本控制嚴格。
[0003]目前市場上的車載增程器所配套的發(fā)電機主要采用了兩種方案，且大多采用了永磁式轉(zhuǎn)子方案，少部分采用了爪極式發(fā)電機方案。永磁式轉(zhuǎn)子發(fā)電機可以設(shè)計成扁平結(jié)構(gòu)，方便了增程器系統(tǒng)的安裝和尺寸控制，但這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機輸出電流或電壓控制需要采用專門的二次電源，較大功率的BUCK穩(wěn)壓電路需采用價格昂貴的功率開關(guān)器件和大功率濾波電感。如此，當(dāng)增程器的功率較大時，采用永磁激磁轉(zhuǎn)子的發(fā)電機所配套的控制器不僅成本很難滿足使用要求。采用爪極式發(fā)電機及其成本較低，但其功率密度低、外形尺寸較大，無法滿足車用增程器的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種體積小、效率高的發(fā)電機。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種混合勵磁發(fā)電機，包括機殼，所述機殼內(nèi)固定安裝有定子，所述定子軸心處設(shè)置有轉(zhuǎn)子，所述機殼還安裝有控制電路；所述定子包括電樞鐵芯和套置于所述電樞鐵芯上的電樞繞組，所述轉(zhuǎn)子包括位于軸中心的導(dǎo)磁軸和套置于導(dǎo)磁軸上的勵磁繞組，所述導(dǎo)磁軸上固定連接有磁極，所述磁極包括分設(shè)于所述導(dǎo)磁軸前、后兩端的首磁極和尾磁極，所述首磁極和所述尾磁極的圓周外圈的磁極端之間保持有軸間隙；所述磁極的圓周上均勻固設(shè)有若干磁鋼，所述磁鋼的外表面與所述磁極的外圈表面保持有徑間隙，且所述磁鋼的外表面相比于所述磁極的外圈表面更接近所述導(dǎo)磁軸。
[0006]作為優(yōu)選，所述磁極包括與所述導(dǎo)磁軸固定連接的導(dǎo)磁磁軛，所述導(dǎo)磁磁磁軛圓周外表面開有若干橫截面為燕尾形的容置槽；所述磁鋼橫截面大致為可與所述容置槽相配合的梯形，所述梯形的上短邊和下短邊均為弧形，所述磁鋼插于所述容置槽內(nèi)。
[0007]作為優(yōu)選，位于所述首磁極或所述尾磁極上的所有所述磁鋼的磁極方向相同，位于所述首磁極上的所述磁鋼和位于所述尾磁極上的所述磁鋼的磁極方向相反。
[0008]作為優(yōu)選，所述軸間隙為電機最小氣隙的6~10倍。電機的最小氣隙即為電機的定子和轉(zhuǎn)子之間空氣縫隙的最小值。
[0009]作為優(yōu)選，所述徑間隙為電機最小氣隙的0.5-2倍。
[0010]作為優(yōu)選，所述電樞繞組為集中繞組；所述電樞鐵芯包括伸出于所述電樞繞組之外的導(dǎo)磁區(qū)和伸入于所述電樞繞組之內(nèi)的引磁區(qū)，所述引磁區(qū)的兩側(cè)壁沿靠近所述導(dǎo)磁區(qū)指向遠離所述導(dǎo)磁區(qū)的方向逐次靠近。
[0011]作為優(yōu)選，所述引磁區(qū)的兩側(cè)壁之間的夾角為1~3度。
[0012]作為優(yōu)選，所述引磁區(qū)遠離所述導(dǎo)磁區(qū)的一端開有引線槽。
[0013]作為優(yōu)選，所述勵磁繞組設(shè)置于所述首磁極和所述尾磁極之間；所述電樞鐵芯在所述導(dǎo)磁軸上的投影位于所述首磁極和所述尾磁極之間。
[0014]本發(fā)明工作時，勵磁繞組通過小電流，通過導(dǎo)磁磁軛，產(chǎn)生勵磁磁場，與導(dǎo)磁磁軛上的磁鋼的磁場產(chǎn)生疊加后加載于電樞，轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，使得加載于電樞的勵磁磁場產(chǎn)生交變，電樞繞組將該交變磁場轉(zhuǎn)換成電流。
[0015]本發(fā)明的工作過程為:
[0016]當(dāng)勵磁繞組不通電時，勵磁繞組產(chǎn)生的磁勢為0，等效磁阻約為0，磁鋼單獨對電機激磁。由于首、尾兩端的磁鋼直接作用，此時磁力線主要為:尾磁極的磁鋼一〉電機氣隙一> 電樞鐵芯一>機殼一> 電樞鐵芯一> 電機氣隙一>首磁極的磁鋼一>軸，形成閉合的磁通路。電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時電樞僅感應(yīng)出磁鋼激磁反電勢發(fā)電工作。
[0017]當(dāng)勵磁繞組正向通電時，勵磁繞組產(chǎn)生的磁勢為If*n(If為勵磁電流，η為勵磁繞組匝數(shù))，等效磁阻約為0，由于磁鋼的磁阻非常大，勵磁繞組激磁磁通無法通過磁鋼，但可以通過左右磁極的凸極直接形成磁回路，此時勵磁繞組和磁鋼共同對電樞激磁。首、尾兩個磁極的磁鋼由于其恒流源特性，保持與勵磁繞組不通電時相同的磁通回路。此時若記氣隙有效磁通為Φ，那么有:Φ = Φ31+ΦΝ1+Φ32+ΦΝ2。OSl為勵磁繞組在左凸極對氣隙的激磁磁通，ΦΝ1為左磁鋼在氣隙中的激磁磁通，?S2為右磁鋼在氣隙中激磁磁通，ΦΝ2為右凸極在氣隙中的激磁磁通。此時磁鋼和勵磁繞組產(chǎn)生的激磁同時經(jīng)過電機軸和機殼，且方向相反，有避免導(dǎo)磁軸和機殼磁路的過度飽和的效果，進一步增加了磁鋼對氣隙激磁能力，因此該磁路結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)增磁的功能，勵磁繞組增磁效果直接、明顯。
[0018]當(dāng)勵磁線圈反向通電時，勵磁繞組在整個電機中產(chǎn)生的激磁與磁鋼的磁極方向相同，但同樣由于磁鋼的磁阻較大，勵磁繞組產(chǎn)生的磁路僅通過磁極對應(yīng)的軸氣隙產(chǎn)生磁通，但磁通方向隨勵磁電流方向相反，那么此時氣隙有效磁通為Φ = ΦΝ1-Φ51+Φ52-ΦΝ2，與此同時兩種勵磁磁通同方向進入軸和機殼，使得軸和機殼更加飽和，導(dǎo)致磁鋼本體對氣隙的磁密降低。可見當(dāng)勵磁繞組同反向電流時，電機弱磁效果明顯。
[0019]本發(fā)明采用首、尾兩個磁極，各磁極由導(dǎo)磁磁軛和磁鋼組成。導(dǎo)磁磁軛外圓設(shè)計有若干凸齒和燕尾凹槽，燕尾凹槽內(nèi)嵌有“倒梯形”圓弧磁鋼，可以防止轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時，磁鋼與磁軛脫離。
[0020]磁極外圓和磁鋼外表面存在一個氣隙差，由于電機氣隙尺寸較小，而在目前工藝下，電機的磁鋼與定子之間的間隙公差難以控制，且無法精密加工，但磁極外圓可以精加工，本發(fā)明采用氣隙結(jié)構(gòu)有效減小磁極和定子之間的間隙，以減小電勵磁磁阻，提高電勵磁對氣隙磁通的控制效果，同時由于磁鋼對定子的激磁受氣隙大小影響較小，兼顧了加工工藝和電機性能一致性控制。
[0021]首、尾磁極在軸向設(shè)置軸間隙，防止勵磁線圈的磁路直接短路，電機最小氣隙的6至10倍的軸間隙保證了軸間隙有效的基礎(chǔ)上避免了尺寸過大而影響電機的軸向長度有效利用率。
[0022]本發(fā)明的電樞繞組采用集中繞組，目的是為了減小繞組的端部尺寸。然而對于較大功率的電機，集中繞組的下線工藝一直以來都十個難題，本發(fā)明改進了鐵芯結(jié)構(gòu)，采用傾斜的作為引磁區(qū)的定子齒，電樞繞組可直接