[發(fā)明專利]用于交通工具的單相多極磁力式發(fā)電機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01104777.1
• 申請(qǐng)日: 2001-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1315776A
• 公開(kāi)（公告）日: 2001-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安間達(dá)也;高橋秀明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 森山工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H02K21/12
• 分類(lèi)號(hào): H02K21/12;H02K21/22
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王宏祥

本發(fā)明涉及一種用于交通工具的單相多極磁力式發(fā)電機(jī)，更具體地是涉及這種類(lèi)型的一種改進(jìn)的、緊湊的、高輸出和高效率的發(fā)電機(jī)。

許多類(lèi)型的交通工具采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生用于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電能以及為相關(guān)交通工具的附件提供電能。通常，這些類(lèi)型的發(fā)電機(jī)可采用相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的永久磁鐵和圍繞電樞的線圈繞組。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)可在繞組中引發(fā)電流，該電流被提取出并因其交流特性而經(jīng)整流用于驅(qū)動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)和/或交通工具相關(guān)的直流電氣元件。通常，永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，而帶電樞繞組的部件固定，但它們之間的關(guān)系也可以是其它的類(lèi)型。

關(guān)于這種類(lèi)型的裝置，根據(jù)現(xiàn)代交通工具方面的實(shí)踐，對(duì)發(fā)電機(jī)的需求正日益上升。這樣，為了提供更大的電能輸出，需要增大發(fā)電機(jī)的尺寸，這因此也需要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在許多采用這種發(fā)電系統(tǒng)的交通工具應(yīng)用場(chǎng)合，交通工具本身相當(dāng)緊湊，諸如載人水運(yùn)工具或摩托車(chē)等。因此，發(fā)電機(jī)尺寸的增大并不合適。

另外，如果發(fā)電機(jī)的尺寸和質(zhì)量增加，驅(qū)動(dòng)它的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出同樣必須提高。這可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)排放的升高，并可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能因發(fā)電機(jī)所消耗的功率而不如人意。

因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供這種類(lèi)型的一種改進(jìn)的、緊湊的發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊而具有高效率和高輸出功率的改進(jìn)的發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)的輸出與永久磁鐵的一個(gè)磁極的磁化角特別相關(guān)，這將在下面限定。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)的性能因其非線性的正弦輸出而受該因素的顯著影響。

從以上描述可以清楚，永久磁鐵通常形成于一環(huán)形件上并可粘附固定于它，也可以通過(guò)將一未磁化的環(huán)形磁性材料粘接于轉(zhuǎn)子，然后對(duì)其進(jìn)行磁化，以提供必要的交替磁極以實(shí)現(xiàn)沿圓周方向隔開(kāi)的磁極來(lái)形成。不主張進(jìn)行安裝后磁化。

業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在磁化角之間存在某種關(guān)系，一磁鐵相對(duì)于永久磁鐵的一個(gè)磁極的旋轉(zhuǎn)中心所占據(jù)的角度和發(fā)電機(jī)的輸出波所造成的失真在大小上取決于輸出波形內(nèi)所含的諧波分量。這對(duì)于三次諧波或更大的諧波分量來(lái)說(shuō)尤為明顯。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，輸出波中的這種失真會(huì)增加熱量積累和降低發(fā)電機(jī)效率。

因此，按照本發(fā)明，發(fā)明人確定了最佳的磁電氣角率，從而以最低的功率損失、熱量生成和失真實(shí)現(xiàn)最大的功率輸出。

本發(fā)明適于實(shí)施于一旋轉(zhuǎn)機(jī)器中，該機(jī)器在圓周方向上以規(guī)則的間隔具有變化數(shù)目的永久磁鐵，并具有一可相對(duì)旋轉(zhuǎn)的相關(guān)元件，該元件具有多個(gè)電樞，圍繞電樞形成有線圈繞組。按照本發(fā)明，永久磁鐵的磁極的磁化角相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線而設(shè)定在120°到140°的電氣范圍內(nèi)。

圖1是按本發(fā)明一實(shí)施例而構(gòu)成的一旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器沿旋轉(zhuǎn)軸線剖開(kāi)的剖視圖。

圖2是大致沿圖1的箭頭2方向觀察的視圖，表示電樞電樞鐵芯與永久磁鐵的關(guān)系。

圖3是表示永久磁鐵磁極的機(jī)械角、磁電氣角和磁鐵間電氣角以及輸出中的諧波變化之間的關(guān)系的圖表。

圖4是表示機(jī)器效率隨磁電氣角的實(shí)際變化的圖表。

首先參見(jiàn)圖1和2，標(biāo)號(hào)11總的表示按照本發(fā)明一實(shí)施例而構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。在所示的實(shí)施例中，機(jī)器11由一定子組件12和一轉(zhuǎn)子組件13構(gòu)成。在所示的實(shí)施例中，機(jī)器11是一發(fā)電機(jī)，但應(yīng)予理解，本發(fā)明可以用于其它類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器和那些永久磁鐵支承于轉(zhuǎn)子和/或定子的機(jī)器。

電氣機(jī)器11尤其適于結(jié)合內(nèi)燃機(jī)一起使用，如果用作發(fā)電機(jī)，它可從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸14的旋轉(zhuǎn)提供電力輸出。標(biāo)號(hào)14表示一小位移發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，它延伸通過(guò)一部分發(fā)動(dòng)機(jī)本體，并且電氣機(jī)器11固定于它，下面將描述其固定方式。

轉(zhuǎn)子13由一輪轂部分15構(gòu)成，它具有一接納曲軸14一端的孔。曲軸14中形成有一鍵槽16，它接納一鍵17，該鍵與輪轂15的一內(nèi)孔18形成鍵連接，從而在它們之間提供無(wú)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)關(guān)系。

輪轂部分15通過(guò)多個(gè)沿圓周方向隔開(kāi)的鉚釘19固定于一帶飛輪的環(huán)件21。該環(huán)件21形成有多個(gè)沿圓周方向隔開(kāi)的磁鐵22，它們的形成方式將在下面描述，在所示的實(shí)施例中，包括6個(gè)磁鐵，它們具有相對(duì)設(shè)置和交替布置的磁極，從而提供總共12個(gè)磁極。磁鐵22由一分隔環(huán)24與帶飛輪的環(huán)件21的徑向延伸的內(nèi)壁23保持隔開(kāi)的關(guān)系。如果需要的話，在帶飛輪的環(huán)件21的內(nèi)表面上與永久磁鐵22成圍繞關(guān)系可形成一保護(hù)涂層25，以為其提供保護(hù)。

輪轂部分15通過(guò)一單向離合器27連接有一起動(dòng)齒輪26，該離合器具有一通過(guò)螺紋緊固件29固定于輪轂部分15的支架28。一合適的電動(dòng)機(jī)(未示出)與該起動(dòng)齒輪26相連，用于通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸14而使相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。