[發明專利]一種混合勵磁發電機

有效

• 申請號: 201410731292.6
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104467216B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 袁沛海
• 申請（專利權）人: 浙江邁雷科技有限公司
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22;H02K1/16
• 代理公司: 湖州金衛知識產權代理事務所(普通合伙)33232
• 代理人: 趙衛康

技術領域

本發明涉及一種發電機，尤其涉及一種混合勵磁發電機，屬于電機制造領域。

背景技術

電力驅動汽車匹配增程器后，可以解決電動汽車應急充電、或實現串聯插電式混合動力驅動的功能。但電動汽車結構緊湊，對發電機的軸向尺寸要求苛刻；同時汽車產品對配件成本控制嚴格。

目前市場上的車載增程器所配套的發電機主要采用了兩種方案，且大多采用了永磁式轉子方案，少部分采用了爪極式發電機方案。永磁式轉子發電機可以設計成扁平結構，方便了增程器系統的安裝和尺寸控制，但這種結構的發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穩壓電路需采用價格昂貴的功率開關器件和大功率濾波電感。如此，當增程器的功率較大時，采用永磁激磁轉子的發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。

發明內容

本發明為解決現有技術問題，提供一種體積小、效率高的發電機。

本發明的技術方案是：一種混合勵磁發電機，包括機殼，所述機殼內固定安裝有定子，所述定子軸心處設置有轉子，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，所述轉子包括位于軸中心的導磁軸和套置于導磁軸上的勵磁繞組，所述導磁軸上固定連接有磁極，所述磁極包括分設于所述導磁軸前、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磁軸。

作為優選，所述磁極包括與所述導磁軸固定連接的導磁磁軛，所述導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，所述梯形的上底邊和下底邊均為弧形，所述磁鋼插于所述容置槽內。

作為優選，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。

作為優選，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子之間空氣縫隙的最小值。

作為優選，所述徑間隙為電機最小氣隙的0.5~2倍。

作為優選，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磁區和伸入于所述電樞繞組之內的引磁區，所述引磁區的兩側壁沿靠近所述導磁區指向遠離所述導磁區的方向逐次靠近。

作為優選，所述引磁區的兩側壁之間的夾角為1~3度。

作為優選，所述引磁區遠離所述導磁區的一端開有引線槽。

作為優選，所述勵磁繞組設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磁軸上的投影位于所述首磁極和所述尾磁極之間。

本發明工作時，勵磁繞組通過小電流，通過導磁磁軛，產生勵磁磁場，與導磁磁軛上的磁鋼的磁場產生疊加后加載于電樞，轉子高速轉動，使得加載于電樞的勵磁磁場產生交變，電樞繞組將該交變磁場轉換成電流。

本發明的工作過程為：

當勵磁繞組不通電時，勵磁繞組產生的磁勢為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—>電機氣隙—>電樞鐵芯—>機殼—>電樞鐵芯—>電機氣隙—>首磁極的磁鋼—>軸，形成閉合的磁通路。電機轉子旋轉時電樞僅感應出磁鋼激磁反電勢發電工作。

當勵磁繞組正向通電時，勵磁繞組產生的磁勢為If*n（If為勵磁電流，n為勵磁繞組匝數），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=ΦS1+ΦN1+ΦS2+ΦN2。ΦS1為勵磁繞組在左凸極對氣隙的激磁磁通，ΦN1為左磁鋼在氣隙中的激磁磁通，ΦS2為右磁鋼在氣隙中激磁磁通，ΦN2為右凸極在氣隙中的激磁磁通。此時磁鋼和勵磁繞組產生的激磁同時經過電機軸和機殼，且方向相反，有避免導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，因此該磁路結構具有并聯增磁的功能，勵磁繞組增磁效果直接、明顯。