專利名稱：雙電壓輸出復(fù)合勵磁發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
隨著科技的發(fā)展和人們對汽車舒適性要求的提高，車載電器越來越多，從 而對電量的需求越來越大，為了供給大的電量，人們提高了車載發(fā)電機的輸出 功率，并提高了車載蓄電池的儲電能力。但這時，大功率輸出造成了汽車線路 中流過高電流從而產(chǎn)生大量的能量耗損，為了解決這一問題，人們不約而同的
想到了提高電壓，把車輛工作電壓從12V提高到42V。但在實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的過程 中必然會出現(xiàn)考慮綜合經(jīng)濟效益的問題，提高工作電壓勢必要提高所有工作電 器的工作電壓，這對現(xiàn)在汽車工業(yè)將是一個不小的沖擊；還會出現(xiàn)有些電器(如 車窗電機)在高或低電壓下那種更合算的問題?？紤]到以上各種因素，人們想 到了采用12/42雙電壓工作環(huán)境作為過渡階段，綜合考慮經(jīng)濟效益后有些電器 在12V電壓環(huán)境下工作、有些電器在42V電壓環(huán)境下工作?，F(xiàn)在全世界都把這 個研究方向作為首選方向。但雙電壓工作環(huán)境也并非很容易實現(xiàn)的，將要解決 怎樣實現(xiàn)電壓供應(yīng)、電壓轉(zhuǎn)化、汽車總線布置等問題。現(xiàn)在世界范圍內(nèi)多是采 用超級電容或變壓器變壓的方法使低電壓與高電壓互相轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)供應(yīng)兩 種電源，但這將導(dǎo)致在變壓的過程中由于不可避免的漏磁現(xiàn)象和發(fā)熱現(xiàn)象造成 的能量的大量浪費。
現(xiàn)在，有些特種車己經(jīng)有在雙電壓下工作的，如12V/36V雙電壓環(huán)境，這
些雙電壓均是通過兩個不同壓值蓄電池或發(fā)電機輸出 一個電壓后再通過變壓器 來實現(xiàn)雙電壓供應(yīng)的，他們均存在上文所說問題。隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，汽車工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一， 在工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及人類生活的各個方面都起著不可缺少的作用，目前 與汽車配套使用的發(fā)電機普遍存在著低速照明效果差的現(xiàn)象，而且輸出功率小，
不能滿足用戶使用要求。如中國專利00112053. 0所述穩(wěn)壓永磁發(fā)電機，由機殼、 機座、動力軸、轉(zhuǎn)子、永磁磁鋼、定子、定子繞組、定子座、定子滑動套、平 衡彈簧、防旋轉(zhuǎn)連接螺絲、滑動塊、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸、定位軸承、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動裝置 及自動反饋控制電路等組成，動力轉(zhuǎn)動軸通過定位軸承固定在基座上，轉(zhuǎn)子固 定在固定轉(zhuǎn)軸上，定子滑動套的一端固定在基座上，定子滑動套沿軸向開有通 槽，平衡彈簧設(shè)置與定子滑動套內(nèi)，該彈簧的一端由定子滑動套的一端面阻擋， 另一端推定至于定子滑動套內(nèi)的滑動塊，該滑動塊與定子座之間有穿過滑動套 通槽的防旋轉(zhuǎn)連接螺釘固定連結(jié)，該滑動塊中心與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的一端成螺紋活動 連結(jié)，自動反饋控制電路的監(jiān)測信號輸入端并借與定子繞組輸入端，該電路的 控制信號輸出端至驅(qū)動機構(gòu)的受控制端。該穩(wěn)壓永磁電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、 使用性能有待于進一步提高。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷、輸出兩種電壓值電壓、磁 場充分利用、輸出電壓穩(wěn)定，更節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊，占據(jù)空間小，使用安全可靠
的雙電壓輸出復(fù)合勵磁發(fā)電機，具體是
雙電壓輸出復(fù)合勵磁發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)子總成、定子總成、前端蓋、后端蓋、 電子控制器組成，轉(zhuǎn)軸上裝有永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子
5共用一個電樞繞組，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并連而成；所述電子控制器能夠?qū)崿F(xiàn) 雙壓控制，所述雙壓控制是指能夠根據(jù)需要控制發(fā)電機輸出兩種不同大小的電 壓，所述雙壓控制實施的根據(jù)是蓄電池電量剩余的大小或?qū)嶋H工作的需要；永 磁轉(zhuǎn)子為切向結(jié)構(gòu)，由極靴轉(zhuǎn)子鐵芯、隔磁襯套、非導(dǎo)磁槽楔和永磁材料組成， 永磁材料按切向方向以及相鄰的永磁材料相同的極性面相對的方式依次布置在 極靴轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)，并用非導(dǎo)磁槽楔固定，極靴轉(zhuǎn)子鐵芯固定在隔磁襯套上， 隔磁襯套壓裝載轉(zhuǎn)軸上；永磁轉(zhuǎn)子為徑向結(jié)構(gòu)，由極靴、轉(zhuǎn)子鐵芯、和永磁材 料組成，永磁材料由極靴通過螺釘固定在轉(zhuǎn)子鐵芯上，轉(zhuǎn)子鐵芯壓裝在轉(zhuǎn)軸上; 電勵磁轉(zhuǎn)子為爪極結(jié)構(gòu)，由爪極和電勵磁繞組組成，爪極的極數(shù)與切向式永磁 轉(zhuǎn)子的極數(shù)相等，并都是沿圓形均勻分布， 一一對應(yīng)；電勵磁轉(zhuǎn)子為凸極結(jié)構(gòu)， 由凸極轉(zhuǎn)子鐵芯和電勵磁繞組組成，凸極轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極數(shù)與切向式永磁轉(zhuǎn)子 的極數(shù)相等，并都是沿圓形均勻分布， 一一對應(yīng)，電勵磁繞組按通入直流電后 凸極的凸面產(chǎn)生的極性為N、 S極相間隔的規(guī)律依次繞線，每個凸極上的匝數(shù)對 應(yīng)相等；還包括速度繼電器，所述速度繼電器由電子控制器控制，功能是實現(xiàn) 在低速時控制輸出所述低電壓，達到一定數(shù)值速度后繼電器動作、控制輸出所 述高電壓；所述蓄電池是兩個儲存不同電壓值電量的蓄電池；電勵磁繞組通過 碳刷、滑環(huán)與電子控制器相連接。
其工作原理為發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動后，按照設(shè)置的目標穩(wěn)壓值為12V，當電機 輸出電壓低于目標穩(wěn)壓值12V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供正向 電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場疊加，氣隙內(nèi)的磁通量增 加，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增加，因此發(fā)電輸出電壓升高；當發(fā)電機輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值12V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供反向電流， 電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場削弱了永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場，氣隙內(nèi)的磁通量減小，電 樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢降低，因此發(fā)電輸出電壓也降低，周而復(fù)始，從而保 證發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速、變負載的情況下輸出電壓穩(wěn)定的直流電，滿足汽車用電設(shè) 備的要求。
如果42V電源內(nèi)電量儲備太少、需要充電，或汽車需要大量42V電供應(yīng)時 時，電子控制器控制發(fā)電機輸出42V電，具體是，按照設(shè)置的目標穩(wěn)壓值為42V， 當電機輸出電壓低于目標穩(wěn)壓值42V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提 供正向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場疊加，氣隙內(nèi)的磁 通量增加，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增加，因此發(fā)電輸出電壓升高；當發(fā)電 機輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值42V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供反 向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場削弱了永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場，氣隙內(nèi)的磁通量 減小，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢降低，因此發(fā)電輸出電壓也降低，周而復(fù)始， 從而保證發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速、變負載的情況下輸出電壓穩(wěn)定的直流電，滿足汽車 用電設(shè)備的要求。
同理， 一開始輸出42V電，亦可根據(jù)實際需求由電子控制器控制輸出12V 電，就這樣，滿足了汽車對兩種電壓的需求。
如果在發(fā)電機上安裝速度繼電器，所述速度繼電器由電子控制器控制，功 能是實現(xiàn)在低速時控制輸出所述低電壓，達到一定數(shù)值速度后繼電器動作、控 制輸出所述高電壓，其功能是通過以下內(nèi)容實現(xiàn)的，
發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動后，在低速旋轉(zhuǎn)時，電子穩(wěn)壓器控制發(fā)電機輸出一個低電壓(設(shè)為12V)，當發(fā)電機輸出電壓低于目標穩(wěn)壓值12V時，電子控制器給發(fā)電 機的電勵磁繞組提供正向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場 疊加，氣隙內(nèi)的磁通量增加，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增加，因此發(fā)電機輸 出電壓升高；當發(fā)電機輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值12V時，電子控制器給發(fā)電機 的電勵磁繞組提供反向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場削弱了永磁轉(zhuǎn)子提供的磁 場，氣隙內(nèi)的磁通量減小，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢降低，因此發(fā)電輸出電 壓也降低，周而復(fù)始，從而保證發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速、變負載的情況下輸出電壓穩(wěn) 定的直流電，滿足汽車用電設(shè)備的要求；
當發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速達到一定值時，速度繼電器測速系統(tǒng)獲得這一信號，傳 遞給電子控制器，電子控制器控制速度繼電器動作，控制發(fā)電機輸出一個高電 壓(設(shè)定這個高電壓為42V)，具體是，當電機輸出電壓低于目標穩(wěn)壓值42V時， 電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供正向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與永 磁轉(zhuǎn)子提供的磁場疊加，氣隙內(nèi)的磁通量增加，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增 加，因此發(fā)電機輸出電壓升高；當發(fā)電機輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值42V時，電 子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供反向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場削弱了 永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場，氣隙內(nèi)的磁通量減小，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢降低， 因此發(fā)電機輸出電壓也降低，周而復(fù)始，從而保證發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速、變負載的 情況下輸出電壓穩(wěn)定的直流電，滿足汽車用電設(shè)備的要求。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢
1、直接從發(fā)電機中輸出兩種電壓，滿足汽車用電要求、向蓄電池充電，而 不是采用變壓的方法，從而消除了變壓過程中的能量損失；
82、 輸出雙電壓，減少了電勵磁耗能，在發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速快時輸出高電壓而 非低電壓，從而減少了反向電流的使用，從而實現(xiàn)了節(jié)能；
3、 在穩(wěn)壓時，不同于機械電阻法，電子短路法，電子串聯(lián)法、并聯(lián)可控外
電阻能量隨機泄放法，采用發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速低的時候輸出低電壓、轉(zhuǎn)速高時輸
出高電壓，從而充分利用了磁場能，減少了能量的浪費，并且增大了輸出功率;
4、 在低轉(zhuǎn)速時輸出低電壓，高轉(zhuǎn)速時輸出高電壓，從而避免了在高速大功 率、低電壓產(chǎn)生高電流，從而避免了高電流帶來的各種問題，如損壞元器件(特 別是晶閘管)、產(chǎn)生熱量引發(fā)各種問題等；
5、 通過調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)子通電電流的大小和方向，使永磁磁場與電勵磁唱迭加 后的磁場可調(diào)節(jié)，保證發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速、變負載工況下輸出電壓保持穩(wěn)定，該 電機結(jié)構(gòu)緊湊，使用安全可靠。


圖1時本實用新型的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示是實施例中切向式永磁轉(zhuǎn)子剖面圖。 具體實施例
實施例中1、轉(zhuǎn)軸2、軸承3、后端蓋4、電子控制器5、滑環(huán)6、碳刷 7、爪極8、電勵磁繞組9、定子鐵芯10、電樞繞組11、前端蓋12、極靴轉(zhuǎn) 子鐵芯13、隔靴襯套14、非導(dǎo)磁槽楔15、永磁材料
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明
轉(zhuǎn)軸1上安裝永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子為切向結(jié)構(gòu)，由極靴轉(zhuǎn)子 鐵芯12、隔磁襯套13、非導(dǎo)磁槽楔14和永磁材料15組成，永磁材料15按切向方向以及相鄰的永磁材料15相同的極性面相對的方式依次布置在極靴轉(zhuǎn)子鐵
芯12的槽內(nèi)，并用非導(dǎo)磁槽楔14固定，極靴轉(zhuǎn)子鐵芯12固定在隔磁襯套13 上，隔磁襯套13壓裝在轉(zhuǎn)軸1上，電勵磁轉(zhuǎn)子為爪極結(jié)構(gòu)，由爪極7和電勵磁 繞組8組成，爪極7的極數(shù)與切向式永磁轉(zhuǎn)子的極數(shù)相等，并且都沿圓形均勻 分布， 一一對應(yīng)，電勵磁繞組8通過電刷6、滑環(huán)5與電子控制器4相連接，永 磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子共用一個電樞繞組10，產(chǎn)生的磁勢在電路中并聯(lián)合成。
發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動后，按照設(shè)置的目標穩(wěn)壓值為12V，當電機輸出電壓低于目 標穩(wěn)壓值12V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供正向電流，電勵磁轉(zhuǎn) 子產(chǎn)生的磁場與永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場疊加，氣隙內(nèi)的磁通量增加，電樞繞組產(chǎn) 生的感應(yīng)電動勢增加，因此發(fā)電輸出電壓升高；當發(fā)電機輸出電壓高于目標穩(wěn) 壓值12V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供反向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn) 生的磁場削弱了永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場，氣隙內(nèi)的磁通量減小，電樞繞組產(chǎn)生的 感應(yīng)電動勢降低，因此發(fā)電輸出電壓也降低，周而復(fù)始，從而保證發(fā)電機在變 轉(zhuǎn)速、變負載的情況下輸出電壓穩(wěn)定的直流電，滿足汽車用電設(shè)備的要求。
如果42V電源內(nèi)電量儲備太少、需要充電，或汽車需要大量42V電供應(yīng)時 時，電子控制器控制發(fā)電機輸出42V電，具體是，按照設(shè)置的目標穩(wěn)壓值為42V， 當電機輸出電壓低于目標穩(wěn)壓值42V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提 供正向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場疊加，氣隙內(nèi)的磁 通量增加，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增加，因此發(fā)電輸出電壓升高；當發(fā)電 機輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值42V時，電子控制器給發(fā)電機的電勵磁繞組提供反 向電流，電勵磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場削弱了永磁轉(zhuǎn)子提供的磁場，氣隙內(nèi)的磁通量減小，電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢降低，因此發(fā)電輸出電壓也降低，周而復(fù)始， 從而保證發(fā)電機在變轉(zhuǎn)速、變負載的情況下輸出電壓穩(wěn)定的直流電，滿足汽車 用電設(shè)備的要求。
同理， 一開始輸出42V電，亦可根據(jù)實際需求由電子控制器控制輸出12V
電，就這樣，滿足了汽車對兩種電壓的需求。
權(quán)利要求1、一種雙電壓輸出復(fù)合勵磁發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)子總成、定子總成、前端蓋、后端蓋、電子控制器組成，其特征在于轉(zhuǎn)軸上裝有永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子共用一個電樞繞組，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并連而成；所述電子控制器能夠?qū)崿F(xiàn)雙壓控制，所述雙壓控制是指能夠根據(jù)需要控制發(fā)電機輸出兩種不同大小的電壓，所述雙壓控制實施的根據(jù)是蓄電池電量剩余的大小、實際工作的需要。
2、 如權(quán)利要求1所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于永磁轉(zhuǎn)子為 切向結(jié)構(gòu)，由極靴、轉(zhuǎn)子鐵芯、隔磁襯套、非導(dǎo)磁槽楔和永磁材料組成，永磁 材料按切向方向以及相鄰的永磁材料相同的極性面相對的方式依次布置在極靴 轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)，并用非導(dǎo)磁槽楔固定，極靴轉(zhuǎn)子鐵芯固定在隔磁襯套上，隔 磁襯套壓裝載轉(zhuǎn)軸上。
3、 如權(quán)利要求1所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于永磁轉(zhuǎn)子為 徑向結(jié)構(gòu)，由極靴、轉(zhuǎn)子鐵芯、和永磁材料組成，永磁材料由極靴通過螺釘固 定在轉(zhuǎn)子鐵芯上，轉(zhuǎn)子鐵芯壓裝在轉(zhuǎn)軸上。
4、 如權(quán)利要求1所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于電勵磁轉(zhuǎn)子 為爪極結(jié)構(gòu)，由爪極和電勵磁繞組組成，爪極的極數(shù)與切向式永磁轉(zhuǎn)子的極數(shù) 相等，并都是沿圓形均勻分布， 一一對應(yīng)。
5、 如權(quán)利要求1所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于電勵磁轉(zhuǎn)子 為凸極結(jié)構(gòu)，由凸極轉(zhuǎn)子鐵芯和電勵磁繞組組成，凸極轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極數(shù)與切 向式永磁轉(zhuǎn)子的極數(shù)相等，并都是沿圓形均勻分布， 一一對應(yīng)，電勵磁繞組按 通入直流電后凸極的凸面產(chǎn)生的極性為N、 S極相間隔的規(guī)律依次繞線，每個凸極上的匝數(shù)對應(yīng)相等。
6、 如權(quán)利要求l所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于還包括速度 繼電器，所述速度繼電器由電子控制器控制，功能是實現(xiàn)在低速時控制輸出所 述低電壓，達到一定數(shù)值速度后繼電器動作、控制輸出所述高電壓。
7、 如權(quán)利要求1所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于所述蓄電池 是兩個儲存不同電壓值電量的蓄電池。
8、 如權(quán)利要求1所述的雙電壓復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于電勵磁繞組 通過碳刷、滑環(huán)與電子控制器相連接。
專利摘要本實用新型提供一種雙電壓輸出復(fù)合勵磁發(fā)電機，其特征在于，轉(zhuǎn)軸上裝有永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子和電勵磁轉(zhuǎn)子共用一個電樞繞組，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并連而成，電子控制器能夠?qū)崿F(xiàn)雙壓控制，所述雙壓控制是指能夠根據(jù)需要控制發(fā)電機輸出兩種不同大小的電壓；直接從發(fā)電機中輸出兩種電壓，滿足汽車用電要求、向蓄電池充電，而不是采用變壓的方法，從而消除了變壓過程中的能量損失，減少了發(fā)電過程中電勵磁耗能，加大了磁場的利用率。
文檔編號H02K21/04GK201270466SQ200820172809
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者柳小偉 申請人:柳小偉