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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410731292.6 (22)申请日 2014.12.05 H02K 1/22(2006.01) H02K 1/16(2006.01) (71)申请人 浙江迈雷科技有限公司 地址 313000 浙江省湖州市吴兴区织里镇阿 祥路 888 号一号楼四号楼 (72)发明人 袁沛海 (74)专利代理机构 湖州金卫知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 33232 代理人 赵卫康 (54) 发明名称 一种混合励磁发电机 (57) 摘要 一种混合励磁发电机， 包括机壳， 所述机壳内 固定安装有定子， 所述定子轴心处设置有转子， 所 述机壳还安。
2、装有控制电路 ； 所述定子包括电枢铁 芯和套置于所述电枢铁芯上的电枢绕组， 所述转 子包括位于轴中心的导磁轴和套置于导磁轴上的 励磁绕组， 所述导磁轴上固定连接有磁极， 所述磁 极包括分设于所述导磁轴前、 后两端的首磁极和 尾磁极， 所述首磁极和所述尾磁极的圆周外圈的 磁极端之间保持有轴间隙 ； 所述磁极的圆周上均 匀固设有若干磁钢， 所述磁钢的外表面与所述磁 极的外圈表面保持有径间隙， 且所述磁钢的外表 面相比于所述磁极的外圈表面更接近所述导磁 轴。本发明解决现有技术问题， 提供了一种体积 小、 效率高的发电机。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利。
3、申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104467216 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104467216 A 1/1 页 2 1. 一种混合励磁发电机， 包括机壳 （1） ， 所述机壳 （1） 内固定安装有定子， 所述定子轴 心处设置有转子， 所述机壳 （1） 还安装有控制电路 ； 所述定子包括电枢铁芯 （2） 和套置于所 述电枢铁芯 （2） 上的电枢绕组 （3） ， 所述转子包括位于轴中心的导磁轴 （4） 和套置于导磁轴 （4） 上的励磁绕组， 所述导磁轴 （4） 上固定连接有磁极， 其特征在于 ： 所述磁极包括分设于 所述导磁轴 （4。
4、） 前、 后两端的首磁极 （6） 和尾磁极 （5） ， 所述首磁极 （6） 和所述尾磁极 （5） 的 圆周外圈的磁极端之间保持有轴间隙 ； 所述磁极的圆周上均匀固设有若干磁钢 （7） ， 所述 磁钢 （7） 的外表面与所述磁极的外圈表面保持有径间隙， 且所述磁钢 （7） 的外表面相比于 所述磁极的外圈表面更接近所述导磁轴 （4） 。 2.根据权利要求1所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述磁极包括与所述导磁轴 （4） 固定连接的导磁磁轭， 所述导磁磁磁轭圆周外表面开有若干横截面为燕尾形的容置槽 ； 所 述磁钢 （7） 横截面大致为可与所述容置槽相配合的梯形， 所述梯形的上短边和下短边均为 。
5、弧形， 所述磁钢 （7） 插于所述容置槽内。 3.根据权利要求1或2所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 位于所述首磁极 （6） 或所述 尾磁极 （5） 上的所有所述磁钢 （7） 的磁极方向相同， 位于所述首磁极 （6） 上的所述磁钢 （7） 和位于所述尾磁极 （5） 上的所述磁钢 （7） 的磁极方向相反。 4. 根据权利要求 1 所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述轴间隙为电机最小气隙的 610 倍。 5. 根据权利要求 1 所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述径间隙为电机最小气隙的 0.52 倍。 6. 根据权利要求 1 所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述电枢绕组 （3。
6、） 为集中绕组 ； 所述电枢铁芯 （2） 包括伸出于所述电枢绕组 （3） 之外的导磁区 （21） 和伸入于所述电枢绕组 （3） 之内的引磁区 （22） ， 所述引磁区 （22） 的两侧壁沿靠近所述导磁区 （21） 指向远离所述导 磁区 （21） 的方向逐次靠近。 7. 根据权利要求 5 所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述引磁区 （22） 的两侧壁之间 的夹角为 13 度。 8. 根据权利要求 5 或 6 所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述引磁区 （22） 远离所述 导磁区 （21） 的一端开有引线槽。 9. 根据权利要求 1 所述混合励磁发电机， 其特征在于 ： 所述励磁绕组设。
7、置于所述首磁 极 （6） 和所述尾磁极 （5） 之间 ； 所述电枢铁芯 （2） 在所述导磁轴 （4） 上的投影位于所述首磁 极 （6） 和所述尾磁极 （5） 之间。 权 利 要 求 书 CN 104467216 A 2 1/3 页 3 一种混合励磁发电机 技术领域 0001 本发明涉及一种发电机， 尤其涉及一种混合励磁发电机， 属于电机制造领域。 背景技术 0002 电力驱动汽车匹配增程器后， 可以解决电动汽车应急充电、 或实现串联插电式混 合动力驱动的功能。 但电动汽车结构紧凑， 对发电机的轴向尺寸要求苛刻 ； 同时汽车产品对 配件成本控制严格。 0003 目前市场上的车载增程器所配套的发电。
8、机主要采用了两种方案， 且大多采用了永 磁式转子方案， 少部分采用了爪极式发电机方案。 永磁式转子发电机可以设计成扁平结构， 方便了增程器系统的安装和尺寸控制， 但这种结构的发电机输出电流或电压控制需要采用 专门的二次电源， 较大功率的 BUCK 稳压电路需采用价格昂贵的功率开关器件和大功率滤 波电感。 如此， 当增程器的功率较大时， 采用永磁激磁转子的发电机所配套的控制器不仅成 本很难满足使用要求。采用爪极式发电机及其成本较低， 但其功率密度低、 外形尺寸较大， 无法满足车用增程器的要求。 发明内容 0004 本发明为解决现有技术问题， 提供一种体积小、 效率高的发电机。 0005 本发明的。
9、技术方案是 ： 一种混合励磁发电机， 包括机壳， 所述机壳内固定安装有定 子， 所述定子轴心处设置有转子， 所述机壳还安装有控制电路 ； 所述定子包括电枢铁芯和 套置于所述电枢铁芯上的电枢绕组， 所述转子包括位于轴中心的导磁轴和套置于导磁轴上 的励磁绕组， 所述导磁轴上固定连接有磁极， 所述磁极包括分设于所述导磁轴前、 后两端的 首磁极和尾磁极， 所述首磁极和所述尾磁极的圆周外圈的磁极端之间保持有轴间隙 ； 所述 磁极的圆周上均匀固设有若干磁钢， 所述磁钢的外表面与所述磁极的外圈表面保持有径间 隙， 且所述磁钢的外表面相比于所述磁极的外圈表面更接近所述导磁轴。 0006 作为优选， 所述磁极包。
10、括与所述导磁轴固定连接的导磁磁轭， 所述导磁磁磁轭圆 周外表面开有若干横截面为燕尾形的容置槽 ； 所述磁钢横截面大致为可与所述容置槽相配 合的梯形， 所述梯形的上短边和下短边均为弧形， 所述磁钢插于所述容置槽内。 0007 作为优选， 位于所述首磁极或所述尾磁极上的所有所述磁钢的磁极方向相同， 位 于所述首磁极上的所述磁钢和位于所述尾磁极上的所述磁钢的磁极方向相反。 0008 作为优选， 所述轴间隙为电机最小气隙的 610 倍。电机的最小气隙即为电机的定 子和转子之间空气缝隙的最小值。 0009 作为优选， 所述径间隙为电机最小气隙的 0.52 倍。 0010 作为优选， 所述电枢绕组为集中绕。
11、组 ； 所述电枢铁芯包括伸出于所述电枢绕组之 外的导磁区和伸入于所述电枢绕组之内的引磁区， 所述引磁区的两侧壁沿靠近所述导磁区 指向远离所述导磁区的方向逐次靠近。 0011 作为优选， 所述引磁区的两侧壁之间的夹角为 13 度。 说 明 书 CN 104467216 A 3 2/3 页 4 0012 作为优选， 所述引磁区远离所述导磁区的一端开有引线槽。 0013 作为优选， 所述励磁绕组设置于所述首磁极和所述尾磁极之间 ； 所述电枢铁芯在 所述导磁轴上的投影位于所述首磁极和所述尾磁极之间。 0014 本发明工作时， 励磁绕组通过小电流， 通过导磁磁轭， 产生励磁磁场， 与导磁磁轭 上的磁钢的。
12、磁场产生叠加后加载于电枢， 转子高速转动， 使得加载于电枢的励磁磁场产生 交变， 电枢绕组将该交变磁场转换成电流。 0015 本发明的工作过程为 ： 当励磁绕组不通电时， 励磁绕组产生的磁势为 0， 等效磁阻约为 0， 磁钢单独对电机激 磁。 由于首、 尾两端的磁钢直接作用， 此时磁力线主要为 ： 尾磁极的磁钢电机气隙电 枢铁芯 机壳 电枢铁芯 电机气隙 首磁极的磁钢 轴， 形成闭合的磁通路。 电机转子旋转时电枢仅感应出磁钢激磁反电势发电工作。 0016 当励磁绕组正向通电时， 励磁绕组产生的磁势为 If*n （If 为励磁电流， n 为励磁绕 组匝数） ， 等效磁阻约为 0， 由于磁钢的磁阻。
13、非常大， 励磁绕组激磁磁通无法通过磁钢， 但可 以通过左右磁极的凸极直接形成磁回路， 此时励磁绕组和磁钢共同对电枢激磁。 首、 尾两个 磁极的磁钢由于其恒流源特性， 保持与励磁绕组不通电时相同的磁通回路。此时若记气隙 有效磁通为 ， 那么有 ： =S1+N1+S2+N2。S1 为励磁绕组在左凸极对气隙的激 磁磁通， N1 为左磁钢在气隙中的激磁磁通， S2 为右磁钢在气隙中激磁磁通， N2 为右 凸极在气隙中的激磁磁通。此时磁钢和励磁绕组产生的激磁同时经过电机轴和机壳， 且方 向相反， 有避免导磁轴和机壳磁路的过度饱和的效果， 进一步增加了磁钢对气隙激磁能力， 因此该磁路结构具有并联增磁的功能。
14、， 励磁绕组增磁效果直接、 明显。 0017 当励磁线圈反向通电时， 励磁绕组在整个电机中产生的激磁与磁钢的磁极方向相 同， 但同样由于磁钢的磁阻较大， 励磁绕组产生的磁路仅通过磁极对应的轴气隙产生磁通， 但磁通方向随励磁电流方向相反， 那么此时气隙有效磁通为 =N1-S1+S2-N2， 与 此同时两种励磁磁通同方向进入轴和机壳， 使得轴和机壳更加饱和， 导致磁钢本体对气隙 的磁密降低。可见当励磁绕组同反向电流时， 电机弱磁效果明显。 0018 本发明采用首、 尾两个磁极， 各磁极由导磁磁轭和磁钢组成。 导磁磁轭外圆设计有 若干凸齿和燕尾凹槽， 燕尾凹槽内嵌有 “倒梯形” 圆弧磁钢， 可以防止。
15、转子在高速旋转时， 磁 钢与磁轭脱离。 0019 磁极外圆和磁钢外表面存在一个气隙差， 由于电机气隙尺寸较小， 而在目前工艺 下， 电机的磁钢与定子之间的间隙公差难以控制， 且无法精密加工， 但磁极外圆可以精加 工， 本发明采用气隙结构有效减小磁极和定子之间的间隙， 以减小电励磁磁阻， 提高电励磁 对气隙磁通的控制效果， 同时由于磁钢对定子的激磁受气隙大小影响较小， 兼顾了加工工 艺和电机性能一致性控制。 0020 首、 尾磁极在轴向设置轴间隙， 防止励磁线圈的磁路直接短路， 电机最小气隙的 6 至 10 倍的轴间隙保证了轴间隙有效的基础上避免了尺寸过大而影响电机的轴向长度有效 利用率。 00。
16、21 本发明的电枢绕组采用集中绕组， 目的是为了减小绕组的端部尺寸。然而对于较 大功率的电机， 集中绕组的下线工艺一直以来都十个难题， 本发明改进了铁芯结构， 采用倾 斜的作为引磁区的定子齿， 电枢绕组可直接套至定子的定子齿上， 同时该结构的定子齿对 说 明 书 CN 104467216 A 4 3/3 页 5 下线过程有导向作用， 进一步提高下线效率。 附图说明 0022 图 1 为本发明解剖结构示意图 ； 图 2 为图 1 中 A-A 解剖结构示意图 ； 图 3 为图 1 中 B-B 解剖结构示意图 ； 图 4 为本发明磁极结构示意图 ； 图 5 为图 4 中 C 处局部放大图 ； 图 6。
17、 为图 2 中 D 处局部放大图 ； 图 7 为本发明工作原理图。 0023 图中， 1、 机壳， 2、 电枢铁芯， 21、 导磁区， 22、 引磁区， 3、 电枢绕组， 4、 导磁轴， 5、 尾磁 极， 6、 首磁极， 7、 磁钢。 具体实施方式 0024 下面以实施例对本发明作进一步说明。 0025 实施例一 ： 一种混合励磁发电机， 包括机壳 1， 机壳 1 内固定安装有定子， 定子轴心处设置有转子， 机壳 1 还安装有控制电路 ； 定子包括电枢铁芯 2 和套置于电枢铁芯 2 上的电枢绕组 3， 转子 包括位于轴中心的导磁轴 4 和套置于导磁轴 4 上的励磁绕组， 励磁绕组设置于首磁极 。
18、6 和 尾磁极 5 之间 ； 电枢铁芯 2 在导磁轴 4 上的投影位于首磁极 6 和尾磁极 5 之间。导磁轴 4 上固定连接有磁极， 磁极包括分设于导磁轴4前、 后两端的首磁极6和尾磁极5， 首磁极6和 尾磁极 5 的圆周外圈的磁极端之间保持有轴间隙 ； 轴间隙为电机最小气隙的 610 倍。磁极 的圆周上均匀固设有若干磁钢 7， 磁钢 7 的外表面与磁极的外圈表面保持有径间隙， 磁钢 7 的外表面相比于磁极的外圈表面更接近导磁轴4， 径间隙为电机最小气隙的0.52倍。 磁极 包括与导磁轴 4 固定连接的导磁磁轭， 导磁磁磁轭圆周外表面开有若干横截面为燕尾形的 容置槽 ； 磁钢 7 横截面大致为。
19、可与容置槽相配合的梯形， 梯形的上短边和下短边均为弧形， 磁钢 7 插于容置槽内。位于首磁极 6 或尾磁极 5 上的所有磁钢 7 的磁极方向相同， 位于首 磁极 6 上的磁钢 7 和位于尾磁极 5 上的磁钢 7 的磁极方向相反。 0026 电枢绕组 3 为集中绕组 ； 电枢铁芯 2 包括伸出于电枢绕组 3 之外的导磁区 21 和伸 入于电枢绕组 3 之内的引磁区 22， 引磁区 22 的两侧壁沿靠近导磁区 21 指向远离导磁区 21 的方向逐次靠近。引磁区 22 的两侧壁之间的夹角为 13 度， 引磁区 22 远离导磁区 21 的一 端开有引线槽。 0027 本发明在工作时， 通电的励磁绕组可以等效为电压源 ； 由于磁钢 7 的磁阻较大， 而 剩磁较高， 可以等效成电流源。则首磁极 6 和尾磁极 5 可等效对电枢进行激磁。当励磁绕 组不通电时， 形成如图 7 中内圈虚线所示磁路 ； 当励磁绕组正向通电时， 形成如图 7 中双点 划线所示磁路。 说 明 书 CN 104467216 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104467216 A 6 2/3 页 7 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104467216 A 7 3/3 页 8 图 7 说 明 书 附 图 CN 104467216 A 8 。