專利名稱：一種永磁無刷發電機及制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機及制作方法。
現有技術中，對傳統的發電機進行改良，只是完成了單極隔磁。這種結構上的微小改動，并不能跳出傳統發電機結構的范圍。例如磁體軸方安裝，離不開傳統的鑄鋼爪極導磁塊，此爪極導磁塊一要精鑄，二要精加工，三是體大重量重，且導磁強度不高。所述傳統改良辦法是將兩塊爪極軸向安放，將其中一個極與軸進行隔磁，爪極與軸之間加裝隔磁環，切斷磁力線的回路。
眾所周知，發電機都希望磁場強，電流才能大，磁力線從N極出發穿過定子鐵芯及線圈回到S極，形成閉合磁回路，動力機拖動發電機發出電來。因此，發電機磁體兩個N-S極，要用非磁性材料才能進行可靠隔磁，杜絕漏磁，絕不能讓N-S極直接形成磁回路。
如前所述，單極隔磁的辦法是可行的，但并沒有克服成本高，工序多，加工量大，體大質量重等缺點，反而為達到單極隔磁，要增加一個非磁材料鋁或黃銅圈，與單個爪極共同套在隔磁圈上，因此，增加了成本費用及工序工時費用，同時遣留下機械強度的擔心，又不能過盈配裝，一過盈永磁塊將會破碎，很容易爪極與軸發生松動，發電機整體報廢。又因為只有一個爪極與軸隔磁，另一極未隔，直接通過軸及鐵芯線圈，漏磁通大，直接減弱了全磁通度，磁場強不了，影響整體發電量。
本發明的目的是提供一種雙極隔磁，自帶風扇，一體化永磁無刷發電機及制作方法。
本發明所述一種永磁無刷發電機由定子和轉子兩部分組成，其特征在于轉子鐵芯是由一組硅鋼片疊壓后，固定于非磁性材料構成的一級隔磁環周邊，形成轉子的外圈；該硅鋼片上均勻分布有若干個偶數排列的永磁體孔位；所述永磁體孔位內側一端為倒梯形狀，所述一級隔磁環的外沿具有相對應的結構，并且通過壓鑄模一次性壓鑄成一體；所述永磁體孔位外口部設有槽楔孔，由非磁性槽鍥兼作二級隔磁擋片置于槽楔孔中固定磁體；所述磁體兩極之間為切向設置；在所述轉子的軸向兩側是所述的一級隔磁環和與其一體的風扇葉；所述一級隔磁環套置在轉軸上；所述定子鐵芯嵌線槽個數是磁體的2倍，其繞組為連繞、連嵌鏈式結構。
本發明所述一種永磁無刷發電機的制作方法，其特征在于利用沖制發電機定子鐵芯內圓沖下的余料來沖制轉子導磁體，并沖下余料外徑預留0.3至0.35mm尺寸精磨邊；此沖片圓周均勻分布若干個安放永磁體的槽孔；將沖片依據設計發電機的功率的鐵芯長度進行疊裝、壓鉚，成為一個完整的轉子導體；將所述槽孔裝上砂條或槽樣塊封住槽口，將轉子導磁體的總成安放在鑄鋁壓鑄模具內，由鋁合金將導磁硅鋼片熔粘為一個整體，磁體導磁兩端形成用于冷卻的自帶風扇；打開鑄模后，將轉子導磁體總成在車床上給兩端頭打中心穿孔，壓入軸；在外圓磨床上進行精磨，磨露出幾個安放永磁塊的槽孔為止，拆出預先防止液體鋁流入的模塊或砂條；在槽口上打上料材為鋁板或壓層玻璃絲板的槽楔；將安放有永磁體的轉子總成預熱到40-60℃，2-4h后浸防銹漆以防氧化，浸漆后滴干余漆二次燒干，先低溫30-40℃，后高溫40-60℃ 4h；冷卻后的轉子總成進行動平衡校驗；定子鐵芯厚度為0.5mm，槽口的高度為1.5-2mm，鐵芯槽低于鐵芯內圓1.5-2mm，形成若干個通風道；定子繞組為連繞連嵌鏈式繞組工藝，三相繞組一齊嵌放，空一，嵌一，三相交替嵌法以此類推，直致將三相六極共18輪嵌完為止，最后嵌入一相一極預留道邊完工。
如上所述的一種永磁無刷發電機制作方法，其特征在于發電機殼體兩端有若干個通過孔，發電機兩端蓋用縮脹法過渡配合壓入定子殼內，所述發動機前后端蓋是鋁合金壓鑄，其端蓋可放固體二氧化碳內進行約-70℃的深冷或放在液態空氣內進行-190℃的深冷。
如上所述的一種永磁無刷發電機制作方法，其特征在于定子鐵芯可選用DR 265-0.5無取向熱軋硅鋼片。
如上所述的一種永磁無刷發電機制作方法，其特征在于所述大通風口外圓狀有的防塵罩是由鋼紗制作，鋼紗防塵罩四邊由薄鐵皮包邊，對口處為鋸形邊凸對凹壓平用錫焊住；通風窗口處車下1.0mm，安裝上防塵罩在機殼外。
本發明與傳統的發電機相比具有如下優點1.結構簡單，工作可靠，體積小質量輕，自帶風扇，雙極隔磁，與傳統電機相比，節省材料二分之一，工時節省了五分之二。
2.消除了無線電干抗源。因結構上無集電環，電刷的滑動接觸，減少了無線電干攏電磁波。
3.效率高，能耗小，車電機不用電勵磁，可提高效率10％-15％。
4.整體堅固性好，整體裝配不用一個螺栓緊固。
5.定子三相繞組連接方式可省銅材，工藝性能好，便利整形，美觀大方，整形時受力一致，保證絕緣性能，機械度好。
圖面說明
圖1是本發明所述永磁無刷發電機轉子鐵芯予留精磨邊的硅鋼片形狀示意圖。
圖2是本發明所述永磁無刷發電機轉子鐵芯精磨后的硅鋼片形狀示意圖。
圖3是本發明所述永磁無刷發電機轉子總成結構示意圖。
圖4是本發明所述永磁無刷發電機定子鐵芯形狀示意圖。
圖5是本發明所述永磁無刷發電機定子繞組順序圖。
圖6是本發明所述永磁無刷發電機三相半控橋整流穩壓電路圖。
本發明的結構見附圖制造轉子永磁體的導磁材料不用鑄鋼爪極，而是利用沖制發電機定子鐵芯內圓沖下的余料來沖制轉子導磁體。具體加工辦法是設計沖模上將定子內圓沖下余料外徑予留0.3至0.35mm精磨邊，沖制出轉子導磁體硅鋼沖片，后經疊壓出轉子導磁體鐵芯。圓周所留0.3-0.35mm的精磨邊目的是使沖制成的片體不會散開，便于疊裝，此沖片圓周均勻分部12個安放永磁體的槽孔，以便全部工序工藝完成后，以切向方式安裝永磁塊。未精磨前的片體見圖1，1是予留的0.3-0.35mm精磨邊，2是槽楔槽口，3是安裝永磁體的孔位，4是導磁片。精磨后的片體見圖2，5是槽楔孔，6是非磁性槽楔兼作二級隔磁擋片，7是分布于12個槽孔內的永磁體，8是非磁體性材料一級隔磁環，9是轉子的轉動軸孔。
將沖片依據設計發電機的功率的鐵芯長度進行疊裝，壓鉚，鉚成為一個完整的轉子導體。并將幾個槽孔裝上砂條或槽樣塊封住槽孔口，以防壓鑄時鋁液進入槽孔內。
將轉子導磁體的總成安放在鑄鋁壓鑄模具內。
壓鑄模的功能一、完成磁極與軸之間的隔磁功能；二、由鋁合金將導磁硅鋼片熔粘為一個整體；三、磁體導磁體兩端形成用于冷卻的風扇，雙極隔磁，自帶風扇由此制成。
打開壓鑄模后，取出工件就是雙極隔磁，自帶風扇的轉子導磁體總成，見圖3，其中10是軸，11是鋁合金風扇葉。
將轉子導磁體總成在車床上給兩端頭打中心穿孔，壓入軸。
在外圓磨床上進行精磨，磨露出幾個安放永磁塊的槽孔為止，拆出預先防止液體鋁流入的模塊或砂條。清理干凈后，安放永磁塊。每安裝好一個磁塊后，在槽口打上槽楔，槽楔材料為鋁板或壓層玻璃絲板。
槽楔兼有第二極隔磁功能，雙極隔磁由此而來，例如N極與軸之間壓鑄鋁已成形，外S極開口槽打上槽楔是非磁體性材料，N、S極全部隔磁，名符其實雙極隔磁。
將安放有永磁體的轉子總成預熱到40-60℃，2-4小時后浸防銹漆以防氧化，浸漆后滴干余漆二次烘干，先低溫30-40℃，后高溫40-60℃4小時。冷卻后的轉子總成在動平衡設備上較正動平衡，用減重法進行校驗″動平衡″。
定子繞組鐵芯選料為DR265-0.5無取向熱軋鋼硅鋼片。厚度為0.5mm(定子鐵芯沖片)，槽口高度為1.5-2mm，打入槽楔后，鐵芯槽低于鐵芯內圓1.5-2mm，形成36個通風道，電機在運轉時熱風出，冷風進，冷卻電機，降低溫升，延長使用壽命。定子鐵芯沖片結構見圖4，12是嵌線槽，13是定子鐵芯沖片，14是定子鐵芯內徑。
電機繞組改變傳統三平面的安裝，采用高壓電機繞組的工藝，設計為連繞連嵌鏈式型式繞組，三相繞組一齊嵌放，空一；嵌放，三相交替嵌法以此類推，直改將三相六極共18輪嵌完為止，最后嵌入一相一極預留首邊完工。具體結構見圖5。
發電機殼體改變傳統的兩端各用四個螺栓緊固的新式新設計為定子內部轉子兩端自帶風葉，是徑向通風式，因而發電機定子機殼兩端間有長方形三個大通風孔，在機內風葉的作用下，風由徑向流入流出。
定子殼兩端各三個大通風口外圓裝有防塵罩，防塵罩由鋼紗制作，鋼紗防塵罩四邊由薄鐵皮包邊，對口外為鋸形邊凸對凹壓平用錫焊住。通風罩窗口處車下1.0mm，安裝防塵罩在機殼外，表面平齊，美觀好看。
發電機兩端蓋(一前一后)改變傳統的用螺栓緊固法，用縮脹法過渡配合壓入定子殼內，整個發電機徑向平整光滑，機械強度反而高，誤差極小。
具體方法是發電機殼體由三大部分組成，中段定子殼體由鑄造碳鋼制作，兩端通風窗口一次性鑄造而成，而不是機加工而成，省下了不少工時，安裝前將殼體加熱澎脹。
發電機前后端蓋是鋁合金壓鑄，加工而成。其端蓋結合縫過渡配合，結合縫5-8mm采用縮脹兩種辦法結合起來，整體裝配不用一個螺釘，減少很多機加工量，整體平整光滑機械強度高。
整流穩壓線路(專指汽車發電機)由三只二極管和三只晶閘管組成″半控橋″。三個晶閘管陰極相連，而三個硅二極管的陰極相連，觸發電壓有三組，分別加在相應晶體管上，但三組觸發電壓必須與主電路三相電源同步，相互之間分別相差120度，每組觸發電壓移向范圍0度-180度，當a＜60度時，輸出電壓波形是連續的，a＞60度以后輸出電壓波形就不連續了，據此工作原理，配裝好觸發電路來達到轉速變化時輸出電壓得以穩定。
權利要求
1.一種永磁無刷發電機，它由定子和轉子兩部分組成，其特征于轉子鐵芯是由一組硅鋼片疊壓后，固定于非磁性材料構成的一級隔磁環周邊，形成轉子的外圈；該硅鋼片上均勻分布有若干個偶數排列的永磁體孔位；所述永磁體孔位內側一端為倒梯形狀，所述一級隔磁環的外沿具有相對應的結構，并且通過壓鑄模一次性壓鑄成一體；所述永磁體孔位外口部設有槽楔孔，由非磁性槽鍥兼作二級隔磁擋片置于槽楔孔中固定磁體；所述磁體兩極之間為切向設置；在所述轉子的軸向兩側是所述的一級隔磁環和與其一體的風扇葉；所述一級隔磁環套置在轉軸上；所述定子鐵芯嵌線槽個數是磁體的2倍，其繞組為連繞、連嵌鏈式結構。
2.一種永磁無刷發電機的制作方法，其特征在于利用沖制發電機定子鐵芯內圓沖下的余料來沖制轉子導磁體，并沖下余料外徑預留0.3至0.35mm尺寸精磨邊；此沖片圓周均勻分布若干個安放永磁體的槽孔；將沖片依據設計發電機的功率的鐵芯長度進行疊裝、壓鉚，成為一個完整的轉子導體；將所述槽孔裝上砂條或槽樣塊封住槽口，將轉子導磁體的總成安放在鑄鋁壓鑄模具內，由鋁合金將導磁硅鋼片熔粘為一個整體，磁體導磁兩端形成用于冷卻的自帶風扇；打開鑄模后，將轉子導磁體總成在車床上給兩端頭打中心穿孔，壓入軸；在外圓磨床上進行精磨，磨露出幾個安放永磁塊的槽孔為止，拆出預先防止液體鋁流入的模塊或砂條；在槽口上打上料材為鋁板或壓層玻璃絲板的槽楔；將安放有永磁體的轉子總成預熱到40-60℃，2-4h后浸防銹漆以防氧化，浸漆后滴干余漆二次燒干，先低溫30-40℃，后高溫40-60℃ 4h；冷卻后的轉子總成進行動平衡校驗；定子鐵芯厚度為0.5mm，槽口的高度為1.5-2mm，鐵芯槽低于鐵芯內圓1.5-2mm，形成若干個通風道；定子繞組為連繞連嵌鏈式繞組工藝，三相繞組一齊嵌放，空一，嵌一，三相交替嵌法以此類推，直致將三相六極共18輪嵌完為止，最后嵌入一相一極預留道邊完工。
3.如權利要求2所述的一種永磁無刷發電機的制作方法，其特征在于發電機殼體兩端有若干個通過孔，發電機兩端蓋用縮脹法過渡配合壓入定子殼內，所述發動機前后端蓋是鋁合金壓鑄，其端蓋可放固體二氧化碳內進行約-70℃的深冷或放在液態空氣內進行-190℃的深冷。
4.如權利要求2所述的一種永磁無刷發電機的制作方法，其特征在于定子鐵芯可選用DR 265-0.5無取向熱軋硅鋼片。
5.如權利要求1或3所述的一種永磁無刷發電機的制作方法，其特征在于所述大通風口外圓狀有的防塵罩是由鋼紗制作，鋼紗防塵罩四邊由薄鐵皮包邊，對口處為鋸形邊凸對凹壓平用錫焊住；通風窗口處車下1.0mm，安裝上防塵罩在機殼外。
全文摘要
一種永磁無刷發電機及制作方法。本發電機的轉子導磁材料采用沖壓定子鐵芯內圓沖片余料制成,永磁體切向安裝。該定子鐵芯分布于非磁性材料構成的一級隔磁環周邊。在磁體孔開口處設有第二級隔磁擋片構成的槽楔。電機定子為連續連嵌式結構。本裝置具有結構簡單,工作可靠,體積小,質量輕,效率高和雙極隔磁等優點。
文檔編號H02K1/27GK1385938SQ0111609
公開日2002年12月18日 申請日期2001年5月16日 優先權日2001年5月16日
發明者劉載海, 陳均, 吳風耀 申請人:吳風耀