專利名稱：高效無刷直流發電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電機，具體地說是一種高效無刷直流發電機。
背景技術：
直流發電機由于結構簡單，價格低廉，廣泛用于風力發電和機動車的發電。但直流發電機的換向器，不但極易損壞，還增加阻力和接觸電阻；同時由于換向器中碳刷數量的限制，磁極不能設的太多，如果發電機有三對磁極，要想使三組線圈同時輸出電流，必須使用三組碳刷，在這么小的發電機中使用三組碳刷，換向器的體積就可能比發電機本身還要大。 另外，在發電機轉子轉動的某一時刻，如果只有一對碳刷，那就只能將一組線圈繞組產生的感應電流向外輸出，而其他線圈繞組所產生的感應電流，在此刻就被白白浪費掉了。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種高效無刷直流發電機，以解決現有帶換向器的直流發動機結構復雜、故障率高和效率低的問題。本實用新型是這樣實現的一種高效無刷直流發電機，包括定子鐵芯、定子線圈、 轉子鐵芯和轉子磁鐵，所述定子線圈是由若干嵌接在定子鐵芯線槽中的線圈繞組組成，每個線圈繞組是由兩根導線并繞而成的兩個相互獨立的線圈，其中一個線圈的首端與另一線圈的尾端各串接一個二極管，成為串接二極管的引出端；一個線圈的尾端與另一線圈的首端不串接二極管，成為不串接二極管的引出端；所有線圈繞組中的串接二極管的引出端并聯連接到上述直流發電機的正極輸出端，所有線圈繞組中的不串接二極管的引出端并聯連接到上述直流發電機的負極輸出端。所述定子鐵芯為圓筒狀，內外兩側均設置有鐵芯線槽；所述定子鐵芯的一端固定在底座上，在所述底座的中心固定有定子軸，在所述定子軸上通過軸承接有內端蓋和外端蓋，在所述外端蓋上接有位于所述定子鐵芯外側的轉子外鐵芯；所述轉子鐵芯位于所述定子鐵芯的內側，并固定在所述內端蓋與所述外端蓋之間；在所述轉子鐵芯上均布有2η個磁極極性為間隔排布的轉子磁鐵，在所述轉子外鐵芯上均布有與所述轉子磁鐵數量相同的轉子外磁鐵；一個轉子外磁鐵和一個同極排列的轉子磁鐵分布在電機圓周截面上的同一扇區內。在所述轉子外鐵芯的外側面制有卡接皮帶的皮帶槽。所述定子鐵芯為圓筒狀，在其內側均布有鐵芯線槽；所述定子鐵芯的兩端固定在兩個相對設置的外端蓋上，在所述外端蓋的中心通過軸承連接電機轉軸，所述轉子鐵芯固定在所述電機轉軸上，在所述轉子鐵芯上均布有2η個磁極極性為間隔排布的轉子磁鐵。在所述電機轉軸的一端制有鍵槽。本實用新型采用雙線并繞，二極管并流，有此可取代換向器的設置，消除了換向器所產生的阻力和接觸電阻，大大增加了發電機的使用壽命。更重要的一點是，在發電機轉子轉動時，不論發電機有多少組線圈繞組，線圈繞組所產生的電流的大小和方向如何，都可以通過并流二極管向外輸出感應電流，但不會對發電機增加任何影響，由此使得發電機的效率得以大大提高。經實驗檢測，本發電機的實測效率可達95%以上。
圖1是采用雙磁雙線結構的直流發電機的結構示意圖。圖2是圖1所示直流發電機的圓周截面圖及定子線圈的接線示意圖。圖3是采用單磁雙線結構的直流發電機的結構示意圖。圖4是圖3所示直流發電機的圓周截面圖及定子線圈的接線示意圖。圖中各部件名稱及標號分別是定子鐵芯1、轉子鐵芯2、內端蓋3、定子軸4、轉子磁鐵5、定子線圈6、轉子外磁鐵7、底座8、轉子外鐵芯9、外端蓋10、軸承11、二極管12、電機轉軸13。
具體實施方式
實施例1 圖1、圖2所示的是雙磁雙線高效無刷直流發電機的實施例，其結構是，在一個盤片狀的底座8上固定一個圓筒形的定子鐵芯1，定子鐵芯可用0. 3-0. 5mm厚的硅鋼片沖制疊壓組合而成。在定子鐵芯1的內、外兩側均制有鐵芯線槽，鐵芯線槽沿徑向里外相對，定子線圈6的每個線圈繞組采用雙線并繞的方式，繞制在沿徑向里外相對的一組鐵芯線槽中。 線圈繞組與定子鐵芯1之間采用常規方式進行絕緣處理。定子線圈6中的每個線圈繞組是由兩根漆包銅導線并繞而成的兩個相互獨立的線圈，其中第一個線圈的首端與第二個線圈的尾端各串接一個二極管，成為串接二極管的引出端；第一個線圈的尾端與第二個線圈的首端不串接二極管，成為不串接二極管的引出端。所有線圈繞組的串接二極管的引出端并聯連接到直流發電機的正極輸出端A，所有線圈繞組的不串接二極管的引出端并聯連接到直流發電機的負極輸出端B。在底座8的中心固定一根定子軸4，在定子軸4的兩端通過兩個軸承11分接有由鋼板制成的內端蓋3和外端蓋10，在外端蓋10的邊緣處接有圓筒狀的轉子外鐵芯9，轉子外鐵芯9套在定子鐵芯1的外側。固定在內端蓋3與外端蓋10之間的轉子鐵芯2位于定子鐵芯1的內側。在轉子鐵芯2上均布有8個磁極極性為間隔排布的轉子磁鐵5 (數量為 4、6、8等偶數)，在轉子外鐵芯9上均布有與轉子磁鐵數量相同的轉子外磁鐵7。一個轉子外磁鐵7和一個同極排列的轉子磁鐵5分布在電機圓周截面上的同一扇區內，不同極性的轉子磁鐵5在轉子鐵芯2上交替排布(圖幻。在轉子外鐵芯9的外側面制有卡接皮帶的皮帶槽，通過皮帶傳動機構和外部的動力裝置就可以帶動本發電機的轉子轉動起來。實施例2:圖3、圖4所示的是單磁雙線高效無刷直流發電機的實施例，其結構是，只在圓筒狀的定子鐵芯1的內側制有均布的鐵芯線槽，定子線圈6的每個線圈繞組采用雙線并繞的方式，繞制并嵌接在每個鐵芯線槽中。線圈繞組與定子鐵芯1之間加以常規的絕緣處理。每個線圈繞組是由兩根漆包銅導線并繞而成的兩個相互獨立的線圈，其中第一個線圈的首端與第二個線圈的尾端各串接一個二極管，成為串接二極管的引出端；第一個線圈的尾端與第二個線圈的首端不串接二極管，成為不串接二極管的引出端。所有線圈繞組的串接二極管的引出端并聯連接到直流發電機的正極輸出端A，所有線圈繞組的不串接二極管的引出端并聯連接到直流發電機的負極輸出端B。定子鐵芯1的兩端固定在兩個相對設置的外端蓋10上，兩個外端蓋10的中心有孔，通過軸承11支撐連接在電機轉軸13上。在電機轉軸13上固定連接有圓柱狀(或圓筒狀)的轉子鐵芯2，在轉子鐵芯2的圓周表面均布有4個轉子磁鐵5，4個轉子磁鐵5的磁極極性為間隔排布。在電機轉軸13的一端制有鍵槽，用以連接皮帶輪等傳動機構，以便通過與動力裝置的連接，帶動本發電機的轉子轉動。本實施例是將轉子的雙磁結構改為單磁結構，這樣，結構更加緊湊，但效率會有所下降。本實用新型的工作原理如下發電機的轉子在外力(如風力機、內燃機)帶動下做高速旋轉，如圖2所示，在定子鐵芯上的18個線圈繞組均切割磁力線，由楞次定律可知，這18個線圈繞組將同時產生感應電流，但18個線圈繞組中的兩個相互獨立的線圈中所產生的感應電流的方向是相反的。由于采用了雙線并繞和二極管并流的技術措施，所以，在每個線圈繞組中的兩個獨立線圈中，總會有一個線圈是向外輸出電流的，而另一個線圈由于二極管的設置而被截止，停止向外輸出電流。同時，二極管還起到了在線圈不產生感應電流時，防止電流倒流入線圈的作用。當轉子轉動、線圈繞組對應的磁極極性發生改變后，每個線圈繞組中的第二個線圈就向外輸出電流，而第一個線圈則被截止。這樣，只要轉子保持旋轉運動狀態，在所有線圈繞組中就都會有向外輸出的感應電流，發電機的效率因此得以大大提高。本實用新型可取代目前所使用的風力發電機，可大大提高風力發電機的效率和壽命；也可用于汽車發電機，使汽車油耗降低。
權利要求1.一種高效無刷直流發電機，包括定子鐵芯(1)、定子線圈(6)、轉子鐵芯( 和轉子磁鐵(5)，所述定子線圈(6)是由若干嵌接在定子鐵芯線槽中的線圈繞組組成，其特征是，每個線圈繞組是由兩根導線并繞而成的兩個相互獨立的線圈，其中一個線圈的首端與另一線圈的尾端各串接一個二極管(12)，所有線圈繞組的串接二極管的引出端并聯連接到上述直流發電機的正極輸出端(A)，所有線圈繞組的不串接二極管的引出端并聯連接到上述直流發電機的負極輸出端(B)。
2.根據權利要求1所述的高效無刷直流發電機，其特征是，所述定子鐵芯(1)為圓筒狀，內外兩側均設置有鐵芯線槽；所述定子鐵芯(1)的一端固定在底座(8)上，在所述底座 (8)的中心固定有定子軸G)，在所述定子軸(4)上通過軸承(11)接有內端蓋C3)和外端蓋(10)，在所述外端蓋(10)上接有位于所述定子鐵芯(1)外側的轉子外鐵芯(9)；所述轉子鐵芯(2)位于所述定子鐵芯(1)的內側，并固定在所述內端蓋(3)與所述外端蓋(10)之間；在所述轉子鐵芯( 上均布有2η個磁極極性為間隔排布的轉子磁鐵(5)，在所述轉子外鐵芯(9)上均布有與所述轉子磁鐵數量相同的轉子外磁鐵(7)；—個轉子外磁鐵(7)和一個同極排列的轉子磁鐵(5)分布在電機圓周截面上的同一扇區內。
3.根據權利要求2所述的高效無刷直流發電機，其特征是，在所述轉子外鐵芯(9)的外側面制有卡接皮帶的皮帶槽。
4.根據權利要求1所述的高效無刷直流發電機，其特征是，所述定子鐵芯(1)為圓筒狀，在其內側均布有鐵芯線槽；所述定子鐵芯(1)的兩端固定在兩個相對設置的外端蓋 (10)上，在所述外端蓋(10)的中心通過軸承(11)連接電機轉軸(13)，所述轉子鐵芯(2) 固定在所述電機轉軸(1 上，在所述轉子鐵芯( 上均布有2η個磁極極性為間隔排布的轉子磁鐵(5)。
5.根據權利要求4所述的高效無刷直流發電機，其特征是，在所述電機轉軸(1 的一端制有鍵槽。
專利摘要本實用新型涉及一種高效無刷直流發電機，包括定子鐵芯、定子線圈、轉子鐵芯和轉子磁鐵，所述定子線圈是由若干嵌接在定子鐵芯線槽中的線圈繞組組成，每個線圈繞組是由兩根導線并繞而成的兩個相互獨立的線圈，其中一個線圈的首端與另一線圈的尾端各串接一個二極管，所有線圈繞組的串接二極管的引出端并聯連接到上述直流發電機的正極輸出端，所有線圈繞組的不串接二極管的引出端并聯連接到上述直流發電機的負極輸出端。本實用新型可取代目前所使用的風力發電機，可大大提高風力發電機的效率和壽命；也可用于汽車發電機，使汽車油耗降低。
文檔編號H02K3/28GK202150779SQ20112028079
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月4日 優先權日2011年8月4日
發明者劉貴平 申請人:劉貴平