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CN105720766B - 拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机 - Google Patents

拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机 Download PDF

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CN105720766B CN201610256117.5A CN201610256117A CN105720766B CN 105720766 B CN105720766 B CN 105720766B CN 201610256117 A CN201610256117 A CN 201610256117A CN 105720766 B CN105720766 B CN 105720766B
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郭盈志
张学义
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Abstract

本发明的拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机，由轴、散热器风扇、轴承、电机端盖、两个转子铁心、两套电枢绕组、定子铁心、励磁绕组、外壳和皮带轮组成。皆呈圆盘状的两个转子铁心分别固定在轴上，转子铁心与定子铁心相对的一面皆有4N个扇形凸起的转子极。固定在外壳上的定子铁心由四个在圆周方向均布的扇形模块组成，每个扇形模块的轴向中心绕有一个励磁绕组。每个扇形模块的端面有三个定子极，每一个定子极都有一个第一电枢绕组。散热器风扇固定在轴的末端。当电动发电一体机工作在电动机模式下，电动机带动散热器风扇旋转；当所述电动发电一体机工作在发电机模式下，由发动机带动两个转子铁心和散热器风扇旋转，实现了一机两用。

Description

拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机
技术领域
本发明涉及一种拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机，属于拖拉机电器技术领域。
背景技术
既能在电动机模式下工作，又能在在发电机模式下工作的电机称为电动发电一体机。在很多场合，电机在电动和发电状态的需求不同，电动发电一体机技术取代了传统的电动机、 发电机。例如起动发电机就是一种电动发电一体机。在起动发动机时作电动机用，发动机高于点火速后，发动机能自行工作，电机则由电动机状态转为发电状态，作发电机用，实现了内燃机起动及发电机的功能。
随着拖拉机技术的发展，电动发电一体机也开始在拖拉机上应用。拖拉机在启动时要求电机能够能够产生大转矩，同时拖拉机的工作环境要求拖拉机电动发电一体机具有可靠性和易于维修。虽然永磁电机具有功率密度高、转矩密度大和效率高等优点，但较高的温升可能会导致永磁体发生不可逆退磁，导致其不可靠性。然而，电励磁电机的高速低转矩时运转效率高，低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围和高可靠性的特点使其适合作为拖拉机电动发电一体机。因此，有必要发明一种电励磁电动发电一体机供拖拉机使用。
在相近的专利中，申请号为200610101508.6的发明专利申请：电动发电机，提出了一种电动发电机，其在转子和定子间经由第一气隙和第二气隙而形成磁路，转子固定在轴上，永磁体固定在转子上。该申请的电动发电机能够在不会造成大型化和成本等增加的情况下得到大幅度降低变动转矩的效果。
在日产自动车株式会社申请的申请号为：200710005893.9 的发明专利申请：电动机/发电机，公开了一种电动机/发电机用以改变其定子及转子之间的磁阻。该申请的一种电动机/发电机包括具有多个线圈的定子、第一转子件和磁阻改变装置。该申请在不增加零部件数量和制作成本的基础上能够改变定子与转子间的磁阻。
本发明的技术与上述方案皆不同。本发明的定子铁心固定在外壳上由四个在圆周方向均布的扇形模块组成，每个扇形模块的轴向中心绕有一个励磁绕组。皆呈圆盘状的第一转子铁心和第二转子铁心分别固定在轴上，定子铁心在轴向上位于第一转子铁心和第二转子铁心之间。当电动发电一体机工作在电动机模式下，电动机带动散热器风扇旋转；当电动发电一体机工作在发电机模式下，由发动机带动两个转子铁心和散热器风扇旋转。
目前申请人尚未检索到有关使用上述技术的相关报道。
本发明的技术实现了励磁绕组和电枢绕组皆位于定子上，转子结构简单、工作可靠；不仅具有双转子盘式电机的轴向长度短、电机的功率高的特点，而且带有散热器风扇，使电机散热冷却快；该电动发电一体机既能在电动机模式下工作，又能在在发电机模式下工作。
发明内容
为了发明一种拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机，实现拖拉机电动发电一体机的一机两用的功能，本发明采用如下技术方案：
拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机，其特征在于：
由轴(1)、散热器风扇(2)、轴承(3)、电机端盖(4)、第一转子铁心(5)、第一电枢绕组(6)、 定子铁心(7)、励磁绕组(8)、第二电枢绕组(9)、第二转子铁心(10)、外壳(11)和皮带轮(12)组成；
皆呈圆盘状的第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)分别固定在轴(1)上，定子铁心(7)在轴向上位于第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)之间；
第一转子铁心(5)与定子铁心(7)相对的一面有4N个扇形凸起的转子极，N为自然数；第二转子铁心(10)与定子铁心(7)相对的一面有4N个扇形凸起的转子极，N为自然数；
固定在外壳(11)上的定子铁心(7)由2N个在圆周方向均布的扇形模块组成，每个扇形模块的轴向中心绕有一个励磁绕组(8)，相邻的励磁绕组(8)绕向相反，励磁绕组(8)的中心为扇形模块的导磁磁轭；
每个扇形模块的端面有三个定子极，与第一转子铁心(5)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第一电枢绕组(6)，与第二转子铁心(10)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第二电枢绕组(9)；
同一个扇形模块上的第一电枢绕组(6)绕向相同，同一个扇形模块上的第二电枢绕组(9)绕向也相同；
定子铁心(8)与第一转子铁心(5)相对的一面有6N个扇形凸起的第一定子极，第一定子极在圆周方向上均布，每个第一定子极上都绕有第一电枢绕组(6)；
定子铁心(8)与第二转子铁心(11)相对的一面有6N个扇形凸起的第二定子极，第二定子极在圆周方向上均布，每个第二定子极上都绕有第二电枢绕组(10)；
第一电枢绕组(6)和第二电枢绕组(9)可按相位不同分为三相电枢绕组；
如上所述的拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机，其特征在于：
散热器风扇(2)固定在轴(1)的末端；
拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机工作在电动机模式下，电动带动散热器风扇(2)旋转；
拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机工作在发电机模式下，由发动机带动第一转子铁心(5)、第二转子铁心(10)和散热器风扇(2)旋转。
本发明的有益效果如下：
(1)提出一种拖拉机用电动发电一体机，既能工作在电动机模式下，又能工作在发电机模式下，实现了一机两用。
(2)公开了一种结构新颖的电机，采用双转子盘式结构且转子上没有永磁体和绕组，可以用于高速可靠地运行；
(3)在本发明中将电励磁绕组安装在定子结构中，通过控制励磁绕组电流方便地调节电机的气隙磁场；
⑷励磁绕组集中绕制，漆包线总长度短，内阻低，因此励磁损耗小。
附图说明
图1是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机纵剖图。其中：1、轴，2、散热器风扇，3、轴承，4、电机端盖，5、第一转子铁心，6、第一电枢绕组，7、定子铁心，8、励磁绕组，9、第二电枢绕组，10、第二转子铁心，11、外壳，12、皮带轮。
图2是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机第一电枢绕组侧视图。其中：1、轴，6、第一电枢绕组，7、定子铁心。
图3是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机第二电枢绕组侧视图。其中：1、轴，7、定子铁心，9、第二电枢绕组。
图4是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机转子极侧视图。
图5是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机励磁绕组侧视图。其中：1、轴，7、定子铁心，8、励磁绕组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机纵剖图。如图所示，本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机由轴(1)、散热器风扇(2)、轴承(3)、电机端盖(4)、第一转子铁心(5)、第一电枢绕组(6)、定子铁心(7)、励磁绕组(8)、第二电枢绕组(9)、第二转子铁心(10)、外壳(11)和皮带轮(12)组成。散热器风扇(2)固定在轴(1)的末端，皆呈圆盘状的第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)分别固定在轴(1)上，定子铁心(7)在轴向上位于第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)之间。
第一转子铁心(5)与定子铁心(7)相对的一面有4N个扇形凸起的转子极，第二转子铁心(10)与定子铁心(7)相对的一面有4N个扇形凸起的转子极；固定在外壳(11)上的定子铁心(7)由2N个在圆周方向均布的扇形模块组成，每个扇形模块的轴向中心绕有一个励磁绕组(8)；每个扇形模块的端面有三个定子极，与第一转子铁心(5)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第一电枢绕组(6)，与第二转子铁心(10)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第二电枢绕组(9)。
本实施例中，N=1。
图2是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机第一电枢绕组侧视图。如图所示，在每个组成定子铁心(8)的扇形模块的端面有三个定子极，与第一转子铁心(5)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第一电枢绕组(6)，同一个扇形模块上的第一电枢绕组(6)绕向相同，相邻扇形模块上的第一电枢绕组(6)绕向相反；第一电枢绕组(6)可按相位不同分为三相电枢绕组。
图3是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机第二电枢绕组侧视图。如图所示，在每个组成定子铁心(8)的扇形模块的端面有三个定子极，与第二转子铁心(10)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第二电枢绕组(9)，同一个扇形模块上的第二电枢绕组(9)绕向相同，相邻扇形模块上的第二电枢绕组(9)绕向相反；第二电枢绕组(6)可按相位不同分为三相电枢绕组。
图4是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机转子极侧视图。如图所示，皆呈圆盘状的第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)分别固定在轴(1)上，且每个转子铁心(5)与定子铁心(7)相对的一面皆有4N个扇形凸起的转子极。
图5是本发明拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机励磁绕组侧视图。如图所示，定子铁心(7)由四个在圆周方向均布的扇形模块组成，每个扇形模块的轴向中心绕有一个励磁绕组(8)，相邻的励磁绕组(8)绕向相反，励磁绕组(8)的中心为扇形模块的导磁磁轭。
下面对本发明提出的拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机进行工作原理的说明。
两个转子铁心固定在电机的轴上，随轴转动。当转子铁心上转子极与其中一相定子极完全重叠时，该相定子极上的电枢绕组的匝链的磁阻最小、磁链最大，该相电枢绕组与励磁绕组的互感也最大。当转子极与一相定子极完全脱离时，该极电枢绕组的磁阻最大、磁链最小，该相电枢绕组与励磁绕组的互感也最小。
拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机工作在发电机模式下，由发动机带动皮带轮转动，皮带轮与轴相连，第一转子铁心、第二转子铁心和散热器风扇随轴旋转。若转子极滑入一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链增加，该相电枢绕组便感应出一个电流阻碍磁链的增加；当转子极滑出一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链减小，该相电枢绕组便感应出一个电流阻碍磁链的减小。
拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机工作在电动机模式下，给磁链增加的一相电枢绕组通正向电流，给磁链下降的一相电枢绕组通负向电流，所述电机便可以作为电动机运行，电动带动散热器风扇旋转。

Claims (1)

1.拖拉机带散热器风扇的电动发电一体机，其特征在于：
由轴(1)、散热器风扇(2)、轴承(3)、电机端盖(4)、第一转子铁心(5)、第一电枢绕组(6)、定子铁心(7)、励磁绕组(8)、第二电枢绕组(9)、第二转子铁心(10)、外壳(11)和皮带轮(12)组成；
皆呈圆盘状的第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)分别固定在轴(1)上，定子铁心(7)在轴向上位于第一转子铁心(5)和第二转子铁心(10)之间；
第一转子铁心(5)与定子铁心(7)相对的一面有4N个扇形凸起的转子极，N为自然数；第二转子铁心(10)与定子铁心(7)相对的一面有4N个扇形凸起的转子极；
固定在外壳(11)上的定子铁心(7)由2N个在圆周方向均布的扇形模块组成，每个扇形模块的轴向中心绕有一个励磁绕组(8)，相邻的励磁绕组(8)绕向相反，励磁绕组(8)的中心为扇形模块的导磁磁轭；
每个扇形模块的端面有三个定子极，与第一转子铁心(5)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第一电枢绕组(6)，与第二转子铁心(10)相对一面的任意一个定子极都绕有一个第二电枢绕组(9)；
同一个扇形模块上的第一电枢绕组(6)绕向相同，相邻扇形模块上的第一电枢绕组(6)绕向相反；同一个扇形模块上的第二电枢绕组(9)绕向也相同，相邻扇形模块上的第二电枢绕组(9)绕向相反；
定子铁心(7)与第一转子铁心(5)相对的一面有6N个扇形凸起的第一定子极，第一定子极在圆周方向上均布，每个第一定子极上都绕有第一电枢绕组(6)；
定子铁心(7)与第二转子铁心(10)相对的一面有6N个扇形凸起的第二定子极，第二定子极在圆周方向上均布，每个第二定子极上都绕有第二电枢绕组(9)；
第一电枢绕组(6)和第二电枢绕组(9)按相位不同分为三相电枢绕组；
散热器风扇(2)固定在轴(1)的末端；拖拉机带散热器风扇(2)的电动发电一体机工作在电动机模式下，给磁链增加的一相电枢绕组通正向电流，给磁链下降的一相电枢绕组通负向电流，所述电动发电一体机便可以作为电动机运行，电动带动散热器风扇(2)旋转；
拖拉机带散热器风扇(2)的电动发电一体机工作在发电机模式下，由发动机带动第一转子铁心(5)、第二转子铁心(10)和散热器风扇(2)旋转；当转子极滑入一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链增加，该相电枢绕组便感应出一个电流阻碍磁链的增加；当转子极滑出一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链减小，该相电枢绕组便感应出一个电流阻碍磁链的减小。
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