一种集成式无刷交流发电机

技术领域

本发明涉及交流发电机技术领域，具体为一种集成式无刷交流发电机。

背景技术

交流发电机工作时，由于发电机的电枢损耗和铁磁材料等的损耗，导致一部分能量损耗转换为热量，发热会加速老化发电机的绝缘系统，因而发电机内部如何冷却显得至关重要。

为达到冷却的目的，发电机采用在转子转轴上安装有同步转动的离心式风扇或轴流式风扇，在发电机内部形成冷却风路，从而实现发电机的内部冷却，然而，由于风扇的存在，使得发电机结构复杂，发电机的尺寸不够紧凑，安装空间大，制造工艺及成本增加。为了解决上述问题，中国实用新型专利申请号为201720461835.6公开了一种发电机风扇组件及交流发电机，其通过安装于转子前、后端的前风扇及后风扇实现冷却功能，然而采用该种方式的发电机，其结构虽然紧凑，然而由于其冷却方式单一，所以冷却效果差；同时又由于加工制造时，其要求前、后风扇上的叶尖与风扇中心形成不同的中心角，同时转子加工时，需要采用整片钢硅片或者铁磁材料叠装再经一系列复杂工艺加工制成，因而导致加工工序复杂，制造工艺及成本仍然偏高。

发明内容

针对现有的交流发电机冷却时，仅通过转子上安装前、后风扇进行冷却，冷却方式单一、冷却效果差，同时风扇与转子结合的方式导致加工工序仍然复杂，本发明提供了一种集成式无刷交流发电机，其不仅结构紧凑，同时提高了冷却效果，并且简化了转子结构，减少了制造工艺及成本。

其技术方案是这样的：一种集成式无刷交流发电机，其包括至少一个发电单元，所述发电单元包括定子和转子，所述定子包括两个定子铁心，两所述定子铁心的相向面上分别设有电枢绕组，所述定子铁心外侧分别设有固定连接的端盖，两所述端盖之间分布有固定连接的励磁绕组支架，所述转子设于所述定子铁心之间，所述转子通过驱动机构驱动且能够相对于两个所述定子铁心转动，其特征在于：

所述转子包括转子衬套，沿所述转子衬套外周设有活动连接的转子凸极，所述转子衬套的两侧分别设有径向分布的导风叶片，所述端盖上设有连通的径向及轴向通风槽；其还包括冷却器单体，所述冷却器单体均匀分布于所述励磁绕组支架之间、且其两端分别与所述端盖固定连接。

其进一步特征在于：所述端盖中心为轴承安装孔、且沿所述轴承安装孔向外径向分布有凸条，相邻两所述凸条的中部分别设有连接片，所述连接片的厚度小于所述凸条的厚度；所述冷却器单体包括外壁面呈弧形、两端端面呈扇形的外端盖，所述外端盖内部分布有扇形管束，所述冷却器单体的端面与两所述凸条外端部之间的空隙相对应；

沿所述转子衬套的外周设有均匀分布的燕尾槽，所述转子凸极的端部设有与所述燕尾槽相配合的燕尾，沿所述燕尾槽的两端端壁分别设有轴向卡孔，所述转子凸极两侧壁上分别设有与所述卡孔相对应的定位孔，所述卡孔与所述定位孔通过定位螺栓或者定位销连接固定；

沿所述转子衬套外周设有均匀分布的第一缺口，所述转子凸极的端部设有与所述第一缺口相配合的第二缺口，所述转子凸极与所述转子衬套的连接处再通过贯穿的固定螺栓或者定位销连接固定；

两所述端盖外侧分别设有仿形的封盖，所述励磁绕组支架外部设有封板，所述封板及所述冷却器单体的端面分别与所述封盖固定连接；

所述转子凸极采用纯铁或者低碳钢材料，所述转子衬套采用导磁性能一般或非导磁材料。

采用了上述结构后，由于转子包括转子衬套和活动连接的转子凸极，则转子制造时，可以分体制造，则简化了制造工艺；同时，端盖上设有径向及轴向通风槽，配合转子衬套上设有的导风叶片，则形成了热循环风路，再通过励磁绕组支架之间分布的冷却器单体冷却该风路，从而使得该发电机冷却效果更好，同时其结构紧凑、集成度高。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明第一种实施方式结构的爆炸图；

图3为本发明第一种实施方式转子结构的爆炸图；

图4为本发明第一种实施方式的剖视图；

图5为本发明第二种实施方式转子结构的爆炸图；

图中：1、转子；11、转子衬套；111、燕尾槽；112、卡孔；113、定位螺栓；114、第一缺口；12、转子凸极；121、燕尾；122、定位孔；123、第二缺口；13、导风叶片；2、定子铁心；3、端盖；31、轴承安装孔；32、凸条；33、连接片；4、励磁绕组支架；41、封板；5、冷却器单体；6、封盖。

具体实施方式

如图1至图4所示为本发明一种集成式无刷交流发电机的第一种实施方式，包括至少一个发电单元，每个发电单元包括定子和转子1，定子包括两个定子铁心2，定子铁心2的相向面上分别设有定子槽，电枢绕组分布于定子槽内。转子1设于定子铁心2之间，转子1通过驱动机构驱动且能够相对于两个定子铁心2转动。转子1包括转子衬套11，沿转子衬套11外周设有活动连接的转子凸极12，转子衬套11的两侧分别设有径向分布的导风叶片。定子铁心2外侧分别设有端盖3，端盖3通过轴承套、轴承与转子1的轴连接。

端盖3上还设有连通的径向及轴向通风槽，具体的，端盖3的具体结构为，端盖3的中心为轴承安装孔31、且沿轴承安装孔31向外径向分布有凸条32，相邻两凸条32的中部分别设有连接片33，连接片33呈扇形，连接片33的厚度小于凸条32的厚度，由于连接片32设于相邻的凸条32的中部，则连接片32的两端形成轴向通风槽，同时由于连接片32的厚度小于凸条32的厚度，则沿连接片32的表面形成了与轴向通风槽相连的径向通风槽。两定子铁心2之间还设有分布式励磁绕组支架4、使得两个定子铁心2分别为N极和S极。相邻的两个励磁绕组支架4之间分布有冷却器单体5，具体的，该冷却器单体56包括外壁面呈弧形、两端端面呈扇形的外端盖，外端盖内部分布有截面呈扇形的管束，同时冷却器单体56的端面与相邻两凸条32外端部之间的空隙相对应。该发电机工作时，转子1在外部驱动机构驱动下转动时，由于转子1的转子衬套11上设有导风叶片、且端盖3上设有径向、轴向通风槽，同时励磁绕组支架4之间分布有冷却器单体5，则转子1处产生的热气流先经冷区器单体5冷却后分别向两端端盖3上的外部轴向通风槽流入、再经径向通风槽流向内部的轴向通风槽，从而形成循环冷却风路，对比仅依靠转子带动扇叶冷却，该冷却效果更好，同时冷却器单体5安装在励磁绕组支架4之间的空隙内，有效的利用了此部分空间，使得该发电机结构紧凑、集成度高。

优选的，两端盖3外部分别设有仿形的封盖6，励磁绕组支架4外部设有封板41，封板41及冷却器单体5的两个端面分别与封盖6通过固定螺栓或者定位销固定连接，通过封盖6及封板41的设置，保证了该发电机内部结构的密封性，从而使得该发电机可以适用于各种恶劣环境中使用。

优选的，沿转子衬套11的外周设有均匀分布的燕尾槽111，转子凸极12的端部设有与燕尾槽111相配合的燕尾121，沿燕尾槽111的两端端壁分别设有轴向卡孔112，转子凸极12两侧壁上分别设于与卡孔112相对应的定位孔122。转子凸极12通过燕尾121装配于转子衬套11的燕尾槽111内，相对应的卡孔112及定位孔122再通过定位螺栓或者定位销连接固定。由于转子采用转子衬套11和转子凸极12分体结构组合的方式，因而在加工制造时可以分别加工，转子凸极12选择采用导磁性能良好材料，如采用纯铁或者低碳钢材料，而转子衬套11则可以选择采用导磁性能一般或非导磁材料，不仅大大减小了转子1特殊形状加工的复杂度，同时提高了发电机高性能有效材料的使用率，节约了发电机的成本。

如图5所示，本发明转子分体式结构还可以采用另一种方式，具体的，沿转子衬套11外周设有均匀分布的第一缺口114，转子凸极12的端部设有与第一缺口114相配合的第二缺口123，转子凸极12通过第二缺口123装配于转子衬套11的第一缺口114上，转子凸极12与转子衬套11的连接处再通过贯穿的固定螺栓或者定位销连接固定。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。