一种大功率复合发电机

技术领域

本发明涉及车用发电机领域，具体涉及一种大功率复合发电机。

背景技术

永磁发电机的结构主要由转子、定子、端盖组成。发电机的原理：原动机提供能量驱动转子旋转，转子利用永磁体产生磁场，当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动，在定子上就会产生一个感应电势，如果定子和外部回路接通就形成闭合回路产生电流。发电机是车用电器系统的主要电源，除向起动机以外的所有用电设备供电，须及时对蓄电池进行补充充电。

根据最大感应电动势Em＝nBSω的物理公式，要提高发电功率，需要提高转速ω、增强感应磁场B、增加线圈匝数n、加大线圈面积S。但就目前技术而言，在发电机体型一定的情况下，这些变量的数值增加对提高发电机的发电功率是有限的。除此之外，还可以设计体型更大的发电机，使得外转子的飞轮盘直径很大，即转动惯量很大以满足更大发电功率的要求。但是，由于车用发电机受到车辆空间布局的限制，不可能将电机体型设计得很大。

因此，必须设计制造出结构新颖、构造简单、功率密度大的发电机，在有限的车辆空间布局下更好的满足电动汽车的需要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种大功率复合发电机，在有限的空间布局下提高发电量和功率密度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种大功率复合发电机，包括原动机输出轴、与原动机输出轴同轴设置的机壳、外转子发电组件、内转子发电组件以及增速器。机壳包括第一腔室和与第一腔室相邻的第二腔室，外转子发电组件位于第一腔室内，内转子发电组件于第二腔室内，原动机输出轴穿过机壳与外转子发电组件连接。外转子发电组件的中心设有用于容纳增速器的中心空腔，增速器的输入端与原动机输出轴连接，增速器的输出端与内转子发电组件连接。原动机输出轴旋转带动转子发电组件和内转子发电组件共同发电。

进一步地，机壳包括飞轮壳、隔板、外定子罩壳以及与隔板相对设置的后端盖。飞轮壳与隔板连接形成第一腔室。飞轮壳位于外转子发电组件的外侧且与外转子发电组件间隙配合。外定子罩壳的一侧与隔板连接，另一侧与后端盖连接，形成第二腔室。

进一步地，外转子发电组件由外向内依次包括外转子组件以及内定子组件。外转子组件与原动机输出轴固定连接，内定子组件与隔板固定连接。中心空腔位于内定子组件的中心。

进一步地，内转子发电组件由外到内依次包括外定子组件、内转子组件以及与增速器输出端连接的内转子发电转轴，外定子组件与外定子罩壳的内壁连接，内转子组件连接内转子发电转轴。隔板和后端盖分别通过轴承连接于内转子发电转轴的两端。

进一步地，外转子组件包括飞轮盘、外转子支架、外转子铁芯以及外转子磁钢，飞轮盘、外转子支架、外转子铁芯和外转子磁钢由外向内依次固定连接。飞轮盘与原动机输出轴固定连接。

进一步地，内定子组件包括内定子铁芯、缠绕于内定子铁芯的内定子线圈绕组以及与内定子铁芯固定连接的内定子支架。内定子组件通过内定子支架与隔板固定连接。内定子组件的中心空腔位于内定子支架内，增速器的增速器本体位于中心空腔内。

进一步地，外定子组件包括外定子铁芯以及外定子线圈绕组，外定子线圈绕组缠绕在外定子铁芯上，外定子铁芯固定在机壳的外定子罩壳。

进一步地，内转子组件包括内转子铁芯、内转子磁钢以及内转子支架，内转子铁芯和内转子磁钢两两相邻设置且均与内转子支架固定连接。内转子组件通过内转子支架与内转子发电转轴固定连接。

进一步地，内转子发电转轴包括第一轴承、电机轴本体以及第二轴承。第一轴承的内圈套设在电机轴本体的一端，第二轴承的内圈套设在电机轴本体的另一端，内转子组件的内转子支架与电机轴本体固定连接。

进一步地，隔板设有与第一轴承适配的隔板通孔，后端盖设有与第二轴承适配的后端盖通孔，内转子发电转轴的第一轴承的外圈固定在隔板的隔板通孔内，第二轴承的外圈固定在后端盖的后端盖通孔内。

有益效果：

(1)本发明中，机壳通过隔板分隔成第一腔室和与第一腔室相邻的第二腔室，外转子发电组件设置于第一腔室内，内转子发电组件设置于第二腔室内，外转子发电组件的内定子组件与机壳中的隔板连接，内转子发电组件的外定子组件与机壳中的外定子罩壳连接，由此将外转子发电组件与内转子发电组件紧密地连接在一起，结构紧凑，节省空间，减轻重量；

(2)本发明中，利用外转子发电组件内的内定子支架具有中心空腔的特点，在中心空腔内设置增速器，增速器的输入端与原动机输出轴连接，增速器的输出端与内转子发电组件连接，由此，通过合理地利用现有结构的特点，使得结构布局简单，结构紧凑，同时原动机输出轴的转速经过增速器的增速使得内转子转速提升，提高了内转子发电组件的发电量；

(3)本发明中，原动机输出轴旋转带动转子发电组件和内转子发电组件共同发电，在有限的空间布局下，大幅提高了发电机整体的发电量和功率密度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明的一种实施例的一种大功率复合发电机的整体外观的主视图；

图2为本发明的一种实施例的一种大功率复合发电机的纵向剖视图的左右二等角轴测视图；

图3为本发明的一种实施例的一种大功率复合发电机的等轴测爆炸视图。

具体实施方式

本发明的附图标记如下所示：原动机输出轴1；外转子发电组件2，中心空腔21，外转子组件22，飞轮盘221，飞轮盘中心孔2211，外转子支架222，外转子铁芯223，外转子磁钢224，内定子组件23，内定子铁芯231，内定子线圈绕组232，内定子支架233；机壳3，第一腔室31，第二腔室32，飞轮壳33，飞轮壳中心孔331，隔板34，隔板通孔341，外定子罩壳35，后端盖36，后端盖通孔361；内转子发电组件4，外定子组件41，外定子铁芯411，外定子线圈绕组412，内转子组件42，内转子铁芯421，内转子磁钢422，内转子支架423，内转子发电转轴43，第一轴承431，电机轴本体432，第二轴承433；增速器5，增速器输入端51，增速器本体52，增速器输出端53。

本发明实施例的具体结构如图1至图3所示。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1为本发明的一种实施例的一种大功率复合发电机的整体外观的主视图。从图1可见，整体结构布局简单，结构紧凑。

如图2至图3所示，本实施例的一种大功率复合发电机包括原动机输出轴1、与原动机输出轴1同轴设置的机壳3、外转子发电组件2、内转子发电组件4以及增速器5。机壳3包括第一腔室31和与第一腔室31相邻的第二腔室32。机壳3与外部的车体连接。外转子发电组件2位于第一腔室31。内转子发电组件4位于第二腔室32。原动机输出轴1穿过机壳3与外转子发电组件2连接。

外转子发电组件2的中心位置沿原动机输出轴1线方向延伸设有两端开口的中心空腔21。增速器5位于中心空腔21内，增速器5的增速器输入端51穿过外转子发电组件2的一侧与原动机输出轴1连接，增速器5的增速器输出端53与内转子发电组件4连接。原动机输出轴1旋转带动外转子发电组件2和内转子发电组件4共同发电。

通过在机壳3的两个相邻腔室内分别设置外转子发电组件2与内转子发电组件4，将外转子发电组件2与内转子发电组件4紧密地连接在一起，结构紧凑，节省空间，减轻了重量。

具体地，从图2可知，机壳3包括飞轮壳33、隔板34、外定子罩壳35以及与隔板34相对设置的后端盖36，飞轮壳33位于外转子发电组件2的外侧且与外转子发电组件2之间设有间隙，飞轮壳33与隔板34连接形成第一腔室31。外定子罩壳35的一侧与隔板34连接，另一侧与后端盖36连接，形成第二腔室32。原动机输出轴1穿过飞轮壳33与外转子发电组件2固定连接。

在本实施例中，飞轮壳33中心位置设有与原动机输出轴1间隙配合的飞轮壳中心孔331，原动机输出轴1穿过飞轮壳中心孔331与外转子发电组件2固定连接。

具体地，从图2可知，外转子发电组件2由外向内包括外转子组件22以及内定子组件23，外转子组件22位于内定子组件23的外周且与内定子组件23之间同轴设置。外转子组件22与原动机输出轴1同轴固定连接。内定子组件23与隔板34远离第二腔室32的一侧面固定连接。

具体地，内转子发电组件4由外到内依次包括外定子组件41、内转子组件42以及与增速器输出端53连接的内转子发电转轴43。外定子组件41与外定子罩壳35的内壁连接，内转子组件42固定连接于内转子发电转轴43的中部位置。机壳3的隔板34和后端盖36分别通过轴承连接于内转子发电转轴43的两端。

其中，从图3可知，增速器5包括增速器输入端51、增速器本体52以及增速器输出端53。增速器5的增速器输入端51与原动机输出轴1固定连接且与原动机输出轴1呈共轴线设置，增速器5的增速器输出端53与内转子发电转轴43固定连接且与内转子发电转轴43呈共轴线设置。从图2可知，中心空腔21位于内定子组件23内，增速器本体52位于中心空腔21内。

在本实施例中，增速器5可通过反向使用市面上可以买到的减速器来获得，例如PF60系列的行星减速器。将行星减速器反向使用可实现增速器的功能。

外定子组件41位于内转子组件42的外周并与内转子组件42之间设有间隙。内转子发电组件4的内转子组件42与内转子发电转轴43同轴匹配且安装于内转子发电转轴43中段。

具体地，在本实施例中，如图3所示，外转子组件22包括飞轮盘221、外转子支架222、外转子铁芯223以及外转子磁钢224，飞轮盘221、外转子支架222、外转子铁芯223和外转子磁钢224由外向内依次固定连接在一起。

本实施例中，飞轮盘221的中心位置设置有与原动机输出轴1连接处适配的飞轮盘中心孔2211。原动机输出轴1通过飞轮盘中心孔2211与飞轮盘221固定连接。

具体地，在本实施例中，如图3所示，内定子组件23包括内定子铁芯231、缠绕于内定子铁芯231的内定子线圈绕组232以及与内定子铁芯231固定连接的内定子支架233。内定子组件23通过内定子支架233与隔板34固定连接。为了减重，内定子支架233设有中心空腔21。本实施例中，将增速器本体52设置于中心空腔21中。利用内定子支架233内部设有中心空腔21的特点，将增速器5的增速器本体52设置在中心空腔21内，通过巧妙地利用现有结构的特点使得结构布局简单，结构紧凑。

具体地，在本实施例中，如图3所示，外定子组件41包括外定子铁芯411以及外定子线圈绕组412，外定子线圈绕组412缠绕在外定子铁芯411上，外定子铁芯411固定在在机壳3的外定子罩壳35。

具体地，在本实施例中，如图3所示，内转子组件42包括内转子铁芯421、内转子磁钢422以及内转子支架423，内转子铁芯421、内转子磁钢422两两相邻固定在内转子支架423支架上。内转子组件42通过内转子支架423与内转子发电转轴43固定连接。

具体地，在本实施例中，如图3所示，内转子发电转轴43包括第一轴承431、电机轴本体432以及第二轴承433。第一轴承431的内圈套设在电机轴本体432的一端，第二轴承433的内圈套设在电机轴本体432的另一端。内转子组件42的内转子支架423固定连接于电机轴本体432中部。

具体地，在本实施例中，隔板34设有与第一轴承431适配的隔板通孔341，后端盖36设有与第二轴承433适配的后端盖通孔361，内转子发电转轴43的第一轴承431的外圈固定连接于隔板34的隔板通孔341内，第二轴承433的外圈固定连接于后端盖36的后端盖通孔361内。

通过在隔板34上设置与第一轴承431适配的隔板通孔341以及在后端盖36上设置与第二轴承433适配的后端盖通孔361，使电机轴本体432通过第一轴承431和第二轴承433转动连接在机壳3内，进而使与电机轴本体432固定连接的内转子组件42转动支撑在机壳3内。

本实施例的工作原理如下：原动机输出轴1的旋转带动外转子组件22转动，外转子组件22利用外转子磁钢224产生磁场，当外转子组件22旋转时对于内定子组件23形成相对的切割磁力线运动，在内定子组件23的内定子线圈绕组232中产生感应电势；原动机输出轴1的旋转带动增速器5的增速器输入端51转动，增速器输入端51的旋转经过增速器本体52的增速将动力传输到增速器输出端53，增速器输出端53带动内转子发电转轴43旋转，内转子发电转轴43带动内转子组件42转动，内转子组件42利用内转子磁钢422产生磁场，当内转子组件42旋转时对于外定子组件41形成相对的切割磁力线运动，在外定子组件41线圈绕组中产生感应电势；当内定子组件23、外定子组件41与外部形成回路时产生电流。

在本实施例中，通过隔板34将机壳3分隔成第一腔室31和与第一腔室31相邻的第二腔室32，并在第一腔室31内设置外转子发电组件2，在第二腔室32内设置内转子发电组件4，从而将外转子发电组件2与内转子发电组件4紧密的连接在一起，结构比较紧凑，节省空间，减轻重量；利用内定子支架233具有中心空腔的特点，将增速器5固定安装到内定子支架233的中心空腔内，增速器输入端51与原动机输出轴1连接在一起，增速器输出端53与增速器本体52连接在一起，巧妙地利用现有结构的特点使得整体结构布局简单，结构紧凑，同时原动机输出轴1的转速经过增速器5的增速使得内转子组件42转速提升，提高发电量；原动机输出轴1带动外转子发电组件2和内转子发电组件4的共同发电，在有限的空间布局下大幅提高了发电量和功率密度。

除说明书和权利要求书公开的技术内容外均为本专业技术人员的公知技术。

本发明提供了一种大功率复合发电机的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。