[发明专利]一种电动车增程器飞轮式发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动车增程器飞轮式发电装置，属于汽车电器技术领域。

背景技术

纯电动汽车虽然具有节能、环保、零排放的优点，但是续驶里程有限。若电能在未到达目的地之前耗尽，汽车就不能前进。增程器由发动机与发电机组成，能够随时给蓄电池补充电能，解决纯电动汽车续驶里程短的问题。因此研制一种纯电动汽车增程器用高功率密度、高性价比的发电机非常有必要。

目前已有的报道，通用汽车公司的雪佛兰Volt轿车、奇瑞汽车公司的瑞麒M1轿车、奥迪A1 e-tron轿车安装有增程器。目前国内外已报道的增程器使用的发电机主要是采用永磁发电机或电励磁发电机，永磁发电机具有高效率、高功率密度的优点，具有较广阔的应用前景。

在已有的技术中，飞轮式结构的发电装置可以借鉴以下发明专利想到。授权的发明专利：离心式永磁起动发电装置，授权号：ZL 200510044107.7，发明了一种环绕固定在飞轮外转子内壁有多块永磁材料的起动发电机。起动用的电枢绕组和发电用的电枢绕组各自独立，线圈的个数与永磁体个数相等，且永磁体N极和S极间隔排列，两种绕组相互交错缠绕在定子铁芯的不同深度。由于线圈个数与永磁体个数相等，因此该结构的电机只能是单相电机。

在已经授权的发明专利：三相半波可控整流稳压式电子调节器，针对一种12极36槽的永磁发电机开了了一种三相半波可控整流稳压式电子调节器。这种传统的永磁发电机一个极对应三个槽，因此每个线圈绕在三个齿上，每个齿外侧有三个线圈，线圈之间在径向上有较多的重叠，因此槽满率难以提高。而且这种整数槽绕组的电机还存在着齿槽转矩大等缺点。

授权的发明专利：一种汽车无空转系统用电机，专利号：201310174948.4，提出了一种定子极数为12k，转子极数为2p，且10k≤2p≤14k的汽车电机，其中k、p为自然数。目前在电动自行车和其它低速电动车上应用最广泛的电机为46极51槽电机。上述两种电机皆为分数槽集中绕组，极数多，两个极之间的漏磁较为严重。同时分数槽集中绕组的电机还存在着绕组分布因数小等问题。

随着我国稀土资源的过量开采和稀土永磁体需求量的逐年增加，稀土永磁材料的价格也越来越贵，甚至占到了一台电动车电机的40%。因此，减少稀土永磁材料的使用量可以大幅度的降低企业的生产成本。

本发明公开的技术与上述方案皆不同。首先本文采取的优化的新型电磁拓扑结构可以显著降低永磁体的使用量。这是建立在仿真和理论计算结果基础上的。发明人经过对永磁电机的建模和理论计算，得出在一定程度下，增加永磁体的厚度并不能提高电机的输出动力。借助这一结论，本发明提出了一个永磁体和一个导磁软铁联合组成一对磁极的结构方案，同时本发明的机构还有效降低了极间的漏磁量。

另外，本发明的技术既不采用每个极对应一个槽或者三个槽的整数槽电机技术，也不是极数和槽数相差不大的分数槽绕组，而是介于这两者之间的一种新型齿槽，并针对这种新型齿槽提出了绕组配置方案。由于结构的特殊性，这种新型齿槽匹配下的绕组配置没有一种可以普遍适用的规律。因此本文权利要求的绕组配置方案是一个特殊方案，并不是一种普遍的规律。但这种新型的齿槽匹配方案具备整数槽绕组分布因数大、分数槽绕组齿槽转矩小的综合优点。

发明内容

为了发明一种电动车增程器飞轮式发电装置，并降低电机的永磁体使用量和漏磁系数，提高电机的绕组分布因数和槽满率，本发明采用如下技术方案：

一种电动车增程器飞轮式发电装置，其特征在于：

包括定子铁心、电枢绕组、轴、飞轮外壳、永磁体、导磁软铁和不导磁套圈；

导磁软铁和永磁体间隔排列并粘结在飞轮外壳的内表面，一个导磁软铁和一个永磁体组成一对极；

永磁体有多片且呈圆弧形，所有永磁体产生的磁场方向一致，一个永磁体弧长大于一对极的弧长的0.3倍且小于一对极的弧长的0.4倍；

所述导磁软铁的数量、形状和尺寸与永磁体一致；

不导磁套圈为非导磁材料制成的圆环，固定在飞轮外壳的内侧；不导磁套圈圆周表面有与导磁软铁和永磁体尺寸相等的通孔，用于放置和固定导磁软铁和永磁体；

飞轮外壳固定在发动机曲轴末端，定子铁心固定在发动机壳体上，飞轮外壳可以绕定子铁心旋转。

如上所述的一种电动车增程器飞轮式发电装置，其特征在于：

永磁体和导磁软铁的个数皆为8，定子铁心槽数为36，组成电枢绕组的每个电枢线圈皆跨两个定子齿绕制；