《離心式永磁起動發電裝置》是山東理工大學於2005年7月8日申請的專利，該專利的申請號為2005100441077，授權公告號為CN100440686C，授權公告日為2008年12月3日，發明人是張學義。該發明屬於汽車電機電器技術領域。
《離心式永磁起動發電裝置》轉子總成包括曲軸、固定在曲軸上的飛輪外轉子和環繞固定在飛輪外轉子內壁上的多塊永磁材料，定子總成包括定子鐵芯、繞組和定子鐵芯支架，特徵是多塊瓦片形永磁材料間隔一定間隙均布在飛輪外轉子的內壁上，相鄰永磁材料的極性相反，定子鐵芯採用凸極結構，壓裝在定子鐵芯支架上，與發動機機體固定連線，繞組包括接電子換向器的起動機電樞繞組和接電子整流穩壓器的發電機電樞繞組，數量均與永磁材料相等，兩種繞組相互交錯纏繞在定子鐵芯的不同深度。該發明將發動機飛輪、起動機轉子和發電機轉子三者合為一體，一同構成轉子總成，結構緊湊，成本低，壽命長，使用安全可靠，適用於各類發動機的起動發電裝置。
2013年10月，《離心式永磁起動發電裝置》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《離心式永磁起動發電裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：離心式永磁起動發電裝置
- 類別：發明專利
- 授權公告號：CN100440686C
- 授權公告日：2008年12月3日
- 申請號：2005100441077
- 申請日：2005年7月8日
- 專利權人：山東理工大學
- 地址：山東省淄博市張店區張周路12號
- 發明人：張學義
- 分類號：H02K1/27（2006.01）、H02K1/14（2006.01）、H02K21/22（2006.01）
- 專利代理機構：淄博科信專利商標代理有限公司
- 代理人：吳紅
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
汽車工業是現代工業的標誌，是國民經濟發展的主導產業，在工農業生產、交通運輸、以及人類生產生活的各個方面都起著不可缺少的作用，截至2005年7月，汽車使用的發電機和起動機的位置及工作原理如附圖1、2所示，當發動機由靜止狀態轉入工作狀態時，通常電磁開關閉合，起動機由蓄電池提供電能旋轉，再經過減速器減速並增加扭矩，驅動發動機轉動，當發動機工作時，通過皮帶帶動發電機運轉發電，給蓄電池補充電能，起動機和發電機是各獨立地安裝在發動機機體上，占據空間大，難以微型化，截至2005年7月使用的起動機主要採用串勵式電磁起動機，該機利用勵磁線圈提供磁場，結構複雜，勵磁線圈與電樞線圈串聯，勵磁線圈消耗一定的電能，並且容易因發動機頻繁起動過度發熱而燒毀形成短路或斷路，可靠性低，另外勵磁線圈需要從蓄電池中吸取滯後的勵磁電流，從而增加了無功功率，降低了功率因數，截至2005年7月使用的發電機主要是矽整流發電機，該機由電勵磁繞組產生磁場，通過勵磁繞組的電能只有很少一部分轉換為用於發電的磁能，大部分電能由於勵磁繞組線圈發熱而消耗掉，轉子的勵磁繞組易燒毀、斷線、消耗電能多，必須由蓄電池提供勵磁電流才能發電，這樣勢必增加了汽車成本，一種矽整流發電機帶有碳刷滑環結構，滑環直徑大，線速度高，碳刷容易磨損，壽命短，故障率高，另一種矽整流發電機是無刷發電機，該機增加了磁場氣隙，漏磁大，材料利用率低，成本高。
發明內容
專利目的
《離心式永磁起動發電裝置》的目的是提供一種能克服上述缺陷、故障率低、電能消耗少、功率因數高、工作性能優良的離心式永磁起動發電裝置。
技術方案
《離心式永磁起動發電裝置》包括由曲軸、固定在曲軸上的飛輪外轉子和環繞固定在飛輪外轉子內壁上的多塊永磁材料構成的轉子，由定子鐵芯、繞組和定子鐵芯支架構成的定子組成，其特徵在於：多塊瓦片形永磁材料間隔一定間隙均布在飛輪外轉子的內壁上，相鄰永磁材料的極性相反，定子鐵芯採用凸極結構，壓裝在定子鐵芯支架上，定子鐵芯支架經螺栓固定在發動機機體上，兩者之間間隔有絕緣墊片，繞組包括接電子換向器的起動機電樞繞組和接電子整流穩壓器的發電機電樞繞組，數量均與永磁材料相等，起動機電樞繞組纏繞在定子鐵芯上的深度小於發電機電樞繞組纏繞在定子鐵芯的深度；多塊永磁材料由非導磁固定塊間隔並通過螺釘固定在飛輪外轉子的內壁上，永磁材料的外弧面與飛輪外轉子的內弧面一致，永磁材料的內弧面與定子鐵芯的外弧面一致。
其工作原理為：當發動機由靜止狀態起動時，蓄電池電能通過電子換向器給起動機電樞繞組提供電流，起動發電裝置的飛輪外轉子轉動，起動發動機工作，當發動機正常運轉時，起動發電裝置的飛輪外轉子轉動，磁場旋轉，發電機電樞繞組切割磁力線，產生電動勢，通過電子整流穩壓器給蓄電池充電。
有益效果
《離心式永磁起動發電裝置》與2005年7月以前技術相比，永磁起動發電裝置採用離心式一體化結構設計，把釹鐵硼永磁材料固定在飛輪外轉子內側，定子總成固定在發動機機體上，飛輪式外轉子既是發動機的飛輪，又是起動機和發電機的外轉子，且起動機電樞繞組和發電機電樞繞組相互交錯纏繞在定子鐵芯的不同深度，三者合為一體，節省了空間，結構緊湊，工作可靠，並且該轉子為釹鐵硼永磁轉子，無電勵磁繞組、無碳刷滑環結構、故障率低，電能消耗少，功率因數高，既能在短時間內起動發動機工作，又能在發動機寬轉速範圍內輸出電壓穩定的直流電，可廣泛套用於各種發動機的起動發電裝置。
附圖說明
圖1是2005年7月以前汽車使用的發電機和起動機的位置圖；
圖2是2005年7月以前汽車使用的發電機和起動機的工作原理；
圖3是《離心式永磁起動發電裝置》實施例的結構示意圖；
圖4是圖1所示實施例的A-A剖面圖。
圖中標記說明：1、發動機機體；2、絕緣墊片；3、非導磁固定塊；4、定子鐵芯；5、螺釘；6、飛輪外轉子；7、螺栓；8、定子鐵芯支架；9、曲軸；10、螺母；11、永磁材料；12、起動機電樞繞組；13、發電機電樞繞組。
權利要求
1、《離心式永磁起動發電裝置》包括有由曲軸（9）、固定在曲軸（9）上的飛輪外轉子（6）和環繞固定在飛輪外轉子（6）內壁上的多塊永磁材料（11）構成的轉子，由定子鐵芯（4）、繞組和定子鐵芯支架（8）構成的定子，其特徵在於：多塊瓦片形永磁材料（11）間隔一定間隙均布在飛輪外轉子（6）的內壁t，相鄰永磁材料（11）的極性相反，定子鐵芯（4）採用凸極結構，壓裝在定子鐵芯支架（8）l，定子鐵芯支架（8）經螺栓（7）固定在發動機機體（1）上，兩者之間間隔有絕緣墊片（2），繞組包括接電子換向器的起動機電樞繞組（12）和接電子整流穩壓器的發電機電樞繞組（13），數量均與永磁材料（11）相等，起動機電樞繞組（12）纏繞在定子鐵芯（4）上的深度小於發電機電樞繞組（13）纏繞在定子鐵芯（4）的深度；多塊永磁材料（11）由非導磁固定塊（3）間隔並通過螺釘（5）固定在飛輪外轉子（6）的內壁上，永磁材料（11）的外弧面與飛輪外轉子（6）的內弧面一致，永磁材料（11）的內弧面與定子鐵芯（4）的外弧面一致。
實施方式
下面結合附圖對《離心式永磁起動發電裝置》進行說明：
由曲軸9、固定在曲軸9上的飛輪外轉子6和環繞固定在飛輪外轉子6內壁上的多塊永磁材料11構成的轉子，由定子鐵芯4、繞組和定子鐵芯支架8構成的定子組成，其特徵在於：多塊瓦片形永磁材料11間隔一定間隙均布在飛輪外轉子6的內壁上，相鄰永磁材料11的極性相反，定子鐵芯4採用凸極結構，壓裝在定子鐵芯支架8上，定子鐵芯支架8經螺栓7固定在發動機機體1上，兩者之間間隔有絕緣墊片2，繞組包括接電子換向器的起動機電樞繞組12和接電子整流穩壓器的發電機電樞繞組13，數量均與永磁材料11相等，起動機電樞繞組12纏繞在定子鐵芯4上的深度小於發電機電樞繞組13纏繞在定子鐵芯4的深度；多塊永磁材料11由非導磁固定塊3間隔並通過螺釘5固定在飛輪外轉子6的內壁上，永磁材料11的外弧面與飛輪外轉子6的內弧面一致，永磁材料11的內弧面與定子鐵芯4的外弧面一致。
當發動機由靜止狀態起動時，蓄電池電能通過電子換向器給起動機電樞繞組提供電流，起動發電裝置的飛輪外轉子轉動，起動發動機工作，當發動機正常運轉時，起動發電裝置的飛輪外轉子轉動，磁場旋轉，發電機電樞繞組切割磁力線，產生電動勢，通過電子整流穩壓器給用電設備提供直流電或給蓄電池充電。
榮譽表彰
2013年10月，《離心式永磁起動發電裝置》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
