[发明专利]多路定子发电电动一体机

说明书

所属技术领域                        

本发明及发电机和电动机技术领域，涉及一种新型的发电电动一体机，该一体机与普通发电机、电动机相比，体积更小、重量更轻但更率更大动力更强，可用于电动自行车、电动汽车、风力发电及各类发电电动机械设备。  

技术背景

在电动自行车和电动汽车上发电，以补充能量增大航程，是一项新的研究课题，各国都很重视，但很难取得满意效果。例如美国专利新技术ELECTRIC BICYCLE DRIVE SYSTEM WITH REGENERATIVE CHARGING(US2011/0001442A1)，是在现有的传动结构上增设了小型发电机，据该专利记载的技术内容分析，使用普通的小型发电机，很难在正常骑行状态下获得有效的功率。而美国专利PEDAL GENERATOR ELECTRIC BICYCLE（US2012/0202649A1）虽然在中轴脚踏上安装了发电机，但该车还在前轴上安装了轮毂电机，增大了成本、增加了重量，却牺牲了脚踏功能，笨重而效率低，显然还需做进一步改进。我国一项适用于助力车的电动发电一体机（ ZL03254965.2），虽然有了一个好的立意，但该发明在轮毂内安装了电动机和发电机两套装置，使得结构复杂而体积增大，实际上并不适用在电动助力车上。在电动自行车上安装的发电电动一体机必须结构简单、体积小重量轻，成本低而且易于装卸维修。 

发明内容

本发明的目的，就是要提供一种结构简单、体积轻小、价廉高效而使用方便的发电电动一体机，该一体机可用于各类电动自行车、电动汽车、风力发电及各类发电电动机械设备。 

为达到上述技术目的，本发明所采取的技术方案是：多路定子发电电动一体机简称多路定子一体机，具有可以打开的左右壳体、发电电动盘式定子、盘式转子以及机轴，发电电动盘式定子、盘式转子的位置包括有轴向结构和径向结构两种，因此多路定子一体机的整体结构包括轴向一体机和径向一体机两种。所述轴向一体机的构造是：在左右壳体的内侧壁上开设有定子安装槽，多路定子线圈就安装在定子安装槽内，构成发电电动盘式定子，在圆盘形的磁钢托盘圆面上开设有矩形或扇形槽，磁钢就安装在矩形或扇形槽内，构成盘式转子，盘式转子通过花键穿接在机轴上，左右壳体通过轴承穿接在机轴上固定在一起，定子线圈的导线从一侧机壳边缘上伸出。所述多路定子线圈的每一相线圈都是多路并联式线圈，即每一相线圈都不同于普通定子线圈的一路串联到底，多路并联式定子线圈是将每一相线圈的总数都分成M段如两段、或三段、或四段相等的等份，每一等份的首端并接在一起，每一等份的尾端并接在一起，最后将三相线圈的尾端并接在一起，而将三相线圈的首端引出线从多路定子一体机中引出。多路并联式定子线圈等分M段的分段条件是：为保证一台在电动模式下火线电平为ε₀的大功率发电电动一体机在发电模式下不变，那么在将每一相线圈等分成M段时，线圈绕线的匝数相应增大到M倍，线圈绕线的线径减小到ζ倍。所述线圈绕线的线径减小到ζ倍，是指等分M段线圈所选择的线圈绕线线径，与不等分线圈且保持火线电平ε₀不变时所选线径之间的函数关系，使用计算式表达为ζ= Sin(360°/2M)/[1+Sin(360°/2M)]，d=ζd₀。所述径向一体机的结构是：在机轴上套装圆盘形定子支架，定子支架的外缘安装环形排列的多路定子线圈，在左右壳体的一侧壳体的圆环内侧壁上，安装有导磁环和圆环排列的磁钢，导磁环、磁钢和圆环侧壁共同构成径向盘式转子，与上述轴向结构相同，即每一相线圈都不同于普通定子线圈的一路串联到底，多路并联式定子线圈是将每一相线圈的总数都分成M段如两段、或三段、或四段相等的等份，每一等份的首端并接在一起，每一等份的尾端并接在一起，最后将三相线圈的尾端并接在一起，而将三相线圈的首端引出线从多路定子一体机中引出。所述发电电动盘式定子各盘上的多路定子线圈最少可以只设一相，具有只设一相的多路定子线圈的大功率一体机设置直流换向器。所述轴向一体机和径向一体机内设置的发电电动盘式定子及盘式转子的数目均大于等于2时，多路定子一体机就形成多盘轴向一体机或多盘径向一体机，总称多盘一体机，多盘一体机的主体结构不变，只是发电电动盘盘式定子和盘式转子在数量上可以成倍增加。所述大功率一体机最简结构是只具有一个发电电动盘式定子及一个盘式转子。所述多盘一体机各盘上的定子线圈分段数目M、转子磁钢参数和线圈线径、绕法及层数都完全相同，必须具有相同的相位和相同的功率。