直線發電機及包括其的再生減震裝置和電動車的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種直線發電機及包括其的再生減震裝置和電動車，其中直線發電機包括：定子，其包括具有沿軸向設置的多個槽的定子軛和安裝在所述多個槽中的電樞繞組；以及動子，其沿軸向設有間隔的多個導磁部分和位于導磁部分之間的非導磁部分，動子構造為可相對于定子做軸向運動，其中，所述多個槽中還容納有位于所述電樞繞組上的永磁體。采用本實用新型的技術方案，結構簡單，加工方便，其再生減震裝置能夠顯著提高系統的效率。
【專利說明】
直線發電機及包括其的再生減震裝置和電動車
技術領域
[0001]本實用新型涉及能量轉化技術領域，具體而言涉及直線發電機及包括其的再生減震裝置和電動車。【背景技術】
[0002]電池是電動車的關鍵技術之一，其容量限制了電動車的行駛距離。傳統的車用偏壓機構僅能夠對由于路面粗糙、車輛加速和減速等因素引起的車輛顛簸進行緩解，但減震過程中產生的機械能被浪費。由此，人們開發了再生減震技術，它可以將在車輛行駛中懸架系統產生的機械能轉換成電能，以用于電動車的供電系統，從而彌補電動車電池容量較小的問題。同時，可再生減震技術還可以減小汽車引擎的負載和提高燃料效率。
[0003]在對可再生減震技術的研究過程中，發電機是實現能量轉化的關鍵部件，其作用是收集偏壓機構震動產生的機械能，并將其轉換成電能。由于偏壓機構的震動一般為豎直平面內的直線運動，若采用現有的旋轉發電機，需要增加將直線運動轉換變為旋轉運動的傳動裝置，具有結構復雜以及轉換效率較低的缺點。
[0004]因此，行業內存在著對發電機進行改進以提高再生減震技術的需求。【實用新型內容】
[0005]本實用新型旨在提供一種能夠簡化再生減震裝置的結構并提高效率的改進的直線發電機。
[0006]本實用新型還旨在提供一種應用上述改進的直線發電機的再生減震裝置。
[0007]本實用新型還旨在提供一種應用上述的再生減震裝置的電動車。
[0008]根據本實用新型的一個技術方案，提供一種直線發電機，包括:定子，其包括具有沿軸向設置的多個槽的定子輒和安裝在所述多個槽中的電樞繞組；以及動子，其沿軸向設有間隔的多個導磁部分和位于導磁部分之間的非導磁部分，動子構造為可相對于定子做軸向運動，其中，所述多個槽中還容納有位于所述電樞繞組上的永磁體。
[0009]在這種磁通反向永磁直線發電機中，與永磁體的其它布置位置相比，在定子的槽內安裝永磁體能夠有效防止漏磁，并進而有效地提高永磁體的利用率。并且，永磁體和電樞繞組同時容納在定子槽內，可以減少占用空間，并提供更緊湊、更光滑的外觀輪廓。
[0010]優選地，定子繞所述動子對稱設置并與動子形成相等的氣隙。對稱布置的定子可以確保水平方向(汽車沿路面行駛方向)上發電機結構完全對稱，從而極大地減小了水平方向的吸引力，避免了動子受到水平方向上力的影響。[〇〇11]優選地，所述多個槽包括至少一個第一槽，所述至少一個第一槽中軸向疊置有極性相反的兩個永磁體。這樣，定子的槽口處有兩塊充磁相反的永磁體，每當動子移動經過一個動子極距時，定子凸極上的集中繞組所交鏈的磁鏈就會產生一個周期的變化，從而在繞組中感應出三相交流電。
[0012]優選地，所述多個槽還包括位于所述至少一個第一槽軸向兩端的兩個第二槽，每個第二槽中安裝有一個永磁體。這樣，兩端極性相反的兩個永磁體可以減小端部效應對電機磁鏈的影響。[〇〇13 ]優選地，在相鄰槽中的相鄰永磁體極性相反。
[0014]優選地，第一槽和第二槽中的永磁體的厚度相等，從而第二槽的軸向寬度是第一槽的軸向寬度的二分之一。這樣，便于安裝位于軸向兩端部的兩個永磁體。
[0015]優選地，永磁體朝向動子的表面與定子的槽的槽口平齊。這樣的定子構造更為光滑。
[0016]優選地，所述定子的橫截面為矩形，動子的導磁部分和非導磁部分分別為板狀且沿軸向疊置。這樣所形成的扁平型電機更容易加工。
[0017]根據本實用新型的另一個技術方案，提供一種再生減震裝置，包括:偏壓機構；前述的直線發電機，其連接至偏壓機構用于將機械能轉化為電能；以及蓄電裝置，其連接至直線發電機。將磁通反向永磁直線發電機與偏壓機構相結合，能夠在確保原有的懸架系統減震裝置發揮作用之外，將直線機械運動直接轉化為電能存儲于蓄電裝置中，無需增加用于運動形式轉化的中間傳動結構，簡化了再生減震裝置的結構，且提高其工作效率。
[0018]優選地，偏壓機構包括沿豎直方向偏壓的彈簧，直線發電機的動子可同步運動地連接至所述彈簧。
[0019]根據本實用新型的又一個技術方案，提供一種電動車，包括:前述的再生減震裝置；以及車輪，其連接至直線發電機的動子。這樣，電動車行駛過程中沿豎直方向的機械運動可以直接通過再生減震裝置轉化成電能并存儲起來，在需要的時候為電動車供電，提高能源利用率，增加電動車行駛范圍。
[0020]本實用新型的其它特征和優點的一部分將會是本領域技術人員在閱讀本申請后顯見的，另一部分將在下文的【具體實施方式】中結合附圖描述。【附圖說明】
[0021]以下，結合附圖來詳細說明本實用新型的實施例，其中:
[0022]圖1是根據本實用新型的再生減震裝置應用于電動車中的示意圖；
[0023]圖2是根據本實用新型的直線發電機的三維示意圖，其中為清楚起見，外殼以透明方式示出；
[0024]圖3是根據本實用新型的直線發電機的平面圖；
[0025]圖4是根據本實用新型的直線發電機的截面圖。
[0026]在本實用新型中，相同或相似的附圖標記表示相同或相似的特征。[〇〇27] 附圖標記說明:
[0028]1.電動車;3.偏壓機構；31.導向件;33.頂部;35.底部;37.限位件;39.彈簧;5.直線發電機;51.外殼;53.定子;531.定子輒;533.永磁體;535.槽;5352.第一槽;5354第二槽； 537.凸極;57.動子;571.導磁部分;572.非導磁部分;7.車輪;9.蓄電裝置。【具體實施方式】
[0029]現參考附圖，詳細說明本實用新型所公開電動車用再生減震裝置及直線發電機的示意性方案。盡管提供附圖是為了呈現本實用新型的一些實施方式，但附圖不必按具體實施方案的尺寸繪制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解釋本實用新型的公開內容。附圖中的部分構件可在不影響技術效果的前提下根據實際需求進行位置調整。在說明書中出現的短語“在附圖中”或類似用語不必參考所有附圖或示例。
[0030]在下文中被用于描述附圖的某些方向性術語，例如“內”、“外”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性術語，將被理解為具有其正常含義并且指正常看附圖時所涉及的那些方向。除另有指明，本說明書所述方向性術語基本按照本領域技術人員所理解的常規方向。
[0031]本實用新型中所使用的術語“第一”、“第二”及其類似術語，在本實用新型中并不表示任何順序、數量或重要性，而是用于將一個部件與其它部件進行區分。
[0032]如圖1至圖4所示，本實用新型涉及一種電動車用的再生減震裝置，其能夠將機械能轉化成電能并存儲起來，以便在需要的時候為電動車供電。參見圖1，在一個實施例中，再生減震裝置安裝在電動車1內，其包括偏壓機構3、直線發電機5和蓄電裝置9。其中偏壓機構 3例如可以采用傳統的減震設備，包括導向件31和繞設在導向件31外的能夠沿豎直方向偏壓的彈簧39。導向件31的頂部33和底部35分為作為彈簧39的彈起停止點和反彈停止點。直線發電機5連接在偏壓機構3和車輪7之間，蓄電裝置9、例如蓄電池連接至直線發電機5。當偏壓機構3隨電動車1行駛而產生沿垂直于行駛方向、如豎向的直線運動時，直線發電機5收集其所釋放的機械能并轉化至電能儲存在蓄電裝置9中，供電動車1用電。
[0033]參照圖2至圖4,示出了直線發電機5的一個實施例。其中，直線發電機5為磁通反向永磁直線發電機，包括外殼51、安裝在外殼51內的定子(又稱“初級”)53和被定子53所圍繞且相對于定子53可沿軸向運動的動子(又稱“次級”)57。圖2中為清楚示出發電機內部結構， 將外殼51以透明方式不出，但不意味著外殼51被限定為透明材質。
[0034]圖示的定子53有兩個并優選相對于動子57對稱設置，從而形成定子53與動子57之間的相等氣隙結構，且發電機整體結構呈現出對稱性，可以使垂直于偏壓機構3運動方向上的定子53和動子57之間的吸引力相互抵消，極大地減小了直線發電機5在垂直于動子57運動方向上的作用力。這里定子53數量不限于兩個，只要是定子結構圍繞動子57對稱即可，例如一個、兩個、四個、六個定子等。[〇〇35]定子53相對于偏壓機構3的導向件31固定，其中每個定子53包括安裝在外殼51內的定子輒531、安裝在定子輒531上的永磁體533和電樞繞組。[〇〇36]定子輒531設有沿軸向的多個槽535,每個槽535具有槽口和相對的槽底，相鄰兩個槽535之間形成有凸極537。每個槽535內安裝有永磁體533和電樞繞組。所述多個槽535包括多個第一槽5352和兩個第二槽5354,兩個第二槽5354位于多個第一槽5352的軸向兩端。 如圖3所示，在每個第一槽5352內安裝有軸向疊置且極性相反的兩個永磁體533，在兩個第二槽5354內各安裝有一個永磁體533,且兩個第二槽5354內的永磁體533極性相反。在所不的實施例中，各永磁體533具有大致相同的厚度。由此，第二槽5354的軸向寬度可以是第一槽5352軸向寬度的二分之一，從而第二槽5354在直線發電機5的兩端形成了半槽結構，這樣可以減小直線發電機5的端部效應影響。如圖3所示，相鄰槽535中的相鄰永磁體533極性相反。換言之，在所示的實施例中，無論是否位于同一槽535內，相鄰的永磁體533極性總是相反。[〇〇37]但是，本領域技術人員可以想到，即使軸向兩端的兩個第二槽5354的寬度與第一槽5352的寬度相同，也可以在其中只安裝一個永磁體533來減小端部效應。[〇〇38]在圖2至圖4所示的實施例中，永磁體533的朝向動子57的表面與槽口對齊。在一個未示出的實施例中，永磁體533稍微縮進定子53的槽535內，對產生磁通不會產生不利影響。 [〇〇39]三相電樞繞組放置于槽535內并位于永磁體533與槽底之間，其次序按A+、A-、B-、B +、C+和C-排列。在一個優選實施例中，為了降低銅耗，采用三相集中式電樞繞組。
[0040]圖2至圖4所示的定子53橫截面為矩形，這種扁平結構便于加工。但是，本領域技術人員能夠想到其它結構形式例如圓筒狀的定子，其可以包圍住動子57的一個圓筒狀定子， 也可以是兩個或四個、六個等定子組合形成一個圓筒對稱布置在動子57周圍。
[0041]動子57為縱長形狀并穿設在兩個定子53之間，動子57的兩端均伸出定子53,其一端連接至車輪7,另一端穿設進偏壓機構3的導向件31中，且動子57的暴露在定子53與導向件31之間的部分連接至彈簧39,這樣動子57與彈簧39可同步地沿定子53的軸向運動。在圖2 和圖3所示的實施例中，動子57包括各自成板狀且軸向疊置的導磁部分571和非導磁部分 573。當偏壓機構3運動時，帶動動子57沿軸向進行直線往復運動，此時定子53上的電樞繞組所交鏈的永磁磁通會改變極性，呈現雙極性變化，從而在電樞繞組中感應出三相交流電，并可通過電力電子裝置存儲在蓄電裝置9、例如電動車的電池中，供發電使用。除了圖中示出的動子57結構，本領域技術人員還能想到多種使導磁部分571和非導磁部分573間隔開的設置方式，例如在一個未示出的實施例中，非導磁部分573為一個整體的縱長結構，其外周沿軸向間隔設有多個周向凹槽，導磁部分571固定在周向凹槽中。[〇〇42]在所示的優選實施例中，定子53與動子57形成9槽8(凸)極機構，但本領域技術人員可以想到其它數量的齒槽和極數相匹配，例如10極12槽，14極6槽等，在與本實用新型的主旨不相違背的情況下，這均落入本實用新型的保護范圍。
[0043]本實用新型的電動車用再生減震裝置，動子為不含永磁體和電樞繞組的分段式結構，增加運動過程的可靠性，且發電機結構更加緊湊、可靠。永磁體和電樞繞組都安裝在定子上，大幅度簡化安裝工藝。定子對稱設置提高了發電機整體的結構對稱性。采用本實用新型的技術方案，結構簡單，加工方便，其再生減震裝置能夠顯著提高系統的效率。
[0044]應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其它實施方式。
[0045]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作的等同變化、 修改與結合，均應屬于本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1.一種直線發電機(5)，其特征在于，包括:定子(53)，其包括具有沿軸向設置的多個槽(535)的定子輒(531)和安裝在所述多個槽 (535)中的電樞繞組；以及動子(57)，其沿軸向設有間隔的多個導磁部分(571)和位于導磁部分(571)之間的非導 磁部分(573)，動子(57)構造為可相對于定子(53)做軸向運動，其中，所述多個槽(535)中還容納有位于所述電樞繞組上的永磁體(533)。2.根據權利要求1所述的直線發電機(5)，其特征在于，定子(53)繞所述動子(57)對稱 設置并與動子(57)形成相等的氣隙。3.根據權利要求1所述的直線發電機(5)，其特征在于，所述多個槽(535)包括至少一個 第一槽(5352)，所述至少一個第一槽(5352)中軸向疊置有極性相反的兩個永磁體(533)。4.根據權利要求3所述的直線發電機(5)，其特征在于，所述多個槽(535)還包括位于所 述至少一個第一槽(5352)軸向兩端的兩個第二槽(5354)，每個第二槽(5354)中安裝有一個 永磁體(533)。5.根據權利要求1所述的直線發電機(5 )，其特征在于，在相鄰槽(535)中的相鄰永磁體 (533)極性相反。6.根據權利要求4所述的直線發電機(5)，其特征在于，第一槽(5352)和第二槽(5354) 中的永磁體(533)的厚度相等，從而第二槽(5354)的軸向寬度是第一槽(5352)的軸向寬度 的二分之一。7.根據權利要求1至6中任一項所述的直線發電機(5)，其特征在于，永磁體(533)朝向 動子(57)的表面與定子(53)的槽(535)的槽口平齊。8.根據權利要求1至6中任一項所述的直線發電機(5)，其特征在于，所述定子(53)的橫 截面為矩形，動子(57)的導磁部分(571)和非導磁部分(573)分別為板狀且沿軸向疊置。9.一種再生減震裝置，其特征在于，包括:偏壓機構(3);權利要求1至8中任一項所述的直線發電機(5)，其連接至偏壓機構(3)用于將機械能轉 化為電能；以及蓄電裝置(9)，其連接至直線發電機(5)。10.根據權利要求9所述的再生減震裝置，其特征在于，偏壓機構(3)包括沿豎直方向偏 壓的彈簧(39)，直線發電機(5)的動子(57)可同步運動地連接至所述彈簧(39)。11.一種電動車(1 )，其特征在于，包括:權利要求9或10所述的再生減震裝置；以及車輪(7)，其連接至直線發電機(5)的動子(57)。
【文檔編號】H02K35/02GK205610450SQ201620226623
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】樊華, 鄒國棠, 李文龍
【申請人】香港大學深圳研究院