本发明涉及电动汽车配件技术领域，更为具体来说，本发明涉及一种增程器。
背景技术：
目前，增程式电动汽车成为新能源车中的主流，在性价比和车辆的可用性方面具有很大的优势。增程器(range-extender)是加装在电动汽车上的一个附加储能部件，具有电动汽车自动充电功能，可以增加电动汽车的续航里程，是增程式电动汽车的核心部件。
增程器主要由原动机、发电机、控制系统和连接机构构成。增程器的工作原理是利用原动机将汽油或柴油中的化学能转换为机械能，利用发电机将机械能转换为电能。这部分电能主要用于驱动电动机，以及为电动汽车蓄电池进行充电，从而起到进一步增加电动汽车续航里程的作用。发电机与原动机的机械连接是关键技术之一。通常，发电机和原动机通过瓢壳连接原动机和发电机的外壳体，发电机的轴和原动机的轴通过扭矩减震器连接，该连接方式，改变了原动机输出系统的转动惯量，影响了原动机的标定参数，使原动机不能达到标定时的数据。而且增程器的部件多，工艺复杂，成本高，故障点多，维修困难。
技术实现要素：
为解决现有发电机和原动机之间的连接方式改变了原动机输出系统的转动惯量、影响了原动机的标定参数、原动机不能达到标定时的数据等问题，本发明创新地提供了一种增程器，该增程器实现了原动机和发电机的一体化装配，安装简单、方便可靠，发电机转子和原动机输出轴刚性连接，以发电机转子补偿转动惯量，可靠性高；发电机的转子和原动机的输出轴刚性连接，替代了原动机的飞轮，减轻了系统重量；原动机和发电机装配时固定了发电机的初始角，简化了调整过程。
为实现上述的技术目的，本发明公开了一种增程器，包括：发电机和原动机，
所述发电机包括前端盖、转子总成、定子总成、后端盖和旋变发电装置，所述前端盖的中心设有第一通孔；所述转子总成包括转子支架和带磁钢转子铁芯，所述转子支架呈柱状，所述带磁钢转子铁芯套设固定在转子支架上，所述转子支架内部轴向依次设有同轴的锥孔、第一直孔和第二直孔，所述锥孔的锥顶直径大于所述第一直孔的直径，所述第二直孔的直径大于所述第一直孔的直径；所述定子总成套设固定在所述带磁钢转子铁芯上，所述带磁钢转子铁芯与所述定子总成活动连接，所述定子总成位于所述前端盖和所述后端盖之间，所述定子总成分别与所述前端盖和所述后端盖固定连接，所述后端盖的中心设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述旋变发电装置固定在所述第二通孔内，所述旋变发电装置与所述转子支架同轴连接；
所述原动机的缸体与前端盖固定连接，所述原动机的输出轴为锥轴，所述输出轴的前端设有螺纹杆，所述原动机输出轴的锥度与转子支架的锥孔的锥度相同，所述原动机的输出轴穿过第一通孔后插入所述锥孔内，所述螺纹杆插入所述第一直孔和所述第二直孔后与第一锁紧螺母螺纹连接。
进一步地，所述输出轴的锥面上设有第一键，所述锥孔的锥面上设有与所述第一键匹配的第一键槽。
进一步地，所述原动机的缸体和所述前端盖的端面上设有位置对应的第一限位孔，所述第一限位孔内插入第一限位件进行限位，所述原动机的缸体上设有第一止口，所述前端盖的端面上设有与所述第一止口匹配的第二止口。
进一步地，所述定子总成包括壳体和带绕组定子铁芯，所述壳体套设固定在所述带绕组定子铁芯上，所述带绕组定子铁芯套设在所述带磁钢转子铁芯上，所述带绕组定子铁芯与所述带磁钢转子铁芯活动连接，所述壳体分别与所述前端盖和所述后端盖固定连接。
进一步地，所述壳体的靠近锥孔锥底的端面上和所述前端盖的端面上设有位置对应的第二限位孔，所述第二限位孔内插入第二限位件进行限位；所述壳体的远离锥孔锥底的端面上和所述后端盖的端面上设有位置对应的第三限位孔，所述第三限位孔内插入第三限位件进行限位。
进一步地，所述壳体内圆周面上设有第一半键槽，所述带绕组定子铁芯的外圆周面上设有与所述第一半键槽对应的第二半键槽，所述第一半键槽和所述第二半键槽形成键槽，所述键槽内安装有定位键。
进一步地，所述旋变发电装置包括旋变定子、旋变转子和旋变转子支架，所述旋变转子套设固定在所述旋变转子支架上，所述旋变转子支架与所述转子支架同轴固定连接，所述旋变定子套设在所述旋变转子上，所述旋变定子与所述旋变转子活动连接，所述旋变定子固定在所述后端盖的第二通孔内。
进一步地，所述旋变转子支架的外圆周面设有第二键槽，所述旋变转子的内圆周面设有与第二键槽配合的第二键。
进一步地，所述旋变转子支架包括旋变轴和法兰盘，所述法兰盘和所述旋变转子同轴固定在所述旋变轴上，所述法兰盘背向旋变转子的端面上和所述转子支架远离锥孔锥底的端面上设有位置对应的第四限位孔，所述第四限位孔内插入第四限位件进行限位。
进一步地，所述转子支架远离所述锥孔锥底的端部设有向外延伸的凸缘，所述转子支架上设有外螺纹，所述转子支架螺纹连接第二锁紧螺母，所述带磁钢转子铁芯锁紧在所述第二锁紧螺母与所述凸缘之间。
本发明的有益效果为：
本发明提供的增程器实现了原动机和发电机的一体化装配，安装简单、方便可靠；发电机转子和原动机输出轴刚性连接，以发电机转子补偿转动惯量，可靠性高；发电机的转子和原动机的输出轴刚性连接，替代了原动机的飞轮，减轻了系统重量；原动机和发电机装配时固定了发电机的初始角，简化了调整过程。
附图说明
图1为增程器的爆炸结构示意图。
图2为增程器的前端盖总成的结构示意图。
图3为增程器的转子总成的纵向剖视图。
图4为增程器的定子总成的结构示意图。
图5为旋变发电装置的结构示意图。
图中，
1、发电机；11、前端盖；12、转子总成；13、定子总成；14、后端盖；15、旋变发电装置；16、第一限位孔；17、盖板；18、第二限位件；160、第一限位件；110、第一通孔；111、旋转轴唇形密封圈；120、转子支架；121、带磁钢转子铁芯；122、锥孔；123、第一直孔；124、第二直孔；125、第一键槽；126、凸缘；127、第二锁紧螺母；128、第四限位件；130、壳体；131、带绕组定子铁芯；132、第一半键槽；133、第二半键槽；150、旋变定子；151、旋变转子；152、旋变转子支架；153、第二键槽；154、第二键；155、旋变轴；156、法兰盘；
2、原动机；21、缸体；22、输出轴；23、螺纹杆；24、第一锁紧螺母；25、第一键。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明提供的增程器进行详细的解释和说明。
如图1所示，本实施例具体公开了一种增程器，包括：发电机1和原动机2，发电机1的转子总成12与原动机2的输出轴22刚性连接，以发电机1转子补偿转动惯量。
发电机1包括前端盖11、转子总成12、定子总成13、后端盖14和旋变发电装置15，如图2所示，前端盖11的中心设有第一通孔110，第一通孔110供原动机2的输出轴22穿过；如图3所示，转子总成12包括转子支架120和带磁钢转子铁芯121，转子支架120呈柱状，带磁钢转子铁芯121套设固定在转子支架120上，转子支架120内部轴向依次设有同轴的锥孔122、第一直孔123和第二直孔124，锥孔122、第一直孔123和第二直孔124连通、且贯通转子支架120，锥孔122的锥顶直径大于第一直孔123的直径，第二直孔124的直径大于第一直孔123的直径；转子支架120远离锥孔122锥底的端部设有向外延伸的凸缘126，转子支架120上设有外螺纹，转子支架120螺纹连接第二锁紧螺母127，带磁钢转子铁芯121锁紧在第二锁紧螺母127与凸缘126之间；在带磁钢转子铁芯121套设在转子支架120上后，第二锁紧螺母127连接在转子支架120的外螺纹上，带磁钢转子铁芯121位于第二锁紧螺母127和凸缘126之间，通过向凸缘126方向旋转第二锁紧螺母127，将带磁钢转子铁芯121锁紧在第二锁紧螺母127和凸缘126之间，将带磁钢转子铁芯121锁紧固定在转子支架120上，避免带磁钢转子铁芯121相对转子支架120在轴向移动和在圆周方向上的转动。
定子总成13套设固定在带磁钢转子铁芯121上，带磁钢转子铁芯121与定子总成13活动连接，带磁钢转子铁芯121在定子总成13内转动，定子总成13位于前端盖11和后端盖14之间，定子总成13分别与前端盖11和后端盖14固定连接。如图4所示，定子总成13包括壳体130和带绕组定子铁芯131，壳体130套设固定在带绕组定子铁芯131上，带绕组定子铁芯131套设在带磁钢转子铁芯121上，带绕组定子铁芯131与带磁钢转子铁芯121活动连接，带磁钢转子铁芯121相对带绕组定子铁芯131转动，壳体130分别与前端盖11和后端盖14固定连接。壳体130的靠近锥孔122锥底的端面上和前端盖11的端面上设有位置对应的第二限位孔，第二限位孔内插入第二限位件18进行限位，避免定子总成13和前端盖11在圆周方向的相对运动；壳体130的远离锥孔122锥底的端面上和后端盖14的端面上设有位置对应的第三限位孔，第三限位孔内插入第三限位件进行限位，避免定子总成13和后端盖14在圆周方向的相对运动。
在一个具体的实施方式中，壳体130内圆周面上设有第一半键槽132，带绕组定子铁芯131的外圆周面上设有与第一半键槽132对应的第二半键槽133，第一半键槽132和第二半键槽133形成键槽，键槽内安装有定位键。定位键安装入第一半键槽132和第二半键槽133形成的键槽内后，传递力矩的同时限制了壳体130和带绕组定子铁芯131在圆周方向的相对运动。
后端盖14的中心设有与第一通孔110同轴的第二通孔，旋变发电装置15固定在第二通孔内，旋变发电装置15与转子支架120同轴连接。
如图5所示，旋变发电装置15包括旋变定子150、旋变转子151和旋变转子支架152，旋变转子151套设固定在旋变转子支架152上，旋变转子支架152与转子支架120同轴固定连接，旋变定子150套设在旋变转子151上，旋变定子150与旋变转子151活动连接，旋变转子151相对旋变定子150转动，旋变定子150固定在后端盖14的第二通孔内。旋变转子支架152随转子支架120的转动而转动，旋变转子支架152带动旋变转子151转动。
旋变转子支架152的外圆周面设有第二键槽153，旋变转子151的内圆周面设有与第二键槽153配合的第二键154，第二键154卡在第二键槽153内，将旋变转子151固定在旋变转子支架152上，避免旋变转子151在圆周方向上相对旋变转子支架152转动。
旋变转子支架152包括旋变轴155和法兰盘156，法兰盘156和旋变转子151同轴固定在旋变轴155上，法兰盘156背向旋变转子151的端面上和转子支架120远离锥孔122锥底的端面上设有位置对应的第四限位孔，第四限位孔内插入第四限位件128进行限位。第四限位件128和第四限位孔配合，避免旋变转子支架152在圆周方向上相对转子支架120转动，旋变轴155和转子支架120同轴固定。
本发明实施例的发电子无转子总成轴承，结构简单，成本低。
如图1所示，原动机2的缸体21与前端盖11固定连接，原动机2的输出轴22为锥轴，输出轴22的前端设有螺纹杆23，原动机2输出轴22的锥度与转子支架120的锥孔122的锥度相同，原动机2的输出轴22穿过第一通孔110后插入锥孔122内，螺纹杆23插入第一直孔123和第二直孔124后与第一锁紧螺母24螺纹连接。即螺纹杆23的前端位于第二直孔124内，第一锁紧螺母24位于第二直孔124内，第一锁紧螺母24的外径大于第一直孔123的直径，第一锁紧螺母24在螺纹杆23上向第一直孔123方向旋动，将输出轴22与转子支架120锁紧。第一通孔110内还固定有旋转轴唇形密封圈111，旋转轴唇形密封圈111套设在输出轴22上，用于密封输出轴22，保证输出轴22和转子总成12的同步转动。
输出轴22的锥面上设有第一键25，锥孔122的锥面上设有与第一键25匹配的第一键槽125。避免输出轴22在圆周方向上相对转子支架120转动。
原动机2的缸体21和前端盖11的端面上设有位置对应的第一限位孔16，第一限位孔16内插入第一限位件160进行限位，原动机2的缸体21上设有第一止口，前端盖11的端面上设有与第一止口匹配的第二止口。第一限位孔16和第一限位件160配合、第一止口和第二止口配合，避免前端盖11在圆周方向上相对原动机2的缸体21转动。第一止口和第二止口其中一个为凸止口，另一个为凹止口。
原动机2启动，输出轴22转动，原动机2带动发电机1的带磁钢转子铁芯121转动，发电机1输出电流给车辆，延长车辆的行驶里程。
本发明的各个限位孔为销孔、各个限位件为定位销；通过限位孔和限位件的配合、第一止口和第二止口的配合，保证原动机2的输出轴22和发电机1的转子总成的刚性连接以及同轴转动，以发电机1转子总成补偿转动惯量，可靠性高，不影响了原动机2的标定参数，而且替代了原动机2的飞轮，减轻了系统重量。
本发明的增程器装配过程如下：
1、固定原动机2的缸体21，在前端盖11和缸体21的第一限位孔16内插入第一限位件160，原动机2的输出轴22穿过前端盖11的第一通孔110，用螺栓固定前端盖11到原动机2缸体21上。
2、将带磁钢转子铁芯121套在转子支架120上，并用第二锁紧螺母127锁紧；原动机2的输出轴22穿入转子支架120的锥孔122内，第一键25卡入第一键槽125内，第一锁紧螺母24从第二直孔124侧连接在螺纹杆23上，使转子总成12不在轴向窜动，第一锁紧螺母24不锁紧。
3、将带绕组定子铁芯131放入壳体130内，第一半键槽132和第二半键槽133对准形成键槽，在键槽内插入定位键，向第二限位孔内插入第二限位件18将定子总成13固定在前端盖11上，定子总成13套在转子总成12外部。
4、发电机1的两根相线通以直流电，转子总成12自动调整带磁钢转子铁芯121位置，待转子总成12不动后，旋紧第一锁紧螺母24，使转子支架120和原动机2的输出轴22锁定。
5、在第四限位孔内插入第四限位件128，用螺栓安装旋变转子支架152在转子支架120上，第二键154卡入第二键槽153内，旋变转子151固定在转子支架120上。
6、后端盖14的第二通孔内安装旋变定子150，旋变定子150套在旋变转子151上，第三限位孔内插入第三限位件，将后端盖14固定到定子总成13的壳体130上，最后在后端盖14上固定盖板17。
前端盖11和后端盖14的圆周上可以设置位置和数量对应的连接孔，通过穿过连接孔的螺栓与原动机2的缸体21连接，实现原动机2与发电机1的连接。
上述装配工艺，实现了原动机2和发电机1的一体化转配，工艺简单，发电机1的转子总成12和原动机2的输出轴22刚性连接，替代了原动机2的飞轮，减轻了系统重量。上述的装配方法，固定了发电机1的初始角，简化了调整过程。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任至少一个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种增程器，其特征在于，包括：发电机(1)和原动机(2)，
所述发电机(1)包括前端盖(11)、转子总成(12)、定子总成(13)、后端盖(14)和旋变发电装置(15)，所述前端盖(11)的中心设有第一通孔(110)；所述转子总成(12)包括转子支架(120)和带磁钢转子铁芯(121)，所述转子支架(120)呈柱状，所述带磁钢转子铁芯(121)套设固定在转子支架(120)上，所述转子支架(120)内部轴向依次设有同轴的锥孔(122)、第一直孔(123)和第二直孔(124)，所述锥孔(122)的锥顶直径大于所述第一直孔(123)的直径，所述第二直孔(124)的直径大于所述第一直孔(123)的直径；所述定子总成(13)套设固定在所述带磁钢转子铁芯(121)上，所述带磁钢转子铁芯(121)与所述定子总成(13)活动连接，所述定子总成(13)位于所述前端盖(11)和所述后端盖(14)之间，所述定子总成(13)分别与所述前端盖(11)和所述后端盖(14)固定连接，所述后端盖(14)的中心设有与所述第一通孔(110)同轴的第二通孔，所述旋变发电装置(15)固定在所述第二通孔内，所述旋变发电装置(15)与所述转子支架(120)同轴连接；
所述原动机(2)的缸体(21)与前端盖(11)固定连接，所述原动机(2)的输出轴(22)为锥轴，所述输出轴(22)的前端设有螺纹杆(23)，所述原动机(2)输出轴(22)的锥度与转子支架(120)的锥孔(122)的锥度相同，所述原动机(2)的输出轴(22)穿过第一通孔(110)后插入所述锥孔(122)内，所述螺纹杆(23)插入所述第一直孔(123)和所述第二直孔(124)后与第一锁紧螺母(24)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于，所述输出轴(22)的锥面上设有第一键(25)，所述锥孔(122)的锥面上设有与所述第一键(25)匹配的第一键槽(125)。
3.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于，所述原动机(2)的缸体(21)和所述前端盖(11)的端面上设有位置对应的第一限位孔(16)，所述第一限位孔(16)内插入第一限位件(160)进行限位，所述原动机(2)的缸体(21)上设有第一止口，所述前端盖(11)的端面上设有与所述第一止口匹配的第二止口。
4.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于，所述定子总成(13)包括壳体(130)和带绕组定子铁芯(131)，所述壳体(130)套设固定在所述带绕组定子铁芯(131)上，所述带绕组定子铁芯(131)套设在所述带磁钢转子铁芯(121)上，所述带绕组定子铁芯(131)与所述带磁钢转子铁芯(121)活动连接，所述壳体(130)分别与所述前端盖(11)和所述后端盖(14)固定连接。
5.根据权利要求4所述的增程器，其特征在于，所述壳体(130)的靠近锥孔(122)锥底的端面上和所述前端盖(11)的端面上设有位置对应的第二限位孔，所述第二限位孔内插入第二限位件(18)进行限位；所述壳体(130)的远离锥孔(122)锥底的端面上和所述后端盖(14)的端面上设有位置对应的第三限位孔，所述第三限位孔内插入第三限位件进行限位。
6.根据权利要求4所述的增程器，其特征在于，所述壳体(130)内圆周面上设有第一半键槽(132)，所述带绕组定子铁芯(131)的外圆周面上设有与所述第一半键槽(132)对应的第二半键槽(133)，所述第一半键槽(132)和所述第二半键槽(133)形成键槽，所述键槽内安装有定位键。
7.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于，所述旋变发电装置(15)包括旋变定子(150)、旋变转子(151)和旋变转子支架(152)，所述旋变转子(151)套设固定在所述旋变转子支架(152)上，所述旋变转子支架(152)与所述转子支架(120)同轴固定连接，所述旋变定子(150)套设在所述旋变转子(151)上，所述旋变定子(150)与所述旋变转子(151)活动连接，所述旋变定子(150)固定在所述后端盖(14)的第二通孔内。
8.根据权利要求7所述的增程器，其特征在于，所述旋变转子支架(152)的外圆周面设有第二键槽(153)，所述旋变转子(151)的内圆周面设有与第二键槽(153)配合的第二键(154)。
9.根据权利要求7所述的增程器，其特征在于，所述旋变转子支架(152)包括旋变轴(155)和法兰盘(156)，所述法兰盘(156)和所述旋变转子(151)同轴固定在所述旋变轴(155)上，所述法兰盘(156)背向旋变转子(151)的端面上和所述转子支架(120)远离锥孔(122)锥底的端面上设有位置对应的第四限位孔，所述第四限位孔内插入第四限位件(128)进行限位。
10.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于，所述转子支架(120)远离所述锥孔(122)锥底的端部设有向外延伸的凸缘(126)，所述转子支架(120)上设有外螺纹，所述转子支架(120)螺纹连接第二锁紧螺母(127)，所述带磁钢转子铁芯(121)锁紧在所述第二锁紧螺母(127)与所述凸缘(126)之间。
技术总结