[發明專利]一種車輛用交流發電機

有效

• 申請號: 201110437619.5
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102420472A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 竺韻德;王衛
• 申請（專利權）人: 寧波韻升股份有限公司;寧波韻升電機有限公司;日興（寧波）電機有限公司
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22;H02K1/12
• 代理公司: 寧波天一專利代理有限公司 33207
• 代理人: 徐良江

技術領域

本發明涉及一種搭載在乘用車、卡車上的車輛用交流發電機。

背景技術

近年來，對于汽車用交流發電機提出了小型化并且在相同體積規格下改善發電能力的要求。也就是說，要求以合理的價格提供一種體積小并且輸出高的車輛用交流發電機。

一般來說，如圖1所示，車輛用交流發電機包括勵磁線圈2、定子鐵芯3和轉子芯2。

轉子芯具有倫德爾型鐵芯構成，如圖2所示，該倫德爾型鐵芯含有軛部21、軛鐵部22和爪狀磁極部24。在此轉子芯中流動的磁通Φ從軛部流到軛鐵部、爪狀磁極部，并且磁通從爪狀磁極部流入定子鐵芯。普通發電機的全長由轉子的沿軸向方向的長度(下面稱為軸向長度)確定。相應地，為了設計結構緊湊的發電機，希望轉子的軸向長度減小。

眾所周知，由轉子芯產生的磁通φ表示為：

（轉子發生的磁通Φ）＝（勵磁線圈?AT）/(各部（軛、軛鐵、爪狀磁極、空隙、定子鐵芯）磁阻的和）。

其中“A”?表示流過磁場線圈的電流；“T”表示磁場線圈的圈數。

為了通過增大轉子產生的磁通量來提高輸出，必須減小磁阻或增大勵磁線圈的AT。

????在圖2所示的現有結構中，轉子芯各部的磁路剖面S1、S2、S3優選為基本相同，轉子芯的軛部分的軸向長度L2等于定子鐵芯的軸向長度L1。當需要增大發電機的電力輸出時，需要增大轉子芯產生的磁通量。為了實現增大轉子芯的磁通量，需要增大線圈“AT”(即，加大磁場線圈)的值或減小磁阻。在不改變轉子尺寸的情況下，如果要增加產生的磁通量，則磁場線圈的橫截面面積需增大，以便增強線圈“AT”，同時轉子磁路相應部分的橫截面面積將減小。但如果要減小磁阻，則磁路橫截面面積需要增大，以便減小磁阻，同時磁場線圈的橫截面面積將減小，因此現有結構需要在兩種需求之間考慮折中選擇。

在圖3所示的現有結構中，轉子芯的各部的磁路剖面S1等于S2、S3遠小于S2，轉子芯軛部分的軸向長度L2等于定子鐵芯的軸向長度L1，由于S3遠小于S2，雖可以得到較大的磁場線圈的橫截面面積，但爪狀磁極部分的基部S3磁飽和，因此磁通量沿軸向泄漏，磁通量的泄漏導致到達定子鐵芯的磁通量減少，而定子鐵芯中減少的磁通量降低了發電機的電力輸出。

在圖4所示的現有結構中，轉子芯的各部的磁路剖面S1、S2、S3優選為基本相同，轉子芯軛部分的軸向長度L2小于定子鐵芯的軸向長度L1，并且軛鐵部分和定子鐵芯相對，部分磁通量直接由軛鐵部分流向定子鐵芯，這雖然增加了流向定子鐵芯的磁通，但磁路剖面S1、S2、S3基本相等，使得增強線圈“AT”仍然比較困難。

在圖5所示的現有結構中，轉子芯各部的磁路剖面S1等于S2、S3遠小于S2，轉子芯軛部分的軸向長度L2小于定子鐵芯的軸向長度L1，由于S3遠小于S2，可以得到較大的磁場線圈的橫截面面積，但爪狀磁極部分的基部磁飽和。因此，盡管部分磁通量可以直接由軛鐵部分流向定子鐵芯，但是爪狀磁極部分的基部的磁阻突然增大，從而使得流向定子鐵芯的磁通總量明顯受到限制。

在圖6所示的現有結構中，轉子芯的各部的磁路剖面S1等于S2、S3等于S2的0.47～0.8（由X₁/X₂=0.5～0.9換算得出），轉子芯軛部分的軸向長度L2小于定子鐵芯的軸向長度L1，同樣由于S3大大小于S2，雖然可以得到較大的磁場線圈的橫截面面積，但爪狀磁極部分的基部仍趨于磁飽和。因此，盡管部分磁通量可以直接由軛鐵部分流向定子鐵芯，但是爪狀磁極部分的基部的磁阻仍然很大，導致流向定子鐵芯的磁通總量降低。

在現有的磁場線圈空間中，提高磁場線圈“AT”，如磁場電流增大，磁場線圈產生的熱量增加，因此造成對其冷卻的困難，產生勵磁損失增加，降低電力輸出效率。為此，有以下方法，即利用自融電線、使用高導熱性樹脂線圈架等，改善勵磁線圈的冷卻特性。

另外，還有采用不改變轉子芯的尺寸和形狀，減小空氣間隙或增大定子鐵芯的方法，以減小空氣間隙和定子鐵芯的磁阻為目的，但是，定子鐵芯在整個磁阻中所占的比率小于轉子芯，此外空氣間隙的大小是根據機械方面的限制條件來決定，而不是根據轉子和定子的工作精度、最高轉速等電磁方面的限制條件，因此難以實現。

還有，用一種磁鐵插入爪狀磁極部分之間的區域，以防止磁通量的泄漏，從而增加轉子芯中的磁通量的總量。在這種情況中，由于使用磁鐵和夾持磁鐵的裝置而造成成本提高，同時由于有離心力的作用，磁鐵有可能在高轉速下飛出原來的位置。

發明內容