[發明專利]一種汽車飛輪式電勵磁起動發電機

有效

• 申請號: 201510021141.6
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104506010B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 史立偉;張學義;周波;張建豫;徐進彬;王德輝;孟思
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K16/00;H02K1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種汽車飛輪式電勵磁起動發電機，屬于汽車電機技術領域。

背景技術

起動發電機既可以作為起動機運行起動發動機，又可以作為發電機運行給汽車用電設備供電。起動發電機技術用一臺電機實現了兩種功能，有效提高了電機的利用率。

為了延長起動發電機的使用壽命，減小碳刷產生的火花的電磁干擾，起動發電機應該采用無刷化結構。目前可以應用于汽車起動發電機的電機主要由爪極式交流電機、永磁同步電機、開關磁阻電機等。爪極式交流電機采用轉子上的勵磁繞組勵磁，非常適合作為發電機使用，但作為起動機使用存在起動轉矩低、轉子上的勵磁繞組故障率高等缺陷。永磁同步電機使用永磁材料勵磁，其電壓調整較為困難。開關磁阻電機轉子結構非常簡單，適合用于高溫、高速等場合，而且起動特性好；但是開關磁阻作為發電機運行時控制較為復雜，成本較高。由于電勵磁繞組產生的磁場可以任意調節，因此電勵磁電機是汽車發電機的主流電機。

起動發電機采用飛輪式結構是一種已經公開的技術，它可以安裝于發動機曲軸的一端、飛輪的內部，較好的利用了汽車發動機的有限空間。例如在授權的發明專利：離心式永磁起動發電裝置，授權號ZL200510044107.7，公開了一種永磁式飛輪式起動發電機。

在爪極式起動發電機方面，申請人也申請了一種高可靠性的四相交流起動發電機，申請號：201410011535.9。該專利主要側重于一種多相高可靠性起動發電機。另外，授權的發明專利：車輛用起動發電裝置，授權號：ZL200580000837.5，也發明了一種爪極式起動發電機，其定子鐵心的內周側有爪極式轉子。可以看出，上述專利的電樞繞組都位于爪極外側的定子上，爪極是旋轉的，這種結構的電機需要用碳刷滑環來提供磁場、或者利用多層氣隙來實現無刷勵磁。

本發明的技術與上述文獻皆不同，本發明起動發電機的勵磁繞組和電樞繞組都位于爪極上，爪極是靜止的，因此本發明的技術可以很好的實現無刷化勵磁。而且本發明起動發電機爪極外側的飛輪旋轉可以起動發動機或者對外發電。另外，本發明的起動發電機在原理上與上述電機也是不同的，本發明的起動發電機是依靠磁阻變化的原理進行工作的。

總之，目前國內外尚未檢索到本發明相似的技術。

發明內容

為了實現飛輪式起動發電機勵磁方式的無刷化，本發明提出了一種汽車飛輪式電勵磁 起動發電機。

本發明采用如下技術方案：

一種汽車飛輪式電勵磁起動發電機，其特征在于：

包括N極爪極(2)、S極爪極(3)、電樞繞組、勵磁繞組(7)、轉子鐵心(8)、飛輪(9)和軸(10)；

外形相同的N極爪極(2)和S極爪極(3)互相扣在一起，使N極與S極間隔排列；所述起動發電機總的定子極數為6n，n為自然數，表示單元電機個數；N極爪極(2)和S極爪極(3)固定在發動機殼體(1)上，且兩個爪極中間為勵磁繞組(7)；勵磁繞組產生軸向磁場；

所述N極爪極(2)和S極爪極(3)的每個極的根部上都有一個集中繞制的電樞線圈，電樞線圈所在的平面與勵磁繞組外圓周相切；電樞線圈可按相位不同組成A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組；纏繞在N極上的電樞線圈繞向相同，S極上的電樞線圈與N極上的電樞線圈繞向相反；

轉子鐵心(8)位于N極爪極(2)和S極爪極(3)的圓周外側且固定在飛輪內側，飛輪(9)固定在軸(10)上可在軸承的作用下繞N極爪極(2)和S極爪極(3)旋轉。

如上所述的一種汽車飛輪式電勵磁起動發電機，其特征在于：轉子鐵心(7)極數為8n或4n。

如上所述的一種汽車飛輪式電勵磁起動發電機，其特征在于：所述N極爪極(2)和S極爪極(3)的極的端面呈矩形、鳥嘴型或梯形；當所述極的端面呈矩形時，所述起動發電機利用無刷直流電機的控制方法進行起動控制；當所述極的端面呈鳥嘴型或梯形時，寬的一端靠近爪極根部，所述起動發電機利用電勵磁同步電機的控制方法進行起動控制。

如上所述的一種汽車飛輪式電勵磁起動發電機，其特征在于：所述轉子鐵心(8)由硅鋼片疊壓制成，或由導磁材料制成的飛輪內部直接加工制成。

本發明的有益效果如下：

⑴實現了爪極式集中勵磁，爪極內部的空間可以提供足夠的安匝數；

⑵具備外轉子結構，十分適合安裝于發動機曲軸外端，構成飛輪式起動發電機；

⑶與傳統爪極式交流發電機相比，具有無碳刷滑環的特征，使用壽命長；與傳統的爪極式無刷交流發電機相比，只有一層氣隙，比功率高；