[發明專利]一種發電機轉子

在審

• 申請號: 201710300944.4
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107124048A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 孫韜;孫菲;張揚揚;胡山鳳;周琳;吳慶梁
• 申請（專利權）人: 上海法雷奧汽車電器系統有限公司
• 主分類號: H02K1/02
• 分類號: H02K1/02;H02K1/24
• 代理公司: 上海市錦天城律師事務所31273
• 代理人: 劉民選

技術領域

本發明涉及汽車發電機技術領域，尤其涉及汽車發電機的轉子。

背景技術

由于結構堅固、生產成本低，并可方便的調節輸出功率，爪極結構的發電機在汽車中被大量應用。發電機轉子包括前后兩個爪極、位于兩爪極之間的鐵芯和勵磁線圈、轉軸，其中，勵磁線圈纏繞在鐵芯周圍，轉軸依次穿過前爪極、鐵芯鐵芯、后爪極并將前爪極、鐵芯鐵芯、后爪極固定。近些年，隨著車身輕量化要求的提高及渦輪增壓的廣泛應用，整車廠對每一個零部件減重及發動機艙對于零配件體積的要求已經越來越苛刻，由此對發電機的功率密度要求也隨之變得越來越高。

為了提高發電機的功率密度，現有技術中的解決方案包括：專利文獻US20020163260中記載的使用低功耗二極管或金屬氧化物場效應管(MOSFET)；專利文獻US6369486中記載的將轉子槽中嵌入磁條；專利文獻US6020669、US6097130中記載的使用扁線等特殊繞線技術以提高定子繞線槽滿率；專利文獻US4980588中記載的使用水冷，油冷等冷卻系統，提高電機冷卻能力；期刊文獻《Influence of Magnetic Materials on Claw Pole Machines Behavior》中記載的使用特殊材料增加磁導率，降低飽和度，從而使得在相同的勵磁條件下，產生更大的磁場密度，以此提高感應電動勢和輸出電流。

其中，使用特殊材料以增加導磁率的現有技術，其將整個爪極材料換成高磁感的鐵鈷合金，這類材料的成本遠遠高于現有普通低碳鋼，大量特殊材料的應用使得發電機的成本增加，并且，由于轉子極爪的結構復雜，特殊材料的應用導致轉子爪極難以批量鍛造加工。

有鑒于此，如何設計一種新的發電機轉子，以消除現有技術中的上述缺陷和不足，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。

發明內容

為了克服現有技術中發電機轉子技術問題，本發明提供了一種磁場密度更大、感應電動勢更大的發電機轉子。

為了實現上述發明目的，本發明公開了一種發電機轉子，包括一第一爪極、一第二爪極、一鐵芯、一勵磁線圈、一轉軸，所述鐵芯位于所述第一爪極和所述第二爪極之間，所述勵磁線圈纏繞于所述鐵芯上，所述轉軸依次穿過所述第一爪極、所述鐵芯、所述第二爪極，所述鐵芯的磁導率和飽和值高于所述第一爪極和所述第二爪極的磁導率和飽和值。

更進一步地，所述鐵芯由以下材料中的任意一種制成：鐵鈷合金、純鐵、6A號鋼。

更進一步地，所述第一爪極和所述第二爪極的材料為低碳鋼。

更進一步地，所述第一爪極和所述第二爪極的材料為以下材料中的任意一種：1008號鋼、 1010號鋼、6A號鋼。

更進一步地，部分所述鐵芯由以下材料中的任意一種制成：鐵鈷合金、純鐵、6A號鋼。

更進一步地，所述第一爪極和所述第二爪極的材料為低碳鋼。

更進一步地，所述第一爪極和所述第二爪極的材料為以下材料中的任意一種：1008號鋼、 1010號鋼、6A號鋼。

更進一步地，所述鐵芯包括一套筒和一內核，所述套筒套設于所述內核之外，所述套筒的磁導率和飽和值高于所述內核的磁導率和飽和值。

更進一步地，所述鐵芯包括一套筒和一內核，所述套筒套設于所述內核之外，所述內核的磁導率和飽和值高于所述套筒的磁導率和飽和值。

更進一步地，所述內核由兩個或兩個以上的圓筒組成。

更進一步地，所述鐵芯包括一第一鐵芯和一第二鐵芯，所述第一鐵芯的磁導率和飽和值高于所述第二鐵芯的磁導率和飽和值。

更進一步地，所述第一爪極和所述第二爪極外徑為R1，所述鐵芯外徑為R2，其中，1.6 ≤R1/R2≤2.4。

與現有技術相比較，本發明所提供的技術方案具有以下優點：第一、利用結構的分解，在極爪上采用了兩種或兩種以上的材料，將特殊材料應用于最易飽和的部分，而非全部使用，既節約了制造成本，又提高了發電機的功率密度，同時，避免了特殊材料的復雜形態加工，解決了特殊材料在機械性能上不足的問題；第二、通過提高發電機的功率密度，減小發電機的體積，從而減輕了整車重量，減少了車輛油耗；第三、通過計算得出轉子外徑和鐵芯外徑之間的最優比值，實現發電機感應電動勢的最大化，即輸出功率密度最大化。

附圖說明

關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

圖1是現有技術中的發電機轉子最高磁飽和區域示意圖；

圖2是本發明所涉及的爪極和鐵芯的結構示意圖；

圖3是本發明所涉及的感應電動勢曲線圖；