[發明專利]汽車發電機滑環配置方法和頂環式發電機及電壓調節器

在審

• 申請號: 202011155301.3
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112332608A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 楊明;楊天依
• 申請（專利權）人: 佛山中錦微電科技有限公司
• 主分類號: H02K13/00
• 分類號: H02K13/00;H02K13/02;H02K5/14;H02K5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

汽車發電機滑環配置方法和頂環式發電機及電壓調節器，屬于汽車發電機先進制造技術領域，為更適合于車輛設計、縮短發電機軸向長度，滑環被配置為：轉子磁芯后表面同心設置一個外滑環和一個內滑環，外滑環的內徑大于內滑環的外徑，外滑環套置于內滑環外徑的外側，外滑環與所述內滑環與所述轉子軸同心，內滑環朝向所述后軸承方向的軸向側面為其工作面用于與一只碳刷相接觸；外滑環朝向后軸承方向的軸向側面為其工作面用于與另一只碳刷相接觸；使滑環引線無需經軸向鉆孔引出有利于減小轉子軸軸向長度，內滑環和外滑環與轉子軸三者之間相互絕緣并由絕緣材料構成的圓盤相固定，勵磁繞組與兩個滑環連接，電壓調節器通過碳刷與內滑環和外滑環滑動接觸。

技術領域

本發明屬于汽車發電機先進制造技術領域，尤其涉及汽車發電機滑環配置方法和頂環式發電機及電壓調節器。

背景技術

汽車發電機作為汽車中重要的能源轉換部件，承受著發動機動力與負荷波動的旋轉沖擊，還要承受高溫和長時間連續工作等較為惡劣的工作環境，汽車發電機的穩定性和可靠性是重要技術因素。

其中，有刷發電機因其勵磁功率大、損耗低、勵磁效率高被廣泛采用，無刷發電機因勵磁磁隙導致的勵磁損耗即結構復雜原因相比有刷發電機來說，在現有汽車技術領域應用比例較低。所以，針對占有絕對市場優勢的有刷勵磁的汽車發電機來說，提高其碳刷和滑環的性能尤為重要。

現有汽車發電機的轉子滑環一般設置于轉子后端外環位置，呈圓環形結構嵌套于轉子軸后部，兩滑環外直徑相同、依軸向分列于轉子軸上且與轉子軸三者之間相互絕緣，兩個滑環的工作面為圓周外表面，滑環圓周外表面頂有兩個碳刷，碳刷在彈簧壓力作用下壓緊在滑環外周，實現有接觸形式的勵磁電流傳遞，現有技術汽車發電機絕大多數都是這種方式的碳刷滑環結構。如圖1和圖2所示，圖1是現有技術的汽車發電機滑環與碳刷及后軸承、端蓋安裝位置關系示意圖，其后軸承設置于轉子軸后端部。圖1中的發電機包括轉子(定子未予示出)。轉子軸100上的轉子磁芯101為設有磁極極靴(如101)的勵磁磁芯結構，磁芯中間設有勵磁繞組104，勵磁繞組104兩端通過連線108和109連接至滑環106和107上，兩個滑環之間及其與轉子軸之間均由絕緣支架105固定。轉子軸兩側還通過前軸承102和后軸承103與前端蓋117之間和后端蓋116進行活動連接。碳刷110和碳刷111分別通過彈簧112和113頂出與碳刷架(作為公知技術，碳刷架在圖中未予示出)，兩個碳刷分別通過其柔性引線114和115引出至電壓調節器進行勵磁調節。

圖2也是現有技術的汽車發電機滑環與碳刷及后軸承、端蓋安裝位置關系示意圖，其后軸承設置于轉子磁芯和滑環之間，這樣使滑環位于后端蓋之外。這樣，勵磁繞組104兩端所通過的連線108和109需要提供轉子軸上開具過線孔(如圖3所示的121和122及其通道)連接至滑環106和107上，兩個滑環之間及其與轉子軸之間均由絕緣支架105固定。轉子軸兩側還通過前軸承102和后軸承103與前端蓋117之間和后端蓋116進行活動連接。

它們的結構特點是：結構較為簡單、成本較低、可傳遞較大的勵磁能量、勵磁效率較高。但由于碳刷位于滑環圓周外側，存在下述技術問題：

由于需要與碳刷緊密接觸，滑環外周的圓度要求較高，在現有技術條件下，經常出現由于滑環失圓導致碳刷伸縮量運動過多、壓力不勻，進而導致接觸不良、碳刷頂部和滑環有效觸點面積呈弧形，弧形接觸面不穩定、碳刷磨損加速、滑環過于集中發熱多使碳刷和滑環溫升過高、滑環溫升進一步加重失圓程度等惡性循環，是碳刷及碳刷架熱熔形變、滑環過熱乃至燒毀的重要原因之一，隨著轉子軸承或軸承套在使用過程中的磨損，轉子軸偏心量也會加劇上述失圓程度。

以及，現有技術的汽車發電機滑環均設置在轉子軸后部沿軸向布列兩個相互絕緣的滑環，這樣使軸向長度增加，使發電機長度增加，不利于扁平化設計。