CN103117607A - 一种车用交流发电机高效转子总成 - Google Patents

Abstract

一种车用交流发电机高效转子总成，包括主轴，该主轴上设置有转子线圈，所述转子线圈外侧安装有爪极；所述爪极包括沿所述主轴的轴向相对设置有前爪极和后爪极，所述前爪极和后爪极均包括与所述主轴相垂直的底圈，以及垂直该底圈于底圈圈周上的侧壁，所述侧壁由若干沿所述底圈外圈均匀分布的梯形爪极块构成。本发明爪极漏磁小，有效地提高了发电机的发电效率；磁块强度高，有效地提高了发电机低速发电性能；转子上增加了风叶和挡风圈，冷却效果好，可提升转子的转速，提高发电机的功率。

Description

一种车用交流发电机高效转子总成

技术领域

本发明涉及一种车用交流发电机高效转子总成，属于汽车制造领域。

背景技术

车用交流发电机是汽车的必要组成部分，提供了汽车内几乎所有设备的供能，维持汽车运行。目前汽车发动机的技术在不断改进，发动机的效率在持续提高，能耗持续降低，但车用交流发电机的技术未能有明显改进，效率不高。

如公布号为CN102664473的专利公开了一种永磁混合磁路发电机，切向永磁场与径向永磁场共用同一个转子铁芯，产生的磁场在发电机气隙内合成，磁场强度大，发电机功率密度高，结构紧凑。但这种转子结构无法承受大功率和高转速。

为保证发电机的输出功率，除了增加线圈和磁铁强度外还能提高发动机转速，但前者会大大增加发电机的体积和重量，后者会使得得转子温度急剧升高。

公告号为CN201290049的专利公开了一种车用爪极式交流发电机，在爪极的两侧部分别固定安装有冷却风扇增强了发电机的冷却效果。但这种结构的转子较之CN102664473的转子效率偏低，且冷却风扇的结构不合理，漏风严重，风阻大，提高转子转速需要极大的能耗。

发明内容

本发明为解决现有技术问题，提供一种转换效率高的车用交流发电机高效转子总成。

本发明的技术方案是：一种车用交流发电机高效转子总成，包括主轴，该主轴上设置有转子线圈，所述转子线圈外侧安装有爪极；所述爪极包括沿所述主轴的轴向相对设置有前爪极和后爪极，所述前爪极和后爪极均包括与所述主轴相垂直的底圈，以及垂直该底圈于底圈圈周上的侧壁，所述侧壁由若干沿所述底圈外圈均匀分布的梯形爪极块构成；所述爪极块包括位于所述前爪极上的前爪极块和位于所述后爪极上的后爪极块，所述前爪极块和后爪极块相互交错且相间分布，且相邻的所述前爪极块和后爪极块之间形成爪极缝；相邻两个所述前爪极的根部之间设置有前爪极凹陷，相邻两个所述后爪极之间设置有后爪极凹陷，所述前爪极凹陷和后爪极凹陷交错排列；至少两个所述爪极缝中嵌有宽度不小于该爪极缝的磁块，且该磁块沿所述主轴呈中心对称分布；所述磁块的极性方向与该磁块投影于所述转子线圈表面的投影的所在的导线内通过的电流所产生的电磁场的极性方向相同。

爪极式转子的发电机效率不高，其主要原因是爪极之间存在漏磁，因此磁场强度无法做到较高，本发明在爪极之间的缝隙中嵌入磁块，磁块的磁场方向与内部导线电流产生的磁场方向相同，使得爪极结构不仅不会漏磁，反而会提高磁场强度，有效提高发电机的发电效率。

作为优选，所述前爪极和后爪极的底圈的外侧面设置有风叶。

作为优选，所述风叶包括与所述底圈相贴的圆形的风叶座，其中，与所述前爪极相贴合的为前风叶座，与所述后爪极相贴合的为后风叶座；所述风叶座的外圈均匀分布有若干与该风叶座相垂直的扰流片，所述风叶座上位于所述扰流片的一侧开有风孔。

作为优选，所述前风叶座上扰流片或所述后风叶座上扰流片的顶端固定设置有挡风圈，该挡风圈投影于所述风叶座上的投影覆盖所述风孔。

作为优选，所述前风叶座上扰流片和所述后风叶座上扰流片的顶端固定设置有挡风圈，该挡风圈投影于所述风叶座上的投影覆盖所述风孔。

与CN201290049的专利相比，本发明在风叶的扰流片上加设了挡风圈，当扰流片在高速转动过程中，扰动空气，空气被挡风圈反射，几乎全部通过风孔从前爪极凹陷和后爪极凹陷中穿过，对转子的线圈进行冷却，风叶的扰流片在转动过程中基本无漏风，冷却效率高。且挡风圈大大降低了风叶的风阻，降低了转子的阻力，提高了发电机的转换率。同时，转子温升不高，可再次提升转子的转速，提高发电机的功率。

作为优选，所述前爪极和后爪极之间设置有磁轭，所述转子线圈套于该磁轭上。

作为优选，所述磁轭通过内挡圈固定于所述主轴的轴向中部。

作为优选，所述内挡圈的外侧还设置有主轴轴承。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、爪极漏磁小，有效地提高了发电机的发电效率；

2、磁块强度高，有效地提高了发电机低速发电性能；

3、转子上增加了风叶和挡风圈，冷却效果好，可提升转子的转速，提高发电机的功率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中，1、主轴，2、前爪极，21、前爪极块，22、前爪极凹陷，3、后爪极，31、后爪极块，32、后爪极凹陷，4、磁块，5、磁轭，6、主轴轴承，7、爪极缝，8、风叶，81、扰流片，82、风叶座，83、挡风圈，84、风孔，9、集电环。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

一种车用交流发电机高效转子总成，包括主轴1，该主轴1上有转子线圈，转子线圈外侧安装有爪极；爪极包括沿主轴1的轴向相对设置有前爪极2和后爪极3，前爪极2和后爪极3之间设置有磁轭5，转子线圈套于该磁轭5上，磁轭5通过内挡圈固定于主轴1的轴向中部。内挡圈的外侧还设置有主轴轴承6。前爪极2和后爪极3均包括与主轴1相垂直的底圈，以及垂直该底圈于底圈圈周上的侧壁，侧壁由六个沿底圈外圈均匀分布的梯形爪极块构成；爪极块包括位于前爪极2上的前爪极块21和位于后爪极3上的后爪极块31，前爪极块21和后爪极块31相互交错且相间分布，且相邻的前爪极块21和后爪极块31之间形成爪极缝7；相邻两个前爪极2的根部之间设置有前爪极凹陷22，相邻两个后爪极3之间设置有后爪极凹陷32，前爪极凹陷22和后爪极凹陷32交错排列；至少两个爪极缝7中嵌有宽度不小于该爪极缝7的磁块4，且该磁块4沿主轴1呈中心对称分布；磁块4的极性方向与该磁块4投影于转子线圈表面的投影的所在的导线内通过的电流所产生的电磁场的极性方向相同。

前爪极2和后爪极3的底圈的外侧面设置有风叶8，风叶8包括与底圈相贴的圆形的风叶座82，其中，与前爪极2相贴合的为前风叶座82，与后爪极3相贴合的为后风叶座82；风叶座82的外圈均匀分布有若干与该风叶座82相垂直的扰流片81，风叶座82上位于扰流片81的一侧开有风孔84；风孔84与前爪极凹陷22或后爪极凹陷32相对。前风叶座82上扰流片81和后风叶座82上扰流片81的顶端固定设置有挡风圈83，该挡风圈83投影于风叶座82上的投影覆盖风孔84。当转子高速旋转时，扰流片81扰动空气，空气被挡风圈83反射回，依次经过相互交错的前爪极凹陷22和后爪极凹陷32，对转子线圈进行冷却。

转子总成安装于发电机的机壳内，机壳内壁固定有永磁体，机壳的前壁和后壁中心位置设置有用于固定主轴轴承6的轴承座，机壳外表面安装有接线柱，接线柱与设置于机壳内的电刷电气连接。主轴1上还设置有与转子线圈电气连接的集电环9，集电环9由两个彼此绝缘的半圆形的铜环构成，两个铜环分别与转子线圈的两端相连接，集电环9与电刷润滑相抵；转子线圈通过集电环9和电刷与接线柱电气连接。

制造时，在磁轭5上套装转子线圈，在转子线圈外压装上两块爪极，在两块爪极的中心轴处压入主轴1并锁紧，爪极的爪极块之间总共形成12条爪极缝7，在爪极缝7内嵌入磁块4，在主轴1的一端固定集电环9，转子线圈的两端分别焊接于集电环9的两个铜环上。磁块4的数量根据发电机的功率而定，功率需求高则可在12条爪极缝7内均嵌入磁块4，功率需求低则可嵌入10块、8块、6块或更少，但磁块4的数量必须为偶数，均分成两部分，且这两部分磁块4必须沿主轴1中心对称。

经过实际测试，当使用了本转子的发电机的转速为1500RPM时，发电机效率达到67%，与传统的不加磁块4的发电机相比，效率提高了5%左右。当使用了本转子的发电机的转速为3000RPM时，电压输出13.5V，满载的情况做30分钟温升实验，线圈的温度在140℃左右，与专利CN201290049公开的不加挡风圈83的发电机相比，温度降低了20℃左右。

实施例二：

与实施例一的不同之处在于，挡风圈83可仅设置于前风叶座82上扰流片81顶端或设置于后风叶座82上扰流片81的顶端。

Claims (8)

1.一种车用交流发电机高效转子总成，包括主轴（1），该主轴（1）上设置有转子线圈，所述转子线圈外侧安装有爪极；所述爪极包括沿所述主轴（1）的轴向相对设置有前爪极（2）和后爪极（3），所述前爪极（2）和后爪极（3）均包括与所述主轴（1）相垂直的底圈，以及垂直该底圈于底圈圈周上的侧壁，所述侧壁由若干沿所述底圈外圈均匀分布的梯形爪极块构成；所述爪极块包括位于所述前爪极（2）上的前爪极块（21）和位于所述后爪极（3）上的后爪极块（31），所述前爪极块（21）和后爪极块（31）相互交错且相间分布，且相邻的所述前爪极块（21）和后爪极块（31）之间形成爪极缝（7）；其特征在于：相邻两个所述前爪极（2）的根部之间设置有前爪极凹陷（22），相邻两个所述后爪极（3）之间设置有后爪极凹陷（32），所述前爪极凹陷（22）和后爪极凹陷（32）交错排列；至少两个所述爪极缝（7）中嵌有宽度不小于该爪极缝（7）的磁块（4），且该磁块（4）沿所述主轴（1）呈中心对称分布；所述磁块（4）的极性方向与该磁块（4）投影于所述转子线圈表面的投影的所在的导线内通过的电流所产生的电磁场的极性方向相同。

2.根据权利要求1所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述前爪极（2）和后爪极（3）的底圈的外侧面设置有风叶（8）。

3.根据权利要求2所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述风叶（8）包括与所述底圈相贴的圆形的风叶座（82），其中，与所述前爪极（2）相贴合的为前风叶座（82），与所述后爪极（3）相贴合的为后风叶座（82）；所述风叶座（82）的外圈均匀分布有若干与该风叶座（82）相垂直的扰流片（81），所述风叶座（82）上位于所述扰流片（81）的一侧开有风孔（84）；所述风孔（84）与所述前爪极凹陷（22）或后爪极凹陷（32）相对。

4.根据权利要求3所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述前风叶座（82）上扰流片（81）或所述后风叶座（82）上扰流片（81）的顶端固定设置有挡风圈（83），该挡风圈（83）投影于所述风叶座（82）上的投影覆盖所述风孔（84）。

5.根据权利要求3所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述前风叶座（82）上扰流片（81）和所述后风叶座（82）上扰流片（81）的顶端固定设置有挡风圈（83），该挡风圈（83）投影于所述风叶座（82）上的投影覆盖所述风孔（84）。

6.根据权利要求1所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述前爪极（2）和后爪极（3）之间设置有磁轭（5），所述转子线圈套于该磁轭（5）上。

7.根据权利要求6所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述磁轭（5）通过内挡圈固定于所述主轴（1）的轴向中部。

8.根据权利要求7所述车用交流发电机高效转子总成，其特征在于：所述内挡圈的外侧还设置有主轴轴承（6）。

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