一种发电机转子制造技术

本发明专利技术公开了一种发电机转子，属于汽车发电机技术领域，用于解决发电机功率密度不佳的技术问题。该发电机转子包括一第一爪极、一第二爪极、一铁芯、一励磁线圈、一转轴，所述铁芯位于所述第一爪极和所述第二爪极之间，所述励磁线圈缠绕于所述铁芯上，所述转轴依次穿过所述第一爪极、所述铁芯、所述第二爪极，所述铁芯的磁导率和饱和值高于所述第一爪极和所述第二爪极的磁导率和饱和值。本发明专利技术所提供的发电机转子，磁场密度更大、感应电动势更大，同时，其体积小，重量轻，有利整车的轻量化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机转子
本专利技术涉及汽车发电机
，尤其涉及汽车发电机的转子。
技术介绍
由于结构坚固、生产成本低，并可方便的调节输出功率，爪极结构的发电机在汽车中被大量应用。发电机转子包括前后两个爪极、位于两爪极之间的铁芯和励磁线圈、转轴，其中，励磁线圈缠绕在铁芯周围，转轴依次穿过前爪极、铁芯铁芯、后爪极并将前爪极、铁芯铁芯、后爪极固定。近些年，随着车身轻量化要求的提高及涡轮增压的广泛应用，整车厂对每一个零部件减重及发动机舱对于零配件体积的要求已经越来越苛刻，由此对发电机的功率密度要求也随之变得越来越高。为了提高发电机的功率密度，现有技术中的解决方案包括：专利文献US20020163260中记载的使用低功耗二极管或金属氧化物场效应管(MOSFET)；专利文献US6369486中记载的将转子槽中嵌入磁条；专利文献US6020669、US6097130中记载的使用扁线等特殊绕线技术以提高定子绕线槽满率；专利文献US4980588中记载的使用水冷，油冷等冷却系统，提高电机冷却能力；期刊文献《InfluenceofMagneticMaterialsonClawPoleMachinesBehavior》中记载的使用特殊材料增加磁导率，降低饱和度，从而使得在相同的励磁条件下，产生更大的磁场密度，以此提高感应电动势和输出电流。其中，使用特殊材料以增加导磁率的现有技术，其将整个爪极材料换成高磁感的铁钴合金，这类材料的成本远远高于现有普通低碳钢，大量特殊材料的应用使得发电机的成本增加，并且，由于转子极爪的结构复杂，特殊材料的应用导致转子爪极难以批量锻造加工。有鉴于此，如何设计一种新的发电机转子，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
技术实现思路
为了克服现有技术中发电机转子技术问题，本专利技术提供了一种磁场密度更大、感应电动势更大的发电机转子。为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开了一种发电机转子，包括一第一爪极、一第二爪极、一铁芯、一励磁线圈、一转轴，所述铁芯位于所述第一爪极和所述第二爪极之间，所述励磁线圈缠绕于所述铁芯上，所述转轴依次穿过所述第一爪极、所述铁芯、所述第二爪极，所述铁芯的磁导率和饱和值高于所述第一爪极和所述第二爪极的磁导率和饱和值。更进一步地，所述铁芯由以下材料中的任意一种制成：铁钴合金、纯铁、6A号钢。更进一步地，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为低碳钢。更进一步地，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为以下材料中的任意一种：1008号钢、1010号钢、6A号钢。更进一步地，部分所述铁芯由以下材料中的任意一种制成：铁钴合金、纯铁、6A号钢。更进一步地，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为低碳钢。更进一步地，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为以下材料中的任意一种：1008号钢、1010号钢、6A号钢。更进一步地，所述铁芯包括一套筒和一内核，所述套筒套设于所述内核之外，所述套筒的磁导率和饱和值高于所述内核的磁导率和饱和值。更进一步地，所述铁芯包括一套筒和一内核，所述套筒套设于所述内核之外，所述内核的磁导率和饱和值高于所述套筒的磁导率和饱和值。更进一步地，所述内核由两个或两个以上的圆筒组成。更进一步地，所述铁芯包括一第一铁芯和一第二铁芯，所述第一铁芯的磁导率和饱和值高于所述第二铁芯的磁导率和饱和值。更进一步地，所述第一爪极和所述第二爪极外径为R1，所述铁芯外径为R2，其中，1.6≤R1/R2≤2.4。与现有技术相比较，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：第一、利用结构的分解，在极爪上采用了两种或两种以上的材料，将特殊材料应用于最易饱和的部分，而非全部使用，既节约了制造成本，又提高了发电机的功率密度，同时，避免了特殊材料的复杂形态加工，解决了特殊材料在机械性能上不足的问题；第二、通过提高发电机的功率密度，减小发电机的体积，从而减轻了整车重量，减少了车辆油耗；第三、通过计算得出转子外径和铁芯外径之间的最优比值，实现发电机感应电动势的最大化，即输出功率密度最大化。附图说明关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图1是现有技术中的发电机转子最高磁饱和区域示意图；图2是本专利技术所涉及的爪极和铁芯的结构示意图；图3是本专利技术所涉及的感应电动势曲线图；图4是本专利技术所涉及的第一实施例的发电机转子的结构示意图；图5a是本专利技术所涉及的第二实施例的发电机转子的结构示意图；图5b是本专利技术所涉及的第二实施例的铁芯的结构示意图；图5c是本专利技术所涉及的第二实施例的爪极的结构示意图；图6a是本专利技术所涉及的第三实施例的发电机转子的结构示意图；图6b是本专利技术所涉及的第三实施例的铁芯的结构示意图；图6c是本专利技术所涉及的第三实施例的爪极的结构示意图；图7a是本专利技术所涉及的第四实施例的发电机转子的结构示意图；图7b是本专利技术所涉及的第四实施例的铁芯的结构示意图；图7c是本专利技术所涉及的第四实施例的爪极的结构示意图；图8a是本专利技术所涉及的第五实施例的发电机转子的结构示意图；图8b是本专利技术所涉及的第五实施例的铁芯的结构示意图；图8c是本专利技术所涉及的第五实施例的爪极的结构示意图；图9a是本专利技术所涉及的第六实施例的发电机转子的结构示意图；图9b是本专利技术所涉及的第六实施例的铁芯的结构示意图；图9c是本专利技术所涉及的第六实施例的爪极的结构示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施例。然而，应当将本专利技术理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本专利技术的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本专利技术的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中，所使用的“铁芯”一词是指，转子的绕线铁芯。本专利技术的目的在于提供一种发电机转子，实现发电机功率密度的提高。现有技术中的发电机转子，所有由励磁线圈所产生的磁通线都会经过铁芯所构成的内核，再从各个极爪及气隙传导至定子，通过在定子绕线中的交变产生感应电动势而发电。图1为现有技术中的发电机转子最高磁饱和区域示意图，图中所示的任意极爪剖面图，因为铁芯为转子励磁线圈的唯一磁路路径，阴影区域所示部分集中了所有励磁磁通，其磁通密度最高也最易饱和。下面结合附图2-9c详细说明本专利技术的具体实施例。本专利技术所提供的发电机转子具体包括前爪极、后爪极、励磁线圈、铁芯、转轴，其中，铁芯主要用于转子固定线圈，并在两爪极之间提供绕线空间，为线圈磁场提供低磁阻环境，利于励磁磁场的建立。铁芯和励磁线圈形成磁动势源，前后两个爪极各为磁场的南北极，前后两爪极相互交错在气隙空间产生了南北极的交错，随着转子的旋转，在定子绕线中产生交变磁场。交变磁场感应出电动势并与外部回路一起产生电流。具体结构为：励磁线圈缠绕在铁芯周围，励磁线圈和铁芯均位于前后两个爪极之间，转轴依次穿过前爪极、铁芯、后爪极，并将两个爪极和铁芯相互固定。其中，铁芯的磁导率和饱和值高于前、后爪极的磁导率和饱和值，或者，部分铁芯的磁导率和饱和值高于剩余部分铁芯和前、后爪极的磁导率和饱和值。具体为，具有高导磁率和饱和值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机转子，包括一第一爪极、一第二爪极、一铁芯、一励磁线圈、一转轴，所述铁芯位于所述第一爪极和所述第二爪极之间，所述励磁线圈缠绕于所述铁芯上，所述转轴依次穿过所述第一爪极、所述铁芯、所述第二爪极，其特征在于，所述铁芯的磁导率和饱和值高于所述第一爪极和所述第二爪极的磁导率和饱和值。

【技术特征摘要】
1.一种发电机转子，包括一第一爪极、一第二爪极、一铁芯、一励磁线圈、一转轴，所述铁芯位于所述第一爪极和所述第二爪极之间，所述励磁线圈缠绕于所述铁芯上，所述转轴依次穿过所述第一爪极、所述铁芯、所述第二爪极，其特征在于，所述铁芯的磁导率和饱和值高于所述第一爪极和所述第二爪极的磁导率和饱和值。2.如权利要求1所述的发电机转子，其特征在于，所述铁芯由以下材料中的任意一种制成：铁钴合金、纯铁、6A号钢。3.如权利要求2所述的发电机转子，其特征在于，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为低碳钢。4.如权利要求3所述的发电机转子，其特征在于，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为以下材料中的任意一种：1008号钢、1010号钢、6A号钢。5.如权利要求1所述的发电机转子，其特征在于，部分所述铁芯由以下材料中的任意一种制成：铁钴合金、纯铁、6A号钢。6.如权利要求5所述的发电机转子，其特征在于，所述第一爪极和所述第二爪极的材料为低碳钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙韬，孙菲，张扬扬，胡山凤，周琳，吴庆梁，
申请(专利权)人：上海法雷奥汽车电器系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31