汽車無槽交流發電機的製作方法

2023-07-11 00:18:51

專利名稱：汽車無槽交流發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交流發電機，更具體說是一種汽車無槽交流發電機。
背景技術：
目前，各種類型的汽車上所採用的交流發電機都是有槽的交流發電機，即在由彼此絕緣的圓形矽鋼片疊壓製成的定子鐵芯上衝制若干個凹槽，凹槽內嵌有定子線圈。這種汽車上用的有槽交流發電機，雖然具有體積小、功率大的特點，但發電效率低，最高只能達到50％。究其原因是因為發電機的定子鐵芯和轉子鐵芯是選用低矽矽鋼片或電工純鐵，而低矽矽鋼片或電工純鐵由於導磁率低、鐵損大，發電機容易發熱，因而發電效率低。隨著社會的進步和生活水平的提高，人們對汽車的舒適性和安全性的需求日益迫切，汽車上的電器設備在不斷增加、用電量也隨之增大，因此，如何提高汽車發電機的效率，滿足汽車電器設備的用電需求，就成了汽車交流發電機設計者急需研究的課題。由國家機械工業局主管、長沙汽車研究所主辦的《汽車電器》2003年第四期刊登的「交流發電機鐵芯的新材料」一文，所介紹的新材料的機械特性和磁特性的參數是材料厚度0.35mm、鐵損56W/kg、最小磁通量密度1.72T、屈服點200-220Mpa，採用這種新材料製造汽車交流發電機的鐵芯，發電效率僅提高10％，即發電效率還不夠高。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種發電效率更高的汽車無槽交流發電機。
為了實現本實用新型的目的，所提供的汽車無槽交流發電機，包括定子、轉子和整流器，轉子包括轉軸，轉軸上套固有皮帶輪、兩個極盤和與碳刷接觸的滑環，定子包括定子鐵芯和纏繞在定子鐵芯上的定子線圈，定子線圈的輸出端與整流器構成電連接，其結構特點是轉子的每一極盤包括呈輻射狀均勻排列的偶數個磁極，各磁極的內段緊密鄰接、外段呈加粗的梯形面，該梯形面的底邊呈弧形，每個磁極由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每片冷軋取向矽鋼片按取向方向製作，每一磁極上繞有勵磁線圈，相鄰磁極上的勵磁線圈的纏繞方向相反，定子鐵芯的數量是磁極數量的3的整數倍，定子鐵芯按圓周排列、間隔均布、並固定在兩個圓環盤的凹槽內，每一定子鐵芯由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每片冷軋取向矽鋼片按取向方向製作，各磁極與定子鐵芯之間留有間隙。
上述的偶數個磁極，其優選範圍在2-18個之間，最好是8個，各磁極之間留有通風孔。
為了使每個磁極與轉軸牢固地固定在一起，在轉軸上還套固有位於每一極盤正反兩個盤面外的兩對夾盤，每對夾盤由緊固件緊固在一起。
上述的緊固件可以是穿過夾盤和磁極的緊固螺栓，也可以是其它的構件，如固定銷。
上述的轉軸是呈圓柱狀階梯形，兩個極盤之間的中段最粗、兩端段最細，在轉軸位於兩個極盤之間的中段上套固有風扇葉片。
上述的各磁極與定子鐵芯之間的間隙耦合面是圓臺形弧面，也可以是圓柱形弧面或平面。
本實用新型所述的汽車無槽交流發電機，工作時，激磁電流通過碳刷、滑環、連接導線，進入勵磁線圈，產生感應磁場，其極性的分布是N極、S極相間排列，並且兩個極盤安裝在定子鐵芯的兩端外側，對每塊定子鐵芯來說，它的兩端外側相對應的極盤磁極的極性是相反的，當原動機經皮帶將動力傳遞給皮帶輪，再由皮帶輪帶動轉軸旋轉時，兩個極盤也同時旋轉，當相鄰的下一個磁極轉動到該定子鐵芯的外側時，該定子鐵芯兩端的極性同時改變，即由S極變為N極、N極變為S極，因此，繞在定子鐵芯上的定子線圈就感應出交變的電動勢，產生交流電，若定子線圈按三相交流電的要求接線，就可得到三相交流電，再經過三相橋式整流器整流，變為直流電，向汽車上的電器設備供電。
本實用新型所述的汽車無槽交流發電機的結構特點是1、轉子兩個極盤上的每一個磁極和定子鐵芯在製作時都按照冷軋取向矽鋼片的取向方向選材，充分有效地利用了冷軋取向矽鋼片的取向特性，使轉子各磁極及定子鐵芯的導磁方向與矽鋼片的取向方向完全一致，優化了導磁性能，使感應磁場強度相應地增強，從而提高了發電機的效率；2、由於兩個極盤上的磁極呈輻射狀均勻排列，相當於葉片，在轉子旋轉時起到風扇的作用，風從發電機兩端的端蓋吸入、從定子線圈處吹出，一方面冷卻定子，另一方面將轉子的熱量帶走，顯著地降低了發電機的溫升，風扇葉片進一步增強了散熱效果。
通過以上的敘述可知，本實用新型的汽車無槽交流發電機，其有益效果是1、充分有效地利用了冷軋取向矽鋼片的取向特性，導磁率高，鐵損低，發電效率比通用的有槽交流發電機提高25％以上，即由50％提高到75％以上；2、由於定子鐵芯和轉子的磁極近似於長條形，無需衝槽，一方面是模具簡單，容易製作，降低了模具的製作費用，另一方面提高了材料的利用率，由原來的18％-30％提高到90％-95％。


本實用新型的實施例結合附圖加以說明，其中圖1是汽車無槽交流發電機的結構示意圖；圖2是極盤的結構示意圖，圖中只在一個磁極上畫出勵磁線圈；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是極盤結構的分解示意圖，圖中未畫出勵磁線圈；圖5是定子鐵芯按圓周排列、間隔均布的示意圖；圖6是極盤磁極與定子鐵芯之間磁力線的走向展開示意圖；圖7是整流器的電路原理圖。
圖中，1為轉軸，2為皮帶輪，3為極盤，4為碳刷，5為滑環，6為磁極，7為勵磁線圈，8為夾盤，9為緊固件，10為定子鐵芯，11為端蓋，12為軸承，13為端蓋固定螺栓，14為連接導線，15為定子線圈，16為圓環盤，17為間隙耦合面，18為整流器，19為三相橋式整流器的二極體，20為蓄電池，21為電壓調節器，22為充電指示燈，23為點火開關，24為風扇葉片，25為通風孔。圖2和圖4中在四個磁極上的線條表示冷軋取向矽鋼片的取向方向。
具體實施方式
參照附圖，實施例所述的汽車無槽交流發電機，包括定子、轉子和整流器18。轉子包括通過軸承12支撐在左右兩個端蓋11上的轉軸1，左右兩個端蓋11由端蓋固定螺栓13固定，轉軸1上套固有皮帶輪2、兩個極盤3和與碳刷4接觸的滑環5，轉軸1是呈圓柱狀階梯形，兩個極盤3之間的中段最粗、兩端段最細，在轉軸1位於兩個極盤3之間的中段上套固有風扇葉片24，轉子的每一極盤3包括呈輻射狀均勻排列的8個磁極6，各磁極6的內段緊密鄰接、外段呈加粗的梯形面，該梯形面的底邊呈弧形，各磁極6之間留有通風孔25，每個磁極6由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每片冷軋取向矽鋼片按取向方向製作，每一磁極6上繞有勵磁線圈7，相鄰磁極6上的勵磁線圈7的纏繞方向相反，各勵磁線圈7既可以串聯連接，也可以並聯連接，為了使每個磁極6與轉軸1牢固地固定在一起，在轉軸1上還套固有位於每一極盤3正反兩個盤面外的兩對夾盤8，每對夾盤8由緊固件9緊固在一起，緊固件9是穿過夾盤8和磁極6的緊固螺栓。定子包括定子鐵芯10和纏繞在定子鐵芯10上的定子線圈15，定子線圈15的輸出端與整流器18構成電連接，定子鐵芯10的數量是24個，定子鐵芯10按圓周排列、間隔均布、並固定在兩個圓環盤16的凹槽內，每一定子鐵芯10由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每片冷軋取向矽鋼片按取向方向製作，各磁極6與定子鐵芯10之間留有間隙，間隙耦合面17是圓臺形弧面。整流器18的結構和工作原理是公知技術，省略。
當勵磁線圈選用線徑0.85mm、每個磁極6上繞160匝時表1列出的是在拖動功率相同的情況下，本實用新型的汽車無槽交流發電機與桑塔納車用有槽發電機發電量的數據比較；表2列出的是在拖動負載相同的情況下，本實用新型的汽車無槽交流發電機與桑塔納車用有槽發電機的耗能數據比較。
當勵磁線圈選用線徑0.90mm、每個磁極6上繞156匝時表3列出的是在拖動功率相同的情況下，本實用新型的汽車無槽交流發電機與桑塔納車用有槽發電機發電量的數據比較；表4列出的是在拖動負載相同的情況下，本實用新型的汽車無槽交流發電機與桑塔納車用有槽發電機的耗能數據比較。
與此相反，納米複合磁粉由氧化引起的磁性降低的比例低，磁性的粒徑依存性小。例如，在納米複合磁粉NCP-O(最大粒徑300μm以下)中，如表3所示，磁性幾乎不依存於粒徑，具有優良的磁性。例如，殘留磁通密度Br相對顯示最高值的超過106μm、125μm以下的粉末粒子的殘留磁通密度Br(約0.845T)，53μm以下的粉末粒子的殘留磁通密度Br(約0.829T)具有98％以上的值。另外，關於(BH)max，53μm以下的粉末粒子的平均(BH)max是104.6kJ/m3，具有是超過150μm、212μm以下的粉末粒子的平均(BH)max的106.6kJ/m3的98％以上的值。對各種組成的納米複合磁粉進行同樣的評價的結果可知，對於大部分的組成來說，納米複合磁粉的53μm以下的粉末粒子的平均(BH)max具有超過150μm、212μm以下的粉末粒子的平均(BH)max的90％以上的值，對許多組成來說，得到95％以上的值。使用根據JIS8801的標準篩進行磁粉的粒度分布的評價。
權利要求1.一種汽車無槽交流發電機，包括定子、轉子和整流器(18)，轉子包括轉軸(1)，轉軸(1)上套固有皮帶輪(2)、兩個極盤(3)和與碳刷(4)接觸的滑環(5)，定子包括定子鐵芯(10)和纏繞在定子鐵芯(10)上的定子線圈(15)，定子線圈(15)的輸出端與整流器(18)構成電連接，其特徵是轉子的每一極盤(3)包括呈輻射狀均勻排列的偶數個磁極(6)，各磁極(6)的內段緊密鄰接、外段呈加粗的梯形面，該梯形面的底邊呈弧形，每個磁極(6)由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每片冷軋取向矽鋼片按取向方向製作，每一磁極(6)上繞有勵磁線圈(7)，相鄰磁極(6)上的勵磁線圈(7)的纏繞方向相反，定子鐵芯(10)的數量是磁極(6)數量的3的整數倍，定子鐵芯(10)按圓周排列、間隔均布、並固定在兩個圓環盤(16)的凹槽內，每一定子鐵芯(10)由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每片冷軋取向矽鋼片按取向方向製作，各磁極(6)與定子鐵芯(10)之間留有間隙。
2.根據權利要求1所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是偶數個磁極(6)的範圍在2-18個之間。
3.根據權利要求2所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是磁極(6)是8個。
4.根據權利要求1或2所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是各磁極(6)之間留有通風孔(25)。
5.根據權利要求1所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是在轉軸(1)上還套固有位於每一極盤(3)正反兩個盤面外的兩對夾盤(8)，每對夾盤(8)由緊固件(9)緊固在一起。
6.根據權利要求5所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是緊固件(9)是穿過夾盤(8)和磁極(6)的緊固螺栓。
7.根據權利要求5所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是轉軸(1)是呈圓柱狀階梯形，兩個極盤(3)之間的中段最粗、兩端段最細。
8.根據權利要求7所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是在轉軸(1)位於兩個極盤(3)之間的中段上套固有風扇葉片(24)。
9.根據權利要求1、2或3所述的汽車無槽交流發電機，其特徵是各磁極(6)與定子鐵芯(10)之間的間隙耦合面(17)是圓臺形弧面。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車無槽交流發電機，包括定子、轉子和整流器，轉子包括轉軸，轉軸上套固有皮帶輪、兩個極盤和與碳刷接觸的滑環，定子包括定子鐵芯和纏繞在定子鐵芯上的定子線圈，轉子的每一極盤包括呈輻射狀均勻排列的偶數個磁極，每個磁極由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，每一磁極上繞有勵磁線圈，相鄰磁極上的勵磁線圈的纏繞方向相反，定子鐵芯的數量是磁極數量的3的整數倍，定子鐵芯按圓周排列、間隔均布、並固定在兩個圓環盤的凹槽內，每一定子鐵芯由多片冷軋取向矽鋼片疊加並固接在一起，各磁極與定子鐵芯之間留有間隙。這種汽車無槽交流發電機，發電效率達到75％以上。
文檔編號H02K1/12GK2674746SQ20042003797
公開日2005年1月26日 申請日期2004年1月9日 優先權日2004年1月9日
發明者肖振霞 申請人:肖振霞