基於LIN總線的低噪高效汽車交流發電機的製作方法

2024-03-25 11:27:05

本發明涉及汽車交流發電機技術領域，尤其涉及一種基於LIN總線的低噪高效汽車交流發電機。

背景技術：

隨著現代汽車的發展，汽車用電設備的數量不斷增加，對汽車發電機的輸出功率要求越來越高；環保與節能的規定越來越嚴，對今後車輛的要求是進一步降低油耗。而另一方面，顧客對舒適性的要求更加高漲，與此相應的是汽車的耗電量趨向於增加，這一部分電能相應使油耗增加，為向用戶提供更好的汽車，就必須解決這兩個互相矛盾的要求。由此對交流發電機的要求是：提高發電機將發動機轉矩轉換成電能的轉換效率；為減輕整車的質量而追求減小體積與減輕質量。此外，為了節油，發動機降低了怠速。與此相應，要求發電機能夠在更低的轉速下供電。

技術實現要素：

本發明為解決上述技術問題提供一種基於LIN總線的低噪高效汽車交流發電機。本發明的技術方案如下：

一種基於LIN總線的低噪高效汽車交流發電機，包括外殼，固定設置在所述外殼中的定子、同軸設置於所述定子中的轉子、與所述定子的定子線圈輸出端電連接的橋式整流電路，其特徵在於：還包括LIN總線調節器，所述LIN總線調節器的總線接口用於連接整車ECU，所述LIN總線調節器是通過整車ECU，根據不同工況發出相應指令控制發電機工作狀態。所述總線調節器通過LIN總線通訊協議，可以簡單可靠地實現同車上ECU（電子控制單元）雙向通信。LIN總線調節器向ECU發送如發電機負載狀況，晶片溫度，電氣、機械、溫度標誌位，發電機電壓值和轉速等參數，ECU根據總線調節器發送的反饋信息結合當前工況和車身網絡其他單元（如發動機）的狀態，控制調節器調節發電機的電壓、負載響應時間、勵磁電流等，優化汽車交流發電機的性能。

作為優選，所述定子線圈包括第一定子繞組和第二定子繞組，所述第一定子繞組和所述第二定子繞組並聯並且以30°的相位差嵌設於所述定子鐵芯中。第一定子繞組和第二定子繞組以30°的相位差嵌線，使得兩者產生的反作用磁動勢至少部分相互抵消，以在噪聲發生的源頭進行降噪。

作為優選，所述第一定子繞組和所述第二定子繞組均包括多個線圈子模塊，所述線圈子模塊包括由銅線彎曲形成彎曲限位部以及形成於所述彎曲限位部的兩端部之間的安裝口；所述安裝口設有連接部，多個所述線圈子模塊通過所述連接部電連接。所述線圈子模塊可沿軸向插入定子鐵芯的嵌線槽中，在通過所述連接部相互連接，形成整個第一定子繞組或第二定子繞組。使得線圈的安裝更加節省空間，實現線圈的無重疊嵌線，改善勵磁線圈的發熱，提高散熱性能。

作為優選，所述連接部的一端與所述彎曲限位部連接並朝著所述安裝口的外側延伸形成用於連接其他線圈子模塊的另一端。

作為優選，所述連接部還包括設於其兩個端部之間的彎曲部。相鄰所述線圈子模塊的連接部相互掛接即可連接。

作為優選，所述銅線的橫截面為方形。提高所述定子線圈的滿槽率，降低所述定子線圈的內阻。

作為優選，所述轉子包括相對設置的兩個爪極、同軸設於兩個所述爪極之間的線圈架以及嵌設在所述線圈架上的勵磁線圈；所述爪極包括垂直於所述轉子的轉軸設置的爪極座以及設置在所述爪極座的內側面上的爪極指；所述爪極座上與兩個爪極相鄰的爪極指的根部之間對應的位置處設有第一導漆槽，所述第一導漆槽在所述爪極座的外壁沿所述轉子的軸向設置。所述轉子在滾浸過程中，絕緣漆通過所述第一導漆槽滲透至所述線圈架外壁，固定所述勵磁線圈的漆包線內層，防止轉子高速旋轉產生漆包線斷裂現象。

作為優選，所述線圈架包括與所述轉子同軸設置的主體、在所述主體的兩端垂直於所述轉子的轉軸設置的兩個端面、設於所述端面外緣的齒板，兩個所述端面的齒板在所述主體的圓周方向間隔設置。

作為優選，所述端面外表面的位於兩個所述齒板之間的位置處設有爪極固定部，所述爪極固定部包括垂直於所述端面設置的限位板，所述限位板包括靠近所述主體設置的徑向限位部和分設於所述徑向限位部兩側的軸向限位部。

作為優選，所述主體的表面設有第二導漆槽，所述第二導漆槽包括在所述端面設於限位板的徑向限位部外的端面導漆槽、在所述主體的表面沿轉子的軸向設置的主體導漆槽，所述端面導漆槽的一端與所述主體導漆槽的一端連通。所述轉子在滾浸過程中，絕緣漆進一步通過所述第二導漆槽滲透至所述線圈架內，加強對所述勵磁線圈的固定效果。

附圖說明

圖1為本發明實施例的系統示意圖。

圖2為本發明實施例的發電機結構示意圖。

圖3為本發明實施例的第一定子繞組和第二定子繞組連接示意圖。

圖4為本發明的線圈子模塊的結構示意圖。

圖5為本發明的線圈子模塊的安裝示意圖。

圖6為本發明實施例的線圈子模塊連接示意圖。

圖7為本發明實施例的線圈架結構示意圖。

圖8為本發明實施例的轉子爪極結構示意圖。

圖9為本發明實施例的轉子與線圈架配合的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。

實施例一

如圖2，基於LIN總線的低噪高效汽車交流發電機。包括外殼1，固定設置在外殼1中的定子2、同軸設置於定子2中的轉子3以及LIN總線調節器。如圖1，定子3的定子線圈31輸出端電連接的橋式整流電路， LIN總線調節器的總線接口連接至汽車的ECU，汽車的LIN總線作為CAN總線的補充，主要用於車身控制。車身網絡主要連接對象有座椅、車門、空調和儀表顯示等系統。LIN總線調節器是通過整車ECU，根據不同工況（例如冷啟動工況、高原缺氧工況、節能降耗工況）發出相應指令控制發電機工作狀態。LIN總線調節器通過LIN總線通訊協議，可以簡單可靠地實現同車上ECU雙向通信。LIN總線調節器向ECU提供發電機負載狀況，晶片溫度，電氣、機械、溫度標誌位，發電機電壓值和轉速等參數，ECU根據LIN總線調節器發送的反饋信息結合當前工況和車身網絡中的其他單元的狀態，控制LIN總線調節器調節電壓、負載響應時間、勵磁電流等，優化汽車交流發電機的性能：

冷啟動工況時，ECU調節發電機輸出電壓為10.6V，暫時讓發電機不發電，減少發電機對發動機啟動的影響。發動機啟動成功後，冷啟動工況結束ECU依照新的工況條件對發電機進行調節。

高原缺氧工況時，ECU根據發動機的工作狀態對發電機進行調節。當發動機處於低速或怠速運轉時，ECU調節發電機輸出電壓為10.6V，暫時讓發電機不發電，斷開發電機負載的影響，減少發動機的抖動現象；當發動機運轉平順（非低速或怠速運轉）時，霍如發電機的發電狀態（調節發電機輸出電壓為14V-16V）。

節能降耗工況時，ECU根據電瓶傳感器反饋的電瓶電壓、LIN總線調節器反饋的發電機負載和溫度參數，對發電機進行調節。當發動機啟動時，ECU調節發電機輸出電壓為10.6V，使得發動機容易啟動；當發動機啟動後，發電機負載小於一定值或電瓶電壓大於一定值時，太哦飢餓發電機仍然處於不發電（發電機輸出電壓為10.6V）或小部分發電（發電機輸出電壓10.6V~14V）；當發電機負載大於一定值或電瓶電壓小於一定值時，調節發電機輸出電壓為14V~15V；當發電機滿負載或電瓶嚴重虧電時，調節發電機輸出電壓達到15V~16V，讓電瓶快速充電。達到節能省電的效果，增加電瓶的壽命。

定子線圈31包括第一定子繞組311和第二定子繞組312，第一定子繞組311和第二定子繞組312並聯並且以30°的相位差嵌設於定子鐵芯313中，如圖3所示。發電機磁噪聲形成的主要原因是：定子所產生的反作用磁動勢中含有的高次諧波。將第一定子繞組和第二定子繞組以30°相位差嵌線，可以抵消其產生的高頻反作用磁動勢相互抵消降噪。傳統的嵌線方式是從定子鐵芯的內圓一側插入繞組的，只有小於槽口寬度的較細導線才能嵌入。如圖4，第一定子繞組和第二定子繞組均包括多個U型的線圈子模塊。線圈子模塊包括由銅線彎曲形成彎曲限位部3111以及形成於彎曲限位部的兩端部之間的安裝口3112；安裝口3112設有連接部，多個線圈子模塊通過連接部3113電連接。連接部的一端與彎曲限位部連接並朝著安裝口的外側延伸形成用於連接其他線圈子模塊的另一端，連接部3113還包括設於其兩個端部之間的呈鉤狀的彎曲部31131。相鄰線圈子模塊的連接部相互掛接即可連接。線圈子模塊可沿軸向插入定子鐵芯的嵌線槽中，再通過連接部相互連接，形成整個第一定子繞組或第二定子繞組。得線圈的安裝更加節省空間，實現線圈的無重疊嵌線，改善勵磁線圈的發熱，提高散熱性能。為提高定子線圈的滿槽率，降低定子線圈的內阻，採用橫截面為方形的扁銅線。為了確保連接部位的絕緣性能，將定子線圈浸絕緣漆。

如圖8，轉子2包括相對設置的兩個爪極21、同軸設於兩個爪極之間的線圈架22以及嵌設在線圈架上的勵磁線圈（圖中未示出）。勵磁線圈的導線的橫截面為方形。爪極21包括垂直於轉子的軸向設置的爪極座211以及設置在爪極座211的內側面上的爪極指212。線圈架22和爪極21設有的導漆組件。導漆組件包括設於爪極21的第一導漆槽231和設於線圈架22的第二導漆孔。第一導漆槽和第二導漆孔均具有多個，並且沿著所述轉子的圓周方向均勻分布並一一對應。

第一導漆槽231設於爪極座的相鄰的兩個爪極的爪極指的根部之間的對應位置處，第一導漆槽231的橫截面大致為弧形，並在爪極座的外壁沿轉子的軸向設置。轉子轉動的過程中引起的氣流可以經第一導漆槽流過，帶走一部分勵磁線圈產生的熱量。

如圖7，線圈架22包括與轉子同軸設置的主體221、在主體221的兩端垂直於轉子的轉軸設置的兩個端面222、設於端面222外緣的齒板223。主體221為與轉子同軸的圓筒狀結構。兩個端面的齒板223在主體221的圓周方向間隔設置，相鄰的兩個齒板223在主體的圓周方向之間具有間隔。第二導漆孔包括設於端面222的端面導漆孔2221和設於主體221表面的主體導漆孔2211。主體導漆孔2211在主體221的表面沿轉子的軸向設置。端面222的外表面上，與相鄰的兩個齒板223之間的間隔對應的位置處設有爪極固定部。爪極固定部包括垂直於端面設置的限位板2222和限位孔2223。限位板大致呈V型，包括靠近主體設置的徑向限位部和分設於徑向限位部兩側的軸向限位部22222。限位孔2223設於限位板兩側的軸向限位部22222之前，與爪極的爪極指末端配合使得爪極和線圈架組裝方便，結構穩定。並且使得第一導漆槽和第二導漆孔在所述轉子的徑向方向上對齊，轉子在滾浸過程中，絕緣漆通過第一導漆槽滲透至線圈架外壁，並流經第二導漆孔，固定勵磁線圈的漆包線內層，防止轉子高速旋轉產生漆包線斷裂現象。

雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域普通技術人員可以在所附權利要求的範圍內做出各種變形或修改。