[实用新型]一种车辆用交流发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种搭载在乘用车、卡车上的车辆用交流发电机。

背景技术

近年来，对于汽车用交流发电机提出了小型化并且在相同体积规格下改善发电能力的要求。也就是说，要求以合理的价格提供一种体积小并且输出高的车辆用交流发电机。

一般来说，如图1所示，车辆用交流发电机包括励磁线圈2、定子铁芯3和转子芯2。

转子芯具有伦德尔型铁芯构成，如图2所示，该伦德尔型铁芯含有轭部21、轭铁部22和爪状磁极部24。在此转子芯中流动的磁通Φ从轭部流到轭铁部、爪状磁极部，并且磁通从爪状磁极部流入定子铁芯。普通发电机的全长由转子的沿轴向方向的长度(下面称为轴向长度)确定。相应地，为了设计结构紧凑的发电机，希望转子的轴向长度减小。

众所周知，由转子芯产生的磁通φ表示为：

（转子发生的磁通Φ）＝（励磁线圈 AT）/(各部（轭、轭铁、爪状磁极、空隙、定子铁芯）磁阻的和）。

其中“A” 表示流过磁场线圈的电流；“T”表示磁场线圈的圈数。

为了通过增大转子产生的磁通量来提高输出，必须减小磁阻或增大励磁线圈的AT。

    在图2所示的现有结构中，转子芯各部的磁路剖面S1、S2、S3优选为基本相同，转子芯的轭部分的轴向长度L2等于定子铁芯的轴向长度L1。当需要增大发电机的电力输出时，需要增大转子芯产生的磁通量。为了实现增大转子芯的磁通量，需要增大线圈“AT”(即，加大磁场线圈)的值或减小磁阻。在不改变转子尺寸的情况下，如果要增加产生的磁通量，则磁场线圈的横截面面积需增大，以便增强线圈“AT”，同时转子磁路相应部分的横截面面积将减小。但如果要减小磁阻，则磁路横截面面积需要增大，以便减小磁阻，同时磁场线圈的横截面面积将减小，因此现有结构需要在两种需求之间考虑折中选择。

在图3所示的现有结构中，转子芯的各部的磁路剖面S1等于S2、S3远小于S2，转子芯轭部分的轴向长度L2等于定子铁芯的轴向长度L1，由于S3远小于S2，虽可以得到较大的磁场线圈的横截面面积，但爪状磁极部分的基部S3磁饱和，因此磁通量沿轴向泄漏，磁通量的泄漏导致到达定子铁芯的磁通量减少，而定子铁芯中减少的磁通量降低了发电机的电力输出。

在图4所示的现有结构中，转子芯的各部的磁路剖面S1、S2、S3优选为基本相同，转子芯轭部分的轴向长度L2小于定子铁芯的轴向长度L1，并且轭铁部分和定子铁芯相对，部分磁通量直接由轭铁部分流向定子铁芯，这虽然增加了流向定子铁芯的磁通，但磁路剖面S1、S2、S3基本相等，使得增强线圈“AT”仍然比较困难。

在图5所示的现有结构中，转子芯各部的磁路剖面S1等于S2、S3远小于S2，转子芯轭部分的轴向长度L2小于定子铁芯的轴向长度L1，由于S3远小于S2，可以得到较大的磁场线圈的横截面面积，但爪状磁极部分的基部磁饱和。因此，尽管部分磁通量可以直接由轭铁部分流向定子铁芯，但是爪状磁极部分的基部的磁阻突然增大，从而使得流向定子铁芯的磁通总量明显受到限制。

在图6所示的现有结构中，转子芯的各部的磁路剖面S1等于S2、S3等于S2的0.47～0.8（由X₁/X₂=0.5～0.9换算得出），转子芯轭部分的轴向长度L2小于定子铁芯的轴向长度L1，同样由于S3大大小于S2，虽然可以得到较大的磁场线圈的横截面面积，但爪状磁极部分的基部仍趋于磁饱和。因此，尽管部分磁通量可以直接由轭铁部分流向定子铁芯，但是爪状磁极部分的基部的磁阻仍然很大，导致流向定子铁芯的磁通总量降低。

在现有的磁场线圈空间中，提高磁场线圈“AT”，如磁场电流增大，磁场线圈产生的热量增加，因此造成对其冷却的困难，产生励磁损失增加，降低电力输出效率。为此，有以下方法，即利用自融电线、使用高导热性树脂线圈架等，改善励磁线圈的冷却特性。

另外，还有采用不改变转子芯的尺寸和形状，减小空气间隙或增大定子铁芯的方法，以减小空气间隙和定子铁芯的磁阻为目的，但是，定子铁芯在整个磁阻中所占的比率小于转子芯，此外空气间隙的大小是根据机械方面的限制条件来决定，而不是根据转子和定子的工作精度、最高转速等电磁方面的限制条件，因此难以实现。

还有，用一种磁铁插入爪状磁极部分之间的区域，以防止磁通量的泄漏，从而增加转子芯中的磁通量的总量。在这种情况中，由于使用磁铁和夹持磁铁的装置而造成成本提高，同时由于有离心力的作用，磁铁有可能在高转速下飞出原来的位置。

发明内容