[发明专利]交流发电机比率

说明书

技术领域

本发明整体上涉及车辆交流发电机性能的改进，更具体地，本发明涉及优化交流发电机的设计，从而增加低速输出和高速效率。

背景技术

车辆交流发电机一般具有被称为转子的旋转磁体，其在被称为定子的一组静止的导体内旋转。旋转转子的磁场穿过导体进行切割，由此形成电流。例如，转子可能由带和带轮系统以3倍发动机速度或其它适当的每分钟转数（rpm）机械地驱动。转子磁场可能通过向转子绕组通以直流电（DC）产生，该直流电通过滑环和电刷提供。转子磁场具有多个正极或N极，这些正极或N极与相同数量的负极或S极交替。当交替的N极和S极旋转经过定子导体时，它们使得电流最初沿一个方向流动，然后沿另一个方向流动，由此产生流过定子导体的交流电（AC）。交流电接着被二极管整流，提供直流电以用于使车辆电池充电或再充电，以及为车辆的各种电气装置供电。通常，为了降低噪音、增加低速下的发电电压、维持高速下的稳定性能以及其它的原因，定子线圈通常被配置来将三相或六相输出提供给整流二极管。电压调节器在交流发电机的输出上维持不变的电压。

交流发电机的性能通常使用交流发电机的直流电输出电流（以安培表示）随交流发电机速度（以rpm表示）变化的曲线来评价。通常，输出电流从开始产生充电电流的交流发电机速度（例如1200rpm）下的零安培上升到例如在5000到8000rpm之间的运转速度下的交流发电机的额定输出电流。根据这样的性能曲线和相关的性能特征，常规的交流发电机在效率和性能方面没有得到优化。

发明内容

因此，期望的是，通过提供一种车辆交流发电机来消除上述缺陷，该交流发电机具有改进的低速交流发电机输出和改进的高速交流发电机效率。

在一个实施例中，车辆交流发电机具有中心旋转轴线，并且包括大致圆形的定子，该定子具有多个线圈，每个线圈都绕定子缠绕N次。车辆交流发电机包括转子，该转子具有线轴，该线轴上缠绕有磁场线圈，并且该转子具有一对相对的铁芯节段，该一对相对的铁芯节段限定了数量为P的交错的磁极部分，每个节段都具有毂，该毂从中心轴线沿径向延伸距离R2，每个磁极部分都具有外磁极面，该外磁极面与中心轴线的径向距离为R1。比率R2/R1在0.60至0.63的范围内，并且N×P在50至60的范围内。

在另一个实施例中，一种在车辆内提供电压的方法包括：提供大致圆形的定子铁芯，该定子铁芯具有中心轴线；将多个线圈绕定子铁芯缠绕N次；以及提供转子，该转子具有一对相对的铁芯节段，该一对相对的铁芯节段限定了数量为P的交错的磁极部分，每个节段都具有毂，该毂从中心轴线沿径向延伸距离R2，每个磁极部分都具有外磁极面，该外磁极面与中心轴线的径向距离为R1，其中R2/R1在0.60至0.63的范围内，并且其中，N×P在50至60的范围内。

前面的概要并不限制本发明，本发明由所附的权利要求限定。同样，本发明的名称和摘要也不能被看作以任何形式限制了要求保护的发明的范围。

附图说明

通过参考下面与附图结合在一起的对实施例的说明，示例性实施例的上述各方面会变得更加明显，并且会得到更好的理解，其中：

图1是车辆交流发电机的纵截面图；

图2是开有槽的定子铁芯的透视图；

图3A和3B是各个定子槽的俯视图；

图4是转子线轴的透视图；

图5是转子磁极铁芯节段的透视图，根据示例性实施例，该转子磁极铁芯节段被配置为用于转子的驱动端；

图6是转子磁极铁芯节段的透视图，根据示例性实施例，该转子磁极铁芯节段被配置为用于转子的滑环端；

图7是图4中的转子线轴的透视图，该转子线轴处于折叠位置，以用于保护转子磁场布线；

图8A是转子磁极铁芯节段的平面图，图8B是转子磁极铁芯节段的透视图，根据示例性实施例，该转子磁极铁芯节段被配置为用于转子的驱动端；

图9是转子的纵截面图，为了说明目的，转子的一些部件被移除了，根据示例性实施例，转子磁极铁芯节段被配置为用于转子的驱动端；

图10分别显示了常规节段和根据示例性实施例的节段的转子磁极铁芯节段的横截面，并且比较了其直径比率；

图11是车辆交流发电机性能的曲线图，显示了增加磁极铁芯节段的直径比率的影响；

图12是车辆交流发电机性能的曲线图，显示了降低N*P（定子匝数乘以转子磁极）的影响；