[发明专利]汽车发电机滑环配置方法和顶环式发电机及电压调节器

说明书

汽车发电机滑环配置方法和顶环式发电机及电压调节器，属于汽车发电机先进制造技术领域，为更适合于车辆设计、缩短发电机轴向长度，滑环被配置为：转子磁芯后表面同心设置一个外滑环和一个内滑环，外滑环的内径大于内滑环的外径，外滑环套置于内滑环外径的外侧，外滑环与所述内滑环与所述转子轴同心，内滑环朝向所述后轴承方向的轴向侧面为其工作面用于与一只碳刷相接触；外滑环朝向后轴承方向的轴向侧面为其工作面用于与另一只碳刷相接触；使滑环引线无需经轴向钻孔引出有利于减小转子轴轴向长度，内滑环和外滑环与转子轴三者之间相互绝缘并由绝缘材料构成的圆盘相固定，励磁绕组与两个滑环连接，电压调节器通过碳刷与内滑环和外滑环滑动接触。

技术领域

本发明属于汽车发电机先进制造技术领域，尤其涉及汽车发电机滑环配置方法和顶环式发电机及电压调节器。

背景技术

汽车发电机作为汽车中重要的能源转换部件，承受着发动机动力与负荷波动的旋转冲击，还要承受高温和长时间连续工作等较为恶劣的工作环境，汽车发电机的稳定性和可靠性是重要技术因素。

其中，有刷发电机因其励磁功率大、损耗低、励磁效率高被广泛采用，无刷发电机因励磁磁隙导致的励磁损耗即结构复杂原因相比有刷发电机来说，在现有汽车技术领域应用比例较低。所以，针对占有绝对市场优势的有刷励磁的汽车发电机来说，提高其碳刷和滑环的性能尤为重要。

现有汽车发电机的转子滑环一般设置于转子后端外环位置，呈圆环形结构嵌套于转子轴后部，两滑环外直径相同、依轴向分列于转子轴上且与转子轴三者之间相互绝缘，两个滑环的工作面为圆周外表面，滑环圆周外表面顶有两个碳刷，碳刷在弹簧压力作用下压紧在滑环外周，实现有接触形式的励磁电流传递，现有技术汽车发电机绝大多数都是这种方式的碳刷滑环结构。如图1和图2所示，图1是现有技术的汽车发电机滑环与碳刷及后轴承、端盖安装位置关系示意图，其后轴承设置于转子轴后端部。图1中的发电机包括转子(定子未予示出)。转子轴100上的转子磁芯101为设有磁极极靴(如101)的励磁磁芯结构，磁芯中间设有励磁绕组104，励磁绕组104两端通过连线108和109连接至滑环106和107上，两个滑环之间及其与转子轴之间均由绝缘支架105固定。转子轴两侧还通过前轴承102和后轴承103与前端盖117之间和后端盖116进行活动连接。碳刷110和碳刷111分别通过弹簧112和113顶出与碳刷架(作为公知技术，碳刷架在图中未予示出)，两个碳刷分别通过其柔性引线114和115引出至电压调节器进行励磁调节。

图2也是现有技术的汽车发电机滑环与碳刷及后轴承、端盖安装位置关系示意图，其后轴承设置于转子磁芯和滑环之间，这样使滑环位于后端盖之外。这样，励磁绕组104两端所通过的连线108和109需要提供转子轴上开具过线孔(如图3所示的121和122及其通道)连接至滑环106和107上，两个滑环之间及其与转子轴之间均由绝缘支架105固定。转子轴两侧还通过前轴承102和后轴承103与前端盖117之间和后端盖116进行活动连接。

它们的结构特点是：结构较为简单、成本较低、可传递较大的励磁能量、励磁效率较高。但由于碳刷位于滑环圆周外侧，存在下述技术问题：

由于需要与碳刷紧密接触，滑环外周的圆度要求较高，在现有技术条件下，经常出现由于滑环失圆导致碳刷伸缩量运动过多、压力不匀，进而导致接触不良、碳刷顶部和滑环有效触点面积呈弧形，弧形接触面不稳定、碳刷磨损加速、滑环过于集中发热多使碳刷和滑环温升过高、滑环温升进一步加重失圆程度等恶性循环，是碳刷及碳刷架热熔形变、滑环过热乃至烧毁的重要原因之一，随着转子轴承或轴承套在使用过程中的磨损，转子轴偏心量也会加剧上述失圆程度。

以及，现有技术的汽车发电机滑环均设置在转子轴后部沿轴向布列两个相互绝缘的滑环，这样使轴向长度增加，使发电机长度增加，不利于扁平化设计。