一种汽车起动发电机

摘要

一种汽车起动发电机，属于汽车电机与电器技术领域，由轴、转子、定子铁心、电枢绕组、永磁体和轴承组成；转子的圆周面均布2K个矩形孔，K为正整数；定子铁心由3K个均布的“匚”形子定子铁心组成，子定子铁心两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；每个子定子铁心中间的轭部夹有一个永磁体，每个定子齿的根部绕有电枢绕组。本技术磁路短、漆包线也短，因此铁耗铜耗极少；可以充分发挥转子可以导磁的优点，在汽车起动发电机上具有较高应用价值。

权利要求

1.一种汽车起动发电机，其特征在于：

由轴、转子、定子铁心、电枢绕组、永磁体和轴承组成；

转子固定在轴上，转子的圆周面均布2K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔截面呈扇形；

定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由3K个均布的“匚”形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；

子定子铁心两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向转子侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于转子矩形孔的轴向长度；

每个子定子铁心中间的轭部夹有一个永磁体，所有充磁方向相同；

转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁；

每个定子齿的根部绕有电枢绕组，同一个子定子铁心上的电枢绕组绕向相反；

定子齿与转子内圆周接触面的轴向宽度大于定子齿根部的轴向宽度。

2.如权利要求1所述的一种汽车起动发电机，其特征在于：定子齿侧面扇形的角度等于30度，转子矩形孔的扇形角度等于60度，所有电枢绕组绕向相同。

3.如权利要求1所述的一种汽车起动发电机，其特征在于：当转子为外转子结构时，转子呈杯型；

当转子为内转子结构时，转子呈圆筒型。

4.一种汽车起动发电机，由轴、转子、定子铁心、电枢绕组和永磁体组成，其特征在于：转子固定在轴上，转子的圆周面均布4K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔呈扇形；

定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由5K个均布的匚字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向转子侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于转子矩形孔的轴向长度；

每个定子齿的表面固定有永磁体；同一个子定子铁心的两个定子齿充磁方向相反；

转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁；

每个子定子铁心的轭部绕有电枢绕组；所有的5K个子定子铁心上的电枢绕组分为五相。

说明书

一种汽车起动发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种汽车起动发电机，属于汽车电机与电器技术领域。

背景技术

[0002] 起动发电机既能当作电动机运行起动发动机，又能作为发电机运行为用电设备提供电能，是混合动力、怠速停机汽车等新型节能汽车的关键部件。随着汽车技术的发展，起动发电机技术越来越多的应用于汽车上。

[0003] 对于车用起动发电机，在现有的技术中，申请人曾在专利申请号为201410073698.X：一种无刷直流磁阻式起动发电机，该申请电机采用磁阻式结构，发电时通过调节励磁电流来保持输出电压的稳定，起动时依靠磁阻转矩旋转，电枢线圈串联，起动转矩大，适合低速运转；发电时利用励磁绕组产生磁场，电枢线圈并联，电枢反应小，适合高速运转。还有申请号为201510021060.6：一种飞轮式永磁起动发电机，该发明电机永磁退磁效应小，因此铁耗少；N极定子极上的线圈和S极定子极的线圈可以有效互补；具有飞轮式外转子结构且可以起动和发电运行。

[0004] 申请号为201510021141.6：一种飞轮式电励磁起动发电机。该技术实现了爪极式无刷励磁，励磁损耗小且无碳刷滑环；具有飞轮式外转子结构，适合安装于发动机曲轴外端，构成飞轮式起动发电机；且该电机是依靠磁阻变化的原理进行工作的。

[0005] 类似与本申请的专利如申请号为201510021133.1：一种外转子电动发电机。该申请电动发电机既能当作电动机运行，又能作为发电机运行； 该申请电机采用外转子结构，其励磁绕组位于电机中间，采用中间励磁，且形成两套绕组可以互补，可以有效降低电机的转矩脉动或电压脉动。与这个申请电机所不同的是，本申请电机每个定子齿的根部绕有电枢绕组。本技术采用集中励磁方式，在增程器发电机上具有较高应用价值。

[0006] 本发明技术的特殊结构可以发挥转子可以导磁的优点。传统的永磁起动机，其电枢绕组与永磁体相距太近，因此电枢反应对永磁体的减磁甚至退磁明显。本发明提出的起动发电机，磁路短、漆包线也短，因此铁耗铜耗极少；另外，还具有两个互补得N极定子线圈和S极定子线圈，永磁体个数少，装配简单。

发明内容

[0007] 为了提供一种功损耗少、有效输出功率大、结构紧凑、使用方便的的汽车起动发电机，采取以下技术方案：

[0008] 一种汽车起动发电机，其特征在于：由轴、转子、定子铁心、电枢绕组、永磁体和轴承组成；

[0009] 呈杯型的转子固定在轴上，转子的圆周面均布2K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔截面呈扇形；定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由3K个均布的“匚”形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；

[0010] 子定子铁心两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向转子侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于转子矩形孔的轴向长度；每个子定子铁心中间的轭部夹有一个永磁体，所有充磁方向相同；转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁；每个定子齿的根部绕有电枢绕组，同一个子定子铁心上的电枢绕组绕向相反。

[0011] 如上所述的一种汽车起动发电机，其特征在于：定子齿侧面扇形的角度等于30度，转子矩形孔的扇形角度等于60度，所有电枢绕组绕向相同。

[0012] 如上所述的一种汽车起动发电机，其特征在于：定子齿与转子内圆周接触面的轴向宽度大于定子齿根部的轴向宽度。

[0013] 如上所述的一种汽车起动发电机，其特征在于：当转子为内转子结构时，转子呈杯型；当转子为内转子结构时，转子呈圆筒型。

[0014] 一种汽车起动发电机，由轴、转子、定子铁心、电枢绕组和永磁体组成，其特征在于：

[0015] 转子固定在轴上，转子的圆周面均布4K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔呈扇形；

[0016] 定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由5K个均布的匚字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向转子侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于转子矩形孔的轴向长度；

[0017] 每个定子齿的表面固定有永磁体；同一个子定子铁心的两个定子齿充磁方向相反；

[0018] 转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁；

[0019] 每个子定子铁心的轭部绕有电枢绕组；所有的5K个子定子铁心上的电枢绕组分为五相。

[0020] 本发明的有益效果：

[0021] 1各相绕组完全隔离，永磁体和电枢绕组隔离，短路电流不会引起故障的传播，提高了可靠性；

[0022] 2定转子导磁面积大，在同样饱和的磁密下，本申请的技术磁通量大，反电势高，电机功率大；

[0023] 3永磁体和电枢绕组易于散热，能适合高温运行环境；

[0024] 4定位力和转动惯量小、响应迅速；

[0025] 5本发明的电机绕组皆为集中式绕组，内阻小，效率高。

附图说明

[0026] 图1是本发明技术一种汽车起动发电机实施例1纵剖图。其中1轴、2转子、3固定螺母、4永磁体、5电枢绕组、6定子铁心、7发动机壳体；

[0027] 图2是实施例1永磁体处的横剖图。其中1轴、4永磁体、5电枢绕组；

[0028] 图3实施例1转子为外转子结构的示意图。其中7转子。

[0029] 图4为一种汽车起动发电机实施例2纵剖图。其中，1轴、2转子、3固定螺母、4电枢绕组、5定子铁心、6永磁体；7发动机壳体。

[0030] 图5是实施例2永磁体处的横剖图。4电枢绕组、6永磁体。

[0031] 图6是本发明技术一种汽车起动发电机实施例1磁阻最小时的示意图。中1轴、2转子、3固定螺母、4永磁体、5电枢绕组、6定子铁心、7发动机壳体。

具体实施方式

[0032] 图1是本发明技术一种汽车起动发电机实施例1纵剖图。其中1轴、2转子、3固定螺母、4永磁体、5电枢绕组、6定子铁心、7发动机壳体。一种汽车起动发电机，为外转子结构，呈杯型的外转子固定在轴上，外转子的圆周面均布2K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔截面呈扇形；定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由3K个均布的“匚”形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线。

[0033] 子定子铁心两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于外转子矩形孔的轴向长度；每个子定子铁心中间的轭部夹有一个永磁体，所有充磁方向相同；外转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁；每个定子齿的根部绕有电枢绕组，同一个子定子铁心上的电枢绕组绕向相反。

[0034] 定子齿侧面扇形的角度等于30度，外转子矩形孔的扇形角度等于60度，所有电枢绕组绕向相同。

[0035] 定子齿与外转子内圆周接触面的轴向宽度大于定子齿根部的轴向宽度。

[0036] 图2是实施例1永磁体处的横剖图。其中1轴、永磁体、5电枢绕组。定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由6个均布的“匚”形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；子定子铁心两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于外转子矩形孔的轴向长度。

[0037] 每个子定子铁心中间的轭部夹有一个永磁体，所有充磁方向相同；外转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁；每个定子齿的根部绕有电枢绕组，同一个子定子铁心上的电枢绕组绕向相反。

[0038] 图3实施例1转子为外转子结构示意图。其中7外转子。呈杯型的外转子固定在轴上，外转子的圆周面均布4个矩形孔，从侧面看矩形孔截面呈扇形，外转子矩形孔的扇形角度等于60度。

[0039] 图4为一种汽车起动发电机实施例2纵剖图。

[0040] 一种汽车起动发电机，由轴、转子、定子铁心、电枢绕组和永磁体组成，其特征在于：

[0041] 转子固定在轴上，转子的圆周面均布4K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔呈扇形；

[0042] 定子铁心固定在发动机壳体上，定子铁心由5K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有一个侧面呈扇形的定子齿；所有的定子齿朝向转子侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于转子矩形孔的轴向长度；转子两个矩形孔中间的部位能够轴向导磁。

[0043] 图5是实施例2永磁体处的横剖图。每个定子齿的表面固定有永磁体；同一个子定子铁心的两个定子齿充磁方向相反；

[0044] 图6是本发明技术一种汽车起动发电机实施例1磁阻最小时的示意图，对比图1和图6，可以看出转子旋转时，电枢绕组的磁链大小不断变化。

[0045] 据此可以得到本发明工作原理：由于本发明的永磁体和电枢极在轴向上对齐，因此当转子能导磁的部分与定子齿对齐时，该定子齿匝链绕组的磁阻最小、电枢绕组磁链最大；当转子的扇形通孔对齐定子齿时，该电枢极匝链绕组的磁阻最大、电枢绕组磁链最小。

[0046] 当转子能导磁的部分逐渐靠近定子齿时，该相电枢绕组的自感也在增加。当转子铁心能导磁的部分脱离电枢极时，该相电枢绕组的自感也在增加。

[0047] 由于本申请电机电枢绕组与永磁体的互感、电枢绕组匝链的磁链也在不断变化，因此如果移动转子，则电枢绕组会产生感应电动势。这就是本申请电机作为发电机运行的原理。

[0048] 本申请电机作为起动机运行时，给产生正的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生正的转矩；给产生负的感应电动势的一相绕组通以负向电流，则该绕组可以产生正的转矩。