内燃机的多极磁铁型发电机制造技术

一旋转电动机器如一发电机，它能被用来在一紧凑的结构情况下提供高效率和高输出。通过具有多个间隔开的极性相反的永久磁铁和与之合作的电枢线圈能实现这一点。诸电枢线圈绕在诸芯齿上，这些芯是由一具有在０．２５－０．６５毫米厚度的电磁钢板制成。诸永久磁铁沿外圆周间隔设置，其定向使相对于相对转动轴线成一在１２０－１４０°的磁铁电角度θ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是申请号为09/742751于2000年12月20日提交、名称为“车辆的单相多极磁铁型发电机”，并已转让给本申请的受让人的申请的部分续展申请。本专利技术涉及一种多极磁铁型机器，如内燃机的发电机，更具体涉及这种类型的改进的紧凑的高输出且高效率的发电机。许多类型的发动机关联着旋转电动机器。例如，发动机驱动一发电机以产生电力供发动机工作之用，并供电给相关车辆的附件。通常，这些类型的发电机采用相对可旋转的永久磁铁和包围着电枢的线圈绕组。该种相对旋转在绕组里感应一电流，由于该电流的交流特性，该电流被取出经整流后用于对与该发动机和/或车辆有关的直流电元件进行供电。通常，诸永久磁铁转动，而携带电枢绕组的构件是固定的，尽管可能有其他类型的关系。在这类装置方面和按照现代的实践，对发电机的需求持续增长。因此，为了提供较大的输出功率，必须加大发电机的尺寸，因此，这样就导致必须增大从发动机到该发电机的驱动动力。在许多应用这样的发电机系统的发动机应用场合，该发动机也驱动事实上十分紧凑的一车辆，如船、摩托车等。因此，增大该发电机的尺寸是不可接受的。此外，如果该发电机的尺寸和重量增大，那么，驱动它的发动机的输出必须类似地增大。这样就导致从该发动机的排放增大，并能由于被该发电机消耗的功率使该发动机的性能不能令人满意。因此，本专利技术的主要目的是提供一种这种类型的改进而紧凑的旋转电动机器。本专利技术的又一目的是提供一种改进的发电机，该机具有一紧凑的结构、较高的效率和高的输出功率。按常规，线圈绕组和具体地说电枢是由多块冷轧钢板坯料层压而制成的。该冷轧钢板是通过将酸洗过的热轧带卷轧制为一薄的轧制钢板而成。此后的工序是退火和表皮光轧。材料根据JIS标准可分为标记为SPCC、SPCD和SPCE的三种规格，这取决于可加工性的程度。SPCC板用于一般的工作，被广泛地用于低加工性的零件，并且也不贵。在常规的发电机里，壁厚为1.0毫米的SPCC板用于电枢芯。本专利技术的诸专利技术人发现发电机的输出及其尺寸能通过对电枢芯层压件的厚度的最佳化得以改进。一较薄的电磁钢板减少了损耗，因此提高了效率，但较小的厚度将减小占据于定子芯的横截面积里的诸芯板的总横截面积的比例(空间系数)。所以，按照本专利技术，诸专利技术人确定了最佳厚度，以使实现最大的输出功率。在最佳厚度使用方面，为实现最高效率和性能的结果，另外的因数是重要的。还发现发电机的输出特别与永久磁铁的一个极的磁化角(magnetization angle)相关，对此将在下文作出限定。又发现这个因数明显影响了该发电机的性能，这是因为在该发电机的非线性正弦输出。该机器的诸永久磁铁一般是在环形件上形成并可粘接于它，或可通过将一未磁化的环形磁性材料结合于该转子并在此后将它磁化而形成，使提供为提供沿外圆周间隔开的诸磁极所必须的诸交替的极。安装后的磁化是不被优先采用的。另发现在磁化角、由一磁铁相对于该永久磁铁的一极的旋转中心占据的角之间存在一种关系，该发电机的输出波造成变形，该变形的大小取决于被包含在输出波形里的谐波分量。这一点在三次谐波或更大的谐波分量方面尤其如此。这种输出波的变形被发现它提高了热形成并减少了该发电机的效率。所以，按照本专利技术的另一特点，诸专利技术人确定了最佳的磁电角比，使实现最大的功率输出而功率损耗、热量产生和变形最小。本专利技术适于在一旋转机器上实施，该机器具有一永久磁铁，该磁铁沿着一外圆周方向具有有规则地间隔开的变化的极性，还具有一个可相对旋转的相关的构件，该构件具有多个电枢，围着电枢形成有诸线圈绕组。按照本专利技术的一主要特点，电枢芯由多块电磁钢板形成层压结构，该钢板的厚度在0.25-0.65毫米范围内。按照本专利技术的另一特点，该永久磁铁的诸极的磁化角相对于旋转轴线设定，该角度在120°-140°电角度范围内。附图说明图1是沿着按照本专利技术一实施例构作的一旋转电动机器的旋转轴线剖切的一横截面图。图2是总的沿着图1中的箭头“2”方向看的视图，它表示了电枢芯与诸永久磁铁的关系。图3是一图表，表示了一电枢芯板的厚度t(毫米)与定子芯的空间因数(α)的指数(％)间的关系。图4是一图表，表示了一电枢芯板的厚度t(毫米)与组成的该发电机的效率(η)指数(％)间的关系。图5是一图表，表示了一电枢芯板的厚度t(毫米)与空间因数(α)×效率=(αη)的指数(％)间的关系。图6是一表格，表示了诸永久磁铁磁极的机械角、和在诸磁铁间的磁电角、电气角以及输出的谐波变化之间的关系。图7是一图表，表示了按照该磁电角的该机器的效率的实际变化。现在先看图1和2，标号11总的表示按照本专利技术一实施例构作的一旋转电动机器。在所示的实施例里，该机器11包括一总的用标号“12”表示的定子组合件和一总的用标号“13”表示的转子组合件。在图示的实施例里，该机器11是一发电机，但应理解的是本专利技术能与其他类型的旋转电动机器和那些由转子和/或定子携带诸永久磁铁的机器一起使用。该电气机器特别适于结合一内燃机使用，如用作一发电机，则从用标号“14”表示的一发动机输出轴的旋转供应一电功率输出。标号14表示一小位移量的一发动机曲轴，该曲轴延伸通过该发动机本体的一部分，该电动机器11以下面将介绍的方式固定于该本体。转子13包括一毂部分15，该毂部分具有收置该曲轴14的一端的一开孔。在该曲轴14上形成一键槽，该键槽内收置一键17，该键17具有与毂15的一内孔18的花键连接，使在曲轴与毂之间提供一非旋转的驱动关系。螺旋连接在该曲轴14的螺纹端上的一螺母20将这个装配保持在一起。毂部分15是借助于多个沿外圆周间隔开的铆钉19固定于一携带飞轮的环形件21。该环形件21是与多个沿外圆周间隔开的磁铁22一起形成，磁铁22包括6个具有相对设置和交替安放的极，使提供总共12个极。该磁铁22被保持得通过一隔圈24与携带飞轮的环形件21的一沿径向延伸的内壁23之间间隔开。如需要的话，可在该携带飞轮的环形件21的该内表面上形成一保护涂层25，该保护涂层包围于诸永久磁铁22，使提供对其的保护。诸转子磁铁22由固定结合于飞轮件21在其内部外圆周表面上的盘状磁性材料(铁氧体、永磁合金等)形成。然后用一磁化器(未图示)对这一环以30°(360°/12)角度间隔进行磁化，使0°＜θ＜30°，这里的θ是磁化角(机械角)，如图2所示。诸相邻的被磁化部分的极性是相反的。或者，具有磁化角θ=30°的诸磁铁可以30°角度间隔结合。后面将结合附图6和7对此结构作详细描述。一起动器齿轮26利用一单相离合器连接于毂部分15，该离合器包括用螺纹紧固器29固定于该毂部分15的一托架28。一合适的电动机(未图示)关联于该起动器齿轮26，用来利用曲轴14的转动起动有关的发动机。定子组合件12包括一具有多个齿的层压环，这些齿形成为诸电枢极31。诸单个线圈绕组32形成在围绕这些极31延伸的诸线圈架30上，并连接于一合适的外部电路，用于提供电输出。定子12是由多块厚度为0.25-0.65毫米的层压电磁钢板制成。这些钢板利用压力加工冲压并用树脂涂复以在层压之前进行绝缘。这个厚度基本上小于以前使用的，因为这样的薄钢板是挠性的，可能容易被弯曲。这能导致在压力加工的冲压期间诸齿部分31会向上翘起，诸芯板会在层压时间不太紧密地互相连接在一起，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转机器，该机器具有：多个永久磁铁，这些磁铁沿着一外圆周方向具有有规则地间隔开的变化的极性；以及，一个可相对旋转的相关的构件，该构件具有多个电枢，围着电枢形成有诸线圈绕组，电枢芯由多块电磁钢板形成层压结构，该钢板的厚度在０．２５－０．６５毫米范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朝枝史郎，安间达也，高桥秀明，
申请(专利权)人：株式会社萌利克，
类型：发明
国别省市：JP[日本]