交流爪极电机制造技术

本发明专利技术提供一种交流爪极电机，主要由外壳、连于外壳上的定子、转子和两个励磁部件构成。所述转子包括转子轴、中心磁轭、第一侧磁轭、第二侧磁轭及设置在所述中心磁轭、所述第一侧磁轭和所述第二侧磁轭上的爪极。所述两个励磁部件分别设置在由所述中心磁轭、第一侧磁轭、第二侧磁轭和所述爪极构成的空间内，所述两个励磁部件的轴向励磁磁通的方向相反。本发明专利技术提供的一种交流爪极电机可以使电机主磁通增加，提高电机的磁能积，可明显提高电机在低速时的出力及其运行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流电机，尤其涉及交流爪极电机。
技术介绍
目前汽车皮带驱动的启/停弱混系统装置的BSG (Belt-DrivenStarter Generator 双轴并联低度混合动力)电机普遍采用电动/发电一体的爪极电机，主要由外 壳、连于外壳上的定子铁心、相邻且交错分布的爪极、转子磁轭、励磁绕组、转轴、碳刷及集 电铜环等部分组成。其主磁通仅由电励磁产生，导致电机的定子和转子之间的气隙磁密过 低，并且相邻且交错分布的爪极间漏磁现象严重，从而造成电机在动力系统低速运转时出 力不足。
技术实现思路
为了解决上述的问题，本专利技术提出了一种新型结构的交流爪极电机。该交流爪 极电机的主磁通由电励磁磁场和永磁体磁场、或由两个永磁体磁场共同作用产生，增加电 机主磁通，可以提高电机的磁能积，可明显提高电机在汽车皮带驱动的启/停弱混系统低 速运转时的出力及其运行效率。具体来说，本专利技术提供的一种交流爪极电机，主要由外壳、连于外壳上的定子、 转子和两个励磁部件构成。所述转子包括转子轴、中心磁轭、第一侧磁轭、第二侧磁轭及设 置在所述中心磁轭、所述第一侧磁轭和所述第二侧磁轭上的爪极。所述两个励磁部件分别 设置在由所述中心磁轭、第一侧磁轭、第二侧磁轭和所述爪极构成的空间内，所述两个励磁 部件的轴向励磁磁通的方向相反。本专利技术提供的一种交流爪极电机可以使电机主磁通增 加，提高电机的磁能积，可明显提高电机在汽车皮带驱动的启/停弱混系统低速时的出力 及其运行效率。另外，本专利技术实施例提供的一种交流爪极电机中，可以将永磁体用非导磁套筒 封装，从而进一步降低了对永磁体机械强度的要求。并且将永磁励磁部件与电励磁部件分 别配置在中心磁轭的两侧，则永磁体与定子部分之间的距离比现有技术中的距离大，因此， 永磁励磁部件受定子部分产生的热的影响较小，减小了永磁体的退磁风险，从而提高了电 机的热稳定性。此外，在本专利技术实施例提供的混合励磁交流爪极电机中，在电机无电励磁磁场 时，永磁体产生的磁通将分流两路，其中一路经电机相关部件后自闭合，另一路流向定子铁 心并产生径向磁通，即在铁心中产生径向磁通的永磁体磁通被分流了，从而降低了电机的 空载反电势，减小了对汽车皮带驱动的启/停弱混系统中电力电子控制器的伏安要求。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的交流爪极电机的分解结构示意图；图2是图1所示的交流爪极电机的三维结构的半剖示意图3是本专利技术实施例1在交流爪极电机无电励磁磁场时的磁路图；图4是本专利技术实施例1提供的交流爪极电机在无电励磁磁场，20°C温度、 16000rpm转速下的三相空载反电势以及在汽车皮带驱动的启/停弱混系统中的直流母线 电压的波形图；图5是本专利技术实施例2提供的交流爪极电机的分解结构示意图；图6是图5所示的交流爪极电机的三维结构的半剖示意图；图7是本专利技术实施例3提供的交流爪极电机的分解结构示意图；图8是图7所示的交流爪极电机的三维结构的半剖示意图；图9是本专利技术实施例3中的电励磁部件和永磁励磁部件的固定结构剖视图；图10是本专利技术实施例3中的电励磁部件和永磁励磁部件的另一固定结构剖 视图；图11是本专利技术实施例3中的电励磁部件和永磁励磁部件的再一固定结构剖 视图。具体实施例方式下面，参照附图说明本专利技术实施例提供的交流爪极电机。实施例 1如图1所示，本专利技术的交流爪极电机主要由定子部分、转子部分和励磁部件 三部分构成。定子部分包括定子铁心1和绕制在定子铁心1的叠片上的三相绕组17。转子部分包括中心磁轭11、设置在中心磁轭11的边缘上的第一中心爪极3 和第二中心爪极4、设置在中心磁轭11的中央并与中心磁轭11垂直的转子轴9、位于中心 磁轭11 一侧的第一侧磁轭8、设置在第一侧磁轭8的边缘的第一侧爪极2、位于中心磁轭11 另一侧的第二侧磁轭13、设置在第二侧磁轭13的边缘的第二侧爪极5。并且，第一中心爪 极3与第一侧爪极2通过不锈钢环10交错相邻地固定在一起，第二中心爪极4与第二侧爪 极5通过不锈钢环12交错相邻地固定在一起，爪极的存在使气隙磁场稳定，不会发生不可 逆畸变。采用双爪极能减小电机的径向尺寸，改善永磁体的磁性能，提高电机的制造容量。在本实施例中，中心磁轭11是圆盘形结构，第一侧磁轭8以及第二侧磁轭13 是圆环形结构，爪极及磁轭通常用纯铁、10号钢等具优良导磁性能的材料制造，或用钢板冲 成，也可采用粉末冶金直接压制成型。第一侧爪极2、第一中心爪极3、第二中心爪极4以及 第二侧爪极5是将该爪极电机轴向磁场转变成流入定子侧的径向磁场的关键部位。由于磁 通轴向通过爪极，爪极的每一截面通过的磁通不相等，爪尖最小，爪根最多，因此爪极的截 面积沿电机轴向是改变的，爪尖部分的截面积小，爪根部分的截面积最大。各个爪极与其自 身相对应的磁轭可以是一体的，也可以是分件连接的，但是分件连接的形式要确保各部件 间的紧密接触，否则将会严重影响爪极电机的主磁路的磁通，从而导致电机性能下降。转子轴9是由不锈钢等非导磁材料构成的轴体，垂直地固定在中心磁轭11的 中央。在本实施例中，通过不锈钢环10将第一中心爪极3与第一侧爪极2相邻交 错地焊接在一起，通过不锈钢环12将第二中心爪极4与第二侧爪极5交错相邻地焊接在一起。由此，将中心磁轭11、第一中心爪极3、第二中心爪极4、转子轴9、第一侧磁轭8、第一侧 爪极2、第二侧磁轭13、第二侧爪极5连接在一起形成了整体爪极转子，大大减少了转子的 转动惯量，有利于电机的快速启动。本实施例的交流爪极电机为无刷爪极电机，其中的两个励磁部件一个采用电 励磁部件，另一个采用永磁励磁部件，构成混合励磁交流无刷爪极电机。如图1所示，电励 磁铁心6与外壳的端盖18连接，电励磁绕组7绕制在电励磁铁心6上，这样电励磁部件相 对定子部分固定，电励磁绕组7容纳在由中心磁轭11、第一侧磁轭8、第一侧爪极2以及第 一中心爪极3所形成的空间里。永磁励磁铁心16与外壳的端盖19连接，环形永磁体15连 接在永磁励磁铁心16上，这样永磁励磁部件相对定子部分固定。环形永磁体15容纳在由 中心磁轭11、第二侧磁轭13、第二中心爪极4以及第二侧爪极5所形成的空间里，这样空间 布局紧凑，空间利用率高，从而允许加长电机定子铁心的有效长度，同时永磁励磁部件中的 永磁体远离定子部分，减小了永磁体的退磁风险，从而提高了电机的热稳定性。另外，在永 磁励磁部件外围还可以套有不锈钢套筒14，例如将不锈钢套筒14内嵌于永磁励磁铁心16 中且紧贴在环形永磁体15的外周侧。不锈钢套筒14用于固定环形永磁体15，保证环形永 磁体15不脱落，从而增强了环形永磁体15在电机恶劣工况下的坚固性和可靠性，并且进一 步降低了对永磁体机械强度的要求。此外，考虑到提高电机的气隙磁密和磁体的热稳定性， 环形永磁体15可以采用钕铁硼永磁材料或其它永磁材料。本实施例的交流无刷爪极电机的主磁通由电励磁磁场和永磁体磁场共同作 用产生，使电励磁部件和永磁励磁部件所产生的磁通方向沿轴向相反，磁通分别流经电机 的各个气隙、转子、定子等形成两个并联的磁路。在本实施例中，使两励磁磁通方向沿轴向相反，若保持原有单边电励磁电流 不变，而在永磁励磁部件同时作用的情况下可以增大定子、转子之间的气隙磁密，从而使电 机主磁通增加，可以提高电机的磁能积，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流爪极电机，主要由外壳、连于外壳上的定子、转子和两个励磁部件构成，所述转子包括转子轴、中心磁轭、第一侧磁轭、第二侧磁轭及设置在所述中心磁轭、所述第一侧磁轭和所述第二侧磁轭上的爪极，其特征在于，所述两个励磁部件分别设置在由所述中心磁轭、第一侧磁轭、第二侧磁轭和所述爪极构成的空间内，所述两个励磁部件的轴向励磁磁通的方向相反。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡蔚，王礼恒，
申请(专利权)人：精进电动科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]