一種高效利用壓粉鐵心材料以降低鐵損的爪極電機轉子結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，該轉子包括爪極和轉軸，該爪極包括若干極齒，該爪極與該轉軸固定，該爪極的至少一個極齒的表面部分或全部覆蓋一壓粉鐵心層。
【專利說明】 一種高效利用壓粉鐵心材料以降低鐵損的爪極電機轉子結
構

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電機轉子，尤其涉及一種用于爪極結構電機的轉子。

【背景技術】
[0002]爪極結構的電機因其結構堅固、生產成本低并且可方便地調節(jié)輸出功率從而在汽車領域中被大量應用。隨著近年對生產效率及環(huán)保的要求越來越高，相應的針對汽車電機的效率及體積等要求也隨之提高。
[0003]由于爪極電機結構和強度的限制，其轉子部分不能像定子那樣采用硅鋼片疊式的結構，而只能采用實心結構，并由鑄造和車銑工藝加工完成。造成了爪極結構電機相較于其他類型的電機其轉子的鐵損尤為突出。鐵損是磁性材料的磁滯損耗和渦流損耗以及剩余損耗的總稱。其中，磁滯損耗是指鐵磁材料作為磁介質，在一定勵磁磁場下產生的固有損耗(在電能轉換磁能過程中所產生的損耗)；渦流損耗是指磁通發(fā)生交變時，鐵芯產生感應電動勢進而產生感應電流，感應電流呈旋渦狀，稱之為渦流；感應電流在鐵芯電阻上產生的損耗就是渦流損耗；剩余損耗是指除磁滯損耗和渦流損耗以外的損耗，由于所占比重較小，也可忽略不計。如圖1所示的轉子結構，橢圓型陰影10分顯示了通常情況下轉子鐵損最為嚴重的區(qū)域。
[0004]為了降低鐵損，現有技術中出現了幾種解決方案。美國專利U7525233中提供了在爪極的極齒表面開槽的技術方案。通過在極齒表面開槽的方式降低磁通密度，并減少鐵損。該技術方案的缺點在，雖然鐵損有所下降，但電機的性能也會因此減弱。另一方面，開槽導致轉子的剛性減弱，增加了高速旋轉時由于離心力引起的形變風險，并增加了風阻損耗。
[0005]歐洲專利EP2157679則是通過在極齒上開槽并在槽中嵌入磁鋼或線圈結構的方式降低鐵損，見圖2-4。該技術方案的缺點在于:第一、在開槽中添加磁鋼則會導致電機轉子的磁場不受控制，其原因在于發(fā)電機應用中，即使希望電機空轉不發(fā)電，轉子的磁鐵仍然會做工，因此產生不必要的損耗。第二、布置線圈于開槽中則顯然大大增加了加工難度。第三、同時線圈作為金屬材料也同樣會產生嚴重的渦流損耗，導致開槽效果被減弱甚至抵消。
[0006]歐洲專利EP1770846公開了一種爪極定子式永磁電機，為了降低定子損耗和特殊的繞線方式，采用了壓粉鐵心鑄造成型的爪極結構。盡管壓粉鐵心能夠保證剛度，但在強度上或滿足不了需要高速旋轉的轉子中存在的巨大離心力。
實用新型內容
[0007]為了克服現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種有效減輕鐵損、加工便利且經濟有效的爪極電機轉子。
[0008]為了實現上述實用新型目的，本實用新型公開一種用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，該轉子包括爪極和轉軸，該爪極包括若干極齒，該爪極與該轉軸固定，該爪極的至少一個極齒的表面部分或全部覆蓋一壓粉鐵心層。
[0009]更進一步地，該壓粉鐵心層通過膠水固定于該極齒的表面。
[0010]更進一步地，該壓粉鐵心層形成一殼體，該極齒的表面包括至少一個導軌槽，該殼體的一端安裝于該導軌槽內。
[0011]更進一步地，該極齒的表面包括兩個導軌槽，該殼體的兩端分別安裝于該導軌槽內。
[0012]更進一步地，該殼體的形狀與該極齒的表面形狀一致。
[0013]更進一步地，該導軌槽位于該極齒的兩個側面。
[0014]更進一步地，該壓粉鐵心層的外表面與該極齒的表面位于同一平面。
[0015]與現有技術相比較，本實用新型所提供的轉子裝置利用在轉子表面開槽并加蓋壓粉貼心蓋，利用壓粉鐵心的軟磁材料特性，其具有良好的導磁性，但卻有相對較低的渦流損耗和磁滯損耗。這樣，既可以降低轉子鐵損，又保證轉子表面的磁通密度，并因此保證了電機的性能。壓粉鐵心蓋的安裝方式，還可以一定程度的彌補開槽導致的轉子強度弱化，平滑的轉子表面減少了風阻損耗。本專利即利用了壓粉鐵心的特長，又最大限度的降低了壓粉鐵心材料的使用量。在傳統(tǒng)模具保留的基礎上，只需做小改動，即可達到一定的改善效果。產品升級成本也會因此降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]關于本實用新型的優(yōu)點與精神可以通過以下的實用新型詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0017]圖1是現有技術中爪極電機及易發(fā)生鐵損區(qū)域的示意圖；
[0018]圖2是現有技術中一種在轉子表面的開槽示意圖；
[0019]圖3是圖2所示的開槽中嵌入磁鋼的示意圖；
[0020]圖4是圖2所示的開槽中嵌入線圈的示意圖；
[0021]圖5是本實用新型一種實施例的部分壓粉鐵心裝配示意圖；
[0022]圖6是本實用新型一種實施例的部分轉子示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖詳細說明本實用新型的一種具體實施例的用于交流發(fā)電機的轉子。然而，應當將本實用新型理解成并不局限于以下描述的這種實施方式，并且本實用新型的技術理念可以與其他公知技術或功能與那些公知技術相同的其他技術組合實施。
[0024]在以下描述中，為了清楚展示本實用新型的結構及工作方式，將借助諸多方向性詞語進行描述，但是應當將“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“內”、“向外”、“向內”、“上”、“下”等詞語理解為方便用語，而不應當理解為限定性詞語。
[0025]本實用新型的目的在于提供一種有效減輕鐵損、加工便利且經濟有效的爪極電機轉子。
[0026]圖5和圖6展不本實用新型電機轉子的一種實施例,轉子爪極的一個極齒I表面有一開槽3,壓粉鐵心蓋2為一蓋狀結構,壓粉貼心蓋2從開槽3扣入并與極齒I固定在一起。圖6展示了壓粉鐵心蓋2安裝完成的狀態(tài)，其和整個轉子結構融為一體。為了使轉子和壓粉鐵心結構更好的裝配，在壓粉貼心和轉子的開槽內的接觸面添加膠，使裝配更加牢固的同時，基于膠的彈性性質減少應力(如旋轉產生的離心力等)對壓粉鐵心的作用，并降低振動引發(fā)的噪音。當然，壓粉鐵心蓋和轉子裝配用的開槽可以是單個，也可以是和對應于圖5所示開槽位置另一側對稱位置從而形成一對開槽。
[0027]在本實施方式中，壓粉鐵心蓋2沒有將整個極齒I包裹，而是通過類似于U字型的方式將極齒I的外表面覆蓋。這樣做的好處是，即不改變爪極原有的鋼體材料和結構，不降低原有的磁飽和性和強度，以滿足輸出功率和高速旋轉，還可以通過壓粉鐵心蓋的方式消除爪極在高速旋轉中轉子表面的鐵磁損耗。
[0028]在另一種實施方式中，極齒I與壓粉鐵心層之間直接通過膠水粘結的方式固定。在該實施例中，壓粉鐵心層可以僅僅覆蓋極齒I的最外側即可。
[0029]與現有技術相比較，本實用新型所提供的轉子裝置利用在轉子表面開槽并加蓋壓粉貼心蓋，利用壓粉鐵心的軟磁材料特性，其具有良好的導磁性，但卻有相對較低的渦流損耗和磁滯損耗。這樣，既可以降低轉子鐵損，又保證轉子表面的磁通密度，并因此保證了電機的性能。壓粉鐵心蓋的安裝方式，還可以一定程度的彌補開槽導致的轉子強度弱化，平滑的轉子表面減少了風阻損耗。本專利即利用了壓粉鐵心的特長，又最大限度的降低了壓粉鐵心材料的使用量。在傳統(tǒng)模具保留的基礎上，只需做小改動，即可達到一定的改善效果。產品升級成本也會因此降低。
[0030]本說明書中所述的只是本實用新型的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對本實用新型的限制。凡本領域技術人員依本實用新型的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本實用新型的范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述轉子包括爪極和轉軸，所述爪極包括若干極齒，所述爪極與所述轉軸固定，所述爪極的至少一個極齒的表面部分或全部覆蓋一壓粉鐵心層。
2.如權利要求1所述的用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述壓粉鐵心層通過膠水固定于所述極齒的表面。
3.如權利要求1所述的用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述壓粉鐵心層形成一殼體，所述極齒的表面包括至少一個導軌槽，所述殼體的一端安裝于所述導軌槽內。
4.如權利要求3所述的用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述極齒的表面包括兩個導軌槽，所述殼體的兩端分別安裝于所述導軌槽內。
5.如權利要求3所述的用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述殼體的形狀與所述極齒的表面形狀一致。
6.如權利要求4所述的用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述導軌槽位于所述極齒的兩個側面。
7.如權利要求1所述的用于交流發(fā)電機的轉子，其特征在于，所述壓粉鐵心層的外表面與所述極齒的表面位于同一平面。
【文檔編號】H02K1/22GK204145114SQ201420663347
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】孫韜, 張守佳, 徐曉曄 申請人:上海法雷奧汽車電器系統(tǒng)有限公司