一种混合励磁爪极转子及发电机的制作方法

本实用新型涉及发电机技术领域。

背景技术：

现有发电机的是电励磁的，先产生轴向磁通，依靠磁轭和爪极转换成径向磁通经过气隙、定子再回到转子上。这种电机爪极之间的漏磁比较大，造成气隙磁通较小，低速时的出力不足。当为满足低速发电量的使用要求，则需增加发电机的体积、线圈匝数等等，生产成本大大较高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种混合励磁爪极转子，通过较低的成本满足低速发电量的使用要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种混合励磁爪极转子，包括转子轴，安装在转子轴上的前爪极、后爪极以及滑环，所述前爪极和后爪极设有沿周向交错配合的爪极片，在前爪极和后爪极之间的空腔内安装有磁扼，所述磁轭上套设有励磁绕组，所述励磁绕组的两个引出线与滑环连接，在两相邻爪极片之间设有永磁体，且永磁体通电产生的磁场与励磁绕组通电产生的磁场形成并联磁路。

优选的，所述前爪极和后爪极由钢精密铸造或冷挤压而成。

优选的，所述滑环由两个彼此绝缘的铜环组成。

优选的，所述两个彼此绝缘的铜环通过酚醛玻璃纤维塑料压成一体。

优选的，所述励磁绕组的两个引出线分别焊在两个彼此绝缘的铜环上。

优选的，所述爪极片上开设有用于插入永磁体的永磁体插槽。

本实用新型还提供了一种发电机，设有上述的爪极转子。

本实用新型采用的技术方案，在发电机的爪极片间隙之间安装一块永磁体。永磁体通电产生的磁场与励磁绕组通电产生的磁场形成并联磁路，从而减少爪极间的漏磁通，提高气隙磁通量，因此，低速时发电量增加，且无需增加过多的成本，可满足发电机低速的使用要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是转子爪极与永磁体的配合结构示意图；

图3是发电机在通电时的磁路结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种混合励磁爪极转子，包括转子轴1，安装在转子轴1上的前爪极4、后爪极5、电刷6以及滑环2，所述前爪极4和后爪极5设有沿周向交错配合的爪极片，在前爪极4和后爪极5之间的空腔内安装有磁扼，所述磁轭上套设有励磁绕组3，所述励磁绕组3的两个引出线与滑环2连接。

参考图2和图3所示，本实用新型混合励磁爪极转子为了增加励磁能力，在两相邻两爪极片之间设有永磁体7，爪极片上开设有用于插入永磁体7的永磁体插槽，永磁体7无需额外的固定结构。永磁体7通电产生的磁场与励磁绕组3通电产生的磁场形成并联磁路，这样在励磁电流很小的情况下，就可以达到原来的要求，减小了输入功率，而输出功率不变，从而提高了电机的效率。

如图3所示，当两个电刷与直流电源相接时，励磁绕组中便有励磁电流通过，产生轴向磁通，使得一块爪极被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成了互相交叉的N、S磁极。图3中，交流发电机的主磁场路径：磁轭31→N极→转子与定子之间的气隙→定子(包含定子铁芯8、定子绕组81)→定子与转子之间的气隙→S极→磁轭31，爪极转子励磁绕组3通电后，励磁绕组3产生轴向磁通，此磁通依靠爪极的帮助才能转化为径向磁通，其主磁通经过的路径为：主磁通经爪极N极、气隙、定子齿到达定子轭，再经定子齿、气隙到达爪极S极，经过转子磁轭，回到爪极N极，从而形成一个回路。其中气隙是主要的决定因素。永磁体7填充了爪极部分间隙后，漏磁通9大大减少，迫使更多的磁通从转子进入定子绕组81，从而提高了交流发电机的输出效率。

如图2所示，发电机断电时，N极→N爪极→磁轭→S爪极→S极。混合励磁爪极发电机的磁路是由励磁绕组和永磁体共同作用产生的，其总磁通可以分解为主磁通和漏磁通两部分。主磁通即为穿过定子线圈而感应电势的那部分磁通，漏磁通为未穿过定子线圈的那部分磁通。两个相邻爪极之间的漏磁比较大，由于爪极是一个整体，其中的涡流很大，缺点是造成了电机的损耗加大，输出效率很低。优点是在过负载、定子电流加大的情况下，爪极内产生涡流，增加定子的去磁作用，从而起到保护电机的作用，这种情况对工作环境在比较恶劣的电机起到的作用更加明显。

永磁体产生的磁通较小，磁路为：从永磁体N极出发，经过气隙、定子齿(同时穿过定子线圈)、定子铁心轭部、相邻的定子齿，再通过气隙，到相邻永磁体的S极，经过爪极，回到永磁体，形成主磁通的磁回路。由于永磁体不需要外加励磁，也就是说不需额外增加输入功率，因此永磁体所提供的那部分输出功率就可以提高发电机的输出效率。

所述前爪极4和后爪极5由钢精密铸造或冷挤压而成。磁轭一般由钢或电工纯铁制成，励磁绕组3由高强度漆包线绕制而成。所述滑环2由两个彼此绝缘的铜环组成，励磁绕组3的两个引出线分别焊在与两个彼此绝缘的铜环上。所述两个彼此绝缘的铜环通过酚醛玻璃纤维塑料压成一体，然后将其压到转子轴上。滑环的外圆表面应平整光滑，以便转子高速运行时期与电刷满足滑动接触要求。

实施例二，一种混合励磁爪极发电机，尤其是汽车交流发电机，其设有上述的爪极转子。由于混合励磁爪极发电机在普通的发电机爪极间安装上一块永磁体。永磁体填充了爪极部分间隙后，漏磁通大大减少，迫使更多的磁通从转子进入定子绕组，从而提高了交流发电机的输出效率。该混合励磁爪极发电机具有如下优点：

永磁体7采用高磁能的稀土永磁材料励磁，使发电机比功率增大。

励磁绕组的励磁电流减少，励磁损耗也相应减少，因而发电机的效率也相应提高。

发电机的怠速性能好，在怠速时，也能满足汽车负载所需要的电压和电流要求。

由于采用了永磁体和线圈共同励磁，可以调节励磁电流来调节输出电压，兼具了输出电压可调节性和永磁电机的高效率于一身。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型权利要求书中所定义的范围。