[发明专利]一种降低铁损的特殊爪极电机转子结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机转子，尤其涉及一种用于交流发电机的转子。

背景技术

爪极结构的电机因其结构坚固、生产成本低并且可方便地调节输出功率从而在汽车领域中被大量应用。随着近年对生产效率及环保的要求越来越高，相应的针对汽车电机的效率及体积等要求也随之提高。

由于爪极电机结构和强度的限制，其转子部分不能像定子那样采用硅钢片叠式的结构，而只能采用实心结构，并由铸造和车铣工艺加工完成。造成了爪极结构电机相较于其他类型的电机其转子的铁损尤为突出。铁损是磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗以及剩余损耗的总称。其中，磁滞损耗是指铁磁材料作为磁介质，在一定励磁磁场下产生的固有损耗(在电能转换磁能过程中所产生的损耗)；涡流损耗是指磁通发生交变时，铁芯产生感应电动势进而产生感应电流，感应电流呈旋涡状，称之为涡流；感应电流在铁芯电阻上产生的损耗就是涡流损耗；剩余损耗是指除磁滞损耗和涡流损耗以外的损耗，由于所占比重较小，也可忽略不计。如图1所示的转子结构，椭圆型阴影10分显示了通常情况下转子铁损最为严重的区域。

为了降低铁损，现有技术中出现了几种解决方案。美国专利U7525233中提供了在爪极的极齿表面开槽的技术方案。通过在极齿表面开槽的方式降低磁通密度，并减少铁损。该技术方案的缺点在，虽然铁损有所下降，但电机的性能也会因此减弱。另一方面，开槽导致转子的刚性减弱，增加了高速旋转时由于离心力引起的形变风险，并增加了风阻损耗。

欧洲专利EP2157679则是通过在极齿上开槽并在槽中嵌入磁钢或线圈结构的方式降低铁损，见图2-4。该技术方案的缺点在于：第一、在开槽中添加磁钢则会导致电机转子的磁场不受控制，其原因在于发电机应用中，即使希望电机空转不发电，转子的磁铁仍然会做工，因此产生不必要的损耗。第二、布置线圈于开槽中则显然大大增加了加工难度。第三、同时线圈作为金属材料也同样会产生严重的涡流损耗，导致开槽效果被减弱甚至抵消。

欧洲专利EP1770846公开了一种爪极定子式永磁电机，为了降低定子损耗和特殊的绕线方式，采用了压粉铁心铸造成型的爪极结构。尽管压粉铁心能够保证刚度，但在强度上或满足不了需要高速旋转的转子中存在的巨大离心力。

与现有技术相比较，本发明所提供的转子装置利用在转子表面开槽并嵌入压粉铁心，利用压粉铁心的软磁材料特性，其具有良好的导磁性，但却有相对较低的涡流损耗和磁滞损耗。这样，既可以降低转子铁损，又保证转子表面的磁通密度，并因此保证了电机的性能。压粉铁心条的嵌入，还可以一定程度的弥补开槽导致的转子强度弱化，填平的转子表面减少了风阻损耗。本专利即利用了压粉铁心的特长，又最大限度的降低了压粉铁心材料的使用量。在传统模具保留的基础上，只需做小改动，即可达到一定的改善效果。产品升级成本也会因此降低。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种有效减轻铁损、加工便利且经济有效的爪极电机转子。

为了实现上述发明目的一种用于交流发电机的转子，其特征在于，该转子包括至少一组爪极，该爪极与一转轴固定，该爪极的内侧放置一励磁组件，该爪极的外表面固定一压粉铁心块，用于减少铁损。

更进一步地，该压粉铁心块嵌入该爪极的外表面，该压粉铁心块的外表面与该爪极的外表面在同一平面。

更进一步地，该爪极的外表面包括一凹槽，该压粉铁心块位于该凹槽内。

更进一步地，该压粉铁心块与该凹槽过盈配合。

更进一步地，该压粉铁心块与该凹槽通过一柔性件连接。

更进一步地，该柔性件是胶或弹簧片。

更进一步地，该压粉铁心块与该凹槽通过一楔型块连接。

更进一步地，该压粉铁心块的形状与该凹槽的形状相对应。

更进一步地，该凹槽在该爪极的外表面的开口小于该凹槽的最大直径。

更进一步地，该凹槽与该压粉铁心块的断面均呈以下形状中的一种：“T”字型、三角型、梯形、圆形、椭圆形、五边形。

与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中爪极电机及易发生铁损区域的示意图；

图2是现有技术中一种在转子表面的开槽示意图；

图3是图2所示的开槽中嵌入磁钢的示意图；

图4是图2所示的开槽中嵌入线圈的示意图；

图5是本发明一种实施例的压粉铁心装配示意图；