專利名稱：具有抗振定子的汽車交流發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在客車或卡車上的汽車交流發(fā)電機。
背景技術(shù)：
目前，為了解決環(huán)境問題，人們已將汽車發(fā)動機的重量減小到一定的尺度，同時通過增大發(fā)動機扭矩來提高汽車的驅(qū)動性能。因此，盡管發(fā)動機排量相同，但這可能會使發(fā)動機的振動增大。另外，由于汽車交流發(fā)電機通過支架安裝在發(fā)動機上，并由發(fā)動機進行驅(qū)動，因此發(fā)動機的振動會傳遞到交流發(fā)電機上。因此，必須要改進交流發(fā)電機的抗振結(jié)構(gòu)。此外，還需要汽車交流發(fā)電機功率強勁、結(jié)構(gòu)緊湊，以減小發(fā)動機的空轉(zhuǎn)速度和發(fā)動機艙的空間，以便確保客艙具有足夠的空間。減小汽車交流發(fā)電機的噪聲也是必須的，從而滿足降低汽車所產(chǎn)生噪聲的社會需求和減小客艙噪聲的市場需求。當然，應(yīng)當在低成本的條件下來完成上述改進。
WO98/54823公開了一種結(jié)構(gòu)緊湊、功率強勁且噪聲較低的汽車交流發(fā)電機，其由定子線圈構(gòu)成，所述定子線圈由多個導(dǎo)體元件構(gòu)成。從一個槽的多個層面其中之一延伸出的一個導(dǎo)體元件與從另一個槽的另一個層面中延伸出的另一個導(dǎo)體元件相連。因此，可以將一對低電阻三相定子線圈以較高的間隙系數(shù)安裝在定子中。
但是，其并沒有給出有關(guān)定子線圈的線圈端抗振結(jié)構(gòu)方面的建議，在不考慮汽車交流發(fā)電機的主體部分的情況下，定子線圈線圈端的剛性較低。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的。
本發(fā)明的一個目的是提供一種汽車交流發(fā)電機，通過增大定子線圈線圈端的剛度來改善發(fā)電機的抗振結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個目的是改善與定子和整流裝置相連的輸出導(dǎo)線的抗振性。
本發(fā)明的再一個目的是通過降低定子線圈的電阻來提供一種功率強勁和廉價的定子線圈。
本發(fā)明的又一個目的是通過使用多個相位互不相同的繞組來提供一種低噪聲的定子線圈。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個特點，提供一種汽車交流發(fā)電機，該交流發(fā)電機包括一個勵磁轉(zhuǎn)子、一個定子和一個用于支承所述轉(zhuǎn)子和所述定子的機架，所述轉(zhuǎn)子具有多個爪形磁極元件，所述定子具有一個定子鐵芯和一個多相定子線圈。該汽車交流發(fā)電機具有如下的特點定子線圈包括至少兩對沿每個槽的深度方向?qū)R的槽內(nèi)部件和分別從槽的兩個相對的軸向端部延伸并設(shè)置在其中的第一和第二線圈端；第一線圈端包括多個交叉導(dǎo)線，每個交叉導(dǎo)線與設(shè)置在第一槽的一個層面中的一個槽內(nèi)部件以及設(shè)置在第二槽的另一個層面中的另一個槽內(nèi)部件相連，所述第二槽與所述第一槽間隔的距離小于N和S極之間的極距；第二線圈端包括多個交叉導(dǎo)線，每個交叉導(dǎo)線與設(shè)置在第三槽的一個層面中的一個槽內(nèi)部件以及設(shè)置在第四槽的另一個層面中的另一個槽內(nèi)部件相連，所述第四槽與所述第三槽間隔的距離為N和S極之間的極距。因此，降低了第一線圈端的高度，增大了第一線圈端的剛性，因而提高了抗振性。另外，減小了第一線圈端的電阻，因而減小了其熱損失并增大了輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點，上述汽車交流發(fā)電機還具有如下的特點定子線圈包括多個導(dǎo)體元件；每個導(dǎo)體元件具有一個傾斜部分，該傾斜部分在一個線圈端和該傾斜部分的一個端部與另一個導(dǎo)體元件的傾斜部分相交；轉(zhuǎn)折部分設(shè)置在第一線圈端；用于將該傾斜部分的部分與另一個傾斜部分的端部相連的連接部分設(shè)置在第二線圈端。因此，第一線圈端變硬，同時形成轉(zhuǎn)折部分，從而增大了其剛性，并進一步提高了抗振性。
根據(jù)本發(fā)明的又一個特點，上述汽車交流發(fā)電機具有如下的特點設(shè)置在一個槽中的一個槽內(nèi)部件與設(shè)置在一個相鄰的槽中的另一個槽內(nèi)部件相串聯(lián)，從而形成定子線圈的一部分相位線圈。因此，很容易地將設(shè)置在相互間隔距離小于一個極距的槽中的導(dǎo)體連接在第一線圈端。這種結(jié)構(gòu)可降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的再一個特點，上述汽車交流發(fā)電機還具有如下的特點定子線圈的每個輸出導(dǎo)線從第一線圈端伸出。因此，高度減小的第一線圈端與整流裝置之間的距離可作得足夠長，從而輸出導(dǎo)線的彎曲角半徑可充分地大，從而提高了抗振性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點，上述汽車交流發(fā)電機還具有如下的特點那些設(shè)置在相鄰兩個槽中的串聯(lián)導(dǎo)體元件分別沿兩個相反的圓周方向延伸。因此，可很容易地將設(shè)置在相互間隔距離小于極距的槽中的導(dǎo)體連接在第一線圈端。因此，可增大線圈端的剛性，從而以較低的成本代價來提高抗振性。
根據(jù)本發(fā)明的又一個特點，上述汽車交流發(fā)電機還具有如下的特點多個槽由第一槽組和第二槽組構(gòu)成，第一槽組包括相互間隔一個極距的槽，第二槽組包括分別設(shè)置在第一槽組的槽附近且與第一槽組隔開的電角相差30度的槽；第一多相繞組設(shè)置在第一槽組中；第二多相繞組設(shè)置在第二槽組中；輸出功率分別由第一和第二多相繞組提供。因此，線圈端的剛性提高，從而抗振性提高，通過將電角彼此相差30度的一對多相繞組相連接，從而降低了磁噪聲。

本發(fā)明的其它目的、特點和性能以及相關(guān)部件的功能可由下述的說明書、所附權(quán)利要求書和附圖中清楚地看出，其中圖1是本發(fā)明第一實施例的汽車交流發(fā)電機的整體視圖；圖2是第一實施例定子線圈的一部分相位線圈的配線圖；圖3是圖2所示的一部分繞組的示意圖；圖4是表示定子線圈的兩個線圈組之間相位關(guān)系的示意圖；圖5是包含第一實施例的整個定子線圈的配線圖；圖6是第一實施例的定子線圈的輸出導(dǎo)線的側(cè)視圖；圖7是第二實施例的定子線圈中的一部分的示意圖；圖8是第三實施例的定子線圈中的一部分的繞線圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)定子線圈的相位線圈中的一部分的繞線圖；圖10是表示整個現(xiàn)有技術(shù)定子線圈的繞線圖。
具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各個實施例進行描述。
圖1-6示出了本發(fā)明第一實施例的汽車交流發(fā)電機。
在轉(zhuǎn)矩從發(fā)動機傳遞給皮帶輪20時，汽車交流發(fā)電機1就開始工作，且在勵磁電流通過一對滑環(huán)9和10加到固定在轉(zhuǎn)子2上的勵磁線圈8時，支承皮帶輪20的轉(zhuǎn)子2開始轉(zhuǎn)動。在勵磁電流加到勵磁線圈8時，就在磁極鐵芯71、72上產(chǎn)生N和S磁極，從而在定子線圈31上產(chǎn)生交流電壓。整流裝置5與定子線圈31的輸出導(dǎo)線311相連，并在整流裝置5的輸出端6提供直流電。冷卻風扇11、12固定在磁極鐵芯71、72上，以便于冷卻空氣從位于機架4軸向端部的開口41流入，并從位于機架4徑向外側(cè)部分的開口42排出。
定子線圈31通過絕緣子34安裝在定子鐵芯32的槽中。定子線圈31由多對U形導(dǎo)體元件構(gòu)成。如圖2所示，轉(zhuǎn)折部分33a位于第一線圈端31a，而連接部分33b位于第二線圈端31b。如圖3所示，N、S極的數(shù)目是8，一對三相繞組設(shè)置在槽中。槽的數(shù)目是96，設(shè)置在轉(zhuǎn)子2周向的磁極的一個極距相當于6個槽距。
如圖2和3中的點劃線、虛線、實線和雙點劃線所示，導(dǎo)體元件分別沿徑向從槽的內(nèi)側(cè)延伸布置到槽的外側(cè)。在第一線圈端31a處，每個U形導(dǎo)體元件插入到相互間隔5倍槽距也就是小于一個極距并位于互不相同的槽層中的兩個槽中。另外，插入到相互間隔6倍的槽距或者是一個極距的兩個槽中的導(dǎo)體元件焊接在第二線圈端31b。從兩個彼此相鄰的槽延伸出的多對導(dǎo)體元件串聯(lián)而形成第一三相繞組的X相繞組。以同樣的方式，以相互間電角相差為120度形成Y相繞組和Z相繞組，從而形成第一三相繞組。以同樣的方式，在與第一三相繞組電角相差為30度的位置處形成第二三相繞組(其由U相、V相和W相繞組構(gòu)成)。在每個槽中，插入第一和第二三相繞組的導(dǎo)體元件。例如，如圖3所示，X相繞組的X1線圈和U相繞組的U1線圈插入到相同的槽中。
由于本發(fā)明的每個導(dǎo)體元件在第一線圈端31a處設(shè)置在相互間隔5倍槽距的兩個槽中，因此，如圖9和10所示，如果與設(shè)置在相互間隔一個極距或6倍槽距的兩個槽中的普通繞組相比，第一線圈端31a傾斜部分的長度以槽距比例減小。
因此，線圈端的高度按比例減小。從而提高了線圈端31a的抗振性。另外，定子線圈的長度減小，因此降低了工作熱損耗，并提高了效率和輸出功率。
而且，線圈端31a的高度減小，因此，如圖6所示，在不改變整流裝置位置的情況下，輸出導(dǎo)線311的彎曲角半徑可設(shè)置得大于普通定子的彎曲角半徑。因此，提高了輸出導(dǎo)線311的抗振性，并因此而避免使輸出導(dǎo)線311損壞。
如圖3所示，相互之間形成相位差的線圈串聯(lián)形成相位線圈，該相位線圈與其它線圈呈交錯星形連接。這種連接方式可分散由電樞反作用力所引起的磁場畸變，從而降低磁噪聲。由于相位角彼此相差30度的兩個相位線圈形成交錯三相線圈，因此，消除了磁振現(xiàn)象，并進一步降低了磁噪聲。
在第一實施例中，槽的數(shù)目為普通定子槽數(shù)目的兩倍。但是，如圖7所示，第二實施例定子的槽數(shù)目可以與普通定子的槽數(shù)目相同。在此情況下，一個線圈端與2個槽距之間的導(dǎo)體元件相連，其小于與一個極距相當?shù)?個槽距，因此，線圈端的高度可作得與第一實施例一樣低，從而增大了輸出導(dǎo)線的抗振性。
在第一實施例中，設(shè)置在兩個相鄰槽中的導(dǎo)體元件是串聯(lián)的。但是，本發(fā)明第三實施例中的定子是不同的。如圖8所示，設(shè)置在三個相鄰槽中導(dǎo)體元件串聯(lián)而形成一個相位線圈，其在轉(zhuǎn)折部分側(cè)的線圈端31a與另一個設(shè)置在間隔小于一個極距也就是間隔一個槽距的槽中的線圈相連。在圖8中，N極和S極每個的數(shù)目都是6個，槽距的數(shù)目是72。也就是，每個極距6個槽。一個相位中導(dǎo)體的數(shù)目大約是8。在此情況下，可獲得相同的效果。
在上述實施例中，定子線圈由具有轉(zhuǎn)折部分的多個導(dǎo)體元件構(gòu)成。這種定子線圈可由連續(xù)導(dǎo)線制成。在此情況下，一個線圈端通過將設(shè)置在相互間隔一個N、S極距的槽中的導(dǎo)體相連而形成，另外的線圈端通過將設(shè)置在相互間隔距離小于N、S極距的槽中的導(dǎo)體相連而形成。
N、S極和串聯(lián)的相鄰槽的數(shù)目可根據(jù)所需的輸出特性而變化。線圈的星形連接方式可變?yōu)槿切芜B接或星形和三角形連接組合線圈。
在前述的說明書中，結(jié)合特定實施例對本發(fā)明進行了描述。但顯然，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定范圍的情況下，本發(fā)明的這些特定實施例還可作出各種的變型和改進。
權(quán)利要求
1.一種汽車交流發(fā)電機，該交流發(fā)電機包括一個勵磁轉(zhuǎn)子(2)、一個定子(3)和一個用于支承所述轉(zhuǎn)子(2)和所述定子(3)的機架(4)，所述轉(zhuǎn)子具有多個在圓周方向交替形成N和S極的爪形磁極元件，所述定子具有一個與上述轉(zhuǎn)子(2)相對設(shè)置的定子鐵芯(32)和一個安裝在所述定子鐵芯(32)的多個槽中的多相定子線圈(31)，其特征在于所述定子線圈(31)包括至少兩對在每個所述槽的深度方向?qū)R的槽內(nèi)部件和分別從所述槽的兩個軸向相對的端部延伸并設(shè)置在其中的第一和第二線圈端(31a、31b)；所述第一線圈端(31a)包括多個交叉導(dǎo)線，每個交叉導(dǎo)線與設(shè)置在所述槽的第一槽的一個層面中的一個所述槽內(nèi)部件以及設(shè)置在所述槽的第二槽的另一個層面中的另一個所述槽內(nèi)部件相連，所述第二槽與所述第一槽間隔的距離小于所述N和S極之間的極距；所述第二線圈端(31b)包括多個交叉導(dǎo)線，每個交叉導(dǎo)線與設(shè)置在所述槽的第三槽的一個層面中的一個所述槽內(nèi)部件以及設(shè)置在所述槽的第四槽的另一個層面中的另一個所述槽內(nèi)部件相連，所述第四槽與所述第三槽間隔的距離為所述N和S極之間的極距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車交流發(fā)電機，其特征在于所述定子線圈(31)包括多個具有轉(zhuǎn)折部分(33a)的導(dǎo)體元件；每個所述導(dǎo)體元件具有一傾斜部分，該傾斜部分在一個所述線圈端和該傾斜部分的一個端部與另一個導(dǎo)體元件的傾斜部分相交；所述轉(zhuǎn)折部分(33a)設(shè)置在所述第一線圈端(31a)；用于將所述傾斜部分的所述端部與另一個傾斜部分的端部相連的連接部分(33b)設(shè)置在所述第二線圈端(31b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車交流發(fā)電機，其特征在于設(shè)置在一個所述槽中的一個所述槽內(nèi)部件與設(shè)置在所述一個所述槽附近的另一個所述槽內(nèi)部件相串聯(lián)，從而形成所述定子線圈(31)的一部分相位線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車交流發(fā)電機，其特征在于所述定子線圈的每個輸出導(dǎo)線(311)從所述第一線圈端伸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車交流發(fā)電機，其特征在于那些設(shè)置在相鄰兩個所述槽中的所述串聯(lián)導(dǎo)體元件分別沿兩個相反的圓周方向延伸。
6.根據(jù)上述任意一項權(quán)利要求所述的汽車交流發(fā)電機，其特征在于上述多個槽由第一槽組和第二槽組構(gòu)成，第一槽組包括相互間隔一個極距的槽，第二槽組包括分別設(shè)置在所述第一槽組的所述槽附近且與所述第一槽組以電角相差30度間隔的槽；第一多相繞組設(shè)置在所述第一槽組中；第二多相繞組設(shè)置在所述第二槽組中；輸出功率分別由所述第一和第二多相繞組提供。
全文摘要
定子線圈(31)包括至少兩對在每個槽的深度方向?qū)R的槽內(nèi)部件和分別從槽的兩個軸向相對的端部延伸的第一和第二線圈端(31a、31b)。第一線圈端(31a)包括多個交叉導(dǎo)線，每個交叉導(dǎo)線與設(shè)置在第一槽的一個層面中的一個槽內(nèi)部件以及設(shè)置在第二槽的另一個層面中的另一個槽內(nèi)部件相連，第二槽與第一槽間隔的距離小于N和S極之間的極距。第二線圈端(31b)包括多個交叉導(dǎo)線，每個交叉導(dǎo)線與設(shè)置在第三槽的一個層面中的一個槽內(nèi)部件以及設(shè)置在第四槽的另一個層面中的另一個槽內(nèi)部件相連，所述第四槽與第三槽間隔的距離為N和S極之間的極距。
文檔編號H02K3/18GK1431755SQ03101090
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者中村重信, 梅田敦司 申請人:株式會社電裝