專利名稱：緊湊的大功率交流發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于在機械能和電能之間轉(zhuǎn)換的機械的電壓和電流控 制系統(tǒng)，例如無刷交流發(fā)電機，尤其涉及一種用于緊湊的大功率永磁 交流發(fā)電機的控制系統(tǒng)，例如適合于車用的緊湊的大功率永磁交流發(fā) 電機。
背景技術(shù)：
交流發(fā)電機一般包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，并布置成與 靜止的定子同心。轉(zhuǎn)子通常布置在定子內(nèi)。然而可替代地，定子可以 同心地布置在轉(zhuǎn)子內(nèi)。外部能源，如電動機或渦輪機，通常直接地或 者通過中間系統(tǒng)如傳動帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)元件。定子和轉(zhuǎn)子都具有一系列磁 極。轉(zhuǎn)子或定子產(chǎn)生磁場，該磁場與另一結(jié)構(gòu)的磁極上的繞組相互作 用。當磁場切割繞組時產(chǎn)生電場，該電場被提供給合適的負載。感應 的電場(其一般稱為電壓源)通?？蓱糜谡髌鳎袝r可被調(diào)節(jié)， 并作為直流輸出電源。感應的電流一般可應用于整流器，有時可被調(diào) 節(jié)，并作為直流輸出電源。在一些情況中，將調(diào)節(jié)的直流輸出信號施 加給直流-交流逆變器，以提供交流輸出。
傳統(tǒng)上，機動車輛中采用的交流發(fā)電機通常包括安裝在發(fā)動機 外部上的殼；布置在殼內(nèi)的具有三相繞組的定子；在定子內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地 支撐殼內(nèi)的皮帶驅(qū)動的爪極式(例如Lundell)轉(zhuǎn)子。然而，為了增大功率輸出，必須顯著地增大傳統(tǒng)交流發(fā)電機的尺寸。因此，車輛內(nèi)
的空間限制容易使這種交流發(fā)電機難以在高輸出(如5KW )應用中使 用，例如為了給空調(diào)設備、制冷設備或通訊設備提供電力。
此外，承載繞組的爪極式轉(zhuǎn)子相對較重(通常占交流發(fā)電機全部 重量的多達四分之三)，并產(chǎn)生很大的慣性。實際上，每當發(fā)動機加速 時這種慣性都會給發(fā)動機造成負載。這容易降低發(fā)動機的效率，導致 額外的燃料消耗。此外，這種慣性在諸如電動車或混合動力車輛的應 用中存在問題?；旌蟿恿囕v利用汽油發(fā)動機來以高于預定閥值如 30Kph (通常相應于汽油發(fā)動機的效率最高的RPM范圍)的速度推 進車輛。類似地，在所謂的"輕度混合動力車輛，，中，利用起動器-發(fā)電 機來在駕駛員壓下油門踏板時提供推進力的初始爆發(fā)，從而當車輛在 交通中停止時便于關閉車輛發(fā)動機，以節(jié)省燃料并削減排放。這種輕 度混合動力系統(tǒng)通常是預期使用高電壓(例如42伏特)的電力系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)中的交流發(fā)電機必須能使電池再充電到足夠的水平，以便驅(qū) 動起動器-發(fā)電機，從而在連續(xù)的停止之間特別是在停停走走的交通中 提供推進力的初始爆發(fā)。因而，需要相對大功率的低慣性的交流發(fā)電 機。
一般地，需要額外的電功率來給車輛中的控制和驅(qū)動系統(tǒng)、空調(diào)
和電器提供電力。對于用于娛樂的、工業(yè)運輸應用如冷藏、建筑應用 以及軍事應用的車輛來說特別是這樣。
例如，機動車輛領域中的趨勢是利用智能的電控制和驅(qū)動系統(tǒng)， 而不是利用機械的或液壓控制和驅(qū)動系統(tǒng)，來減小車輛發(fā)動機上的動 力負載和增大燃料經(jīng)濟性。這種系統(tǒng)例如可以與轉(zhuǎn)向伺服機構(gòu)(其通 常僅在需要轉(zhuǎn)向糾正時才起作用)、減震器(使用反饋來調(diào)節(jié)減震器對 道路和速度狀況的剛度)以及空調(diào)(以保持恒定溫度所需的最小速度 運行壓縮機)相結(jié)合地使用。這種電控制和驅(qū)動系統(tǒng)的使用容易增大 對車輛的電力系統(tǒng)的要求。
類似地，期望的是移動式制冷系統(tǒng)通過電力驅(qū)動。例如，以可變 的速度(與車輛發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)無關)驅(qū)動制冷系統(tǒng)可提高效率。此外，利用電驅(qū)動的系統(tǒng)，連接各個元件的軟管可以用類似于家用冰 箱或空調(diào)器的電驅(qū)動密封系統(tǒng)來代替，所述各個元件例如是壓縮機(在 發(fā)動機上)、冷凝器(布置成暴露在空氣中)以及蒸發(fā)單元(布置在冷 藏室中)。因此，期望的是在這樣的應用中的車輛電力系統(tǒng)應該能夠為 電力驅(qū)動的單元提供必需的電力水平。
還特別需要一種"可移除和更換"的大功率交流發(fā)電機，以便改造 現(xiàn)有的車輛。通常，在車輛的發(fā)動機機艙內(nèi)只有有限的空間來容納交 流發(fā)電機。除非更換的交流發(fā)電機適合于在該可利用的空間內(nèi)，否則， 如果可能的安裝非常復雜，通常需要移除一些主要部件如散熱器、保 險杠等等以及安裝額外的支架、傳動帶和硬件。因此，期望的是更換
的交流發(fā)電機適合于在所提供的原始空間內(nèi)，并與原始硬件接口 。
一般地，永/磁交流發(fā)電機是眾所周知的。這種交流發(fā)電機一使用永 磁體來產(chǎn)生必需的磁場。永磁發(fā)電機傾向于比傳統(tǒng)纏繞的場發(fā)電機輕
得多、小得多。在以下專利中描述了永磁交流發(fā)電機的實例1997年 4月29日授予給Scott等的美國專利5,625,276; 1998年1月6日授予 給Scott等的美國專利5，705，917; 1999年3月23日授予給Scott等的 美國專利5,886,504; 1999年7月27日授予給Scott等的美國專利 5，929，611;2000年3月7日授予給Scott等的美國專利6,034,511; 2002 年8月27日授予給Scott等的美國專利6,441,522。
特別地，通過采用"外部，，永磁轉(zhuǎn)子和"內(nèi)部，，定子可以實現(xiàn)輕的緊 湊的永磁發(fā)電機。轉(zhuǎn)子包括中空的圓柱形殼，高能永磁體布置在該圓 柱形殼的內(nèi)表面上。定子同心地布置在轉(zhuǎn)子殼內(nèi)，并且適當?shù)匕ㄜ?磁鐵芯和導電繞組。該鐵芯一般為圓柱形，其具有在軸向上成鋸齒形 的外周表面，即具有預定數(shù)量的等間隔的齒和槽。導電繞組(由合適 絕緣的導電體構(gòu)成，如涂有清漆的電動機銅線)通過相應槽沿4失芯的 側(cè)面向外圍繞預定數(shù)量的齒纏繞，然后再通過另一個槽向回纏繞。這 里將繞組沿鐵芯的側(cè)面在成鋸齒形的槽外側(cè)延伸的部分稱為端匝。轉(zhuǎn) 子圍繞定子的旋轉(zhuǎn)從轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生磁通量，以和定子繞組相互作用并 在其中感應產(chǎn)生電流。例如在上述的1998年1月6日授予給Scott等的美國專利5，705，917和1999年7月27日授予給Scott等的美國專利 5,929,611中描述了這種交流發(fā)電機的示例。
由永磁發(fā)電機供給的電力根據(jù)轉(zhuǎn)子的速度顯著地變化。在許多應 用中，例如由于汽車發(fā)動機速度的變化或者負載特性的改變，轉(zhuǎn)子速 度的變化是普遍的。因此，通常采用電子控制系統(tǒng)。在上述的1997 年4月29日授予給Scott等的美國專利5，625，276中描述了永磁交流 發(fā)電機和用于其的控制系統(tǒng)的實例。在2000年1月25日授予給 Anderson等的美國專利6,018,200中描述了其他控制系統(tǒng)的實例。在 2004年6月6日提交的、名稱為"用于永磁交流發(fā)電機的控制器" ("Controller for Permanent Magnet Alternator")的、Quazi等共同所 有的共同未決的美國專利申請No.l0/860，393中以及在2006年2月2 日提交的、名稱為"用于交流發(fā)電機的控制器"("Controller for AC Generator")的、Faber man等(包括本發(fā)明人)共同所有的共同未 決的美國專利申請No. 11/347,777中描述了控制系統(tǒng)的其他實例。在此 將上述共同所有的申請引入作為參考，就如其在此被全文地描述一樣。
適應寬范圍的轉(zhuǎn)子速度的需要在機動車輛應用中是特別迫切的。 例如，當發(fā)動機用于使卡車的速度減小時，通常大型卡車柴油發(fā)動機 會從怠速的600RPM運轉(zhuǎn)到高速公路行駛速度的2600RPM，偶爾會 達到3000RPM。這樣，交流發(fā)電機系統(tǒng)的RPM變化為5:1。輕負載 柴油機在稍;微更寬的范圍上運轉(zhuǎn)，例如從600到4000RPM。和汽油車 輛發(fā)動機一起使用的交流發(fā)電機通常必須適應更寬范圍的RPM，例如 從600至6500RPM。此外，交流發(fā)電機必須適應負栽的變化，即零負 載到全負載。這樣，和汽油車輛發(fā)動機一起使用的永磁交流發(fā)電機的 輸出電壓會經(jīng)歷12: l的變化。因此，如果需要傳統(tǒng)的永磁交流發(fā)電 機在具有給定負栽的怠速時提供運轉(zhuǎn)電壓(例如12伏特)，則在具有 該負載的發(fā)動機滿RPM時其將提供多倍的運轉(zhuǎn)電壓，例如上述運轉(zhuǎn) 電壓的10倍，如120伏特。在怠速電壓為120伏特的場合，例如用于 電驅(qū)動空調(diào)或通訊設備，則在發(fā)動才幾滿RPM時的電壓例如將是1200 伏特。這種電壓水平很難處理，并且實際上是很危險的。此外，這種電壓和電流的極端變化需要更加昂貴的元件；用于在高發(fā)動機RPM 時(例如高速公路行駛速度)下產(chǎn)生的高電壓和電流的元件比用于較 為中等電壓的元件昂貴得多。
傳統(tǒng)的高電流機動車輛交流發(fā)電機的定子構(gòu)造成具有有效串聯(lián)連 接的具有大橫截面積的多個導體。更加特別地，傳統(tǒng)上是采用線圏組， 每個相位(A、 B和C相位)與一個組相應。各個相位線圏組(A、 B 和C)在一個端部以"Y"或"A (Delta)，，的方式連接起在一起(端接 的)。線圏組的相對端部按照相位布置，使得每個相位隔離，然后端接 以便集中并交流發(fā)電機引出到電壓控制系統(tǒng)。在引出的端接端，相似 相位的線圏端部成組地焊接到絕緣的電機引線。然后可將這些電機引 線成組地焊接到更大規(guī)格的引線，以成為對于每個相位A、 B和C的 三個分離導體。然后通過將導體捆綁在定子的端匝上來將引線固定在 定子上。將導體捆綁在端匝上減小了銅暴露在流過交流發(fā)電機的冷卻 流體中的量，從而實際上作為絕緣套并且妨礙了端匝和引線的冷卻。 這種纏繞方法存在幾個額外的問題。例如由于每個磁極相位線圏的 匝數(shù)少(在一些情況下僅有一匝)，因此很難或者不可能通過改變磁極 相位線圏的匝數(shù)來使設計輸出電壓發(fā)生微小的變化；大的導體橫截面 積使定子難以纏繞；以及通常線圏之間的短路將燒壞整個定子，使交 流發(fā)電機停機，從而可能損壞驅(qū)動系統(tǒng)或使車輛發(fā)動機過載。
一般地，已知的是這樣的永磁發(fā)電機，其包括有預定數(shù)量的各獨 立組的繞組，它們通過槽圍繞預定數(shù)量的齒纏繞，其中由每組繞組提 供的功率相對地不受其他組的狀態(tài)的影響。例如，在1999年5月4 日授予給Scott等的美國專利5,900,722中描述了這種交流發(fā)電機和用 于其的控制器。在專利US5，900，722描述的交流發(fā)電機中，繞組的組 數(shù)等于磁極數(shù)量的整分數(shù)，控制器電路選擇性地完成到達各獨立組繞 組的電流通路，從而實現(xiàn)期望的輸出。
然而，仍然需要一種緊湊的大功率交流發(fā)電機，其中通過改變磁 極相位線圏的匝數(shù)可以實現(xiàn)期望的輸出電壓，該磁極相位線圏相對容 易纏繞，并使短路的后果最小，同時有利于冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的各個方面，定子繞組用預定數(shù)量的磁極相位線圏纏 繞，優(yōu)選地等于磁極的數(shù)量。每個磁極相位線圏纏繞足夠的臣數(shù)，以 產(chǎn)生所需的交流發(fā)電機的輸出電壓和等于1除以磁極數(shù)量的輸出電流 分數(shù)。然后將這些單獨的磁極相位線圏并聯(lián)連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，相應于每個輸出相位的各個導電相位 環(huán)安裝在交流發(fā)電機內(nèi)，每個線圏對應于與導電相位環(huán)電連接的相應 相位，從而促進冷卻和分組以及將輸出相位傳遞給控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，導電相位環(huán)由非導電的支撐結(jié)構(gòu)保持 定位。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，導電相位環(huán)布置成通過暴露在冷卻流 體如空氣中來提供有效的冷卻，所述冷卻流體流過導電相位環(huán)和端匝。


下文將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中相同的標記表示相同的元件(除 非另外指明)。
圖1是用于機械能和電能之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)的方框圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的交流發(fā)電機的外部的側(cè)視圖。
圖2B是沿圖2A的交流發(fā)電機中的A-A的剖面圖。
圖2C是沿圖2A的交流發(fā)電機中的B-B的簡化剖面圖，其示出
了導電相位環(huán)在交流發(fā)電機內(nèi)的相對布置。
圖2D是圖2A的交流發(fā)電機中的端子的簡化剖面圖。
圖2E是示出了導電相位環(huán)的可替換實施例的視圖。
圖2F是圖2A的交流發(fā)電機的定子鐵芯以及導電相位環(huán)的簡化透
視圖，其示出了導電相位環(huán)和各組繞組(省略了繞組端匝)之間的連接。
圖2G是采用根據(jù)本發(fā)明相位環(huán)的交流發(fā)電機的布線方框圖，該 交流發(fā)電機適于產(chǎn)生DC電壓輸出。 (圖2A-2G共同地稱為圖2)。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的可替換實施例的交流發(fā)電機的
10外部的側(cè)浮見圖。
圖3B是沿圖3A的交流發(fā)電機中的C-C的剖面圖。
圖3C是圖3A的交流發(fā)電機的定子鐵芯以及分段導電相位環(huán)的簡
化透視圖，其示出了分段的導電相位環(huán)和各組繞組(省略了繞組端匪)
之間的連接。
圖3D是根據(jù)本發(fā)明利用分段導電相位環(huán)的交流發(fā)電機的布線的 示意性方框圖，該交流發(fā)電機適于產(chǎn)生DC電壓輸出。(圖3A-3D共 同地稱為圖3)。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的可替換實施例的交流發(fā)電機的 外部的頂4見圖。
圖4B是沿圖4A的交流發(fā)電機中的D-D的剖面圖。
圖4C是圖3A的交流發(fā)電機的定子鐵芯以及多段式導電相位環(huán)的 簡化透視圖，其示出了多段式導電相位環(huán)和各組繞組(省略了繞組端 匝)之間的連接。
圖4D是根據(jù)本發(fā)明利用多段式導電相位環(huán)的交流發(fā)電機的布線 的示意性方框圖，該交流發(fā)電機適于產(chǎn)生DC電壓輸出。(圖4A-4D 共同地稱為圖4)。
圖5是示意性的布線方框圖，其示出了在本發(fā)明的每個實施例中 使用的定子的三相磁極組的三個單獨繞組。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的各個方面的功率轉(zhuǎn)換裝置如交流發(fā) 電機102適當?shù)嘏c整流控制系統(tǒng)100和機械能源(例如驅(qū)動器)104 如發(fā)動機或渦輪機、負栽106如電動機以及如果需要的話在能量存儲 裝置108中如電池、電容器或飛輪相配合。
整流控制系統(tǒng)可以是適合于將來自交流發(fā)電機102的交流信號整 流也就是將其變換成直流信號和以預定的電平如28V調(diào)節(jié)該信號電壓 的任何系統(tǒng)。在優(yōu)選的實施例中，該系統(tǒng)100包括控制器110和切換 橋接器112，例如在2006年2月2日提交的、名稱為"用于交流發(fā)電 才幾的控制器，，("Controller for AC generator")的、Faber man等(包括本發(fā)明人)共同所有的美國專利申請No.11/347,777中所描述的部 件。如果期望，還可以提供逆變器(有時歸類為包括一部分負載106)， 以便以不變的預定頻率和振幅(例如60Hz， 120V)產(chǎn)生交流信號。
一般地，交流發(fā)電機102響應來自能源104的機械輸入產(chǎn)生交流 功率。交流發(fā)電機102優(yōu)選提供多相(例如三相、六相等等)交流輸 出信號，例如相位A(118)、相位B(120)、和相位C(122)。通常 這些輸出信號未被調(diào)節(jié)，其可以根據(jù)驅(qū)動器轉(zhuǎn)速RPM (能源104)顯 著地變化。
優(yōu)選地通過輸入保險絲128，將來自交流發(fā)電機102的AC相位 信號施加給系統(tǒng)100。系統(tǒng)IOO對來自交流發(fā)電才幾102的交流信號進 行整流，即將其變換成直流信號，和以預定的電平例如28伏特調(diào)節(jié)該 信號的電壓。在優(yōu)選的實施例中，切換橋接器112響應來自控制器110 的控制信號選擇性地在來自交流發(fā)電機102的交流信號的各個相位和 負栽106之間提供傳導通路。在2006年2月2日提交的、Faberman 等(包括本發(fā)明人)共同所有的共同未決的美國專利申請 No.11/347，777中示出了示例性的切換橋接器112?？刂破?10選擇性 地產(chǎn)生控制信號給切換橋接器112，以便以預定的電壓產(chǎn)生調(diào)節(jié)的輸 出信號?？刂破?10在本地在輸入114處或者遠程地在輸入140處合 適地對調(diào)節(jié)的輸出取樣，并且調(diào)整給橋接器112的信號，以便保持合 適的輸出。此外，在輸入116處檢測輸出電流，以便進一步修改給橋 接器112的控制信號。
然后，合適地通過輸出保險絲136，將調(diào)節(jié)的直流信號電壓調(diào)節(jié) 輸出(VRO)施加給負載106和能量存儲裝置108。負載106可以是 使用功率的任何裝置，例如燈、電動機、加熱器、電氣設備、功率變 換器如逆變器或直流-直流轉(zhuǎn)換器。能量存儲裝置108對控制系統(tǒng)110 的輸出進行濾波或平滑(盡管在各個實施例中，控制器110本身可以 包括或者以另外的方式提供充分的濾波)。
如果期望，其他輸出150和160可以由系統(tǒng)IOO提供。此外，可 以提供合適的消弧電路142以用于系統(tǒng)保護。優(yōu)選地，交流發(fā)電機102通常是在2004年7月12日提交的、名 稱為"緊湊的大功率交流發(fā)電機，，("Compact High Power Alternator") 的、Charles Y. Lafontaine和Harold C. Scott共同所有的共同未決的 美國專利申請No.l0/889，980中所描述的類型的交流發(fā)電機，但是其對 于每一個磁極包括相應組的繞組(包括至少一個相應于每個相位的繞 組)，相應于給定相位的所有繞組并聯(lián)連接。在此將上述的Lafontaine 等的申請引入作為參考，就如其在此被全文地描述一樣。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，相應于同 一相位的線圏之間的并聯(lián)連接 可通過相應的導電相位環(huán)138實現(xiàn)，該并聯(lián)連接包括布置在導電相位 環(huán)138和交流發(fā)電機的輸出端子262之間的熔斷絲124。每個單獨線 圏的輸出由各自的導電相位環(huán)138收集，各導電相位環(huán)138與其各自 的輸出端子126連接。
隨著交流發(fā)電機102中的總磁極數(shù)增多，單獨線圏的數(shù)量也增多。 傳統(tǒng)的集中線圏的方法包括將電機電線焊接到通常絕緣的電機引線 上。隨著交流發(fā)電機的額定輸出增大，也需要相應地增大電機引線的 負栽承栽能力。通常，通過增大電線的累積規(guī)格(cumulative gauge), 即或者通過增大單個導線的規(guī)格或者通過使用并聯(lián)的多個電線，可以 滿足在電機引線上增大的負栽要求。其凈效果是電機引線的橫截面積 越來越大。當考慮到線圏及其各自端匝的總數(shù)量和導線及其相應的絕 緣時，這樣所產(chǎn)生的具有結(jié)合在一起的導體和電機引線的定子組件使 端匝絕緣，這對冷卻不利。這樣所產(chǎn)生的組件還限制了在端匝上唯一 可用的冷卻劑流(例如空氣流)，進一步降低了冷卻。
這樣，就需要一種緊湊的大功率的交流發(fā)電機，其中通過改變相 對容易纏繞的磁極相位線圏的匝數(shù)，可以實現(xiàn)期望的輸出電壓，并使 短路的后果最小，同時有利于冷卻。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，這可以 通過利用預定數(shù)量的磁極相位線圏實現(xiàn)，優(yōu)選地該預定數(shù)量等于磁極 的數(shù)量，同時磁極相位線圏纏繞有足以產(chǎn)生所需交流發(fā)電機輸出電壓 的(相對小直徑線的)的匝，并且輸出電流分數(shù)等于1除以磁極的數(shù) 量，然后將這些單獨的磁極線圏并聯(lián)連接，優(yōu)選地利用導電相位環(huán)(集流環(huán))138。使用導電相位環(huán)138不僅大大簡化了交流發(fā)電機102的組 裝，而且還有利于冷卻繞組。
更加特別地，交流發(fā)電機102優(yōu)選地包括軸202，其優(yōu)選包括 錐形的突出部分204和螺紋部分206;轉(zhuǎn)子208;定子210;前端板212; 前軸承214;止動螺母216;后端板218;后軸保持環(huán)220;后軸承222; 后止動螺母224;外殼226和各自的系桿(tie rod)(未示出)。轉(zhuǎn)子 208安裝在軸202上，以便和軸一起旋轉(zhuǎn)。定子210緊密地容納在轉(zhuǎn) 子208內(nèi)，與轉(zhuǎn)子208間隔很小的氣隙228。前端板212、前軸承214、 后軸承222、后端板218、外殼226和系桿配合作為支撐組件，以使軸 202、轉(zhuǎn)子208和定子210保持對齊。軸202由軸承214和222保持， 上述軸承分別安裝在前端板212和后端板218上，并使軸202可旋轉(zhuǎn) 地保持和對齊，該軸與前后端板同心且垂直。轉(zhuǎn)子208安裝成在軸202 上旋轉(zhuǎn)，其通過與錐形的軸部分204相配合進行強制定位。后端板218 上安裝和定位定子210，使得其設置在轉(zhuǎn)子208內(nèi)，該定子合適地與 軸202和轉(zhuǎn)子112對齊。外殼226具有垂直于其軸線的端面(優(yōu)選為 圓柱形)，并布置在前端板212和后端板218之間。系桿使端板218 和212壓靠在外殼226上，從而使各元件放正和對齊。
在典型的汽車交流發(fā)電機應用中，皮帶輪230安裝在軸202的端 部上。來自發(fā)動機(例如104，在圖2中未示出)的功率通過合適的 皮帶驅(qū)動器(未示出)傳遞給皮帶輪230，并且因此傳遞給軸202。軸 202使轉(zhuǎn)子208圍繞定子210旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子208產(chǎn)生磁場，該磁場與定 子210上的繞組相互作用。當磁場切割繞組時，產(chǎn)生電流，該電流4皮 提供給合適的負栽。
轉(zhuǎn)子208優(yōu)選包括端蓋232、圓柱形殼234和預定數(shù)量(例如16 對)的可交替磁極的永磁體236，該永磁體布置在殼234的內(nèi)部側(cè)壁 中。轉(zhuǎn)子端蓋232大體上合適地敞開，其包括外周部分238、相應的 橫臂(未示出)和中心轂240,以便給軸202提供連接。提供穿過端 蓋234的相應的冷卻劑(例如空氣)通道242，其由與橫臂(未示出) 相鄰的外周部分238以及中心轂240限定。定子210適當?shù)匕ㄨF芯244和導電繞組(示意性地示出)280。 鐵芯244適當?shù)匕ㄜ洿挪牧系谋∑寞B合堆疊，如非定向的、低耗 損的(無鉛的)鋼，這些薄片被切割或沖壓成期望的形狀，然后對齊 和接合。鐵芯244通常為圓柱形，其具有在軸向上成鋸齒形的外周側(cè) 表面，也就是說，包括預定數(shù)量的齒和槽。鐵芯244優(yōu)選大體上為敞 開的，具有中心孔，該鐵芯適當?shù)匕ň哂休S向通孔的橫臂，以便易 于安裝到后端板218上。
前端板212適當?shù)赝ǔ閳A柱形，包括居中布置轂246，該轂 包括用于定位前軸承214的同軸的孔；外周部分，其包括與中心孔相 隔預定的徑向距離布置并且以相同角距離分布的各螺紋孔(未示出)， 用于容納系桿(未示出)；以及相應的(例如4個)將外周部分248 與轂246連接的橫臂(未示出)，這些橫臂限定了各個冷卻劑(例如空 氣)通道250。
后端板218支撐和定位后軸承222，并安裝和定位定子鐵芯244。 后端板218適當?shù)匕A梯式中心轂252,該轂具有向前減小直徑的 部分254和穿過轂的中心孔256，并且該后端^反通常為圓柱形，優(yōu)選 地具有與前端板212相同的外徑，并通過相應的橫臂(未示出)連接 到轂252。后端板218還適當?shù)匕ㄏ鄳睦鋮s劑(例如空氣)通道 258，該通道由相鄰的橫臂(未示出)、外部部分260和轂252限定。
來自定子繞組280的輸出由相位環(huán)138集中，并在相應的輸出端 子262提供。更加特別地，輸出端子262 (每個相位一個端子)適當 地布置在后端板218中。端子262通過熔斷絲124適當?shù)仉娺B接到相 應的導電相位環(huán)(集流環(huán))138。輸出端子262和熔斷絲124圍繞導電 相位環(huán)138徑向地定位。各個相位環(huán)138通過例如導體276纟皮例如電 連接到具有相應相位的每個單獨線圏來集中每個單獨線圏。各個單獨 導電電纜(例如圖2G中的294 )連接到端子264，以便將相位輸出傳 遞給控制系統(tǒng)100。
導電相位環(huán)138由合適的導電材料制成，例如電鍍的銅。相位環(huán) 138適當?shù)匚幢唤^緣或者最低限度地絕緣(例如用清漆)以有利于冷卻，并且充分地堅硬或剛性，從而一旦被安裝和受到環(huán)境力/加速度時 易于彼此隔離。導電相位環(huán)可由線材坯料制成或者由合適材料的薄片
沖壓而成。在圖2的實施例中，每個導電相位環(huán)138都是連續(xù)的，例 如單件式的線材坯料，其端部例如通過軟釬焊或硬釬焊連接，以形成
連續(xù)的導電環(huán)。
使用一體的連續(xù)的相位環(huán)138是特別有利的，因為通向熔斷絲124 的雙電流通路允許使用更低規(guī)格的(因此更輕和更便宜)材料來形成 相位環(huán)138。當使用一體連續(xù)的相位環(huán)138時，可在與連接熔斷絲124 的點成180度相對的點處有效地劃分電流。由導體276在相位環(huán)的一 半上產(chǎn)生的流出到熔斷絲124的所有電流有效地保持在該一半相位環(huán) 上，在相對另一半上產(chǎn)生的電流沿著該路徑到達熔斷絲124。其結(jié)果 是相位環(huán)大約是導體規(guī)格的一半，且只有一個通路到達熔斷絲124。
各個環(huán)138布置在冷卻劑流路中，彼此電絕緣和隔開，并與后端 板218電絕緣和隔開。使用非導電的導電相位環(huán)安裝結(jié)構(gòu)264將導電 相位環(huán)138適當?shù)貦C械固定于端板218,該安裝結(jié)構(gòu)264優(yōu)選由非常 耐沖擊的且化學穩(wěn)定的材料如聚酰胺-酰亞胺制成，使得每個導電相位 環(huán)(每個相位輸出對應一個導電相位環(huán))彼此物理隔開和電絕緣，以 及與后端板218物理隔開和電絕緣。導電相位環(huán)138定位在冷卻劑(例 如空氣)通道258中，以便最大程度地暴露在交流發(fā)電機102產(chǎn)生的 冷卻劑(例如空氣)流中。通過逐漸改變相鄰相位環(huán)的直徑可以進一 步使對空氣流的暴露最大化。例如，與相位A (端子118)相應的相 位環(huán)138布置得最靠近端板218的內(nèi)部，但是其具有相對大的直徑(適 當?shù)亟咏税?18中冷卻劑(例如空氣)通道2S8的外徑)。與相位B (端子120)相應的相位環(huán)138適當?shù)赝S布置但是向后偏移，其具有 較小的直徑(相位B的導電環(huán)的外徑比相位A的導電環(huán)的內(nèi)徑適當?shù)?小預定的量)。與相位C (端子122)相應的相位環(huán)138同樣適當?shù)赝?軸布置但相對于相位B的導電環(huán)138更向后偏移，且具有更小的直徑 (相位C的導電環(huán)的外徑比相位B的導電環(huán)的內(nèi)徑適當?shù)匦☆A定的 量)。這種能夠通過相位環(huán)安裝結(jié)構(gòu)264獲得的排列使每個導電環(huán)以盡可能接近環(huán)境入口溫度暴露在冷卻空氣流中。優(yōu)選地，最遠離環(huán)境入 口的導電環(huán)具有更大的直徑。
參考圖2D，輸出端子組件126適當?shù)匕▋?yōu)選由高導電耐腐蝕材 料(例如電鍍的銅)構(gòu)成的導電螺柱266和優(yōu)選由高耐沖擊且化學穩(wěn) 定的材料(例如聚酰胺-酰亞胺)構(gòu)成的非導電套管268,以便使輸出 端子與交流發(fā)電機的后端板218電絕緣。該優(yōu)選實施例中的導電螺柱 266具有一體的肩270，其用作交流發(fā)電機后端板218內(nèi)部的支座，螺 母272可緊固在該后端板上，從而將組件固定在后端板218中。
熔斷絲124由合適的材料構(gòu)成，例如計算直徑和長度的絲(優(yōu)選 是電鍍的銅)，該絲在受到計算出的對交流發(fā)電機102、控制系統(tǒng)100 或由所述設備提供功率的電氣系統(tǒng)具有破壞性的負載時將熔化。在優(yōu) 選的實施例中，熔斷絲124軟釬焊或硬釬焊在導電螺柱266和導電相 位環(huán)138上。固定熔斷絲的可替換方法是將合適的接線片與熔斷絲124 的端部連接，然后通過螺母機械地將該端部固定在螺柱266上。
特別地參考圖2B和2C，導電相位環(huán)138固定在安裝結(jié)構(gòu)264上。 導電相位環(huán)138布置在冷卻劑路徑中，暴露在冷卻劑流(例如空氣流) 274中，從而冷卻導電相位環(huán)138和導體276(將線圏繞組連接到相位 環(huán)138)。導電相位環(huán)安裝結(jié)構(gòu)264定位成在相位環(huán)138和定子端匝(未 示出)之間產(chǎn)生間隙。該間隙使后定子端匝暴露在冷卻流體中，這在 傳統(tǒng)方式纏繞的定子中是得不到的。
冷卻劑(例如冷卻空氣)持續(xù)通過交流發(fā)電機并沖擊定子210的 繞組端臣280,從而冷卻該端匝。然后空氣流分開和繼續(xù)通過定子鐵 芯244并進入空腔278，在此空氣流冷卻定子210的遠側(cè)端匝。另一 分開的空氣流在轉(zhuǎn)子殼234和外殼226之間穿過，從而冷卻轉(zhuǎn)子殼234 和永磁體236。分開的空氣流在空氣通道250再次匯合，然后離開交 流發(fā)電才幾到達離心風扇282。
如下面將要描述的，導體276包括單個三相磁極組的A相位118、 B相位120和C相位122部分，該導體離開定子210,并被軟釬焊或 硬釬焊到其各自相應的導電相位環(huán)138。在該優(yōu)選的實施例中，導體
17276暴露在空氣流274中。在某些情況下，期望的是使用薄壁的電絕 緣材料如高熔點芳香族聚酰胺(Nomex)包裹導體276，以便防止接 地。
現(xiàn)在參考圖2E，通過用矩形原料形成導電相位環(huán)使得提供合適的 表面來鉆出和攻絲孔284，實現(xiàn)制造導電相位環(huán)138的可替換方法。 在該實施例中，熔斷絲124的端部可與合適的接線片286連接，用于 通過如帶螺紋的緊固件288固定在導電相位環(huán)138上。同樣地，導體 276也可以配設有類似的接線片，并利用緊固件290固定到導電相位 環(huán)138上。使用類似于安裝結(jié)構(gòu)264的合適結(jié)構(gòu)以類似的方式將導電 相位環(huán)138固定在后端板218上。可替換地，可以在每個相位環(huán)中以 規(guī)則的間隔切割出槽292，在槽292中可以軟釬焊離開定子的各單獨 導體。這種裝配方法優(yōu)于前面描述的將導體276固定在相位環(huán)138上 的方法之處主要在于，通過改造現(xiàn)有的在電動機制造中端接導體所用 的超聲焊接設備就可以實現(xiàn)自動裝配。
現(xiàn)在參考圖2F，其示出了定子210，為了清楚，去除了線圏，并 且大大地簡略了各單獨導體276。在該特殊的實施例中，與三個相位 A、 B和C的每一個相應的各個相位環(huán)138通過軟釬焊、硬釬焊、或 者由未絕緣的耐腐蝕導電材料如電鍍的銅構(gòu)成的整體材料機械加工而 成為連續(xù)的。圖示的端子126相應于A相位118、 B相位120和C相 位122。每個磁極組的輸出通過相位環(huán)138集中在交流發(fā)電機內(nèi)，并 通過三個代表連接到控制系統(tǒng)100的所有三個相位的三個導體離開交 流發(fā)電機。
現(xiàn)在參考圖2G，來自相應的A相位、B相位和C相位繞組118、 120和122的各單獨導體276終止在相應的收集相位環(huán)138上端接， 接著各收集湘位環(huán)通過導體294傳送到控制系統(tǒng)100?？刂葡到y(tǒng)100 的輸出產(chǎn)生電壓調(diào)節(jié)輸出或VRO，具有特定的應用電壓，例如 28VDC。
連接在輸出端子264和控制系統(tǒng)IOO之間的導體294適當?shù)鼐哂?足夠的規(guī)格，以便充分地運載電流。隨著電線或電纜的規(guī)格增大，電纜布線變得越來越難，因為在大規(guī)格的電線中彎曲半徑更大。因此， 在許多應用中難以使用非常大規(guī)格的電線或電纜。正如將要討論的， 在非常大的導體可能是不合適的應用場合中，就能將相位環(huán)分成多個 段，每個相位環(huán)的分段分配一個合適尺寸的導體，以便運栽該特定分 段產(chǎn)生的減小電流。
例如，通過利用被分成多組的相位環(huán)可以減少電流要求。現(xiàn)在參
考圖3A-3D,交流發(fā)電機302采用了兩組相位環(huán)306，具有相應的端 子126和熔斷絲124，該交流發(fā)電機與相應的控制系統(tǒng)308和310配 合。相位環(huán)310在點312和314處^皮電氣隔離。每組相位環(huán)承載相應 的A相位、B相位和C相位部分，每個相位部分通向相應的控制系統(tǒng) 308和310。后端板304與端板218的各個方面都相似，除了一個特征 之外，即該后端板304被機械加工以容納第二組端子126。
現(xiàn)在參考圖3D，每個相位環(huán)部分306容納來自定子210的相應導 體276。相位環(huán)部分306通過端子126、導體316與控制系統(tǒng)308和 310電連接。當端子126連接到相位環(huán)部分306的中部時，在連接熔 斷絲124的位置處將電流有效分開。由導體276在該相位環(huán)部分的一 半上產(chǎn)生的流出到熔斷絲124的所有電流有效地保持在該一半上，在 相對的另一半上產(chǎn)生的電流沿著該路徑到達熔斷絲124。其結(jié)果是相 位環(huán)部分大約是導體規(guī)格的一半，且只有一個通路到達熔斷絲。導體 316的規(guī)格可以根據(jù)特定的應用要求來確定尺寸。當例如考慮到以 28VDC適當?shù)貍鲗?00安培的電力所需的導體尺寸時，目前的發(fā)動機 機艙只能提供非常小的空間。通過在極高的輸出應用中將導體316運 載的電流二等分，就更容易對電纜進行布線。在控制系統(tǒng)中也有相應 的益處。隨著安培數(shù)增大，元件的尺寸和成本增大，但不是以線性的 方式增大。因此通過使導體承栽的電流以及控制元件二等分，可以節(jié) 省空間和成本。
通過將相位環(huán)分成多個部分，可以進一步減小電流要求。例如， 參考圖4A-4D,相位環(huán)可以分成在點416、 418、 420和422處電隔離 的四個部分406。為每個相位環(huán)的分段提供相應組的端子118、 120、122，以與相應的控制系統(tǒng)408、 410、 412和414連接。對于相位環(huán)部 分306,端子126連接在相位環(huán)部分406的中部，電流在連接熔斷絲 124的位置處有效地分開。由導體276在相位環(huán)一半上產(chǎn)生的流出到 熔斷絲124的所有電流有效地保持在該一半上，在相對的另一半上產(chǎn) 生的電流沿著該路徑到達熔斷絲124。其結(jié)果是相位環(huán)大約是導體規(guī) 格的一半，且只有一個單獨的通路到達熔斷絲124。控制系統(tǒng)408、410、 412和414的輸出并聯(lián)連接，以便提供輸出VRO +和VRO-。
如前面所描述的，定子鐵芯210通常為圓柱形，其具有在軸向上 成鋸齒形的外周表面，即具有預定數(shù)量的等間隔的齒和槽。導電繞組 (由合適絕緣的導電體構(gòu)成，如涂有清漆的電動機銅線)通過各個槽沿 鐵芯的側(cè)面向外圍繞預定數(shù)量的齒纏繞，然后再通過另一個槽向回纏 繞?，F(xiàn)在參考圖5，定子鐵芯210包括預定數(shù)量的槽，例如36個(在 圖5中示意性示出，用數(shù)字l-36表示)。導電繞組包括相應于轉(zhuǎn)子中 的每個磁極的預定數(shù)量的各個相位線圏(A相位、B相位和C相位)。 三相交流發(fā)電機的各個萬茲極相位線圏包括A》茲極相位線圏518、 B磁 極相位線圏520和C磁極相位線閨522，這些磁極相位線圏共同地構(gòu) 成磁極相位線圏組526。對于在"Y，，連接524中相互配合的交流發(fā)電機 的每個磁極有一個磁極相位線圏組(例如，在12個磁極的交流發(fā)電機 中的12個磁極相位線圏組)。12個磁極的交流發(fā)電機的磁極相位線圏 導體526與其相應的導電相位環(huán)506、 508和510連接。
例如，單獨磁極相位線圏522 (磁極組1的C相位)纏繞在定子 210的#36和#3槽上。包括線圏522的導體526的匝數(shù)等于產(chǎn)生交 流發(fā)電機的一個相位的額定輸出電壓所需的匝數(shù)。單獨相位線圏的輸 出電流部分等于1除以交流發(fā)電機的磁極數(shù)量。這樣，單獨磁極相位 線圈由臣數(shù)相對較多的相對小的線組成。
這種構(gòu)造在制造交流發(fā)電機以及運行交流發(fā)電機的過程中都具有 許多的優(yōu)點。
因為每個單獨的》茲極相位線圏由相對較多的匝組成，因此通過改 變臣數(shù)可以實現(xiàn)設計電壓的微小變化。例如，以傳統(tǒng)的方式纏繞的且
20所有磁極相位線圏串聯(lián)連接的特定的12磁極交流發(fā)電機需要等于線 規(guī)為6.285的1.0417匝的導體，以便在1940rpm時產(chǎn)生14VDC (在 適當整流后)、300安培的功率。匝數(shù)和同等的線規(guī)都不是用于生產(chǎn)的 實際數(shù)字。通過構(gòu)造磁極相位線圏并聯(lián)連接的示例性交流發(fā)電機，每 個單獨的磁極相位線圏為17線規(guī)的12.5匝。(應該注意，通過在定子 疊合堆疊的一側(cè)上端接單獨磁極相位線圏的一個端部(稱為起點)并 在定子疊合堆疊的另一側(cè)上端接單獨磁極相位線圏的另一端(稱為終 點)可以構(gòu)造一半匝。該構(gòu)造在圖18A中示出)。還對于該實例，把 初始設計增大到1.0833匝(也不是實際的數(shù)字)將使每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)降低 到1894。這可以在該可替換的結(jié)構(gòu)中通過將每個并聯(lián)的磁極相位線圏 增大到13匝來實現(xiàn)。導體相對小的橫截面積使得可以更容易地纏繞線
單獨磁極相位線圏的匝之間的短路使在交流發(fā)電機中產(chǎn)生的大部 分電力流入短路線圏。由于線圏由相對大量匝數(shù)的相對小橫截面積的 導體構(gòu)成，因此短路的匝將非?？斓厝刍⑶宄搪?。由一個磁極 相位線圏斷開(opening up)導致的輸出功率的下降近似為1/(磁極數(shù) +相位數(shù))。例如，在一個磁極相位線圏被短路并然后自清除的情況下， 12磁極的、三相交流發(fā)電機的功率輸出下降近似為3%。
例如，通常將在小于2秒內(nèi)清除單獨磁極相位線圏的匝之間的短 路。消除了對交流發(fā)電機驅(qū)動系統(tǒng)的損害，發(fā)動機可以繼續(xù)運行，且 沒有附加的負載，交流發(fā)電機可以繼續(xù)產(chǎn)生功率給所連接的負載。導 電相位環(huán)138分別標識為A環(huán)506、 B環(huán)508和C環(huán)510。為了清楚 的目的，示意性地示出了三個單獨的磁極相位線圏導體，即A相位 512、 B相位514和C相位516。在該圖示中，構(gòu)成磁極相位線圏組的 三個磁極相位線圍中的每一個以"Y"連接524的方式進行連接。如前 面所描述的，還可以利用相位集流環(huán)實現(xiàn)"A (Delta)"連接。
各個單獨相位線圏導體以不會妨礙冷卻的有效方式集中。通過使 相位線圏導體的相位線圏端匝相對于定子210的面成90度，端匝暴露 在盡可能最大的空氣流中，從而可以給所述端匝提供盡可能最佳的冷卻。
盡管已經(jīng)結(jié)合各個示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限 于示出的具體形式，可以設想在不脫離本發(fā)明的精神的條件下創(chuàng)造本 發(fā)明的其他實施例。如下面的權(quán)利要求所表達的，可以根據(jù)本發(fā)明對 元件、材料、數(shù)值、結(jié)構(gòu)以及設計和布置的其他方面作出多種變化。
權(quán)利要求
1. 緊湊、大功率的功率轉(zhuǎn)換裝置，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括圓柱形殼和布置在殼上的預定數(shù)量的永磁體，該轉(zhuǎn)子適于圍繞殼的軸線旋轉(zhuǎn)；包括鐵芯和多組導電繞組的定子，每組導電繞組包括預定數(shù)量的單獨導電繞組并與電相位相應；與每組導電繞組相關聯(lián)的相應收集導體，每組導電繞組中的每個單獨導電繞組與相應的收集導體并聯(lián)電連接；和引導冷卻劑以使其與定子繞組接觸的冷卻劑流路；各個收集導體布置在冷卻劑流路中，收集導體彼此電絕緣和彼此隔開并且與繞組電絕緣和隔開。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個收集導體包括連續(xù)的導電環(huán)。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括與每個導電環(huán)相關聯(lián)的相應 輸出端子組件，輸出端子組件分別在單個點處電連接到導電環(huán)，使得 從連接到導電環(huán)上相對于端子組件連接點而言不同位置處的各單獨繞 組提供的電流選擇由輸出端子組件的連接點和導電環(huán)上相對于所述輸 出端子組件的連接點成大約180度的點所限定的兩條路徑中的一條。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中輸出端子組件包括導電柱和電 連接在導電柱和相應導電環(huán)之間的熔斷絲。
5. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中各個導電環(huán)具有不同的直徑， 以便促進冷卻。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中各個導電環(huán)相對彼此同心且軸 向地移位。
7. 如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括非導電的安裝結(jié)構(gòu)，該安裝 結(jié)構(gòu)與導電環(huán)相配合以將導電環(huán)保持在預定的位置。
8. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中導電環(huán)由端部相連接的線材坯 形成。
9. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中導電環(huán)通過沖壓導電材料片形成。
10. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中導電環(huán)由矩形料形成。
11. 如權(quán)利要求l所述的裝置，還包括非導電的安裝結(jié)構(gòu)，該安 裝結(jié)構(gòu)與收集導體相配合以將收集導體保持成預定的布置方式。
12. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中收集導體是非絕緣的，以便 促進冷卻。
13. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中安裝結(jié)構(gòu)同心和軸向地保持 各組導電環(huán)，以便在環(huán)境入口溫度將導電環(huán)暴露于冷卻流體。
14. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中導電環(huán)相對剛性，使得導電 環(huán)在正常運行時發(fā)生的加速過程中保持形狀。
15. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中對于每個電相位來說，每個 收集導體包括相應一組預定數(shù)量的電絕緣的且大小相同的導電弧。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，還包括與每個導電弧相應的輸出 端子組件，其在單個點與導電弧電連接。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中端子組件包括導電柱和電連 接在導電柱和相應導電弧之間的熔斷絲。
18. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中各組導電弧具有不同的半徑， 以便促進冷卻。
19. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中各組導電弧相對彼此同心且 軸向地移位。
20. 如權(quán)利要求15所述的裝置，還包括非導電的安裝結(jié)構(gòu)，該安 裝結(jié)構(gòu)與各組導電弧相配合以將導電弧保持成預定的布置方式。
21. 如權(quán)利要求20所述的裝置，其中安裝結(jié)構(gòu)同心且軸向地保持 各組導電弧，以便在環(huán)境入口溫度將導電弧暴露于冷卻流體。
22. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中與導電弧連接的單個點大約 在導電弧的中點。
23. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中導電弧由線材坯形成。
24. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中導電弧由矩形料形成，并且包括適于接納各單獨繞組的相應槽口 。
25. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中收集導體弧相對剛性，使得 收集導體弧在正常運行出現(xiàn)的加速過程中保持形狀。
26. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中與轉(zhuǎn)子中的每個磁極相應的 各單獨相位線圏均勻地分布在各組導電弧之間。
27. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中對于每個電相位來說，每個 收集導體包括一組兩個電絕緣的且大小相同的導電弧。
28. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中對于每個電相位來說，每個 收集導體包括一組四個電絕緣的且大小相同的導電弧。
29. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中冷卻劑流路包括穿過定子鐵 芯的通路和穿過轉(zhuǎn)子的通路。
30. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中各單獨導電繞組具有相對小 的直徑，使得單獨繞組中的短路狀態(tài)將導致該單獨繞組熔化并清除短 路。
全文摘要
一種緊湊的大功率的功率轉(zhuǎn)換裝置，包括轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子包括圓柱形殼和布置在殼上的預定數(shù)量的永磁體，并且轉(zhuǎn)子適于圍繞殼的軸線旋轉(zhuǎn)。定子包括鐵芯和多組導電繞組，每組導電繞組包括預定數(shù)量的單獨導電繞組并與電相位相應。各個收集導體與每組導電繞組相應，每組中的每個單獨導電繞組與相應的收集導體電連接。各個收集導體布置在冷卻劑流路中，該冷卻劑流路引導冷卻劑與定子繞組相接觸，收集導體彼此電絕緣和彼此隔開并且與繞組電絕緣和隔開。公開了形式為連續(xù)環(huán)和形式為多個弧的收集導體。
文檔編號H02K9/06GK101438483SQ200780013577
公開日2009年5月20日 申請日期2007年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者C·Y·拉方丹, H·C·斯科特 申請人:磁應用公司