CN101573853A - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机，尤其是用于汽车的电励磁的爪极发电机(10)，所述电机具有定子绕组(18)，该定子绕组(18)的相接线端子(14.1～14.5)按照五角星形的方式与整流器装置(19)相连接。所述定子绕组(18)被构造成五相，其中，至少一次被布置在相邻的槽内的相接线端子(14.1～14.5)被连接。优选地，所有待连接的相接线端子(14.1～14.5)被布置在相邻的槽(15)内。

Description

电机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述类型的电机，尤其涉及一种用于汽车的电励磁的爪极发电机。
背景技术
为此，由DE 103 61 859 AI公开了一种电机，该电机被构造为用于汽车的三相交流发电机。在此，各个绕组末端通过被中间连接了的导体单元分别与接线板的一个电接线端子以及与整流器组的接线端子相连接，由此，尤其在多相电机中造成了极大的连线开支。
发明内容
根据本发明的具有独立权利要求的特征的电机具有如下优点，即用于相接线端子(Stranganschluβ)的开支被保持地较低。这尤其适用于当所有待连接的相接线端子被布置在定子的相邻的槽内的时候，从而使得这些相接线端子能够直接被中间连接并且通过一个共同的连接与整流器相连接。在这种情况下，经证实特别有利的是：按照五角星形的方式连接所述各个相邻的相接线端子，并且所述定子对于每个转子极具有5个槽。由此得出一种布置，在该布置中，在距最前面的两个被连接了的相接线端子最多5个槽距的间隔处，跟随着相邻槽的另外两个被连接了的相接线端子。
此外，恰当地，所述相接线端子位于10个相邻的槽的区域中，其中，第(2n-1)个槽的相接线端子分别与第2n个槽连接，在此，n是1到5之间的一个整数。所述相接线端子的这种集中布置尤其适用于将所述定子制造为平叠片(Flachpaket)，在装入了定子绕组之后，该平叠片被卷成成品的圆形定子，因为在这种情况下，在所述定子的两个末端之间仅存在两个所述绕组的凸缘()。此外，通过该布置还得到了制造技术上的好处，因为所述接线端子彼此挨得相对较近并且由此使焊接过程变得容易。然而另一方面，同样有利地，当整流器的各个部件均匀地分布在电机范围上的时候，所述相接线端子的位置也相应均匀地分布在所有的槽上，因为所述相接线端子就紧密地与各个整流器部件相邻了并且仅需要较短的连接。在这种情况下，在相互连接的、被布置在相邻的槽内的相接线端子之间分别有至少4个没有相接线端子的槽。
如果在所述相接线端子中分别相互连接偶数根导线，那么可以特别有利地，将所述定子绕组构造为对称的。恰当地，在根据本发明的电机的定子中，槽的数量在60至80之间，其中，对于所述定子绕组的五相实施方案，得到具有12、14或16个爪极凸指(Klauenpolfinger)的电机转子的实施方案。这些实施方案一方面在低转速时提供了足够的电机功率，另一方面在出现最高的转速时在机械上也是足够稳定的。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例，在以下的描述中将对这些实施例作进一步详细地说明。
附图示出：
图1示出了一个用于汽车的、具有爪极转子的交流发电机的纵截面，
图2示出了一个五相交流发电机的电路图，在该交流发电机之后设有整流器，
图3示出了一个五相定子绕组的绕线草图，该定子绕组被实施为简单的波形绕组并且具有集中在最前面10个槽上的接线端子，
图4示出了一个五相定子绕组的绕线草图，该定子绕组被实施为分布的波形绕组并且具有集中在最前面10个槽上的接线端子，
图5示出了一个五相定子绕组的绕线草图，该定子绕组被实施为简单的波形绕组并且具有分布在30个槽上的接线端子，
图6示出了一个五相定子绕组的绕线草图，该定子绕组被实施为分布的波形绕组并且具有分布在30个槽上的接线端子，
图7示出了一个根据本发明的电机的定子的截面，
图8和图8A示出了根据本发明的定子绕组的相接线端子的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于汽车的交流发电机10的截面。其中，该交流发电机10具有分成两个部分的外壳13，该外壳13由第一轴承端盖13.1和第二轴承端盖13.2组成。轴承端盖13.1和轴承端盖13.2容纳了一个具有环形叠片铁心17的定子16，在该环形叠片铁心17的向内开口的并且轴向延伸的槽15中装入了定子绕组18。环形定子16用其径向向内对准的表面包围被构造成爪极转子的电磁激励的转子20。其中，转子20由两个爪极板22和23组成，在爪极板22和23的外周上分别布置了在轴向方向上延伸的爪极凸指24和25。在转子20中布置这两个爪极板22和23，以使它们的在轴向方向上延伸的爪极凸指24、25在转子20的范围中相互交替地作为N极和S极。由此得到了反向磁化的爪极凸指24和25之间的对于磁性所必需的爪极间隙，由于爪极凸指24和25沿着其自由末端缩小，因此该爪极间隙容易倾斜于电机轴地偏移。为了本发明的以下描述，该偏移被简称为是轴向的。
借助轴27和位于每一侧上的每一个滚动轴承28，转子20被可旋转地放置在各个轴承端盖13.1或者13.2中。转子20具有两个轴向的端面，在这两个端面上分别固定了一个风扇30。这些风扇基本上由一个板状的或者圆盘状的切断件(Abschnitt)组成，风扇叶片以公知的方式从该切断件露出。这些风扇30用于通过轴承端盖13.1和13.2中的开口40来实现电机10的外侧和内部空间之间的换气。为此，将开口40设置在轴承端面13.1和13.2的轴向末端上，借助风扇30，通过孔口40将冷却空气吸入电机10的内部空间。通过风扇30的旋转将冷却空气径向向外地加速，以使冷却空气也能够穿过冷却空气可通过的绕组端部45与传动侧接触(hindurchtreten)，以及穿过冷却空气可通过的绕组端部46与电子侧接触。通过此效应冷却绕组端部。冷却空气在穿过绕组端部与传动侧和电子侧接触后或者在环流了这些绕组端部之后通过未示出的开口按径向向外的路线流出。
在图1的右侧有一个保护罩47，该保护罩47保护不同的部件不遭受环境的影响。因此，该保护罩47例如覆盖集电环组件49，该集电环组件49向励磁绕组51提供励磁电流。在该集电环组件49周围布置了一个散热器53，在这里，该散热器充当为正散热器。轴承端盖13.2充当为所谓的负散热器。在轴承端盖13.2和散热器53之间布置了一个接线板56，该接线板56在散热器53中以桥电路的形式将固定在轴承端盖13.2内的负二极管58与整流器19的未在图中示出的正二极管相互连接起来。
在图2中借助一个电路图示出了一个五相发电机10。五个绕组相分别成对地在连接点14.1～14.5上包含电气角α。发电机10在具有五个桥臂19.1～19.5的(B10)整流器19的输出端上提供电压U。连接点14和桥臂19之间的分配关系如下：14.1对应19.1，14.2对应19.2，14.3对应19.3，14.4对应19.4以及14.5对应19.5。在每个连接点14上，两个绕组相之间的电气角α为36°。
图3至图6示出了具有30个槽的定子绕组18的不同绕线草图，其相应于具有6个爪极凸指24的转子20的实施方案。在实践中，人们通常为汽车发电机选择更高的槽数和转子20中更高的爪极凸指数，优选60～80个槽，这在每个转子极有5个槽的情况下相应于12、14或16个爪极凸指24。优选地，如图2中所示并且如图2中详细说明的那样，以五角星形的形式连接根据本发明的五相定子绕组18。然后得到了以如图3至图6中所示的形式的各个相14的连接，其中，所有待连接的相接线端子14.1～14.5被布置在相邻的槽中。这不是强制的，然而仅对相邻的相14进行连接取得了最大可能的合理化。
图3示出了一个定子绕组18的绕线草图，该定子绕组被实施为具有集中在最初10个槽15上的相接线端子14.1～14.5的简单波形绕组。在这种情况下，在图3中单独示出了绕组部分a～e，并且各个绕组接线端子通过虚线向上延长并且在那里按照图2中的附图标记聚集在一起。所述定子绕组被实施为五相，由此得到了最佳的连接可能性。同时，在该绕组的实施方式中，产生的噪声和生成的发电机电压U的波动性都比较小。待连接的相接线端子都处于相邻的槽中，并且特别有利地按照五角星形连接这些相接线端子，如根据图2已经示出和说明的那样。此外，这种相绕组的连接方式导致很好地充分利用所述电机，尤其是与星形接法或五角形接法相比，产生更低的无功电流。
相应于定子绕组18的五相构造，定子槽15的数量分别是10的倍数，爪极的数量则为槽数的五分之一。因此，在图3至图6中示出的具有30个槽的绕线草图造成转子20中的6个爪极凸指24。然而，该槽数是出于简化地示出绕组的目的而选择的，因为仅具有6个爪极凸指的转子20只有在超过一个相对较高的转速之后才达到所需的输出功率。在实践中，在汽车中被用作发电机的电机在爪极结构中尤其拥有12或16个爪极凸指24，从而在发电机的变压比为1∶2.5～1∶3的情况下的通常大约为800～7000U/min的汽车转速范围中，在电机的转速超过大约1800U/min之后在空载中就已经得到了足够的输出功率，而不会在驱动内燃机的最高转速时在机械上使所述电机负荷过重。
在图3中示出的绕线草图示出了一个简单的波形绕组，该波形绕组具有集中在定子圆周上的最前面10个槽上的相接线端子14.1～14.5。这种相接线端子的布置尤其在将整流器19同样集中地布置在接线板56上的时候具有好处，因为由此得到了对整流器接线端子的较短连接以及焊接连接的空间紧凑的布置。根据图2，相a～e的各根导线L的连接方式如下：在相接线端子14.1中，绕组a与绕组b相连接；在相接线端子14.2中，绕组c与绕组d相连接；在相接线端子14.3中，绕组e与绕组a相连接；在相接线端子14.4中，绕组b与绕组c相连接；在相接线端子14.5中，绕组d与绕组e相连接。在根据图4的绕线草图中得到绕组a～e的相应连接，然而其中，所述绕组被实施为分布的波形绕组。
图5示出了一个具有并实施为简单波形绕组的相a～e的绕线草图，然而其中，相接线端子14.1～14.5均匀地分布在所有30个槽上。在这种情况下，在相接线端子14.1中，相a与相e相连接；在相接线端子14.2中，相c与相d相连接；在相接线端子14.3中，相a与相b相连接；在相接线端子14.4中，相d与相e相连接；在相接线端子14.5中，相b与相c相连接。
如果整流器19的二极管也相应均匀地分布在接线板56上，那么将相接线端子14.1至14.5均匀地分布在定子16的整个圆周上尤其提供了如下优点：由此，一方面得到了有利于用于所述整流器的冷却情况，另一方面得到了从所述相接线端子到所述整流器的较短的和直接的连接。
按照图6的绕线草图在相接线端子14.1至14.5的分布方面相应于图5中的绕线草图，然而，在此情况下，按照图4中的示意图，定子绕组18再次被构造为分布的波形绕组。与原则上同样可以被使用的叠绕组相比，按照图4至图6的波形绕组具有更短的导线长度，并且因此在同样的导线横截面的情况下具有更小的电阻。此外，尤其在将所述电机实施为用于汽车的爪极发电机的情况下，所述波形绕组进一步提供了制造技术上的好处，以及能够容易地实现具有较高透气性的并且相应地能使所述绕组更好地被冷却的绕组端部的有利结构。
图7以放大图的形式示出了在定子16的叠片铁心17中的槽15的结构。在此，箭头32表示定子的外径，而箭头33表示定子的内径或者用于容纳转子20的孔径。用附图标记34来表示槽孔，该槽孔的隙缝宽度S小于包括导线绝缘部分在内的导线直径D的两倍。通过槽密封件35，在向着定子内部33的方向上对槽35进行密封。附加地通过槽15中的槽绝缘部分36绝缘地布置导体L。在这种情况下，最大的槽宽B大于包括导线绝缘部分在内的导线直径D的两倍。在一个槽15中的导线L的数量大于7，由此在足够地冷却所述绕组的情况下得到有利的具有更高槽填充的生产情况。
在图8和图8A中，对于在相邻的槽中分别设有一根导线L的实施方案，详细地示出了相接线端子14.1～14.5的结构。导线末端被相互扭绞，在聚束套筒38之外的区域37中被除去绝缘层，以及通过连接卡夹39被接合。如图8a所示，在卡夹39内的区域41中焊接了导线末端37并且为导线末端37装备整流器接线端子42。如图2所示，从整流器接线端子42分别向整流器19的每个整流器接线端子19.1～19.5设置一个连接。

Claims (12)

1.一种电机，尤其是用于汽车的电励磁的爪极发电机(10)，该电机具有定子绕组(18)，该定子绕组(18)的相接线端子(14.1～14.5)与整流器装置(19)相连接，其特征在于，所述定子绕组(18)被构造为五相，并且在此，所述相接线端子(14.1～14.5)至少一次被布置在相邻的槽(15)内。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所有待连接的相接线端子(14.1～14.5)被布置在相邻的槽(15)内。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，按照五角星形的方式连接所述定子绕组(18)的绕组相(a～e)(图2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述定子(16)对于每个转子极(24)具有5个槽(15)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述槽的数量为60～80个，所述爪极凸指(24)的数量为12、14或16个。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，在距最前面的两个被连接了的所述相接线端子(14.1)最多5个槽距的间隔处，跟着相邻槽(15)的另外两个被连接的相接线端子(14.2～14.5)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述相接线端子(14.1～14.5)位于10个相邻的槽(15)的区域内，其中，第(2n-1)个所述槽的所述相接线端子分别与第2n个所述槽相连接，并且n是1到5之间的一个整数(图3、图4)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，在位于相邻的槽(15)中的两个相互连接的相接线端子(14.1～14.5)之间至少有四个没有相接线端子的槽(15)(图5，图6)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，在所述相接线端子(14.1～14.5)中分别相互连接偶数根导线(L)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述槽的隙缝宽度(5)小于包括所述导线绝缘部分在内的所述导线直径(D)的两倍。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述槽宽(B)大于包括所述导线绝缘部分在内的所述导线直径(D)的两倍。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，在一个槽(15)内的所述导线(L)的数量大于7。
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