CN102437661A - 车辆用交流发电机的定子铁芯 - Google Patents

Abstract

一种车辆用交流发电机的定子铁芯，利用钢板或电磁钢板制作，多个齿状铁芯在周向上从圆筒状的铁芯主体向内侧的转子铁芯侧等间隔突出设置，各齿状铁芯上绕组了3相交流卷线，其特征在于，卷线使用事先成形为预定形状的电线束，将该电线束一根根插入形成于各齿状铁芯间的插槽内，然后安装于固定铁芯，各齿状铁芯与可动铁芯相对的前端部具有突出部，该突出部的两端突出，端面沿周向延伸，插槽朝向上述转子铁芯侧开口的插槽开口宽度即上述突出部间的周向宽度，该宽度为1.5mm至3mm且必须大于绕组卷线直径，并且齿状铁芯突出部根部的厚度与突出部的转子铁芯部的长度大致相等。

Description

车辆用交流发电机的定子铁芯

技术领域

本发明涉及一种车辆用交流发电机的定子铁芯。

背景技术

图3是表示现有车辆用交流发电机的定子铁芯的立体图。图4是图3中P部的放大图。车辆用交流发电机的定子铁芯1形状大致为圆筒状。当作为车辆用交流发电机的零部件进行组装时，在该圆筒的内部将收纳未图示的转子铁芯即转子。定子铁芯1具有圆筒状的铁芯主体1a，多个大致呈板状的齿状铁芯1b朝向中心、在周向上等间隔地排列。齿状铁芯1b的端部与未图示的转子相对。在相邻的各齿状铁芯1b之间，形成有与轴平行的槽，即插槽2。将定子铁芯1作为定子进行组装时，各齿状铁芯1b的周围会绕组未图示的卷线，从而成为定子。

卷线绕组在齿状铁芯1b的周围，例如在图3中，电线从下往上贯通1个插槽2，然后从上往下贯通该插槽2往后数的第三个插槽2，像这样，间隔2个插槽，在轴向上穿梭在各插槽2内。然后，像这样，一边在多个齿状铁芯1b之间穿梭，一边在周向上在铁芯主体1b的内侧进行绕组。像这样绕组的1层卷线，在周向上是将插槽分别错开绕组了三层。通常的卷线是事先在其他地方将卷线像这样穿梭成形，然后在各插槽2内插入3层，然后利用清漆固定。

各齿状铁芯1b的与转子相对的前端部具有突出部1c，该突出部1c的两端突出，端面沿周向延伸。这样做的目的是使得与转子相对的对向面1d的面积增加。即，齿状铁芯1b的剖面形成为T字形，使得对向面1d的面积得以增加。另一方面，在齿状铁芯1b之间形成的插槽2的开口宽度S由于设置了突出部1c，因此比较狭窄。

定子铁芯1使用由薄铁板或电磁钢板在轴向上层叠多片的层叠钢板制作而成。在制作定子铁心1的工序中，一般是将形成为定子铁芯1的剖面形状的带状铁板以螺旋状旋转多圈，层叠成圆筒状，该带的两端焊接于圆筒端面制作而成。

日本专利文献JP3307542A公开的像这样构造的现有车辆用交流发电机的定子铁芯1，为增大与转子相对的对向面1d的面积，尽量使突出部1c较大。但是，在插槽2中必须要插入卷线束。因此，目前是在确保卷线插入的最小开口宽度S的同时，使突出部1c最大限度地突出。在相邻突出部1c之间形成的插槽开口宽度S为齿状铁芯1b的1个间距宽度t的33～37%。然而，像这样构造的插槽开口宽度S的大小仅仅是为了使卷线容易插入，并未考虑到发电机的输出和效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述不足而提供一种车辆用交流发电机的定子铁芯，该定子铁芯可减少转子铁芯的涡电流损失，使发电机的输出增大，效率变好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种车辆用交流发电机的定子铁芯，利用钢板或电磁钢板制作，多个齿状铁芯在周向上从圆筒状的铁芯主体向内侧的转子铁芯侧等间隔突出设置，各齿状铁芯上绕组了3相交流卷线，其特征在于，卷线使用事先成形为预定形状的电线束，将该电线束一根根插入形成于各齿状铁芯间的插槽内，然后安装于固定铁芯，各齿状铁芯与可动铁芯相对的前端部具有突出部，该突出部的两端突出，端面沿周向延伸，插槽朝向上述转子铁芯侧开口的插槽开口宽度即上述突出部间的周向宽度，该宽度为1.5mm至3mm且必须大于绕组卷线直径，并且齿状铁芯突出部根部的厚度与突出部的转子铁芯部的长度大致相等。

上述宽度最好为比绕组卷线直径大0.3mm，这样既可保证产品性能，又可不擦伤绕组卷线表面。

本技术方案得来的具体分析如下：一般而言，开口部变大时，定子与转子铁心之间的机械空隙长度不变，但是磁性空隙则如下表示。

将机械空隙设为δ，卡特系数为kc，磁性空隙δ’由以下算式表示。

      δ’=kcδ

卡特系数由以下算式表示。

      kc=t/(t－γδ)

      γ≈（S/δ）²/(5+S/δ)

这里，S为开口部，t为插槽间距。因此，开口部S越大，卡特系数越大，磁性空隙δ’也越大，会使输出特性和效率降低。因此，为提高特性，必须缩小开口部，但是为插入电线束又需要扩大开口部，如何设定开口部S对车辆用交流发电机的特性和作业性有很大影响。

此外，当开口部变大时，由于开口部所产生的插槽谐波磁通变大，该谐波磁通会致使涡电流流至转子铁芯的表面，产生涡电流损失。该涡电流损失会随着开口部变大而变大，因此理论上希望开口部越小越好，然而如果开口部太小，则无法从开口部插入卷线，因此最小的开口部为卷线外径+α（便于插入卷线的余量，这里为0.3mm）。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过改变铁芯侧开口的插槽开口宽度，可以增大发电机的输出，同时不会导致转子铁芯表面的涡电流损失过大。

附图说明

图1表示本发明实施例所述车辆用交流发电机的定子铁芯。

图2是表示使用本发明所述定子铁芯的车辆用交流发电机的特性的图表。

图3表示现有的车辆用交流发电机的定子铁芯。

图4是图3中P部的放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述

图1中，本实施方式所述的定子铁芯3和以往的定子铁芯一样，具有圆筒状的铁芯主体3a，多个大致呈板状的齿状铁芯3b朝向中心、在周向上等间隔地排列。齿状铁芯3b的端部与未图示的转子相对。在相邻的各齿状铁芯3b之间，形成有与轴平行的槽，即插槽2。

各齿状铁芯3b与转子相对的前端部也和以往一样，具有两侧向周向突出形成的突出部3c，使得与定子相对的对向面3d的面积增大。进而，将突出部的根部厚度3e和突出部的长度3f设定为大致相等，使得即使3d的对向面增大，从突出部3c流至齿状铁芯3b的磁通也能饱和，对向面3d的面积增加不会削减其效果。

在图2中，横轴以插槽开口部的绝对值表示。一般而言，车辆用交流发电机的定子外径的标准化尺寸为Φ128㎜、 Φ139㎜、 Φ144㎜，用绝对值表示基本不会改变其倾向，因此没有问题。这里以Φ139为代表例进行说明。纵轴表示使用定子铁芯3，在输出电压为14V、转速为6000rpm条件下的输出电流（A）和涡电流损失（W）。

在此图2所示的交流发电机的特性中，当开口部S在2.0mm左右时，输出达到峰值，之后随着开口部的扩大，输出会减少，并且转子铁芯表面的涡电流损失增加，因此开口部最大设定为3.0mm。当然，开口部最好是比卷线直径要大0.3mm。

此外，当开口部在2.0mm以下时，随着插槽开口部的缩小，输出会降低。这是因为，由于插槽开口部缩小，因此卷绕在插槽上的卷线周围的磁路，即齿状铁芯3b铁芯主体3a相反侧的齿状铁芯3b、插槽开口部S的导磁性会增大、卷线的阻抗增大，因此输出降低。输出电流通常采用以下算式表示。

输出电流I=K（Edc－Eb）/(f*L)

这里，K为常数，Edc为发电机的发电机该转速的感应电压（换算成直流电压的值），Eb为连接于交流发电机的电池电压（这里为14V）。f为该转速的频率，L为卷线（定子线圈）的阻抗。因此，当卷线直径加0.3mm小于1.5mm时，随着插槽开口部缩小，如上所述，卷线的阻抗会增大，而输出电流减少，因此可将插槽开口部设定为1.5mm。

图2为定子铁芯3的数据，该定子铁芯3和以往相同，采用叠层钢板制作，具有36个齿状铁芯，对向的转子磁极数为12极。但是叠层齿状铁芯3b的数量也可以不是36个，例如经确认，具有48个，相对的转子的磁极数为16极时，也具有同样的特性。

Claims (3)

1.一种车辆用交流发电机的定子铁芯，利用钢板或电磁钢板制作，多个齿状铁芯在周向上从圆筒状的铁芯主体向内侧的转子铁芯侧等间隔突出设置，各齿状铁芯上绕组了3相交流卷线，其特征在于，卷线使用事先成形为预定形状的电线束，将该电线束一根根插入形成于各齿状铁芯间的插槽内，然后安装于固定铁芯，各齿状铁芯与可动铁芯相对的前端部具有突出部，该突出部的两端突出，端面沿周向延伸，插槽朝向上述转子铁芯侧开口的插槽开口宽度即上述突出部间的周向宽度，该宽度为1.5mm至3mm且必须大于绕组卷线直径，并且齿状铁芯突出部根部的厚度与突出部的转子铁芯部的长度大致相等。

2.如权利要求1所述的车辆用交流发电机的定子铁芯，其特征在于，所述宽度为比绕组卷线直径大0.3mm。

3.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯具有36个上述齿状铁芯。

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