CN107968509A - 具有扁线定子绕组的交流发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电机领域，特别涉及一种具有扁线定子绕组的交流发电机。具有扁线定子绕组的交流发电机，其包括电机壳体，电机壳体内部设置有定子组件，定子组件的内部设置有转子组件，其特征在于：所述的定子组件包括定子铁芯，定子铁芯内侧的壁面上均布有嵌线槽，定子线圈嵌在嵌线槽内，所述的定子线圈由多个截面呈方形的扁铜线加工而成线圈单元构成，线圈单元包括嵌在不同嵌线槽内的第一直线部和第二直线部，以及连接第一直线部和第二直线部的弯折部，所述的弯折部包括与第一直线部和第二直线部连接的倾斜部以及设置在两个倾斜部之间的圆弧过渡部。本发明设计了一种高输出、高效率、低噪音且散热性能好的具有扁线定子绕组的交流发电机。
Description
技术领域
本发明属于电机领域，特别涉及一种具有扁线定子绕组的交流发电机。
背景技术
随着能源的日益匮乏，节能降耗成为目前国际社会发展所面临的一项极为紧迫的任务。开发研制超高效电动机系统对保证我国能源的充分利用与持续发展具有重要意义。
在降低电机损耗方面，铜与铝相比所具有良好的导电性，铸铜转子是以铜为导电基质的新型电动机转子，利用铜优异的导电性能，可以降低转子损耗，提高电动机效率。但工频铸铜转子电机虽然在效率上有了明显提高，但其启动电流变大，启动转矩变小，有时甚至超出了异步电机设计标准的容差范围。
随着汽车技术的快速发展，汽车上的用电设备日益增多，从而汽车的用电量越来越高，进而对汽车发电机的发电功率要求也越来越高，功率的增加必然会导致发电机体积的加大；然而，当前汽车的发动机室越来越狭小及拥挤，在有限的空间内，现有发电机的发电量已无法满足这一需求，故发电机体积与发电量间的矛盾问题成为发电机高功率研发的一技术难题，目前在限制发电机体积的前提下，要提高输出功率一最行之有效的手段是调整定子的绕组。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，本发明设计了一种高输出、高效率、低噪音且散热性能好的具有扁线定子绕组的交流发电机。
本发明的技术方案如下：
具有扁线定子绕组的交流发电机，其包括电机壳体，电机壳体内部设置有定子组件，定子组件的内部设置有转子组件，其特征在于：所述的定子组件包括定子铁芯，定子铁芯内侧的壁面上均布有嵌线槽，定子线圈嵌在嵌线槽内，所述的定子线圈由多个截面呈方形的扁铜线加工而成线圈单元构成，线圈单元包括嵌在不同嵌线槽内的第一直线部和第二直线部，以及连接第一直线部和第二直线部的弯折部，所述的弯折部包括与第一直线部和第二直线部连接的倾斜部以及设置在两个倾斜部之间的圆弧过渡部。
本发明对发电机的定子结构进行了改进，采用扁铜线来制作定子线圈，这样定子线圈能够更好的占满嵌线槽，增大了定子线圈的截面积，现有技术中采用多股线制成的定子线圈，由于多股线为圆形线，当多个圆形线平列排布在一起时，各个圆形线之间必然存在一定的间隙，影响了定子线圈的截面积的增加，不利于定子线圈的电阻的降低，进一步的，现有技术中，为了避免定子端部的定子线圈之间产生接触应力，需要增加定子线圈端部的长度，其也会造成定子线圈的电阻的增大，本发明采用扁铜线支撑的定子线圈具有截面积大且长度也得到了缩短，有效降低了定子线圈的阻值，继而降低了定子的损耗，提高了交流发电机的输出，提高了整个交流发电机的输出。
所述的每个嵌线槽内并排设置有两个线圈单元，本发明对定子的每个嵌线槽内设置的线圈单元的数量进行限定，由于每个线圈单元之间还要设置有绝缘纸，减少线圈单元的个数从而减少了绝缘纸的数量，进一步的提高了线圈单元在嵌线槽内的占比。
所述的定子线圈包括第一定子绕组和第二定子绕组，第一定子绕组和第二定子绕组的相位差为30°，本发明通过设置两套三相绕组，使两者产生的反作用磁动势相互抵消，从而达到在发生源采取措施降低噪音的目的，现有的多股铜线制作的定子绕组，如果设置多个绕组，势必会增加定子端部线圈的重叠，影响了电机的性能。
所述的第一直线部和第二直线部的另一端与相应的线圈单元焊接连接在一起，采用焊接的连接方式，可以方便加工，保证线圈单元之间的连接可靠性。
所述的转子组件为铸铜转子，其包括由硅钢片叠加得到的硅钢片体，还包括嵌入硅钢片体孔内的用于对硅钢片体进行承载的转轴，其特征在于：所述的硅钢片体上沿周向均布设置有若干个浇注孔，在硅钢片体的两端浇筑成型有铜端盖，在浇注孔内形成有与铜端盖连接的铜导体，所述的转轴为中空转轴。
本发明进一步的对转子组件进行改进，采用一种压铸方式加工的铸铜转子，利用铜的优异导电性能，来降低转子损耗，提高点激动效率，转子电阻的降低，这意味着在同样转矩的情况下，转差会降低，效率会增高，进一步的转差的降低，转子的热损耗也降低，即电机转子的温升得到控制，转子的使用寿命得到很大的提升，再者，本发明的转轴为中空的转轴，中空的转轴首先降低了转轴的质量，也使整个转子的质量得到降低，转子的惯性比原来的小，使电机的启动和停止所需的时间缩短，即在短时间内，电机能够输出最大扭矩或者电机能够及时停止转动，当电机作为汽车的驱动设备时，能够提高汽车的启动速度和减少汽车的刹车距离，中空的转轴能够减少转轴中产生的涡流，从而减少了涡轮的损耗以及感应电流对转子的干扰。
所述的硅钢片体的表面设置有螺旋形的凹槽，设置的凹槽在转动时，能够驱动气流在转子和定子之间流动，提高了转子表面气流的流速，有助于转子的散热，继而也能进一步控制转子的工作温度，有利于转子使用寿命的延长。
所述的铜端盖的表面设置有若干个配重孔，所述的配重孔内壁设置有螺纹，设置的配重孔方便人们对转子的动平衡进行调整，减少转子转动过程中存在的晃动从而降低了整个电机的震动以及噪音，使电机的性能得到进一步的提高。
所述的硅钢片体由多个硅钢片扭转叠加而成，本发明对硅钢片的叠加的方式进行了改进，采用扭转叠加的方式，相邻的硅钢片之间存在一定的转差，最终形成一个倾斜扭转的浇注孔，这样浇注得到的铜导体不会在浇注孔内出现窜动，提高了转子的可靠性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明对发电机的定子结构进行了改进，采用扁铜线来制作定子线圈，这样定子线圈能够更好的占满嵌线槽，增大了定子线圈的截面积，现有技术中采用多股线制成的定子线圈，由于多股线为圆形线，当多个圆形线平列排布在一起时，各个圆形线之间必然存在一定的间隙，影响了定子线圈的截面积的增加，不利于定子线圈的电阻的降低，进一步的，现有技术中，为了避免定子端部的定子线圈之间产生接触应力，需要增加定子线圈端部的长度，其也会造成定子线圈的电阻的增大，本发明采用扁铜线支撑的定子线圈具有截面积大且长度也得到了缩短，有效降低了定子线圈的阻值，继而降低了定子的损耗，提高了交流发电机的输出，提高了整个交流发电机的输出。
2、本发明通过设置两套三相绕组，使两者产生的反作用磁动势相互抵消，从而达到在发生源采取措施降低噪音的目的，现有的多股铜线制作的定子绕组，如果设置多个绕组，势必会增加定子端部线圈的重叠，影响了电机的性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的定子组件的结构示意图；
图3为定子组件中嵌线槽的剖视示意图；
图4为第一定子绕组和第二定子绕组的连接示意图；
图5为相邻的线圈单元的连接示意图；
图6为线圈单元的结构示意图；
图7为转子的剖视结构示意图；
图8为图7中A-A的剖视示意图；
图9为转子的结构示意图；
图中1为电机壳体，2为定子组件，20为定子铁芯，21为嵌线槽，3为定子线圈，30为线圈单元，31为第一三相绕组，32为第二三相绕组，33为圆弧过渡部，4为转子组件，41为转轴，42为铜端盖，43为硅钢片体，431为浇注孔，44为铜导体，432为凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，具有扁线定子绕组的交流发电机，其包括电机壳体1，电机壳体1内部设置有定子组件2，定子组件2的内部设置有转子组件4，所述的定子组件2包括定子铁芯20，定子铁芯20内侧的壁面上均布有嵌线槽21，定子线圈3嵌在嵌线槽21内，所述的定子线圈3由多个截面呈方形的扁铜线加工而成线圈单元30构成，线圈单元30包括嵌在不同嵌线槽内的第一直线部332和第二直线部333，以及连接第一直线部332和第二直线部333的弯折部，所述的弯折部包括与第一直线部和第二直线部连接的倾斜部331以及设置在两个倾斜部331之间的圆弧过渡部33，本发明中的圆弧过渡部采用切割加工而成，不存在弯折加工的过程，减少了弯折加工过程中造成的原子排列变形，从而使定子线圈的阻值得到进一步的控制。
本发明对发电机的定子结构进行了改进，采用扁铜线来制作定子线圈，这样定子线圈能够更好的占满嵌线槽，增大了定子线圈的截面积，现有技术中采用多股线制成的定子线圈，由于多股线为圆形线，当多个圆形线平列排布在一起时，各个圆形线之间必然存在一定的间隙，影响了定子线圈的截面积的增加，不利于定子线圈的电阻的降低，进一步的，现有技术中，为了避免定子端部的定子线圈之间产生接触应力，需要增加定子线圈端部的长度，其也会造成定子线圈的电阻的增大，本发明采用扁铜线支撑的定子线圈具有截面积大且长度也得到了缩短，有效降低了定子线圈的阻值，继而降低了定子的损耗，提高了交流发电机的输出，提高了整个交流发电机的输出。
所述的每个嵌线槽21内并排设置有两个线圈单元30，本发明对定子的每个嵌线槽内设置的线圈单元的数量进行限定，由于每个线圈单元之间还要设置有绝缘纸，减少线圈单元的个数从而减少了绝缘纸的数量，进一步的提高了线圈单元在嵌线槽内的占比。
所述的定子线圈3包括第一定子绕组31和第二定子绕组32，第一定子绕组31和第二定子绕组32的相位差为30°，本发明通过设置两套三相绕组，使两者产生的反作用磁动势相互抵消，从而达到在发生源采取措施降低噪音的目的，现有的多股铜线制作的定子绕组，如果设置多个绕组，势必会增加定子端部线圈的重叠，影响了电机的性能。
所述的第一直线部332和第二直线部333的另一端与相应的线圈单元焊接连接在一起，采用焊接的连接方式，可以方便加工，保证线圈单元之间的连接可靠性。
所述的4转子组件为铸铜转子，其包括由硅钢片叠加得到的硅钢片体43，还包括嵌入硅钢片体孔内的用于对硅钢片体进行承载的转轴41，所述的硅钢片体43上沿周向均布设置有若干个浇注孔431，在硅钢片体的两端浇筑成型有铜端盖42，在浇注孔内形成有与铜端盖连接的铜导体44，所述的转轴41为中空转轴。
本发明进一步的对转子组件进行改进，采用一种压铸方式加工的铸铜转子，利用铜的优异导电性能，来降低转子损耗，提高点激动效率，转子电阻的降低，这意味着在同样转矩的情况下，转差会降低，效率会增高，进一步的转差的降低，转子的热损耗也降低，即电机转子的温升得到控制，转子的使用寿命得到很大的提升，再者，本发明的转轴为中空的转轴，中空的转轴首先降低了转轴的质量，也使整个转子的质量得到降低，转子的惯性比原来的小，使电机的启动和停止所需的时间缩短，即在短时间内，电机能够输出最大扭矩或者电机能够及时停止转动，当电机作为汽车的驱动设备时，能够提高汽车的启动速度和减少汽车的刹车距离，中空的转轴能够减少转轴中产生的涡流，从而减少了涡轮的损耗以及感应电流对转子的干扰。
所述的硅钢片体43的表面设置有螺旋形的凹槽432，设置的凹槽在转动时，能够驱动气流在转子和定子之间流动，提高了转子表面气流的流速，有助于转子的散热，继而也能进一步控制转子的工作温度，有利于转子使用寿命的延长。
所述的铜端盖42的表面设置有若干个配重孔，所述的配重孔内壁设置有螺纹，设置的配重孔方便人们对转子的动平衡进行调整，减少转子转动过程中存在的晃动从而降低了整个电机的震动以及噪音，使电机的性能得到进一步的提高。
所述的硅钢片体43由多个硅钢片扭转叠加而成，本发明对硅钢片的叠加的方式进行了改进，采用扭转叠加的方式，相邻的硅钢片之间存在一定的转差，最终形成一个倾斜扭转的浇注孔，这样浇注得到的铜导体不会在浇注孔内出现窜动，提高了转子的可靠性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明对发电机的定子结构进行了改进，采用扁铜线来制作定子线圈，这样定子线圈能够更好的占满嵌线槽，增大了定子线圈的截面积，现有技术中采用多股线制成的定子线圈，由于多股线为圆形线，当多个圆形线平列排布在一起时，各个圆形线之间必然存在一定的间隙，影响了定子线圈的截面积的增加，不利于定子线圈的电阻的降低，进一步的，现有技术中，为了避免定子端部的定子线圈之间产生接触应力，需要增加定子线圈端部的长度，其也会造成定子线圈的电阻的增大，本发明采用扁铜线支撑的定子线圈具有截面积大且长度也得到了缩短，有效降低了定子线圈的阻值，继而降低了定子的损耗，提高了交流发电机的输出，提高了整个交流发电机的输出。
2、本发明通过设置两套三相绕组，使两者产生的反作用磁动势相互抵消，从而达到在发生源采取措施降低噪音的目的，现有的多股铜线制作的定子绕组，如果设置多个绕组，势必会增加定子端部线圈的重叠，影响了电机的性能。
Claims (8)
1.具有扁线定子绕组的交流发电机，其包括电机壳体，电机壳体内部设置有定子组件，定子组件的内部设置有转子组件，其特征在于：所述的定子组件包括定子铁芯，定子铁芯内侧的壁面上均布有嵌线槽，定子线圈嵌在嵌线槽内，所述的定子线圈由多个截面呈方形的扁铜线加工而成线圈单元构成，线圈单元包括嵌在不同嵌线槽内的第一直线部和第二直线部，以及连接第一直线部和第二直线部的弯折部，所述的弯折部包括与第一直线部和第二直线部连接的倾斜部以及设置在两个倾斜部之间的圆弧过渡部。
2.根据权利要求1所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的每个嵌线槽内并排设置有两个线圈单元。
3.根据权利要求1所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的定子线圈包括第一定子绕组和第二定子绕组，第一定子绕组和第二定子绕组的相位差为30°。
4.根据权利要求1所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的第一直线部和第二直线部的另一端与相应的线圈单元焊接连接在一起。
5.根据权利要求1所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的转子组件为铸铜转子，其包括由硅钢片叠加得到的硅钢片体，还包括嵌入硅钢片体孔内的用于对硅钢片体进行承载的转轴，其特征在于：所述的硅钢片体上沿周向均布设置有若干个浇注孔，在硅钢片体的两端浇筑成型有铜端盖，在浇注孔内形成有与铜端盖连接的铜导体，所述的转轴为中空转轴。
6.根据权利要求5所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的硅钢片体的表面设置有螺旋形的凹槽。
7.根据权利要求5所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的铜端盖的表面设置有若干个配重孔，所述的配重孔内壁设置有螺纹。
8.根据权利要求5所述的具有扁线定子绕组的交流发电机，其特征在于：所述的硅钢片体由多个硅钢片扭转叠加而成。
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