CN109510361A - 一种三相异步发电机定子引出线连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相异步发电机定子引出线连接结构，包括单圈缓冲定子引出线束、电气连接板和异型拓扑接线端子，单圈缓冲定子引出线束包括三根定子引出线，定子引出线从上到下包括第一竖直部、第二竖直部和弯曲部，异型拓扑接线端子的一端与定子引出线第一竖直部焊接连接，另一端与电气连接板连接。本发明能够降低定子引出线在电机长期振动情况下产生疲劳破坏的风险，提高发电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及发电机领域，尤其涉及一种三相异步发电机定子引出线连接结构。
背景技术
目前市场上小型家用汽车的发电机，为了解决在怠速时的噪声，基本上都在定子线圈和外壳间加了一个塑料垫圈，改变电机的固有频率，解决了怠速工况下的噪声问题。由此，定子线圈会有0.3毫米的运动空隙，在发动机工作时，会带动定子线圈在空隙内振动，因此会产生了定子线的疲劳破坏问题，为了解决这个问题，本发明提供一种三相异步发电机定子引出线连接结构。
专利号为CN 106936268 A涉及一种整流器，所述整流器包括正整流器板、负整流器板以及位于二者之间的连接板，其中，所述负整流板设置有负二极管，所述正整流板设置有正二极管，所述整流器还包括呈扁片状的导电元件，所述导电元件具有与所述正二极管的引线，所述负二极管的引线和来自定子的引线固定和电连接的连接片。该发明通过对整流器内部结构进行优化，将原来U线型导电原件优化为便片状的导电元件，虽然可以简化制造和装配工艺，但是文件中并未改变定子引线的结构，直线型定子引出线直接受到来自电机振动所产生的应力影响，极易导致定子引出线在焊接点附近发生疲劳破坏，所以本文件并没有解决因电机长期振动而使定子引出线发生疲劳破坏的问题。
专利号为CN 102780299 A公开一种连接定子绕组和引出线的接插件，其包括定子铁芯以及绕于其上的定子绕组，所述定子铁芯上装配有若干个绝缘护板，所述绝缘护板上延伸有插接座，所述插接座上插入与定子绕组线电连接且导电的第一接插件，且所述接插座的两侧壁上对应开设有用于引出定子绕组线头的引线槽，配合第一接插件还设置电连接定子引出线且导电的第二接插件，所述第二接插件上设置插入第一插接件的插接槽。该发明所提供的连接电机定子定子绕组和引出线的接插件通过第一、二接插件相互连接，将定子绕组和引出线连接，虽然安装方便，对操作人员无健康危害，但是电机的长期振动会使第一插接件与插接座发生相对运动，从而导致定子绕组线头无法进行电连接，电机将无法正常工作。
对比文件3：CN 103858319 A公开了一种旋转电机的引出线连接结构，包括整流装置，该整流装置配置在支架的轴向外侧或内侧，将在所述定子中产生的交流电压整流成直流电压，当所述定子绕组的引出部与所述整流装置所连接的连接部的导体数为在一个部位有N根的情况下，在所述连接部中，在一个部位处将N-1根以下导体连接，并在比该连接的连接部更靠定子绕组一侧的位置处，将所述N-1根以下的导体之外的导体与其他导体焊接。该发明所提供旋转电机的引出线连接结构，虽然不需要多余的空间、焊接作业变得简单，但是本对比文件并不能解决因电机长期振动导致定子引出线发生疲劳破坏的问题，且对比文件所使用连接方式为焊接，然而焊接时温度分布不均匀，钎料过热时容易导致焊件周围的塑料受热变形，很难保证焊接的质量，大大增加了焊接的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三相异步发电机定子引出线连接结构，能够有效降低因定子振动对定子引出线的连接节点产生的破坏，延长发电机的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种三相异步发电机定子引出线连接结构，包括单圈缓冲定子引出线束、电气连接板和异型拓扑接线端子，所述单圈缓冲定子引出线束包括三根定子引出线，所述定子引出线从上到下包括第一竖直部、第二竖直部和弯曲部，所述异型拓扑接线端子的一端与定子引出线第一竖直部焊接连接，另一端与所述电气连接板里对应三项电路铜线连接；
定子引出线设置有弯曲部，使得定子引出线受到长期来自电机振动所产生的应力时自身可以发生一个小的变形，起到了一种缓冲作用，从而避免了直接受到来自发电机振动产生的应力所带来的影响，进而大大降低了定子引出线在发电机长期振动情况下发生疲劳破坏的风险，保证了发电机的正常使用寿命。
进一步地，三根所述定子引出线平行设置且定子引出线之间设置有间隙。
进一步地，所述第一竖直部和第二竖直部设置在同一平面上。
进一步地，所述异型拓扑接线端子为U型，U型边顶部向左水平延伸设置有第一横面，U型边顶部向右延伸设置有第二横面，所述U型边顶部与第一横面和第二横面的延伸处分别设置有圆弧倒角。
进一步地，所述第二横面上设置有贯穿第二横面的插孔，所述第一竖直部插入所述插孔中通过电阻焊接与异型拓扑接线端子连接。
异型拓扑接线端子设置为U型，U型弧度改变了异型拓扑接线端子和柔性，所设置的第一横面和第二横面增加了异型拓扑接线端子的臂长，定子引出线和异型拓扑接线端子电阻焊焊接在一起的时候，能够减少对定子的拉应力。
在将定子引出线和异型拓扑接线端子焊接时，发现定子引出线被压扁了，使得定子引出线有一个截面积变化，增加了焊接点的应力集中。
进一步地，为了解决上述问题，第二横面上设置插孔的内部面为弧形，使得定子引出线的第一竖直部在通过插孔连接时能够增加第一竖直部接触面的包裹性，从而增加了所述异型拓扑接线端子的冲压点和所述定子引出线的接触面积，使冲压点附近的最大应力幅值明显降低，不易产生应力集中问题。
进一步地，所述弧形的最大深度小于所述第一竖直部直径的四分之一。
进一步地，所述异型拓扑接线端子与所述定子引出线的第一竖直部之间的夹角为90度，此角度与发动机振动方向一致，能够降低发动机振动对连接点的影响，使得连接点不易断裂。
进一步地，所述电气连接板设置为半圆环型。
进一步地，所述异型拓扑接线端子第一横面与电气连接板里对应的三项电路铜线连接后，再通过注塑一体成型。
进一步地，所述电气连接板外侧面向外突出设置有固定孔。
进一步地，所述固定孔为圆形。
本发明的有益效果：
(1)定子引出线设置有弯曲部，使得定子引出线受到长期来自发电机振动所产生的应力时自身可以发生一个小的变形，起到了一种缓冲作用，从而避免了直接受到来自发电机振动产生的应力所带来的影响，进而大大降低了定子引出线在发电机长期振动情况下发生疲劳破坏的风险，保证了发电机的正常使用寿命。
(2)异型拓扑接线端子设置为U型增加了其柔性，设置的第一横面和第二横面改变了臂长，定子引出线和异型拓扑接线端子电阻焊焊接在一起的时候，发动机气缸运动，带动定子沿着定子轴线方向也会振动，U型异型拓扑接线端子的增加的柔性和臂长能够减少对定子的拉应力，延长使用寿命。
(3)异型拓扑接线端子设置有内表面为弧形面的插孔，内表面为弧形面的插孔可以在定子引出线和异型拓扑接线端子焊接时形成圆形包裹，增加接触面积，减少定子的受力变形。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例整体结构示意图；
图2为本发明实施例定子引出线结构示意图；
图3为本发明实施例异型拓扑接线端子结构示意图；
图4为本发明实施例定子引出线与异型拓扑接线端子连接结构示意图；
图5为本发明实施例单圈缓冲定子引出线束与异型拓扑接线端子复合结构的疲劳敏感性曲线图；
图6为传统定子引出线结构与接线端子复合结构的疲劳敏感性曲线图。
上述附图标记：1定子引出线，2异型拓扑接线端子，3电气连接板；
101第一竖直部，102弯曲部，103第二竖直部；
201第一横面，202第二横面，203插孔，204圆弧倒角；
301圆形固定孔。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-图2所示，本发明提供了一种三项异步发电机定子引出线结构，包括：
由定子绕组引出的单圈缓冲定子引出线束，所述单圈缓冲定子引出线束包括三根定子引出线1，所述定子引出线1从上到下包括第一竖直部101、弯曲部102和第二竖直部103，所述第一竖直部101与第二竖直部103设置在同一水平面上，所述第一竖直部101与异型拓扑接线端子2通过电阻焊接连接；
如图3-图4所示，异型拓扑接线端子2，设置为U型，所述U型边顶部向左水平延伸设置有第一横面201，U型边顶部向右延伸设置有第二横面202，所述U型边顶部与第一横面201和第二横面202的延伸处分别设置有圆弧倒角204，所述第二横面202上设置有贯穿第二横面202的插孔203，所述插孔203内表面为弧形面，所述第一竖直部101插入所述插孔203中通过电阻焊接与异型拓扑接线端子2连接，所述异型拓扑接线端子2与所述定子引出线1的第一竖直部101之间的夹角为90度，此角度与发动机振动方向一致，能够降低发动机振动对焊接点的影响，使得焊接点不易断裂。
电气连接板3设置为半圆环型，所述电气连接板3外侧面向外突出设置有圆形固定孔302。
所述异型拓扑接线端子第一横面201与电气连接板3里对应的三项电路铜线连接后，再通过注塑一体成型。
为了验证本实施例提供的一种三项异步发电机定子引出线连接结构解决因电机长期振动而发生疲劳破坏方面要优于传统的定子引出线结构，将本实施例提供的一种三项异步发电机定子引出线连接结构在ANSYS软件中建立有限元模型。为了更好地对本实施方式进行仿真模拟，所以在不影响仿真结果的情况下对本实施例进行适当比例的简化。
所述电气连接板3设置成角度为205°的半圆环，其外径为Φ104mm，内径为Φ64mm,厚度为5毫米。
所述异型拓扑接线端子2为U型，其第一横面201与电气连接板3里对应的三项电路铜线连接后，再通过注塑一体成型，所述异型拓扑接线端子2向外伸出14.5mm，宽度为7mm，厚度为2mm，所述第二横面202上设置的弧形插孔203为两个直径Φ13mm圆的相交所形成。所述异型拓扑接线端子2共设置为六个，所述异型拓扑接线端子2并非均匀分布在电气连接板3上，以图1中左边第一个为基准端子，其余异型拓扑接线端子2与基准端子的夹角依次为30°、70°、100°、140°、170°，且每个异型拓扑接线端子的形状都一样。
所述单圈缓冲定子引出线束，包括三根定子引出线1，所述定子引出线1的第一竖直部101与所述异型拓扑接线端子2通过冲压焊接方式连接，所述定子引出线1第二竖直103部由定子绕组引出。所述型定子引出线束的位置与所述异型拓扑接线端子2的位置一一对应，三根所述定子引出线1之间存有0.25mm的间隙，以便进行网格划分，且三者之间相互平行。所述定子引出线1弯曲部102为直径Φ9mm的圆弧，所述弯曲部102通过两个直径为Φ1.4mm的圆倒角与第一竖直部101和第二竖直部103分别连接，所述第一竖直部101和第二竖直部103高度为32.5mm,直径为Φ1mm。
所述定子绕组绕设于定子上，定子外径为Φ130mm，内径为Φ100mm,高度为70mm。
仿真结果如下：
图5-图6所示的疲劳寿命仿真结果，是分别对本发明实施例中单圈缓冲定子引出线束与异性拓扑接线端子复合结构的部分进行疲劳寿命仿真和传统定子引出线与接线端子结构的部分进行疲劳寿命仿真，定子线束与上面的接线端子是用电阻焊接方式牢牢焊接在一起，所以数值仿真时设为绑定关系，所有仿真对比结果是在相同的工况条件下进行的，即施加相同的载荷，其中横坐标是荷载历程；纵坐标是指载荷作用下的寿命；疲劳敏感性曲线显示出了定子引出线结构的寿命随载荷变化而变化的情况,从图5-图6也可以看出本实施例结构与传统结构在荷载相同的情况下，本实施例中定子引出线结构的寿命要远大于传统定子引出线结构的寿命，当结构荷载历程数为1时，本实施例中定子引出线结构的寿命就已经达到了无限寿命，不易发生疲劳破坏，而传统定子引出线在仿真过程中的寿命始终为有限寿命，容易发生疲劳破坏。
综上，本发明的三相异步发电机定子引出线连接结构与传统的定子引出线连接结构在相同载荷条件下的寿命相比，本发明具有更长的寿命，不易发生疲劳破坏，且达到了无限寿命的要求。本发明降低了定子引出线在电机长期振动情况下产生疲劳破坏的风险，提高了发电机的使用寿命。
本发明实施例工作原理：三项异步发电机使用过程中，由于定子与外壳之间存在间隙，定子会在工作过程中产生振动，使得定子引出线与异型拓扑接线端子、异型拓扑接线端子与电气连接板之间的连接点受到破坏，本发明实施例中定子引出线设置有弯曲部，使得定子引出线受到长期来自电机振动所产生的应力时自身可以发生一个小的变形，起到了一种缓冲作用，从而避免了直接受到来自电机振动产生的应力所带来的影响，进而大大降低了定子引出线在电机长期振动情况下产生疲劳破坏的风险，保证了发电机的正常使用寿命，异型拓扑接线端子设置为U型，U型弧度改变了异型拓扑接线端子柔性，异型拓扑接线端子设置的第一横面和第二横面能够增加异型拓扑接线端子的臂长，定子引出线和异型拓扑接线端子电阻焊焊接在一起的时候，能够减少定子的拉应力；第二横面上设置的插孔内表面为弧形面，使得定子引出线的第一竖直部在通过插孔连接时能够增加第一竖直部接触面的包裹性，从而增加了所述异型拓扑接线端子的冲压点和所述定子引出线的接触面积，使冲压点附近的最大应力幅值明显降低，不易产生应力集中问题。
本发明实施例提供一种三项异步发动机定子引出线结构，定子引出线设置的弯曲部、异型拓扑接线端子设置为U型、异型拓扑接线端子上设置内表面为弧形面的插孔均能够降低定子引出线在电机长期振动情况下产生疲劳破坏的风险，保证发电机的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，包括单圈缓冲定子引出线束、电气连接板和异型拓扑接线端子，所述单圈缓冲定子引出线束包括三根定子引出线，所述定子引出线从上到下包括第一竖直部、弯曲部和第二竖直部，所述异型拓扑接线端子的一端与定子引出线第一竖直部焊接连接，另一端与所述电气连接板连接。
2.根据权利要求1所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述第一竖直部和第二竖直部设置在同一平面上。
3.根据权利要求1所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述异型拓扑接线端子为U型，所述异型拓扑接线端子U型边顶部向左水平延伸设置有第一横面，U型边顶部向右延伸设置有第二横面。
4.根据权利要求3所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述U型边顶部与第一横面和第二横面的延伸处分别设置有圆弧倒角。
5.根据权利要求3所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述第二横面上设置有贯穿第二横面的插孔，所述第一竖直部插入所述插孔中通过电阻焊接与异型拓扑接线端子连接，所述第一竖直部与所述异型拓扑接线端子之间的夹角为90度。
6.根据权利要求5所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述插孔内表面为弧形面。
7.根据权利要求3所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述异型拓扑接线端子第一横面与电气连接板里对应的三项电路铜线连接后，通过注塑一体成型。
8.根据权利要求1所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述电气连接板外侧面向外突出设置有圆形固定孔。
9.根据权利要求1所述的一种三相异步发电机定子引出线连接结构，其特征在于，所述电气连接板为半圆环形。
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