CN1238949C

CN1238949C - 具有抗振定子的汽车交流发电机

Info

Publication number: CN1238949C
Application number: CNB031010903A
Authority: CN
Inventors: 中村重信; 梅田敦司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: DE60300152D1; US20030132680A1; DE60300152T2; JP3858698B2; EP1328057B1; US6798106B2; EP1328057A2; EP1328057A3; KR20030061332A; KR100488408B1; CN1431755A; JP2003209956A

Abstract

定子线圈(31)包括至少两对在每个槽的深度方向对齐的槽内部件和分别从槽的两个轴向相对的端部延伸的第一和第二线圈端(31a、31b)。第一线圈端(31a)包括多个交叉导线，每个交叉导线与设置在第一槽的一个层面中的一个槽内部件以及设置在第二槽的另一个层面中的另一个槽内部件相连，第二槽与第一槽间隔的距离小于N和S极之间的极距。第二线圈端(31b)包括多个交叉导线，每个交叉导线与设置在第三槽的一个层面中的一个槽内部件以及设置在第四槽的另一个层面中的另一个槽内部件相连，所述第四槽与第三槽间隔的距离为N和S极之间的极距。

Description

具有抗振定子的汽车交流发电机

【技术领域】

本发明涉及一种安装在客车或卡车上的汽车交流发电机。

【背景技术】

目前，为了解决环境问题，人们已将汽车发动机的重量减小到一定的尺度，同时通过增大发动机扭矩来提高汽车的驱动性能。因此，尽管发动机排量相同，但这可能会使发动机的振动增大。另外，由于汽车交流发电机通过支架安装在发动机上，并由发动机进行驱动，因此发动机的振动会传递到交流发电机上。因此，必须要改进交流发电机的抗振结构。此外，还需要汽车交流发电机功率强劲、结构紧凑，以减小发动机的空转速度和发动机舱的空间，以便确保客舱具有足够的空间。减小汽车交流发电机的噪声也是必须的，从而满足降低汽车所产生噪声的社会需求和减小客舱噪声的市场需求。当然，应当在低成本的条件下来完成上述改进。

WO 98/54823公开了一种结构紧凑、功率强劲且噪声较低的汽车交流发电机，其由定子线圈构成，所述定子线圈由多个导体元件构成。从一个槽的多个层面其中之一延伸出的一个导体元件与从另一个槽的另一个层面中延伸出的另一个导体元件相连。因此，可以将一对低电阻三相定子线圈以较高的间隙系数安装在定子中。

但是，其并没有给出有关定子线圈的线圈端抗振结构方面的建议，在不考虑汽车交流发电机的主体部分的情况下，定子线圈线圈端的刚性较低。

【发明内容】

本发明就是为了解决上述问题而提出的。

本发明的一个目的是提供一种汽车交流发电机，通过增大定子线圈线圈端的刚度来改善发电机的抗振结构。

本发明的另一个目的是改善与定子和整流装置相连的输出导线的抗振性。

本发明的再一个目的是通过降低定子线圈的电阻来提供一种功率强劲和廉价的定子线圈。

本发明的又一个目的是通过使用多个相位互不相同的绕组来提供一种低噪声的定子线圈。

为实现上述目的，根据本发明的一个特点，提供一种汽车交流发电机，该交流发电机包括一个励磁转子、一个定子和一个用于支承所述转子和所述定子的机架，所述转子具有多个爪形磁极元件，所述定子具有一个定子铁芯和一个多相定子线圈。该汽车交流发电机具有如下的特点：定子线圈包括至少两对沿每个槽的深度方向对齐的槽内部件和分别从槽的两个相对的轴向端部延伸以设置在所述定子铁芯(32)的轴向相对端部的第一和第二线圈端；第一线圈端包括多个交叉导线，每个交叉导线与设置在第一槽的一个层面中的一个槽内部件以及设置在第二槽的另一个层面中的另一个槽内部件相连，所述第二槽与所述第一槽间隔的距离小于N和S极之间的极距；第二线圈端包括多个交叉导线，每个交叉导线与设置在第三槽的一个层面中的一个槽内部件以及设置在第四槽的另一个层面中的另一个槽内部件相连，所述第四槽与所述第三槽间隔的距离为N和S极之间的极距。因此，降低了第一线圈端的高度，增大了第一线圈端的刚性，因而提高了抗振性。另外，减小了第一线圈端的电阻，因而减小了其热损失并增大了输出功率。

根据本发明的另一个特点，上述汽车交流发电机还具有如下的特点：定子线圈包括多个导体元件；每个导体元件具有一个倾斜部分，该导体元件的倾斜部分使得所述第一和第二线圈端中的一个中另一个导体元件的倾斜部分和该导体元件的倾斜部分的一个端部相交；转折部分设置在第一线圈端；用于将该导体元件的倾斜部分的端部与另一个导体元件的倾斜部分的端部相连的连接部分设置在第二线圈端。因此，第一线圈端变硬，同时形成转折部分，从而增大了其刚性，并进一步提高了抗振性。

根据本发明的又一个特点，上述汽车交流发电机具有如下的特点：设置在一个槽中的一个槽内部件与设置在一个相邻的槽中的另一个槽内部件相串联，从而形成定子线圈的一部分相位线圈。因此，很容易地将设置在相互间隔距离小于一个极距的槽中的导体连接在第一线圈端。这种结构可降低制造成本。

根据本发明的再一个特点，上述汽车交流发电机还具有如下的特点：定子线圈的每个输出导线从第一线圈端伸出。因此，高度减小的第一线圈端与整流装置之间的距离可作得足够长，从而输出导线的弯曲角半径可充分地大，从而提高了抗振性。

根据本发明的另一个特点，上述汽车交流发电机还具有如下的特点：那些设置在相邻两个槽中的串联的导体元件分别沿两个相反的圆周方向延伸。因此，可很容易地将设置在相互间隔距离小于极距的槽中的导体连接在第一线圈端。因此，可增大线圈端的刚性，从而以较低的成本代价来提高抗振性。

根据本发明的又一个特点，上述汽车交流发电机还具有如下的特点：多个槽由第一槽组和第二槽组构成，第一槽组包括相互间隔一个极距的槽，第二槽组包括分别设置在邻接于第一槽组的槽且与第一槽组隔开的电角相差30度的槽；第一多相绕组设置在第一槽组中；第二多相绕组设置在第二槽组中；输出功率分别由第一和第二多相绕组提供。因此，线圈端的刚性提高，从而抗振性提高，通过将电角彼此相差30度的一对多相绕组相连接，从而降低了磁噪声。

【附图说明】

本发明的其它目的、特点和性能以及相关部件的功能可由下述的说明书、所附权利要求书和附图中清楚地看出，其中：

图1是本发明第一实施例的汽车交流发电机的整体视图；

图2是第一实施例定子线圈的一部分相位线圈的配线图；

图3是图2所示的一部分绕组的示意图；

图4是表示定子线圈的两个线圈组之间相位关系的示意图；

图5是包含第一实施例的整个定子线圈的配线图；

图6是第一实施例的定子线圈的输出导线的侧视图；

图7是第二实施例的定子线圈中的一部分的示意图；

图8是第三实施例的定子线圈中的一部分的绕线图；

图9是现有技术定子线圈的相位线圈中的一部分的绕线图；

图10是表示整个现有技术定子线圈的绕线图。

【具体实施方式】

下面将结合附图对本发明的各个实施例进行描述。

图1-6示出了本发明第一实施例的汽车交流发电机。

在转矩从发动机传递给皮带轮20时，汽车交流发电机1就开始工作，且在励磁电流通过一对滑环9和10加到固定在转子2上的励磁线圈8时，支承皮带轮20的转子2开始转动。在励磁电流加到励磁线圈8时，就在磁极铁芯71、72上产生N和S磁极，从而在定子线圈31上产生交流电压。整流装置5与定子线圈31的输出导线311相连，并在整流装置5的输出端6提供直流电。冷却风扇11、12固定在磁极铁芯71、72上，以便于冷却空气从位于机架4轴向端部的开口41流入，并从位于机架4径向外侧部分的开口42排出。

定子线圈31通过绝缘子34安装在定子铁芯32的槽中。定子线圈31由多对U形导体元件构成。如图2所示，转折部分33a位于第一线圈端31a，而连接部分33b位于第二线圈端31b。如图3所示，N、S极的数目是8，一对三相绕组设置在槽中。槽的数目是96，设置在转子2周向的磁极的一个极距相当于6个槽距。

如图2和3中的点划线、虚线、实线和双点划线所示，导体元件分别沿径向从槽的内侧延伸布置到槽的外侧。在第一线圈端31a处，每个U形导体元件插入到相互间隔5倍槽距也就是小于一个极距并位于互不相同的槽层中的两个槽中。另外，插入到相互间隔6倍的槽距或者是一个极距的两个槽中的导体元件焊接在第二线圈端31b。从两个彼此相邻的槽延伸出的多对导体元件串联而形成第一三相绕组的X相绕组。以同样的方式，以相互间电角相差为120度形成Y相绕组和Z相绕组，从而形成第一三相绕组。以同样的方式，在与第一三相绕组电角相差为30度的位置处形成第二三相绕组(其由U相、V相和W相绕组构成)。在每个槽中，插入第一和第二三相绕组的导体元件。例如，如图3所示，X相绕组的X1线圈和U相绕组的U1线圈插入到相同的槽中。

由于本发明的每个导体元件在第一线圈端31a处设置在相互间隔5倍槽距的两个槽中，因此，如图9和10所示，如果与设置在相互间隔一个极距或6倍槽距的两个槽中的普通绕组相比，第一线圈端31a倾斜部分的长度以槽距比例减小。

因此，线圈端的高度按比例减小。从而提高了线圈端31a的抗振性。另外，定子线圈的长度减小，因此降低了工作热损耗，并提高了效率和输出功率。

而且，线圈端31a的高度减小，因此，如图6所示，在不改变整流装置位置的情况下，输出导线311的弯曲角半径可设置得大于普通定子的弯曲角半径。因此，提高了输出导线311的抗振性，并因此而避免使输出导线311损坏。

如图3所示，相互之间形成相位差的线圈串联形成相位线圈，该相位线圈与其它线圈呈交错星形连接。这种连接方式可分散由电枢反作用力所引起的磁场畸变，从而降低磁噪声。由于相位角彼此相差30度的两个相位线圈形成交错三相线圈，因此，消除了磁振现象，并进一步降低了磁噪声。

在第一实施例中，槽的数目为普通定子槽数目的两倍。但是，如图7所示，第二实施例定子的槽数目可以与普通定子的槽数目相同。在此情况下，一个线圈端与2个槽距之间的导体元件相连，其小于与一个极距相当的3个槽距，因此，线圈端的高度可作得与第一实施例一样低，从而增大了输出导线的抗振性。

在第一实施例中，设置在两个相邻槽中的导体元件是串联的。但是，本发明第三实施例中的定子是不同的。如图8所示，设置在三个相邻槽中导体元件串联而形成一个相位线圈，其在转折部分侧的线圈端31a与另一个设置在间隔小于一个极距也就是间隔一个槽距的槽中的线圈相连。在图8中，N极和S极每个的数目都是6个，槽距的数目是72。也就是，每个极距6个槽。一个相位中导体的数目大约是8。在此情况下，可获得相同的效果。

在上述实施例中，定子线圈由具有转折部分的多个导体元件构成。这种定子线圈可由连续导线制成。在此情况下，一个线圈端通过将设置在相互间隔一个N、S极距的槽中的导体相连而形成，另外的线圈端通过将设置在相互间隔距离小于N、S极距的槽中的导体相连而形成。

N、S极和串联的相邻槽的数目可根据所需的输出特性而变化。线圈的星形连接方式可变为三角形连接或星形和三角形连接组合线圈。

在前述的说明书中，结合特定实施例对本发明进行了描述。但显然，在不脱离本发明权利要求书所限定范围的情况下，本发明的这些特定实施例还可作出各种的变型和改进。

Claims

1.一种汽车交流发电机，该交流发电机包括一个励磁转子(2)、一个定子(3)和一个用于支承所述转子(2)和所述定子(3)的机架(4)，所述转子具有多个在圆周方向交替形成N和S极的爪形磁极元件，所述定子具有一个与上述转子(2)相对设置的定子铁芯(32)和一个安装在所述定子铁芯(32)的多个槽中的多相定子线圈(31)，其特征在于：

所述定子线圈(31)包括至少两对在每个所述槽的深度方向对齐的槽内部件和分别从所述槽的两个轴向相对的端部延伸以设置在所述定子铁芯(32)的轴向相对端部的第一和第二线圈端(31a、31b)；

所述第一线圈端(31a)包括多个交叉导线，每个交叉导线与设置在所述槽的第一槽的一个层面中的一个所述槽内部件以及设置在所述槽的第二槽的另一个层面中的另一个所述槽内部件相连，所述第二槽与所述第一槽间隔的距离小于所述N和S极之间的极距；

所述第二线圈端(31b)包括多个交叉导线，每个交叉导线与设置在所述槽的第三槽的一个层面中的一个所述槽内部件以及设置在所述槽的第四槽的另一个层面中的另一个所述槽内部件相连，所述第四槽与所述第三槽间隔的距离为所述N和S极之间的极距。

2.根据权利要求1所述的汽车交流发电机，其特征在于：所述定子线圈(31)包括多个具有转折部分(33a)的导体元件；

每个所述导体元件具有一倾斜部分，该导体元件的倾斜部分使得所述第一和第二线圈端中的一个中另一个导体元件的倾斜部分和该导体元件的倾斜部分的一个端部相交；

所述转折部分(33a)设置在所述第一线圈端(31a)；

用于将该导体元件的倾斜部分的所述端部与另一个导体元件的倾斜部分的端部相连的连接部分(33b)设置在所述第二线圈端(31b)。

3.根据权利要求2所述的汽车交流发电机，其特征在于：设置在一个所述槽中的一个所述槽内部件与设置在相邻于该一个所述槽的槽中的另一个所述槽内部件相串联，从而形成所述定子线圈(31)的一部分相位线圈。

4.根据权利要求2所述的汽车交流发电机，其特征在于：所述定子线圈的每个输出导线(311)从所述第一线圈端伸出。

5.根据权利要求3所述的汽车交流发电机，其特征在于：那些设置在相邻两个所述槽中的串联的所述导体元件分别沿两个相反的圆周方向延伸。

6.根据上述任意一项权利要求所述的汽车交流发电机，其特征在于：上述多个槽由第一槽组和第二槽组构成，第一槽组包括相互间隔一个极距的槽，第二槽组包括分别设置在相邻于所述第一槽组的所述槽且与所述第一槽组以电角相差30度间隔的槽；

第一多相绕组设置在所述第一槽组中；

第二多相绕组设置在所述第二槽组中；

输出功率分别由所述第一和第二多相绕组提供。