CN1372370B

CN1372370B - 回转电机

Info

Publication number: CN1372370B
Application number: CN021046867A
Authority: CN
Inventors: 梅田敦司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: CN1372370A; JP2002247787A; US6784583B2; JP3633494B2; EP1233499A2; DE60214448T2; KR100503657B1; KR100538537B1; DE60214448D1; EP1233499B1; KR20040071106A; EP1233499A3; US7030533B2; KR20020068276A; US20040150284A1; US20020113515A1

Abstract

在一个回转电机中，电枢绕组(23)包括形成一个具有输出端的三角形连接的三相绕组(23A)的三个第一组相绕组，和三个第二组相绕组。该三个第二组相绕组分别与上述输出端串联，形成一个星形连接的三相绕组(23B)。该星形连接的三相绕组的不与上述输出端连接的输出端，与一个整流器部件(5)连接。

Description

回转电机

技术领域

本发明涉及一种安装在客车、卡车或其他车辆上的发电机一类的回转电机。

背景技术

近来，因为车辆的质量改善，要求安装在发动机上的车辆交流发电机降低其工作时的磁场噪声。另一方面，因为安全装置等的电气负载增加，要求不断地增加交流发电机的输出功率。因此，希望能提供一种结构紧凑、运转安静、功率大和价格低廉的车辆用交流发电机。

为了满足上述要求，提出了各种不同的降低噪声的装置。例如，美国专利5122705号(或其相应的专利公告JP-A-4-8140)公开了二个平行的三相绕组；其中一个为三角形连接的绕组，另一个为星形连接的绕组。在这二个绕组中，一个相绕组中感应产生的电压的相位，与另一个相绕组中感应产生的电压的相位，相关π/6。在该二个三相绕组的一个绕组中的一个相绕组上感应产生的电压的相位，与在该二个三相绕组的另一个绕组中的二个相绕组两端的电压的相位相同；而在每一个相绕组中流过的电流的相位，则与在另一个相绕组中流过的电流的相位相差π/6；因此，可使电流中所包括的造成磁场噪声的高频分量互相抵消或减小。

在上述装置中，为了使三角形连接绕组中的二个相绕组两端的电压，与星形连接绕组中的二个相绕组两端的电压彼此相等；必需使三角形连接绕组的匝数，为星形连接绕组的匝数的

倍。然而，不可能提供这种无理数的匝数。因此，在这种产生电压彼此不相同的三相绕组中，循环电流从该二个三相绕组中的产生较高电压的一个绕组，流向另一个绕组，输出电流减小，并且发电机的温度升高，造成发电机的效率降低。

为了解决上述问题，要增加该二个三相绕组的匝数，使其匝数比值大约为1∶

但这不能阻止交流发电机的尺寸增大和温度升高。美国专利5 998 903号(或其相应的专利公告JP-A-11-155 270)公开了一种装置，在该装置中，将导电体弯曲，并连接在一起，形成一个电枢绕组。然而，为了得到不同的弯曲形状，必需使电枢绕组中的一组相绕组的匝数，与另一组绕组的匝数不同。这样，如果电枢绕组包括匝数不同的绕组，则结构变得非常复杂，可使生产成本提高很多。

发明内容

本发明是考虑到上述问题而提出的，其目的是要提供一种即使包括有产生不同电压的绕组，其结构也较紧凑、功率大、效率高和成本低廉的回转电机。

为了解决上述问题，在根据本发明的回转电机中，包括有一个电枢绕组。该电枢绕组由形成一个具有输出端的三角形连接的三相绕组的三个第一组相绕组，和三个第二组相绕组构成。该三个第二组相绕组分别与上述的输出端串联，形成一个星形连接的三相绕组。该星形连接的三相绕组的、不与上述输出端连接的输出端，与一个整流器部件连接。

具体而言，本发明提供一种回转电机，其包括一个具有轴向端表面的圆柱形定子铁芯，一个安装在所述定子铁芯上的电枢绕组，其特征在于：

所述电枢绕组具有一对三相副电枢绕组和六个输出端；

每一个所述副电枢绕组包括：第一组三角形连接的三相绕组，其具有输出端，所述三角形连接绕组的输出端相互相差2π/3弧度的电气角度；和第二组三相绕组，其具有输出端，这些输出端相互相差2π/3弧度的电气角度，和分别与所述第一组的输出端串联连接的连接端，并且其中，所述第一组的每一个输出端和与它相连接的所述第二组的一个连接端被设置在轴向端表面上，以使其与其他的输出端间隔开；和

所述成对的三相副电枢绕组设置在所述定子铁芯上，彼此偏移π/6弧度的电气角度，以使所述六个输出端相互之间具有相差的电气角度。

因为该星形连接的三相绕组中的每一个相绕组，都与该三角形连接的三相绕组串联；因此，即使由该多个三相绕组感应产生的电压彼此不同，也可以防止循环电流流过。因此，可以消除由于循环电流造成的输出功率损失。这样，就可以获得一个结构紧凑、功率大和效率高的回转电机。

最好，上述三相绕组安装在定子铁芯中，使在第一组相绕组中流动的电流的相位，与在第二组相绕组中流动的电流的相位，相差π/6的电气角度。因此，通过将该多个三相绕组综合起来，能够抵消可以引起磁场噪声的电流中所包含的高频分量。

另外，最好该多个相绕组中每一个相绕组的匝数相同。该多个相绕组可用相同的卷绕方法制成。结果，制造设备可以简单，工作效率可以提高，因此可以降低生产成本。

最好，上述电枢绕组由多个焊接在一起的导电体组成。采用这种结构时，电枢绕组的线圈末端可以作成均匀或规则的，这样可使该电枢绕组的电阻大大减小。另外，弯曲和焊接工作可以简单，使制造设备也可以简单，从而可以大大降低生产成本。

最好，每一个导电体的横截面均为矩形。由于有这个特点，导电体对定子铁芯槽的空间利用系数可以改善，从而减小电枢绕组的电阻。此外，该矩形横截面使该导电体更具刚性，从而能有效地阻止其振动。

最好，上述三角形连接的三相绕组的输出端，分布在角度范围大于180°的所述定子铁芯的一个末端表面上。由于这个特点，在该输出端上的布线工作较容易进行，因此可以提高生产率。

最好，构成上述多个三相绕组的输出端的引线，在径向方向延伸，它们互相不重叠。由于这个特点，引线可以作得较短，因此可以减小电枢绕组的电阻，和可以防止引线振动。

附图说明

本发明的其他目的、特点和特征，以及本发明有关部件的功用，在研究下面的详细说明、所附的权利要求书和附图后将会变得清楚。在附图中：

图1为表示根据本发明的第一个实施例的车辆交流发电机的总图；

图2为电枢绕组的线路图；

图3为电枢绕组的补充图；

图4为电枢绕组的布线图；

图5为电枢绕组的布线图；

图6为表示连接和引线的定子的示意图；

图7为构成根据本发明第二个实施例的一个电枢绕组的导体片的透视图，

图8为将图7所示的导体片装配起来的透视图；

图9为根据本发明第二个实施例的定子的一部分的示意图；

图10为表示根据第二个实施例的定子的一部分的透视图；

图11为表示根据第二个实施例的定子的一部分的透视图；和

图12为根据本发明的实施例的定子的一种变型的线路图。

具体实施方式

现参照图1～图6来说明根据本发明第一个实施例的车辆交流发电机。该车辆交流发电机1由一个定子2、一个转子3、一个框架4和一个整流器部件5等组成。

定子2由一个定子铁芯22、一个安装在定子铁芯22上的电枢绕组23、和使该电枢绕组23与定子铁芯22绝缘的绝缘子24组成。定子铁芯22是由在内表面的径向方向上有许多(例如72个)槽的多块薄钢板构成的一种圆环形层叠件。电枢绕组23由二个相位彼此相差π/6的三相绕组23A和23B组成。该二个三相绕组23A和23B，分布在上述构成定子铁芯的薄钢片内表面上的72个槽中。

转子3具有一根与它一起回转的轴6，并由一个磁极铁芯7，一个励磁线圈8、滑环9和10，一个混流式冷却风扇11与一个离心式冷却风扇12组成。轴6与由安装在车辆中的发动机(没有示出)驱动的皮带轮20连接。转子3有12个磁极，定子铁芯22的6个槽与一个磁极相适应。

框架4内可容纳定子2和转子3，使转子3可以围绕轴6转动。定子2以一定的间隙，固定地配置在转子3的磁极7的周围。框架4由一个前框架4A和一个后框架4B组成，该前框架和后框架由多个紧固螺钉43彼此固定，从而可以支承定子2等零件。整流器部件5与从电枢绕组23伸出的引线连接，将该电枢绕组的全波三相交流电压转换为直流电压。

当扭矩通过皮带等从发动机传递至皮带轮20上时，上述车辆交流发电机1按预先确定的方向转动。如果该发电机转动时，将励磁电压加在转子3的励磁线圈8上，则爪形磁极被励磁，使得电枢绕组23可以产生三相交流电压，并且，在整流器部件5的输出终端，可以得到直流电压。

如图2所示，电枢绕组23由一个三角形连接的三相绕组23A，和一个星形连接的三相绕组23B组成。该三角形连接的三相绕组23A由U相绕组、V相绕组和W相绕组构成(第一组相绕组)，该U、V、W相绕组彼此偏移4个槽的间距(2π/3弧度的电气角度)，并互相连接，形成一个三角形接法的三相绕组。如图4和图5所示，U相绕组配置在9 ^#、15^#、21^#......槽中，V相绕组配置在分别与U相绕组的槽偏移4个槽的间距的5^#、11^#、17^#......槽中，而W相绕组则配置在分别与V相绕组的槽偏移4个槽的间距的1^#、7^#、13^#......槽中。

该星形连接的三相绕组23B由X相绕组、Y相绕组和Z相绕组构成(第二组相绕组)。如图4和图5所示，X相绕组配置在10^#、16^#、22^#......槽中；Y相绕组配置在分别与X相绕组的槽偏移4个槽的间距的6^#、12^#、18^#......槽中；而Z相绕组则配置在分别与Y相绕组的槽偏移4个槽的间距的2^#、8^#、14^#......槽中。

这样，二个三相绕组23A和23B配置在彼此偏移一个槽的间距(π/6弧度的电气角度)的槽中。星形连接的三相绕组23B的X相绕组、Y相绕组和Z相绕组的一端，分别与三角形连接的三相绕组23A的输出连接端26A、26B和26C串联。X相绕组、Y相绕组和Z相绕组的另一端，分别与整流器部件5连接。结果，如图2和图3所示，星形连接的三相绕组23B与三角形连接的三相绕组23A串联。

在这个实施例中，三相绕组23A的U相绕组、V相绕组和W相绕组中的每一个绕组的匝数为6；而三相绕组23B的X相绕组、Y相绕组和Z相绕组中的每一个绕组的匝数为3。3为最接近6被

除得出的商的整数。

如图6所示，三相绕组23A的三个连接端26A、26B和26C，分布在比180°角度宽的一个区域上；因此，形成该连接端26A、26B和26C的引线27，在径向方向上可以不互相重叠。这样，容易将该二个三相绕组23A和23B连接起来，并使引线27成形。另外，引线27可以作得尽可能的短。

在这个实施例中，由星形连接的三相绕组23B感应产生的电压，为由三角形连接的三相绕组23A感应产生的电压的0.86倍。因为该二个三相绕组23A和23B为串联，因此没有循环电流流动。

不需要设计该二个三相绕组的匝数，来使该二个三相绕组感应产生的电压彼此相等。换句话说，可以按所希望的情况来设定该二个三相绕组的匝数。

因为该星形连接的三相绕组23B，与三角形连接的三相绕组23A偏移π/6弧度的电气角度，其反电动势互相抵消，因此可降低磁场噪声。又因为该三角形连接的三相绕组23A，和星形连接的三相绕组23B串联，因此，只有三相绕组23B的输出端可以与整流器部件5连接，提供上述车辆交流发电机的输出电流。因此，只需要一个整流器部件5。

上述三个连接端26A、26B和26C分布在比180°角度宽的区域上，因此，引线在径向方向上可以不重叠。这样，上述电枢绕组23的线圈末端可以做得较紧凑。另外，该引线27可以作得非常短，因此，可以改善该车辆交流发电机1的可靠性。

现参照图7～图11，来说明根据本发明的第二个实施例的车辆交流发电机1。根据第二个实施例的车辆交流发电机，与根据第一个实施例的车辆交流发电机的区别在于，第二个实施例中的电枢绕组由多块矩形横截面的U形导体片组成。下面要说明与根据第一个实施例的交流发电机的定子不同的定子。

配装在定子铁芯22的槽25中的电枢绕组23，由多个导体零件构成。在每一个槽25中，配置偶数(例如4个)个导体元件。在多个槽25的一个槽中的四个导体零件，在径向方向是排成一直线的，即分别配置在最内层、内侧的中间层、外侧的中间层和最外层上。

配置在多个槽25的一个槽中的最内层上的一个导体零件231a，与配置在与该槽顺时针方向隔开一个磁极间距(6个槽间距)的另一个槽25的最外层上的一个导体零件231b成为一对。同样，配置在上述该多个槽25的同一个槽的内侧中间层上的一个导体零件232a，与配置在与该槽顺时针方向隔开一个磁极间距的另一个槽25的外侧中间层上的一个导体零件232b成为一对。这些成对的导体零件，由在上述定子铁芯22一端的连续弯曲部件231c和232c连接起来。

因此，如图11所示，定子铁芯22的一端，借助上述弯曲部分231c，将配置在一个槽25的最外层上的导体零件231b与配置在另一个槽25中的最内层上的导体零件231a连接起来的连续导线，包围借助上述弯曲部分232c，将配置在一个槽25的外侧中间层上的导体零件232b与配置在另一个槽25中的内侧中间层上的导体零件232a连接起来的连续导线。所以，在定子铁芯22的一端，作为成对的导体零件的连接部分的弯曲部分232c，被作为配置在相同的槽中的成对的导体零件的连接部分的弯曲部分231c包围。这样，配置在一个槽25的外侧中间层上的导体零件232b与配置在另一个槽25的内侧中间层上的导体零件232a连接，形成一个中间层线圈末端，而配置在一个槽25的最外层上的导体零件231a与配置在另一个槽25的最内层上的导体元件231b连接，形成一个外层线圈的末端。

另一方面，配置在多个槽25中的一个槽的内侧中间层上的导体零件232a与配置在与该槽顺时针方向隔开一个磁极间距的另一个槽25的最内层上的导体零件231a′成为一对。同样，配置在上述多个槽25中的一个槽的最外层上的导体零件231b′与配置在与该槽顺时针方向隔开一个磁极间距的另一个槽25的外侧中间层上的导体零件232b成为一对。这些成对的导体零件，在定子铁芯22的轴向另一端，互相连接。

因此，如图10所示，在定子铁芯22的轴向另一端，将配置在一个槽25的最外层上的导体零件231b′与配置在另一个槽25的外侧中间层上的导体零件232b连接起来的一个外侧连接部分233b，跟将配置在一个槽25的最内层上的导体零件231a′和配置在另一个槽25的内侧中间层上的导体零件232a连接起来的一个内侧连接部分233a，在径向和圆周方向上彼此错开。上述最外层上的导体零件231b′和外侧中间层上的导体零件232b的连接部分，与上述最内层上的导体零件231a′和内侧中间层上的导体零件232a的连接部分，构成二个配置在二个同轴的圆周上的、相邻的线圈末端层。

如图7所示，配置在一个槽25的最内层上的导体零件231a，与配置在另一个槽25的最外层上的导体零件231b，形成一个U形的大的导体片231。配置在上述一个槽25的内侧中间层上的导体零件232a，与上述配置在另一个槽25的外侧中间层上的导体零件232b，形成一个U形的小导体片232。一个基本的导体片部件230由该大的导体片231和小的导体片232组成。该大的和小的导体片231和232中的每一个导体片，都配置在一个槽中；并具有在轴向方向延伸的部分，和偏离轴向方向弯曲的倾斜部分231f、231g，232f和232g。该倾斜部分构成从定子铁芯22的相对二端突出出来的线圈末端，并且当固定在转子3的轴向相对二端的混流式冷却风扇11和离心式冷却风扇12转动时，在该倾斜部分中形成冷却空气通道。在该冷却空气通道中，还配置着电枢绕组23的引线27。

上述结构适用于配置在所有槽25中的导体片部件230。在位于上述连接导体零件的弯曲部分对面的线圈末端组中，位于上述一个槽25的最外层上的导体零件的末端部分231e′和配置在上述另一个槽25的外侧中间层上的导体零件的末端部分232e以及配置在上述一个槽25的内侧中间层上的导体零件的末端部分232d，跟配置在上述另一个槽25的最内层上的导体零件的末端部分231d′，用一个诸如超声波焊机或电弧焊焊机一类的焊机焊接起来，或彼此钎焊起来，形成用于电气连接的上述外侧连接部分233b和内侧连接部分233a。

由导体片部件230组成的、这个实施例的电枢绕组23的绕组结构，与图2～图5所示的第一个实施例中的电枢绕组结构相同。在这个实施例中，彼此偏移π/6弧度电气角度的6个相绕组，配置在定子铁芯22的多个槽25的每一组与一个磁极间距相应的6个槽中。配置在多个槽25中的一个槽中的U相绕组，与分别配置在与该槽隔开4或8个槽间距的多个槽25的其他槽中的V相绕组和W相绕组连接；形成一个三角形连接的三相绕组23A。X相绕组、Y相绕组和Z相绕组，分别安装在多个槽25中那些分别与配置U相绕组、V相绕组和W相绕组的槽隔开一个槽间距的槽中，并且与上述三角形连接的三相绕组23A的三个连接部分串联，构成一个三相绕组23B。这样，就形成了与第一个实施例的电枢绕组相同的电枢绕组。

因为电枢绕组23的二个三相绕组23A和23B串联，因此，不需要使其感应产生的电压相等。这样，可以按所希望的情况来设定相应的三相绕组的匝数。例如，如图9所清楚地表示那样，二个三相绕组23A和23B的匝数可以为4。因此，可以提供由相同的导体片部件230组成，和用相同的弯曲和焊接过程制造的二个三相绕组23A和23B。

又如图10和图11所示，由于将多个U形的导体片部件焊接起来，形成电枢绕组23，因此，电枢绕组23的线圈末端可以作成均匀的或规则的。因此，导体零件可以作得短些；并且导体对槽25的空间利用系数可以改善。这样，可以大大地减小电枢绕组的电阻。结果，可以得到一个结构紧凑、功率大和效率高的车辆交流发电机。

如在根据第一个实施例的车辆交流发电机中一样，在电枢绕组中没有循环电流流过。另外，由于二个三相绕组23A和23B配置在彼此偏移π/6弧度电气角度的槽中，因此，可以降低磁场噪声。

如图12所例示的那样，可以提供一种车辆交流发电机，在该发电机中，根据本发明的第一或第二个实施例的二个电枢绕组，彼此偏移π/6弧度的电气角度；并且分别与专门的整流器部件连接。这种结构还可以进一步降低磁场噪声。

还可以使三相绕组23A和23B的匝数，不是上述的匝数。本发明可以用在车辆的某些其他回转电机上，例如安装在车辆上的马达上。

Claims

1.一种回转电机，其包括一个具有轴向端表面的圆柱形定子铁芯，一个安装在所述定子铁芯上的电枢绕组，其特征在于：

所述电枢绕组具有一对三相副电枢绕组和六个输出端；

每一个所述副电枢绕组包括：第一组三角形连接的三相绕组，其具有输出端，所述三角形连接绕组的输出端相互相差2π/3弧度的电气角度；和第二组三相绕组，其具有输出端，这些输出端相互相差2π/3弧度的电气角度，和分别与所述第一组的输出端串联连接的连接端，并且其中，所述第一组的每一个连接端和与它相连接的所述第二组的一个连接端被设置在轴向端表面上，以使其与其他的连接端间隔开；和

2.如权利要求1所述的回转电机，其特征在于，每一个所述电枢绕组包括多个焊接在一起的导电体段；和

所述定子铁芯具有多个槽，每一个所述槽与四个导电体段相连通。

3.如权利要求1所述的回转电机，其特征在于，还包括一对三相整流器部件，其中所述六个输出端分别与所述成对的三相整流器部件连接。

4.如权利要求1所述的回转电机，其特征为，每一个所述相绕组的匝数大致相同。

5.如权利要求2所述的回转电机，其特征为，每一个所述导电体段的横截面均为矩形。

6.如权利要求1所述的回转电机，其特征为，所述第一和第二组三相绕组包括引线，

所述引线沿径向方向延伸，以便它们彼此不重叠，并且在它们的端部形成所述输出端。