CN1377121A

CN1377121A - 具有局部△连接的定子绕组的旋转电机

Info

Publication number: CN1377121A
Application number: CN02108005A
Authority: CN
Inventors: 梅田敦司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2002-10-30
Also published as: DE60221311D1; US20020135257A1; KR20020075228A; US6940201B2; EP1244194A3; JP3633498B2; EP1244194B1; DE60221311T2; EP1244194A2; JP2002281706A

Abstract

一种车用交流发电机(1)具有定子绕组(23),其中一个相绕组的一中点(23C)在该三相绕组中以一循环的方式连接到另一个相绕组的绕组终止端(23B)上。Δ连接部分由各个相绕组的中点(23C)和绕组终止端(23B)之间的部分形成,而Y连接部分由除了Δ连接部分之外的部分形成。取决于中点(23C)的位置,该车用交流发电机(1)的输出特性可以改变。

Description

具有局部Δ连接的定子绕组的旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，例如安装在客车、卡车等中的交流发电机。

背景技术

要求车用交流发电机(交流发电机)是小型的，并且能够在低速旋转和高速旋转中供应所需的动力。改变车用交流发电机的定子绕组的圈数来满足这样的需要。然而，当在具有如图12中所示的Y连接的定子绕组23和整流装置5的常规车用交流发电机1中，仅仅改变定子绕组的圈数(T)时，交流发电机的输出特性如图13所示地改变。在图13中，各个特性曲线A、B和C示出了在定子绕组23的圈数(T)被设定为3、4和5时的车用交流发电机的输出特性。随着圈数从一个整数圈数变为另一个整数圈数，输出特性逐级地改变。因此，不能获得所需的输出特性。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种能够更平滑地改变其输出特性的旋转电机。

根据本发明，旋转电机具有一多相绕组，其包括多个以预定的间隔角绕在定子芯部的多个槽中的相绕组。通过将一个相绕组的一端循环地连接到另一个相绕组除了两端以外的中点来形成该多相绕组。因此，在定子绕组结构中，相绕组既形成Δ连接又形成Y连接。连接成Δ连接的绕组基本上等效于连接成具有乘以

的圈数的Y连接的绕组。因此，转换成Y连接圈数的多相绕组的圈数等效于加有通过将Δ连接部分圈数乘以

而产生的圈数的Y连接部分圈数。因此，仅仅通过改变与两个相绕组连接的中点的位置，Y连接部分与Δ连接部分的圈数的比值能以小的间隔改变。

具体地说，在改变该比值时，只有构成连接两个相绕组的部分的中点的位置进行变化。因此，根据制造便利程度的简化，不需要显著地改变制造便利程度，并可以降低成本。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和优点将从以下参考附图进行的详细描述中变得明显。在附图中：

图1为示出根据本发明的车用交流发电机的实施例的剖视图；

图2为示出实施例中的定子绕组的连接和整流装置的接线图；

图3为示出实施例中的定子绕组的导体部段的透视图；

图4为示出实施例中将导体部段集成一体的状态的透视图；

图5为示出实施例中的定子的局部剖视图；

图6为示出实施例中所示的定子的局部透视图；

图7为示出实施例中的定子的局部透视图；

图8为示出根据实施例的车用交流发电机的输出特性的曲线图；

图9为示出一种使用两组三相绕组的车用交流发电机的接线图，其根据实施例的变型在电角度中具有π/6的相差；

图10为示出使用两种相绕组的定子绕组的接线图，其根据实施例的另一种变型在电角度中具有π/6的相差；

图11为示出使用两种相绕组的定子绕组的接线图，其根据实施例的再一种变型在电角度中具有π/6的相差；

图12为示出常规的车用交流发电机的接线图；以及

图13为示出常规车用交流发电机的输出特性的曲线图。

具体实施方式

首先参考图1，一种车用交流发电机1包括定子2、转子3、框架4、整流装置5等。

定子2包括定子芯部22、安装在定子芯部22上的定子绕组23，和用于使定子芯部22与定子绕组23电绝缘的绝缘体24。定子芯部22通过堆积薄钢板构造成，并在圆环形状的周围侧面上形成有多个槽。

转子3可以与轴6成整体地旋转，并且包括Lundell型的极点芯部7、场绕组8、滑动环9和10、用于冷却等的混合流的风扇11和离心风扇12。轴6连接于带轮20上，并由安装在车辆上的发动机(未示出)驱动以旋转。

框架4包容定子2和转子3，用可以绕轴6旋转的状态支承转子3，并且固定有定子2，该定子布置在转子3的极点芯部7的外周侧面上，其间具有一预定的间隙。框架4包括前框架4A和后框架4B，它们通过多个紧固螺栓43紧固，由此支承定子2等。整流装置5与从定子绕组23延伸出的导线连接，用于使由定子绕组23施加的三相交流电压进行三相全波整流，以转变成直流电压。

根据具有上述结构的车用交流发电机1，当旋转力从发动机(未示出)通过带子等传递至带轮20时，转子3沿预定方向旋转。通过在该状态下从外侧将激励电压施加到转子3的场绕组8上，激励了极点芯部7的各个爪状磁极部分，在定子绕组23处可以产生三相交流电压，并且从整流装置5的输出终端输出了预定的直流功率。

车用交流发电机1绕有三相绕组，其包括三个全节距绕组的相绕组，在其中的电角度中具有120°的相差，如定子绕组23。例如，磁极数为16，而与之对应的定子2的槽25(图4和5)的数量设定为48。

每个三相绕组的圈数彼此相等，而定子芯部22的每个槽25包含相等数量的绕组导体(图3和4)。例如，根据实施例，在各个槽25中包含有4件导电体。一般地说，“圈数”定义为每个极点串联连接的导体数量。然而在实际上，通过由许多极点串联加在一起来限定的旋转机器特性由导体的总数确定。因此，串联式导体的数量(极点数×圈数)用于以下的描述中。在16个极点和每个槽的圈数为4的情况下，串联导体数变为64。

如图2中所示，各个相绕组设置有一中点23C，其不必是中间点，但可以是除了绕组起始端23A和绕组终止端23B之外的任何点。各个相绕组的中点23C连接于其他相绕组的绕组起始端23A或绕组终止端23B。根据实施例，当三相绕组的各个相被定义为X相、Y相和Z相时，X相的相绕组的中点23C和Y相的相绕组的绕组终止端23B连接。类似地，Y相的相绕组的中点23C和Z相的相绕组的绕组终止端23B连接。Z相的相绕组的中点23C和X相的相绕组的绕组终止端23B连接。也就是说，每个相绕组的中点循环地连接于另一个相绕组的绕组终止端，在图2中沿顺时针方向。

另外，根据各个相绕组，中点23C的位置设定成这样，即在串联导体的数量“64”中，从绕组起始端23A到中点23C构成“48”，而从中点23C到绕组终止端23B构成“16”。在进行了上述连接之后，从各个相绕组的绕组起始端23A延伸出的导线连接在整流装置5上。

定子绕组23构造成如图3中所示，并布置在定子22中，如图4-7中所示。

安装在定子芯部22的槽25中的定子绕组23包括有多个导电体，并且各个槽25包含平均数量(根据实施例的4件)的导电体。另外，4个导电体在单个槽25中对齐成一行，其顺序是从相对于定子芯部22的直径方向的内侧开始的内端层、内中层、外中层和外端层，如图3和图4中所示。

在一个槽25内侧的内端层的导电体231a与定子芯部22的另一个槽25内侧的外端层的导电体231b成对，该导电体沿顺时针方向离开导电体231a一个磁极节距(3个槽)。类似地，在一个槽25内侧的内中层的导电体232a与定子芯部22的另一个槽25内侧的外中层的导电体232b成对，该导电体沿顺时针方向离开导电体232a一个磁极节距。另外，通过转弯部分231c和232c，使用连续的线路在一个端面侧上沿定子芯部22的轴向方向将成对的导电体连接起来。

因此，在定子芯部22的一个端面侧上，如图7中所示，用于将外端层的导电体231b和内端层的导电体231a通过转弯部分231c连接起来的连续线路结合了将外中层的导电体232b和内中层的导电体232a通过转弯部分232c连接起来的连续线路。以这种方式，在定子芯部22的一个轴向端侧上，转弯部分232c被包含在同一个槽25内侧的转弯部分231c包围，该转弯部分232c作为成对的导电体的连接部分，该转弯部分231c作为其他成对的导电体的连接部分。通过将外中层的导电体232b和内中层的导电体232a连接起来，就形成了中层线圈端。通过将外端层的导电体231b和内端层的导电体231a连接起来，就形成了端层线圈端。

其间，在一个槽25内侧的内中层的导电体232a还与定子芯部22的另一个槽25内侧的内端层的导电体231a’成对，该导电体沿顺时针方向离开导电体232a一个磁极节距。类似地，在一个槽25内侧的外端层的导电体231b’还与定子芯部22的另一个槽25内侧的外中层的导电体232b成对，该导电体沿顺时针方向离开导电体231b’一个磁极节距。另外，在另一个端面侧上沿定子芯部22的轴向方向将这些导电体连接起来。

因此，在定子芯部22的另一个轴向端面侧上，如图6中所示，布置有用于将外端层的导电体231b’和外中层的导电体232b连接起来的外侧联接部分233b，以及用于将内端层的导电体231a’和内中层的导电体232a连接起来的内侧联接部分233a，其状态是沿直径方向和周边方向彼此移位。通过将外端层的导电体231b’和外中层的导电体232b连接起来，并且将内端层的导电体231a’和内中层的导电体232a连接起来，就形成了布置在不同的同心圆上的两个连续层线圈端。

另外，如图3中所示，内端层的导电体231a和外端层的导电体231b由大的部段231提供，通过以基本上像U的形状形成一系列导电体来构制该部段231。另外，内中层的导电体232a和外中层的导电体232b由小的部段232提供，通过以基本上像U的形状形成一系列导电体来构制该部段232。以像U的形状构成基底单元的导体部段230由大的部段231和小的部段232形成。

各个部段231和232设置有包含在槽25内侧并且沿轴向方向和倾斜部分231f、231g、232f和232g延伸的部分，这些倾斜部分作为弯曲部分，延伸成相对轴向方向倾斜预定的角度。通过倾斜部分，形成一组从定子芯部22沿轴向方向突出到两个端面上的线圈端。当沿转子3的轴向方向附接在两个端面上的混合流风扇11和离心风扇12旋转时，产生的冷却风的流动路径主要形成在倾斜部分之间。另外，冷却风的流动路径还由定子绕组23的导线来布置。

上述结构适用于所有槽25的导体部段230。另外，在未绕线圈(nonturn)部分的侧面上的一组线圈端中，外端层的端部231e’和外中层的端部232e以及内中层的端部232d和内端层的端部231d’各自通过焊接、超声焊接、电弧焊、钎焊等联接起来，由此形成外侧联接部分233b和内侧联接部分233a，并且将这些端部电连接。

根据实施例，包括在车用交流发电机1的定子2中的定子绕组23设置有通过使用各个相绕组的部分形成的Δ连接部分，对于所有的相绕组，将一个相绕组的中点23C和另一相绕组的绕组终止端23B循环地连接起来。众所周知，Δ连接部分产生的线电压变得与Y连接部分产生的线电压的 (3的平方根)倍一样大。也就是说，Δ连接部分等效于具有

的倍增因数的串联导体数的Y连接部分。

因此，根据实施例，等效地转换成Y连接的串联导体数，Δ连接部分的串联导体数变成9.2(＝16×(

))件。串联导体数为48的Y连接部分与Δ连接部分串联连接。因此，等效地转换成Y连接的串联导体数，总的定子绕组23的串联导体数变成57.2件。以这种方式，对于所有的槽25，当槽25内侧的导体数保持为4件时，基本的串联导体数可以从常规的Y连接情况下的64变化为57.2(对应于3.6圈)，该常规的Y连接并不设置Δ连接部分。

图8是示出根据实施例的车用交流发电机的输出特性的曲线图。在该图中，特性曲线A和B示出了常规车用交流发电机在通过Y连接来连接的定子绕组的圈数被设定为3和4时的输出特性。特性曲线D示出了根据实施例的车用交流发电机1的对应于3.6圈的输出特性。以这种方式，根据实施例的车用交流发电机1，可以提供一种中间输出特性，用于在像常规车用交流发电机中使用具有整数值的圈数的定子绕组的情况下，提供平滑的逐步的输出特性变化。

另外，通过改变包括在定子绕组23中的各个相绕组的中点23C的位置，Δ连接部分和Y连接部分的各个串联导体数(圈数)的比值可以任意改变。因此，在转换成Y连接的情况下的基本串联导体数可以任意改变。也就是说，包括在定子绕组23中的各个相绕组通过将64件导体部段230串联连接来构造成。因此，中点23C的位置能以64种方式改变，并且可以通过改变中点23C的位置提供64种方式的输出特性。因此，显著提升了改变输出特性的自由度，在常规方式下，该输出特性能仅通过改变圈数来逐步地改变。

另外，由于槽25内侧的导体数被设定为同样的数字“4”，可以为所有的槽25设定相关的绕组占用率，即使在从外部施加振动时，也可防止槽25内侧的导体显著地振动，并且可以提升车用交流发电机1的可靠性。

另外，在像常规机器中一样改变圈数以使输出特性可变化的情况下，通常为了使占用率恒定不变，改变导体的局部区域。因此，根据这种改变，需要准备许多种接线夹具。然而，根据实施例，可以使输出特性改变而无需改变槽25内侧的导体的件数。因此，可以通过使用一种接线夹具来制造定子绕组23。从而可以简化制造的便利程度。另外，将准备的导体(导体部段230)可以只是一种类型。因此，通过减少部件数量，可以简化步骤并且降低成本。

另外，根据像实施例中一样使用导体部段230的车用交流发电机1，定子2的线圈端的形状可以对齐成图6和图7中所示的那样。因此，可以提升槽25中的绕组占用率，并且可以缩短线圈的长度。因此，可以降低定子绕组23的电阻，并且可以构成高输出形式和高效率形式。具体地说，在使用导体部段230的情况下，当通过像常规机器中一样改变圈数来使输出特性计划改变的时候，根据导体部段230的件数中的改变，导体部段230的连接点数和折叠以弯曲导体部段230的次数需要改变，并且输出特性基本上不能同样方便地改变。然而，根据实施例的车用交流发电机1，仅通过改变连接线的位置，就能通过使基本串联导体数可变来改变输出特性。

另外，上述实施例还能以各种方式修改。例如，如图9所示，车用交流发电机1可以改为具有包括两组三相绕组的定子绕组23，在其间的电角度中具有π/6的相差。例如，根据各自的两组三相绕组，各个相绕组的中点和绕组起始端之间的串联导体数与中点和绕组终止端之间的串联导体数的比值以及连接方法都设定为相同的。另外，从各个三相绕组延伸出的导线连接在包括在整流装置5中的分离的全波整流电路上。

根据具有这种结构的车用交流发电机，在各自的两组三相绕组中流动的电流在电角度中设置有π/6的相差。因此，各个三相绕组的相反磁通势彼此抵消，并可以降低磁噪声。另外，因为有两组三相绕组，所以可以简化容易变得复杂的制造便利程度，并可以降低成本。

另外，虽然根据上述修改过的实施例，通过使用两组在其间的电角度中具有π/6的相差的三相绕组降低磁噪声，但还可以通过使用两种在其间的电角度中具有π/6的相差的相绕组构制一组三相绕组来降低磁噪声。

实施例还可以修改为如图10和11中所示的那样，使得交流发电机具有两种在电角度中有π/6的相差的相绕组。在图10的变型中，中点23C设定在每个相绕组内侧，该相绕组布置在与导线相对的侧面上。在图11的变型中，中点23C设定在一个相绕组内侧，该相绕组布置在导线的侧面上。通过使中点的位置可变，就可以改变在转换成Y连接的情况下的基本串联导体数，并且可以改变车用交流发电机的输出特性。另外，由于使用两种在其间的电角度中有π/6的相差的相绕组，各个三相绕组的相反磁通势彼此抵消，并可以降低车用交流发电机的磁噪声。

另外，一个相绕组的中点和另一相绕组的绕组起始端可以连接起来，而绕组终止端的一侧可以连接在整流装置上。上述结构可以适用于其他类型的车用旋转电机，例如马达。

Claims

1.一种旋转电机(1)，其包括：

一具有多个槽(25)的定子芯部(22)；以及

一多相绕组(23)，其包括多个以预定的间隔角绕在该槽(25)中的相绕组，其特征在于，

其中一个相绕组的一端(23B)在各相绕组中以一循环的方式连接到另一个相绕组除了两端(23A、23B)以外的一中点(23C)。

2.根据权利要求1所述的旋转电机(1)，其特征在于，

该多相绕组(23)具有多个串联连接的导电体部段(230)；以及

每个槽(25)通常在其中接纳相同数量的该导体部段(230)。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机(1)，其特征在于，

该多相绕组(23)包括两组三相绕组，该三相绕组在彼此间的电角度中具有π/6的相差。

4.根据权利要求2或3所述的旋转电机(1)，其特征在于，

该导电体的部段(230)通过各个端部连接在一起。

5.根据权利要求4所述的旋转电机(1)，其特征在于，

该导电体的部段(230)各自具有一矩形截面形状。

6.根据权利要求5所述的旋转电机(1)，其特征在于，

该导电体的部段(230)各自具有一基本上相同的截面形状。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的旋转电机(1)，其特征在于，其包括：

一整流装置(5)，用于对该多相绕组中感应出的电压进行整流，

其中每个相绕组的另一端(23A)连接在该整流装置(5)上。