CN1809951A - 车用交流发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种电感器，该电感器是将线圈图案形成在层叠的多个绝缘层中的规定层上，线圈图案至少形成在2个绝缘层上，同时将各线圈图案之间进行电气连接。根据上述构成，能不使电感器大型化而提高其Q值。

Description

车用交流发电机
技术领域
本发明关于例如利用内燃机驱动的交流发电机，特别是关于装在轿车、卡车等车辆上的车用交流发电机的定子结构。
背景技术
近些年里，在车用交流发电机中，对小型、高输出功率、或绝缘性、耐电化学腐蚀性的要求越来越高，为达到这一目的，提出各种改进方案。在提高发电能力上，一种方案例如如特開平11-164505号公报所示：在导电体的过渡部中，使导电体在空间上互相分开，而且将其绝缘层厚度做得比位于所述槽内的放置部的绝缘层厚度簿，从而提高导电体过渡部的冷却性能，提高发电机的输出及效率。
另外，众所周知，现在通常定子的导电体由带被膜的导体构成，并且该绝缘层明显地妨碍导电体的散热。但要废除上述绝缘层或简单地减薄绝缘层的厚度，由于会招致绝缘性能降低，所以在实用上是不可能的。
发明内容
本申请基于上述问题而提出，其目的在于提供一种车用交流发电机，该发电机的导电体的各部分即使在空间上互相不分开，也能确保线圈间的绝缘，并力图实现小型高输出或提高其绝缘性及耐电化学腐蚀性。
本申请的车用交流发电机包括：具有励磁线圈的转子；具有与所述转子对向配置的定子铁心及卷绕在该定子铁心上的导电体的定子；以及支持所述转子和定子的机壳，在这种车用交流发电机中，其特点是：所述定子铁心由具有分别沿轴向延伸的多条槽的叠层铁心组成，所述导电体由位于所述槽内的放置部和在定子铁心轴端一侧将该放置部之间互相连接的过渡部组成，位于所述槽内的放置部的导电体的断面形状实际上为长方形，同时，所述过渡部处的所述导电体的断面形状实际上为圆形，位于所述槽内的放置部处的导电体至少其长边部分绝缘层厚度做得比所述过渡部的绝缘层厚度薄。
本申请涉及的车用交流发电机，由于其位于槽的放置部处的导电体断面近似长方形，而且将绝缘层厚度减薄，使导电体的发热有效传给叠层铁心和机壳，同时相反将过渡部的绝缘层厚度加厚，所以具有的效果是，即使线圈间没有设置不需要的空间，也能够确保线圈间的绝缘性，降低过渡部的轴向高度，同时还能保护过渡部的导电体部免受外部水淋等，提高耐电化学腐蚀性。
附图说明
图1为表示本发明实施方式1涉及的车用交流发电机构成的断面图。
图2为表示本发明实施方式1涉及的车用交流发电机定子的立体图。
图3为表示本发明实施方式1涉及的车用交流发电机定子的定子线圈在槽中放置状态的局部断面图。
图4为表示本发明实施方式1涉及的车用交流发电机定子1相线圈的立体图。
图5为表示本发明实施方式1涉及的车用交流发电机定子1相线圈主要部分的放大图。
图6为表示本发明实施方式2涉及的车用交流发电机定子的定子线圈在槽中放置状态的局部断面图。
图7为表示本发明实施方式3涉及的车用交流发电机定子的定子线圈在槽中放置状态的局部断面图。
图8为从前面看本发明实施方式4涉及的车用交流发电机的前轴承架的图。为表示用本发明实施方式5的关节型铁心的对接部定位制造时的齿槽效应转矩的低次分量的实测结果。
图9为表示本发明实施方式4涉及的转子外形结构的立体图。
图10为说明本发明实施方式5涉及的车用交流发电机定子制造工序用的工序断面图。
具体实施方式
实施方式1
现参照图1说明本发明实施方式1的车用交流发电机。
该车用交流发电机20如图1所示，包括：分别由近似碗形的传热性能良好的铝制成的前轴承架21及后轴承架22构成的机壳23；设置在该机壳23内、并在一端固定带轮24的轴26；固定于该轴26上的鼓(rundle)型转子27；固定在该转子27的轴向两端上的风扇25；包围转子27那样地固定在机壳23上的定子40；固定在上述轴26的另一端向转子27供给电流的滑环28；在滑环28表面滑动的一对电刷29；放置该电刷29的刷握30；与定子40电连接、并将在定子40上产生的交流整流成直流的整流器31；以及嵌装在刷握30上、并调节定子40产生的交流电压大小的调节器32。
转子27包括流过电流产生磁通的励磁线圈33；以及设置成覆盖该励磁线圈33、并利用其磁通形成磁极的一对磁极铁心34及35。而且，一对磁极铁心34、35由铁制成，各自直径最大的表面形状为近似梯形的爪形磁极34a、35a在外圆边缘上沿圆周方向以相等角度的间距凸出设置，为了使这些爪形磁极34a、35a啮合而对向固定于轴26上。定子40由磁性钢片层叠而成的圆筒形的定子铁心41；及卷绕在定子铁心41上的定子线圈42构成。而且定子40被前轴承架21和后轴承架22夹住，使得在爪形磁极34a、35a的外圆面和定子铁心41的内圆面之间形成均匀的气隙。
另外，在前轴承架21上有进气孔36和排气孔37，在后轴承架22上有进气孔38和排气孔39。
图2为表示车用交流发电机定子的立体图。图3为表示车用交流发电机定子的定子线圈在槽中放置状态的局部断面图。图4为表示车用交流发电机定子1相线圈的立体图。图5为表示车用交流发电机定子1相线圈主要部分的放大图。
图2中，定子铁心41A是将冲压加工成规定形状的磁性钢片层叠成一体制成圆筒形，按每极每相2个的比例沿圆周方向以近似相等角度的间距形成槽41c。即，对于转子27的12个爪形磁极，为了得到两个由3相交流线圈组成的定子线圈42A，在定子铁心41A上设置72条槽41c。
另一方面，定子线圈42A具有将所装的槽41c每次错开一条槽而装在定子铁心41A上的6相的线圈43A。而且，各个3相的换向线圈43A交流接线、例如Y形联接，构成两个3相交流线圈。各线圈43A如图4所示，将一根由被覆绝缘被膜的铜线构成的导线44在每隔6条槽的槽41c中沿圆周方向一侧波浪形地卷绕5匝，接着再在每隔6条槽的槽41c中沿圆周方向另一侧波浪形地卷绕5匝，按照各槽内导体数全部为相同的整距绕组形式构成各线圈。
而且如图3所示，导线44的断面形状在放置在槽41c内的槽放置部44a中形成断面近似长方形的形状，其长边部分的绝缘被膜45做得比过渡部(线圈末端)44b薄。与此不同的是，在定子铁心41A的轴端一侧连接上述槽放置部44a的线圈末端44b的断面形成圆形。而且这部分绝缘被膜做得比上述槽放置部44a中至少长边部分的绝缘被膜厚。
另外，导线44的槽放置部44a将其断面近似长方形的长度方向朝着圆周方向、而且互相靠紧沿径向排成一列，叠成10层，隔着绝缘纸46放置于各槽41c中。这里，槽放置部44a的结构做成断面近似长方形的长边长度比凸缘41d间的间隙41e(槽开口)大，使得导线44不会从槽中脱落。
图5表示上述1相线圈主要部分放大图。表示将6根的换相线圈43A排列成一列的例子。即，在圆周方向一侧离开6个间距的槽的定子铁心41A的轴端一侧，放置形状做成波浪形的3根槽放置部44a1，然后，在定子铁心41A的轴端另一侧沿圆周方向的另一侧以6个间距的间隔放置形状做成波浪形的另外3根槽放置部44a2。而且，与槽放置部44a连接的槽开口通过部44d(参照图5)的断面做成扁平形，其长轴方向与槽放置部44a的断面近似长方形的长度方向正交，其断面扁平的短轴方向长度比凸缘41d间的间隙小。
在上述实施方式中，通过沿槽41c内的径向无间隙地放置导线44的槽放置部44a，从而能提高放置部处导电体的密度，并能高效地将导电体的发热传给层叠铁心和机壳。为了得到这样的导线形状，在将带绝缘被膜断面圆形的导电体插入槽41c之前，用轧辊等轧成断面近似长方形的形状。例如，用轧辊夹住直径1.6mm断面形状圆形的带绝缘被膜的电线，沿一个方向轧制，直至形成厚度为1.3mm的扁平状，虽然经轧制的面上的绝缘被膜即扁平绝缘被膜变薄延展，但未经轧制的面上的绝缘被膜即圆弧面的绝缘被膜仍保留上述断面圆形被覆电线上的绝缘被膜厚度，形成的上述扁平绝缘被膜比上述圆弧面绝缘被膜薄。
例如，在绝缘清漆系绝缘被膜膜厚约50μm的断面圆形的被覆线时，形成圆弧面绝缘被膜约50m、扁平部绝缘被膜约40μm的断面为椭圆跑道(像旧时一种椭圆形金币)形电线。即，由于绝缘被膜在径向上绝缘被膜层变薄，所以由于发电产生的电枢线圈的热量能有效地向位于径向的层叠铁心的外周一侧散热，利用槽放置槽满率提高和热传导的两种效果之叠加，能提高发电机输出及效率。
另外，根据本实施方式，如图1所示，为了保护过渡部(线圈末端)44b，在外周形成机壳23。另外，在过渡部(线圈末端)44b的附近有排出冷风用的排气孔37及39。因而，过渡部44b如上所述，可以保持较厚的绝缘层厚度，因此即使在线圈间没有设置不需要的空间，也能确保线圈间的绝缘性能，另外，因能将过渡部44b的轴向高度降低，故能缩短导电体长度，能力求提高发电机输出及效率并实现小型化。再有，因车辆行驶，而使盐水、泥水等从上述排气孔37、39进入，所以过渡部44b将绝缘层厚度加厚，保护过渡部的导电体，能防止3相的各相线圈间的电化学腐蚀或线圈和机壳间的电化学腐蚀。
实施方式2
根据实施方式2，如图6所示，线圈单元的槽放置部44a在插入槽41c之前，做成径向为短边、圆周方向为长边的断面近似长方形的形状，而且互相紧靠沿径向排成两列。还有，图中，47表示为了形成上述线圈单元而浸渍的绝缘树脂
通过这样，由于能将槽放置部44a的导电体无间隙地放置于槽41c内的圆周方向上，因而，此时在绝缘被膜层变薄的以圆周方向作为长边的部位，也能沿径向紧密地配置前述导电体，更加提高槽41c内的导电体的密度，使导电体的发热能高效地传给叠层铁心和机壳，所以能力求更加提高发电机的输出及效率。
实施方式3
根据实施方式3其构成为，如图7所示，线圈单元的槽放置部44a在插入槽41c之前，做成径向为长边、圆周方向为短边的断面近似长方形的形状，而且互相紧靠沿径向排成一列。通过这样，也能将槽放置部44a的导电体无间隙地放置于槽41c内的圆周方向上。
在这种场合，由于在将径向作为长边的部位使绝缘被膜层变薄，所以能确保以所述径向为长边的部位和叠层铁心的齿形部分两端的传热面更大，由于发电产生的电枢线圈的热量经位于圆周方向的叠层铁心齿形部分之两端，有效地向叠层铁心的外圆一侧散热，所以，能力图更加提高发电机的输出及效率。另外，通过使绝缘构件介于绝缘被膜薄的部位和齿形部分的两端之间，提高导电体和铁心的绝缘。再让位于槽41c内的槽放置部的所述导电体浸渍绝缘树脂，从而电枢线圈的热量也能高效地沿位于径向的叠层铁心外圆一侧散热，同时提高导电体和铁心的绝缘性。
实施方式4
实施方式4表示一种实施例，为了促进上述实施方式1至实施方式3的车用交流发电机的散热，在轴承架的外圆上设多个排气孔加强筋和多个排气孔，设置在转子上的风扇上还有多个风扇叶片。图8为从前面看前轴承架的图。图9为表示转子外形结构的立体图。
图8中，61为设置在前轴承架21的外圆上的多根排气孔加强筋，在上述排气孔加强筋61之间形成排气孔37。另外，在前轴承架21的轴心一侧上形成多个进气孔加强筋62和其之间形成的进气孔36。
参照图1及图8试说明冷却空气的流动。从前轴承架22一侧的进气孔36沿轴向吸入的冷却空气，通过吸气孔加强筋62间，利用风扇25转向离心方向，对定子线圈42的前面一侧端部进行冷却，再从排气孔加强筋61间的排气孔37向外排出。风扇25如图9所示，由于使用有多片风扇叶片55的离心风扇25，故空气流入风扇叶片55并转弯90°沿径向排出，具有作为散发从定子40开始传给前轴承架、后轴承架1、2的热量的冷却风扇的作用，因此能更加有效地散发线圈发出的热量，力图提高发电机的输出及效率。
还有，上述中，是对前轴承架22一侧进行了说明，但后轴承架21一侧也同样进行通风。即利用后轴承架21侧的风扇叶片55的作用，从进气孔38沿轴向吸入的冷却空气，通过吸气孔加强筋62间，利用风扇25转向离心方向，对定子线圈42的后面一侧端部进行冷却，再从排气孔加强筋61间的排气孔39向外排出。
实施方式5
实施方式5对一种将所述导电体的槽放置部44a配置在槽41c内用的有效方法进行说明。即，为了无间隙地将断面近似长方形、互相紧靠着排列的上述线圈单元放置于槽41c内，可以采用按照专利第3400776号公报(参照专利文献2)的已知的车用交流发电机制造方法。图10为说明该车用交流发电机定子制造工序用的工序断面图。
首先，将规定片数的按照规定的间距(电角度30度)形成梯形形状的槽的冷轧钢片(SPCC材料)层叠在一起，用激光对其外圆部分焊接，制成长方体的铁心。接着，如图10(a)所示，将绝缘体65装在铁心36的槽41c内，将两个导线束组42A、42B的各直线部分重叠压入各槽41c内。通过这样，如图10(b)所示，两个导线束组42A、42B装在铁心41A上。此时，导线束44的直线部分44a利用绝缘体65和铁心41A绝缘，沿径向并排4根，放置于槽41c内。接着将铁心41A弯成圆形，使其端面之间互相抵接并焊接，如图10(c)所示，得到圆筒形的铁心41。通过将铁心41A弯成圆形，槽41c的断面形状近似矩形，其开口部41e的尺寸就比直线部分44a的槽宽度方向尺寸小。然后，按照一般的Δ或Y的接线方法，对各导线束端部之间互相接线，形成定子线圈组。
根据该方法，由于为了便于导线束插入，预先将带状铁心的槽部分拓宽，因此插入时不会损伤导线束，再将在位于槽内的放置部的所述导电体和位于槽内的放置部铁心之间的绝缘构件减薄，能得到非常高的槽满率，同时，在将铁心弯圆时，消除为了便于所述的导线束插入而拓宽的铁心和导电体间的间隙，能与介于铁心和导电体之间的绝缘构件贴紧，因发电而产生的电枢线圈的热量能经位于圆周方向的叠层铁心齿形部分的两端，向叠层铁心外圆一侧高效地散热。另外，其它的优点为：在导电体的形成扁平断面的部位上不会损伤薄薄的绝缘被膜，可获得相当高的绝缘性。

Claims (8)

1.一种车用交流发电机，包括：具有励磁线圈的转子；具有与所述转子对向配置的定子铁心及卷绕在该定子铁心上的导电体的定子；以及支持所述转子和定子的机壳，其特征在于，
所述定子铁心由具有分别沿轴向延伸的多条槽的叠层铁心组成，所述导电体由位于所述槽内的放置部和在定子铁心轴端一侧将该放置部之间互相连接的过渡部组成，位于所述槽内的放置部的导电体的断面形状实际上为长方形，同时，所述过渡部处的所述导电体的断面形状实际上为圆形，位于所述槽内的放置部处的导电体至少其长边部分绝缘层厚度做得比所述过渡部的绝缘层厚度薄。
2.如权利要求1所述的车用交流发电机，其特征在于，
位于所述槽内的放置部的导电体的断面实质上是圆周方向为长边、径向为短边的长方形。
3.如权利要求1所述的车用交流发电机，其特征在于，
位于所述槽内的放置部的导电体的断面实质上是径向为长边、圆周方向为短边的长方形。
4.如权利要求2所述的车用交流发电机，其特征在于，
位于所述槽内的放置部的导电体沿径向呈一列靠紧配置。
5.如权利要求2所述的车用交流发电机，其特征在于，
位于所述槽内的放置部的导电体沿径向呈多列靠紧配置。
6.如权利要求1所述的车用交流发电机，其特征在于，
用绝缘树脂浸渍位于所述槽内的放置部的导电体。
7.如权利要求1所述的车用交流发电机，其特征在于，
利用所述机壳保护所述过渡部外周，同时还利用金属制的机壳直接保持所述叠层铁心。
8.如权利要求7所述的车用交流发电机，其特征在于，
在所述机壳的外圆上具有多个加强筋和形成于所述加强筋之间的吸气或排气用的孔。
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