CN1909339B - 车用串列型旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用串列型旋转电机，具有：第一、第二定子铁芯(23、33)，它们分别具有在周向上间隔开的第一、第二槽缝，用于将第一、第二定子线圈(24、34)容纳在其中；以及第一、第二伦德尔型转子芯(21、31)，它们按照在轴向上靠近的关系支撑在共同的旋转轴(4)上，以便于分别在第一、第二定子铁芯中转动，第一、第二励磁线圈(22、32)分别缠绕在两转子芯上。第一、第二定子线圈(24、34)都包括分段依次连接的定子线圈，每个分段定子线圈都包括分段的导线。

Description

车用串列型旋转电机

与相关申请的交叉引用

本申请与第2005-206906号日本专利申请相关，该在先申请是在2005年7月15日提交的，其内容被结合到文中作为参考。

技术领域

本发明涉及电动旋转机器，更具体而言，本发明涉及一种车用串列型旋转电机，其具有单根旋转轴和多个定子-转子对。

背景技术

迄今为止，人们一直在努力设计这样的旋转电机(在下文中其被称为车用串列型旋转电机)：每个这样的电机都包括两个伦德尔(Lundell)型转子，它们串列地联接着，用于实现双功率输出，例如在如下的日本专利公开文件中就公开了这样的电机：1-157251、5-137295、5-308751、5-500300、6-22518、11-98789、以及2005-117843。采用这种串列型的旋转电机，能将旋转电机制成一种紧凑的结构，该结构被设置成可提供两个处于不同水平的输出电压，且可相互独立地对两个电压进行控制。换言之，与单独安装两个旋转电机的结构相反，串列型旋转电机可显著减小制造成本和安装空间。可对两输出电压独立进行控制的可能性对于双电压型旋转电机是特别有用的，双电压型旋转电机的作用在于除了提供12V的低电压之外，还能提供一个高电压-例如42V的电压。

另外，本申请的申请人迄今为止一直在努力提供一种串列型旋转电机，每个这样的旋转电机都被设置成包括分段依次连接的定子线圈，该线圈是由U形的分段导线构成的，这些导线被插入到制在定子铁芯上的槽缝中，在如下的日本专利公开文件中就公开了这样的电机：2004-048939、2004-048941、2004-064914、2004-048967、2004-032987、2004-032882、2004-032884、以及2004-032890。

对于具有布置在轴向上的多个伦德尔型转子芯的串列型旋转电机而言，出现了这样的问题：与采用伦德尔型转子芯的普通车用交流发电机相比，其轴向上的长度显著增大。

旋转电机轴向长度的这种增大会导致旋转轴出现在径向上挠度增大的现象。其结果是：需要增大定子铁芯与转子芯之间在径向上的电磁间隙。但是，增大径向上的电磁间隙会影响磁通回路的磁阻，使磁阻增大，导致旋转电机的性能下降。另外，旋转电机轴向长度的增大还使得旋转质量增加，从而，考虑到要减小相关组成部件的振动，需要增大旋转轴的直径，并需要将轴承和壳体的强度设计得大一些，这就会带来一个问题：旋转电机的总重量将增大。

人们已经考虑到：轴向长度增大的串列型旋转电机会带来无法解决的问题，对于现有技术中需要将两个定子-转子对排列在轴向上的串列型旋转电机而言，上述问题的出现是不可避免的。因而，尽管串列型旋转电机具有多个优点，但这一因素称为了影响这种电机获得广泛使用的主要原因。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其一个目的是提供一种车用伦德尔型旋转电机，其能使总体结构的尺寸显著减小，也就是说，其轴向长度与现有技术中的情况相反。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种车用串列型旋转电机，其由车载发动机驱动，该电机包括：第一定子-转子对，其包括第一定子铁芯和第一伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第一定子线圈，转子芯上带有第一励磁线圈；第二定子-转子对，其包括第二定子铁芯和第二伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第二定子线圈，转子芯上带有第二励磁线圈；第一、第二整流器，它们的作用在于分别对第一、第二定子-转子对的定子线圈的输出电压进行整流；以及控制器，其向第一、第二励磁线圈提供受控的励磁电流。第一、第二伦德尔型转子芯以轴向靠近的关系支撑在共同的旋转轴上，以便于分别在第一、第二定子铁芯内实现转动。第一、第二定子铁芯分别包括分段依次连接起来的定子线圈，每个线圈都包括分段的导线，导线从轴向一侧插入到各个定子铁芯的槽缝中，且它们的端部依次连接起来。

对于根据本发明第一方面的车用串列型旋转电机，第一、第二定子-转子对的第一、第二定子线圈都是由分段依次连接的定子线圈构成的，每个线圈都包括分段的导线，导线从轴向一侧插入到各个定子铁芯的槽缝中，且它们的端部依次连接起来。

更特定而言，本发明注意到了这样的设计：在该设计中，用分段依次连接的定子线圈来形成所有的定子线圈，与采用常规绕线方法的定子线圈相比，该设计能显著减小定子线圈轴向突伸端的轴向尺寸。也就是说，将能缩短线圈端轴向长度的分段依次连接的定子线圈应用到这样的串列型旋转电机上：该旋转电机线圈端的轴向长度大于现有技术中串列型旋转电机线圈端轴向长度的两倍，从而就能减小串列型旋转电机中两定子-转子对之间的轴向间隙。这样就能在不降低功率输出的前提下减小串列型旋转电机的轴向长度，从而能抑制旋转质量的增大和旋转轴挠度的增加。结果就是，无需增大定子铁芯与转子芯之间的径向电磁间隙，从而能减小向旋转电机提供的励磁电流。此外，旋转质量减小的结果是：抑制了旋转轴直径的增大，并避免了要增大轴承和壳体强度的要求，进而减小了总体构架和重量，同时实现了轻量化。

对于优选实施方式中的串列型旋转电机，第一、第二定子线圈中分段依次连接的定子线圈分别可被制成分段依次结合的定子线圈结构，每个定子线圈只包括位于第一、第二导线接纳位置径向附近的线圈部分，而导线接纳位置位于各个槽缝中。对于这样的结构，在各个分段依次连接的定子线圈结构之间，能采用轴向突伸长度最短的线圈端，从而能进一步线圈端的轴向长度。

对于优选实施方式中的车用串列型旋转电机，第一定子线圈可包括在轴向上面对着第二定子线圈的线圈端，且该线圈端具有轴向末端突伸部分，第二定子线圈可包括在轴向上面对着第一定子线圈的线圈端，且该线圈端具有轴向末端突伸部分，其中，第一、第二定子线圈的线圈端的轴向末端突伸部分被偏置为在环周方向上存在有预定的节距。也就是说，分段依次连接的定子线圈具有这样的线圈端：其轴向远侧末端被设置成在轴向上为凸凹形的型式，且这些凸凹形结构在环周方向上具有固定的节距。因而，可将轴向相互面对着的线圈端的轴向远侧末端定位成在轴向上相互配合，从而能减小两定子线圈之间的轴向间隙，同时还改善了轴向相对线圈端之间的游隙。

对于上述的车用串列型旋转电机，第一励磁线圈的轴向中心部分偏离第一定子铁芯的轴向中心部分，以便于更接近第二定子-转子对，和/或第二励磁线圈的轴向中心部分偏离第二定子铁芯的轴向中心部分，以便于更接近第一定子-转子对。也就是说，这样的结构使得两转子芯被布置在轴向偏移的位置上，从而更相互靠近。这样就能将离心冷却风扇布置在从两定子铁芯沿轴向向外延伸的两线圈端正下方的径向区域内，且不会造成磁通量的减少。因而，可有利地冷却定子线圈，并使串列型旋转电机的轴向长度缩短。

对于车用串列型旋转电机，第一定子-转子对的第一伦德尔型转子芯可包括第一半芯和第二半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分。第二定子-转子对的第二伦德尔型转子芯可包括第三半芯和第四半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分。第二、第三半芯被保持着在轴向上相互紧密地接触。采用这样的结构，将允许磁通从第二半芯的爪形部分流向第三半芯的爪形部分。这样就能减小从对应凸毂部分延伸出的第二、第三半芯爪形部分的轴向宽度，从而能减小旋转质量和转子芯的轴向长度。

对于车用串列型旋转电机，第一定子-转子对的第一伦德尔型转子芯可包括第一半芯和第二半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分。第二定子-转子对的第二伦德尔型转子芯可包括第三半芯和第四半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分。第二、第三半芯被相互制成一体而成为单体软磁芯构件。这样的设计能制出如下的串列型旋转电机：其不必采用相关技术结构中的四个半芯，而只使用了三个半芯。这就能减小磁阻，并减少组成部件的数目。

对于串列型的旋转电机，第二、第三半芯可具有支撑在共用轴上的凸毂部分，且凸毂部分具有第一、第二爪形部分，它们从凸毂部分的外周面向径向外侧延伸的，然后再向相反的轴向方向延伸。这样的设计使得第一、第二半芯具有爪形部分，这些爪形部分或者被布置成相互接触，或者被一体地布置在环周方向上基本的相同位置上，这些位置处于定子铁芯之间轴向间隙的径向内侧区域中。采用这样的结构，第二、第三半芯的爪形部分就能有效地产生离心冷却风，使得成对的线圈端能获得有效的冷却。

本发明的第二方面提供了一种车用串列型旋转电机，其由车载发动机驱动，该电机包括：第一定子-转子对，其包括第一定子铁芯和第一伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第一定子线圈，第一转子芯上带有第一励磁线圈，第一转子芯被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第一定子铁芯中转动；第二定子-转子对，其包括第二定子铁芯和第二伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第二定子线圈，第二转子芯上带有第二励磁线圈，且被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第二定子铁芯中转动；第一、第二整流器，它们的作用在于分别对第一、第二定子-转子对的定子线圈的输出电压进行整流；以及控制器，其向第一、第二励磁线圈提供受控的励磁电流；以及多个轴向延伸的离心冷却翅片，这些翅片是用非磁性材料制成的，并被布置在环周的间隙中，每个环周间隙都位于一个爪形部分对与另一个爪形部分对之间，爪形部分对之间在环周方向上分开给定的节距，以便于产生出离心冷却风。采用这样的结构，第二、第三半芯的爪形部分被布置成允许在周向分开给定节距的爪形部分之间的间隙内用非磁性材料制出离心翅片。从而，第二、第三半芯的爪形部分可有效地冷却位于定子铁芯之间轴向间隙中的成对线圈端。

此外，非磁性离心翅片的端部可被第一半芯爪形部分的远端和第四半芯爪形部分的远端支撑着。在另一种备选形式中，非磁性的离心翅片可被牢固地固定到第二或第三半芯上。

本发明的第三方面提供了一种由车载发动机驱动的串列型旋转电机，其包括：第一定子-转子对，其包括第一定子铁芯和第一伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第一定子线圈，第一转子芯上带有第一励磁线圈，第一转子芯被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第一定子铁芯中转动；第二定子-转子对，其包括第二定子铁芯和第二伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第二定子线圈，第二转子芯上带有第二励磁线圈，且被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第二定子铁芯中转动；第一、第二整流器，它们的作用在于分别对第一、第二定子-转子对的定子线圈的输出电压进行整流；第一冷却风扇，其被牢固地固定在第一转子芯的外端面上，以便于在离心方向上形成冷却风；以及第二冷却风扇，其被牢固地固定在第二转子芯的外端面上，以便于在离心方向上形成冷却风。第一、第二冷却风扇分别产生了轴向向内方向的冷却风。

对于这样的车用串列型旋转电机，被牢固地固定在前转子芯前端面上的第一冷却风扇被制成这样的形状：其能产生沿轴向向后流动的冷却风，被牢固地固定在后转子芯后端面上的第二冷却风扇被制成这样的形状：其能产生沿轴向向前流动的冷却风。这样的设计适当冷却风能通过前转子芯上爪形部分之间的间隙沿轴向向后流动，并使得另一冷却风通过后转子芯上爪形部分之间的间隙沿轴向向前流动。这样就使得冷却风能对布置在成对定子铁芯之间轴向间隙中的成对线圈端执行有效的冷却。

附图说明

在附图中：

图1中的轴向剖视图表示了根据本发明第一实施方式的、具有伦德尔型转子芯的车用伦德尔型旋转电机；

图2中的轴向剖视图表示了根据本发明第二实施方式的车用伦德尔型旋转电机；

图3是关于导线布线方案的图样，其表示了图2所示分段依次连接定子线圈的一部分；

图4是图2所示分段依次连接定子线圈的电路图；

图5中的布线图表示了位于图2所示分段依次连接定子线圈之间轴向间隙中的线圈端；以及

图6是一个典型区段的展开图，其表示了图2所示转子芯的布局结构。

具体实施方式

下文将参照附图对根据本发明的车用伦德尔型旋转电机的各种实施方式作详细描述。但是，不应将本发明理解为仅限于下面这些实施方式，本发明的技术概念可与其它现有技术或与这些现有技术具有同等功效的其它技术组合起来进行实施。

[第一实施方式]

(对总体结构的描述)

首先，参见图1，图中表示了根据本发明第一实施方式的车用串列型旋转电机的总体结构。该车用串列型旋转电机1是由如下部件构成的：壳体1；支撑在共同旋转轴4上的第一、第二旋转电机部分2和3(起到了第一、第二定子-转子对的作用)；前后轴承6、7，它们被安装在壳体1的前侧和后侧；带轮5，其由发动机(图中未示出)驱动；整流器8，其被安装在壳体1的后侧；调节器9，其与整流器相连；以及滑环供电机构10。

壳体1是由前壳体11、中间壳体12、以及后壳体13组成的。所有这三个部分被串通的螺栓14联接到一起。壳体1具有前后轴承6、7，旋转轴4被两轴承可转动地支撑着。带轮5被牢固地固定到旋转轴4的轴向前延伸端上。整流器8、调节器9、以及滑环供电机构10被固定地安装到后壳体13上，并位于第二旋转电机部分3的后侧。

起到第一定子-转子对作用的第一旋转电机部分2包括：伦德尔型转子芯21；绕在伦德尔型转子芯21上的励磁线圈22；定子铁芯23，伦德尔型转子芯21被布置在该定子铁芯的径向内部；以及定子线圈24，其被绕在定子铁芯23上。伦德尔型转子芯21是由如下部件构成的：凸毂部分211；一对半芯213和214，它们从凸毂部分211的外周面向径向外侧延伸，并具有轴向延伸的爪形部分，这些爪形部分沿着转子芯21的环周以等距的间隔交错地布置着；以及励磁线圈22，其被绕在凸毂部分211上。定子铁芯23被夹置在前壳体11与中心壳体12之间，且其上带有定子绕组24。

类似地，作为第二定子-转子对的第二旋转电机部分3包括：伦德尔型转子芯31；绕在伦德尔型转子芯31上的励磁线圈32；定子铁芯33，伦德尔型转子芯31被布置在该定子铁芯的径向内部；以及定子线圈34，其被绕在定子铁芯33上。伦德尔型转子芯31是由如下部件构成的：凸毂部分311；一对半芯313和314，它们从凸毂部分311的外周面向径向外侧延伸，并具有轴向延伸的爪形部分，这些爪形部分沿着转子芯31的环周以等距的间隔交错地布置着；以及励磁线圈32，其被绕在凸毂部分311上。定子铁芯33被夹置在中心壳体12与后壳体13之间，且其上带有定子绕组34。上述的第一、第二旋转电机部分2、3构成了这样的旋转电机：其具有典型的伦德尔型转子芯，且其其它机构与常用的伦德尔型旋转电机类似。因而，为了简明起见，文中不对同样的部件作另外的描述。

因而，串列型旋转电机的转子芯包括共四个半芯213、214、313、以及314，它们沿轴向布置在同一旋转轴4上。对于当前的实施方式，半芯214、313被布置成相互抵接着，且这两个半芯214、313之间不存在任何游隙。

(对励磁电流的描述)

滑环供电机构10是由一对滑环组成的，一对电刷与这两个滑环独立地保持着接触。其中一个滑环与电池的负极端保持电路连接，另一滑环与电池的正极端相连接，以进行供电。每个伦德尔转子芯21、31上都带有一对励磁电流控制晶体管，在可控的占空比循环中，其接通或关断。调节器9被设置成对施加给励磁电流控制晶体管的驱动脉冲的占空比进行控制，并起到了控制器的作用，用于向励磁线圈22、23提供受控的励磁电流。随着发动机(图中未示出)启动并借助于带(图中未示出)、通过带轮5驱动转子芯21、31转动，定子线圈24、34分别发出给定级别的直流电。

(对定子线圈24、34的描述)

整流器8包括一对三相全波整流电路。定子线圈24具有三相绕组U、V、W，它们被连接成三相星形连接关系，从而向整流器8的第一三相全波整流电路输出三相交流电压。第一三相全波整流电路对三相电压执行三相整流，从而向工作电压为低电压的外部负载输出低的直流电压。类似地，定子线圈34具有三相绕组U′、V′、W′，它们被连接成三相星形连接关系，从而向整流器8的第二三相全波整流电路输出三相交流电压。第二三相全波整流电路对该三相电压执行三相整流，从而向工作电压为高电压的外部负载输出高的直流电压。多相绕组U、V、W以及多相绕组U′、V′、W′的输出电压具有相同的相位或相移。

对于当前的实施方式，第一旋转电机部分2的定子线圈24的匝数与第二旋转电机部分3的定子线圈34的匝数相同或更大。这样就使得第一旋转电机部分2成为了发出高电压(例如42V)的发电机，第二旋转电机部分3成为了发出低电压(例如12V)的发电机。第一旋转电机部分2向高压负载供电，第二旋转电机部分3向低压负载供电。此外，对于当前的实施方式，第二旋转电机部分3被设置成向需要在所有时刻供电的、并被设计成向工作在低电压上的重要电气负载(例如常用的电气负载)供电。与此相反，高压负载被设计成无需在所有时刻供电的非主要电气负载供电，这些负载由第一旋转电机部分2进行供电。

下面将详细地描述定子线圈24、34、

对于当前的实施方式，定子线圈24、34采取了现有技术中公知的分段依次连接的定子线圈结构。分段依次连接的定子线圈结构包括大量U形的分段导线，该导线的一对侧支部分(线性部分)从槽缝的一侧沿轴向独立地插入到两槽缝中，这两槽缝之间相互错开一定的电角度。U形分段导线的一对远端部分从槽缝中突伸出，它们被按照波形绕法或叠绕法依次地连接起来。分段依次连接的定子线圈结构已被公开在上述的专利文件中，因而略去对其的详细描述。

在一种结构中，定子线圈24、34中各个槽缝具有四个沿径向方向的导线接纳位置，且分配给各相和各极的槽缝数被设定为“1”，尽管上文参照这种结构对实施方式进行了描述，但也可在一个槽缝中分配其它偶数个沿径向的导线接纳位置。在一种改型中，可为每一相和每一极分配多个槽缝。

例如，尽管当前实施方式采用了一种分段依次连接定子线圈的形式，但本发明并不限于该构造，而且可采用现有技术中的各种分段依次连接定子线圈结构，其中，本实施方式的定子线圈结构包括两种类型的节段，这两种节段是由一种大节段和一种小节段构成的，大节段的两侧支部分被插入到槽缝中在径向上位于最内侧的位置和最外侧的位置处，小节段的两侧支部分则被插入到槽缝中在径向上被分配为第二、第三的位置处，本发明并不局限于这种结构，也可以采用现有技术的各种分段依次连接的定子线圈结构。

对于上述采用两种节段的分段依次连接定子线圈结构，假定定子铁芯23的槽缝数为N1，定子铁芯33的槽缝数为N2，定子线圈24的各相绕组U、V、W具有N1/3个小节段和N1/3个大节段。定子线圈24的各相绕组U、V、W具有由N1/3个依次连接的小节段组成的小线圈部分和由N1/3个依次连接的大节段组成的大线圈部分。

因而，位于远离整流器8的位置处的定子线圈24的各相绕组U、V、W的匝数可被表达为2N1/3。对于这样的结构，各相绕组U、V、W的前导分段导线和末尾分段导线未被设计成U形，而是I形。如图4所示，前导I形导线起到了各相引出线的作用，末尾的I形分段导线被连接到中线点上。

类似地，定子线圈34的各相绕组U′、V′、W′具有N2/3个小节段和N2/3个大节段。因而，定子线圈34的各相绕组U′、V′、W′具有由N2/3个依次连接的小节段组成的小线圈部分和由N2/3个依次连接的大节段组成的大线圈部分，这两个线圈部分在结构中串联起来。

因而，靠近整流器8的定子线圈34的各相绕组U′、V′、W′的匝数可被表达为2N2/3。对于这样的结构，各相绕组U′、V′、W′的前导分段导线和末尾分段导线未被设计成U形，而是I形。如图4所示，前导I形导线起到了各相引出线的作用，末尾的I形分段导线被连接到中线点上。

如上所述，本实施方式的车用串列型旋转电机具有一对定子线圈24、34，两线圈都采用了分段依次连接定子线圈的结构。采用这样的结构使得定子线圈24、34的各对线圈端的轴向长度被缩短。与现有技术中轴向长度很大的车用串列型旋转电机相反，这样就能显著缩短车用串列型旋转电机的轴向长度。因而，本实施方式的车用串列型旋转电机的尺寸和重量得以减小，从而能减小旋转轴的挠度和有害振动。

另外，对于本实施方式，采用分段依次连接的定子线圈结构能将车用串列型旋转电机的轴向长度制得较短。这就使得第二、第三半芯214、313能在轴向上被保持为相互抵接的状态，且不会使得第二、第三半芯214、313爪形部分之间的轴向空间增大。从而能防止在相邻的爪形部分之间形成冷却风泄漏通路，其中的爪形部分使得冷却风在转子的环周方向上流动。因而，第一半芯214爪形部分和第三半芯313爪形部分的旋转运动使得这些爪形部分起到了离心扇叶的作用，形成了在离心方向上有利地向外流动的气流。这样就使得气流能有效地冷却位于相邻定子铁芯之间轴向气隙中的成对的线圈端，而在相关的现有技术中很难实现这种冷却。

另外，对于图1所示的结构，第二半芯214被选择为与第三半芯313具有相同数目个爪形部分，且这些爪形部分在周向上处于相同的位置。这就使得在轴向上并置的第二半芯214爪形部分和第三半芯313爪形部分可形成单体离心翅片，从而能以有效的方式产生冷却风。

另外，对于当前的实施方式，对流经励磁线圈22、32的电流方向进行确定，以使第二、第三半芯214和313的爪形部分具有相同的极性。这样的结构能减小磁通通路的横截面积，使得磁通流经第二、第三半芯214和313以及第二、第三半芯214和313的凸毂部分。这能够实现转子芯的紧凑结构。也就是说，可减小从对应凸毂部分延伸出的第二、第三半芯的爪形部分之间的轴向尺寸(宽度)，并能在一定程度上减小转子芯的旋转质量和轴向尺寸。

从图1可看出，对于当前的实施方式，励磁线圈22具有一轴向中心部分，其从定子线圈23的轴向中心部分处移位，以便于更接近于第二定子-转子对3(向后移动)，类似地，励磁线圈32的轴向中心部分从定子线圈33的轴向中心部分处移位，以便于更接近于第一定子-转子对2(向前移动)。也就是说，两转子芯21、31在轴向上被布置向相互靠近的一侧，这样的结构能使转子芯21的前端面移后，并使转子芯31的后端面移前，且不会造成磁通量的下降。从而可将牢固地固定在转子芯21前端面上的前冷却风扇布置在位于定子线圈24前端上的前线圈端24a的径向内侧，并将牢固地固定在转子芯31后端面上的后冷却风扇布置在位于定子线圈34后端上的后线圈端34a的径向内侧。这样就能有效地冷却这些线圈端24a、34a。

[第二实施方式]

下面将参照图2对根据本发明第二实施方式的车用串列型旋转电机进行描述，图2中的剖视图表示了该旋转电机的总体结构。该实施方式的车用串列型旋转电机与第一实施方式旋转电机在结构上基本相同，因而，论述只集中在不同之处上。

对于该实施方式，第一旋转电机部分2A的伦德尔型转子芯21A是由半芯201、202构成的，第二旋转电机部分3A的转子芯31A是由半芯202、203构成的。具体来讲，对于当前的实施方式，伦德尔型转子芯21A、31A被设计成这样：使得半芯201位于前侧，且中间半芯202和半芯203被布置在后侧，且在轴向上保持着抵接到一起的状态。半芯201与图1所示的半芯213具有相同的构造。另外，半芯202为一体的结构，其是由图1所示的半芯214和313组成的。

因而，中间半芯202包括共用的凸毂部分2020，其被支撑在旋转轴4A上，且其外周面上制有爪形的基部(也被称为磁极部分)2021，它们沿中间半芯202的环周以相等的间距向径向外侧延伸，且第一、第二爪形部分212、312沿旋转轴4A的轴线在相反方向上交替地延伸。这样的结构能减少部件的数目，并降低磁通的磁阻，同时实现了励磁电流的降低。

另外，本实施方式的车用串列型旋转电机采用了双层型的分段依次连接定子线圈结构，这样的结构能将构成的定子线圈24A、34A的分段依次连接定子线圈可被容纳在各个槽缝中，而这些槽缝在径向上靠近两导线接纳位置。

下面将参照图3对两层型分段依次连接定子线圈结构作详细描述。图3是展开的侧视图，其表示了位于四个槽缝中的定子铁芯23A，这些槽缝在图中被表示为从第N个槽缝到第N+3个槽缝。每个槽缝都具有四个导线接纳位置(下文称为层)，这些位置在径向上并置着，且每个导线接纳位置都接纳着一个槽缝导线部分。同样，“槽缝导线部分”指代构成U形分段导线的单个侧支上的中间部分。U形分段导线上两侧支的远端部分从槽缝中沿轴向向外突伸出，形成位于末端部分侧的线圈端。U形分段导线的相连侧支部分的U形头部和基部形成了位于头侧的线圈端。

如图3所示，插入到各个槽缝第三和第四层中导线接纳位置处的分段导线形成了两个波形绕制的线圈301、302，它们呈现为波形绕组的型式，且插入到各个槽缝第一和第二层中导线接纳位置处的分段导线形成了两个波形绕制的线圈303、304，它们呈现为波形绕组的型式，波形绕组301到304被串联起来，以形成图4所示的U相线圈。类似地，以类似的方式制出V相线圈和W相线圈。U相线圈、V相线圈、以及W相线圈被按照星法连接起来，由此形成三相定子线圈24A。由于三相定子线圈34A是按照类似方法制成的，此处将略去对其的详细描述。

对于本实施方式，将两层分段依次连接的定子线圈在径向上叠置起来，并将这些定子线圈串联起来就能形成各相的线圈。这样就能减小线圈端的轴向突伸长度。也就是说，图1所示第一实施方式的分段依次连接定子线圈的线圈端具有所需的长度，该长度被加上了至少一个轴向横截面宽度，该宽度是在小节段轴向外侧区域中的大节段的宽度。与此相反，对于第二实施方式，在这些线圈端中未出现小节段与大节段的重叠。因而，线圈端能显著缩短轴向长度，并能进一步减小分段依次连接定子线圈线圈端的轴向长度，从而使车用串列型旋转电机具有特别有利的效果。

另外，对于该实施方式，定子线圈24的线圈端241具有一个后部，其上制有位于轴向末端突伸部分2410，定子线圈34的线圈端341的前端上制有轴向末端突伸部分3410，其被设置成处于沿环周方向基本上错位半个节距的位置上。此外，对于该实施方式，尽管线圈端241的轴向末端突伸部分2410具有分段导线U形头部的远端，且线圈端341的轴向末端突伸部分3410具有位于分段导线侧支端上的焊接部分，但本发明并不限于这样的构造，也就是说，对于本实施方式，通过利用分段依次连接定子线圈线圈端的轴向远端，可使两线圈端241、341在轴向上相互靠近，且在交替的位置上，定子铁芯之间形成了轴向间隙，其中，定子线圈被布置在具有周向固定节距的各个凸凹结构中。这样就能在线圈端241与341之间获得游隙，同时能减小定子铁芯23、33之间的轴向间隙。

此外，对于该实施方式，中间半芯202(其作为第一实施方式中第二、第三半芯214、313的双联体)的各个爪形部分212、312在相同的周向位置处沿相反的轴向方向延伸。因而，中间半芯202的爪形部分212、312不会泄漏在环周方向上流动的冷却风，从而能在离心方向上有利地产生冷却风。

如图6所示，对于本实施方式，用非磁性材料制成的离心翅片300在轴向上延伸，并连接到半芯201、203的爪形部分212、312之间，且在周向上位于两组爪形部分212、312的中间位置处，其中，其中一组爪形部分212、312被制在爪形基部2020一个给定的周向位置处，另一组爪形部分212、312被制在另一个给定的周向位置处，这两个位置偏移给定的周向节距。非磁性离心翅片300的两端被前半芯201的爪形部分212的远端和后半芯203的爪形部分312的远端支撑着。这样就能增加设置在两转子芯21、31之间的离心翅片的数目，从而能显著改善对定子铁芯之间轴向间隙中成对线圈端的冷却效果。在一种改型中，非磁性的离心翅片300被固定到半芯202的爪形基部2020上。

另外，对于本实施方式，如图6所示，被牢固地固定在半芯201前端面上的前冷却风扇101被制成偏斜的，且被牢固地固定在半芯203后端面上的后冷却风扇102被制成偏斜的。采用这样的设计，这些冷却风扇具有了将风流在离心方向上以及轴向上定向为吹向轴向非磁性离心翅片300的功能。因而，定子铁芯之间轴向间隙中的成对线圈端可被进一步有利地冷却。另外，冷却风在对定子铁芯之间轴向间隙中的成对线圈端进行冷却之后，从排气口400排到外界。

尽管上文已详细地介绍了本发明特定的实施方式，但本领域技术人员可以领会：在文中公开内容的总体启示下，可对这些细节内容作出多种形式的改动和替换。因而，文中公开的特定构造只是示例性的，并不用来限制本发明的范围，在后附的权利要求书和等效表达中给出了本发明完整的范围。

Claims (11)

1.一种车用串列型旋转电机，由车载发动机驱动，所述电机包括：

第一定子-转子对，包括第一定子铁芯和第一伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第一定子线圈，第一转子芯上带有第一励磁线圈；

第二定子-转子对，包括第二定子铁芯和第二伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第二定子线圈，第二转子芯上带有第二励磁线圈；

第一、第二整流器，它们用于分别对第一、第二定子-转子对的定子线圈的输出电压进行整流；以及

控制器，向第一、第二励磁线圈提供受控的励磁电流，

其中，第一、第二伦德尔型转子芯以轴向靠近的关系支撑在共同的旋转轴上，以便于分别在第一、第二定子铁芯内实现转动；以及

第一、第二定子铁芯分别包括分段依次连接起来的定子线圈，每个线圈都包括分段的导线，导线从轴向一侧插入到各个定子铁芯的槽缝中，且它们的端部依次连接起来。

2.根据权利要求1所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：第一、第二定子线圈中分段依次连接的定子线圈分别被形成为分段依次结合的定子线圈结构，每个定子线圈只包括位于各个槽缝中的第一、第二导线接纳位置径向附近的线圈部分。

3.根据权利要求1所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：第一定子线圈包括在轴向上面对着第二定子线圈的线圈端，且该线圈端具有轴向末端突伸部分，第二定子线圈包括在轴向上面对着第一定子线圈的线圈端，且该线圈端具有轴向末端突伸部分，其中，第一、第二定子线圈的线圈端的轴向末端突伸部分被偏置为在环周方向上存在有预定的节距。

4.根据权利要求1所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：第一励磁线圈的轴向中心部分偏离第一定子铁芯的轴向中心部分，以便于更接近第二定子-转子对，和/或第二励磁线圈的轴向中心部分偏离第二定子铁芯的轴向中心部分，以便于更接近第一定子-转子对。

5.根据权利要求4所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：第一定子-转子对的第一伦德尔型转子芯包括第一半芯和第二半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分；以及

第二定子-转子对的第二伦德尔型转子芯包括第三半芯和第四半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分；

其中第二、第三半芯被保持着在轴向上相互紧密地接触。

6.根据权利要求4所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：第一定子-转子对的第一伦德尔型转子芯包括第一半芯和第二半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分；以及

第二定子-转子对的第二伦德尔型转子芯包括第三半芯和第四半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分；

其中，第二、第三半芯被相互形成一体而成为单体软磁芯构件。

7.根据权利要求5所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：第二、第三半芯具有支撑在共用轴上的凸毂部分，且凸毂部分具有第一、第二爪形部分，它们从凸毂部分的外周面向径向外侧延伸并且然后再向相反的轴向方向延伸。

8.根据权利要求6所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：还包括：

多个轴向延伸的离心冷却翅片，这些翅片是用非磁性材料制成的，并被布置在环周的间隙中，每个环周间隙都位于一个爪形部分对与另一个爪形部分对之间，爪形部分对之间在环周方向上分开给定的节距，以便于产生出离心冷却风。

9.根据权利要求1所述的车用串列型旋转电机，其特征在于：还包括：

第一冷却风扇，被牢固地固定在第一转子芯的外端面上，以便于在离心方向上形成冷却风；以及

第二冷却风扇，被牢固地固定在第二转子芯的外端面上，以便于在离心方向上形成冷却风；

其中，第一、第二冷却风扇分别产生了轴向向内方向的冷却风。

10.一种由车载发动机驱动的串列型旋转电机，包括：

第一定子-转子对，包括第一定子铁芯和第一伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第一定子线圈，第一转子芯上带有第一励磁线圈并且被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第一定子铁芯中转动，第一定子-转子对的第一伦德尔型转子芯包括第一半芯和第二半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分；

第二定子-转子对，包括第二定子铁芯和第二伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第二定子线圈，第二转子芯上带有第二励磁线圈并且被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第二定子铁芯中转动，第二定子-转子对的第二伦德尔型转子芯包括第三半芯和第四半芯，它们被保持着在轴向上处于相互抵接状态，并具有带有不同磁极的爪形部分，其中第二、第三半芯被保持着在轴向上相互紧密地接触或者被相互形成一体而成为单体软磁芯构件；

第一、第二整流器，它们用于分别对第一、第二定子-转子对的定子线圈的输出电压进行整流；

控制器，向第一、第二励磁线圈提供受控的励磁电流；以及

多个轴向延伸的离心冷却翅片，这些翅片是用非磁性材料制成的，并被布置在环周的间隙中，每个环周间隙都位于一个爪形部分对与另一个爪形部分对之间，爪形部分对之间在环周方向上间隔给定的节距，以便于产生出离心冷却风，

其中，第一、第二定子线圈分别包括分段依次连接起来的定子线圈。

11.一种由车载发动机驱动的串列型旋转电机，包括：

第一定子-转子对，包括第一定子铁芯和第一伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第一定子线圈，第一转子芯上带有第一励磁线圈并且被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第一定子铁芯中转动；

第二定子-转子对，包括第二定子铁芯和第二伦德尔型转子芯，定子铁芯的槽缝中载带着第二定子线圈，第二转子芯上带有第二励磁线圈并且被支撑在共同的旋转轴上，以便于可在第二定子铁芯中转动；

第一、第二整流器，它们用于分别对第一、第二定子-转子对的定子线圈的输出电压进行整流；

控制器，向第一、第二励磁线圈提供受控的励磁电流；以及

第一冷却风扇，被牢固地固定在第一转子芯的外端面上，以便于在离心方向上形成冷却风；以及

第二冷却风扇，被牢固地固定在第二转子芯的外端面上，以便于在离心方向上形成冷却风，

其中，第一、第二冷却风扇分别产生了轴向向内方向的冷却风，

第一、第二定子线圈分别包括分段依次连接起来的定子线圈。

Images