TW575998B - Stator for rotary electrical equipment - Google Patents

Description

發明背景 本發明有.關一種改良的定子，用於迴轉式電氣設備；而 更明確言之’有關一種供用於迴轉式多相位設備中的改良 的線圈繞組佈置^ · 關於旋轉式電機，最普通的慣例，就是使用一系列在圓 周上間隔設置的永久磁鐵，其與外圍製有線圈繞組的極齒 合作’當該機器作為一發電機時用以產生電力，或當該機 器作為一馬達時用以產生驅動力。該線圈繞組係圍繞極齒 纏繞。當使用到多相位繞組時，某些線圈係設置在相鄰的 極齒上’然後在跳過其它各相位一定數目的線圈之後，再 纏繞該相位的下一串連的線圈。一所謂“跨接線，，的電線， 將各相位的線圈繞組成群連接起來。 這一型式構造的缺點，是在於必須處理跨接線的問題。 就疋，跨接線必須設置得不會意外擺在一使其可能受到損 傷的地點，這疋需要用手工來佈置該跨接線的，因而大大 妨礙促進生產的目標，因此，在實用上是設置某些形式的 夾持方式，將跨接線固定到定子的芯層，或固定到該機器 的殼體上，因此，需要手工的勞動。 而且，關於將這些跨接線的綁定或夾持，還有使其不致 在機器運轉時移位的問題^這也使得跨接線的較成為必 要的原因。 所以，本發明的-主要目白勺，在提供一種改良的旋轉電 機，其具有多個相位繞組而其中連接個別相位線圈的跨接 線，可堅固保持在原位而無需人工的操作。 575998 五 發明説明（ 本發明的另—目的在提供一種改良的繞組佈置，用於一 多相位旋轉電機。 發明概要 本發明疋適合具體實施在一用於旋轉電機的線圈繞組佈 置中°孩繞組体置包括一由多個疊層板件所構成的鐵芯， =夕個$層板件各具有—圓筒部分，沿其圓周間隔設置有 夕個極齒形成部分、在一大致輕射方向上從該圓筒部分延 伸出ϋ叠層板件係維持在緊鄰的關係、，同時其各極 齒开y成部刀則對齊成列以構成多個極芯。有多個相位線圈 丄^在泫鐵心上。各該相位線圈係纏繞在一連串的極芯 上，後者按若干鄰接極芯成為一群，該極芯群為纏繞有其 餘的㈣位繞組的若干極芯所間隔，各該相位的各群繞 .且d藉跨接線互相連接，作為該鄰接極芯群中各線圈 疋間的電連接。一在轴向最外的疊層板件上，製作有凸出 的耳片"分佈在沿圓周間隔的位置上，跨接線即 耳片安置。 根據本發明另-特色，該跨接線是藉1輯料 合到該等耳片上。 圖式簡略說明 I為-剖視圖，係通過—内㈣擎聯結_旋轉電機的 建=所取者’該旋轉電機係根據本發明-具體實施例所 圖2為該旋轉電機之一端面正視圖，顯 繞組佈置。 適用中國國家標準(CNS)八4規格(21〇 x 裝 訂 相位的線圈 575998

圖3為一相同於圖2觀察方向視圖，但顯示所有相位的繞 組佈置。 圖4為一有部分相似於圖2及3之視圖，但顯示已完成的 線圈繞組佈置。 圖5為一剖视圖沿圖4中的5 - 5線所切取但省免了繞組。 圖6為一部分分解視圖，顯示該電樞鐵芯。

圖7為一相同於圖2觀察方向視圖，並部分相似於該圖但 係顯示本發明另一具體實施例。 詳細說明 裝 現就諸圖式並初起主要針對圖丨來說，圖丨顯示本發明一 具體貫施例係聯合一内燃引擎，總體以參考數碼丨丨標示。 本發明之所以與一内燃引擎1 1聯合展示，是因為這是本發 明所可使用的典型環境，儘管用途不是如此限制。 訂

線 本發明之所以特別使用在一内燃引擎之一理由，是其使 製作一緊湊的旋轉電機且可以機械加工、並以低成本高產 量產I，成為可能，因為所包含的人工勞動已大幅度減 少。 所顯示的只是該引擎的一部分，其中關於引擎的任何細 節，不在此處例舉及說明，此項技藝嫻熟者將會迅速瞭 解，本發明是如何應用在此一型式的環境中。 在這一具體實施例中，一旋轉電機，總體以參考數碼i 2 標示，是設置在該引擎曲軸箱前方的一區域，以參考數碼 13標示，並由一固定在曲軸箱13前壁上的前蓋板“所關 閉。該曲軸箱1 3設有一抗摩擦軸承1 5，用以支持該引擎 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公f) -6- 575998 A7 B7 五、發明説明（^ --：-- 11的曲軸16。該曲軸16是一分裂型式，並設置有一個 以上的曲柄銷（thr〇w)，連桿1 7的大端頭，藉輥柱或針枝式 轴表1 8承支在戎曲柄銷上。該連桿1 7在其上端係連接至活 塞’後者在引擎的汽缸鑽孔19中往復運動。 •該曲軸I目13的一前壁21，具有一鼻頭部分22，成為該 旋轉電機12的定子的載具，定子總體以參考數碼23標示。 在k特疋具體實施例中，該旋轉電機丨2為一發電機，但此 項技蟄熟習者應可瞭解，其亦可能是用於啟動該引擎丨丨之 電動機（或馬達 旋轉電機12的轉子總成24，具有一楔栓連接，連至該曲 軸16的鼻頭部分25。此轉子具一倒覆杯形式，並環繞該轉 子的圓周裝有多個沿圓周間隔設置的永久磁鐵26，極性交 替相反。這些磁鐵26和製成在該定子23極芯或極齒28上 的線圈繞組2 7協同合作。 一冷卻風扇29，經由一進口開孔31，抽取冷卻空氣以冷 卻該發電機1 2。 7 現在加上圖2和3來參照說明，圖中可見，轉子24是固定 在該曲軸16上與曲軸一起旋轉。為此該轉子24具有—輪轂 部分，包括一固定到該引化曲抽16上的輪較段32。= 纟久磁鐵26係較在-杯形構件33上，後者則藉鉚針緊固 件3 4固定到該輪轂段3 2。 A久磁鐵係磁化成使其等在沿圓周方向上具有以個輪替 變換的極性。在此例予中’㈣，而磁極數目M是為 2n=16。至於配置在轉子旋轉方向上的磁極數目因為相 I纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 575998 A7 B7 五、發明説明（5 ) 同數目的北極（N)和南極（S )係以規律的間隔設置在圓周方 向上，磁極的數目是2 η ^對於一個三相發電機的定子而 言，其嵩或芯（磁極齒）28的數目？是3111，其中η、m是正 數。該定子23是用疊層薄鋼板件製成，以後將參照圖5及6 加以說明。該定子和其個別的板件，是包含一連續的圓筒 部分3 5和從該圓筒部分成輻射延伸出的極芯或齒2 8，以及 纏繞在其上的線圈2 7。該定子2 3具有十八個極齒2 8 ,而 3Xm=18，是以m = 6。 線圈27具有U-、V-、及W-三相位。各相位線圈 2 7(U)、2 7(V)、2 7(W)是成串連的方式纏繞在相鄰的三 個極齒Ji，如圖2及3中所示。三個鄰接極齒上的線圈 27a、27b、27c疋用一跨接線36連接到在前面相隔六極 齒、並成對稱的相鄰的三個極齒上的線圈2 7 d、2 7 e、 2 7 f。當然線圈2 7和它的跨接線3 6，儘管已說成是分開 的，最好是用一股連續的線製成。 各線圈2 7 a - 2 7 f的纏繞方向，是作成使得各線圈2 7 a -2 7 f的感應電壓，對應於其各自所面對的永久磁鐵2 6的極 性變化，具有相同的極性。 在這個具體實施例中，該定子2 3的極齒或芯2 8的數目是 3m，而動子24的磁極數是2n，而3m、2n兩數是設定成使 2/η將不成為一整數，以致形成同一相位電壓的多個極齒 的感應電壓，具有相同的極性和不同的相位。其結果是， 減小了驅動扭力’使得該驅動引擎的體積能以減小，而一 平順的輸出波形可以實現，改進了電力產生的效率，這在 __ -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(Cns) Α4規格(210X297公董） ^75998

由本申請人所提出申請的日本特許公開專利申請案平（Hd) 字11-288449號，（對應的美國專利申請案編號〇9/628,755，2〇〇1 年7月31日申請），而其中說明將在本文重覆。 在此一具體實施例中，使用钕·鐵_硼永久磁鐵26，具有 211=16極，而極齒2 8之數為十八，即3111=1^因此，11==8 及m = 6。在這種情形下，一在各磁鐵間的角（節距）(9 !為

裝 θ 1 =2 7Γ /2n(弧度）==22.50，而極齒28的一角（節距角）0 2 為 02 = 2;r/3n(?瓜度）=20〇。 訂

因為極齒2 8的數目是2的倍數，相同相位（圖2中的卩_相 位）的線圈2 7被分開為兩群，即，各為m / 2 = 3個極齒的對 稱兩群27a-27c和27d-27f，而各線圈群是成串聯纏繞在 鄰接的三個極齒2 8上。因為兩相鄰極齒2 8面對的是不同極 性的磁鐵2 6，所以在各齒上的線圈成交替的相反方向纏 繞’以使各線圈的感應電壓不致彼此相反。在這具體實施 例中，一2/m = 3個極齒28離三個磁鐵26的偏移角度，或 一相位差 Θ ’ 為△ 0x(m/2-l)=/\ 0X2，因而㊀=△ 0Χ2 <01/2。 如在削面提及，定子2 3的極芯是用疊層的鋼板件所製 成。该一建構現將參照圖5及6加以說明。該定子2 3的疊層 薄鋼板件，總體以參考數碼3 7標示。各板件3 7具有一連續 的圓筒部分3 5，從該部分有多個極或齒2 8呈輻射狀伸出。 此等板件37包括内層薄板件37b，為在軸向上最外的上及 下兩板件3 7 a所包夾在中間。除此後所述以外，該板件 3 7 b和3 7 a是屬於同樣的形狀。眾極齒2 8的頂端，都是衝 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐)

壓出呈一T字形狀。 :最“薄板件374有耳片38在各頂端(在疊層方向上) 角“斤，如圖6所示，以致該等耳片3 8是覆蓋在中間 件3 7b的極齒28頂端的丁字形部分上。在外板件37a每 兩極12 8間的槽口底部附近，製作有另外的耳片3 9在叠層 勺轴向上向朝外側伸出。該薄板件3 7 a、3 7 b連同其極齒 28藉多個鉚釘41對齊，疊層並緊固在-起(圖3、4及6)。 外在定子2 3上的附屬總成，藉一架設板4 2 (圖1)及藉 通過疋子23上的開孔44的緊固件43，固定到該曲軸箱鼻 頭部分2 2。 板件37a、37b疊層並用鉚釘41緊固在一起之後，此一 總成用一絕緣材料塗覆，至少在包括該極齒28和耳片39區 域’也就是’除了該定子2 3的圓筒部分3 5以外的區域。 線圈的線是在絕緣材料的外圍纏繞，如圖3所示。在這 種情況中’各相位的跨接線3 6(3 6(u)、36(V)、36(W)) 是緊靠在最外板件3 7 a上的諸耳片3 9的圓周邊的外側，如 圖4中所示。其結果，就u-相位而言，製成在圓周邊上以 A 1、A 2、A 3符號所標示的相鄰三個線圈和在對角位置以 A4、A5、A6符號標示的三線圈。同樣，就V-相位而言， 製成線圈Bl、B2、B3及在對角位置的線圈B4、B5、 B6，及就W-相位而言，製成線圈Cl、C2、C3及在對角 位置的線圈C 4、C 5、C 6。在這種情況中，各該相位的跨 接線3 6 (3 6(U)、3 6(V)、3 6(W))沿該等耳片39的圓周外 側引線連接。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 575998 A7 ---—------- B7 五、發明説明^^- 疋子23具有線圈27纏繞在所有極齒28上，於是塗敷絕 、·彖材料亦 '即，纏繞在極齒2 8上的線圈，及緊靠在耳片3 9 夕=跨接線36，均被塗覆絕緣材料，而因此，該跨接線％ 疋藉、、’巴緣材料黏附結合在該耳片3 9上而因此限制其等自由 /舌動。此最後所成總成顯示在圖4中。 •圖7為一根據本發明另一具體實施例所建構的旋轉電機 :前視圖。此一具體實施例是用圖"同樣方式製作，只 是在極齒和永久磁鐵的數目上有異，因此無需對該結構作 芫整的說明。 在這具體實施例中，轉子24 A的磁極數M是丨2而定子 23 A的極齒數p是丨8。各該、V-、及w_相位的線圈 27A是成串聯纏繞在每四個極齒A上。在這種情況下，上 面纏繞有同相位線圈27A的每四個極齒28 ,將在相同的電 角位上，面對相同極性的磁極2 6。而且，連接同相位的每 四個線圈的跨接線36A，是緊靠在諸耳片（未圖示）圓周的 外側，諸耳片是設在定子的最外層上。其結果，該跨接線 3 6 A被阻止不得在徑向上朝耳片的内側移動。另外，圈 2 7 A及跨接線3 6 A都包覆有絕緣材料，俾以固定及限制該 跨接線3 6 A的自由活動。 如此，從前述的說明立可瞭解，所描述的本發明具體實 施例，提供旋轉電機一非常簡單的佈置，其中在組裝時， 人工勞力可大幅度減小，而且其中該跨接線是自動或永久 結合，以致可避免其發生妨礙該機器或與該機器關聯的組 件的情況。此外，其提供一非常乾淨的總成並確保長壽無

裝 訂

線

Claims (1)

1. 575998 A8 B8 C8

   1· -種，於旋轉電機之線圈繞㈣置，包括：—鐵芯，由 t個疊層板件所組成’該多個叠層板件各具有-圓筒部 、口 /、圓周間隔设置有在-大致輻射方向上從該圓筒 部刀延伸出《多個極齒形成部分，該多個叠層板件係維 持在U的關係’同時其各極齒形成部分，則對齊成列 以構成多個極芯；多個相位繞組，各該多個相位繞組係 纏繞在:連串的該極芯上，該極芯按若干鄰接極芯成為 一群，該極芯群為纏繞有其餘的該相位繞組的若干極芯 所間隔，各孩相位的各群繞組，則藉一跨接線互相連 接，作為琢鄰接極芯群中各線圈之間的電連接；及一在 軸向取外疊層板件’製作有凸出的耳片分佈在沿圓周間 隔的位置上，該跨接線即緊靠該等耳片安置。 2.根據中請專利範圍第1項之線圈繞組佈置，纟中該跨接 線係黏附結合到該凸出耳片。 3·根據申請專利範圍第2項之線圈繞組佈置，其中該黏附 結合是藉一絕緣材料製成。 4·根據申請專利範圍第3項之線圈繞組佈置，其中該絕緣 材料是在纏繞線圈之前塗敷到該疊層板件上，而在纏繞 線圈之後塗敷到該線圈及跨接線上。 5. 根據申請專利範圍第1項之線圈繞組佈置，其中該極齒 自孩圓筒部分徑向朝外伸出而該耳片鄰接該極齒製成。 6. 根據申請專利範圍第5項之線圈繞組佈置，其中該耳片 係製成在各該極齒間的間隙中。 7·根據申请專利範圍第6項之線圈繞組佈置，其中該跨接 :297公釐）

   裝 訂

   -13- 575998 ABCD 六、申請專利範圍 線係黏附結合到該凸出耳片上。 8·根據申請專利範圍第7項之線圈繞組佈置，其中該黏附 結合是藉一絕緣材料製成。 9.根據申請專利範圍第8項之線圈繞組佈置，其中該絕緣 材料是在纏繞線圈之前塗敷到該疊層板件上，而在纏繞 線圈之後塗敷到該線圈及跨接線上。 10·根據申請專利範圍第1項之線圈繞組佈置，其中該旋轉 電機為一三相交流迴轉機器而該極齒的數目3 m為偶 數，而相同相位的線圈係成串聯纏繞在圓周邊上相鄰 m / 2個極齒和在一對稱位置上的㈤/ 2個極齒上，且纏繞 成彼此相反的方向，對應於各極齒所面對的相關永久磁 鐵的極性變化。 11·根據申請專利範圍第1〇項之線圈繞組佈置，其中該跨接 線係黏附結合到該凸出耳片上。 12.根據申請專利範圍第丨丨項之線圈繞組佈置，其中該黏附 結合是藉一絕緣材料製成。 13·根據申請專利範圍第12項之線圈繞組佈置，其中該絕緣 材料是在纏繞線圈之前塗敷到該疊層板件上，而在纏繞 線圈之後塗敷到該線圈及跨接線上。 14.根據申請專利範圍第丨項之線圈繞組佈置，其中該旋轉 電機為一三相交流迴轉機器而該極齒的數目3瓜為 3x3xS , —個9的倍數，而相同相位的線圈係成串聯纏 繞在圓周邊被分成3s個相等部分的位置中的相鄰 個極齒，且纏繞成彼此相反的方向，對應於該極齒所面S -14- 本&張中國國家標準(CNS) A4規格(210 χ 297公爱] --------- 575998 A8_ B8 C8

   對的相關永久磁鐵的極性變化。 15·根據申請專利範圍第丨4項之線圈繞組佈置，其中該跨接 線係黏附結合到該凸出耳片上。 16·根據申請專利範圍第1 5項之線圈繞組佈置，其中該黏附 結合是藉一絕緣材料製成。 17·根據申請專利範圍第1 6項之線圈繞組佈置，其中該絕緣 材料是在纏繞線圈之前塗敷到該疊層板件上，而在纏繞 線圈之後塗敷到該線圈及跨接線上。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)