CN1442943A - 车辆交流发电机定子 - Google Patents

Abstract

在车辆交流发电机中，定子铁芯具有多个槽，每个槽具有矩形横截面，定子线圈由多个由圆形导线制成的U形导体段构成。每个U形导体段具有一个U形弯折部分、一对槽内部分和一对连接部分，所述U形弯折部分设置在位于所述定子铁芯的一端的所述槽的外部，所述槽内部分从所述弯折部分伸出并设置在一对槽中，所述连接部分分别焊接到其它两个U形导体段的连接部分上。只有槽内部分是压制成形的，并具有与所述槽配合的且大致为矩形的横截面。

Description

车辆交流发电机定子

〔技术领域〕

本发明涉及一种用于例如卡车、客车或其它类似车辆的车辆交流发电机的定子。

〔背景技术〕

减小车辆的空转速度可降低燃料消耗，同时也可降低车辆交流发电机的转速。另一方面，必须增大车辆发电机的输出功率以便操作各种车辆安全装置。

众所周知，如果定子线圈相对于定子铁芯槽的空间系数增大，减小了定子线圈的电阻，就可增大车辆交流发电机的输出功率。如果插入到槽中的定子线圈的导体或导线与槽相配合，就可增大空间系数。

例如，JP-63-194543A或其同族专利申请GB2202170A公开了一种定子，其中，插入到槽中的螺旋圆导线部分被压制成可与槽配合的大致矩形的横截面形状。但是，由于多层圆形导线一起进行压制，因此，很难使压制成形的导线中的每一层都具有均匀的横截面和足够大的空间系数。

JP-2000-299949A或其同族专利US6476530B1公开了一种定子，其中，U形导体段插入到槽中。每个导体段由圆形导线压制而成，除了U形弯折部分以外，导体段具有大致为矩形的横截面部分。但是，在恶劣环境条件下进行加工过程中，设置在槽外的U形导体段的压制成形部分会受到损坏。

〔发明内容〕

本发明的主要目的是提供一种可抵抗各种环境条件的紧凑和有效的车辆交流发电机。

根据本发明的一个特点，车辆交流发电机的定子包括定子铁芯和定子线圈，定子铁芯具有多个槽，定子线圈由多个由导线制成的U形导体段构成。每个槽具有矩形横截面，每个U形导体段具有一个U形弯折部分、一对槽内部分和一对连接部分，所述U形弯折部分设置在位于定子铁芯的一端的槽外，所述槽内部分从弯折部分伸出并设置在一对槽中，所述连接部分分别焊接到其它两个U形导体段的连接部分上。特别是，只有槽内部分具有与槽配合的、压制成形的大致为矩形的横截面。

由于只有槽内部分是压制成形的，因此，即使在恶劣的环境条件下，位于槽外的所有导体段部分上所附的绝缘膜也不会发生变形或损坏。

〔附图说明〕

本发明的其它目的、特点和特征以及本发明有关部件的功能可从下面的详细描述以及所附的权利要求书和附图中清楚地看出。其中：

图1是包括本发明优选实施例定子的车辆交流发电机的横截面侧视图；

图2是定子的局部截面图；

图3是一对U形圆导线段的透视图；

图4是带槽定子部分的局部截面图，导体段的槽内部分插入在上述槽中；

图5是示出了线圈端的定子的局部截面图；

图6是局部侧视图，其示出了从一个线圈端延伸出的输出引线；

图7是局部侧视图，其输出了从一个线圈端延伸出的中性引线；

图8是用于一个导体段的导线材料的透视图。

〔具体实施方式〕

下面将结合附图对本发明优选实施例的定子进行描述。

交流发电机1包括定子2、转子3、一对通过多个螺栓4c连接在一起的前壳体4a和后壳体4b、整流装置5等。定子2包括定子铁芯22和多相(例如三相)定子线圈21，定子线圈21包括多个U形导体段23和用于使定子线圈21与定子铁芯22绝缘的绝缘体24。定子2夹在前壳体4a和后壳体4b之间并由其进行支承，从而以一定的间隙设置在转子3的周围。

转子3与轴33一起旋转，而轴33可旋转地由前壳体4a和后壳体4b支承。转子3包括励磁线圈31和磁极铁芯装置32。磁极铁芯装置32包括一对前磁极铁芯32a和后磁极铁芯32b，并压配合安装在轴33上。每个磁极铁芯32a、32b具有6个爪形磁极32c，爪形磁极32c沿轴向向另一个爪形磁极延伸，从而将励磁线圈31保持在其中。皮带轮20固定在轴33的前端，并由未示出的发动机通过皮带进行驱动。

多个进气口42a和42b分别设置在前壳体4a和后壳体4b的轴向端部。混流式冷却风扇35通过焊接或类似的方式固定在前磁极铁芯32a的前端，以便将空气从进气口42a吸入到壳体4a、4b内，并沿发电机的轴向和径向送出。离心冷却风扇以与混流式冷却风扇同样的方式固定在后磁极铁芯32b的后端，以便将空气从进气口42b吸入到壳体4a、4b内，并沿径向送出。前壳体4a和后壳体4b分别在与定子线圈21的线圈端相对的部分具有多个排气口41a和41b。

滑环37和38固定在轴33的后部，并分别与励磁线圈31的两个相对的端部相连。励磁电流从电刷装置7通过滑环37、38供应到励磁线圈31。

上述车辆交流发电机1的转子3有发动机通过皮带轮20驱动旋转。当励磁电流从电刷装置7通过滑环37、38供应到励磁线圈31时，磁极铁芯32a和32b各自的爪形磁极32c交替地在周向极化为N和S极。因此，就在定子线圈21中产生三相交流电压，并可在整流装置5的输出端提供直流电。

定子铁芯22具有多个(例如36个)用于容纳定子线圈21的槽25，槽25沿周向等间距设置。如图2所示，每个槽25具有大致为矩形的横截面，沿径向排列的导体层(此后称为槽内部分)可与槽25的内壁紧密配合。

定子线圈22由多个导体段23构成，导体段具有相互焊接在一起的连接端23。导体段23覆盖有绝缘膜层。如图3和5所示，每个导体段23由圆导线构成，并具有一对槽内部分23a、23a，弯折部分23b和一对连接部分23c、23c，所述槽内部分23a、23a可插入到一对槽25中，所述弯折部分23b将这对槽内部分23a、23a连接为一体，并被设置在定子铁芯22的后端，所述连接部分分别从所述槽内部分23a、23a延伸出来。冷却风扇35、36抽取的冷却空气主要流经连接部分23c之间所形成的间隙和弯折部分23b之间所形成的间隙。

如图3所示，弯折部分23b在其中部具有弯折点23d。另外，连接部分23c具有倾斜部分23e和连接端23f。

槽内部分23a具有大致为矩形的横截面，该横截面具有可与槽25的内壁相配合的相对侧面。另一方面，弯折部分23b和连接部分23c具有圆导线的原始圆形横截面。因此，在形成导体段23时，弯折部分23b和包括倾斜部分23e和连接端23f在内的连接部分23c只通过弯折而形成。

如图2所示，4个或另外的偶数个槽内部分23a沿径向层叠排列，并插入到每个槽25中。位于同一槽25中的槽内部分23a构成一个相位线圈，相位线圈构成多相定子线圈21。

导体段23通过焊接机，例如超声波焊接机或电弧焊接机在连接端23f处按照规定的模式相互连接，从而形成定子线圈21。

位于一个第一槽25中的U形导体段23的一个槽内部分23a与位于一个第二槽25中同一导体段23的另一个槽内部分23a配成一对，一个第二槽25与一个第一槽25相互间隔一个极距。例如，如图4所示，设置在左槽25径向最里层的第一导体段23的槽内部分231a(槽内部分23a中的一个)与设置在右槽径向最外层的第一导体段的另一个槽内部分231b(槽内部分23a中的一个)配成一对，所述右槽与所述左槽25沿顺时针方向间隔一个极距。以同样的方式，设置在左槽25的径向靠内中间层的第二导体段的槽内部分232a(槽内部分23a中的一个)与设置在右槽25的径向靠外中间层的第二导体段的一个槽内部分232b(槽内部分23a中的一个)配成一对。

因此，如图3和5所示，第一导体段的弯折部分231c(弯折部分23d中的一个)包围第二导体段的弯折部分232c(弯折部分23d中的一个)。弯折部分231c形成中层线圈端，弯折部分232c则在定子铁芯22的轴向端部形成外层线圈端。

另一方面，位于一个槽25的靠内中间层的槽内部分232a通过连接端232d、231d’(与23f相对应)与位于与所述的一个槽25相距一个极距的另一个槽25的最里层的槽内部分231a’相连。以同样的方式，位于一个槽25的最外层的槽内部分231b’通过连接端231e’、232e与位于与前述槽25相距一个极距的另一个槽25的靠外中间层的槽内部分232b相连。

因此，包括用于连接位于靠外中间层和最外层的槽内部分232a、231a’的连接端232d、231d’在内的连接部分23c以及包括用于连接位于最内层和靠内中间层的槽内部分231b’、232b的连接端231e’、232e在内的连接部分23c在周向相互换位，并设置在定子铁芯22的另外的轴向端部。因此，包括连接端232d、231d’的内连接部分23c和包括连接端231e’和232e的外连接部分构成线圈端层的双同轴环。另外，外和内连接部分23c还涂覆有绝缘膜。

如图3所示，较大的U形导体段231具有位于最内层的槽内部分231a和位于最外层的槽内部分231b，较小的U形导体段232具有位于靠内中间层的槽内部分232a和位于靠外中间层的槽内部分232b。一个较大U形导体段231和一个较小U形导体段构成一对基本U形导体段23。上述结构在每个定子铁芯22的所有槽25中都是相同复制设置的。

定子线圈21由三个相位线圈构成，每个线圈是一个由多对基本U形导体段23构成的双弯折线圈，并沿周向安装在定子铁芯22中。除了主要的一对U形导体段23之外，每个相位线圈还具有用于输出端和与星形连接的定子线圈的中性点相连的接线端的不同部分。但是，这些不同的部分也具有槽内部分和与这对主要的U形导体段23具有相同横截面的其它部分。

如图6所示，准备与整流装置5相连的输出端导线233从定子线圈21的一个弯折部分23b伸出。通过弯折一个U形导体段的弯折部分来形成输出端导线233。输出端导线233具有一个周向延伸的引线部分233a(通过第一次弯折形成)和一个直的连接部分233b(通过第二次弯折形成)，通过直的连接部分233b，输出端导线233与整流装置5相连。本发明优选实施例的车辆交流发电机具有三相定子线圈，因此就具有三个从弯折部分23b伸出的输出端导线233。

如图7所示，三个中性引线234、235、236分别从定子线圈21的三个相位线圈的各个端部伸出，所述相位线圈在弯折部分23b处连接在一起。中性引线235具有沿定子轴向直线延伸的连接部分235b。另外，中性引线234、236分别具有周向延伸的引线部分234a、236a和沿着连接部分235b的方向弯折延伸的直线连接部分234b、236b。连接部分234b、236b通过焊接机焊接到连接部分235b上，从而形成星形连接的三相定子线圈21的中性点。

中性引线234、235和236的横截面保持原始导线的圆形横截面。

下面将描述制造定子线圈21的方法。

首先，将附有绝缘膜的圆形导线切割成具有两种不同长度的直线段200，一种用于较大的U形段231，一种用于较小的U形段232。然后，如图8所示，在与一对槽内部分23a相对应的两个部分200c处，压制每个直线段，以便使其具有大致为矩形的横截面形状，而在与弯折部分23c相对应的部分200a处和与连接部分相对应的部分200b、200b处具有原始的圆形横截面形状。然后，在直线段200的中部进行弯曲而形成U形导体段231或232。

由于只有槽内部分23a进行压制，因此，覆盖位于槽25外部的所有导体段部分的绝缘膜都不会产生变形或损坏。由于对每个段200进行了压制，因此，可制成具有均匀和准确的矩形横截面的槽内部分23a。由于连接部分23c的横截面为圆形，其易于弯曲，也便于准确地形成倾斜部分23e和连接端23f。尽管槽内部分23a的横截面减小，但是导体段其它部分保持不变。因此，导体段的电阻不会显著增大。

定子线圈21也可以其它的方式进行连接。例如，可采用三角形连接或锯齿形连接。上述发明也可用于包括特殊段的多相定子线圈，该特殊段具有一对插入到相距不是30度极距的两个槽中的槽内部分。

在前面的描述中，已结合特定实施例对本发明进行了描述。但显然根据本发明的这些特定实施例还可做出各种的改进和变型，而这都不会脱离本发明所附权利要求书所限定的范围。因此，本发明的说明书仅仅是示例性的，而非限制性的。

Claims (4)

1.一种车辆交流发电机的定子，其包括：

一定子铁芯，该定子铁芯具有多个槽，每个所述的槽具有矩形横截面；以及

一定子线圈，该定子线圈由多个由导线制成的U形导体段构成，每个所述U形导体段具有一个U形弯折部分、一对槽内部分和一对连接部分，所述U形弯折部分设置在位于所述定子铁芯的一端的所述槽的外部，所述槽内部分从所述弯折部分伸出并设置在一对所述的槽中，所述连接部分分别焊接到其它两个U形导体段的连接部分上，只有所述槽内部分具有与所述槽配合的、压制成形的且大致为矩形的横截面。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，每个所述端部包括一倾斜部分和一连接端，它们在除所述槽内部分以外的部分被弯曲。

3.根据权利要求1所述的定子，其中，所述定子线圈具有至少三个输出引线和至少三个中性引线，所述输出引线与连接到整流装置上的那些所述U形导体段结合成一体，所述中性引线与连接在一起的那些所述U形导体段结合成一体。

4.根据权利要求1所述的定子，其中，所述导线具有圆形横截面。

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