專利名稱：導線牢固保持在定子繞組圓形線圈端部的交流發(fā)電機定子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機動車輛中的交流發(fā)電機的定子，并且更具體地說，涉及這樣一種定子，其具有牢固地保持在定子繞組的圓形線圈端部上的導線。
背景技術(shù)：
星形連接和三角形連接廣泛地用于形成交流發(fā)電機的三相定子繞組。在星形連接中，每個相繞組的一端連接到中性點上，并且產(chǎn)生的交流電從每個相繞組的另一端輸出。在三角形連接中，每個相繞組的兩端連接到另一個相繞組上，總體上形成一個環(huán)形電路，并且產(chǎn)生的交流電從環(huán)形電路中的三個接點輸出。
連接相繞組的導線通常設(shè)置在定子鐵心的軸向端部處形成的線圈端部上。在線圈端部上固定導線的常規(guī)結(jié)構(gòu)的一個例子公開于JP-A-2001-103697中。固定結(jié)構(gòu)的基本情況表示于本文所附的圖15中。從相繞組引出的導線80定位在圓形線圈端部82上并且沿著該端部定位，該圓形線圈端部形成在定子鐵心81的軸向端部處，并且該導線80電連接到另一個相繞組上。為了固定導線80的位置，利用粘合劑84將導線80連接到線圈端部82的頂部83上。
然而，由于發(fā)電機的振動，以這種常規(guī)方式連接到線圈端部82上的導線80可能從線圈端部82上剝落，這是因為導線僅僅通過粘合劑84的粘合力固定。特別是，在安裝于產(chǎn)生高振動的機動車輛上的交流發(fā)電機中，導線必須牢固地固定在線圈端部上以避免這種剝落。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題制成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的交流發(fā)電機的定子，其中導線牢固地固定在線圈端部上。
一種用于機動車輛中的交流發(fā)電機包括定子和轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子的內(nèi)側(cè)并且通過機動車輛的發(fā)動機轉(zhuǎn)動。該定子包括圓柱形定子鐵心以及保持在定子鐵心中的定子繞組。設(shè)置在圓柱形定子鐵心中的該定子繞組從定子鐵心的兩個軸向端部延伸出，沿著定子鐵心的周邊軸向端部形成了圓形線圈端部。定子繞組包括相繞組，例如連接成星形連接、三角形連接等的三個相繞組。為了在定子繞組中形成這種連接，在圓形線圈端部上并且沿著該端部設(shè)置了從相繞組引出的導線，并且將導線機械連接到其上。
為了限制由于交流發(fā)電機的振動引起的導線相對于線圈端部的運動，并且為了將導線牢固地保持在線圈端部上，圓形線圈端部的頂部被壓低，由此形成了凹陷的溝槽。導線保持在凹陷的溝槽中并且利用粘合劑機械連接在其上。凹陷的溝槽形成為與導線的截面形狀相配合。在使用具有矩形截面的導線的情況下，凹陷的溝槽形成為一種形狀，該形狀具有與導線的矩形截面的兩側(cè)接合的兩側(cè)。在形成圓形線圈端部之后可以形成凹陷的溝槽。在通過使用多個U形部段形成定子繞組的情況下，在各部段插入定子鐵心之前，每個部段的頂部可以被壓低。
另一種方案是，與圓形線圈端部的頂部相接合的凹槽可以通過壓力加工形成在導線上。還可以沿著圓形線圈端部形成圓形峰部并且在這些峰部之間形成凹部。在這種情況下，導線設(shè)置在凹部中并且牢固地保持在其中。
根據(jù)本發(fā)明，由于導線與線圈端部相接合并且牢固地連接在其上，所以在交流發(fā)電機的操作期間，可以防止導線由于振動而與線圈端部分離。
通過參考附圖對下述優(yōu)選實施例的更好的理解，本發(fā)明的其他目的和特征將變得更明顯。


圖1是表示交流發(fā)電機的整個結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2是表示定子的槽的截面圖，U形導體部段的導體插入這些槽中；圖3是表示大的導體部段和小的導體部段的透視圖；圖4是表示X相繞組中的第一繞組的視圖；圖5是表示X相繞組中的第二繞組的視圖；圖6是表示X相繞組的視圖，其中第一和第二繞組組合在一起；圖7是表示整個定子繞組的視圖，其中三個相繞組通過相應的導線連接到中性點上；
圖8是表示定子繞組中的星形連接的電路圖；圖9是表示后側(cè)線圈端部的示意圖，該后側(cè)線圈端部具有凹陷的溝槽以便將導線保持在其中，作為本發(fā)明的第一實施例；圖10是表示U形導體部段的透視圖，這些導體部段各自具有形成在轉(zhuǎn)彎部分上的凹陷部分；圖11是表示后側(cè)線圈端部的示意圖，該后側(cè)線圈端部具有凹陷的溝槽以便將導線保持在其中，作為第一實施例的變型，該凹陷的溝槽包括與導線接觸的兩個側(cè)表面；圖12是表示后側(cè)線圈端部的示意圖，具有凹槽的導線連接在該后側(cè)線圈端部上，作為本發(fā)明的第二實施例；圖13是表示后側(cè)線圈端部的示意圖，該后側(cè)線圈端部包括一凹部以便將導線保持在其中，作為本發(fā)明的第三實施例；圖14是表示后側(cè)線圈端部的示意圖，該后側(cè)線圈端部包括一淺的凹部以便將導線保持在其中，作為第三實施例的變型；以及圖15是表示常規(guī)形式的線圈端部的示意圖，導線連接在該線圈端部上。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖1-11描述本發(fā)明的第一實施例。首先，參考圖1，現(xiàn)在將描述用于機動車輛中的交流發(fā)電機1的結(jié)構(gòu)。交流發(fā)電機1包括定子2、轉(zhuǎn)子3、殼體4、整流器5和其他相關(guān)的部件。轉(zhuǎn)子3包括軸6，固定在軸6上的Lundell型磁極鐵心7，纏繞在磁極鐵心7上的磁場線圈8，以及固定在軸6上的滑環(huán)9、10。傾斜式風扇11連接到磁極鐵心7的前側(cè)上，并且離心式風扇12連接到磁極鐵心7的后側(cè)上。帶輪20固定到軸6上，并且轉(zhuǎn)子3通過安裝在機動車輛上的發(fā)動機轉(zhuǎn)動。
Lundell型磁極鐵心7是公知的類型并且包括一對鐵心，該鐵心各自具有固定在軸6上的中心體71、盤部分72和六個爪形磁極73。通過將這對鐵心聯(lián)接成彼此面對，形成了具有十二個爪形磁極的磁極鐵心7。傾斜式風扇11包括基板111和葉片，該基板111通過焊接等方式連接到磁極鐵心7的前表面上，這些葉片各自具有相對于基板111和直立部分傾斜的部分。離心式風扇12包括基板121和葉片，該基板121連接到磁極鐵心7的后表面上，這些葉片以直角從基板121上豎立起來。
殼體4包括前部殼體4a和后部殼體4b，這兩者通過貫穿螺栓4c連接起來。冷卻空氣通過形成在殼體4的軸向兩側(cè)的引入窗口41引入到殼體4中，并且冷卻空氣通過形成在殼體4的肩部的排出窗口42吹出。用于將交流電整流成直流電的整流器5安裝在殼體4的后側(cè)上。用作電樞的定子2包括圓柱形定子鐵心32和定子繞組31，該定子鐵心具有多個槽35(圖2中所示)，該定子繞組由插入槽35中的多個U形導體部段33形成。
參考圖2和3，現(xiàn)在將詳細描述定子繞組31。如圖2中所示，U形導體部段33的導體插入定子鐵心32的槽35中。插入槽35中的導體通過絕緣體34與定子鐵心32絕緣。各自在定子鐵心32的內(nèi)表面處具有開口的多個槽35形成在定子鐵心32中，使得多相定子繞組容納在槽35中。在這個特定實施例中，形成有36個槽以便容納三相定子繞組。
如圖3中所示，導體部段33包括大的導體部段331和小的導體部段332。大的和小的導體部段331、332都由具有矩形截面的導線例如銅線制成。覆蓋有絕緣膜37的導線(圖2中所示)形成為U形導體部段。大的導體部段331包括一對直的導體部分331a和331b，連接這對導體部分的轉(zhuǎn)彎部分331c，以及一對部段端部331d和331e。類似地，小的導體部段332包括一對直的導體部分332a和332b，連接這些導體部分的轉(zhuǎn)彎部分332c，以及一對部段端部332d和332e。
如圖2中所示，導體部分331a定位在槽35中的最內(nèi)側(cè)位置，并且因此導體部分331a被稱為第一層導體。導體部分332a定位成鄰接第一層導體331a并且被稱為第二層導體。與導體部分332a構(gòu)成一對的導體部分332b插入另一個槽35中并且定位在該槽中的第三層位置，該另一個槽35與導體部分332a所插入的槽相隔開一個磁極距。導體部分332b被稱為第三層導體。與導體部分331a構(gòu)成一對的導體部分331b插入到導體部分332b所插入的同一個槽中，并且定位在該槽中的第四層位置(最外側(cè)位置)。圖2表示了一個槽，第一層導體331a、第二層導體332a、第三層導體332b’(另一個部段的第三層導體)以及第四層導體331b’(另一個部段的第四層導體)以這個順序插入其中。
后側(cè)線圈端部31a(圖1中所示)由多個導體部段的轉(zhuǎn)彎部分331c、332c形成，并且小的部段332的每個轉(zhuǎn)彎部分332c定位在大的部段331的每個轉(zhuǎn)彎部分331c的內(nèi)側(cè)。前側(cè)線圈端部31b(圖1中所示)由部段端部和傾斜部分形成，該傾斜部分連接多個導體部段的部段端部和導體部分。小的導體部段332的部段端部332d和大的導體部段331的部段端部331d’通過焊接方式電連接，如圖3中所示。類似地，小的導體部段332的部段端部332e和另一個大的導體部段331的部段端部331e’通過焊接方式電連接。通過以這種方式將多個U形導體部段的部段端部電連接起來，形成了三相定子繞組31。
參考圖4-6，現(xiàn)在將描述X相繞組的成形，作為三相繞組X、Y和Z的代表。在這些圖中，第一導體層由帶有兩點的點劃線表示，第二導體層由實線表示，第三導體層由虛線表示，并且第四導體層由帶有一點的點劃線表示。由導體部段33的轉(zhuǎn)彎部分331c、332c形成的后側(cè)線圈端部31a表示在上側(cè)，而前側(cè)線圈端部31b表示在底側(cè)。在這些圖中沿著水平線表示的數(shù)字是1-36的槽數(shù)。
如圖4中所示，導體部段33的導體定位在一個槽中，并且該導體部段的另一個導體定位在另一個槽中，該另一個槽與前一個槽相隔開三個槽(一個磁極距)。在前側(cè)線圈端部31b處，設(shè)置在一個槽中的第三層導體332b的部段端部連接到設(shè)置在另一個槽中的第四層導體331b的部段端部，該另一個槽與前一個槽相隔開一個磁極距。設(shè)置在一個槽中的第一層導體331a的部段端部連接到設(shè)置在另一個槽中的第二層導體332a的部段端部，該另一個槽與前一個槽相隔開一個磁極距。以這種方式，形成了第一繞組311，其在每一個槽中具有重疊的兩匝。類似地，如圖5中所示，形成了第二繞組312，其在每一個槽中具有重疊的兩匝。
如圖6中所示，第一繞組311的一端33m連接到第二繞組312的一端33n上，由此形成X相繞組315，其在每一個槽中具有重疊的四匝。為了連接兩個端部33m、33n，使用了特定部段，其具有連接兩個端部33m、33n的轉(zhuǎn)彎部分。特定部段的形狀與規(guī)則部段33(大的部段331和小的部段332)有za很少的不同。
其他的相繞組，即Y相繞組和Z相繞組，類似地形成在這樣的槽中，這些槽從一相到另一相間隔開120度的電角度。如圖7中所示，每個相繞組的一端分別連接到導線X1、Y1和Z1上。導線X1、Y1和Z1連接到中性點33k上。相繞組的另一端X2、Y2和Z2從后側(cè)線圈端部的一側(cè)引出。如圖8中所示，包括X相繞組、Y相繞組和Z相繞組的定子繞組31連接成星形連接。也就是說，導線X1、Y1和Z1連接到中性點33k上，并且相繞組的另一端X2、Y2和Z2連接到整流器5中的相應的點上。
現(xiàn)在將簡要描述定子繞組31的制造工藝。制備了多個U形導體部段，其包括大的導體部段331和小的導體部段332。U形導體部段從定子鐵心32的后側(cè)插入槽35中，使得導體部分定位在每個槽35中，如圖2中所示。也就是說，第一層導體331a、第二層導體332a、第三層導體332b’以及第四層導體331b’以這個順序從定子32的內(nèi)側(cè)定位。小的導體部段332的轉(zhuǎn)彎部分332c被大的導體部段331的轉(zhuǎn)彎部分331c蓋住，由此形成后側(cè)線圈端部31a。
在導體部段插入槽35中之后，延伸到定子鐵心32的前側(cè)的部段的直的部分被彎曲，使得大的導體部段331的部段端部331d和331e之間的距離被加寬，并且部段端部332d和332e之間的距離變窄。更具體地說，大的導體部段331的每個直的部分彎曲了1.5個槽距，并且小的導體部段332的每個直的部分彎曲了1.5個槽距，由此對部段端部331d、331e、332d、332e進行定位，如圖3中所示。所有的導體部段以相同的方式進行彎曲。然后，每一對部段端部通過焊接方式電連接。更具體地說，部段端部331e’和332e以及部段端部332d和331d’被電連接起來(參考圖3)。
現(xiàn)在將描述從相繞組引出的導線如何連接和保持在后側(cè)線圈端部上。從圓柱形定子鐵心32的軸向后端延伸出的后側(cè)線圈端部31a沿著該圓柱形定子鐵心的周邊形成為圓形。如圖7中所示，從相應的相繞組引出的導線X1、Y1和Z1延伸到后側(cè)線圈端部的一側(cè)。導線X1和Z1還沿著圓形后側(cè)線圈端部31a朝向?qū)Ь€Y1延伸，并且電連接到導線Y1上。導線Y1定位在導線X1和Z1之間，使得沿著圓形后側(cè)線圈端部31a延伸的導線X1和Y1的長度變得最短。
如圖9中所示，在后側(cè)線圈端部31a的頂部上并且沿著該頂部形成了凹陷的溝槽333。凹陷的溝槽333的底表面333a形成為與導線X1(或Z1)的截面形狀相配合。在這個圖9中所示的特定實施例中，導線X1(Z1)的截面形狀是圓的。因此，底表面333a的形狀被形成為圓形。導線X1(Z1)設(shè)置在凹陷的溝槽333中并且利用粘合劑334固定在其上。粘合劑334由耐熱樹脂制成，該樹脂具有高的電絕緣能力，例如為環(huán)氧型樹脂或者硅酮型樹脂。
在圓形后側(cè)線圈端部31a上并且沿著該端部形成了凹陷的溝槽333，在定子繞組31和后側(cè)線圈端部31a形成之后，在后側(cè)線圈端部31a上擠壓出一個夾持部分。凹陷的溝槽333可以形成為只蓋住導線X1、Z1所設(shè)置的位置，或者全部蓋住圓形線圈端部31a的整個周邊。
由于導線設(shè)置在凹陷的溝槽333中并且利用粘合劑334固定在其上，所以確實限制了導線相對于線圈端部31a的運動，并且導線牢固地保持在凹陷的溝槽333中。因此，即使在高的振動力施加在導線上時，導線也不會與線圈端部31a分離。因此，提高了交流發(fā)電機1的可靠性。
如圖10中所示，在導體部段插入定子鐵心32的槽35中之前，對應于凹陷的溝槽333的凹陷部分可以形成在各個導體部段33(大的導體部段331和小的導體部段332)的轉(zhuǎn)彎部分331c、332c上。以這種方式，避免了相繞組之間的干涉，這種干涉可能是在線圈端部31a形成之后在形成凹陷的溝槽333時引起的。
凹陷的溝槽333的形狀可以變化為圖11中所示的形式，在導線具有矩形截面的情況下，凹陷的溝槽333形成為與矩形截面相配合。凹陷的溝槽333的底表面333a形成為一種形狀，該形狀包括與導線的矩形截面的兩側(cè)接觸的兩個側(cè)表面。以這種方式，導線可以牢固地保持在凹陷的溝槽333中，避免了相對于線圈端部31a的任何運動。導線的截面形狀并不局限于矩形形狀，它可以是其他的多邊形形狀。無論如何，凹陷的溝槽333的形狀都定為與導線的截面相配合。
現(xiàn)在將參考圖12描述本發(fā)明的第二實施例。在這個實施例中，用于限制導線X1(Z1)的運動的凹陷的溝槽沒有形成在線圈端部31a上。作為替代，圓形線圈端部31a的頂部發(fā)生變形以形成頂部336，該頂部336與形成在導線上的凹槽335相接合。在這個特定實施例中，頂部336具有頂部平表面和一對傾斜外表面336a。凹槽335形成為具有底部平表面和一對傾斜內(nèi)表面335a，使得凹槽335與線圈端部31a的頂部336相接合。凹槽335通過壓力加工形成在具有圓形截面的線上。在導線X1(Z1)與線圈端部31a相接合之后，這兩者利用粘合劑334相互連接。以這種方式，導線可以牢固地保持在線圈端部31a上?？梢詫疾?35和頂部336的形狀改變成其他的形狀，只要這兩者可以相互接合即可。
現(xiàn)在將參考圖13描述本發(fā)明的第三實施例。在這個實施例中，后側(cè)線圈端部31a形成為具有兩個頂部和位于兩個頂部之間的凹部337。凹部337包括與導線X1(Z1)相接合的內(nèi)表面337a。導線設(shè)置在沿著圓形線圈端部31a成圓周地延伸的凹部337中，并且利用粘合劑334與凹部337相連接。導線并不相對于線圈端部31a移動，這是因為導線牢固地保持在凹部337中。線圈端部31a可以修改為圖14中所示的形狀。線圈端部31a通過以重疊的方式定位其兩個部分來形成。在這種情況下，凹部337并不深，但是具有足夠的深度以將導線保持在其中。
本發(fā)明并不局限于上述實施例，而是其可以以多種方式修改。例如，盡管在前述實施例中，導線連接和保持在后側(cè)線圈端部31a上，但是也可以將導線保持在前側(cè)線圈端部上。盡管在前述實施例中，U形導體部段33用于形成定子繞組31，但是也可以通過纏繞連續(xù)的線來形成定子繞組31。通過改變電連接的形式以及電連接部段端部的方法，可以多種方式修改形成定子繞組31的方式。本發(fā)明還應用于除了上述交流發(fā)電機以外的轉(zhuǎn)動電機。
雖然已經(jīng)參考前述優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了表示和描述，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說明顯的是，此處可以做出形式和細節(jié)方面的變化而不會背離本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在所附的權(quán)利要求書中進行了限定。
權(quán)利要求
1.一種交流發(fā)電機的定子，該定子包括圓柱形定子鐵心；包括保持在定子鐵心中的相繞組的定子繞組，該定子繞組形成了圓形線圈端部，該端部從圓柱形定子鐵心的軸向端部延伸出；導線，該導線從相繞組引出并且沿著圓形線圈端部設(shè)置；以及用于限制導線相對于圓形線圈端部的運動的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流發(fā)電機的定子，其特征在于該限制裝置是在圓形線圈端部上并且沿著該端部形成的凹陷的溝槽，使得導線與凹陷的溝槽相接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流發(fā)電機的定子，其特征在于該限制裝置是在導線上形成的凹槽，使得該凹槽與線圈端部的頂部相接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流發(fā)電機的定子，其特征在于導線具有基本上為矩形的截面；以及凹陷的溝槽包括與導線的矩形截面的兩側(cè)接觸的兩個側(cè)表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流發(fā)電機的定子，其特征在于圓形線圈端部包括圓形峰部，這些峰部在其間形成凹部；以及該限制裝置是該凹部，導線保持在該凹部中。
全文摘要
一種交流發(fā)電機包括定子和轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子的內(nèi)側(cè)并且通過機動車輛的發(fā)動機轉(zhuǎn)動。該定子包括圓柱形定子鐵心以及保持在定子鐵心中的定子繞組。該定子繞組從定子鐵心的軸向端部延伸出，沿著定子鐵心的軸向周邊形成了圓形線圈端部。在圓形線圈端部上并且沿著該端部保持著從定子繞組中的相繞組引出的導線，并且利用粘合劑將導線粘接到其上。在線圈端部上形成了凹陷的溝槽，以及導線設(shè)置在凹陷的溝槽中并且牢固地保持在其中，以便防止導線相對于線圈端部的運動。
文檔編號H02K3/50GK1471218SQ0314918
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月18日
發(fā)明者小池昭仁, 石川博章, 章 申請人:株式會社電裝