專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如安裝在客車或貨車上的車輛交流發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
在JP-B2-2927288(USP 5,998,903)中披露了一種車輛交流發(fā)電機(jī)，其定子繞組由多個U形導(dǎo)體段構(gòu)成。所述U形導(dǎo)體段從定子鐵心的軸向端部被插入定子鐵心的槽內(nèi)。U形導(dǎo)體段的端部在定子鐵心的相對的軸向端部被連接。
在這種定子鐵心中，要求在導(dǎo)體段和限定所述槽的內(nèi)壁之間具有小的間隙，以便在插入導(dǎo)體段時減小導(dǎo)體段和所述內(nèi)壁之間的阻力。不過，如果不加任何限制地把導(dǎo)體段設(shè)置在所述槽內(nèi)，則導(dǎo)體段不太可能和所述內(nèi)壁接觸，或者可能靠置在內(nèi)壁的一側(cè)上，因而只和內(nèi)壁的一側(cè)接觸。
在導(dǎo)體段不和槽的內(nèi)壁接觸的情況下，從導(dǎo)體段向定子鐵心的熱傳遞的效率降低，使得導(dǎo)體段的溫度升高。結(jié)果，使得功率輸出降低。與此相反，在導(dǎo)體段靠置在一側(cè)上并且只和一個內(nèi)壁接觸的情況下，未接觸導(dǎo)體段的定子鐵心的齒容易發(fā)生振動。結(jié)果，由于磁振動的增加而使得磁噪聲增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明便是考慮上述問題作出的，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠按照溫度降低而改善功率輸出并能夠減少磁噪聲的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
按照本發(fā)明，一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，和所述轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的定子鐵心，以及圍繞所述定子鐵心繞制的定子繞組。所述定子鐵心上形成有多個沿軸向延伸的槽。每個槽由沿周向彼此相對的第一壁和第二壁限定。所述定子繞組包括被保持在所述槽中的插入部分。每個插入部分具有小于槽的第一壁和第二壁之間的距離的周向?qū)挾?。設(shè)置所述插入部分，使其與所述第一壁和第二壁之一接觸。
因為插入部分的寬度小于槽的第一壁和第二壁之間的距離，在插入部分和第一壁和第二壁之一之間便形成一個間隙。因此，容易把插入部分插入槽內(nèi)。此外，因為插入部分與第一壁和第二壁之一接觸，在定子繞組中產(chǎn)生的熱量便被傳遞到定子鐵心。因此，定子繞組的溫度降低。因而，可以改善旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率輸出。此外，還可以減少齒的振動。


本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點由下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明可以更加清楚地看出，其中相同的部件用相同的標(biāo)號表示，其中圖1是按照本發(fā)明的實施例的車輛交流發(fā)電機(jī)的示意圖，包括局部截面圖；圖2是表示按照本發(fā)明的實施例的被保持在槽中的導(dǎo)體段的排列的一部分定子鐵心的截面圖；圖3是按照本發(fā)明的實施例構(gòu)成定子繞組的導(dǎo)體段的透視圖；圖4是按照本發(fā)明的實施例的導(dǎo)體段的連接部分的透視圖；以及圖5是表示本發(fā)明的一種改型的實施例的導(dǎo)體段的排列的部分定子鐵心的截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)例如被用于安裝并固定在發(fā)動機(jī)上并由所述發(fā)動機(jī)驅(qū)動的三相車輛交流發(fā)電機(jī)。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明應(yīng)用本發(fā)明的車輛交流發(fā)電機(jī)的一個實施例。
如圖1所示，本實施例的車輛交流發(fā)電機(jī)1包括作為電樞的定子2，作為磁場磁體的轉(zhuǎn)子3，具有前殼體4a和后殼體4b的殼體4，以及整流器5。前殼體4a和后殼體4b利用雙頭螺栓4c保持著定子2，并可轉(zhuǎn)動地支撐著轉(zhuǎn)子3。整流器5把從定子2輸出的交流電壓整流而成為直流電壓。
轉(zhuǎn)子3隨軸6旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子3包括Lundell型磁極心7，磁場線圈8，滑環(huán)9，10，混流風(fēng)扇11，以及作為吹氣裝置的離心風(fēng)扇12。軸6和皮帶輪20相連，并由用于驅(qū)動車輛的車載發(fā)動機(jī)(未示出)轉(zhuǎn)動。
Lundell型磁極心7由一對磁極心構(gòu)成。Lundell型磁極心7包括被固定在軸6上的凸起部71，從凸起部71的端部沿徑向延伸的盤形部分72，以及十六個爪極73。
混流風(fēng)扇11和皮帶輪20相鄰，其包括相當(dāng)于底板111呈銳角設(shè)置的葉片和呈直角設(shè)置的葉片。底板11a例如利用焊接被固定到磁極心7的端面上?；炝黠L(fēng)扇11隨轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動。離心風(fēng)扇12比混流風(fēng)扇距離皮帶輪20較遠(yuǎn)，包括相對于底板呈直角設(shè)置的葉片。底板12a例如通過焊接被固定到磁極心7的端面上。
殼體4在其軸向端面上形成進(jìn)氣孔41。此外，殼體4在其相應(yīng)于定子2的第一線圈端部31a和第二線圈端部31b的徑向外周邊的肩部上形成冷卻空氣出口孔42。
整流器5被固定到在皮帶輪20的相對側(cè)上的車輛交流發(fā)電機(jī)1的端部。第一線圈端部31a和整流器5相應(yīng)地被設(shè)置。
定子2包括定子鐵心32，定子繞組31和絕緣體34。定子繞組31由被保持在定子鐵心32上形成的槽中的多個電導(dǎo)體構(gòu)成。絕緣體34提供定子鐵心32和定子繞組31之間的電絕緣。定子鐵心32在被插入前殼體4a中之后由雙頭螺栓4c固定。后殼體4b被置于定子鐵心32上，并利用螺母4d固定。
如圖2所示，定子鐵心32形成有多個槽35，其中保持著多相定子繞組31。在本實施例中，以規(guī)則的間隔設(shè)置有七十二個槽35，其和轉(zhuǎn)子3的極數(shù)相應(yīng)，用于保持三相定子繞組31。
定子繞組31可以作為一組電導(dǎo)體被抓住。在每個槽35中保持著偶數(shù)個電導(dǎo)體。例如，在每個槽35中，保持著4個電導(dǎo)體，如圖2所示。
槽35沿著定子鐵心32a的軸向延伸。電導(dǎo)體和定子鐵心32的軸向平行地被設(shè)置。如圖2所示，四個電導(dǎo)體(插入部分)從內(nèi)直徑側(cè)相對于定子鐵心32的徑向按照內(nèi)端層、內(nèi)中層、外中層和外端層的順序被排成一行。
每個電導(dǎo)體具有小于槽35的槽寬(W2)的周向?qū)挾?W1)，因而，在電導(dǎo)體被插入槽中時，在電導(dǎo)體和限定所述槽35的內(nèi)壁之間具有間隙。其中電導(dǎo)體(插入部分)的周向?qū)挾?W1)是沿定子鐵心32的周向的電導(dǎo)體的尺寸。槽寬(W2)是限定所述槽的第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁之間的距離。所述第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁沿周向相對。
所述電導(dǎo)體以預(yù)定的圖形連接，借以構(gòu)成定子繞組31。電導(dǎo)體的第一端通過在第一線圈端部31a的一側(cè)上的連續(xù)的轉(zhuǎn)彎部分相連，電導(dǎo)體的第二端在第二線圈端部31b的一側(cè)上連接。
在一個槽35中的一個電導(dǎo)體和離開預(yù)定極距的另一個槽35中的另一個電導(dǎo)體成對。具體地說，在槽35中的特定層的電導(dǎo)體和離開預(yù)定極距的另一個槽35中的另一層的電導(dǎo)體成對，以便保持在線圈端部多個電導(dǎo)體之間的間隙，并使它們按順序排列。
例如，在第一槽35中的內(nèi)端層的電導(dǎo)體331a和沿定子鐵心32的順時針方向距離一個極距的第二槽35中的外端層的電導(dǎo)體331b成對。同樣，在第一槽35中的內(nèi)中層的電導(dǎo)體332a和沿定子鐵心32的順時針方向距離一個極距的第二槽35中的外中層的電導(dǎo)體332b成對。
成對的電導(dǎo)體331a，331b和成對的電導(dǎo)體332a，332b在定子鐵心32的一個軸向端部分別通過轉(zhuǎn)彎部分331c，332c相連。因而，在定子鐵心32的一個軸向端部，連接外中層的電導(dǎo)體332b和內(nèi)中層的電導(dǎo)體332a的轉(zhuǎn)彎部分332c由連接外端層的電導(dǎo)體331b和內(nèi)端層的電導(dǎo)體331a的轉(zhuǎn)彎部分331c包圍著。
中層線圈端部通過連接外中層的電導(dǎo)體和內(nèi)中層的電導(dǎo)體被形成。外層線圈端部通過連接外端層的電導(dǎo)體和內(nèi)端層的電導(dǎo)體被形成。
在另一方面，在第一槽35中的內(nèi)中層的電導(dǎo)體332a也和沿定子鐵心32的順時針方向相距一個極距的第二槽35中的內(nèi)端層的電導(dǎo)體331a’成對。同樣，在第一槽35中的外端層的電導(dǎo)體331b’和第二槽35中的外中層的電導(dǎo)體332b成對。這些電導(dǎo)體借助于焊接在定子鐵心32的相對的軸向端部被連接在一起。
因此，在定子鐵心32的相對的軸向端部，沿定子鐵心32的徑向設(shè)置有外端層電導(dǎo)體和外中層電導(dǎo)體的連接部分以及內(nèi)端層電導(dǎo)體和內(nèi)中層電導(dǎo)體的連接部分。
相鄰層的線圈端部由外端層電導(dǎo)體331b和外中層電導(dǎo)體332b的連接部分以及內(nèi)端層電導(dǎo)體331a和內(nèi)中層電導(dǎo)體332a的連接部分構(gòu)成。用這種方式，在定子鐵心32的相對的軸向端部，不重疊地排列著成對的電導(dǎo)體的連接部分。
電導(dǎo)體由U形導(dǎo)體段提供，所述U形導(dǎo)體段通過把電線加工成預(yù)定的形狀來生產(chǎn)。所述電線具有恒定的厚度和基本上矩形的截面。因而，每個電導(dǎo)體具有第一表面和第二表面。所述第一表面和第二表面彼此相對，并分別面向槽35的第一和第二內(nèi)壁。
如圖3所示，在一個大的導(dǎo)體段331中，包括內(nèi)端層電導(dǎo)體331a和外端層電導(dǎo)體331b。在小的導(dǎo)體段332中，包括內(nèi)中層電導(dǎo)體332a和外中層電導(dǎo)體332b。大的導(dǎo)體段331和小的導(dǎo)體段332基本上呈U形。
在基本導(dǎo)體段33中，包括大的導(dǎo)體段331和小的導(dǎo)體段332?；緦?dǎo)體段33被規(guī)則地設(shè)置在槽35中，使得構(gòu)成圍繞定子鐵心32繞兩次的線圈。不過，包括定子繞組的引出線的導(dǎo)體段和連接第一和第二重疊部分的轉(zhuǎn)彎部分由特定形狀的導(dǎo)體段構(gòu)成，其形狀和基本導(dǎo)體段33的形狀不同。
在本實施例中，提供有九個特定形狀的導(dǎo)體段。在第一和第二重疊部分之間的連接借助于端層和中層的電導(dǎo)體之間的連接部分實現(xiàn)。利用這個連接部分，構(gòu)成特定形狀的線圈端部。
在大的導(dǎo)體段331中，沿定子鐵心32的周向在大的導(dǎo)體段331的外端層的電導(dǎo)體(直的部分)331b和內(nèi)端層的電導(dǎo)體(直的部分)331a之間的內(nèi)部距離略小于沿周向的其中保持著電導(dǎo)體331b和331a的第一槽和第二槽35的中點之間的中心間距P(圖4)。
在一對直的部分331a、331b之間的內(nèi)部距離可以通過轉(zhuǎn)彎部分331c的彈性變形來改變。直的部分331a，331b被插入第一槽和第二槽35中，同時在直的部分331a，331b之間擴(kuò)展所述內(nèi)部距離。結(jié)果，借助于彈性變形的回彈，電導(dǎo)體331b，331a接觸和轉(zhuǎn)彎部分331c相鄰的側(cè)上的槽35的內(nèi)壁，并和與轉(zhuǎn)彎部分331c相對的側(cè)上的相對的內(nèi)壁隔開。
在小的導(dǎo)體段332中，沿周向在小的導(dǎo)體段332的外中層的電導(dǎo)體332b和內(nèi)中層電導(dǎo)體332a之間的內(nèi)部距離略大于保持著電導(dǎo)體332b，332a的第一槽和第二槽35的中點之間的中心距離P。
在一對直的部分332a、332b之間的內(nèi)部距離可以通過轉(zhuǎn)彎部分332c的彈性變形來改變。直的部分332a，332b被插入第一槽和第二槽35中，同時減少在直的部分332a，332b之間的內(nèi)部距離。結(jié)果，直的部分332b，332a被保持在各個槽35中，使得直的部分332b，332a和與轉(zhuǎn)彎部分331c相對側(cè)上的槽35的內(nèi)壁接觸，并和與轉(zhuǎn)彎部分332c相鄰的側(cè)上的槽35的相對的內(nèi)壁分開。
用這種方式，大的導(dǎo)體段331和小的導(dǎo)體段332被保持著，使得相對于中心距離P，大的導(dǎo)體段331的直的部分331a，331b相互靠近地排列，而小的導(dǎo)體段332的直的部分332a，332b相互分開地排列。
因此，如圖2所示，在槽35中，大的導(dǎo)體段331和小的導(dǎo)體段332的直的部分沿定子鐵心32的徑向被排成一行。此外，直的部分交替地與槽35的第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁接觸。
下面說明制造定子繞組31的方法。首先，基本段33被這樣設(shè)置，使得小的導(dǎo)體段332的轉(zhuǎn)彎部分332c被大的導(dǎo)體段331的轉(zhuǎn)彎部分331c包圍著，并用上述方式從一個軸向端部被插入定子鐵心32中。
這樣，作為大的導(dǎo)體段331的一個直的部分的電導(dǎo)體331a被插入定子鐵心32的第一槽35中的內(nèi)端層中。作為小的導(dǎo)體段332的一個直的部分的電導(dǎo)體332a被插入定子鐵心32的第一槽35中的內(nèi)中層中。作為大的導(dǎo)體段331的剩余的直的部分的電導(dǎo)體331b被插入第二槽35的外端層中。作為小的導(dǎo)體段332的剩余的直的部分的電導(dǎo)體332b被插入第二槽35內(nèi)的外中層中。
結(jié)果，電導(dǎo)體331a，332a，332b’，331b’按照這個順序沿徑向從內(nèi)端層在槽35中排列成行，如圖2所示。其中，直的部分332b’，331b’和離開第一槽一個極距的槽35中的電導(dǎo)體成對。
在插入之后，在第二線圈端部31b中，端層的電導(dǎo)體331a，331b的連接部分331d，331e沿大的導(dǎo)體段331敞開的方向斜移一個半槽。在中層中的電導(dǎo)體332a，332b的連接部分332d，332e沿小的導(dǎo)體段332閉合的方向斜移一個半槽。
對在槽35中的所有的基本導(dǎo)體段重復(fù)這個步驟。然后，在第二線圈端部31b中，利用焊接例如超聲波焊接、弧焊和銅焊或其它的方法使外端層的連接部分331e’和外中層的連接部分332e相連，從而具有電的連續(xù)性。用類似方式連接內(nèi)中層的連接部分332d和內(nèi)端層的連接部分331d’。用這種方式，制成圖4所示的定子2。
在本實施例的車輛交流發(fā)電機(jī)1中，因為電導(dǎo)體(插入部分)的周向?qū)挾?W1)小于槽的寬度(W2)，在電導(dǎo)體和槽35的第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁之一之間形成有間隙。因此，容易在槽35中插入導(dǎo)體段33。這樣，改善了可操作性。
此外，因為電導(dǎo)體與槽35的第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁之一接觸，定子繞組31的熱量被有效地傳遞到槽35的內(nèi)壁上。因此，降低了定子繞組31的溫升，從而改善了功率輸出。
導(dǎo)體段33的電導(dǎo)體具有基本上矩形的截面，以便和槽35的形狀相應(yīng)。因此，在槽35的內(nèi)壁和電導(dǎo)體之間的接觸表面積增加，從而改善了熱傳遞效率。此外，使得電導(dǎo)體不太可能振動。結(jié)果，減少了定子繞組的磁噪聲。
在槽35中，多個電導(dǎo)體沿徑向排成一行。此外，電導(dǎo)體與槽的第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁交替地接觸。因此，電導(dǎo)體均勻地和槽的內(nèi)壁接觸。這樣，定子繞組31的熱量被均勻地傳遞到槽的內(nèi)壁。此外，可以均勻地限制定子鐵心32的齒的振動。
此外，通過導(dǎo)體段33的轉(zhuǎn)彎部分331c，332c的回彈使電導(dǎo)體和槽35的內(nèi)壁接觸。因此，不需要附加專用的部件和處理來使電導(dǎo)體和槽35的內(nèi)壁接觸。因而，利用簡單的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了隨著溫度減少而使得功率輸出改善以及減少磁噪聲。
此外，利用導(dǎo)體段構(gòu)成定子繞組容易增加定子繞組的厚度。這樣，能夠通過減少電阻進(jìn)一步降低溫度。此外，隨著剛性的增加，可以進(jìn)一步改善功率輸出和減少磁噪聲。
在上述實施例中，在每個槽35中保持有四個電導(dǎo)體。此外，例如也可以在槽35中沿徑向在一行內(nèi)設(shè)置八個電導(dǎo)體。如圖5所示，八個電導(dǎo)體交替地與槽35的第一內(nèi)壁和第二內(nèi)壁接觸。
在上述的實施例中，定子繞組31利用U形的導(dǎo)體段構(gòu)成。本發(fā)明可被用于由連續(xù)的導(dǎo)線構(gòu)成的沒有拐彎部分的基本上是直的導(dǎo)體段構(gòu)成的定子繞組。
本發(fā)明可用于各種類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如其它類型的發(fā)電機(jī)或不是發(fā)電機(jī)的電動機(jī)。
本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)限于所披露的實施例，而是，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思，本發(fā)明可以用其它方式實施。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子；和所述轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的定子鐵心，所述定子鐵心上形成有多個沿軸向延伸的槽，每個槽由沿周向彼此相對的第一壁和第二壁限定；以及圍繞所述定子鐵心繞制的定子繞組，所述定子繞組包括被保持在所述槽中的插入部分，每個插入部分具有小于槽的第一壁和第二壁之間的距離的周向?qū)挾?，其中所述插入部分與所述第一壁和第二壁之一接觸。
2.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述的插入部分具有彼此相對的第一表面和第二表面，并且所述第一表面和第二表面分別面向所述槽的第一壁和第二壁。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述槽和所述插入部分具有基本上是矩形的截面形狀。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在每個槽內(nèi)沿著定子鐵心的徑向多個插入部分被排列成行，并且所述插入部分交替地與槽的第一壁和第二壁接觸。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述定子繞組由多個基本上U形的導(dǎo)體段構(gòu)成，每個導(dǎo)體段具有第一插入部分、第二插入部分和在所述第一和第二插入部分之間連接的拐彎部分。
6.按照權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在所述第一插入部分和所述第二插入部分之間的距離可以借助于拐彎部分的彈性變形來改變，并且所述第一和第二插入部分借助于彈性變形的回彈分別與第一壁和第二壁之一接觸。
7.按照權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，第一插入部分和第二插入部分被保持在不同的槽中。
全文摘要
在車輛交流發(fā)電機(jī)中，在殼體內(nèi)和轉(zhuǎn)子相對地設(shè)置一個定子。所述定子包括定子鐵心，其中形成有沿定子鐵心的軸向延伸的多個槽，以及被繞在定子鐵心上的定子繞組。所述定子繞組包括被保持在所述槽中的多個電導(dǎo)體。每個電導(dǎo)體具有小于限定所述槽的第一壁和第二壁之間的周向距離的周向?qū)挾?。所述第一壁和第二壁沿用向彼此相對。所述電?dǎo)體交替地與所速第一壁和第二壁之一接觸。
文檔編號H02K3/28GK1472871SQ0314956
公開日2004年2月4日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者和田等, 石川博章, 石田博士, 士, 章 申請人:株式會社電裝