导线牢固保持在定子绕组圆形线圈端部的交流发电机定子

摘要

一种交流发电机包括定子和转子，该转子设置在定子的内侧并且通过机动车辆的发动机转动。该定子包括圆柱形定子铁心以及保持在定子铁心中的定子绕组。该定子绕组从定子铁心的轴向端部延伸出，沿着定子铁心的轴向周边形成了圆形线圈端部。在圆形线圈端部上并且沿着该端部保持着从定子绕组中的相绕组引出的导线，并且利用粘合剂将导线粘接到其上。在线圈端部上形成了凹陷的沟槽，以及导线设置在凹陷的沟槽中并且牢固地保持在其中，以便防止导线相对于线圈端部的运动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆中的交流发电机的定子，并且更具体地说，涉及这样一种定子，其具有牢固地保持在定子绕组的圆形线圈端部上的导线。

背景技术

星形连接和三角形连接广泛地用于形成交流发电机的三相定子绕组。在星形连接中，每个相绕组的一端连接到中性点上，并且产生的交流电从每个相绕组的另一端输出。在三角形连接中，每个相绕组的两端连接到另一个相绕组上，总体上形成一个环形电路，并且产生的交流电从环形电路中的三个接点输出。

连接相绕组的导线通常设置在定子铁心的轴向端部处形成的线圈端部上。在线圈端部上固定导线的常规结构的一个例子公开于JP-A-2001-103697中。固定结构的基本情况表示于本文所附的图15中。从相绕组引出的导线80定位在圆形线圈端部82上并且沿着该端部定位，该圆形线圈端部形成在定子铁心81的轴向端部处，并且该导线80电连接到另一个相绕组上。为了固定导线80的位置，利用粘合剂84将导线80连接到线圈端部82的顶部83上。

然而，由于发电机的振动，以这种常规方式连接到线圈端部82上的导线80可能从线圈端部82上剥落，这是因为导线仅仅通过粘合剂84的粘合力固定。特别是，在安装于产生高振动的机动车辆上的交流发电机中，导线必须牢固地固定在线圈端部上以避免这种剥落。

发明内容

考虑到上述问题制成了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种改进的交流发电机的定子，其中导线牢固地固定在线圈端部上。

一种用于机动车辆中的交流发电机包括定子和转子，该转子设置在定子的内侧并且通过机动车辆的发动机转动。该定子包括圆柱形定子铁心以及保持在定子铁心中的定子绕组。设置在圆柱形定子铁心中的该定子绕组从定子铁心的两个轴向端部延伸出，沿着定子铁心的周边轴向端部形成了圆形线圈端部。定子绕组包括相绕组，例如连接成星形连接、三角形连接等的三个相绕组。为了在定子绕组中形成这种连接，在圆形线圈端部上并且沿着该端部设置了从相绕组引出的导线，并且将导线机械连接到其上。

为了限制由于交流发电机的振动引起的导线相对于线圈端部的运动，并且为了将导线牢固地保持在线圈端部上，圆形线圈端部的顶部被压低，由此形成了凹陷的沟槽。导线保持在凹陷的沟槽中并且利用粘合剂机械连接在其上。凹陷的沟槽形成为与导线的截面形状相配合。在使用具有矩形截面的导线的情况下，凹陷的沟槽形成为一种形状，该形状具有与导线的矩形截面的两侧接合的两侧。在形成圆形线圈端部之后可以形成凹陷的沟槽。在通过使用多个U形部段形成定子绕组的情况下，在各部段插入定子铁心之前，每个部段的顶部可以被压低。

另一种方案是，与圆形线圈端部的顶部相接合的凹槽可以通过压力加工形成在导线上。还可以沿着圆形线圈端部形成圆形峰部并且在这些峰部之间形成凹部。在这种情况下，导线设置在凹部中并且牢固地保持在其中。

根据本发明，由于导线与线圈端部相接合并且牢固地连接在其上，所以在交流发电机的操作期间，可以防止导线由于振动而与线圈端部分离。

通过参考附图对下述优选实施例的更好的理解，本发明的其他目的和特征将变得更明显。

附图说明

图1是表示交流发电机的整个结构的截面图；

图2是表示定子的槽的截面图，U形导体部段的导体插入这些槽中；

图3是表示大的导体部段和小的导体部段的透视图；

图4是表示X相绕组中的第一绕组的视图；

图5是表示X相绕组中的第二绕组的视图；

图6是表示X相绕组的视图，其中第一和第二绕组组合在一起；

图7是表示整个定子绕组的视图，其中三个相绕组通过相应的导线连接到中性点上；

图8是表示定子绕组中的星形连接的电路图；

图9是表示后侧线圈端部的示意图，该后侧线圈端部具有凹陷的沟槽以便将导线保持在其中，作为本发明的第一实施例；

图10是表示U形导体部段的透视图，这些导体部段各自具有形成在转弯部分上的凹陷部分；

图11是表示后侧线圈端部的示意图，该后侧线圈端部具有凹陷的沟槽以便将导线保持在其中，作为第一实施例的变型，该凹陷的沟槽包括与导线接触的两个侧表面；

图12是表示后侧线圈端部的示意图，具有凹槽的导线连接在该后侧线圈端部上，作为本发明的第二实施例；

图13是表示后侧线圈端部的示意图，该后侧线圈端部包括一凹部以便将导线保持在其中，作为本发明的第三实施例；

图14是表示后侧线圈端部的示意图，该后侧线圈端部包括一浅的凹部以便将导线保持在其中，作为第三实施例的变型；以及

图15是表示常规形式的线圈端部的示意图，导线连接在该线圈端部上。

具体实施方式

现在将参考附图1-11描述本发明的第一实施例。首先，参考图1，现在将描述用于机动车辆中的交流发电机1的结构。交流发电机1包括定子2、转子3、壳体4、整流器5和其他相关的部件。转子3包括轴6，固定在轴6上的Lundell型磁极铁心7，缠绕在磁极铁心7上的磁场线圈8，以及固定在轴6上的滑环9、10。倾斜式风扇11连接到磁极铁心7的前侧上，并且离心式风扇12连接到磁极铁心7的后侧上。带轮20固定到轴6上，并且转子3通过安装在机动车辆上的发动机转动。

Lundell型磁极铁心7是公知的类型并且包括一对铁心，该铁心各自具有固定在轴6上的中心体71、盘部分72和六个爪形磁极73。通过将这对铁心联接成彼此面对，形成了具有十二个爪形磁极的磁极铁心7。倾斜式风扇11包括基板111和叶片，该基板111通过焊接等方式连接到磁极铁心7的前表面上，这些叶片各自具有相对于基板111和直立部分倾斜的部分。离心式风扇12包括基板121和叶片，该基板121连接到磁极铁心7的后表面上，这些叶片以直角从基板121上竖立起来。

壳体4包括前部壳体4a和后部壳体4b，这两者通过贯穿螺栓4c连接起来。冷却空气通过形成在壳体4的轴向两侧的引入窗口41引入到壳体4中，并且冷却空气通过形成在壳体4的肩部的排出窗口42吹出。用于将交流电整流成直流电的整流器5安装在壳体4的后侧上。用作电枢的定子2包括圆柱形定子铁心32和定子绕组31，该定子铁心具有多个槽35(图2中所示)，该定子绕组由插入槽35中的多个U形导体部段33形成。

参考图2和3，现在将详细描述定子绕组31。如图2中所示，U形导体部段33的导体插入定子铁心32的槽35中。插入槽35中的导体通过绝缘体34与定子铁心32绝缘。各自在定子铁心32的内表面处具有开口的多个槽35形成在定子铁心32中，使得多相定子绕组容纳在槽35中。在这个特定实施例中，形成有36个槽以便容纳三相定子绕组。

如图3中所示，导体部段33包括大的导体部段331和小的导体部段332。大的和小的导体部段331、332都由具有矩形截面的导线例如铜线制成。覆盖有绝缘膜37的导线(图2中所示)形成为U形导体部段。大的导体部段331包括一对直的导体部分331a和331b，连接这对导体部分的转弯部分331c，以及一对部段端部331d和331e。类似地，小的导体部段332包括一对直的导体部分332a和332b，连接这些导体部分的转弯部分332c，以及一对部段端部332d和332e。

如图2中所示，导体部分331a定位在槽35中的最内侧位置，并且因此导体部分331a被称为第一层导体。导体部分332a定位成邻接第一层导体331a并且被称为第二层导体。与导体部分332a构成一对的导体部分332b插入另一个槽35中并且定位在该槽中的第三层位置，该另一个槽35与导体部分332a所插入的槽相隔开一个磁极距。导体部分332b被称为第三层导体。与导体部分331a构成一对的导体部分331b插入到导体部分332b所插入的同一个槽中，并且定位在该槽中的第四层位置(最外侧位置)。图2表示了一个槽，第一层导体331a、第二层导体332a、第三层导体332b’(另一个部段的第三层导体)以及第四层导体331b’(另一个部段的第四层导体)以这个顺序插入其中。

后侧线圈端部31a(图1中所示)由多个导体部段的转弯部分331c、332c形成，并且小的部段332的每个转弯部分332c定位在大的部段331的每个转弯部分331c的内侧。前侧线圈端部31b(图1中所示)由部段端部和倾斜部分形成，该倾斜部分连接多个导体部段的部段端部和导体部分。小的导体部段332的部段端部332d和大的导体部段331的部段端部331d’通过焊接方式电连接，如图3中所示。类似地，小的导体部段332的部段端部332e和另一个大的导体部段331的部段端部331e’通过焊接方式电连接。通过以这种方式将多个U形导体部段的部段端部电连接起来，形成了三相定子绕组31。

参考图4-6，现在将描述X相绕组的成形，作为三相绕组X、Y和Z的代表。在这些图中，第一导体层由带有两点的点划线表示，第二导体层由实线表示，第三导体层由虚线表示，并且第四导体层由带有一点的点划线表示。由导体部段33的转弯部分331c、332c形成的后侧线圈端部31a表示在上侧，而前侧线圈端部31b表示在底侧。在这些图中沿着水平线表示的数字是1-36的槽数。

如图4中所示，导体部段33的导体定位在一个槽中，并且该导体部段的另一个导体定位在另一个槽中，该另一个槽与前一个槽相隔开三个槽(一个磁极距)。在前侧线圈端部31b处，设置在一个槽中的第三层导体332b的部段端部连接到设置在另一个槽中的第四层导体331b的部段端部，该另一个槽与前一个槽相隔开一个磁极距。设置在一个槽中的第一层导体331a的部段端部连接到设置在另一个槽中的第二层导体332a的部段端部，该另一个槽与前一个槽相隔开一个磁极距。以这种方式，形成了第一绕组311，其在每一个槽中具有重叠的两匝。类似地，如图5中所示，形成了第二绕组312，其在每一个槽中具有重叠的两匝。

如图6中所示，第一绕组311的一端33m连接到第二绕组312的一端33n上，由此形成X相绕组315，其在每一个槽中具有重叠的四匝。为了连接两个端部33m、33n，使用了特定部段，其具有连接两个端部33m、33n的转弯部分。特定部段的形状与规则部段33(大的部段331和小的部段332)有za很少的不同。

其他的相绕组，即Y相绕组和Z相绕组，类似地形成在这样的槽中，这些槽从一相到另一相间隔开120度的电角度。如图7中所示，每个相绕组的一端分别连接到导线X1、Y1和Z1上。导线X1、Y1和Z1连接到中性点33k上。相绕组的另一端X2、Y2和Z2从后侧线圈端部的一侧引出。如图8中所示，包括X相绕组、Y相绕组和Z相绕组的定子绕组31连接成星形连接。也就是说，导线X1、Y1和Z1连接到中性点33k上，并且相绕组的另一端X2、Y2和Z2连接到整流器5中的相应的点上。

现在将简要描述定子绕组31的制造工艺。制备了多个U形导体部段，其包括大的导体部段331和小的导体部段332。U形导体部段从定子铁心32的后侧插入槽35中，使得导体部分定位在每个槽35中，如图2中所示。也就是说，第一层导体331a、第二层导体332a、第三层导体332b’以及第四层导体331b’以这个顺序从定子32的内侧定位。小的导体部段332的转弯部分332c被大的导体部段331的转弯部分331c盖住，由此形成后侧线圈端部31a。

在导体部段插入槽35中之后，延伸到定子铁心32的前侧的部段的直的部分被弯曲，使得大的导体部段331的部段端部331d和331e之间的距离被加宽，并且部段端部332d和332e之间的距离变窄。更具体地说，大的导体部段331的每个直的部分弯曲了1.5个槽距，并且小的导体部段332的每个直的部分弯曲了1.5个槽距，由此对部段端部331d、331e、332d、332e进行定位，如图3中所示。所有的导体部段以相同的方式进行弯曲。然后，每一对部段端部通过焊接方式电连接。更具体地说，部段端部331e’和332e以及部段端部332d和331d’被电连接起来(参考图3)。

现在将描述从相绕组引出的导线如何连接和保持在后侧线圈端部上。从圆柱形定子铁心32的轴向后端延伸出的后侧线圈端部31a沿着该圆柱形定子铁心的周边形成为圆形。如图7中所示，从相应的相绕组引出的导线X1、Y1和Z1延伸到后侧线圈端部的一侧。导线X1和Z1还沿着圆形后侧线圈端部31a朝向导线Y1延伸，并且电连接到导线Y1上。导线Y1定位在导线X1和Z1之间，使得沿着圆形后侧线圈端部31a延伸的导线X1和Y1的长度变得最短。

如图9中所示，在后侧线圈端部31a的顶部上并且沿着该顶部形成了凹陷的沟槽333。凹陷的沟槽333的底表面333a形成为与导线X1(或Z1)的截面形状相配合。在这个图9中所示的特定实施例中，导线X1(Z1)的截面形状是圆的。因此，底表面333a的形状被形成为圆形。导线X1(Z1)设置在凹陷的沟槽333中并且利用粘合剂334固定在其上。粘合剂334由耐热树脂制成，该树脂具有高的电绝缘能力，例如为环氧型树脂或者硅酮型树脂。

在圆形后侧线圈端部31a上并且沿着该端部形成了凹陷的沟槽333，在定子绕组31和后侧线圈端部31a形成之后，在后侧线圈端部31a上挤压出一个夹持部分。凹陷的沟槽333可以形成为只盖住导线X1、Z1所设置的位置，或者全部盖住圆形线圈端部31a的整个周边。

由于导线设置在凹陷的沟槽333中并且利用粘合剂334固定在其上，所以确实限制了导线相对于线圈端部31a的运动，并且导线牢固地保持在凹陷的沟槽333中。因此，即使在高的振动力施加在导线上时，导线也不会与线圈端部31a分离。因此，提高了交流发电机1的可靠性。

如图10中所示，在导体部段插入定子铁心32的槽35中之前，对应于凹陷的沟槽333的凹陷部分可以形成在各个导体部段33(大的导体部段331和小的导体部段332)的转弯部分331c、332c上。以这种方式，避免了相绕组之间的干涉，这种干涉可能是在线圈端部31a形成之后在形成凹陷的沟槽333时引起的。

凹陷的沟槽333的形状可以变化为图11中所示的形式，在导线具有矩形截面的情况下，凹陷的沟槽333形成为与矩形截面相配合。凹陷的沟槽333的底表面333a形成为一种形状，该形状包括与导线的矩形截面的两侧接触的两个侧表面。以这种方式，导线可以牢固地保持在凹陷的沟槽333中，避免了相对于线圈端部31a的任何运动。导线的截面形状并不局限于矩形形状，它可以是其他的多边形形状。无论如何，凹陷的沟槽333的形状都定为与导线的截面相配合。

现在将参考图12描述本发明的第二实施例。在这个实施例中，用于限制导线X1(Z1)的运动的凹陷的沟槽没有形成在线圈端部31a上。作为替代，圆形线圈端部31a的顶部发生变形以形成顶部336，该顶部336与形成在导线上的凹槽335相接合。在这个特定实施例中，顶部336具有顶部平表面和一对倾斜外表面336a。凹槽335形成为具有底部平表面和一对倾斜内表面335a，使得凹槽335与线圈端部31a的顶部336相接合。凹槽335通过压力加工形成在具有圆形截面的线上。在导线X1(Z1)与线圈端部31a相接合之后，这两者利用粘合剂334相互连接。以这种方式，导线可以牢固地保持在线圈端部31a上。可以将凹槽335和顶部336的形状改变成其他的形状，只要这两者可以相互接合即可。

现在将参考图13描述本发明的第三实施例。在这个实施例中，后侧线圈端部31a形成为具有两个顶部和位于两个顶部之间的凹部337。凹部337包括与导线X1(Z1)相接合的内表面337a。导线设置在沿着圆形线圈端部31a成圆周地延伸的凹部337中，并且利用粘合剂334与凹部337相连接。导线并不相对于线圈端部31a移动，这是因为导线牢固地保持在凹部337中。线圈端部31a可以修改为图14中所示的形状。线圈端部31a通过以重叠的方式定位其两个部分来形成。在这种情况下，凹部337并不深，但是具有足够的深度以将导线保持在其中。

本发明并不局限于上述实施例，而是其可以以多种方式修改。例如，尽管在前述实施例中，导线连接和保持在后侧线圈端部31a上，但是也可以将导线保持在前侧线圈端部上。尽管在前述实施例中，U形导体部段33用于形成定子绕组31，但是也可以通过缠绕连续的线来形成定子绕组31。通过改变电连接的形式以及电连接部段端部的方法，可以多种方式修改形成定子绕组31的方式。本发明还应用于除了上述交流发电机以外的转动电机。

虽然已经参考前述优选实施例对本发明进行了表示和描述，但是对于本领域普通技术人员来说明显的是，此处可以做出形式和细节方面的变化而不会背离本发明的范围，本发明的范围在所附的权利要求书中进行了限定。