专利名称：用于旋转式电气设备的定子的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于旋转式电气设备的改进的定子，更具体地说，涉及用于该种多相设备的改进的线圈绕组设置。
这种结构的缺点是必须处理跨接导线。也就是说，必须以这样一种方式使其定位，以使跨接导线不会偶然地放置在使其损坏的位置。这需要手工放置跨接导线，并且大大地阻碍加速生产的能力。因此，通常提供某些形式的夹紧设置，所述设置可将这些跨接导线固定于定子铁芯或机械的壳体，因而需要手工操作。
还有与捆扎或保持所述跨接导线以使它们在机械运行时不会移动的相关问题。这也将使跨接导线的捆扎更为必要。
因此，本发明的主要目的是提供一种具有相绕组的改进的旋转式电气机械，其中连接各相线圈的跨接导线刚性地保持就位，并且不需要手工操作。
本发明的另一目的是提供一种用于多相旋转式电气机械的改进的线圈绕组设置。
根据本发明的另一特征，绝缘材料使跨接导线粘合于接片。
本发明对于内燃机具有特殊实用性的原因是由于占用的手工劳动的数量基本上最少，因此可以较低的成本大量制造并生产紧凑的旋转式电气机械。
图中只示出了内燃机11的一部分，并且没有图示和叙述内燃机的任何细节，本技术领域中的熟练人士可以容易地理解如何将本发明应用于该种环境。
在该实施例中，用标号12总地表示旋转式电气机械，该机械设置在内燃机曲轴箱(用标号13表示)前面的区域中，并且被固定于曲轴箱13的前壁的一前盖14封闭。曲轴箱13设有一用于支承内燃机11的曲轴16的抗摩擦轴承15。曲轴16是分裂型的，它设有一或多个曲柄，连接杆17的大端通过滚筒或针型轴承18支承在其上。连接杆17在其上端与活塞相连，该活塞在内燃机的汽缸内孔19中往复运动。
曲轴箱13的前壁21具有一突起(nose)部分22，该突起部分形成用于旋转式电气机械12的定子(用标号23总地表示)的支座。在该特定实施例中，旋转式电气机械12是一发电机，但本技术领域中的熟练人士应予理解的是，它也可以是用于起动内燃机11的电动机。
旋转式电气机械12的转子组件24与曲轴16的突起部分25具有一键连接。该转子呈倒置的杯子形状，并且带有多个周向隔开的永久磁铁26，所述永久磁铁在沿转子周边具有交替的、相对的极性。这些磁体26与定子23的磁极铁芯或齿28上形成的线圈绕组27相互协作。
冷却风扇29通过入口31抽取冷却空气，用以冷却发电机12。
现在请另外参见图2和3，请注意转子24是固定的，以便与曲轴16一起旋转。为此，转子24具有一凸出(boss)部，该凸出部包括一固定于内燃机11的曲轴16的凸出部分32。永久磁铁26固定于杯形构件33，用一铆钉紧固件34将所述杯形构件固定于凸出部分32的凸缘。
使永久磁铁26磁化，以使它们沿周向方向具有2n个交替的极性。在该示例中，n＝8、磁极的数量M为2n＝16。关于沿转子的旋转方向设置的磁极数量，由于沿周向方向规则间隔地设有相同数量的北(N)极和南(S)极，因此磁极数量为2n。对于三相发电机来说，定子铁芯的齿或铁芯(磁极齿)28的数量P为3m，这里n、m为正数。定子23由叠压的薄钢板制成，后面将参考图5和6进行更详细的叙述。定子及其各块板由连续的圆柱形部分35构成，磁极铁芯或齿28从该圆柱形部分沿径向方向向外地延伸，并且绕有线圈27。定子23具有十八个齿28，因而3×m＝18，式中给出的m＝6。
线圈27具有U-、V-和W-相。如图2和3所示，每相的线圈27(U)、27(V)、27(W)串联地卷绕在邻近的三个齿上。用跨接导线36将相邻的三个齿上的线圈27a、27b、27c在向前六个齿的对称位置处连接于相邻的三个齿上的线圈27d、27e、27f。当然，尽管线圈27及其跨接导线36被看作隔开的导线，但它们最好由一股连续的导线形成。
设置每一线圈27a-27f的卷绕方向，以使每一线圈27a-27f的感应电压具有与每一线圈27a-27f面向的永久磁铁26的极性变化相对应的相同极性。
在该实施例中，定子23的齿或铁芯28的数量为3m，转子24的磁极的数量为2n，将数量3m、2n设定为使2/n不是整数，以使形成同相电压的多个齿的感应电压具有相同的极性和不同的相位。因此，如同本申请提交的日本公开专利申请平11-288449(与提交于2001年7月31日的美国序列号09/628,755相对应)中揭示的那样，减少了驱动转矩，从而可使内燃机的尺寸减少，并且实现平滑的输出波形，提高发电效率，这里将重复上述专利的叙述。
在该实施例中，使用钕-铁-硼型永久磁铁26，该永久磁铁具有2n＝十六极，齿28的数量为十八，即3m＝18。因此，n＝8、m＝6。在该情况下，磁体26之间的角(倾角)θ1为θ1＝2π/2n(弧度)＝22.5°，而齿28的角(倾角)θ2为θ2＝2π/3n(弧度)＝20°。
由于齿28的数量是二的倍数，因此同相(图2中的U相)的线圈27被分成两组，即m/2的对称组27a-27c和27d-27f＝每组三极，每组线圈串联地卷绕在相邻的三个齿28上。由于相邻的齿28面向不同极性的磁体26，因此线圈沿相反方向交替地卷绕在齿上，以使线圈的感应电压不会互相反转。在该实施例中，2/m＝三个齿28从三个磁体26处偏移的角度(或相位差Θ)为Δθ×(m/2-1)＝Δθ×2，因而Θ＝Δθ×2＜θ1/2。
如同先前指出的那样，定子23的铁芯由叠压的钢板构成。现在将主要参照图5和6来叙述该结构。用标号37总地表示定子23的叠压的薄钢板。每块板37具有连续的圆柱形部分35，极或齿28从该圆柱形部分处伸出。这些板37包括被轴向的最顶部和最底部的两板37a夹住的内部薄板37b。除了下文所指出的以外，板37b和37a的形状相同。将齿28的末梢冲压成字母T的形状。
如图6所示，最外面的两薄板37a具有若干接片38，所述接片在其末梢处弯曲成直角(沿叠压方向)，以使接片38位于中间板37b的齿28的末梢的T形尖端部分的上方。在外板37a的齿28之间的狭缝底部的附近还形成若干沿叠压方向轴向地向外延伸的接片39。用多个铆钉41(图3、4和6)使薄板37a、37b叠压并紧固在一起并使其极齿28对准。另外，安装板42(
图1)使用穿过定子23中的开口44的紧固件43，将转子23上的附连组件固定于曲轴箱的突起部分22。
在用铆钉41将板37a、37b叠压并紧固在一起以后，在至少包括齿28和接片39的区域，即除了定子23的圆柱形部分35以外的区域中，为该组件涂上绝缘材料。
如图3所示，线圈绕组卷绕在绝缘材料上。如图4所示，在该情况下，每相的跨接导线36(36(U)、36(V)、36(W))设置在最外面的薄板37a的接片39的外周向侧上。因此，对于U相来说，形成了用符号A1、A2、A3表示的周向邻近的三个线圈，以及用符号A4、A5、A6表示的处于对角位置的三个线圈。同样，对于V相来说，形成了线圈B1、B2、B3以及处于对角位置的线圈B4、B5、B6，另外对于W相来说，形成了线圈C1、C2、C3以及处于对角位置的线圈C4、C5、C6。在该情况下，每一相的跨接导线36(36(U)、36(V)、36(W))沿接片39的外部周长布线。
然后将绝缘材料涂覆在定子23上，该定子具有卷绕在所有齿28上的线圈27。也就是说，卷绕在齿28上的线圈以及设置在接片39外面的跨接导线36涂有绝缘材料，因而绝缘材料使跨接导线36粘合于接片39，从而限制其自由运动。图4中示出了最终组件。
图7是本发明的又一实施例构成的旋转式电气机械的主视图。该实施例的实现方式与图1-6相同，差别仅在于极齿和永久磁铁的数量，因而不需要完整地叙述该结构。
在该实施例中，转子24A的磁极的数量M为十二，定子的齿的数量P为十八。每一U-、V-和W-相的线圈27A串联地卷绕在每四个齿上。在该情况下，每四个齿上卷绕有同相的线圈27A，所述齿以相同的电角度面向相同极性的磁极26。与同相的每四个齿相连的跨接导线36A也被设置于定子最外层提供的接片(图中未示出)的外周向侧。因此，跨接导线36A可以防止接片径向地向内移动。另外，线圈27A和跨接导线36A涂有绝缘材料，用以固定、限制跨接导线36A的自由运动。
因而，通过以上叙述应当清楚的是本发明叙述的实施例为旋转式电气机械提供了一种十分简单的设置，其中装配过程中的手工作业明显减少，并且跨接导线被自动及永久地粘合以避免其位置妨碍机械的其余部分以及与机械相关的其它构件。另外，提供了一种十分简洁的装配过程，并且保证无故障的较长寿命。当然，所述的实施例只是本发明的较佳实施例，在不背离所附的权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化和修改。
权利要求
1.一种用于旋转式电气机械的线圈绕组设置，它包括一铁芯，所述铁芯由多块叠压板构成，每一所述叠压板具有一圆柱形部分，多个周向隔开的极齿形成部分沿大致为径向的方向从所述圆柱形部分延伸，所述多块叠压板与其极齿形成部分具有邻接的关系对准，以形成多个铁芯；多个相绕组，所述多个相绕组中每一个均卷绕在相邻铁芯组中设置的一系列铁芯的周围，所述铁芯组被卷绕有其它所述相绕组的铁芯隔开，跨接导线使每一所述相的每组绕组互相连接，以提供所述相邻铁芯组的线圈之间的电气连接；以及所述叠压板的一轴向最外层，所述最外层在抵靠于所述跨接导线的周向隔开的位置处形成若干突起接片。
2.如权利要求1所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述跨接导线粘合于所述突起接片。
3.如权利要求2所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述粘合由绝缘材料形成。
4.如权利要求3所述的线圈绕组设置，其特征在于，在卷绕前将所述绝缘材料施加于所述叠压板，在卷绕后将所述绝缘材料施加于所述线圈和所述跨接导线。
5.如权利要求1所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述极齿从所述圆柱形部分径向向外地延伸，在所述极齿的附近形成若干接片。
6.如权利要求5所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述接片形成在所述极齿之间的间隙中。
7.如权利要求6所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述跨接导线粘合于所述突起接片。
8.如权利要求7所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述粘合由绝缘材料形成。
9.如权利要求如8所述的线圈绕组设置，其特征在于，在卷绕前将所述绝缘材料施加于所述叠压板，在卷绕后将所述绝缘材料施加于所述线圈和所述跨接导线。
10.如权利要求1所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述旋转式电气机械是一三相AC旋转机械，极齿的数量3m是偶数，同相的线圈串联地卷绕在周向相邻的m/2极齿以及位于对称位置的m/2极齿上，并且对应于每一极齿面向的相关永久磁铁的极性变化沿彼此相反方向卷绕。
11.如权利要求10所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述跨接导线粘合于所述突起接片。
12.如权利要求11所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述粘合由绝缘材料形成。
13.如权利要求12所述的线圈绕组设置，其特征在于，在卷绕前将所述绝缘材料施加于所述叠压板，在卷绕后将所述绝缘材料施加于所述线圈和所述跨接导线。
14.如权利要求1所述的线圈绕组设置，其特征在于，旋转式电气机械是一三相AC旋转机械，极齿的数量3m为3×3×s，即九的倍数，同相的线圈串联地卷绕在相邻的m/3s极齿上，其周长位置分成相等的3s部分，并且对应于每一极齿面向的相关永久磁铁的极性变化沿彼此相反方向卷绕。
15.如权利要求14所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述跨接导线粘合于所述突起接片。
16.如权利要求15所述的线圈绕组设置，其特征在于，所述粘合由绝缘材料形成。
17.如权利要求16所述的线圈绕组设置，其特征在于，在卷绕前将所述绝缘材料施加于所述叠压板，在卷绕后将所述绝缘材料施加于所述线圈和所述跨接导线。
全文摘要
一种具有协同操作的转子和定子的旋转式电气机械,所述转子和定子中的一个形成多个极齿,所述极齿的周围卷绕有单独的线圈。线圈的连接数量取决于相位和极数,而每一相的相连线圈互相隔开。跨接导线与每一相的线圈相连,并且粘合组件的最外叠压层上形成的突起接片以便固定跨接导线。这将减少手工操作并保证跨接导线不会妨碍机械的其它构件或相关的驱动或被驱动结构。
文档编号H02K3/50GK1380733SQ02105510
公开日2002年11月20日 申请日期2002年4月9日 优先权日2001年4月9日
发明者袴田谦 申请人:株式会社萌利克