发电机中的定子结构的制作方法

技术领域

本发明涉及发电机，特别涉及定子结构的改良，在该发电机中，在围绕被固定于旋转轴的转子的定子铁芯的内周设置有多个沟槽，在所述定子铁芯上卷绕有线圈，线圈通过利用配置在所述定子铁芯的轴向两端外侧的多个线圈端部连结多个线圈边部而构成，所述多个线圈边部在彼此之间存在多个沟槽并且被收纳在沿所述定子铁芯的周向隔离开的沟槽中，在所述旋转轴上固定有使冷却空气在所述定子铁芯内流通的冷却风扇。

背景技术：

在发电机的定子中，在专利文献1等中已知有如下结构：将多个线圈端部缠绕成内径比定子铁芯的内径大的环状配置而配置在定子铁芯的两端。

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，如在上述专利文献1中公开的那样，在将多个线圈端部缠绕成内径比定子铁芯的内径大的环状配置而配置在定子铁芯的两端的结构中，不仅线圈端部的长度长、铜量大，而且线圈端部与外部空气接触的面积相对较小，难以从线圈端部散热。

本发明是鉴于该情况而完成的，目的在于提供一种发电机中的定子结构，能够缩短线圈端部的长度，实现铜量的降低，而且，通过增大线圈端部的散热面积，可实现冷却效果的提高。

用于解决问题的手段

为了达成上述目的，在本发明的发电机中，在围绕被固定于旋转轴的转子的定子 铁芯的内周设置有多个沟槽，在所述定子铁芯上卷绕有线圈，所述线圈是利用被配置在所述定子铁芯的轴向两端外侧的多个线圈端部来连结多个线圈边部而构成的，所述多个线圈边部在彼此之间存在多个沟槽并且被收纳于在所述定子铁芯的周向上分隔开的沟槽中，在所述旋转轴上固定有使冷却空气在所述定子铁芯内流通的冷却风扇，其第一特征在于，在沿着所述定子铁芯的轴向的一端侧，在从沿着所述旋转轴的轴线的方向观察时，在比所述定子铁芯的内周靠内侧的位置，以在中心部形成允许所述旋转轴的贯插的开口部的方式分散配置有将两个沟槽之间短接地连接起来的多个线圈端部。

此外，本发明的第2特征在于，在第1特征的结构的基础上，在多个所述线圈端部上安装了具有多个嵌合凹部的支承部件，使这些线圈端部分别与所述嵌合凹部嵌合以维持多个所述线圈端部的分散配置。

发明效果

根据本发明的第1特征，在沿着定子铁芯的轴向的一端侧配置成：在中心部形成允许旋转轴的贯插的开口部的多个线圈端部，并且将两个沟槽之间短接起来，因此，能够缩短线圈端部的长度，实现铜量的降低，并且，能够提高在定子铁芯内流通的冷却空气带来的冷却效果，此外，多个线圈端部被分散配置，因此，能够增大线圈端部的散热面积，得到更优异的冷却效果。

此外，根据本发明的第2特征，使多个线圈端部与支承部件所具有的多个嵌合凹部嵌合而维持各线圈端部的分散配置状态，因此，能够抑制部件数量的增大，且能够简单地维持多个线圈端部的分散配置。

附图说明

图1是第1实施方式的发电机的侧视图(第1实施方式)。

图2是图1的箭头2方向的视图(第1实施方式)。

图3是图1的箭头3方向的视图(第1实施方式)。

图4是图3的4-4线剖视图(第1实施方式)。

图5是图3的5-5线剖视图(第1实施方式)。

图6是第1托架的立体图(第1实施方式)。

图7是第2托架的立体图(第1实施方式)。

图8是转子和冷却风扇的立体图(第1实施方式)。

图9是图4的9-9线剖视图(第1实施方式)。

图10是线圈架半体的立体图(第1实施方式)。

图11是沿着图4的11-11线的转子的剖视图(第1实施方式)。

图12是定子的立体图(第1实施方式)。

图13是从沿着旋转轴的轴线的方向观察定子的一端的主视图(第1实施方式)。

图14是在安装部安装有防振橡胶的状态下的与图3对应的图(第1实施方式)。

图15是在安装部安装有安装腿的状态下的与图3对应的图(第1实施方式)。

图16是在安装部以共同紧固的方式安装有支座和防振橡胶的状态下的、与图3对应的图(第1实施方式)。

图17是第2实施方式的与图12对应的定子的立体图(第2实施方式)。

标号说明

26···转子 ，27···旋转轴，,55···沟槽 ，56···定子铁芯 ，57、58···线圈，

57a、58a···线圈边部，57b、58b···线圈端部 ，62···开口部，80···捆扎部件，

81···嵌合凹部 。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

[第1实施方式]

参照图1～图16，对本发明的第1实施方式进行说明，首先，在图1～图3中，该发电机的外壳21具有：第1托架22；与第1托架22结合的第2托架23；在与第2托架23相反的一侧安装于第1托架22的罩24。

一并参照图4和图5，在所述外壳21的第1托架22上固定有定子25，旋转轴27的一端部经由滚珠轴承28以旋转自如的方式支承在第1托架22所具有的轴承部22a上，由所述定子25围绕的转子26固定于所述旋转轴27，与所述旋转轴27一同旋转的冷却风扇29被第2托架23覆盖。

一并参照图6，第1托架22一体地具有：所述轴承部22a，其形成为短圆筒状以使所述滚珠轴承28的外圈28a嵌入；大致圆筒状的筒状部22b，其围绕所述定子25；以及多个连结臂部22c、22c…，它们的一端部与在所述轴承部22a的周向上隔开间隔的多个部位例如4个部位相连，并且另一端部与在所述筒状部22b的一端部的周向上隔开间隔的多个部位相连。

在嵌入到所述轴承部22a中的所述外圈28a的外周和所述轴承部22a的内周之间夹设有挡圈30，该挡圈30阻止所述滚珠轴承28在所述轴承部22a内沿轴向移动。

一并参照图7，第2托架23一体地具有筒状的侧壁部23a和朝内凸缘部23b，该侧壁部23a的一端部与第1托架22的所述筒状部22b结合，所述朝内凸缘部23b从该侧壁部23a的另一端部朝半径方向内侧伸出，在所述朝内凸缘部23b的内周，形成有圆形的开口部31。

在第1托架22上的筒状部22b的靠第2托架23侧的端部，以向外侧方伸出的方式一体地设置有平坦的朝外凸缘部22d，在该朝外凸缘部22d的外周，以呈环状地相连的方式一体地形成有结合突部22e，该结合突部22e朝第2托架23侧略微突出以与第2托架23上的所述侧壁部23a的一端部抵接。而且，第1托架22的所述结合突部22e被螺栓32、32…紧固于第2托架23的所述侧壁部23a，其中，螺栓32、32…被配置于在所述筒状部22b的周向上隔开间隔的多个部位。

第2托架23被安装于具有与所述旋转轴27同轴地连结的作为驱动轴的曲轴34的驱动源例如内燃机E的内燃机主体35，在第2托架23的所述朝内凸缘部23b上，设置有配置在所述开口部31的周围的多个例如4个紧固孔36、36…，第2托架23通过贯插到所述紧固孔36、36…中的螺栓37、37…被紧固于所述内燃机主体35

所述旋转轴27在所述内燃机E侧的端部具有锥孔38而形成为圆筒状，贯通所述开口部31而插入到第2托架23内的所述曲轴34的端部的锥部34a同轴地嵌入到所述锥孔38中，使从所述罩24侧插入到所述旋转轴27中的螺栓39与所述曲轴34螺合并紧固，由此，使所述旋转轴27与所述曲轴34以同轴且不能相对旋转的方式连结。

另外，第1托架22在固定有所述定子25且在旋转轴27上固定有所述转子26的状态下与处于被紧固于所述内燃机主体35的状态的第2托架23进行紧固，此时，在第1托架22的所述结合突部22e和第2托架23的所述侧壁部23a上分别设置有用于使多个例如两个定位销40…的两端部嵌合的有底的定位孔41…、42…，其中，所述旋转轴27的一端部以能够旋转自如的方式支承于所述轴承部22a，所述定位销40…用于进行定位以使所述旋转轴27和所述曲轴34的轴心对齐。

一并参照图8和图9，所述转子26是使配置在穿过所述旋转轴27的中心轴线的一个平面PL的两侧的励磁线圈45、45经由线圈架44卷绕于转子铁芯43而成的，其中，转子铁芯43是层叠多个电磁钢板而成的，且被固定于所述旋转轴27。

此外，将所述旋转轴27的一端部压入所述滚珠轴承28的内圈28b，在该滚珠轴承28和所述转子26之间被固定于所述旋转轴27的滑环支承体46的外周上，以在所述旋转轴27的轴向上隔开间隔的方式设置有与一对励磁线圈45、45分别电连接的一对滑环47、47，如图4所示，由被第1托架22支承的刷架(brush holder)48保持的一对刷49、49与所述滑环47、47分别滑动接触。

所述线圈架44是利用合成树脂形成为同一形状的一对线圈架半体50、50以在沿着所述旋转轴27的轴线的方向上从两侧夹着所述转子铁芯43的方式安装在所述转子铁芯43上而成的。

一并参照图10，所述线圈架半体50一体地具有：圆筒支承部50a，其沿着所述旋转轴27的轴线而位于所述转子铁芯43的外侧，使所述旋转轴27贯插；一对端板部50b、50b，它们以沿着通过所述旋转轴27的中心轴线的所述一个平面PL延伸的方式与所述圆筒支承部50a的内端部两侧相连，并与所述转子铁芯43的沿着所述旋转轴27的轴线的外端对置抵接；一对各有2组的内侧侧板部50c、50c…，它们与这些端板部50b…的所述一个平面PL侧的长度方向的两端部分别相连，沿着所述一个平面PL在旋转轴27的轴线方向上延伸；一对各有2组的外侧侧板部50d、50d…，它们以从远离所述一个平面PL的一侧与所述内侧侧板部50c、50c…对置的方式，在旋转轴27的轴线方向上延伸，并与所述端板部50b…的长度方向两端部分别相连；底板部50e、50e…，它们分别使彼此对置的内侧侧板部50c、50c…和外侧侧板部50d、50d…之间连接起来；一对内侧限制板部50f、50f，它们以与所述内侧侧板部50c、50c…共面地相连的方式竖立设置在所述端板部50b、50b上，并与所述圆筒支承部50a的 外端部相连；一对连结板部50g、50g，其使沿着所述一个平面PL的所述内侧限制板部50f、50f的两端部之间连结起来。

由所述内侧侧板部50c、50c…、与该内侧侧板部50c、50c…对置的外侧侧板部50d、50d…以及将这些内侧侧板部50c、50c…和内侧侧板部50d、50d…之间连接起来的底板部50e、50e…分别形成了朝外侧开放的槽51、51…，在沿着所述一个平面PL的方向上成对的2组沟槽51、51…形成于所述线圈架半体50即线圈架44上。此外，在所述内侧限制板部50f、50f上，设置有位于所述圆筒支承部50a的两侧的流通孔52、52…，在所述线圈架半体50上一体地形成有在沿着旋转轴27的轴线的方向上横穿这些流通孔52、52的加强框部50h、50h…。

一并参照图11，在沿着通过所述旋转轴27的中心轴线的所述一个平面PL的方向上成对的槽51、51中，分别收纳有励磁线圈45的线圈边部45a、45a。所述励磁线圈45的两端的线圈端部45b、45b以连结成对的线圈边部45a、45a的方式被配置为：利用所述内侧限制板部50f限制朝向所述一个平面PL侧的移动，并覆盖所述端板部50b。

而且，如图11明示，在所述线圈架44上，在与所述转子铁芯43的外端对应的部分设置有分离突部50i、50i，该分离突部50i、50i将所述励磁线圈45的线圈端部45b、45b分成沿着所述旋转轴27的半径方向的内侧的部分45ba…和外侧的部分45bb…，在所述分离突部50i、50i的沿着所述旋转轴27的周向的两侧，在所述内侧的部分45ba…和所述外侧的部分45bb…之间分别形成有空隙53、53。

另外，在所述线圈架44的所述端板部50b上，与所述端板部50b一体地设置有支承台50j、50j，该支承台50j、50j从所述端板部50b的长度方向中央部朝所述旋转轴27的轴向外侧隆起并支承所述线圈端部45b、45b，在所述支承台50j、50j的沿着所述旋转轴27的周向的两侧，在所述线圈端部45b…和所述端板部50b…之间形成空气通路54、54。而且，所述分离突部50i…突出设置于所述支承台50j…。

在所述端板部50b的长度方向两端部的外周，分别一体地突出设置有外侧限制突部50k、50k…，该外侧限制突部50k、50k…限制所述端板部50b朝向远离所述一个平面PL的一侧的移动，在所述支承台50j…的外端部，一体地突出设置有限制突部50m…，该限制突部50m…限制被载置在支承台50j…上的所述线圈端部45b…朝向外侧的移动。

而且，在所述支承台50j的两侧，在所述线圈端部45b和所述端板部50b之间形成的空气通路54、54在沿着所述旋转轴27的半径方向的外端，经由所述支承台50j和所述两外侧限制突部50k、50k之间朝转子26的外侧开放，空气通路54、54的沿着所述旋转轴27的半径方向的内端经过在所述内侧限制板部50f上设置的流通孔52…，在沿着所述旋转轴27的轴向的外端，朝所述转子26的外侧开放。

一并参照图12，所述定子25是在定子铁芯56上卷绕多个输出线圈57、57…和一对励磁线圈58、58而成的，其中，定子铁芯56是层叠多个电磁钢板而成的，并在内周设置有多个沟槽55…。

而且，所述定子25以被第1托架22的所述筒状部22b围绕的方式固定于第1托架22，由所述冷却风扇29抽吸的冷却空气能够在所述转子26和所述定子25之间流通，并且，还能够在所述定子25的外周和所述筒状部22b的内周之间流通。

将所述定子25中的所述定子铁芯56的外周的周向的多个部位例如4个部位压入到所述筒状部22b内。而且，为了容易从第2托架23侧将所述定子铁芯56插入到所述筒状部22b内，所述筒状部22b的内周形成为以第2托架23侧为最大直径的锥状，在该筒状部22b的中间部的周向上隔开间隔的4个部位上，设置有用于压入所述定子铁芯56的外周的被压入部59…。

这些被压入部59…由一体地突出设置在所述筒状部22b的内表面的2个或3个突条61、61…构成，所述突条61、61…在末端部具有沿着所述旋转轴27的轴线延伸的被压入面60…，且在沿着所述旋转轴27的轴线的方向上平行地延伸，在各突条61、61…彼此之间，冷却空气能够在所述定子25的外周和所述筒状部22b的内周之间流通。

一并参照图13，多个输出线圈57、57…和一对励磁线圈58、58是利用配置在所述定子铁芯56的轴向两端外侧的多个线圈端部57b、57b…、58b、58b将多个线圈边部57a、57a…、58a…、58a…连结起来而成的，所述线圈端部57b、57b…、58b、58b在彼此之间存在多个沟槽55、55…并且被收纳在沿所述定子铁芯56的周向分隔开的两个沟槽55、55中。

而且，在沿着所述定子铁芯56的轴向的一端侧(在该实施方式中，与冷却风扇29相反方向的一端侧)，在从沿着所述旋转轴27的轴线的方向观察时，在比所述定子铁芯56的内周靠内侧的位置，分散配置有将两个沟槽55、55之间短接(short cut) 起来的多个线圈端部57b、57b…、58b、58b，利用紧固件63、63…捆扎构成这些线圈端部57b、57b…、58b、58b的多个导线且在中心部形成有允许所述旋转轴27的贯插的开口部62，分散配置的各线圈端部57b、57b…、58b、58b彼此通过浸润清漆而相互固定。而且，也可以替代紧固件63而使用电绝缘的粘着带或束线。

再次关注图4、图5和图8，所述冷却风扇29一体地具有：圆筒状的安装筒部29a，其在第2托架23内与所述旋转轴27嵌合并固定；锥筒部29b，其随着朝向与所述转子26相反的方向而扩大直径，且小径端与所述安装筒部29a相连设置；多个叶片29c、29c…，它们的基端部与在该锥筒部29b的外周的周向上隔开间隔的位置相连设置；以及环板状的分隔板29d，其以与所述定子25的靠所述冷却风扇29侧的端部对置的方式形成为环状，并且，与多个所述叶片29c、29c…的外周部都相连设置，在所述锥筒部29b的内周，一体地突出设置有多个加强肋29e、29e…。

在第2托架23的下部，一体地设置有排出筒部23c，该排出筒部23c用于使从所述冷却风扇29送出的冷却空气向侧方排出，在该排出筒部23c的外端开口部，设置有将该外端开口部划分成多个的放气窗64。

关于图1、图3～图5，所述罩24由合成树脂形成为有底筒状，且一体地具有筒状的侧壁部24a和将该侧壁部24a的外端封闭的端壁部24b，所述罩24通过螺栓65、65紧固于在第1托架22上的所述轴承部22a的两侧一体地设置的圆筒状的凸台部22f、22f，由此将所述罩24固定于第1托架22。

在该罩24的所述侧壁部24a的下部，设置有朝下方开放的多个第1吸入孔66、66…。此外，在所述侧壁部23a的两侧，上下隔开间隔地设置有在沿着所述旋转轴27的轴线的方向上长长地延伸的多个第2吸入孔67、67…，并且，以在侧视观察时看不到这些第2吸入孔67、67…的方式设置有从第2吸入孔67、67…的上缘突出的遮蔽部24c、24c…。此外，在所述罩24上的所述端壁部24b上，设置有多个第3吸入孔68、68…，通过所述冷却风扇29的工作，冷却空气从第1吸入孔66、66…、第2吸入孔67、67…和第3吸入孔68、68…被吸入到所述外壳21内。

另外，在第1托架22的一端部即靠所述罩24侧的端部的下部，一体地设置有左右一对安装部22g、22g，在从所述罩24侧观察时，所述安装部22g、22g配置在该罩24的下方，且具有面对所述罩24侧的平坦的安装面70、70。

能够使这些安装部22g、22g在如下状态之间进行切换，使发电机的支承腿部具 有通用性：如图14所示，在经由防振橡胶72、72将发电机支承在例如台架69上时，利用螺栓71、71来安装一对所述防振橡胶72、72；如图15所示，在经由安装腿73将发电机支承在例如台架69上时，利用一对螺栓71、71安装该安装腿73；以及如图16所示，通过基于一对螺栓71、71的共同紧固来安装用于安装排气消声器的支板74和所述防振橡胶72、72。

接下来，对该第1实施方式的作用进行说明，定子25固定于外壳21，被该定子25包围的转子26固定于所述旋转轴27，其中，该外壳21具有：具有轴支承旋转轴27的一端部的轴承部22a的第1托架22；以及覆盖与旋转轴27一同旋转的冷却风扇29的第2托架23，不过，在第1托架22上固定有所述定子25，并且，在第1托架22上以使由所述冷却风扇29抽吸的冷却空气在与所述定子25的外周之间流通的方式一体地设置有围绕所述定子25的筒状部22b，第2托架23与所述筒状部22b结合，因此，能够使冷却空气沿着定子25的外周流通，提高定子25的冷却效率，此外，无需使用长贯穿螺栓就可结合第1托架22和第2托架23，能够实现成本下降。

此外，所述定子25的外周的周向多个部位被压入于所述筒状部22b内，因此，在将定子25固定到第1托架22时，能够减少部件数量。

此外，在所述冷却风扇29上，固定设置有与所述定子25的靠所述冷却风扇29侧的端部对置的环板状的分隔板29d，因此，能够使沿着定子25的外周流通来的冷却空气的流通方向在定子25的靠冷却风扇29侧的端部朝旋转轴27侧变化，由此，能够利用冷却空气高效地冷却定子25的靠冷却风扇29侧的端部。

此外，在第1托架22和第2托架23上分别设置有用于使多个定位销40…的两端部嵌合的定位孔41…、42…，所述多个定位销40…用于在将第2托架23与第2托架23紧固之前使所述旋转轴27和所述曲轴34的轴心对齐来进行定位，其中，所述第2托架23被紧固于具有与旋转轴27同轴地连结的曲轴34的内燃机E的机构主体35，所述第2托架23处于利用第1托架22的轴承部22a将所述旋转轴27的一端部支承为能够旋转自如的状态，因此，与对第1托架22和第2托架23进行嵌合定位的方式相比，不需要凹凸嵌合部，不会增大第2托架23的外形形状，能够增大冷却风扇29的外径来实现冷却效果的进一步提高。

此外，转子26是在被安装在固定于旋转轴27上的转子铁芯43的线圈架44上以配置在通过所述旋转轴27的中心轴线的一个平面PL的两侧的方式卷绕励磁线圈45、 45而构成的，在所述线圈架44上，在与所述转子铁芯43的轴向外端对应的部分设置有分离突部50i…，该分离突部50i…将沿着所述旋转轴27的轴向的所述励磁线圈45…的两端的线圈端部45b、45b分成沿着所述旋转轴27的半径方向的内侧的部分45ba…和外侧的部分45bb…，在所述分离突部50i…的沿着所述旋转轴27的周向的两侧，在所述内侧的部分45ba…和所述外侧的部分45b…之间分别形成有空隙53…，因此，能够增大励磁线圈45的线圈端部45b的散热面积，有效地冷却线圈端部45b，进而冷却 励磁线圈45，能够实现发电效率的提高。

此外，在所述线圈架44所具有的端板部50b上，与所述端板部50b一体地设置有支承台50j，其中，所述端板部50b与转子铁芯43的轴向外端对置并抵接，该支承台50j从这些端板部50b朝所述旋转轴27的轴向外侧隆起而对所述励磁线圈45的所述线圈端部45b进行支承，在所述支承台50j的沿着所述旋转轴27的周向的两侧，在所述线圈端部45b和所述端板部50b之间形成了空气通路54、54，所述分离突部50i突出设置于所述支承台50j，由此，能够进一步增大线圈端部45b的散热面积，更有效地冷却线圈端部45b进而冷却励磁线圈45，能够实现发电效率的进一步提高。

此外，在围绕被固定于旋转轴27的转子26的定子铁芯56的内周，设置有多个沟槽55、55…，在所述定子铁芯56上卷绕有多个输出线圈57、57…和一对励磁线圈58、58，所述输出线圈57、57…和一对励磁线圈58、58是利用被配置在所述定子铁芯56的轴向两端外侧的多个线圈端部57b、57b…、58b、58b将多个线圈边部57a、57a…、58a……连接起来而构成的，所述多个线圈边部57a、57a…、58a…、58a在彼此之间存在多个沟槽55、55…并且被收纳在沿所述定子铁芯56的周向分隔开的沟槽55、55中，在沿着所述定子铁芯56的轴向的一端侧，在从沿着所述旋转轴27的轴线的方向观察时，在比所述定子铁芯56的内周靠内侧的位置以在中心部形成有允许所述旋转轴27的贯插的开口部62的方式分散地配置有将两个沟槽之间短接起来的多个线圈端部57b、57b…、58b、58b，因此，能够缩短线圈端部57b、57b…、58b、58b的长度来实现铜量的下降，并且，能够提高在定子铁芯56内流通的冷却空气带来的冷却效果，而且，能够增大线圈端部57b、57b…、58b、58b的散热面积，得到更优异的冷却效果。

[第2实施方式]

针对本发明的第2实施方式，参照图17进行说明，在沿着定子铁芯56的轴向的 一端侧，在从沿着所述旋转轴27(参照第1实施方式)的轴线的方向观察，多个线圈端部57b、57b…、58b、58b在比所述定子铁芯56的内周靠内侧的位置被配置成将两个沟槽55、55之间短接起来，在这些线圈端部57b、57b…、58b、58b上，安装有分别具有多个嵌合凹部81、81…的多个捆扎部件80、80…。

而且，各线圈端部57b、57b…、58b、58b嵌合在所述捆扎部件80的嵌合凹部81、81…中，由此维持以在中心部形成开口部62的方式分散配置各线圈端部57b、57b…、58b、58b的状态，在安装有捆扎部件80…的状态下，将各线圈端部57b、57b…、58b、58b彼此浸润清漆而相互固定。

根据该第2实施方式，能够抑制部件数量的增大，并且能够简单地维持多个线圈端部57b、57b…、58b、58b的分散配置。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的情况下，能够进行各种设计变更。