专利名称：汽车用交流发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车用交流发电机，该交流发电机最好装在一个客车、卡车或类似车辆中。
为了减小行驶中的空气动力学阻力，车体趋于制成一倾斜的鼻形。但是，特别要求确保乘客室具有所需的足够乘坐空间。为了满足这一需求，汽车发动机室已变得如此之狭小和拥挤以致于只留下很有限的空间可以安装一交流发电机。同时，为了改善燃油经济性，发动机的转速有降低的趋势。相应地，交流发电机的转速也降低。另一方面，却有增加电力负荷的需要，如安全控制装置之类的装置对电力的需求。因此，急需提高交流发电机的发电能力。也就是说，需要一种紧凑的、大功率的廉价汽车交流发电机。
再有，社会要求减小车辆发出的噪音。提供一安静的乘客室将会增加产品的吸引力。为此，最近发动机的噪音已被降低了。但是，发动机的附件需要以相对较高转速转动。尤其是，风扇噪音和汽车交流发电机的电磁噪音正在成为汽车发出的主要噪音。
通常，一汽车交流发电机上常用的定子绕阻通过一与定子铁芯装在一起的连续金属丝布置。在这样一种定子绕阻布置中，已有人提出各种改进以满足紧凑、高输出、低噪音等需求。
例如，日本公开的未审查专利No.7-393351，提供了一种较短的绕阻，有效地减小了绕阻阻力。按照一2/3π短间距绕阻技术，缠绕绕阻时不会导致径向上的相间干涉。但是，存在一个问题，绕阻因子变的大大恶化，相应地产生的电压急剧减小。另外一个问题是绕线工作很难进行。
再有，按照所提出的其它项技术，绕组端部是预成形的或变细以避免绕线操作中的干涉。但是，存在一个绕线操作变复杂、绕阻阻值增加的问题。另外，根据这些技术，绕组端部的干涉问题也不能完全解决。在每一槽内，绕组处于一偏离状态，在此状态下，可作为一容纳绕组的几何空间的可用横剖面不超过一半。这就带来一个缺陷，即阻力不可能被减小。由于绕组在槽内的上述偏离布置，在各相位绕组结构变得不一样。这就使得各相位的电阻值和绕阻电感也不相同。因此使得各相位产生的电流存在差别，导致局部温度增加，进而可能会带来交流发电机性能变坏电磁噪音增加的问题。
例如，日本公开的未审查专利No.59-159638所公开的，绕组可被做成一扁平结构，以改善空气流通阻力。但是，根据此现有技术所示的布置，空气流通阻力仍就很高。不可能得到一足够的冷却能力。噪音也不可能得到满意地减小。
再有，为了实现结构紧凑和高输出，有项技术是通过减小转子与定子间的空气间隙来增加磁通量。但是，增加磁通量就需要加大定子铁芯的横剖面积。这样就不得不减小槽面积，进而增大了绕阻阻力。结果，增加输出的效果被基本抵销。简而言之，优化相互配合构成定子的铁芯与绕阻之间的平衡是很重要的。
为了获得高输出，通过选择铁芯横剖面与绕阻横剖面的设计数据可获得最优化。但是，剩下要解决的一个问题是作为一产热源的各线圈端的冷却。例如，需要一个大直径风扇经一绝缘膜来冷却电导体及设置在绝缘膜上的固定元件。该风扇需设置在线圈端部的附近。但是，根据一通常的绕阻，由于不同相位之间的干涉线圈端部呈波浪形。这就增加了较高量级的风扇噪音。当这些噪音为车辆乘客所讨厌时，就必须减小这些噪音。例如，通过采用一复杂的缠绕方法使线圈端部朝着风扇的内表面变光滑，成为一理想表面。或者，通过牺牲风扇的效率来减小冷却空气的量。
再有，在追求结构紧凑及高输出额过程中，存在一个问题，即由于转子与定子间相互作用的磁力增加，导致磁噪音增加。总之，汽车交流发电机需要装备一个整流器，用其将输出电压削减至一个预定水平以便给一电池充电。因此，产生的电压具有一矩形波形。相应地，转子与定子之间的间隙处的空间高次谐波主要包括第三级高次谐波成分。相应地，定子与转子间的磁作用力包括第三级高次谐波成分的平方成分。因此所得的磁力将产生一波纹磁力。
为了消除这种磁力，日本公开的未审查专利No.4-26345建议采用两套三相绕阻，这两套绕阻在相位上相互错开30°电角度。这两个三相绕阻的各自输出额被结合，以使二者的波纹磁力相互抵销。但是，这种通常的绕阻布置并不能解决由通常绕阻结构所产生的线圈端部干涉。而且所需的槽数量翻了一翻。这使得在将细金属丝缠绕在槽内时缠绕操作务必仔细。此问题很难处理。也即，在力求达到结构紧凑及高输出额之时，伴随着一些新的问题产生了。
按照此方式，采用一连续导线的定子绕阻被广泛地用于通常的汽车交流发电机中。可是，这种定子绕阻不能满足所有的需求，例如，结构紧凑、高输出额及低噪音，这些需求本身是相互矛盾的。
另一方面，一总体较大的交流发电机，如感应式交流发电机，可以包括容纳于一定子槽内的两层导体，这两层导体在定子槽的径向上形成内外两层。为了消除线圈端处不同相位之间的干涉，内外两层导体交替相连。
但是，所存在的一个问题是上述较大交流发电机不能被直接用作一汽车交流发电机。更具体地说，汽车交流发电机在发动机处于怠速工况时仍要向汽车的用电设备提供电力，而怠速工况对应于发动机运转时最低转速范围，相当于交流发电机的转速约在1500rpm范围内。为此，在上述转速范围，即1500rpm或更低的范围内，必须保证发出约15V的电压，该电压等于电池电压与二极管电压的总和。但是，对于一个用在通用客车或卡车上的1KW或2KW汽车交流发电机来说，很难在如此低速发出15V电压。上述通用感应式大交流发电机每个槽具有约两个导体，每一个都主要依赖于由物理尺寸所决定的磁通量。当导体只有两个时，很难提供足够的电力，因为在如此低的转速下不可能获得满意的电势电压。而且，最近，有进一步减小怠速转速的趋势，以改善燃油经济性。但是，上述通用感应式大交流发电机难于满足这种需要。
再有，为了增加低转速范围内的输出功率，可能会采用一种在较高频率下工作的多极布置。因此，上述通用大范围交流发电机采用一种凸极式转子，该转子的轴向长度与定子铁芯的轴向长度大体相等。按照此种凸极式转子，各磁极的磁势随磁极数量的增加而减小，因为转子上的绕阻空间减小了。所以，输出功很难提高。换句话说，上述汽车交流发电机不能达到所需的性能。
总而言之，在凸极式转子内部设置一间隙在结构上是很困难的。因此，就存在一问题，即冷却空气不能引入并导向转子的内周边。再有，也不能将冷却空气引入并导向设置在转子上的励磁绕阻。
还有，日本公开的未审查专利No.62-272836、63-274335和64-5340公开了一些汽车交流发电机，这些交流发电机采用了“U”形电导体，也即所谓的导线杆。但是，按照这些现有技术，若干定子铁芯在圆周方向上重叠放置形成一圆柱形。这样，在磁通通过方向上磁阻增加，所以不能达到所需的性能。而且还有许多问题要解决，如要保持实际强度。
再有，国际申请WO92/06527提出一种汽车交流发电机的布置，在此种布置中定子采用了导线杆。按照该现有技术中所示的布置，总共有四块电导体成方形设置在各槽中。在一槽中，在线圈端部周向布置的两电导体之间设置有一间隙。按照汽车交流发电机的通常通风结构，一冷却风扇设置在一机壳的外侧。同时还设置有一条通风管道用于沿轴向导入冷却空气。相反，按照现有的通风管道，冷却风扇位于一机壳的外侧以将冷却空气直接提供给线圈端部。采用此布置后，冷却能力被大大提高，从而可以达到结构紧凑及高输出功率。相应地，线圈端部之间设置一间隙可以减小空气阻力并能增加冷却能力。再有，导体做成“U”形导线杆后，即可很容易地将该导体插入相互错开一磁极间距的槽内。
但是，按照此种布置，各电导体的横截面积受到限制。如果强行增加各电导体的横截面积来减小电阻值并提高输出功率时，就不可能提供上述间隙了。这将使线圈端的冷却能力与可成形性显著变坏。为了保证一足够的间隙，可将电导体的个数从四个减小至两个。但是，如此少数量的导体在怠速时，也即在一低转速范围内时，将不可能产生输出功率。所以，其不能被用作一汽车交流发电机。
再有，美国专利第2,928,963提出一种交流发电机，该交流发电机包括一个采用了导线杆的定子和一Lundel型磁极铁芯。但是，根据该发明，通风结构仅在轴向延伸。这种通风结构与当前所通用的通风结构不同。而且，在另一实施例所示的一布置中，甚至没设置内部风扇。按照以前的观点，其虽达到了结构紧凑与高输出功率，但未得出任何改进措施来提高冷却能力的结果。再有，按照该现有技术所公开的布置，每个槽中容纳两上导体，因此，以上所述，很难在低转速范围内获得一定的输出功率。
鉴于以上所描述的在现有技术中遇到所的问题，本发明的一个目的是提供一种具有很高实用性并改进的汽车用交流发电机，该交流发电机能够满足对当前交流发电机所要求的性能。
本发明的另一目的是提供一种结构紧凑、高输出功率、低噪音的汽车用交流发电机。
本发明的另一目的是提供一种转子与定子绕阻的布置，这种布置可以在交流发电机的低转速区域内发出所需的输出功率，并为定子绕阻的线圈端部提供一种新颖的冷却布置，进而提供一种能够发出汽车交流发电机所需的高输出功率、能克服因产生热量而导致的效率降低、并能防止输出功率的减少的交流发电机。
本发明的另一目的是提供一种汽车用交流发电机，该交流发电机能够改善定子绕阻槽的间隙因子并能提高冷却能力及减小槽外侧的噪音，作为与转子相配合的结果。
本发明的另一目的是提供一种汽车用交流发电机，该交流发电机能够抑制定子绕阻局部温度升高并能抑制磁噪音。
为了达到上述目的，本发明提供了一种汽车用交流发电机，该交流发电机包括一个励磁转子，该转子具有N极和S极，该N极与S极在圆周方向上交替形成；一个定子，该定子包括一个与转子面对布置的定子铁芯和与该定子铁芯相连的多相定子绕阻；和一个支撑该转子和定子的机壳。在此交流发电机内，励磁转子包括一个Lundel型铁芯，该铁芯具有若干作为N极和S极的磁极。定子铁芯包括由一些延伸穿过叠片板的槽所形成的叠片铁芯。多相定子绕阻包括一些电导体。这些电导体至少由一对构成，并插入槽内以在各槽的深度方向上形成一内层和一外层，而且在槽内的这些电导体彼此绝缘。这些电导体部分设置在槽外，以便从定子铁芯的端面及线圈端部延伸，该线圈端部具有一预定连接模式，按照这种形式设置在不同槽内的两电导体作为不同的层串联连接，从而形成一线圈端部组，该线圈端组主要重复定子铁芯端面处的连接模式。这些线圈端部的电导体沿通过机壳的冷却空气的流动方向的交叉方向延伸，因此，冷却空气可以流过线圈端部的电导体。这些容纳于同一槽内的电导体作为不同层相互配合构成同相绕阻。而且，一第一绕阻包括容纳在同一槽内的电导体，一第二绕阻包括容纳在上述槽附近的另一槽内的其它电导体，并且，第一绕阻与第二绕阻相互结合在一起以产生一总的输出功率。
按照所采用的上述连接模式，两电导体设置在不同的槽内作为不同的层串联连接。因此，在一个槽内形成一预定层的电导体与另一槽内形成一不同层的电导体串联连接。
采用此布置后，就可克服线圈端部的干涉，取得高的定子绕阻间隙因子，增加输出功率。再有，冷却空气流过线圈端部。与通常定子绕阻的线圈端部相比，本发明极大地增加了有效面积。这显著地改善了在此部分对电导体的冷却能力。产生出一较高的输出功率。再有，可以统一由槽内位置决定各相位的定子绕阻的导体长度以及泄漏电感。相应地，就可以统一流过各定子绕阻的电流。各相位产生的热量得以平均化。这样就可以消除定子绕阻处的局部发热以及磁势力的不均衡。从而达到减小噪音降低温度之目的。再有，线圈端部不存在粗糙表面，而是形成一规则的重复模式。当冷却空气流过线圈端部时，由冷却空气所产生的噪音可减小。
再有，安装该Lundel型转子具有以下优点可通过改变铁芯(以下称磁极铁芯)的形成结构就可以很容易地修改磁极数量并实现多极布置。再有，磁极应具有合适的刚度以抵抗离心力。另外，励磁线圈能被可靠地安装在设置于磁极铁芯内部中央的凸出部分上。所以，转子很牢固足以承受离心力。换句话说，转子能够以两倍或三倍的发动机转速旋转。
也就是说，本发明交流发电机与前述通用感应式机器相比其不同点在于其可以在相对较高的频率下工作。因此，即使在低匝数情况下，此时每槽的电导体数很少，本发明交流发电机也可在低转速，例如1000rpm，该转速远低于汽车怠速相对应的1500rpm，产生一电力输出。
再有，装Lundel型转子的好处在于磁极之间可以容易地留出一定空间以便冷却励磁线圈。还有，磁极在旋转时具有沿轴向引导冷却空气的功能。利用该优点可沿轴向或径向输送足够的通风空气。通用感应式机器中的转子是一中空圆柱凸极式转子，该转子上磁极之间无空间。相应地，一凸极式转子相比，本发明可以冷却到定子的内部圆柱表面以及定子绕阻和励磁线圈。
再有，容纳于同一槽内作为不同层的若干电导体相互配合形成一同相位绕阻。并且，包括容纳于该槽内的电导体的第一绕阻的输出功率与包括容纳于该槽附近的另一槽内的其它电导体的第二绕阻的输出功率相加。
通过将设置在同一槽内并感应同相电势力的电导体串联相连，可产生一较高的输出功率。再有，甚至每个第一绕阻和第二绕阻仅有一相对较小的输出功率时，仍可获得一较大的输出功率，因为包括容纳于该槽内的电导体的第一绕阻的输出功率被与包括容纳于该槽附近的另一槽内的其它电导体的第二绕阻的输出功率相加。
最好，当驱动转子的发动机处于怠速范围时定子与转子相互配合从绕阻端部发出一等于或高于15V的电压。
采用此种布置后，就能够在汽车处于怠速工况时向用电设备提供所需量的电力。当然，如果在此怠速工况所需电力水平提高时电池也可以对这些用电设备提供补充电力。但是该被充电力的量减少了。当汽车进入行驶时，产生出增加的输出功率，很快就使电池恢复到原有电力水平。即使采用一更低的怠速，上述发电能力仍会保持。从而，使改善燃油经济性成为可能。
采用这样一种布置，即容纳于一槽内的电导体与容纳于该槽附近的其它槽内的其它电导体串联相连，是可能的。这些串联相连的电导体相互合作形成一输出同相定子绕阻。
这种布置的好处还在于可将不同相位的两交流输出功率相加获得一较高的交流输出功率。因此，即使容纳于一个槽内的每一个电导体仅产生一相对较小的输出功率，但是总和输出功率仍很高。
尤其是，当电导体在各槽中分层设置时，可装入导体的数量有限。这就导致同一相位的输出受到限。但是，上述串联连接克服了该缺陷，可以产生所需大小的输出功率。因此，在没有减小输出功率的情况下，不仅各槽的间隙因子，而且线圈端部的冷却能力都得到了改善，最好，一些槽按照与转子上的N与S磁极间距对应的预定间隔布置以构成一第一槽组。一些槽设置在该第一槽的附近以形成一第二槽组。容纳在第一槽组内的电导体串联相连形成第一绕阻，容纳在第二槽组中的电导体顺串联连形成第二绕阻。
再有，最好这些槽按照30°电角度相对应的间隔均匀设置。容纳于一些槽内的一些电导体构成一第一串联电导体组。该第一串联电导体组包括容纳在第一槽组所包括槽内的串联相连的电导体，容纳这些电导体的槽彼此间隔开一磁极间距。容纳在第一槽组附近的第二槽组所包括槽内的电导体构成了一第二串联电导体组。第一串联电导体组和第二串联电导体组相互又串联共同形成一绕阻，该绕阻一端与一整流器相连。
采用这种布置后，容纳在若干槽内并按照30°电角度均匀间隔布置的一些电导体形成了第一串联电导体组，该电导体组包括容纳在彼此隔开一磁极间距的槽中的串联电导体。所有这些电导体产生相位相同的电势力，这些电势力可以直接相加。因此，每单位长度电导体产生的电力被最大化了。再有，容纳在邻近槽中的导体相互配合形成第二串联导体组。这些邻近的槽在所产生电压的相位上最接近第一串联导体组。因此，第二串联导体组以同样方式发出了一较高的输出功率。第一串联导体组与第二导体组彼此串联构成一相。他们矢量相加。因此二者相加产生出一最大化的每单位长度电势电压。再有，槽间隔约为30°电角度，所以第二导体组与第一导体组相差约30°电角度。这就有效地减小了导致磁噪音的磁波纹力。从而减小了磁噪音。在此，可以理解，所述的约30°电角度包括从29°至31°范围内的任一电角度。毋庸置疑，当相邻关系在此范围内时，上述磁波纹力可被有效地减小。
再有，最好形成包括一同容纳在一槽内的电导体的第一绕阻和包括容纳在位于该槽附近的另一槽内的其它电导体的第二绕阻。一第一整流器对第一绕阻的交流输出进行整流。一第二整流器对第二绕阻的交流输出进行整流。之后，经整流的第一整流器输出与经整流的第二整流器输出相加。
这种布置可补偿各第一绕阻和第二绕阻获得的低输出。
一较好的绕阻可由以下方式形成。先按转子N磁极与S磁极间距对应的预定间隔设置若干槽以形成一第一槽组。而后靠近第一槽组设置一些槽以形成一第二槽组。将容纳在第一槽组中的电导体串接形成第一绕阻。而后，将容纳在第二槽组中的电导体串接形成第二绕阻。
之后，可以提供两个整流器。槽以等于30°电角度的间隔均匀设置。容纳在一些槽中的一些电导体构成了一第一串联导体组。该第一串联导体组包括容纳在相互间隔开一个磁极间距的第一槽组的槽内的串联电导体。该第一槽组附近的第二槽组所包括槽内容纳的电导体串接相连形成一第二串联导体组。第一串联导体组与第二串联导体组独自构成绕阻。这些绕阻的两绕阻端部与对应的整流器相连。
这就为第一串联导线组与第二串联导线组提供了另一种布置。采用这种布置后，各导体组的输出单独被整流，如果需要还可以将这些输出相加。从而发出一较高的输出功率，并可减小磁噪音。
最好，Lundel型铁芯由下述关系式限定L1/L2≥1.5其中L1代表Lundel型转子的磁极的外径，L2代表lundel型转子的转动轴的长度。
这种布置与凸极式转子相比具有优势。按照凸极式转子，直径L1因励磁线圈承受离心力的耐久性而受到限制。为了增加输出功率，通过加大长度L2来减少磁阻，因此设定了一较小的L1/L2比。另一方面，Lundel型转子的离心力耐久性要优于凸极式转子的离心力耐久性。所以能够设定一较大的L1/L2比，使其等于或大于1.5。在这种情况下，在转动时，可经一加大的区域从一轴向外部分引入冷却空气。因此冷却空气的量可以增加。这就提高了冷却能力。
比较理想的是，容纳在同一槽中的若干电导体仅仅设置在槽的深度方向上。
根据这种布置，所有位于槽外的电导体在定子的径向彼此隔开。这就防止了一些线圈端部相互靠在一起。空气可更顺畅地流入线圈端部组中。冷却空气与线圈端部之间的相互影响减小，由此减少了噪音。
最好，在形成于定子铁芯一轴向端部的线圈端部所有设置在槽内的电绝缘电导体在空间上彼此分离。
采用如此布置后，所有电导体在线圈端都可得到足够冷却。可以实现对电导体均匀冷却，而不会有任何耗散。
再有，最好各电导体做成一方形，在插入对应槽的部分，该方形与对应槽的形状相匹配。
采用这种布置可容易地增加容纳在槽中的电导体的间隙因子。由于电导体的方形与槽的形状相匹配，因此可在电导体与定子铁芯之间，实现更高效率的热传递。至于所述方形形状，其横截面应与槽的形状相一致，这一点很重要。除了可以是正方形和长方形外，该横截面还可是一具有四个边和圆角的平面或则是由圆弧代替长方形短边而形成的一细长椭圆。当此横截面是正方形或长方形时，槽内的间隙因子可以提高。当电导体具有一较小的横截面时，最好采用细长椭圆形横截面。上述横截面可通过挤压一圆形电导体使其变形而形成。
最好，这些电导体是一些裸露的金属构件。在插入槽内的若干电导体之间以及这些电导体与槽内壁之间设置有电绝缘材料以确保电绝缘。并且，在槽外侧部分这些电导体在空间上彼此隔开。
采用这种布置可以省去覆盖各电导体的绝缘膜。材料成本减少很多。消除挤压各电导体过程中绝缘膜受损可能性后，极大地简化了电导体的生产过程，并减小了制造成本。总之，绝缘膜抗热性能较差。因此，去掉绝缘膜可以有效地增加抗热可靠性。换句话说，可以增加定子绕阻的耐高温性。从而耐热产生的可靠性得以改善。
再有，最好定子，包括定子铁芯以及容纳在槽内的电导体，的整体轴向长度等于或小于Lundel型转子的整体轴向长度。
按照此种布置，较短的定子相对于转子设置在轴向。这就实现了一种椭圆形布置。该交流发电机，包括一机壳，的外形也被制成椭圆形。那么，所需的安装空间减小。所以，机械强度得以提高，同时磁噪音减小。
再有，最好齿形铁芯端部置于槽的两侧，该齿形端的至少一部分被塑性变形以形成槽的一开口，该开口的宽度比槽内壁之间的距离窄，该槽的开口设置在槽的一内周边。
按照此种布置，当齿形铁芯端部被塑性变形时，先放入槽内的电导体可被进一步推向槽径向的更深处。从而实现更高的间隙因子。再有，定子铁芯的齿形部分可被充分固定。这就提高了铁芯的刚度，从而防止了定子铁芯发生震动。磁噪音也可被减小。再有，设置比内侧壁之间距离窄的入口部分可以省去一紧固部件，如一楔子。这将减小成本。再有，在实施塑性挤压步骤时，该齿形端部变硬。相应地，甚至在所用电导体具有一较高刚度时，可防止电导体沿径向向内退出。如论槽的形状如何，这样一种布置都是可以采用的。最好，狭缝剖面结构是一平行的狭缝，该狭缝相对于深度方向具有一恒定宽度。这样的好处是导体与槽之间的间隙可以保持在一个恒定值，甚至内层与外层导体被制成同一形状时仍如此。进而提高了间隙因子。
再有，可以将槽外侧部分的电导体的至少一部分制成一扁平形状。
这种布置的优点在于可以增加位于线圈端的每一电导体的散热面积。当一些线圈端部被制成扁平形状时，通过将这些线圈端部顺着径向方向设置，相邻线圈端部间的间隙得以保持。这种布置的另一个优点是减小了冷却空气的流通阻力。可将槽外的电导体全部做成扁平结构。再有，可将槽内的电导体也做成扁平结构。该扁平结构包括一长方形剖面和一细长椭圆剖面。
再有，最好在励磁转子磁极之间设置磁铁以使定子不仅受到一励磁磁通作用而且受到一磁铁磁通的作用。
这样的布置提高了Lundel型励磁转子的性能，从而提高了输出功率，增进了效率。这种效果仅通过改善定子绕阻获得，并提高了散热能力，而对于定子这一方面无任何损失。
再有，最好设置在线圈端的一些电导体的几乎整个表面都可以接触到冷却空气。
按照这种布置，所有电导体均可获得较高的冷却能力。
就制造方面而言，当电导体布置在槽径向上时、或当电导体是裸露导线并为了电绝缘空间上彼此隔开时、或当槽外的电导体具有矩形横截面时、或以上几各情况结合在一起时，实现这种布置相对来讲是比较容易的。从而达到较高的冷却能力。
再有，最好在定子铁芯的各轴向端部分形成铁芯端部组，并在机壳内形成与各线圈端部组相对应的两个冷却空气通道。
按照这种布置，两线圈端部组一定可以被经相应冷却空气通道流入的冷却空气冷却。冷却空气流过各线圈端部组处的电导体时实现了冷却作用。因此，由生热带来的与损失和效率相关的问题的数量减少了。另外，与噪音相关的问题也减少了。
再有，最好提供一种通风装置以便在机壳内形成一冷却空气流。
按照这种布置，可在机壳内形成一可靠的冷却空气流。线圈端部可被可靠冷却。比较合适的通风装置是一专用冷却风扇，或是Lundel型励磁转子，该Lundel型励磁转子鉴于其结构可以形成空气流。
再有，设置通风装置时，最好在机壳上与线圈端部组对应的部位形成通风孔，以便使冷却空气可以流过电导体。
采用这种布置后，冷却空气流可以有效地流过电导体。当定子铁芯两侧都设置有线圈端部组时，最好分别提供通风孔与各线圈端部组对应。
再有，最好通风装置设置在励磁转子的轴端部，以便形成指向离心向外方向的冷却空气流，从而使冷却空气流过电导体。
按照这种布置，通风装置靠近定子线圈端部组内侧设置。指向离心向外方向的冷却空气进入线圈端部组内并从机壳上的通风孔流出。所以，可将更大量的强冷却空气提供给线圈端部组。由于在线圈端部组处电导体的形状得到改进，因此可以减少噪音，同时冷却能力与散热能力都得到提高。此时，应注意“离心向外方向”的冷却空气除包括离心成分外还可能包括一些轴向成分。应按照励磁转子的冷却需要适当设置冷却空气的方向。
再有，最好该通风装置设置在励磁转子的两轴端部。
这样布置可使励磁转子的两轴向侧都得到冷却空气。当定子两侧都形成有线圈端部组时，各线圈端部组都可受到单独为其设置的通风装置的冷却。
通风装置可是一具有若干叶片的风扇。
采用此装置后，可以可靠地获得冷却空气。
再有，最好Lundel型铁芯具有一与若干磁极相对的结构，所以Lundel型铁芯可作为通风装置。
采用此布置后，利用与若干磁极相对应的Lundel型铁芯的固有结构，可得到冷却空气。仅由Lundel型铁芯通入冷却空气时，风扇可被省去。部件数量与制造工时都可以减少。Lundel型铁芯用作一支撑风扇的辅助装置时，可以增加冷却空气的量。
再有，最好是将Lundel型铁芯的一轴端部与机壳内壁面相邻且面对设置。
按照这种布置，机壳内壁面可用作一风扇罩。也就是说，可以利用Lundel型铁芯的轴端结构来引导冷却空气。这样，可用作风扇罩的机壳内壁面可以是一金属机壳的内壁面或是安装在该机壳上的部件或组件。
再有，机壳最好带有一通风装置的入孔，该入孔朝向驱动励磁转子的皮带轮的一安装端，该入孔的最大外径比皮带轮的最大外径小。
这种布置可提供一种实际的汽车交流发电机，该交流发电机可采用一大直径皮带轮。换句话说，可以同时实现减小尺寸增加功率。由于扭矩增加，皮带的寿命会缩短，这是一个问题。因此，需要增加皮带轮的直径来减小作用在皮带上的应力。但是，按照这样一种布置，皮带轮有可能封闭机壳的入孔。这就增加了流能阻力，最终减小冷却空气的量。另一方面，根据本发明，通过改进定子冷却能力得到了提高。也就是说，线圈端部可由一较少量的冷却空气冷却。这样就可有效地保证一满意的皮带寿命。从而，实现减小尺寸与增加功率。
再有，最好线圈端部依照一定的连接模式形成，按照该模式一第一电导体与一第二电导体串联。该第一电导体设置在一第一槽内作为一预定层，同时第二电导体设置在一第二槽内作为一与第一电导体不同的层。第一和第二槽按照励磁转子的N磁极与S磁极间距相对应的间隔布置。
根据这种布置，设置在定子铁芯各轴端面的线圈端部可按同一方向布置。这样做可有效地防止不同相位的线圈端部相互干涉。所以，这些导体可以更深地插入到槽内。这就提高了间隙因子并增加了输出功率。再有，线圈端部可以形成一统一的重复模式，不会导致表面粗糙。这对于减小冷却空气引发的噪音很有好处。
再有，线圈端部最好由将第一槽延伸的第一电导体的一端部与从第二槽延伸的第二电导体的一端部相连而形成。该第一电导体与第二电导体由单独的导体部分构成。而且任一电导体的端部具有一定角度与一定长度，该长度要足以围绕约一半磁极间距。
如此布置后，可以在设置导体片时使其从槽内伸出。该伸出的片与另一片相连形成一线圈端部。因此如此这般形成的线圈端部由流过各线圈端部的冷却空气冷却。通过采纳一种具有如此连接方法的布置，就可以采用这些片。此时，可通过一种电连接方法，包括超声波焊接、电弧焊、铜焊等方法，完成这种连接。
再有，最好各片都是“U”形片，该“U”形片有一折转部分，该折转部分由定子铁芯的一轴端部的两电导体串联相连而形成。用作第一电导体一端部的一第一U形片端部，与用作第二电导体一端部的一第二U形片端部，按照上述连接方式相连以在该定子铁芯的另一轴端部形成线圈端部。
这种布置简化了制造过程，因为导体的个数以及焊接部分的个数减小了。当连接部分布置在定子一轴端部时，生产过程可以被简化。
再有，各片具有两个从对应槽的两端凸出的端部分。在定子铁芯的一端，通过将用作第一电导体一端部的第一片一端部分与用作第二电导体一端部的第二片一端部分按照上述连接方式相连，形成一线圈端部。在定子铁芯的另一端，通过将用作第一电导体一端部的第一片的另一端部分与用作第二电导体一端部的第二片的另一端部分按照上述连接方式相连，形成另一线圈端部。
按照此种布置，各电导体可以做成在一个方向延伸的简化形状。因此，电导体的制造过程可被简化。再有，可将经过预处理的电导体从槽的径向周侧压入槽中。这与沿轴向插入电导体的安装方法相比具有优势，因为不必对线圈端部进行处理。所以制造过程得以简化。间隙因子被进一步提高。
再有，电导体的两端部的圆周长度的总和最好与磁极间距相对应。
如此布置后，制成一预定形状的片可用于形成围绕定子铁芯的定子绕阻。因此，电导体的结构得到了统一。电导体的种类可以减少。制造设备(包括一用于生产电导体的挤压机械)的成本有望减少。当连接部分被制成同一形状并设置在定子铁芯两侧时，该连接部分的生产工艺可被简化。
再有，齿形铁芯端部最好位于槽的两侧，并且最好该齿形铁芯的至少一部分被塑性变形以形成一槽的开口，该开口的宽度比槽内壁之间的距离窄，该槽的开口设置在槽的内周边。
按照此种布置，当齿形铁芯端部被塑性变形时，预先置于槽内的电导体被进一步推至槽径向的更深处。从而取得一较高的间隙因子。再有，定子铁芯的齿形部分可被充分固定。这就提高了铁芯的刚度，从而防止了铁芯发生震动。磁噪音可被减小。再有，入口部分比内侧壁之间的距离窄，这一设计可以省去紧固件，如一楔子。这将减小成本。再有，在实施塑性变形工艺时齿形端部被硬化。因此，即使所用电导体具有较高刚度时，仍可以防止电导体沿径向向内方向脱出。不管槽的横截面为何种形状，这种布置都可采用。比较好的槽横截面结构是平行槽，即槽在深度方向具有一恒定宽度。这样做的好处是导体与槽之间的缝隙可以保持在一个恒定值，甚至当内层和外层导体做成同一形状时也如此。间隙因子可以进一步提高。
再有，最好一整流器包括整流元件，电导体的一部分与该整流元件的一电极直接相连。
按照这种布置，整流电路的连接构件，如电极底座，可被省去。从而能以较低的成本提供一种简化的且紧凑的整流器。当电导体由片构成时，最好使和整流元件直接相连的片的形状与按照预定连接模式相连的其它片的形状不一样。直接与整流元件相连的片可比其它片长一些。
再有，最好使定子与整流元件之间的与整流元件的电极相连的电导体具有一容易变形部分。
按照这种布置，震动通过电导体的变形被吸收。从而可以防止整流元件损坏。达到一高的可靠性。该容易变形部分可由一部分变窄电导体构成。
再有，整流器最好设置在“U”形片的折转部分一边并与定子绕阻的绕阻端部相连。
当“U”形片在其端部相连构成绕阻时，这样布置很有利，因为与整流元件电极相连的导体不会防碍连接操作。这就使得采用一种模式相同的重复连接方法成为可能。制造过程得以简化。成本得以减少。
再有，整流器最好设置在与“U”形片的折转部分相对的另一边并与定子绕阻的绕阻端部相连。
这种布置允许“U”形片的折转部分采用同一种结构。相应地，制造这些片的所需工时可以减少。成本也可减少。
再有，定子最好包括延伸布线部分，这些布线部分相互短路以构成一中性点。
这样布置就可以在定子上实现一种中性点连接。最好，使一些电导体延伸并且使他们直接相连形成中性点。尤其是，当所用电导体具有一矩形横截面时，可获得一足够的连接强度。在线圈端之间留有足够的间隙。散热面积可以增加，定子线圈的冷却能力得以改善。
再有，在上述布置中，电导体最好仅构成一对。
采用此布置后，将导体装入定子的安装工时可以减少。由于线圈端部的总数目比较少，所以可以较容易地保持导体之间的间隙。鉴于导体部件与电连接部分的数量较少，生产过程可以简化。
再有，电导体最好构成两个或更多对。
采用这种布置后，可将每个缝隙中的导体的数量增加至四个或更多，同时可以克服线圈端部的干涉。这就使得，即使在进一步减小汽车的怠速转速以此来改善发动机怠速工况下的燃油经济性并减小噪音时，仍可从交流发电机中产生出一输出功率。
再有，如果设置了两对或更多对内层与外层电导体，那么容纳在同一槽中的若干电导体最好仅仅设置在深度方向。这些电导体与线圈端部组处的其它电导体相连形成一些连接部分。再有，一些连接部分布置成多匝并在线圈端部组的圆周方向和径向相互隔开。
按照这种布置，连接部分被沿周向按照这些电导体的轮廓，也即，槽的布局，布置成一环状。再有，这些容纳在同一槽内的电导体仅仅设置在槽的深度方向上。这就可以在连接部分的环形布局上实现一种同心的多样布置。相应地，这些连接部分可以分别设置在周向和径向，所以，一定可在这些连接部分之间提供间隙。这样就可以避免连接部分间的短路，这种能力又给连接部分的连接过程带来好处。
通过使交流发电机具有如下特征就可以达到上述目的。定子包括一带有一些槽的叠片定子铁芯。一些电导体容纳在这些槽内。这些电导体包括若干“U”形片，每个片具有两直的部分，这两部分容纳在不同的槽内。这些“U”形片具有折转部分，各折转部分作为一线圈端部从定子铁芯的一端面沿轴向凸出。这些折转部分相互隔开以形成一第一线圈端部组。容纳在同一槽内作为不同层的一些电导体构成了一同相线圈。一第一绕阻包括容纳在该同一槽内的电导体。一第二绕阻包括容纳在该同一槽附近的另一槽内的其它电导体。第一绕阻与第二绕阻结合在一起以产生一总和输出。所述那些“U”形片具有一些沿另一轴向从定子铁芯的另一端面凸出的端部分，这些端部分按照预定的连接模式连接在一起以构成一布线的线圈端部。这些线圈端部在空间上彼此隔开以形成一第二线圈端部组。励磁转子包括一个Lundel型铁芯，该铁芯有若干磁极用作N极和S极。在励磁转子的两轴端设置有两个通风通道。一条通风通道沿径向延伸以使空气流过第一线圈端部组，而另一通风通道也沿径向延伸以使空气流过第二线圈端部组。
采用上述布置后，可以在定子两端形成冷却能力极佳的线圈端部。再有，励磁转子设置有通风通道，用于将冷却空气导向各线圈端部组。这就使提供一种结构紧凑强劲有力的汽车交流发电机成为可能。
最好，励磁转子具有一装备有一用于向线圈端部组提供空气的通风装置的轴端部。
提供这样一种通风装置后就可以向线圈端部组提供更大量的强力空气。
再有，最好机壳带有两个用作通风通道的出口的通风孔。一个通风孔设置在第一线圈端部组外周边的附近，而另一通风孔设置在第二线圈端部组外周边的附近。
如此这般布置后，就可以提供一条经线圈端部组由通风装置延伸至通风孔的通风通道，这条通风通道用于清除已被加热的冷却空气。
再有，最好所述的“U”形片是具有一长矩形横截面的电导体，此横截面长的方向沿线圈端部的径向设置。
采用此布置后，减少了线圈端部组处的空气流通阻力。减少了噪音。此时，矩形横截面的形状包括长方形、一种由圆弧代替长方形短边面获得的形状、及长椭圆形。
再有，电导体最好构成若干对内外层。容纳在同一槽中的电导体的直部分仅设置在槽的深度方向上。通过连接“U”形片形成一些连接部分。这些连接部分布置成多环状并在第二线圈端部组的周向和径向相互隔开。
当这些对电导体容纳在同一槽内时，这种布置具有优势。当连接部分设置于第二线圈端部组时，这样布置可以使连接部分可靠地彼此分开。这给制造过程中带来一个优点。
再有，电导体最好形成一具有预定个数的相位的多相定子绕阻。定子铁芯包括一些与各相位对应的槽组，每一槽组都包括一些按照与励磁转子磁极间距相对应的间隔彼此隔开的槽。一第一槽组由与相位个数对应的多相位槽组构成，一第二槽组的相位与第一槽组的相位间错开一预定电角度。一多相绕阻包括容纳于第一槽组的槽内的电导体，另一多相绕阻包括容纳于第二槽组的槽内的电导体，这两个多相绕阻相结合以产生了总和输出。
按照这种布置，容纳在一槽内的电导体的总个数是有限的。即使在某种同一相位的输出有限的布置中，仍可获得所需的输出功率。尤其是，通过采用片，槽内的间隙因子可以增加。在线圈端部组，不仅噪音水平降低了，而且冷却能力提高了。因此，获得了一较高的输出。
最好，通过采用相邻槽来布置第一槽组和第二槽组。为减少磁噪音，第一槽组和第二槽组在相位上最好错开一约30°的电角度，正如一三相交流发电机那样。至于输出功率的相加，最好串联每组中的相邻相绕阻以生成一总的交流输出。再有，还可以通过整流各组输出进行输出相加，之后再形成一总的直流输出。
另外，上述目的可由如下这种汽车交流发电机来达到，该交流发电机包括一个在圆周方向带有交替形成的N极和S极的励磁转子；一个定子，该定子包括一个与转子面对设置的定子铁芯和一个与该定子铁芯相连的多相定子绕阻；和一个支撑该转子与定子的机壳。在该交流发电机内，励磁转子包括一个Lundel型铁芯，该铁芯具有一些磁极用作N极和S极。定子铁芯包括叠片铁芯，该叠片铁芯形成带有一些横穿叠片的槽。多相定子绕阻包括一些电导体。这些电导体构成至少一对，并被插入槽内以在各槽的深度方向上形成一内层和一外层。再有，在各槽内的电导体相互绝缘。这些电导体部分设置于槽外以便从定子铁芯的一端面延伸并形成一具有预定连接模式的线圈端部，按照这种连接模式设置于不同槽作为不同层的两电导体串联，从而在定子铁芯的端面形成一主要重复该连接模式的线圈端部组。而且，线圈端部的这些电导体沿一与通入冷却空气的流动方向相交叉的方向延伸，因此，冷却空气可以流过线圈端部的电导体。
这种布置可以增加各槽内的电导体的间隙因子。再有，冷却空气可以流过线圈端部的这些电导体。因此，可获得一较高的散热能力。所以，能够解决输出功率增加带来的生热问题。尤其是，机壳内产生的空气流可用来解决高输出产生的热问题。按照这种方式，可以在交流发电机上采用一种与常用汽车交流发电机不同的新颖布置。这种布置带来的好处是可以解决在一采用了Lundel型励磁转子的实际布置方式下高输出功率产生的热问题。
再有，容纳于一相同槽内的一些电导体最好仅设置在深度方向。这些电导体与线圈端部组处的另一些电导体相连形成一些连接部分。并且，这些连接部分被布置成多环状并在线圈端部组的周向和径向彼此空间隔离。
按照这种布置，在一个槽内可以容纳四个或更多的电导体，而不会造成在线圈端部电导体之间相互干涉。尤其是，可以防止电导体的连接部分相互干涉。相应地，线圈匝数可保持在一个满意的水平，输出功率可以增加，这些都是在不损失线圈端部散热能力的前提下达到的。
图1是本发明的第一实施例的一个纵剖面图；图2是本发明的第一实施例的一个定子的外部视图；图3是本发明的第一实施例的一个导体片33的透视图；图4是本发明的第一实施例的定子的一部分的剖面图；图5是本发明的第一实施例的一个透视图，示出了位于定子两端的线圈端部；图6是一改进形式，示出了一个包括#1至#48槽的定子的绕组连接；图7是一改进形式，示出了一个包括#49至#96槽的定子的绕组连接，其中定子串联绕组是当图6和图7在线V-V和VI-VI处环绕连接时形成的；图8是一汽车交流发电机的电路图；图9是一汽车交流发电机的输出特性图；图10是本发明的第二实施例的定子的局部外部视图；图11是本发明的第二实施例的一个导体片33的透视图12是本发明的第二实施例的定子的一部分的剖面图；图13是本发明的第三实施例的一个定子的线圈端部的透视图；图14是本发明的第三实施例的定子的局部剖视图；图15和16是改进形式，共同示出了本发明的第四个实施例的一个定子绕组连接，其中定子串联绕组是当图15和图16在线VII-VII和VIII-VIII处环绕连接时形成的；图17是本发明的第四实施例的汽车交流发电机的电路图；图18和图19是本发明的另一实施例的纵剖面图；图20和图21是改进形式，共同示出了本发明的另一实施例的一个定子绕组连接，其中定子串联绕组是当图20和图21在线IX-IX和X-X处环绕连接时形成的；图22是本发明的第一实施例的一定子绕组端部的透视图；图23是本发明的另一个实施例的一定子绕组端部的透视图。
下面将对照附图，根据本发明的每一个具体实施例，说明本发明的汽车交流发电机。
第一实施例图1至图8共同示出了本发明的第一实施例。图1示出了使用在一汽车中的交流发电机的基本结构。图2至8示出了第一实施例的一个定子。
汽车交流发电机1包括一作为一引铁的定子2，一作为一励磁装置的转子3，一支撑定子2和转子3的机壳4以及一直接连接到定子2上用于将交流电转换为直流电的整流器5。整流器的输出端接到一12V的电池上。
转子3与一轴6一同转动。转子3包括一对Lundel型磁极铁芯7，一个冷却风扇11，一个励磁线圈8，集流环9和10，一共有16块的永久磁铁51。磁铁51由一个磁铁保持器(未示出)彼此相互连接起来。
位于励磁铁芯之间的每一个永久磁铁51是一个直角的平行六面体的铁氧磁体，其尺寸为磁极之间的宽度为8mm，轴向长度为24mm，径向长度为9mm。此交流发电机所用的励磁线圈是一矩形的导体，其电阻值为1.8Ω，线圈匝数(T)为330T。而且，此交流发电机所用的永久磁铁51是一湿的非均质磁铁。该磁铁部件当在-30℃或更低的温度下被完全磁化时，可以限制磁性降低的范围处于5％内。
磁极铁芯7具有一直径为Ф50mm的凸台和一直径为Ф17mm的轴6。从磁极铁芯的凸台部分的横断面中减去轴6的横断面就可以得到一个参考横断面，该参考横断面被磁对数量所均分。总的结果值被称之为一参考值。在确定各磁极的横断面时，此参考值被设置为相同的值。
轴6被连接到一皮带轮上，并由一安装在汽车内的用于行驶的电机(未示出)来驱动。
磁极铁芯7包括一与轴6安装在一起的凸台部分71，从凸台部分的两端径向延伸的两个圆盘部分72和位于圆盘部分的末端上的总共16个的磁极73。
机壳4具有轴向端部，在其上有两个打开的入口孔41和42，用于引入冷却空气。而且，机壳4还具有一外部周边部分，在其上有两个打开的出口孔43和44，用于清除用过的冷却空气。出口孔43和44以两个环形的条状布置在面对线圈端部31的部分上。皮带轮的一个外部直径被设置为大于设置在机壳4的轴向端部表面上的入口孔41的外部直径。
定子2包括一定子铁芯32，构成定子绕组的导体片33和与导体片33电绝缘的绝缘体34。定子2由机壳4支撑。定子铁芯32是一叠层的薄钢板的组合体。沿其内部周边表面形成有多个槽35。
在每一个槽35中，插入两个矩形的导电体作为一内层导体和一外层导体。这些导电体由导体片33构成。每一个导体33均被制成一U形体或一V形体。
定子绕组包括多个彼此相互电连接的导体片33。导体片33的一端被制成一弯曲部分33c，该弯曲部分33c位于定子铁芯的一轴端，而导体片33的另一端被制成一接合部分33d，该接合部分33d位于定子铁芯的另一轴端。接合部分33d由连接不同导体片33的端部而构成。因此，每一个导体片33从定子铁芯32的每一端伸出，以便形成线圈端部31。结果是，多个导体片33环形地围绕定子铁芯32以形成一环形线圈端部组。
每一个导体片33具有一从定子铁芯32延伸的山线部分33e。山线部分33e在外层和内层内以相反的方向倾斜。在定子的轴向端部相邻的导体片33之间提供一预定的间隙，以保证足够的电绝缘。
线圈端部31与转子3的磁极铁芯7的圆盘部分72相对。可以随意为每一个导体片33提供一绝缘膜。
绝缘体34，如图4所示，具有一S形结构，以在定子铁芯32和导体片33之间以及在每一个槽内的相邻的导体片33之间提供电绝缘。
当制造一定子铁芯32或插入导体片33之后，定子铁芯32的每一个齿形前端部分在一加工过程，比如一弯曲过程中被硬化。
上述的定子绕组是包括有X、Y和Z相的三相绕组。每一相的一个绕组端33f沿轴向延伸，并通过熔合焊接等直接地与整流器5的一个整流元件52的一个电极部分53电连接。绕组端33f具有一横断面减小的部分33g，用来吸收振动并实现力的适度的传送。
如图22中所示，每一相的另一端直接地或通过一导体与三相的一个中性点33k电连接。
下面将描述定子绕组的制造方法。如图3中所示，每一个导体片33的形状为一U形体，具有一内层导体片33a、一外层导体片33b和一弯曲部分33c。每一个部分33都是由一铜板弯曲挤压成一基本为U形的结构而得到。
多个导体片33的排列方式为它们的弯曲部分33c相对于定子铁芯32位于相同的轴端。如图4所示，外层导体片33b和内层导体片33a被插入一相应的槽35中，并在槽35的深度方向上组合在一起。外层导体片33b的位置与槽的一个封闭端相邻，而内层导体片33a的位置与槽的一个开口端相邻。每一个槽35具有平行的侧部表面。每一个电导体被压装入槽35中，使得各电导体的两个侧部表面通过绝缘体34与槽35的相应的侧部表面相面对。
另一方面，多个导体片33的端部位于定子铁芯32的另一轴端。这些端部构成伸出的内层和外层。而后，内层和外层如在图5中的(A)和(B)所示在圆周方向上以相反的方向弯曲。弯曲的内外层与一预定的槽的数量相对应。此后，不同层的导体片33的端部被连结起来，以便构成接合部分33d。为保证足够的电传导，接合部分33d可以通过超声波焊接、电弧焊和钎焊等来形成。
在此实施例中，转子磁极的数量被设定为16。定子铁芯32的槽的数量被设定为96。定子绕组构成一三相绕组。
定子的外部直径为Ф130mm，内部直径为Ф102mm。定子铁芯32的叠片厚度为34mm。定子铁芯32包括多个SPCC板部件，其每一个的厚度为0.5mm，由激光焊等方式堆放和安装。对应于一30°的电角度间距，以一3.75°的规则间距设置槽。每一个槽基本上为矩形，具有平行的侧部表面。侧部表面之间的宽度为1.8mm，深度为10mm，后部厚度为3.5mm，开口宽度为0.8mm。齿形前端部分的径向厚度被设置为0.5mm。
插入槽中的导体的尺寸，厚度为1.6mm，宽度为4.5mm。导体的拐角部分被弯成的曲率R为0.6mm或更小。绝缘体34的厚度大约为100μm，被设置在槽和每一个导体之间。
下面参照图6、7和8描述线路连接的详细情况。在图6或图7的下端所示的每一个相交部分对应于弯曲部分33c，上端对应于接合部分33d。在图中，实线表示内层导体，而交替的长短虚线代表外层导体。
首先，下面说明三相绕组的一X相。多个槽(由槽数字#4，#10，#16，-----，和#94所标明的)从槽#4开始，以六个槽的相等的间隙排列，共同构成了一个第一槽组。多个相邻的槽(由槽数字#5，#11，#17，-----，和#95所标明的)从槽#5开始，以六个槽的相等的间隙排列，共同构成一第二槽组。一第一绕组由容纳在第一槽组内的多个导体片33所构成。第一绕组包括两个波状的绕组部分。一第二绕组由容纳在第二槽组内的多个导体片33所构成。第二绕组包括两个波状的绕组部分。
第一绕组和第二绕组通过两个接合部分102和另一接合部分103串联在一起。第二绕组的两个波状绕组部分在接合部分103处是反向的，并串接在一起。并且，到它们的两个端部，第一绕组的波状绕组部分分别通过接合部分102串接在一起。第一绕组的两个端部被抽出，分别作为绕组端X和X’。
接合部分102连接容纳在两个槽中的一内层电导体和一外层电导体，这两个槽之间有5个槽的间隔。接合部分103连接容纳在两个槽中的相同的层电导体，这两个槽之间有6个槽的间隔。
结果是，X相由第一绕组和第二绕组构成，这两个绕组串接在一起，并相互之间的相位偏移为30°电角度。由于第一绕组的每一个槽的导体的数量为2T(匝数)并且第二绕组的也为2T，总的定子绕组为4T。剩余的Y相和Z相以相同的方式形成，以构成一三相起点连接绕组布置，如图8所示，三相相互间的相位偏移为电角度间距120°。
根据图5、6和7所示的定子绕组，导体片33的弯曲部分33c位于定子铁芯32的一个端面上，绕组端33f从定子铁芯32的另一端面延伸，并与整流器5相连。
根据上述布置方式，多个内层导体片33的山线部分33e以相同的方向倾斜。多个外层导体片33的山线部分33e以相同的方向倾斜。这一点的优势在于可以布置多相定子绕组而不会在线圈端部造成任何干扰。因此，可以提高每一槽中的电导体的间隙因子。这可以带来更高的输出。在线圈端部相邻的导体之间可以提供一合适的间隙，用来保证导体之间的电绝缘。这样一个间隙的设置使大大地限制温度的升高成为可能。特别是，在Lundel型转子的一个轴向端部提供一内部风扇11。出口孔43和44均作为一通风孔，被设置在机壳4上，以与线圈端部31的外部周边相对。这种布置方式使得冷却空气的流动阻力大大降低。因而，冷却空气可以平滑地通过线圈端部并到达机壳的外部周边部分。可以大幅度地改善冷却能力。
而且，相邻的槽可以串连在一起，用于定子绕组。这可以降低每一个槽中的导体的数量，使得在线圈端部导体之间保证一足够的间隙变得很容易。更有，很容易得到汽车交流发电机所需的T数量(匝数)。
当根据一传统的绕组方法设计定子时，槽的数量是转子磁极数量的三倍。在此情形下，没有一种可能的绕组方法能使T数量(匝数)超过在一槽中的电导体的数量。通常，汽车交流发电机具有一0.5到2.5KW的额定输出功率。当在一极小的发动机转动范围内需要此输出功率时，对于可安装在一汽车内的具有预定形体尺寸的交流发电机来说，定子的T数量必须至少为3T。
如果所设计的定子T数量(匝数)小于此值，在低转速范围内将没有功率输出，如图9中以虚线示出，而在高速区的一个限定的范围内将可以得到更高的功率输出。这样的输出特性对一汽车交流发电机是不适合的。
例如，根据传统的绕组方法，槽的数量是磁极数量的三倍。假设每个槽的导体的数量是两个，并且定子绕组的T数量为2T。图9中的实线表示本实施例的功率输出特性，与虚线表示的传统的功率输出特性相比较。从图中可以明显看出，传统的功率输出特性的缺点是在怠速转动范围内的功率输出是相当低的，而怠速转动在汽车的行驶操作中是频繁使用的。因此，传统的功率输出特性是不适用于汽车交流发电机的。因而，每个槽内的导体的数量不可避免地被增加了。当每一个导体具有相同的横断面面积时，这将大幅度地降低线圈端部的相邻导体之间的间隙。冷却空气的冷却能力被恶化了。由于每个槽中的间隙因子被增加了，将导体安装到定子铁芯所需的工时也增加了。这将增加制造费用。通过减少每一个导体的横断面来增加T数量也是可能的。然而，由于绕组的阻抗的增加，这将导致功率输出的严重的降低。
另一方面，根据本实施例，槽的数量等于或多于三相的磁极数量，并且相邻槽的一些导体是串接的。因此，每个槽的导体的数量可被减少到两个，两个是一最小值。这种布置有效地在线圈端部提供足够的间隙，因而允许足够数量的冷却空气通过线圈端部。每一个槽内的间隙因子可以提高，而不会增加制造费用。即使在低速范围内也可以得到汽车所需的输出。
而且，根据上述实施例，第一和第二绕组以一个30°电角度的相位差串接在一起。此布置方式的优点是可以减小磁动力脉动力。这将大大地降低磁噪音。
更有，根据图6和7中所示的绕组连接，内层导体和外层导体以一两层结构布置并被交替地连接。结果是相交部分的长度在每一相位中是相同的。这等于不同相绕组的电阻值。另外，如在传统技术中所公知的那样，定子绕组的电感随在槽中的位置不同而有所差异。根据上述实施例，内层导体和外层导体的位置在每一个槽中是相同的。因此电感在每一个槽中可以是统一的。可以消除局部产生的热量。
可以显著地降低线圈端部的高度。结果是，与传统的定子绕组相比，电阻值可以降低到大约一半。这使得降低阻抗、实现结构紧凑和高功率成为可能。由于热的产生得到了抑制，因此温度的降低和效率的提高均可以实现。
而且，线圈端部高度的减小导致定子2轴向长度的减小。这样，机壳的圆角可以加大。结果是有可能提供一圆形的汽车交流发电机，而圆形的汽车交流发电机能够提高其机械刚度。当交流发电机被安装在一汽车内时，可以有效地降低与其它部件产生任何干扰的可能性。
更有，在线圈端部的冷却能力可以大大地提高。这可使风扇的尺寸下降。而且，根据上述的线圈端部的布置，表面的粗糙可以被改善，可以形成一均匀的重复模式。还有，线圈端部允许冷却空气通过其内部，因此由冷却空气所引起的风扇噪音可以显著地降低。
而且，绕组端部33f从与导体片33的弯曲部分33c相对的一端延伸。因此，弯曲部分33c被制成相同的形状。每一个导体片的直线部分而不是弯曲部分33c在长度上可以被柔顺地改变，用于绕组端部33f的连接或接合部分102和103的连接。换言之，在导体片33的制造中，所需作的一件事仅是改变直线部分的长度。这显著地降低了生产工时。可以降低制造设备的费用。
还有，将导体制成矩形得到一高的间隙因子。可以采用一冲压机等设备来制造导体片。这可以大大地降低材料和加工费用。而且，由于电导体和定子铁芯之间的相对面积的增加，可以改善电导体和定子铁芯之间的热传导。因此，每一个电导体的温度可以进一步地降低。定子的整个刚度被提高了。这样可以降低磁噪音。而且由于每一个电导体的刚度，在线圈之间保持一控制的间隙是很容易做到的。这使得去除每一个导体的绝缘膜以及去掉导体的固定部件成为可能。相应地，也使得提供一费用低可靠性强的交流发电机成为可能。而且，绕组端部的刚度的提高可以废除一个传统采用的整流器末端基座。因此，这使得直接将其与整流元件52相连变为可能。这可以有效地降低费用。
通过使用一单个的电导体，两个内和外层容纳在每一个槽内。这简化了安装。仅在一部分沿径向方向提供了一线路连接部分，不会与其它线路连接部分有任何重叠。这对简化焊接操作等是有效的。可以提高产量。换言之，使以低费用提供一交流发电机变为可能。由于仅布置了一台整流器，可以简化电力部件。这有助于费用的降低。
而且，一个铁制部件可以用于Lundel型转子的冷却风扇。与一凸极式转子相比，提高了在高速条件下的耐久性。对于凸极式转子，磁极位于一轴向端面上。设置在轴向端面上的部件必须是非磁性材料，如铝或树脂，用于防止磁通短路。由于在高速条件下的良好的耐久性，皮带轮的速比可以提高，以便增加在怠速条件下转子的转动速度。这提高了怠速条件下的输出。而且，可以减少风扇的材料或加工费用。还有，可以采用较便宜的熔合焊接作为连接磁极铁芯的方法，这对降低制造成本也是有效的。
第二实施例图10至12共同示出了第二实施例。导体片33的弯曲部分33c，如在第一实施例中所示，设置在定子铁芯32的一端的表面上。然而，根据第二实施例，导体片被分为两个导体片，没有设置弯曲部分33c。因此接合部分被设置在定子铁芯32的两个轴向的端部。
如图11所示，导体片33包括一内部导体33h和一外部导体33i，内部导体33h作为插入槽内的直线部分，外部导体33i作为直线部分，沿定子铁芯32的轴向，从内部导体的两端延伸。外部导体33i具有一角度和一长度，用于围绕一等于一N和S磁极间距的大约一半的距离。每一个外部导体33i构成线圈端部31的山线部分，如图10中所示。多个导体片33被插入相应的槽中，以便内层和外层的山线部分33i沿相反的方向倾斜。定子铁芯32在图12的(A)或(B)中示出。每一个齿形铁芯端部32a被制成U形或J形结构。在多个导体片33插入一个相应的槽中之后，每一个齿形铁芯端部32a例如沿使用一机械工具沿径向推动它使其产生塑性变形，以便关闭形成在槽的内部周边上的槽的开口。以此布置方式，使从径向向内的方向插入导体片33成为可能。导体片的加工处理可以预先进行。这简化了安装程序。
而且，在导体片插入槽中之后，可以从径向向内的方向压下导体片以使导体片变形，进而使得导体片与槽的形状适配。这对得到一高的间隙因子是有效的。而且，齿形铁芯端部通过塑性变形而得以硬化。这可以有效地防止齿形铁芯端部由导体片33的回跳而使其变形。虽然本实施例中导体片33的加工处理预先进行，但是也有可能在导体片33插入槽中之后进行弯曲操作。
第三实施例上述第一实施例和第二实施例具有一对内层和外层电导体，即每一个槽中的电导体的数量是2T。然而，通过重复上述的导体片的插入过程，设置两对或更多的电导体也是可能的。在此情形下，如图13所示，可按与第一实施例相同的方式，避免在线圈端部部分的不同相之间的干扰。因而，可以按与上述实施例相同的方式得到较高的间隙因子，冷却效率的提高和噪音的降低。而且，每一个槽内的电导体的数量增加了。其优点在于，即使发动机在低速区运行时，也可以产生足够数量的电功率。因此，使在低速区增加产生的功率输出量成为可能。
图14示出了用于两对内层和外层电导体的一个绝缘体，即对应于每个槽中的导体数量为4T的情况。
而且，当提供两对或更多的内层和外层电导体时，可以通过改变槽数量、线路连接部分等的设置而随机地实现T数量(匝数)。
第四实施例根据上述第一个至第三实施例，相互之间相位偏移30°电角度的槽组的绕组串联连接起来以增加每槽中的T数量。这对降低噪音也是有效的，因为作为产生磁噪音的主部件并大约为磁极对数量的6倍的部件可以被删除。简言之，交流输出的总和从这两个绕组中产生。
另一方面，图15和16示出了第四个实施例的定子绕组。图17示出了第四实施例的电路图。相互间的相位偏移为30°电角度的三相绕组的两组分别被整流器整流。整流后的输出合并在一起，产生直流输出的总和。
下面将参考图15、16和17，说明线路连接的详细情况。在图15或16的下端示出的每一个相交部分对应于导体片弯曲部分33c。上端对应于接合部分33d。在图中，实线代表内层导体，而交替出现的长短虚线代表外层导体。
首先，说明一X相的第一和第二绕组。多个槽(由槽数字#4，#10，#16，-----，和#94所标明的)从槽#4开始，以六个槽的相等的间隙排列，共同构成了一个第一槽组。多个相邻的槽(由槽数字#5，#11，#17，-----，和#95所标明的)从槽#5开始，以六个槽的相等的间隙排列，共同构成一第二槽组。
第一绕组从一绕组端X1到另一绕组端X1’延伸通过第一导体组。第一绕组包括两个在一反向接合部分处串接在一起的波状绕组部分，该反向接合部分插入在绕组端X1和X1’之间，如图15中所示。第二绕组从一绕组端X2到另一绕组端X2’延伸通过第二导体组，如图16所示。第二绕组的布置方式与第一绕组相同。
而且，Y相和Z相以相同的方式在间隔120°电角度间距处形成，以在每一相位形成第一和第二绕组。
图17示出了连接这六个绕组的绕组布置。第一绕组总共三相，即X相，Y相和Z相，并被连接起来以构成一星形连接绕组布置，并被连接到一第一整流器上。第二绕组总共三相，即X相，Y相和Z相，并被连接起来以构成一星形连接绕组布置，并被连接到一第二整流器上。第一和第二整流器产生汇集到一起的直流输出。
此布置方式使从2T(匝数)的三相绕组产生直流输出的总和成为可能。这可以改善在发动机的低转动范围内的功率不足。如果第四实施例与包括有两对或更多的内层和外层电导体的上述第三实施例相结合，每一个槽中的T数量可以增加到4T或更多。这解决了在低转动范围内产生的功率不足的问题。而且，这种布置方式的优点还在于不再需要相互之间相位偏移的绕组的串接。这使得将导体片的形状做成相同成为可能。可以进一步提高制造导体片的生产效率。无需赘言，有可能删除作为产生磁噪音的主部件并大约为磁极对数量的6倍的部件。
其它实施例根据上述的第一实施例，导体片仅在定子2的一个轴向端部表面被连接。在定子2的两个轴向端部连接导体片是有可能的。例如，多个导体片的弯曲部分可以被单独地设置在定子铁芯32的两个轴向端部部分上。在此情形下，接合间距可以加大。因此，连接过程，如焊接操作，可以被简化。
如图12所示的使用在第二实施例中的定子铁芯32可以与图3所示的在第一实施例中所使用的导体片33相结合。
当使用如图12所示的定子铁芯32时，导体片被插入相应的槽中，而后槽产生连续塑性变形，以大幅度地提高生产率。
电导体可以是一由多条导线组成的矩形导体。
上述各实施例中所用的电导体是由铜制成的。然而，也可以使用铝或铁导体。当使用这些材料时，可以降低材料费用。使用模压或模铸方法可以简化生产过程。
在上述各实施例中所用的矩形电导体可以用圆形电导体来代替。使用既包括矩形导体部分又包括圆形导体部分的复合导体也是可以的。例如，矩形导体部分可以被设置在槽中，而圆形导体部分可以设置在槽的外部。这种布置方式的优点在于可以增加槽中的间隙因子，而且还可以提高冷却能力。相反，圆形导体部分可以设置在槽中，而矩形导体部分可以设置在槽的外部。这种布置方式的优点在于在线圈端部的电导体之间可以提供足够的间隙。冷却空气的流动阻力减小了。可以大大地提高冷却能力。最好，矩形电导体具有一平的横断面。
最好用绝缘膜覆盖每一个导体片33，以便沿槽的内壁设置U形绝缘体。在此情形下，绝缘体的形状被简化了。还有可能通过对定子铁芯32施加适当的绝缘处理来省去绝缘体。在此情况下，在每一个导体片33插入槽中的过程中，有可能避免由于绝缘体的错位而引起的绝缘故障。
定子绕组可以是多于三相的多相绕组。即使在多相绕组中，定子铁芯32的绕组也可以被有规律地构成。绕组结构并不复杂。具有多于三相的多相绕组对降低噪音和整流电压的波动都是有效的。
定子绕组可以由一三角形绕组布置构成。绕组类型应该根据汽车所产生的功率所需的性能来决定。
使用一非磁铁的转子，或仅由一磁铁磁化的转子都是有可能的。
如图18所示，可以在转子的两个端面上提供冷却风扇。根据此布置，另一个冷却风扇12设置在转子的前端面上。这种布置提高了冷却特性。根据在磁极铁芯的一圆盘部分引风的Lundel型转子，仅使用一个风扇11就可以得到满意的冷却能力，如图1所示。然而，在转子的两端设置冷却风扇在需要相同的功率输出时，对增加冷却能力和降低汽车交流发电机的尺寸都是有效的。
而且，还可以采用图19中所示的布置方式。转子3不带有冷却风扇的一端面与机壳4的空气入口孔41的外部周边部分的一内壁表面45相对。当磁极铁芯7的圆盘部分72作为一风扇使用时，内壁表面45可以作为一风扇护罩。圆盘部分72的通风能力增加了。因此，与上述的冷却风扇设置在转子的两端的布置方式相比，有可能获得一可相比的冷却能力，但又不增加部件的数量和工时。而且，还可以降低尺寸。
如图23所示，可以在弯曲部分33c的相同端设置绕组端33f。这种布置方式是有优势的，因为绕组端33f不会干扰在接合部分侧所进行的焊接操作。而且，由于是相同模式的重复连接，可以简化生产过程。
根据上述实施例，槽数量是磁极数量的6倍。容纳在两个相邻的槽中的一部分电导体在一合适的部分串联连接在一起，以得到一4T(匝数)串联绕组。这可以被称之为一三相双槽连续绕组。然而，最好将槽的数量设置为磁极数量的9倍。当容纳在三个相邻的槽中的电导体在一合适的部分串联连接在一起时，就可得到一6T绕组布置。这可以被称之为一三相三槽连续绕组。而且，也可以通过在一合适的槽中并列连接导体而得到一奇数匝数布置，如5T。不用说，通过增加槽的数量还可以增加T数量。
从上述的双槽布置方式可以将设置在定子铁芯32内的槽的数量增加1。例如，在定子铁芯32内一共有97个槽。图20和21示出了详细的绕组连接。在图中，实线代表一内层电导体，而交替的长短虚线代表一外层电导体。根据此布置，接合部分104和105的形状，特别是高度，可以做成与线圈端部的其它的接合部分的相同。根据图6和7示出的绕组布置，接合部分102和103在高度上是与线圈端部的其它接合部分不同的。这就要求电导体在形状上要有所不同。这将使得连接程序复杂化。
接合部分104与构成相邻槽的不同层的电导体相连接。接合部分104在倾斜度和高度上与线圈端部的其它接合部分是相同的。这种布置的优点在于每一个直线部分而不是弯曲部分的长度在U形片的制造中可以是相同的。因此，生产导体片的加工过程可以简化。接合部分105与构成相同层的电导体相连接。接合部分105的成形可以沿用一通常的重复模式。可以简化绕组连接过程。
在此布置中，可以将U形导体片的弯曲部分布置在绕组端X和其它部分的相同侧，如图20和21所示。弯曲部分展开的宽度都统一是6个槽的间距。这导致导体片的生产过程的简化。
如上所述，本发明避免了线圈端部的干扰，增加了定子绕组的间隙因子，并提高了功率输出。而且，由于内层和外层导体串联连接，因此在槽中的导体的长度和由位置决定的每一相绕组的电感泄漏可以统一。相应地，流过线圈的电流可以相等。在每一相位中产生的热量也可以相等。这可以避免定子绕组上局部热量的产生以及磁动力的不平衡。可以实现温度的降低和噪音的降低。而且定子绕组在相邻的槽之间串接在一起。每一个槽中的导体的数量可以减小以便在线圈端部导体之间保证足够的间隙。这使得当汽车发电机在一低速范围内时，获得产生令人满意的功率输出所需的匝数成为可能。因此，本发明可以适用于汽车交流发电机，并有助于其尺寸的减小和功率的提高。
权利要求
1.一种汽车交流发电机，包括一励磁转子，该转子带有沿圆周方向交替形成的N极和S极；一个定子，该定子包括一与所述转子相面对的定子铁芯和一与所述定子铁芯相联的多相定子绕组；和一支撑所述转子和所述定子的机壳，其特征在于，所述励磁转子包括一Lundel型铁芯，该铁芯具有多个作为所述N极和S极的钩状磁极，所述定子铁芯包括带有多个延伸通过叠片板的槽的叠片铁芯，所述多相定子绕组包括多个电导体，所述多个电导体构成至少一对，并被插入所述槽中，以便构成沿每个槽的深度方向排列的一内层和一外层，并且在每一个槽中的所述电导体彼此绝缘，所述多个电导体部分地设置在所述槽的外部，以便从所述定子铁芯的一个端面延伸，形成一具有预定连接模式的线圈端部，根据该模式，设置在不同槽内作为不同层的所述电导体中的两个串接在一起，由此在所述定子铁芯的端面，形成一主要重复所述连接模式的线圈端部组，所述线圈端部的所述多个电导体在与引入所述机壳内的冷却空气的流动方向相交的方向上延伸，以便冷却空气可以流过所述线圈端部的所述电导体，作为不同层容纳在一相同的槽内的多个电导体，共同构成一同相位绕组，和一第一绕组包括容纳在所述相同槽内的所述电导体，一第二绕组包括容纳在与所述相同槽相邻的另一槽内的其它电导体，以及所述第一绕组和所述第二绕组合并在一起，以便产生一总和的输出。
2.根据权利要求1所述的汽车交流发电机，其特征在于所述多相定子绕组具有一作为是输出终端的绕组端，在驱动所述转子的发动机的怠速范围内，所述定子和所述转子合作从所述绕组端产生一等于或大于15(V)的电压。
3.根据权利要求1或2所述的汽车交流发电机，其特征在于所述第一绕组和所述第二绕组串接在一起。
4.根据权利要求3所述的汽车交流发电机，其特征在于多个槽以相当于所述转子的一N和S磁极间距的预定间距设置，以构成一第一槽组，多个槽被设置成与所述第一槽组相邻，以构成一第二槽组，容纳在所述第一槽组内的所述电导体串接在一起，以形成所述第一绕组，和容纳在所述第二槽组内的所述电导体串接在一起，以形成所述第二绕组。
5.根据权利要求1或2所述的汽车交流发电机，其特征在于所述槽以等于一30°的电角度的规定间距布置，容纳在所述多个槽内的所述电导体的一部分构成一第一串联导体组，所述第一串联导体组作为所述第一绕组并包括容纳在一第一槽组的槽内的串接在一起的电导体，该第一槽组相互之间间隔一磁极间距，容纳在与所述第一槽组相邻的一第二槽组的槽内的电导体串接在一起，以构成一第二串联导体组，作为所述第二绕组，以及所述第一串联导体组和所述第二串联导体组串联在一起，以构成一绕组，该绕组具有一与一整流器相连的绕组端。
6.根据权利要求1或2所述的汽车交流发电机，其特征在于一第一整流器对所述第一绕组的交流输出进行整流，一第二整流器对所述第二绕组的交流输出进行整流，并且一所述第一整流器的整流输出和一所述第二整流器的整流输出合并在一起。
7.根据权利要求6所述的汽车交流发电机，其特征在于多个槽以相当于所述转子的一N和S磁极间距的预定间距设置，以构成一第一槽组，多个槽被设置成与所述第一槽组相邻，以构成一第二槽组，容纳在所述第一槽组内的所述电导体串接在一起，以形成所述第一绕组，和容纳在所述第二槽组内的所述电导体串接在一起，以形成所述第二绕组。
8.根据权利要求1或2所述的汽车交流发电机，其特征在于提供两个整流器，所述槽以等于30°的电角度的规定间距布置，容纳在所述多个槽内的所述电导体的一部分构成一第一串联导体组，所述第一串联导体组作为所述第一绕组并包括容纳在一第一槽组的槽内的串接在一起的电导体，该第一槽组相互之间间隔一磁极间距，容纳在与所述第一槽组相邻的一第二槽组的槽内的电导体串接在一起，以构成一第二串联导体组，作为所述第二绕组，以及所述第一串联导体组和所述第二串联导体组单独地构成绕组，每一个具有一与一相应的整流器相连的绕组端。
9.根据权利要求1至8中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述Lundel型铁芯由下述关系式来限定L1/L2≥1.5其中，L1代表所述Lundel型转子的钩状磁极的一外部直径，L2代表所述Lundel型转子的转动轴上的一长度。
10.根据权利要求1至9中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于容纳在所述相同槽内的所述多个电导体仅沿所述槽的深度方向排列布置。
11.根据权利要求1至10中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于在所述槽中电绝缘的所有电导体，在形成在所述定子铁芯的轴向端部部分上的线圈端部，在空间上互相分离。
12.根据权利要求1至11中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于齿形铁芯端部位于所述槽的两端，并且所述齿形铁芯的至少部分产生塑性变形，以形成所述槽的一个开口，其宽度小于所述槽的内壁之间的距离，所述槽的所述开口设置在所述槽的一内部周边端部。
13.根据权利要求1至12中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于每一个电导体在插入一所述槽的部分上具有与相应的槽的形状相配合的一矩形形状。
14.根据权利要求1至13中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体是裸露的金属部件，一种电绝缘材料被设置在插入所述槽内的所述多个电导体之间以及所述多个电导体和所述槽的内壁之间，用于保证电绝缘，和所述多个电导体在一位于所述槽的外部的部分上在空间上是分离的。
15.根据权利要求1至14中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于包括所述定子铁芯和容纳在所述槽内的电导体的所述定子的整个轴向长度等于或小于所述Lundel型转子的整个轴向长度。
16.根据权利要求1至15中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体的形状在一处于所述槽的外部的部分上至少部分是平的。
17.根据权利要求1至16中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于一磁铁被设置在所述励磁转子的磁极之间，以便所述定子除了励磁磁通之外还受到磁铁磁通的作用。
18.根据权利要求1至17中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于设置在所述线圈端部的所述多个电导体基本上在整个表面上接受所述冷却空气。
19.根据权利要求1至18中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述线圈端部组形成在所述定子铁芯的每一个轴向端部上，并且在所述机壳内形成两个冷却空气通道，以对应于各线圈端部组。
20.根据权利要求1至19中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于提供一通风装置，用于引起所述机壳内的冷却空气的流动。
21.根据权利要求19或20所述的汽车交流发电机，其特征在于所述机壳在对应于所述线圈端部组的部分上具有一通风孔，以便冷却空气能够流过所述电导体。
22.根据权利要求20所述的汽车交流发电机，其特征在于所述通风装置设置在所述励磁转子的一轴向端部上，用于使冷却空气流向一离心的外部方向，以便冷却空气能够流过所述电导体。
23.根据权利要求22所述的汽车交流发电机，其特征在于所述通风装置设置在所述励磁转子的两个轴向端部上。
24.根据权利要求20至23中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述通风装置是一具有多个叶片的风扇。
25.根据权利要求23所述的汽车交流发电机，其特征在于所述Lundel型铁芯的形状与所述多个钩状磁极的形状相同，以便所述Lundel型铁芯能够作为所述通风装置。
26.根据权利要求25所述的汽车交流发电机，其特征在于所述Lundel型铁芯的一轴向端部的位置与所述机壳的一内壁表面相邻且相面对。
27.根据权利要求22至26中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述机壳具有一用于所述通风装置的入口孔，所述入口孔面对驱动所述励磁转子的一皮带轮的安装端部，并且所述入口孔的最外部的直径小于所述皮带轮的最外部的直径。
28.根据权利要求1至27中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述线圈端部具有一连接模式，在该连接模式中，一第一电导体和一第二电导体串接在一起，所述第一电导体作为一预定层布置在一第一槽内，所述第二导体作为一与所述第一电导体不同的层布置在一第二槽内，所述第一槽和所述第二槽之间的间隔等于所述励磁转子的N和S磁极间距。
29.根据权利要求28所述的汽车交流发电机，其特征在于所述线圈端部由连接从所述第一槽延伸的所述第一电导体的一个端部和从所述第二槽延伸的所述第二电导体的一个端部构成，所述第一电导体和所述第二电导体由分隔开的导体片构成，和一个电导体的末端部分具有一角度和一长度，足够用来围绕所述磁极间距的大约一半。
30.根据权利要求29所述的汽车交流发电机，其特征在于每一个片是一U形片，具有一弯曲部分，该部分是由在所述定子铁芯的一个轴向末端部分上连续连接两个电导体而构成，一作为所述第一电导体的一个端部的第一U形片的一端部和一作为所述第二电导体的一个端部的第二U形片的一端部根据所述连接模式连接起来，以便在所述定子铁芯的另一轴向端部形成所述线圈端部。
31.根据权利要求29所述的汽车交流发电机，其特征在于每一个片具有从一相应的槽的两端伸出的两个端部，通过将一作为所述第一电导体的一端部的第一片的一端部与一作为所述第二电导体的一端部的第二片的一端部根据所述连接模式连接起来在所述定子铁芯的一端形成一线圈端部，和通过将一作为所述第一电导体的一端部的第一片的另一端部与一作为所述第二电导体的一端部的第二片的另一端部根据所述连接模式连接起来在所述定子铁芯的另一端形成另一线圈端部。
32.根据权利要求31所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体的两端部的圆周长度的总和等于所述磁极间距。
33.根据权利要求31所述的汽车交流发电机，其特征在于齿形铁芯端部位于所述槽的两端，并且至少所述齿形铁芯端部的部分可以产生塑性变形以形成所述槽的一个开口，该开口的宽度小于所述槽的内壁之间的距离，所述槽的所述开口设置在所述槽的一内部周边侧。
34.根据权利要求1至33中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于一整流器包括整流元件，并且所述电导体的一部分直接连接到所述整流元件的一个电极上。
35.根据权利要求34所述的汽车交流发电机，其特征在于连接到所述整流元件的电极上的所述电导体在所述定子和所述整流元件的电极之间具有一易变形部分。
36.根据权利要求30所述的汽车交流发电机，其特征在于一整流器设置在所述U形片的弯曲部分的相同侧，并连接到所述定子绕组的绕组端部。
37.根据权利要求30所述的汽车交流发电机，其特征在于一整流器设置在所述U形片的弯曲部分的相对侧，并连接到所述定子绕组的绕组端部。
38.根据权利要求1至37中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述定子包括相互之间短路以构成一中性点的延伸线路部分。
39.根据权利要求1至38中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体仅构成一对。
40.根据权利要求1至38中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体构成两对或多对。
41.根据权利要求40所述的汽车交流发电机，其特征在于容纳在所述相同槽内的所述多个电导体仅在一深度方向上布置，所述多个电导体在所述线圈端部组与其它电导体相连接以形成多个接合部分，和所述多个接合部分被布置成复合环形，并且在所述线圈端部组，在一周向和一径向相互间隔布置。
42.一种汽车交流发电机，包括一励磁转子，该转子带有沿圆周方向交替形成的N极和S极；一个定子，该定子以一相面对的方式围绕所述转子布置；一支撑所述转子和所述定子的机壳；和一将从所述定子得到的交流电流整流成直流电流的整流器，其特征在于，所述定子包括一带有多个槽的叠片铁芯，多个电导体容纳在所述槽内；所述电导体包括多个U形片，每一个片均具有容纳在不同槽内的两个直线部分；所述多个U形片具有弯曲部分，每一个弯曲部分作为一线圈端部从所述定子铁芯的一个端面沿一轴向方向伸出，所述弯曲部分相互间隔布置以便形成一第一线圈端部组；作为不同层容纳在一相同的槽内的所述多个电导体共同构成一同相位绕组；一第一绕组包括容纳在所述相同槽内的所述电导体，一第二绕组包括容纳在与所述相同槽相邻的另一槽内的其它电导体，以及所述第一绕组和所述第二绕组合并在一起，以便产生一总和的输出；所述多个U形片具有从所述定子铁芯的另一端面在一相对的轴向伸出的端部部分，所述端部部分根据一预定的连接模式被连接，以便构成一线路的线圈端部，这些线圈端部相互间隔布置以形成一第二线圈端部；所述励磁转子包括一Lundel型铁芯，该铁芯具有多个作为所述N极和S极的钩状磁极，和两个通风通道设置在所述励磁转子的两个轴向端部，一个通风通道在一径向方向上延伸以允许空气流过所述第一线圈端部组，另一通风通道在一径向方向延伸以允许空气流过所述第二线圈端部组。
43.根据权利要求42所述的汽车交流发电机，其特征在于所述励磁转子具有一轴向端部，该轴向端部装配有一通风装置，用于向所述线圈端部组提供空气。
44.根据权利要求43所述的汽车交流发电机，其特征在于所述机壳具有两个作为所述通风通道的出口的通风孔，一个通风孔与所述第一线圈端部组的一个外部周边侧相邻，另一个通风孔与所述第二线圈端部组的一个外部周边侧相邻。
45.根据权利要求42至44中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述U形片是电导体，每一个具有一细长的矩形横断面，并且所述断面的纵向沿所述线圈端部的径向布置。
46.根据权利要求42至45中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体构成多对内层和外层，容纳在所述相同槽内的所述电导体的直线部分仅沿所述槽的深度方向排列布置，由连接所述U形片形成多个接合部分，所述多个接合部分被布置成复合环形，并且在所述第二线圈端部组，在一周向和一径向相互间隔布置。
47.根据权利要求42至46中的任一个所述的汽车交流发电机，其特征在于所述电导体形成具有一预定相位数量的多相定子绕组，所述定子铁芯包括对应于各相位的多个槽组，每一个槽组包括多个槽，该多个槽之间的距离为一等于所述励磁转子的一磁极间距的预定间隔，一第一槽装置由等于所述相数量的多相槽构成，一第二槽装置从所述第一槽装置相位偏移一预定的电角度，一多相绕组包括容纳在所述第一槽装置的槽内的电导体，另一多相绕组包括容纳在所述第二槽装置的槽内的电导体，并且所述多相绕组合并在一起，以产生一总和的输出。
48.一种汽车交流发电机，包括一励磁转子，该转子带有沿圆周方向交替形成的N极和S极；一个定子，该定子包括一与所述转子相面对的定子铁芯和一与所述定子铁芯相联的多相定子绕组；和一支撑所述转子和所述定子的机壳，其特征在于，所述励磁转子包括一Lundel型铁芯，该铁芯具有多个作为所述N极和S极的钩状磁极，所述定子铁芯包括带有多个延伸通过叠片板的槽的叠片铁芯，所述多相定子绕组包括多个电导体，所述多个电导体构成至少一对，并被插入所述槽中，以便构成沿每个槽的深度方向排列的一内层和一外层，并且在每一个槽中的所述电导体彼此绝缘，所述多个电导体部分地设置在所述槽的外部，以便从所述定子铁芯的一个端面延伸，形成一具有预定连接模式的线圈端部，根据该模式，设置在不同槽内作为不同层的所述电导体中的两个串接在一起，由此在所述定子铁芯的端面，形成一主要重复所述连接模式的线圈端部组，和所述线圈端部的所述多个电导体在与引入所述机壳内的冷却空气的流动方向相交的方向上延伸，以便冷却空气可以流过所述线圈端部的所述电导体。
49.根据权利要求48所述的汽车交流发电机，其特征在于容纳在一相同槽内的所述多个电导体仅在一深度方向上布置，所述多个电导体在所述线圈端部组与其它电导体相连接以形成多个接合部分，和所述多个接合部分被布置成复合环形，并且在所述线圈端部组，在一周向和一径向相互间隔布置。
全文摘要
一种汽车交流发电机,它包括一带有16个磁极的Lundel型铁芯转子,和一个由槽间隔的96个磁极的齿形部分的定子。U形导体片被安装在槽内。导体的一端容纳在一预定槽的一外部层部分内,而另一端容纳在一相位偏移180°电角度的槽的一内部层部分内。这些导体片仅在定子的一端相连以形成总共12个波状绕组线圈,其中4个波状绕组构成三相定子线圈中的一相。
文档编号H02K3/34GK1202028SQ98107849
公开日1998年12月16日 申请日期1998年3月26日 优先权日1997年5月26日
发明者梅田敦司, 志贺孜, 草濑新 申请人:株式会社电装