专利名称：车辆用交流发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用转子的旋转而在定子中产生交流电压的车辆用交流发电机。
背景技术：
近年来，在车辆用交流发电机中，由于车辆发动机室正在越来越狭小，因 此安装空间没有多余，另一方面，因车辆负载增大，而要求提高发电输出。另外，车内外对于降低噪声的要求都很高，发动机噪声正不断降低，但是 对车辆供给电负载用的常常在发电运转的车辆用交流发电机的噪声则成为问题。在从低速到高速的比较宽的转速范围内旋转驱动的车辆用交流发电机中， 它的风噪声及电磁噪声则成为问题。特别是从发动机转速低的空转状态、常用 区域中的高频风噪声及电磁噪声的频率与其它的发动机及发动机辅机的噪声 不同，在人的听觉上很刺耳，听起来是很不舒服的噪声，这成为要注意的问题。图12为以往的车辆用交流发电机(以下，简称为发电机)的纵向剖视图， 图13所示为以往的发电机的转子的立体图，图14所示为以往的发电机的定子 的立体图，图15为以往的发电机的电路图，图16所示为以往的发电机的定子 铁心的平面图。另外，在图14中，省略了定子绕组的引出线及中性线。在图12中，发电机具有由铝制的前端盖l及后端盖2构成的机壳3;设 置在该机壳3内可自由旋转、并在一端部固定皮带轮4的转轴6;固定在该转 轴6上的兰德尔(日文，^卜""型转子7;固定在该转子7的两侧的冷却风扇5;固定在机壳3的内壁面的定子8;固定在转轴6的另一端部、对转子7 供给电流的滑环9;与滑环9滑动接触的电刷10;放置该电刷10的刷握11;与定子8电连接、将定子8产生的交流整流为直流的第1及第2整流器12a及12b;嵌牢在刷握ll上的散热片17;以及与散热片17粘结、对定子8产生的交流电压的大小进行调整的调节器18。3转子7如图13所示，具有流过电流、产生磁通的励磁绕组13;以及覆盖 该励磁绕组13、利用磁通形成磁极的磁极铁心51。磁极铁心51具有第1磁极 铁心体20及第2磁极铁心体21。第1磁极铁心体20及第2磁极铁心体21是 铁制的，而且端部具有爪形磁极22及23。第1磁极铁心体20与第2磁极铁心 体21相对配置，使得爪形磁极22与23沿圆周方向互相咬合，与在其轴心位 置穿通的转轴6固定。在相邻的爪形磁极22与23之间还形成成为冷却励磁绕 组13用的冷却通路的间隙50，使得在爪形磁极22与23之间磁通不泄漏。定子8如图14所示，具有定子铁心15及定子绕组16。定子铁心15是将薄钢片以等间隔冲成凹凸形状进行巻绕、或层叠，而构 成圆环形状。定子铁心15如图16所示，由圆环状的铁心背部15a、以及由该 铁心背部15a沿圆周方向以等间隔而且向径向内侧延伸的T形铁心15b构成。 通过这样，用铁心背部15a及T形铁心15b形成的槽15c及槽15c的开口部15d 沿圆周方向以等角度间距排列。这里，在定子铁心15上以电角度30。的等角 度间距形成72个槽15c、开口部15d及T形铁心15b。 g卩，由于转子7的磁极 数是12极，因此槽15c以每极每相为2的比例形成。定子绕组16如图15所示，具有将导线30以电角度30。的相位差巻绕在 定子铁心15上的两组三相定子绕组、即第1三相定子绕组52及第2三相定子 绕组53。第1三相定子绕组52及第2三相定子绕组53具有从定子铁心15的两端 面分别突出的前侧线圈端部组16f及后侧线圈端部组16r。前侧及后侧线圈端 部组16f及16r由多个散热部即延伸部30a构成。延伸部30a形成为同一形状， 沿圆周方向而且沿径向互相离开，形成两排整齐排列。下面，为了说明方便起见，对于定子铁心15上形成的、连续的72个槽15c， 附加从1号到72号的槽号，来说明定子绕组16的绕组结构。一相部分的定子绕组部56分别由外表面覆盖漆膜的铜制导线30构成。第1三相定子绕组52的一相部分的定子绕组部56，是将导线30巻绕在槽 号的l号到67号的每隔6个槽的槽15c中，构成波绕组。第l三相定子绕组 52的另外两相部分的定子绕组部也同样，是将导线30巻绕在槽号的3号到69 号、及槽号的5号到71号的每隔6个槽的槽15c中，构成波绕组。然后，在各槽15c内，各导线30沿径向排列成一排，排成4层。如图15所示，将三相 部分的定子绕组部56联成星形，而构成第l三相定子绕组52。第2三相定子绕组53的一相部分的定子绕组部56，是将导线30巻绕在槽 号的2号到68号的每隔6个槽的槽15c中，构成波绕组。第2三相定子绕组 53的另外两相部分的定子绕组部56也同样，是将导线30巻绕在槽号的4号到 70号、及槽号的6号到72号的每隔6个槽的槽15c中，构成波绕组。然后， 在各槽15c内，各导线30沿径向排列成一排，排成4层。如图15所示，将制 成的三相部分的定子绕组部56联成星形，而构成第2三相定子绕组53。第l及第2三相定子绕组52及53分别以电角度30。的相位差设置在槽 15c内，而且与第l整流器12a及第2整流器12b电连接。然后，第1及第2 整流器12a及12b的直流输出并联连接，加以合成。在上述构成的车辆用交流发电机中，从电池(未图示)通过电刷10及滑环9 对励磁绕组13供给电流，产生磁通，使第1磁极铁心体20的爪形磁极22磁 化为N极，使第2磁极铁心体21的爪形磁极23磁化为S极。另外，利用发动机使皮带轮4旋转，转子7与转轴6—起旋转。因此，对 于第l及第2三相定子绕组52及53产生旋转磁场，产生电动势。该交流电动 势通过第1及第2整流器12a及12b整流成直流，同时利用调节器18调整其 大小，对电池充电。这里，励磁绕组13、定子绕组16、第1及第2整流器12a及12b、以及调 节器18在发电中始终发热。因此，为了对由于发电而产生的热量进行冷却，在前端盖1及后端盖2的 轴向端面穿通设置吸气孔la及2a，在前端盖1及后端盖2的径向侧面穿通设 置排气孔lb及2b，使其与定子绕组16的前侧及后侧线圈端部组16f及16r相 对。通过这样，随着转子7的旋转，旋转驱动冷却风扇5，将外部空气从吸气 孔la及2a吸入机壳3内，沿轴向流向转子7侧，接着利用冷却风扇5向着离 心方向转弯，然后横穿前侧及后侧线圈端部组16f及16r，从排气孔lb及2b 向外部排气。另外，因转子7的前侧与后侧的压力差，引起冷却风从前侧通过 转子7的间隙50流向后侧。其结果，定子绕组16产生的热量从前侧及后侧线圈端部组16f及16r利 用冷却风散热，抑制定子8的温度上升。另外，第l及第2整流器12a及12b 和调节器18产生的热量通过散热片利用冷却风散热，抑制第1及第2整流器 12a及12b和调节器18的温度上升。再有，励磁绕组13产生的热量利用流过 转子7的间隙50的冷却风散热，抑制转子7的温度上升。在以往的车辆用交流发电机中，以每极每相为2的比例形成槽15c，第l 三相定子绕组52与第2三相定子绕组53偏移电角度相位差30°装入定子铁心 15，采取对付输出脉动的措施。另外，在特开平4-26345号公报中揭示了同样 的技术内容。但是，在以往的车辆用交流发电机中，在发电时，在转子7与定子8之间， 由于从转子7的爪形磁极22及23产生的包含高次谐波的旋转磁场、与从定子 绕组16中产生的交流电流产生的包含高次谐波的交流磁场的相互作用，以及 在转子7与定子8之间从转子7的爪形磁极22及23产生的包含高次谐波的旋 转磁场、与由于定子槽15c产生的磁导高次谐波的相互作用，产生电磁吸力。 该电磁吸力成为转子7的爪形磁极22与23及定子铁心15的电磁激振力，引 起振动及电磁噪声。为了减少该振动及噪声，必须减少电磁激振力，为此重要的是减少定子8 产生的磁通势高次谐波及槽高次谐波，特别重要的是减少定子8的磁通势高次 谐波中的较大的5、 7、 11、 13次高次谐波及槽高次谐波中的较大的ll次及13 次高次谐波。 .在以往的车辆用交流发电机中，如后所述，虽然能够减少设输出电流的基 频为f时的6f频率的6次高次谐波分量，但12次的分量大，另外由于槽15c 以每极每相为2的比例形成，因此转子磁通势高次谐波的12次分量与槽15c 的个数一致，所以定子槽高次谐波产生的电磁噪声也增大。再有，关于风噪声， 因槽15c产生的相当于12f频率的空气干扰声也增大，该风噪声与电磁声相互 干扰，产生不舒服的声音。另外，定子绕组部56的从槽15c延伸的延伸部30a的全部在圆周方向一 侧进入隔开6个槽的槽15c那样巻绕车定子铁心15上。由于延伸部30a的线 束粗，因此延伸部30a的线束沿径向重叠，互相干扰，定子绕组16的线圈端部组内壁面的凹凸增多。所以，因线圈端部组与转子7之间的压力变动，而引 起产生较大的12次的空气摩擦声。再有，由于延伸部30a的线束粗，因此线圈端部组的受到冷却风的面积减 少，线圈端部组的散热性恶化。发明内容本发明的课题在于解决上述的问题，其目的在于得到减少不舒服的高频声 及空气摩擦声、同时能够提高定子的冷却性能的车辆用交流发电机。本发明有关的车辆用交流发电机具备由机壳支持的、能够旋转的转轴； 具有流过电流而产生磁通的励磁绕组及具有在该励磁绕组的外周侧沿圆周方 向设置多个并利用该励磁绕组产生的磁通进行磁化的爪形磁极的磁极铁心、并 且固定在上述转轴上的转子；以及具有沿圆周方向排列形成多个沿轴向延伸的 槽并将上述转子包围在内那样由上述机壳支持的圆筒状的定子铁心、以及巻绕 在上述定子铁心上的定子绕组的定子。上述槽以每极每相为2的比例、而且相 邻的槽开口部的沿径向延伸的中心线间的间隔不均匀地在上述定子铁心上形成。上述定子绕组由以电角度31。 34°的相位差巻绕在上述定子铁心上的第 1三相定子绕组及第2三相定子绕组构成。构成上述第1三相定子绕组及第2 三相定子绕组的定子绕组部的各定子绕组部，是将导线从上述槽的两端伸出在 圆周方向的两侧分布、并分别在圆周方向的两侧进入隔开上述规定槽数的上述 槽中那样构成为巻绕在上述定子铁心上的分布绕组。上述导线具有放入上述槽 内的、成形为截面扁平的槽放置部；以及连接上述槽放置部的端部彼此之间的 成形为截面实质上圆形的连接部，上述槽放置部沿径向排列成一排，并在上述 槽内放入多层。根据本发明，由于第1三相定子绕组与第2三相定子绕组以电角度31° 34°的相位差巻绕在上述定子铁心上，因此能够减少听觉上非常不舒服的高次 谐波声音即12f分量的电磁声及风声，能够减少不舒服的噪声。另外，也能够 抑制因相位差引起的输出降低。另外，构成第1三相定子绕组及第2三相定子绕组的定子绕组部用分布绕 组构成，因此线圈端部组的内周面的凹凸减少。通过这样，因线圈端部组与转子之间的压力变动而引起产生的风噪声减少。另外，线圈端部组的受到冷却风 的面积增大，线圈端部组的散热性好。再有，由于成形为截面扁平的槽放置部沿径向排列成一排，在上述槽内放 入多层，因此力图提高槽满率，能够实现高输出的发电机。再有，由于连接部成形为截面实质上圆形，因此在定子绕组部巻绕时，或 定子绕组部巻绕后进行连接部整形时，能够抑制因连接部彼此之间摩擦而引起 的绝缘保护膜发生的损伤，能够提高绝缘性能。
图l所示为本发明有关的车辆用交流发电机的转子的立体图。 图2为将本发明有关的车辆用交流发电机的定子的定子铁心展平表示的说 明图。图3所示为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的立体图。图4所示为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的主要部分侧视图。图5所示为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的定子绕组的槽放置状态的一部分剖视图。图6所示为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的一相部分的定子绕组部的立体图。图7所示为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的一相部分的定子绕组 部的主要部分放大图。图8为本发明有关的车辆用交流发电机的电路图。 图9所示为定子磁通势高次谐波各次分量的变化图。图io所示为电磁激振力高次谐波的变化图。图ll所示为三相定子绕组的电角度相位差、低速输出、噪声电平的相互 关系图。图12为以往的车辆用交流发电机的纵向剖视图。 图13所示为以往的车辆用交流发电机的转子的立体图。 图14所示为以往的车辆用交流发电机的定子的立体图。 图15为以往的车辆用交流发电机的电路图。图16所示为以往的车辆用交流发电机的定子铁心的平面图。
具体实施方式
以下，对于
本发明的实施形态。图1所示为本发明有关的车辆用交流发电机的转子的立体图，图2为将本 发明有关的车辆用交流发电机的定子的定子铁心展平表示的说明图，图3所示 为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的立体图，图4所示为本发明有关的 车辆用交流发电机的定子的主要部分侧视图，图5所示为本发明有关的车辆用 交流发电机的定子的定子绕组的槽放置状态的一部分剖视图，图6所示为本发 明有关的车辆用交流发电机的定子的一相部分的定子绕组部的立体图，图7所 示为本发明有关的车辆用交流发电机的定子的一相部分的定子绕组部的主要 部分放大图，图8为本发明有关的车辆用交流发电机的电路图。另外，在各图中，对于与图12至图16所示的以往的车辆用交流发电机同 一或相当部分，附加同一标号进行说明。在图1中，转子60具有流过电流、产生磁通的励磁绕组13;以及覆盖该 励磁绕组13、利用磁通形成磁极的磁极铁心51。磁极铁心51具有第l磁极铁 心体20及第2磁极铁心体21。第1磁极铁心体20及第2磁极铁心体21是铁 制的，而且端部具有爪形磁极22及23。第1磁极铁心体20与第2磁极铁心体 21相对配置，使得爪形磁极22与23沿圆周方向互相咬合，与在其轴心位置穿 通的转轴6固定。在相邻的爪形磁极22与23之间还形成成为冷却励磁绕组13 用的冷却通路的间隙50，要使得在爪形磁极22与23之间磁通不泄漏。爪形磁 极22及23在旋转方向的前方的侧面部的根部，形成倒角部59。在图2至图7中，定子61由圆筒状的定子铁心62、以及巻绕在定子铁心 62上的定子绕组63构成。该定子61被前端盖1与后端盖2夹住、嵌牢，使得 在爪形磁极22及23的外周面与定子铁心62的内周面之间形成均匀的气隙。下面，具体说明定子61的结构。定子铁心62与定子铁心15相同，是将薄钢片以规定的间隔冲成凹凸形状 进行巻绕、或层叠，而构成圆环形状。定子铁心62由圆环状的铁心背部62a、 以及由该铁心背部62a向径向内侧延伸的T形铁心62b及62c构成。T形铁心62b与62c沿圆周方向交替设置。利用铁心背部62a与T形铁心62b及62c形 成槽62d。通过改变相邻的T形铁心62b及62c的圆周方向宽度，槽62d的通 过开口部01及02的圆周方向中心、沿径向延伸的中心线A的间隔改变。这里， 在定子铁心62中，将中心线A的间隔为电角度32.5。的槽62d作为一对，以 电角度60°的等角度间距形成36对。而且，相邻开口部01与02的中心线A 的间隔交替取为电角度32.5。及电角度27.5。 。 g口，由于转子60的磁极数为 12极，因此槽62d以每极每相为2的比例形成。如图8所示，将两组三相定子绕组、即第l三相定子绕组64及第2三相 定子绕组65以电角度32.5。的相位差装入定子铁心62。将导线31巻绕在每隔6个槽的槽62d中呈波形，将这样形成的六相部分 的定子绕组部66每三相部分进行星形联接，形成两个三相定子绕组，定子绕 组63由该两个三相定子绕组、即第1三相定子绕组64及第2三相定子绕组65 构成。各定子绕组部66构成为将导线31巻绕规定圈的波绕组，形成由以6槽间 距排列的12个槽放置部66a、及连接部66b构成的波形分布绕组，该连接部 66b将相邻的槽放置部66a的一半的端部彼此之间在轴向的两侧交替连接，而 且将剩下的一半的端部彼此之间在轴向的两侧交替连接。定子绕组部66将槽放置部66a分别放置在以6槽间距排列的槽62d中， 巻绕在定子铁心62上。然后，6个定子绕组部66互相沿圆周方向错开l个槽 的距离(1P)，沿径向重叠6层，巻绕在定子铁心62上。6个定子绕组部66的 连接部66b构成定子绕组63的前侧及后侧线圈端部组63f及63r。导线31是用漆等绝缘覆盖的铜线材构成的导线，相当于定子绕组部66的 槽放置部66a的部位成形为扁平截面、例如矩形截面，相当于连接部66b的部 位成形为圆形截面。再有，如图7所示，导线31的槽放置部66a与连接部66b 的边界部变形为扁平截面，构成槽开口通过部66c。该槽开口通过部66c具有 与槽放置部66a相同的径向厚度，而且形成比槽62d的开口部01及02要短的 圆周方向长度。然后，如图5所示，槽放置部66a在装有绝缘体32的槽62d内，使扁平 截面的长轴方向与圆周方向一致，沿径向排列成一排，放置6层。然后，将楔块34嵌入槽62d的开口部01及02，将槽放置部66a按压槽62d的底面侧。通 过这样，槽放置部66a互相贴紧，而且最外层的槽放置部66a通过绝缘体32 与槽62d的底面贴紧。再将清漆33浸渍在槽62d内，将定子铁心62与定子绕 组63固定。本发明有关的车辆用交流发电机，除了使用转子60及定子61来代替转子 7及定子8这一点以外，与以往的车辆用交流发电机同样构成。根据本实施形态，导线31的放入槽62d内的槽放置部66a形成为扁平截 面。然后，截面扁平的槽放置部66a沿径向排列成一排，放入槽62d内。因此， 能够提高槽满率，提高发电机的输出。再有，由于槽放置部66a放入槽62d内 是没有间隙的，因此能够抑制因机械振动而引起的导线31与槽62d的壁面的 摩擦，抑制导线31的绝缘保护膜的损伤发生。另外，将截面扁平的槽放置部66a沿径向排列成一排，放入槽62d内，将 清漆33浸渍在槽62d内。通过这样，槽放置部66a与定子铁心62固定，槽放 置部66a彼此之间没有摩擦，槽放置部66a与定子铁心62之间没有摩擦，能 够抑制因槽放置部66a的绝缘保护膜的损伤而导致绝缘性能恶化。再有，由于 提高作为定子61的刚性，因此能够抑制电磁声的发生。这里，在上述实施形态中，也可以对前侧及后侧线圈端部组63f及63r涂 布清漆等绝缘性树脂。在这种情况下，由于绝缘性树脂将连接部66b彼此之间 固定，没有因振动而引起的连接部66b彼此之间的摩擦，因此能够抑制因连接 部66b的绝缘保护膜的损伤而导致绝缘性能恶化。同时，作为定子的刚性也提 高，能够抑制机械振动发生。内周侧的连接部66b容易利用冷却风扇5进行冷却，而外周侧的连接部66b 不容易利用冷却风扇5进行冷却。但是，由于槽放置部66a互相贴紧，因此在 槽放置部66a之间容易传热，使槽放置部66a的温度均匀。通过这样，能够抑 制定子绕组63产生局部的过度温度上升。另外，由于最外层的槽放置部66a通过绝缘体32与槽62d的底面贴紧， 因此定子绕组63的热量高效地向定子铁心62传热，能够抑制定子绕组63的 过度的温度上升。另外，由于在槽放置部66a与连接部66b的边界部分形成槽开口通过部66c，因此在将定子绕组部66对定子铁心62从轴向安装时，槽开口通过部66c 在槽62d的开口部01及02沿轴向移动，将槽放置部66a拉入槽62d内。因此， 能够提高定子绕组63对定子铁心62的安装性能，同时在对定子铁心62安装 定子绕组部66时，能够避免导线31与定子铁心62接触，能够抑制导线31的 绝缘保护膜发生损伤。另外，由于连接部66b形成为截面圆形，因此在将定子绕组部66巻绕在 定子铁心62上时，或在将定子绕组部66巻绕在定子铁心62上后进行连接部 66b整形时，能够抑制因连接部66b彼此之间摩擦而引起的导线31的绝缘保护 膜发生的损伤。这里，连接部66b的截面形状没有必要是标准的圆形，也可以 是椭圆形。另外，由于构成定子绕组63的各相定子绕组部66是用分布绕组构成的， 因此各定子绕组部66的从槽62d伸出的连接部66b(线圈端部组)沿圆周方向在 两侧各分布一半。因此，由于连接部66b的线束变细，使得因连接部66b的线 束沿径向重叠而互相干扰所引起的作用于连接部66b的弯曲应力减少。通过这 样，即使弯曲应力集中于槽放置部66a与连接部66b的边界部，该边界部的绝 缘保护膜也不容易损伤，能够抑制导线31彼此之间发生短路事故。再有，由于 连接部66b的线束变细，因此前侧及后侧线圈端部组63f及63r受到冷却风的 面积增多，前侧及后侧线圈端部组63f及63r的散热性能提高另外，由于连接部66b的线束沿径向的重叠在圆周方向上分散，因此前侧 及后侧线圈端部组63f及63r的内壁面的凹凸减少。通过这样，能够减少因前 侧及后侧线圈端部组63f及63r与转子7、或前侧及后侧线圈端部组63f及63r 与冷却风扇5之间的压力变动而引起发生的风噪声。即，能够抑制12次的空 气摩擦声的增大。另外，由于各爪形磁极22与23在旋转方向的前方的侧面部的根部形成倒 角部59，因此转子60与定子61之间的气隙的压力变动小，能够减少这里产生 的12次的空气摩擦声。下面，讨论关于第1三相定子绕组64与第2三相定子绕组65的电角度相 位差a。。在定子铁心62上，以每极每相为2的比例形成槽62d。即，由于转 子60的磁极数是12极，因此将中心线A的间隔为电角度a °的槽62d作为一对，以电角度60。的等角度间距形成36对。而且，通过改变T形铁心62b及 62c的圆周方向宽度，能够任意设定中心线A的间隔(电角度ci ° )。另外，设 槽号的l号的槽62d与2号的槽62d的间隔为电角度a。，设槽号的2号的槽 62d与3号的槽62d的间隔为电角度(60—a ° )。然后，将巻绕在槽号的1号、7号、13号…67号的槽62d内的定子绕组部 66;巻绕在槽号的3号、9号、15号…69号的槽62d内的定子绕组部66;以 及巻绕在槽号的5号、11号、17号…71号的槽62d内的定子绕组部66进行星 形联接，制成第l三相定子绕组64。同样，将巻绕在槽号的2号、8号、14号…68号的槽62d内的定子绕组部 66;巻绕在槽号的4号、10号、16号…70号的槽62d内的定子绕组部66;以 及巻绕在槽号的6号、12号、18号…72号的槽62d内的定子绕组部66进行星 形联接，制成第2三相定子绕组65。这样制成的第1及第2三相定子绕组64及65的引出线及中性点N如图8 所示，与第l整流器12a及第2整流器12b电连接。然后，第1及第2整流器 12a及12b的直流输出并联连接，加以合成。这里，第1三相定子绕组64与第 2三相定子绕组65的电角度相位差成为a ° 。这里，在发电时，在转子60与定子61之间，由于从转子60的爪形磁极 22及23产生的包含高次谐波的旋转磁场、与从定子绕组63中产生的交流电流 产生的包含高次谐波的交流磁场的相互作用，产生电磁吸力。该电磁吸力成为 转子60的爪形磁极22与23及定子铁心62的电磁激振力，引起振动及电磁噪 声。在三相定子绕组X2并联、定子的槽数为极数的6倍的车辆用交流发电机 的情况下，本申请的发明者进行了电磁场分析，对于该电磁激振力进行了分析。 其结果，车辆用交流发电机中的电磁声是因每1转的极数的3倍次及6倍次的 电磁激振力而引起的。即，在设输出电流的基频为f时，因6f频率、12f频率 的电磁激振力而引起的。另外，在定子磁通势高次谐波中，各相电流的相位由于仿照槽开口部间距， 因此若改变槽开口部的间距来计算定子磁通势高次谐波，则产生图9所示的高 次谐波。由于定子磁通势高次谐波的方向与转子磁通势高次谐波的方向处于反转 的关系，因此5次彼此之间、及7次彼此之间为稳定波。但是，取决于不同情况，由于有时5次彼此之间形成的6次电磁力与7次彼此之间形成的6次电磁 激振力抵消，因此有必要考虑相位相互相加。图10所示为根据该结果能够计算的6次电磁激振力及12次电磁激振力的 相对值。根据该图IO，关于6次电磁激振力，以等间距30。的激振力最小，若不 断增大间距，则成比例增大。另外，关于12次电磁激振力，以等间距30。的 激振力最大，若不断增大间距，则成反比例减小。而且可知，电磁激振力的相 交点是约31。。因而，将三相定子绕组的相位差(电角度a ° )稍微偏离30。，即形成不相 等间距，则虽然加大6次电磁激振力，但减少成为不舒服的高次谐波声音的原 因的12次电磁激振力。另外，为了使槽开口部的间距不相等，而交替形成宽度较宽的T形铁心及 宽度较窄的T形铁心，而且使间距形成极端不相等，在这样的情况下，在宽度 较窄的T形铁心中产生磁饱和，从爪形磁极流向宽度较窄的T形铁心的磁通量 减少。特别是，在转子60的转速为2000rpm那样的低速旋转(空转运转时)下， 输出减少。另外，在三相接线全波整流的情况下，在电角度30。的相位差时， 第l三相定子绕组及第2三相定子绕组的输出平衡，输出脉动也降低，根据该 情况，相位越偏离，输出脉动越恶化。图11为本申请发明者使用IOOA等级的车辆用交流发电机、通过实验求出 第l三相定子绕组与第2三相定子绕组的电角度相位差、低速输出、和发电时 的噪声电平的相互关系时的关系图。由该图ll可知，在三相定子绕组的电角度相位差为31° 34°的范围内， 噪声电平低，另外低速输出高。而且，若依据定子的槽的制造误差，则中间值 即32.5°为最佳。这样，在本车辆用交流发电机中，通过使第l三相定子绕组64与第2三 相定子绕组65的电角度相位差偏离30° ，则能够减少听觉上非常不舒服的12f 的电磁激振力，降低电磁噪声。而且，根据图ll，为了降低噪声电平，而且提14高低速输出，希望将第l三相定子绕组64与第2三相定子绕组65的电角度相 位差设为31。 34°的范围内，如果考虑到定子的制造误差，则更希望将电角 度相位差设为32.5。。另外，通过使第l三相定子绕组64与第2三相定子绕组65的电角度相位 差偏离30° ，则相邻的T形铁心62b与62c的前端部的边缘部沿圆周方向的宽 度不均匀。通过这样，定子61与转子60之间的气隙的压力变动分散，在这里 产生的风声也能够降低。因而，由于电磁噪声与风声的相互干扰也减少，因此 能够降低发电机产生的噪声电平，抑制作为乘车人员感到的噪声。但是，若电 角度相位差大于34。，则虽然对噪声的影响程度降低，但由于其它次数分量过 大，因此噪声电平有恶化倾向。另外，由于第1三相定子绕组64及第2三相定子绕组65的各自的中性点 N分别与第l及第2整流器12a及12b电连接，因此在发电机高速旋转时，能 够从中性点电压取出输出，能够不使噪声恶化，而提高输出。另外，由于第l整流器12a与第l三相定子绕组64电连接，第2整流器 12b与第2三相定子绕组65电连接，并在整流后将它们合成，因此对于各自的 三相定子绕组64及65的输出没有影响，能够稳定输出。另外，在合成输出较 大、用一个整流器则构成整流器的二极管温度超过允许温度那样的情况下，特 别有效。另外，在上述实施形态中，是在旋转方向的前方的侧面部的根部设置倒角 部59，但也可以在旋转方向的后方设置。在这种情况下，由于气隙中的磁通密 度分布均匀，从励磁绕组13产生的磁通接近理想的正弦波，因此磁通量增大， 低速输出提高。另外，在上述实施形态中，是对于槽的总数为72、爪形磁极的总数为12 的车辆用交流发电机进行了说明，但当然也能够适用于例如槽的总数为96、爪 形磁极的总数为16、或槽的总数为120、爪形磁极的总数为20的车辆用交流 发电机。另外，在上述实施形态中，绕组是用连续线的导线31构成的，但也可以 分别连接所谓U字形状的多个导体段来构成绕组。另外，在上述实施形态中，励磁绕组13是包含在转子60内，但也能够适用于将励磁绕组固定在机壳上、并通过气隙对转子的磁极铁心供给磁通从而形 成磁极的这种类型的交流发电机。另外，当然本发明不仅限定于车辆用交流发 电机。
权利要求
1.一种车辆用交流发电机，其特征在于，具备由机壳支持的、能够旋转的转轴；具有流过电流而产生磁通的励磁绕组及具有在该励磁绕组的外周侧沿周方向设置多个并利用该励磁绕组产生的磁通进行磁化的爪形磁极的磁极铁心、并且固定在所述转轴上的转子；以及具有沿圆周方向排列形成多个沿轴向延伸的槽并将所述转子包围在内那样由所述机壳支持的圆筒状的定子铁心、以及绕装在所述定子铁心上的定子绕组的定子，所述槽以每极每相为2的比例、而且相邻的槽开口部的沿径向延伸的中心线间的间隔不均匀地在所述定子铁心上形成，所述定子绕组由以电角度31°～34°的相位差绕装在所述定子铁心上的第1三相定子绕组及第2三相定子绕组构成，构成所述第1三相定子绕组及第2三相定子绕组的定子绕组部的各定子绕组部，是将导线从所述槽的两端伸出在周方向的两侧分布、并分别在周方向的两侧进入隔开所述规定槽数的所述槽中那样构成为绕装在所述定子铁心上的分布卷绕绕组，所述导线具有放入所述槽内的、成形为截面扁平的槽放置部；以及连接所述槽放置部的端部彼此之间的成形为截面实质上圆形的连接部，所述槽放置部沿径向排列成一排，并在所述槽内放入多层。
2. 如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于，所述第1三相定子绕组与所述第2三相定子绕组的相位差为电角度32. 5° 。
3. 如权利要求l所述的车辆用交流发电机，其特征在于， 将冷却风扇固定在所述转子的轴向端面。
全文摘要
本发明揭示一种车辆用交流发电机，以每极每相为2的比例在定子铁心上形成槽，定子绕组由以电角度31°～34°的相位差卷绕在定子铁心上的第1三相定子绕组及第2三相定子绕组构成。构成第1三相定子绕组及第2三相定子绕组的定子绕组部用分布绕组构成。构成定子绕组部的导线具有放入槽内的成形为截面扁平的槽放置部、以及连接槽放置部的端部彼此之间的成形为截面实质上圆形的连接部，槽放置部沿径向排列成一排，并在槽内放入多层。
文档编号H02K3/12GK101330240SQ20071012649
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者柏原利昭 申请人:三菱电机株式会社