交流发电机定子及定子绕组的制作方法_3

文档序号:9452028阅读:来源:国知局
凹槽(即第9、10槽,第15、16槽吣第93、94槽)为第2相,第5、6槽及相对应的凹槽(即第11、12槽,第17、18槽…第95、96槽)为第3相,如此刚好绕定子30—圈96个凹槽33。
[0081]如图6A所不,一导线20a的线圈23a的直线部231a从导线20a的第一端21a开始,自定子30的多个凹槽33的一者(如图6A中所示的凹槽,可指定为第I槽)开始入线嵌入第I槽中,随后每一直线部231a依续顺向嵌入第7槽、第13槽、第19槽、第25槽…以至第91槽完成绕环状体31 —周入线,而导线20a自第91槽出线时(如图6A的箭头A所示),此时导线20a的16个线圈数中尚剩余8个线圈数未入槽(未图示)。又,一导线20b自其第一端21b,开始将其直线部231b嵌入相邻于具有导线20a的直线部231a的凹槽的一凹槽(在图6A中可视为第26槽),随后每一直线部231b依序顺向嵌入相对应凹槽中,绕至第20槽出线完成顺向一周(如图6A的箭头B所示),此时导线20b的16个线圈数中尚剩余8个线圈数未入槽(未图示)。随后见图6B,导线20a自第91槽开始,朝箭头A方向(反向)将其剩余的直线部231a嵌入相对应已入线的凹槽33中,回绕定子30 —周后,第二端22a自第I槽入槽处起算的第91槽出线。同样地,导线20b自第20槽开始,朝箭头B方向(反向)将其剩余的直线部231b嵌入相对应已入线的凹槽33中,回绕定子30 —周后,第二端22b自第I槽入槽处起算的第20槽出线。如此一来,该导线20a及20b各绕该定子30两圈(顺向及反向各一圈)而完成一个相位两组绕线的导线入线(导线20a及20b各为一相位的一绕组),而留下在定子30凹槽33之外的第一端21a及21b,与第二端22a及22b的四个线头。随后,以上述方式依序将第二相位的两个凹槽组(第3、4槽及相对应凹槽)及第三相位(第5、6槽及相对应凹槽)的两个凹槽组依序以导线20加以入线,即可完成具有两组三相发电绕组的定子绕线组,而此时在定子30中已入线的每一凹槽33具有两层导线20的直线部231。
[0082]然而,为加大发电量及提升发电效能,定子30的凹槽33中并不限定仅嵌入两层导线20的直线部231。例如,在上述第一相位的两组凹槽中,可使导线20a及20b再分别由其线头第二端出线的凹槽,各自再入线一相同导线20a及20b,并且同样顺向绕定子30于相对应的凹槽入线一周后,再反向绕定子30于相对应的凹槽入线一周出线,如此即可使定子30的一个相位的相对应凹槽中的每一者具有四层导线,而留下四个导线线头,即两个第一端21a、两个第一端21b,两个第二端22a及两个第二端22b共八个线头。按照这种方式继续将第二相绕组及第三相绕组的相对应凹槽组增加导线,即可完成单一凹槽33具有四层导线20的直线部231的两组三相交流发电机定子绕组。随后,同一相位同一组的两条导线20利用例如焊接方式彼此串联(例如第91槽中的导线20a的第二端22a与第91槽中的另一导线20a的第一端21a焊接串连),并且最后以Y字接法或星状接法焊接三相导线,即可完成定子绕组的导线连接作业。
[0083]上述关于本发明所使用的导线及绕线方式,其优点在于可使定子绕线作业完成后的定子绕组大幅减少导线线头以及焊点。例如前述实施例中,凹槽具有四层导线的两组三相绕线组的定子30共具有12条导线20,因此总共有24个线头(12个第一端21,及12个第二端22),由于相同相位凹槽的两条导线20的第一端21及第二端22必须串连,因此两组三相绕线组的导线20共具有6个焊点,又例如两组三相绕线组利用Y字连接法焊接再需要2个焊点,因此本实施例的交流发电机定子绕组,共具有8个焊点。相较于现有技术(TW1392196)的凹槽同样具有四层导线的定子绕线组制法(同样使用96凹槽的定子),其具有384个线头及192个焊点,本发明所提供的定子绕组大幅简化了结构并缩减焊点数量。
[0084]以上实施例仅为例示性说明。事实上,本发明的定子30的凹槽33中的导线20的层数并不限定于上述实施例的四层。事实上若有必要,藉由增加凹槽33的深度,可增加单一相位一组凹槽中的导线20入线数量以增加层数,有效快速提升发电效能。实践上,一般采用2至8条导线采用上述方式绕线,并加以串连,而使一凹槽中达到四至十六层导线层。
[0085]又,本发明所采用的导线20并不限定使用16个线圈数的导线,以上述实施例而言,亦可改用具有8个线圈数的导线,举例而言,若同样欲达到在定子30的单一凹槽中具有4层导线,则需使用4条具有8个线圈数的导线。
[0086]此外,本发明采取的导线20的结构以及入线方式,使得在定子30的单一凹槽33内的导线20的多个直线部231,在定子30的截面上沿着凹槽33的径向直线排列,因此基本上导线20均相邻于凹槽33两旁的隔柱32,且空气隙较小,如图7斜线部分所示。图7的凹槽33中的导线20的直线部231排列整齐,并不会有如现有技术的图1所示导线排列紊乱的情形,因此图7中斜线部分所示的空气隙(斜线部分)明显较图1为小,因而磁场通过所有导线20的直线部231的截面较为均匀,磁阻亦较小。如图8所示,若进一步使用直线部经压扁后的导线,凹槽33中的空气隙(斜线部分)将更小,而能进一步的提升发电效能。又,本发明的导线结构以及入线方式使得定子30的凹槽33的宽度可设定的较为狭窄,而可有效增加凹槽数量,将定子小型化并且同时增加发电导线组数及提高发电效能。
[0087]又,本发明的另一特点在于,定子30的隔柱32末端形成的磁靴34其尺寸可以缩小,以提高凹槽33的开口 35的大小。一般而言,磁靴34的尺寸越大越好,以避免漏磁的现象而能提高发电机的效能,尤其在此种凹槽数较多,而凹槽尺寸较狭窄的定子型态,减小磁靴的尺寸将使得漏磁现象较容易发生,因而一般而言磁靴的尺寸相较于凹槽开口不会太小,例如现有技术TW 1392196的图10所示,隔柱末端部分的磁靴几乎将凹槽开口封闭。然而,在本发明中,定子30的凹槽33的横向宽度仅能容纳一条导线20,因此凹槽33的槽宽仅略大于导线20的线径,而隔柱32的末端具有缩小尺寸的磁靴34,使得凹槽33的开口 35的尺寸与凹槽33的槽宽近似,而能使导线20的直线部231直接自开口 35整条嵌入凹槽33中。就发电功效而言,本发明的这种定子结构依据上述实施例绕线完成后,其发电效能与磁靴尺寸较大者相近,而未有明显落差。举例而言,以同样的定子尺寸而言,具有较大尺寸的磁靴的凹槽开口为0.8mm,而依据本发明的具有较小尺寸的磁靴的凹槽开口为1.3mm至2.0mm之间,前者在转子转速1600rpm的条件下可输出的电流大小为62.9A,而后者再相同转子转速1600rpm的条件下可输出的电流大小为63.8A,后者的效能甚至优于前者。
[0088]根据上述本发明缩减定子30的磁靴34的尺寸,以加大凹槽33的开口 35的尺寸的定子结构的优势在于,可使导线20的入线作业变得较容易。详言之,过小的凹槽开口 35将使得凹槽呈现几乎是槽孔的形式,当凹槽开口小于导线20的线径,将使得导线20的入线作业仅能用插置的方式进行作业(如TW 1392196专利所公开的定子型式)。然而,本发明的较宽的凹槽开口 35,将使得导线20的直线部231整段可轻易的嵌入凹槽33中,大幅降低绕线作业的复杂性,并可提高入线速度,甚至可利用入线治具达到自动化入线作业,以提高生产效率。
[0089]本发明前述说明的定子绕线组结构,可与一转子结构结合,以组成一车用交流发电机总成,例如图9所示的转子5的结构。交流发电机的转子5可相对于定子(图中未示)转动。转子5包含转轴51、滑环52、轴承53、磁场线圈54、第一爪形磁极件55及第二爪形磁极件56。本发明的定子绕线组结构,其以同轴形式环绕于转子5的周围,当车用蓄电池的电力经由滑环52提供至磁场线圈54,第一爪形磁极件55及第二爪形磁极件
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