用于机动车的交流发电机制造技术

本发明专利技术提出一种用于机动车的交流发电机，该交流发电机包括转子（２０），该转子的磁极（３２）被设计成爪极。为了改进发电机定子的设计方案，将定子的多相绕组设计成分数槽绕组，从而特别是在槽数（Ｎ）的选取方面提供了很多其它的设计方案，通过这些其它的设计方案既可以使制造明显简化且成本降低，同时也可以提高电性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于机动车的交流发电机。
技术介绍
本专利技术基于一种像例如由DE31 41 153 Al所公开的用于机动车的交流发电机。该交流发电机具有最初设计成扁平芯组的定子叠片芯组，该叠片芯组带有三相定子绕组，在该定子绕组中，由设计成爪极的转子磁极感应出随转子一起旋转的磁场。此类发电机具有槽数为极数和相数的整数倍的绕组，其中，特别是包括12个磁极、3个相以及槽数为36的交流发电机是常见的。此外，也已公开的是，三相发电机在16个磁极的实施方式中作为包括48个槽的用于机动车的发电机。该电机的每极每相槽数q是整数且在上面提到的情况中其值为1，其中，每极每相槽数是由槽数N除以极数2p和相数m得到。同样，带有每极每相槽数为2或3的绕组的发电机也已公开。带有12个磁极的每极每相槽数为2的三相绕组具有72个槽，而每极每相槽数为3的三相绕组具有108个槽。那么，在16个磁极的实施方式中，三相发电机在每极每相槽数q= 1的情况下具有48个槽，而在每极每相槽数q-2的情况下具有96个槽。对于机动车，除了三相发电机之外，每极每相槽数q-l的六相电机也已公开，该六相电机在12个磁极的实施方式中具有72个槽，而在每极每相槽数q- 1的电机的16个磁极的实施方式中为96个槽。看出，可能的槽数的选择余地很小，并且槽数迅速地增加很大的值，因此出现了对于定子来说齿非常窄且很难沖压并且槽横截面很小，它们使得定子绕线变得困难并且导致占空系数较差。另夕卜，例如在1962年由出版社Springer-Verlag Wien出版的B6defeld和Sequenz的教一牛书 "Elektrische Maschinen"的126页及以下的内容中已在原理上公开了分数槽绕组。但是，如在该教科书第128页的实施例中所示，这些绕组在实践中只用于大型机器。它们具有作为槽数N除以极数2p和相数m的商的每极每相槽数q,该每极每相槽数不是整数而是分数。在大型机械制造业中，特别在大型同步发电机中分数槽绕组是已知的，这些同步发电机使用每极每相槽数q为2.5或3.5的绕组。
技术实现思路
与现有技术相比，根据本专利技术的用于机动车的交流发电机的定子设计方案具有如下优点至少明显减少了上述在定子槽数选择方面的限制和由此引起的在绕组设计和制造中的机械和电方面的缺点。特别是对于相数较高的电机，应当改进定子结构，以得到有利于产生定片的冲压形状，尽可能简单的绕线工艺以及良好的槽填充。这通过将定子绕组设计成分数槽绕组来实现，其中，从制造工艺方面看，特别是10到20之间的极数，优选是12或16的极数实现了特别有利的电机结构。爪极较少的小极数要求高的爪极变形力，使得爪极的设计变得困难，而磁极数量多和不同爪极之间的间隔小引起更高的磁损耗。在定子绕组的槽数方面，适合的是，选择该槽数，使其大于极数的1.5倍，优选大于极数的两倍。因此，在绕组的每极每相槽数q的界限合适的情况下，在具有10到20个磁极的电机中得到15到150之间、优选为40到IOO之间的槽数。上限是由在沖压细的槽和磁极几何形状时的制造方面的困难以及在将线圏嵌入很窄的槽中的问题来确定。合适槽数的下限是由在产生的发电机磁场曲线的较大谐波损耗得出。5在根据本专利技术的用于机动车的交流发电机的实施方式中，合适的相数为3到9之间。过低的相数在产生的电压中引起增强的脉动并由此引起更大的磁噪音，因此不应当低于作为下限的相数3。高相数基本上适合于电机设计，但在发电机被设计作为机动车的照明电机使用的情况下，它们会引起用于对所产生电压进行整流的连接消耗和元件消耗的增加。因此，不应当高于9相的上限。在这里，可以优选设计五相绕组，使得在两个相邻的相之间产生32°厄尔到40°厄尔的相角偏移，优选为36°厄尔的相角偏移。可以适当构造六相绕组，使得这六相按每两相错开28°厄尔到32°厄尔，优选是30。厄尔的星形接法连接，其中，星形的零点没有连接。在七相绕组的情况下，可以以相同的电相角偏移将这些相相互串联，其中，在串联连接中总是跳过至少一个相邻的相。定子绕组优选是由导体段构成。已经证明，在三相的电机设计中，合适的每极每相槽数q的值大于等于1/2且小于3,优选是大于等于3/4且小于2。在选择相数为6到9之间的情况下， 一般地，小于1的每极每相槽数q是合适的。在一种特别有利的五相的电机设计中，1/2到7/4之间的每极每相槽数是合适的，但在这里同样也优选小于1的每极每相槽数。基本上，每极每相槽数应当尽可能低，因为否则，特别是在相数较高的电机中，产生的槽数明显增加，同时出现了已提到的制造工艺和绕线工艺方面的困难。同样，各合适的每极每相槽数的下限也是由产生的槽数得到，其中，过低的槽数造成所提到的关于在气隙磁场内产生的谐波含量方面的缺点。有利的是，将本专利技术的分数槽绕组设计成双层绕组，因为这种布置开辟了嵌入绕组的多种可能性。优选地，首先将定子叠片芯组制成扁平芯组，因为借此一方面可以简化绕组的嵌入，另一方面可以明显提高占空系数，按数量级，提高幅度最高可达到50% 。此外，在将定子设计成扁平芯组的情况下，可以将本专利技术的分数槽绕组设计成在扁平芯组的始端和末端处具有少量的线圏突出部分，使得与6整数槽绕组相比，在将绕组突出部分嵌入相邻的槽中方面，最后将扁平芯组弯曲成圆形的定子叠片芯组的弯曲过程明显变得容易。附图说明附图示出了本专利技术的实施例，在下面的说明及所附的表格中以本专利技术的分数槽绕组的可能设计方案对这些实施例进行详细说明。图1示出了带有爪极转子的用于机动车的交流发电机的纵向剖视图2示出了每极每相槽数q = 1的传统三相整数槽绕组的视图；图3示出了在双层绕组的实施方式中用于带有4个磁极和15个槽的三相电机的分数槽绕组的实施例，其中，只画出U相的连线；和图4示出了定子的形式为扁平芯组的叠片芯组的截面图。具体实施例方式图1示出了用于机动车的交流发电机10的剖视图。该交流发电机特别是具有由两部分组成的壳体13,该壳体由第一轴承盖13.1和第二轴承盖13.2组成。轴承盖13.1和轴承盖13.2在其内容纳定子16，该定子包括圆环形的叠片芯组17，在该叠片芯组的向内敞开且轴向延伸的槽内嵌有定子绕组18。该环形定子16用其径向向内的表面包围电磁励磁的转子20,该转子被设计成爪极转子。转子20特别包括两个爪极板22和23,在这两个爪极板的外周上分别设有沿轴向延伸的爪极爪指24和25。两个爪极板22和23设置在转子20内，使得它们沿轴向延伸的爪极爪指24、 25作为N极和S极在转子20的周边上相互交替出现。因此，在磁性相反的爪极爪指24和25之间获得在磁学方面需要的爪极间隙。爪极爪指24和25为了减少噪音在外边缘上轻轻钩紧，其中，相对于带有整数槽绕组的定子，与带有分数槽绕组的定子16共同作用可以减小这些钩紧力，因为分数槽绕组的使用实现了磁场曲线的正弦形状的改善，由此本身已减少了噪音的产生。转子2 0是借助于轴2 7和位于转子每 一 侧上的滚动轴承可转动地分别支承在相应的轴承盖13.1和13.2内。该转子具有两个轴向端面，在这两个端面上分别固定有风扇30。这些风扇主要由板状或盘状部分组成，风扇叶片以已知的方式从该板状或盘状部分伸出。这些风扇30用于通过轴承盖13.1和13.2中的开口 40实现在电机1本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于机动车的交流发电机，该交流发电机包括转子（２０），该转子的磁极（３２）被设计成爪极；和定子（１６），该定子带有多相绕组（１８），该多相绕组被设计成分数槽绕组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K罗伊特林格，G沃尔夫，A斯赫恩迪，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]