專利名稱：尤其用于機動車的多相旋轉(zhuǎn)電機,如交流發(fā)電機或交流發(fā)電機－啟動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一多相旋轉(zhuǎn)電機，例如交流發(fā)電機或交流發(fā)電機-啟動機(alterno-démarreur)等，其尤其用于機動車領域，所述類型的旋轉(zhuǎn)電機在其機殼內(nèi)部包括一圍繞一轉(zhuǎn)子的定子，所述定子包括一星形三相繞組和一三角形三相繞組，它們的引出端連接到整流橋，所述整流橋平行地安裝在旋轉(zhuǎn)電機的地線和輸出端子之間，所述兩繞組同時接納在定子槽里。
所述兩個三相繞組，一個采用星形連接，另一個采用三角形連接，形成混合定子繞組裝置。
背景技術：
所述類型的旋轉(zhuǎn)電機在法國專利文獻N°2 737 063中已知，對于這份專利，我們將在下面進行更詳細的描述。為了使兩個三相繞組—一個采用星形連接而另一個采用三角形連接—產(chǎn)生的電壓可以保持一致，需指出的是，三角形繞組的匝數(shù)應當為星形繞組匝數(shù)的 倍。同時，必須明確兩個繞組的線匝的截面積之比應當為數(shù)值
背景技術因此僅限于考慮混合定子繞組裝置獲得的特殊正效應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出借助于混合定子繞組裝置可以優(yōu)化一前述旋轉(zhuǎn)電機的性能。
為了達到這一目的，在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機中，對星形和三角形繞組的匝數(shù)之比進行選擇，以使得每一個繞組的匝數(shù)為整數(shù)，并使得這些匝數(shù)比盡可能接近數(shù)值 所述旋轉(zhuǎn)電機的特征在于，星形繞組的匝數(shù)和三角形繞組的匝數(shù)分別為3和5。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，星形繞組導線的直徑與三角形繞組導線的直徑不同，且選擇所述直徑比以使得其接近所述繞組的最優(yōu)電阻比 并且星形定子繞組的直徑和三角形定子繞組的直徑選擇為使得槽內(nèi)的充填率大于50％。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，星形繞組由兩條平行的導線構(gòu)成，有利地是，所述兩條平行導線以分布方式(en réarti)纏繞。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征，在一定子槽里的星形繞組的線匝以分布方式設置在槽的開口處，而三角形繞組的線匝位于槽的底部里。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征，在一包括多對磁極和多個永久性磁鐵的轉(zhuǎn)子里，磁鐵數(shù)少于磁極數(shù)，且磁鐵對稱于轉(zhuǎn)子中心而布置。
當然，所述有利特征可以獨立考慮，也可以組合使用。


參考以下附圖，在對其進行解釋性描述的過程中，本發(fā)明將得到更好的理解，且所述發(fā)明的目的、特征、細節(jié)以及優(yōu)點將被呈現(xiàn)得更為清晰，附圖僅以示出了本發(fā)明的一種實施方式的舉例方式給出，其中，[13]-圖1是現(xiàn)有技術的一旋轉(zhuǎn)電機的軸向剖面圖；[14]-圖2示出了一旋轉(zhuǎn)電機的電路圖，其中，根據(jù)現(xiàn)有技術，定子繞組包括一星形三相繞組和一三角形三相繞組；[15]-圖3是根據(jù)本發(fā)明的一旋轉(zhuǎn)電機的定子拔出后的剖面圖。
-圖4是根據(jù)本發(fā)明的一旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子的透視圖；[17]-圖5是一曲線圖，示出了根據(jù)星形繞組和三角形繞組的匝數(shù)之比R的電機的熱狀態(tài)T。
具體實施例方式參考圖1，下面簡要地描述現(xiàn)有技術的一旋轉(zhuǎn)電機，在此種情況下，所述旋轉(zhuǎn)電機為一三相型交流發(fā)電機，其特別用于熱力發(fā)動機式機動車，本發(fā)明可以應用于該領域中。當然，交流發(fā)電機可以為可逆的，并且可包括一交流發(fā)電機—啟動機，其特別用于啟動機動車的熱力發(fā)電機。當電機以交流發(fā)電機模式運行時，它同所有交流發(fā)電機一樣，把機械能轉(zhuǎn)化為電能。當電機以電動機方式運行時，特別是當其以啟動機方式運行以便起動機動車的熱力發(fā)動機時，它把電能轉(zhuǎn)換成機械能。
所述電機一般包括一機殼1，以及在所述機殼內(nèi)部并與一軸3相連的一轉(zhuǎn)子2，和一定子4，所述定子圍繞轉(zhuǎn)子且包括一主體，所述主體為一帶槽的鐵皮盒體形式，此處其為半封閉型，用于安裝定子繞組，所述定子繞組在定子的兩側(cè)形成用5表示的一髻結(jié)體(chignon)。所述繞組在這里包括一星形三相繞組和一三角形三相繞組，它們以如下的描述方式設置，以便形成一混合定子繞組裝置。
在圖中所示的例子里，轉(zhuǎn)子實施為一爪式轉(zhuǎn)子的形式，如文獻US2002/0175589 A1和EP 0 454 039 A1中描述的那樣，其包括兩個極輪7、8，所述兩極輪軸向地并置且它們每一個都具有一橫向輪盤，所述輪盤在其外周具有梯形形狀的齒9，所述齒9軸向地伸向另一極輪的輪盤，一極輪的齒深入到另一極輪的兩相鄰齒9之間存在的空間里，從而使極輪的齒相互交錯。一激磁繞組10軸向地安裝在輪盤和極輪7、8之間。它由一柱形芯形式的轉(zhuǎn)子部分支承，可以獨立于輪盤，或如圖1所示為分別屬于其中一輪盤的兩部分型。當激磁繞組10被激活時，也就是說，其被供電時，鐵磁材料的轉(zhuǎn)子被磁化，并成為一施感轉(zhuǎn)子，并在極輪齒上形成磁極。
當軸3旋轉(zhuǎn)時，所述施感轉(zhuǎn)子在感應定子內(nèi)形成一股感應交流電。
作為實施變型，轉(zhuǎn)子可為一凸極，如文獻WO 02/054566中描述的，并且因而包括多個各自繞著一所述凸極纏繞的激磁繞組。
轉(zhuǎn)子2的軸3，在其前端上帶有一帶輪12，所述帶輪屬于一傳動裝置，所述傳動裝置將運動傳輸給位于機動車的交流發(fā)電機和熱力發(fā)動機之間的至少一傳動皮帶；而在其后端13帶有擋油環(huán)，所述擋油環(huán)由導線式聯(lián)結(jié)件連接到轉(zhuǎn)子的所述一個或多個激磁繞組的端部上。電刷屬于一握刷器，其通常用標號14表示，且設置為使得在擋油環(huán)上摩擦。握刷器連結(jié)到一電調(diào)壓器。
機殼1為兩部分型，即一靠近帶輪12的前支承體16和一支撐握刷器、電調(diào)壓器和以下將要描述的整流橋的后支承體17。所述支承體為凹空形且各自在中央部位包括一滾珠軸承19和20，以便轉(zhuǎn)動安裝轉(zhuǎn)子2的軸3。在所示電機中，支承件上開有洞眼，以便通過空氣的流通使交流發(fā)電機冷卻。為此，轉(zhuǎn)子至少在其軸向端部之一支承有一用于保證所述空氣流通的風扇。在圖中所示的例子中，標記為23的風扇設置在轉(zhuǎn)子的正前面上，而另一個功率更大的風扇24位于后面，每一個風扇都具有多個標記為25和26的葉片。作為實施變型，交流發(fā)電機也可以經(jīng)由水冷卻，機殼因而構(gòu)型為能具有一適合的水流通道。
在圖2中示出的類型且可應用本發(fā)明的一旋轉(zhuǎn)電機，其包括一混合定子繞組裝置，所述混合繞組裝置如圖2所示，包括一星形三相繞組28和一三角形三相繞組29，它們的引出端分別與整流橋30和31相連，所述整流橋包括如二極管32或MOSFET型的晶體管等整流元件，特別是當電機為可逆型且由例如文獻FR A 2 745 445(US A 6 002 219)中描述的交流發(fā)電機-啟動機構(gòu)成時。
因此(圖2)，每個三相繞組都包括三條支路，所述支路分別由一單相繞組構(gòu)成。
星形三相繞組包括成星形聯(lián)接的三條支路、一共同引入端以及電連接至整流橋30的三個引出端。
三角形三相繞組包括成三角形聯(lián)接的三條支路，即它們兩兩電連接到三角形的每一個頂點，每個頂點都構(gòu)成一引入端。所述三相繞組的引出端電連接到整流橋31上。
整流橋平行地安裝在地線和連續(xù)的輸出端子33之間。
所述整流橋由交流發(fā)電機的后支承體17支撐，例如文獻FR A 2737 063中的圖3所示。
整流橋為Graetz型交互雙級橋(ponts double alternance)。所述整流橋特別可以把在定子繞組中產(chǎn)生的交流電整流成一連續(xù)電流，尤其是從而可為機動車的電池充電。
為了使得由兩個繞組輸送的電壓基本保持一致，三角形繞組29的匝數(shù)比星形繞組28的匝數(shù)多 倍。三角形繞組的線匝的截面積和星形繞組的線匝的截面積之間的比為 [33]鑒于圖2的電路圖通過例如法國專利N°2 737 063已被了解，將不在下文詳述。
如圖3所示，星形繞組28和三角形繞組29的線匝設置在標記為35的相同槽之中，三角形繞組的線匝設置在靠近槽的開口36處，而星形繞組28的線匝則位于槽的底部里。
需要注意，在所描述的實施方式中，轉(zhuǎn)子2(圖4)，其每個極輪具有8個齒9，因而即有8對磁極。因此，在定子主體中設置了48個槽，即比文獻US 2002/0175589 A1和EP 0 454 039 A1中描述的方案的槽少兩倍。當然，根據(jù)具體實施方法，轉(zhuǎn)子可以包括6、7、10或12對磁極，定子則可以包括36、42、60或72對磁極。
公知地，對介于接收繞組第一支路的兩連續(xù)接納槽之間的一三相繞組，相應地設置有分別用于接收繞組第二和第三支路的兩接納槽。
同時還需注意，每一個槽35公知包括一未被標示的槽絕緣件，用來使得繞組導線相對于定子的主體絕緣，而且，每一個槽35的開口36都足夠?qū)?，從而能使繞組導線從中通過。所述開口公知由一未被標示的墊塊封閉。有利的是，所述墊塊具有彈性，從而能在繞組導線上施加一緊固力。
本發(fā)明的目的是為了改進圖1和圖2所示類型的旋轉(zhuǎn)電機，從而優(yōu)化其性能，特別是如下文描述的借助混合定子繞組裝置的適當構(gòu)型和輔助的創(chuàng)造性測量。
本發(fā)明基本上基于該發(fā)現(xiàn)星形繞組28和三角形繞組29接納在定子的各個槽里的匝數(shù)的選擇，對電機的性能具有重要影響。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以發(fā)現(xiàn)為了獲得最優(yōu)的熱力條件，匝數(shù)應當盡可能小，但是三角形繞組的匝數(shù)與星形繞組的匝數(shù)之比應當盡可能接近等于 的最優(yōu)值。
通過測量可以建立如圖5所示的特性曲線，所述曲線在縱坐標軸上示出了電機的熱狀態(tài)，即在定子主體的鐵制部分上，也就是構(gòu)成定子主體的鐵皮盒體上或在整流橋二極管處測得的溫度，并在橫坐標軸上示出兩個繞組的匝數(shù)之比R。因此根據(jù)所述兩條件并且考慮到各匝數(shù)應當為一整數(shù)，橫坐標軸上帶有可考慮的不同的匝數(shù)比或組合。因此在星形繞組的匝數(shù)為2、3、4的情況下，橫坐標軸上標出可考慮的比值?？勺⒁獾剑€具有一朝上開口的鐘形狀，且其最小值介于5/3和7/4之間，此處，比值具有一最優(yōu)值 在最優(yōu)值 的右側(cè)，熱值隨星形繞組的匝數(shù)的增加而下降的原因在于因而變大的髻結(jié)體令冷卻空氣無法通過，這可能測量為定子鐵制部分的溫度升高。在最優(yōu)值 左側(cè)，熱值下降是因為，為了獲得一為2的星形繞組匝數(shù)，需要關連為4的三角形繞組匝數(shù)，這會產(chǎn)生一等于2的比，而非最優(yōu)值 遠離最優(yōu)值的所述比，在電動系統(tǒng)中導致平衡失調(diào)，這表現(xiàn)為在整流橋二極管處的溫度升高。
因此證實了該繞組構(gòu)型將特別有利，即其在各槽中具有三個星形繞組線匝和五個三角形繞組線匝。
據(jù)上文所指，混合定子繞組裝置，即部分為星形且部分為三角形，仍需遵循如下條件，即三角形繞組的電阻比應當?shù)扔谛切卫@組的電阻乘以 為了接近所述最優(yōu)值 本發(fā)明建議使用直徑不同的三角形繞組導線和星形繞組導線。如果要使得槽的充填率高于或等于50％，且繞組導線的直徑盡可能大，從而保證獲得髻結(jié)體的良好通風效果，電機可以運行的熱條件可被最優(yōu)化。但是，由于對于直徑較小的導線將線匝安裝在槽中更為容易，因而可以考慮用平行導線實施星形繞組的線匝。然而，平行導線的數(shù)目應當盡可能少，從而保證髻結(jié)體的良好通風效果。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，證實實施三角形三相繞組和星形三相繞組特別有利，即三角形三相繞組的各支路用一第一直徑的導線實施，而星形三相繞組的各支路用分布纏繞的一第二直徑的兩條平行導線實施。為了記憶，提請注意分布繞組指將導線在定子主體的槽中沿一圓周方向纏繞，然后在纏繞定子主體一圈后，將導線在定子主體的槽中沿另一圓周方向進行纏繞。
這里，對于星形繞組，對其各支路來說，在定子主體的槽中用兩條平行導線，即兩條主導線(fil en main)，纏繞定子主體三圈，而對于三角形繞組，則在定子主體的槽中纏繞定子主體五圈。
各支路于是分別包括三個和五個線匝。
通過應用該特別有利的組合配置——即在定子的各槽中有五個三角形三相繞組線匝和三個星形三相繞組線匝，于是便得到如圖3所示的構(gòu)型，其由于每一線匝兩條導線，因而一星形繞組支路有六條導線，所述星形繞組支路位于槽的底部并在一三角形繞組支路的五個線匝，也就是五條導線之下。
例如，在沒有平行地布置導線的一定子混合繞組裝置內(nèi)，三角形繞組可由一1.6毫米的導線構(gòu)成，而星形繞組則可以由2.24毫米的導線組成。平行地實施星形繞組的線匝，對于星形繞組導線和三角形繞組導線來說，可以分別使用直徑為1.6毫米和1.7毫米的導線。
需注意的是，把三角形繞組導線設置在槽35的開口36附近，并把星形繞組導線布置在槽底部，能保證電流量的良好平衡性。然而，為了改進熱力條件并減小電機噪音，更有利的是，把星形繞組導線以分布方式置于槽的開口處，且將三角形繞組導線布置在槽底部。
通過使用如圖4所示構(gòu)型的一轉(zhuǎn)子，根據(jù)本發(fā)明的電機的性能，即其功率和效率還可以提高。以本領域技術人員所公知的且如法國專利N°2 784 248中所描述的，所述轉(zhuǎn)子包括一定數(shù)量的永久磁鐵38，所述永久磁鐵介置在兩齒9之間，所述齒鄰近定子例如圖1所示定子2的邊圍上，并且對所述磁鐵的數(shù)量進行選擇，以使得其低于轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)，并且使得磁鐵的布置相對于轉(zhuǎn)子的軸對稱。本發(fā)明所述的布置同樣也可以運用在凸極型轉(zhuǎn)子上。
如圖4所示，8對磁極設置有4對磁鐵38。
需注意的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)更有利的是，在鐵皮盒體形狀的定子主體外周設置有一彈性系統(tǒng)，使其通過在前部和一平墊圈40且在后部和一緩沖件41來過濾振蕩，柔性導熱樹脂插于前支承體和定子主體之間，用于排熱，這如圖1中所示。
由上述描述得出，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有多種優(yōu)勢，比如，提高整體功率，降低磁噪音及波動率。所述優(yōu)勢得益于兩個星形和三角形繞組在定子里錯開30度電角度，同時符合一為 的匝數(shù)比和一為 的繞組電阻比。如圖1所示的電機借助一前風扇和一功率更大的后風扇，經(jīng)由空氣冷卻。電機的功率還可以通過使用性能更好的風扇得以提高，比如使用通過疊置兩個初級風扇而獲得的風扇，所述兩個初級風扇中的每一個都包括一系列葉片，這如文獻FR A 2 741 912中所描述并如圖1中所示的(后風扇)。星形繞組導線的直徑與三角形繞組導線的直徑不同。星形繞組可以用兩條主導線纏繞而成，三角形繞組導線則用一條主導線纏繞而成。星形繞組導線以分布波形方式纏繞，且所使用的導線為圓形導線，以便改進定子髻結(jié)體的冷卻性能。導線的截面積大于或等于1.5毫米。在髻結(jié)體中，也可以交換相的位置。
為了進一步提高對髻結(jié)體的冷卻，可以在髻結(jié)體處設置軸向高度不同的繞組。因此，繞組之一，優(yōu)選位于槽底部附近的繞組，就相對于在各個髻結(jié)體處的另一繞組軸向凸起地延伸。在這種情況下，星形繞組被置于槽的底部。
權利要求
1.多相旋轉(zhuǎn)電機，所述類型電機包括—整流橋，—一定子，其在一機殼的內(nèi)部，所述定子配設有一槽式定子主體和接納在所述定子主體的槽內(nèi)的繞組，—以及一轉(zhuǎn)子，其由所述定子環(huán)繞，所述定子包括一星形三相繞組和一三角形三相繞組，這些繞組的引出端連接到所述整流橋，所述整流橋平行地安裝在地線和一共同的輸出端子之間，所述兩繞組共同接納在所述定子的槽里，在所述電機中，星形繞組(28)的匝數(shù)和三角形繞組(29)的匝數(shù)之比(R)選擇為使得各個繞組(28，29)的匝數(shù)為一整數(shù)，并保持所述匝數(shù)比盡可能接近數(shù)值 且盡可能小，其特征在于，星形繞組(28)的匝數(shù)和三角形繞組(29)的匝數(shù)分別為3和5。
2.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，所述星形繞組(28)導線的直徑與所述三角形繞組(29)的導線的直徑不同；而且所述直徑選擇為使得所述兩繞組的橫截面積之比接近數(shù)值 而且所述星形定子繞組(28)的直徑和所述三角形繞組(29)的直徑選擇為使得所述定子(4)的槽(35)內(nèi)的充填率大于50％。
3.根據(jù)權利要求2所述的電機，其特征在于，所述星形繞組(28)由兩條平行導線形成，且有利地是所述兩條平行導線以分布方式纏繞。
4.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，在一定子槽(35)里的所述星形繞組(28)的線匝以分布方式設置在所述槽(35)的開口(36)處，而所述三角形繞組(29)的線匝位于所述槽的底部里。
5.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，在一包括多對磁極(9)和多個永久性磁鐵(38)的轉(zhuǎn)子(2)里——所述磁鐵布置在兩相鄰磁極(9)之間的轉(zhuǎn)子周邊上，所述磁鐵(38)的數(shù)目少于所述磁極的數(shù)目，所述磁鐵相對于所述轉(zhuǎn)子的中心對稱地布置。
6.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，所述定子(4)的主體，借助于一彈性懸置系統(tǒng)(40，41)固定在所述機殼(1)上。
7.根據(jù)權利要求6所述的電機，其特征在于，所述彈性系統(tǒng)在所述定子主體的前部包括一平墊圈(40)，且在后部包括緩沖件(41)。
8.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(2)支承有一雙重風扇，所述雙重風扇通過兩風扇疊置而獲得。
9.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，它包括一用于機動車的交流發(fā)電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一多相旋轉(zhuǎn)電機，例如交流發(fā)電機或交流發(fā)電機－啟動機，其尤其用于機動車。所述旋轉(zhuǎn)電機在一機殼內(nèi)部包括一圍繞一轉(zhuǎn)子的定子；所述定子包括一星形三相繞組和一三角形三相繞組，其引出端連接到整流橋，所述整流橋平行地安裝在地線和一共同的輸出端子之間。所述兩繞組共同接納在定子槽里。在所述電機中，星形繞組和三角形繞組的匝數(shù)選擇為使得所述各個繞組的匝數(shù)分別為3和5。本發(fā)明可運用于交流發(fā)電機和交流發(fā)電機－啟動器。
文檔編號H02K5/24GK1846339SQ200480025442
公開日2006年10月11日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權日2003年9月5日
發(fā)明者F·托夫龍, O·加斯 申請人:瓦萊奧電機設備公司