車用無刷交流發電機及其勵磁線圈繞線管裝置的製作方法
2023-04-24 21:04:31 1
專利名稱：車用無刷交流發電機及其勵磁線圈繞線管裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種裝設在汽車、公交車、卡車等行駛車輛上的車用無刷交流發電機及其勵磁線圈繞線管裝置。
背景技術：
現有的車用無刷交流發電機具有勵磁線圈的繞線管裝置，繞線管裝置是由樹脂制的，並形成為繞線管不容易變形的、均勻的壁厚。在專利文獻I中，示出了如下結構採用可確保板的支承強度並縮小繞線管內徑的磁軛部與板之間的接合結構，為了能得到可確保耐振性且可通過削減勵磁線圈的材料來降低成本的無刷交流發電機用勵磁線圈的繞線管裝置，在壁厚環狀的第二磁軛部的內周面一端側形成環狀的臺階部，板的圓筒部的軸向另一端部與臺階部嵌合成在徑向上重疊的狀態，板的圓筒部在與臺階部徑向重疊的區域內通過焊接而與第二磁軛部一體化。此外，在專利文獻2中，為了提供通過構成最優化的磁迴路而使輸出電流提高的無刷交流發電機，該無刷交流發電機包括臺階部，該臺階部設置在磁軛部的軸向端部內周的側面上；板，該板具有固接於上述臺階部且由磁性體構成的圓筒部；繞線管，該繞線管被配置成圍繞板的圓筒部徑向外側，以卷繞勵磁線圈；以及定子，該定子以保持空隙的方式設置在轉子的外側，且供由勵磁線圈產生的磁通傳播，將固接在設於磁軛部內周面的臺階部上的板的圓筒部的徑向厚度尺寸形成為大於I毫米且為2毫米以下。專利文獻1:日本專利特開2005-80440號公報專利文獻2 日本專利特開2007-37233號公報然而，在現有的車用無刷交流發電機中，樹脂制的繞線管裝置的壁厚對輸出特性有著很大的影響，但若減薄上述繞線管的壁厚，則可能會使與和繞線管結合的磁軛部的爬電距離(日文沿面距離)縮小，而使電位低的磁軛部與電位高的勵磁線圈之間的勵磁線圈的耐電蝕性變差。此外，在勵磁線圈裝置的製造工序中，繞線管薄壁部在成型繞線管時或卷繞勵磁線圈時可能發生變形，而導致生產率變差。
發明內容
本發明為解決上述技術問題而作，其目的在於得到一種車用無刷交流發電機及其勵磁線圈的繞線管裝置，該車用無刷交流發電機在供勵磁線圈設置的繞線管裝置中能在不使耐電蝕性變差的情況下，降低磁阻、並能以高效率實現高輸出。本發明的車用無刷交流發電機包括轉子，該轉子設於軸；磁軛部，該磁軛部具有壁厚環狀部和圓筒部，其中，上述壁厚環狀部被固定在將軸支承成能自由旋轉的支架的內壁上，上述圓筒部形成在上述壁厚環狀部的軸向端部的內周側，上述磁軛部與轉子在徑向上隔著空隙相對；繞線管，該繞線管配置成圍繞磁軛部的圓筒部外周面，以卷繞勵磁線圈；板，該板從圓筒部的一端朝徑向外側延伸設置，並用於將繞線管與磁軛部接合；以及定子，該定子以保持空隙的方式設置在轉子的外側，且供由勵磁線圈產生的磁通傳播，繞線管在與磁軛部接合的外周端形成有使爬電距離擴大的厚壁部。 根據本發明，在車用無刷交流發電機中，不僅能使構成勵磁線圈的磁軛部與勵磁線圈間的爬電距離擴大，而能防止耐電蝕性的惡化，並且能提高繞線管抗變形的強度，而能提高操作性及勵磁線圈卷繞時的生產率。
圖1是表示本發明實施方式I的車用無刷發電機的結構的軸向剖視圖。圖2是圖1的車用無刷發電機的軸向主要部分的剖視圖。圖3是表示實施方式I的勵磁線圈繞線管裝置的軸向放大剖視圖。圖4是表示圖3中的勵磁線圈繞線管裝置的磁軛部的立體圖。圖5是表示圖3中的勵磁線圈繞線管裝置的繞線管的立體圖。(符號說明)I車用無刷發電機2 轉子3磁極鐵心4第一磁極鐵心5第一軸套部6磁軛部7第一爪狀磁極部8第二磁極鐵心9第二軸套部10第二磁軛部100壁厚環狀部101圓筒部102 孔11第二爪狀磁極部12 環13勵磁線圈14 定子15定子鐵心16定子繞組17 軸18第一軸承19第二軸承20第一支架21第二支架22整流器23貫穿螺栓
24帶輪
30繞線管裝置
31板
32繞線管
320筒部
321第一延伸設置部
322第二延伸設置部
330厚壁部
340突起部
具體實施例方式實施方式I首先，對本發明實施方式I的車用無刷發電機I的結構進行敘述。在圖1中，轉子2設於軸17，該轉子2還具有傳輸磁通的磁極鐵心3，該磁極鐵心3由第一磁極鐵心4及第二磁極鐵心8形成。構成第一磁極鐵心4的第一軸套部5在軸心位置上設有用於供軸17插通的通孔(未圖示)。此外，環狀的第一磁軛部6從第一軸套部5的一端朝徑向外側延伸設置，而第一爪狀磁極部7從該磁軛部6的外周朝軸向另一端側延伸設置。另外，軸17被壓入設於第一磁極鐵心4的軸心的通孔(未圖示)，並被安裝成無法相對旋轉。另一方面，構成第二磁極鐵心8的第二軸套部9與第一磁極鐵心4 一樣，在軸心位置上設有用於供軸17插通的通孔(未圖示)。在上述第二軸套部9的徑向外側配置有固接於第二支架21且呈環狀的第二磁軛部10，以使第二磁軛部10與上述第二軸套部9之間具有微小空隙。另外，如後所述，勵磁線圈13通過板31及繞線管32固定在第二磁軛部10的軸向端部。此外，在第二磁軛部10的徑向外側配置有第二爪狀磁極部11，以使第二爪狀磁極部11與第二磁軛部10之間具有微小空隙。上述第二爪狀磁極部11通過環12固接於第一爪狀磁極部7，並被配置成與第一爪狀磁極部7嚙合，其中，上述環12配置在第一爪狀磁極部7的徑向內周側且由非磁性體製成。另外，軸17被壓入設於第二磁極鐵心8的軸心的通孔(未圖示)，並被安裝成無法相對旋轉，並在使第二軸套部9的軸向端面與第一軸套部5的軸向另一端面對接的狀態下，安裝成無法相對旋轉。而且，定子14具有卷繞有定子繞組16的定子鐵心15，並配置成圍繞轉子2的外周。第一支架20與第二支架21 —起，夾著定子鐵心15的軸向兩端的肩部，並通過貫穿螺栓23對定子鐵心15進行夾持。
此外，第一支架20經由第一軸承18而將軸17的一端側支承成能自由旋轉，第二支架21經由第二軸承19而將軸17的另一端側支承成能自由旋轉。藉此，轉子2在第一支架20及第二支架21內配置成能自由旋轉。而且，帶輪24固接在從第一支架20朝外部延伸的軸17的一端，從而被發動機(未圖示)驅動。在如上所述構成的車用無刷發電機I中，通過將電流從電池(未圖示)供給至勵磁線圈13，從而如圖2所示在勵磁線圈13周圍產生磁通Φ。上述磁通Φ可沿如下通路流動 磁通Φ從第二磁軛部10經由保持在徑向內側的微小空隙而傳遞至第二軸套部9，接著從端面與第二軸套部9對接的第一軸套部5經由第一磁軛部6及第一爪狀磁極部7而橫穿配置在轉子2的徑向外側的定子14，然後經由第二爪狀磁極部11及其徑向內側的微小空隙而最終回到第二磁軛部10。因此，第一爪狀磁極部7被磁化成N極，第二爪狀磁極部11被磁化成S極。另一方面，帶輪24被發動機驅動而使與該帶輪24直接連接的軸17旋轉，藉此使轉子2旋轉。通過上述旋轉，由勵磁線圈13產生的磁場也旋轉，構成該旋轉磁場的磁通Φ經由上述通路而施加到定子鐵心15，並在定子繞組16中產生交流電動勢。因該交流電動勢而在定子繞組16中產生的交流電流被整流器22整流成直流，從而對電池(未圖示)進行充電。此時，勵磁線圈13因被安裝到固接於第二支架21的第二磁軛部10而不旋轉，但使將第一軸套部5、第一磁軛部6及第一爪狀磁極部7 —體形成的第一磁極鐵心4和第二磁極鐵心8的第二軸套部9及第二爪狀磁極部11旋轉。圖3是表示包括第二磁軛部10的勵磁線圈繞線管裝置的軸向放大剖視圖，繞線管裝置30由第二磁軛部10、板31和繞線管32構成，其中，上述第二磁軛部10固接於第二支架21，上述板31通過凸焊或點焊而固接於第二磁軛部10，上述繞線管32配置在由第二磁軛部10和板31構成的空間內，並供勵磁線圈13卷繞。第二磁軛部10由壁厚環狀部100和圓筒部101形成，其中，上述壁厚環狀部100的截面呈矩形且形成為環狀，上述圓筒部101是用相同構件從該壁厚環狀部的軸向端部延長的(參照圖4)，為了使發電效率最優化，且為了將板31高強度地固接於第二磁軛部10的端面，圓筒部101在從厚壁環狀部100的端面至繞線管端面部的範圍內形成為厚度t的環狀。板31是通過對軟鋼板衝壓成形製造而成的，並從第二磁軛部10的圓筒部101的一端朝徑向外側延伸設置，從而將繞線管32接合到第二磁軛部10。此外，繞線管32是由尼龍樹脂形成的，並具有用於與第二磁軛部10的圓筒部101的徑向外側嵌合的筒部320，並從筒部320的兩端朝徑向外側設有圓盤狀的第一延伸設置部321及第二延伸設置部322 (參照圖5)。在第二延伸設置部322上設有突起部340，該突起部340被插入到設在第二磁軛部10的厚壁環狀部100端面上的多個孔102中。上述繞線管32的筒部320、第一延伸設置部321及第二延伸設置部322的壁厚相對於現有結構的繞線管被減薄至例如O. 5mm左右，不僅能擴大卷繞於繞線管32內部的勵磁線圈13的卷繞容積，還能通過降低勵磁線圈13與第二磁軛部10之間的磁阻，使旋轉磁通增加來提高輸出電流。但是，在此通過使繞線管32的第二延伸設置部322薄壁化，可能會使卷繞在繞線管32內部的勵磁線圈13的外周部與第二磁軛部10的外周部之間的爬電距離a縮小，而使耐電蝕性降低。在本實施方式中，如圖3所示，在與第二磁軛部10接合的繞線管32的第二延伸設置部322的外周端形成有從內周朝外周呈錐狀的厚壁部330。上述厚壁部330的寬度方向(繞線管32的軸向)的尺寸被設定為例如O. 8 1. Omm的大小，從而可擴大勵磁線圈13與第二磁軛部10的外周部之間的爬電距離a。藉此，除了能在不使勵磁線圈的耐電蝕性變差的情況下以高效率實現高輸出之外，還能防止因薄壁化而使繞線管32的強度降低，並提高繞線管抗變形的強度，從而能提高操作性及勵磁線圈卷繞時的生產率。如上所述，根據本發明的車用無刷發電機，由於包括轉子2，該轉子2設於軸17 ；磁軛部10，該磁軛部10具有壁厚環狀部100和圓筒部101，其中，上述壁厚環狀部100被固定在將軸支承成能自由旋轉的支架20、21的內壁上，上述圓筒部101形成在上述壁厚環狀部的軸向端部的內周側，上述磁軛部10與轉子在徑向上隔著空隙相對；繞線管32，該繞線管32配置成圍繞磁軛部的壁厚環狀部的軸向端部及圓筒部外周面，以卷繞勵磁線圈13 ;板31，該板31從圓筒部的一端朝徑向外側延伸設置，並用於將繞線管與磁軛部接合；以及定子14，該定子14以保持空隙的方式設置在轉子的外側，且供由勵磁線圈產生的磁通傳播，繞線管32在與磁軛部10接合的外周端形成有使爬電距離擴大的厚壁部330，因此，在車用無刷發電機中，可擴大構成勵磁線圈的磁軛部與勵磁線圈之間的爬電距離，從而能防止耐電蝕性的惡化，並且能提高繞線管抗變形的強度，從而能提高操作性及勵磁線圈卷繞時的生產率。
權利要求
1.一種車用無刷交流發電機，包括轉子，該轉子設於軸；磁軛部，該磁軛部具有壁厚環狀部和圓筒部，其中，所述壁厚環狀部被固定在將所述軸支承成能自由旋轉的支架的內壁上，所述圓筒部形成在所述壁厚環狀部的軸向端部的內周側，所述磁軛部與所述轉子在徑向上隔著空隙相對；繞線管，該繞線管配置成圍繞所述磁軛部的所述壁厚環狀部的軸向端部及圓筒部外周面，以卷繞勵磁線圈；板，該板從所述圓筒部的一端朝徑向外側延伸設置，並用於將所述繞線管與所述磁軛部接合；以及定子，該定子以保持空隙的方式設置在所述轉子的外側，且供由所述勵磁線圈產生的磁通傳播，所述繞線管在與所述磁軛部接合的外周端形成有使爬電距離擴大的厚壁部。
2.如權利要求1所述的車用無刷交流發電機，其特徵在於，所述繞線管具有與所述磁軛部的圓筒部嵌合的筒部和從所述筒部的兩端朝徑向外側延伸的圓盤狀的延伸設置部，在與所述磁軛部的壁厚環狀部接合的所述繞線管的延伸設置部的端部，所述厚壁部從內周側向外周側方向形成為錐狀。
3.如權利要求1或2所述的車用無刷交流發電機，其特徵在於，將所述繞線管的筒部及除所述厚壁部之外的延伸設置部薄壁化。
4.一種車用無刷交流發電機的勵磁線圈繞線管裝置，包括磁軛部，該磁軛部具有壁厚環狀部和圓筒部，其中，所述壁厚環狀部被固定在車用無刷交流發電機的支架的內壁上，所述圓筒部形成在所述壁厚環狀部的軸向端部的內周側；繞線管，該繞線管配置成圍繞所述磁軛部的所述壁厚環狀部的軸向端部及圓筒部外周面，以卷繞所述車用無刷交流發電機的勵磁線圈；以及板，該板從所述圓筒部的一端朝徑向外側延伸設置，並用於將所述繞線管與所述磁軛部接合，所述繞線管在與所述磁軛部接合的外周端形成有使爬電距離擴大的厚壁部。
5.如權利要求4所述的車用無刷交流發電機的勵磁線圈繞線管裝置，其特徵在於，所述繞線管具有與所述磁軛部的所述圓筒部嵌合的筒部和從所述筒部的兩端朝徑向外側延伸的圓盤狀的延伸設置部，在與所述磁軛部接合的所述繞線管的延伸設置部的端部，所述厚壁部從內周側向外周側方向形成為錐狀。
6.如權利要求4或5所述的車用無刷交流發電機，其特徵在於，將所述繞線管的筒部及除所述厚壁部之外的延伸設置部薄壁化，以擴大所述勵磁線圈的卷繞容積。
全文摘要
一種車用無刷交流發電機及其勵磁線圈繞線管裝置，在供勵磁線圈設置的繞線管裝置中能在不使耐電蝕性變差的情況下，降低磁阻並能高效地實現高輸出。所述車用無刷交流發電機包括轉子，該轉子設於軸；磁軛部，該磁軛部具有被固定在將軸支承成能自由旋轉的支架的內壁上的壁厚環狀部和形成在該壁厚環狀部的軸向端部的內周側的圓筒部，所述磁軛部與轉子在徑向上隔著空隙相對；繞線管，該繞線管配置成圍繞磁軛部的壁厚環狀部的軸向端部及圓筒部外周面，以卷繞勵磁線圈；板，該板從圓筒部的一端朝徑向外側延伸設置，並用於將繞線管與磁軛部接合；以及定子，該定子以保持空隙的方式設置在轉子的外側，且供由勵磁線圈產生的磁通傳播，繞線管在與磁軛部接合的外周端形成有使爬電距離擴大的厚壁部。
文檔編號H02K1/28GK103001351SQ20121014745
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月11日 優先權日2011年9月13日
發明者林秀行 申請人:三菱電機株式會社