本發(fā)明涉及一種用于交流發(fā)電機(jī)或電機(jī)的定子，并且它還涉及一種包括該類型的定子的交流發(fā)電機(jī)或電機(jī)。

本發(fā)明在用于機(jī)動車輛的交流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)起動器領(lǐng)域中具有特別有利的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

眾所周知，單相或多相類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括同軸布置的至少兩個(gè)部分，即電樞和電感器。這些部分中的第一部分圍繞著這些部分的第二部分，其通常與旋轉(zhuǎn)軸成一體的。

所述部分中的第一部分構(gòu)成定子，而第二部分構(gòu)成電機(jī)的轉(zhuǎn)子。

當(dāng)電樞由轉(zhuǎn)子形成時(shí)，該電機(jī)構(gòu)成電動機(jī)，并將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。當(dāng)電樞由定子形成以便起到發(fā)電機(jī)的作用時(shí)，該電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并構(gòu)成例如交流發(fā)電機(jī)。將理解到，電機(jī)可以是可逆的，并且還可以將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以便形成例如用于機(jī)動車輛的交流發(fā)電機(jī)-起動器，使得特別可以啟動機(jī)動車輛的內(nèi)燃機(jī)機(jī)同時(shí)具有交流發(fā)電機(jī)功能。

圖1是橫截面半視圖，其表示用于機(jī)動車輛的為具有內(nèi)部通風(fēng)的三相型交流發(fā)電機(jī)形式的多相旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中所述機(jī)動車輛具有在將要參照的文獻(xiàn)ep-a-0515259中描述的類型的內(nèi)燃機(jī)。

在圖1中從左到右，即從前到后，交流發(fā)電機(jī)包括與軸2的前端一體的驅(qū)動滑輪11，其后端支撐屬于集電器的集電環(huán)10a，10b。軸2的軸線x-x構(gòu)成電機(jī)和集電器的旋轉(zhuǎn)軸線。

中心地，軸2以固定的方式支撐轉(zhuǎn)子4，轉(zhuǎn)子4設(shè)置有勵(lì)磁繞組5，其端部通過有線連接被連接到集電器1，如文獻(xiàn)fr2710197，fr2710199和fr2710200的圖11中可看到的。轉(zhuǎn)子4在這種情況下是爪型轉(zhuǎn)子，因此包括兩個(gè)磁輪6，7，每個(gè)磁輪分別支撐前風(fēng)扇8和后風(fēng)扇9，每個(gè)風(fēng)扇設(shè)置有如在文獻(xiàn)ep-a-0515259中的葉片。

每個(gè)輪具有朝向另一個(gè)輪的軸向齒，其中一個(gè)輪的齒與另一個(gè)輪的齒疊置，用于當(dāng)繞組5通過集電器1的集電環(huán)被勵(lì)磁時(shí)形成磁極，每個(gè)與由電刷保持器100支撐的電刷(無附圖標(biāo)記)接觸，所述電刷保持器100在本實(shí)施例中與未示出的電壓調(diào)節(jié)器成一體。電刷具有相對于軸線x-x的徑向取向，而集電環(huán)10a，10b具有相對于軸線x-x的軸向取向。

所述調(diào)節(jié)器被連接到用于將交流電流整流為直流110的裝置，例如二極管電橋(其中兩個(gè)示于圖1中)，或作為變型，mosfet類型的晶體管，特別是當(dāng)交流發(fā)電機(jī)是可逆型的，并且由例如文獻(xiàn)wo01/69762中所述的交流發(fā)電機(jī)起動器組成時(shí)。該裝置110本身首先電連接到屬于交流發(fā)電機(jī)的定子13所包括的繞組12的相輸出端，其次連接到機(jī)動車輛的車載網(wǎng)絡(luò)和的電池。定子13，其在交流發(fā)電機(jī)的情況下形成電樞，圍繞轉(zhuǎn)子4并且包括在其內(nèi)部設(shè)置有軸向凹口(未示出)和繞組12的主體14。軸向凹口設(shè)置有繞組12的電線或引腳。這些繞組12具有發(fā)髻狀部(chignon)，該發(fā)髻狀部首先從主體14的兩側(cè)軸向突出地延伸，其次在風(fēng)扇8，9的上方徑向延伸。

為了參考，將記住，電壓調(diào)節(jié)器用于控制在勵(lì)磁繞組5中循環(huán)的電流的目的，以便通過電流來調(diào)節(jié)提供給車載網(wǎng)絡(luò)和車輛的電池的電壓整流裝置110。

風(fēng)扇8，9分別在被稱為前軸承150的前凸緣和被稱為后軸承160的后凸緣附近延伸，屬于電機(jī)的固定殼體，該殼體被連接到大地。當(dāng)風(fēng)扇8，9-轉(zhuǎn)子4-軸2的組合通過包括與滑輪11接合的至少一個(gè)皮帶的傳動裝置由連接到機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)的滑輪11旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承150，160被穿孔用于借助于風(fēng)扇8，9的交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)部通風(fēng)。該通風(fēng)使得可以冷卻繞組12，5，以及電刷保持器100及其調(diào)節(jié)器和整流裝置110。圖1中的箭頭表示冷卻流體的沿著的路徑，在這種情況下為空氣，通過軸承150，160中和電機(jī)內(nèi)部的的各種開口。

在這種情況下，該裝置110、電刷保持器100以及穿孔的保護(hù)蓋(無附圖標(biāo)記)由后軸承160支撐，使得后風(fēng)扇9比前風(fēng)扇8是更強(qiáng)大的。以已知的方式，軸承150，160彼此連接，在這種情況下，借助于未示出的螺釘或桿，以便形成被設(shè)計(jì)成裝配在車輛的固定部分上的殼體。

軸承150，160各自在中心支撐球軸承17，18，以便旋轉(zhuǎn)地支撐穿過軸承150，160的軸2的前端和后端60，以便支撐集電器1的滑輪11和集電環(huán)10a，10b。

這些軸承具有中空形狀，并且在這種情況下，每個(gè)都具有橫向取向的支撐軸承17，18的穿孔部分，以及軸向取向的穿孔部分，其直徑在其內(nèi)部成階梯狀態(tài)，以便使定子13在中心并且當(dāng)兩個(gè)軸承被連接在一起時(shí)軸向地保持它以便形成所述殼體。

風(fēng)扇8，9的葉片在容納器的上方徑向地延伸，軸承150，160具有該容納器，用于輥17和18的裝配，它們由此被通風(fēng)。圖2表示根據(jù)垂直于軸線x-x的平面的定子13的圓柱形鐵芯或主體14。定子的圓柱形鐵芯包括根據(jù)周向方向的凹口和齒的交替，每個(gè)凹口由兩個(gè)齒界定。另外，每個(gè)齒都設(shè)置有在所述齒的兩側(cè)上周向地延伸的兩個(gè)齒。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的該定子，定子凹口具有平行的側(cè)面。換句話說，對于每個(gè)凹口，界定所述凹口的一對兩個(gè)齒的形狀使得凹口具有兩個(gè)平行的側(cè)面。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)的設(shè)計(jì)特別包括確定定子的凹口數(shù)量的步驟，確定繞組的相數(shù)的步驟，確定定子的磁軛的外直徑的步驟，以及確定定子的凹口和齒的尺寸的步驟。定子的凹口和齒的尺寸的確定必須符合多個(gè)約束條件，特別是三個(gè)。首先，齒的寬度必須足夠大以允許足夠的機(jī)械阻力；其次，齒的寬度必須足以允許從齒端到磁軛的磁通量的令人滿意的傳送，以及第三，凹口表面面積必須足夠大以允許引入大量的銅線，從而防止繞組過大的電阻。

看起來，這三個(gè)約束條件中的每個(gè)的最佳值都不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，當(dāng)希望增加機(jī)械阻力和從齒端傳送到磁軛的磁通量時(shí)，獲得大的齒寬，對于給定的磁軛的外直徑和凹口的數(shù)量，其導(dǎo)致凹口表面積太小，因此引起繞組阻力和焦耳效應(yīng)的顯著損失。相反地，當(dāng)希望增加凹口的表面積時(shí)，即對于給定的磁軛的外直徑和凹口的數(shù)目，齒的寬度減小，從而相當(dāng)大地限制了從齒端傳送到磁軛的磁通量。

因此，定子的凹口和齒的令人滿意的尺寸的確定包括特別地相對于這三個(gè)約束條件獲得良好的折衷。例如，定子具有如圖2所示的定子的凹口和齒的尺寸，其可以被改進(jìn)，因?yàn)檫@些尺寸主要僅使凹口的表面積增加，即填充系數(shù)的改進(jìn)，但不要解決另外兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明提出通過提供具有改進(jìn)的定子的凹口和齒的尺寸的定子來消除已知定子的缺點(diǎn)，其滿足上述三個(gè)約束條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的主題是用于交流發(fā)電機(jī)或電機(jī)的定子，包括：

-形成有在軸向方向上延伸的多個(gè)槽的圓柱形鐵芯；

-裝配在所述槽中的繞組，

其中所述定子鐵芯包括：

-形成磁軛的圓柱形基部部分；

-多個(gè)齒，其布置成例如從所述基部部分朝向軸向中心延伸，以及所述多個(gè)槽由所述基部部分和相鄰的一對所述齒限定。

根據(jù)本發(fā)明的一般特征，對于每個(gè)凹口，凹口的開口處的寬度小于磁軛處的寬度。

獲得了良好的折衷，這使得首先可以避免在齒的端部處的齒的飽和，例如提供大的通量，其次可以具有帶大的表面積的凹口，這使得可能更大的銅的橫截面，從而允許相電阻受到限制。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，對于每個(gè)齒，端部處的寬度大于磁軛處的寬度。

由于這種形式，優(yōu)化了由齒傳送的通量。事實(shí)上，距離端部越遠(yuǎn)，由齒的有限表面積引起的飽和度控制的磁通量越少。事實(shí)上，遠(yuǎn)離齒的端部時(shí)，半徑增加，對于給定的齒寬度而言，其具有限制飽和度的作用。因此，就齒而言，用于將磁通量從齒的端部傳送到磁軛的最關(guān)鍵的位置是所述端部，然而另一方面，其中約束條件從這該視角看是最不重要的位置是磁軛。因此，通過使齒在其端部處的寬度最大化并使其在磁軛處最小化，獲得了傳送的磁通量的最大量，同時(shí)由于設(shè)置在齒中的凹部而具有大的凹口表面。這些凹部是由于磁軛處的齒的寬度的減小。

根據(jù)本實(shí)施例的特征，對于每個(gè)齒，端部處的寬度和磁軛處的寬度之間的比值在1.8至2.2的范圍內(nèi)。

這些比值使得可以在所傳送的最大流、凹口的良好表面區(qū)域和令人滿意的機(jī)械阻力之間的良好的折中。

根據(jù)另一實(shí)施例，對于每個(gè)齒，端部處的寬度小于磁軛處的寬度。

對于給定的最小寬度的齒，這種類型的構(gòu)造使得飽和區(qū)域可以在比具有帶平行側(cè)面的齒形較低的齒高度之上。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，對于每個(gè)齒，端部處的寬度大于在與磁軛徑向間隔開0.3和0.7倍的齒高度的值的位置處獲得的齒的寬度。

借助于在端部和磁軛之間的中間位置處的齒的寬度的減小而獲得的這種退步，與端部處的齒的寬度相比，使得可以增加凹口的表面積。然而，如果它是從距離齒的端部足夠遠(yuǎn)的距離實(shí)現(xiàn)的，這種類型的寬度的減小不會增加飽和度，因?yàn)楫?dāng)遠(yuǎn)離齒的端部時(shí)，半徑增加，這對于給定的齒寬度具有限制磁飽和度的作用。

根據(jù)該另一實(shí)施例的另一特征，齒的最小寬度是在與磁軛徑向間隔開0.4至0.6倍的齒的高度范圍內(nèi)的值的位置處獲得的。

在齒的高度處的最小寬度的定位由此使得可以最小化磁飽和度的增加。

根據(jù)本實(shí)施例的另一特征，在齒的最小寬度和齒在端部處的寬度之間的比值在0.2至0.7的范圍內(nèi)。

在齒的端部處的寬度和最小寬度之間的比值使得在凹口的表面積的增加和磁飽和度的增加之間可以具有很好的折中。

根據(jù)另一實(shí)施例，每個(gè)齒在其每個(gè)側(cè)面上包括具有恒定方向且沒有拐點(diǎn)的直線形式的側(cè)面。

因此，這易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和生產(chǎn)。

根據(jù)該另一實(shí)施例的特征，對于每個(gè)凹口，磁軛處的寬度和凹口的開口處的寬度之間的比值在1.1至2的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.3至1.5的范圍內(nèi)。

這樣提出的比值使得可以在電技術(shù)改進(jìn)和機(jī)械阻力之間具有最佳折中。

根據(jù)另一實(shí)施例，齒在其端部具有齒根。

在前述限定在所述軸向中心側(cè)上的開口處的齒或凹口的寬度被理解為是正好在所述齒根的下方測量的，不包括齒根。齒根使得可以改進(jìn)定子的電技術(shù)性能和電線在凹口中的保持。

根據(jù)該另一實(shí)施例的特征，對于每個(gè)齒，在齒的左側(cè)處的齒根的周向?qū)挾炔煌谠邶X的右側(cè)處的齒根的周向?qū)挾取?/p>

用于制造定子的方法包括將繞組安裝在凹口中的步驟。當(dāng)繞組包括由導(dǎo)線形成的導(dǎo)體時(shí)，那么不同周向?qū)挾鹊牟町愂沟每梢源龠M(jìn)該安裝步驟。例如，在沿逆時(shí)針方向安裝繞組的情況下，右側(cè)處的較小的齒根允許更容易地引入形成導(dǎo)體的導(dǎo)線。

根據(jù)該另一實(shí)施例的另一特征，在齒的左側(cè)處的齒根的周向?qū)挾群驮邶X的右側(cè)處的齒根的周向?qū)挾戎g的比值在1.2至1.5的范圍內(nèi)。

在右側(cè)較小的齒根的這種類型的比值允許更簡單地引入形成導(dǎo)體的電線，并且在右側(cè)和左側(cè)處的彼此不是太大不同的齒根的值提供了電磁特性和保持的良好的折中、或甚至保留，與對稱的齒根相比。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，齒的側(cè)面與定子的半徑對齊。

這種布置在六相繞組的情況下是特別有利的。

本發(fā)明還涉及電機(jī)，例如包括轉(zhuǎn)子的交流發(fā)電機(jī)，以及所述電機(jī)包括圍繞轉(zhuǎn)子的如前所述的定子。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，裝配在定子的圓柱形鐵芯的所述槽中的所述繞組包括6個(gè)相。

根據(jù)另一實(shí)施例，裝配在定子的圓柱形鐵芯的所述槽中的繞組包括在凹口中具有矩形橫截面的導(dǎo)體。

根據(jù)另一實(shí)施例，裝配在定子的圓柱形鐵芯的所述槽中的繞組包括每個(gè)凹口4或6個(gè)導(dǎo)體。

附圖說明

通過閱讀以下描述并檢查其附帶的附圖，將更好地理解本發(fā)明。這些附圖純粹是通過說明的方式提供的，絕不限制本發(fā)明。

圖1已經(jīng)描述了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖；

圖2已經(jīng)描述了在垂直于軸線x-x的平面上的定子的圓柱形鐵芯的示意圖；

圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的在垂直于軸線x-x的平面上的定子的圓柱形鐵芯示意圖；

圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的在垂直于軸線x-x的平面上的定子的圓柱形鐵芯的齒的示意圖；以及

圖7和圖8是根據(jù)本發(fā)明的在垂直于軸x-x的平面上設(shè)置有繞組的凹口的示意圖。

相同、相似或類似的元件保留從一個(gè)圖到另一個(gè)圖的相同附圖標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

圖3是在垂直于軸線x-x的平面上的定子13的圓柱形鐵芯14的示意圖。

定子13的鐵芯14包括：

-形成磁軛的圓柱形基部部分203，所述磁軛具有徑向厚度h_c：

-多個(gè)齒202，其布置成例如從所述基部部分朝向軸向中心x-x延伸，所述多個(gè)槽201由所述基部部分203和相鄰的一對所述齒202限定。

如可以看到的，首先，對于每個(gè)凹口201，凹口中的開口處的寬度l_eo小于磁軛203處的寬度l_ec，其次，對于每個(gè)齒202，端部處的寬度l_do大于磁軛處的寬度l_dc。

例如，對于每個(gè)齒202，端部處的寬度l_do和磁軛203處的寬度l_dc之間的比值在1.8至2.2的范圍內(nèi)。

圖4是在垂直于軸線x-x的平面上的定子13的圓柱形鐵芯14的示意圖。

定子13的鐵芯14包括：

-形成磁軛203的圓柱形基部部分；

-多個(gè)齒202，其布置成例如從所述基部部分203朝向軸向中心x-x延伸，所述多個(gè)槽201由所述基部部分203和相鄰的一對所述齒202限定。

如可以看到的，首先，對于形成凹口201的每個(gè)槽，凹口的開口處的寬度l_eo小于磁軛203處的寬度l_ec，其次，對于每個(gè)齒202，端部處的寬度l_do小于磁軛203處的寬度l_dc。

此外，每個(gè)齒202的每一側(cè)包括具有恒定方向并且沒有拐點(diǎn)的直線形式的側(cè)翼f。

圖5是圖4所示的圓柱形鐵芯的齒202的示意圖。如可以看到的，對于每個(gè)齒202，端部處的寬度l_do小于磁軛204處的寬度l_dc。

例如，磁軛204處的寬度l_ec與凹口的開口處的寬度l_eo之間的比值在1.1至2的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.3至1.5的范圍內(nèi)。

圖6是在垂直于軸線x-x的平面上的定子13的圓柱形鐵芯14的齒202的示意圖。如可以看到的，對于每個(gè)齒，端部處的寬度l_do小于磁軛處的寬度l_dc。

根據(jù)圖6，端部處的寬度l_do大于在與磁軛徑向間隔開在齒的高度h_d的0.3至0.7倍的范圍內(nèi)的值的位置處獲得的齒202的寬度。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，齒202的最小寬度l_min在與磁軛徑向間隔開在齒的高度h_d的0.4至0.6倍的范圍內(nèi)的值的位置處獲得。

例如，齒202的最小寬度l_min和端部處的齒的寬度l_do之間的比值在0.2至0.7的范圍內(nèi)。

圖7是在垂直于軸線x-x的平面上設(shè)置有繞組的凹口201的示意圖。圖7所示的凹口201由兩個(gè)齒限定。兩個(gè)齒202在它們的端部和在這些端部的兩個(gè)周向側(cè)處各自分別包括齒根d_r和d_g。在圖7中，僅示出了每個(gè)齒202的一個(gè)側(cè)面f，使得對于它們中的每一個(gè)，僅一個(gè)齒根，即所示的側(cè)面中的一個(gè)，被示出在圖7中。

有利地，對于每個(gè)齒202，在齒202的左側(cè)處的齒根的周向?qū)挾萪_g不同于在齒的右側(cè)處的齒根的周向?qū)挾萪_r。例如，齒的左側(cè)處的齒根的周向?qū)挾群妄X的右側(cè)處的齒根的周向?qū)挾戎g的比值為1.2至1.5的范圍內(nèi)。

圖7所示的定子13的凹口被結(jié)合在如圖1所示的電機(jī)例如交流發(fā)電機(jī)中，其包括轉(zhuǎn)子，圍繞所述轉(zhuǎn)子4的所述定子。電機(jī)包括繞組12，其裝配在包括6相的定子的圓柱形鐵芯14的所述槽201中。例如，裝配在定子14的圓柱形鐵芯的所述槽201中的繞組12包括在凹口中具有矩形橫截面的導(dǎo)體204。有利地，裝配在定子的圓柱形鐵芯的所述槽201中的繞組12包括每個(gè)凹口4個(gè)導(dǎo)體。在當(dāng)繞組12包括根據(jù)兩列的兩根導(dǎo)體204在凹口201中徑向?qū)R的4個(gè)導(dǎo)體204的情況下，這種類型的繞組被分類為四邊形。

圖8是在垂直于軸線x-x的平面上設(shè)置有繞組的凹口201的示意圖。在圖8中設(shè)置有繞組的凹口201與圖7所示的凹口201的不同之處在于每個(gè)凹口201的導(dǎo)體204的數(shù)目，對于圖8，其為6，而對于圖7其為4。這些導(dǎo)體204有利地根據(jù)兩列的三根導(dǎo)體204在凹口201中徑向?qū)R。