CN101431269B - 外转子型多极发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供外转子型多极发电机。将定子线圈和外部导线连接的连接端子不会在定子的绕线管上密集，能够确保用于连接作业的充分的空间，并且无论是否存在辅助线圈都能够共用绕线管。外转子型多极发电机具有配置了“3”的整数倍个突极(11)的定子铁心(10)和隔着绕线管(9)缠绕在突极(11)上的三相主线圈(17)。在与主线圈(17)的缠绕起始线圈和缠绕结束线圈所缠绕的连续6个突极(11)中的与两端的突极(11)分别隔开“3”的整数倍的间隔的位置上的3个突极(11)中的至少1个突极(11)上，代替主线圈(17)而缠绕辅助线圈(18)～(20)。辅助线圈彼此隔开“3”的整数倍的间隔配置，在辅助线圈为2个以下时，剩余的应该缠绕辅助线圈的位置的突极(11)不缠绕线圈而空着。

Description

外转子型多极发电机
技术领域
本发明涉及外转子型多极发电机，特别涉及适用于避免用于连接定子线圈的端部的端子的密集、容易实现定子线圈与端子的连接作业的自动化的外转子型多极发电机。 
背景技术
公知有如下这样的外转子型多极发电机，该外转子型多极发电机包括：定子，其具有缠绕在设置在定子铁心外周的许多个突极上的定子线圈；以及与突极相向地配置在定子外周的多个永久磁铁。在该外转子型多极发电机中，具有以如下方式构成的外转子型多极发电机，即：将缠绕在许多个突极中的全部突极上的定子线圈作为取出三相交流的主线圈，而将缠绕在许多个突极中的一部分(例如3个突极)上的定子线圈作为用于取出单相交流的辅助线圈。 
例如，在日本特开平11-150905号公报中，记载了具有如下这样的定子的外转子型多极发电机，该定子在定子铁心的27个突极中的24个突极上缠绕三相交流输出用的主线圈，并在剩余的3个突极上缠绕充电线圈、副线圈和DC线圈作为辅助线圈。在该外转子型多极发电机中，将用于连接定子线圈和外部导线的连接端子嵌入固定在定子铁心的绝缘用绕线管上，并可以通过熔融将定子线圈的引出部分与连接端子连接，由此使连接作业变得容易。 
在日本特开2002-165397号公报中，记载了具有如下这样的定子的外转子型多极发电机，该定子在21个突极中的18个突极上缠绕主线圈，另一方面在2个突极上缠绕DC线圈，并在1个突极上缠绕副线圈和激励线圈。在该外转子型多极发电机中，在绕线管上设置有沿着定子铁心的心板层叠方向贯穿的贯穿孔，定子线圈的引出部分从贯穿孔的一方通 到另一方并在绕线管的侧面露出，从而与配置在该侧面上的连接端子相连。 
在上述专利文献中所记载的外转子型多极发电机中，将多个辅助线圈彼此相邻地集中配置在主线圈之间，因此三相主线圈的引出部分与单相辅助线圈的引出部分集中在定子铁心的内周侧。而且，由于优选将用于把该引出部分与外部导线连接的连接端子也配置在引出部分附近，因此该连接端子在定子铁心的内周侧集中在绕线管上。例如，三相主线圈用的6个连接端子，单相辅助线圈用的6个连接端子总共12个连接端子集中于绕线管侧面的一部分区域中。 
这样，在使连接端子集中配置在定子铁心的内周侧的绕线管上时，需要对与连接端子连接的电压彼此不同的主线圈和辅助线圈进行绝缘处理，并且很难实现将定子线圈引至连接端子的作业的自动化。并且，在利用锡焊或熔融(热铆接)等来连接定子线圈和连接端子的情况下，例如像日本特开平11-150905号公报所记载的那样，为了避免在密集位置处的熔融等，需要设置以下工序：通过熔融将定子线圈与直立在绕线管侧面的连接端子连接的工序；以及在熔融后，使连接端子沿着绕线管侧面折弯的成形工序。这是因为在狭小的地方把熔融用的通电电极按压到连接端子上的作业不适合于自动化。 
并且，对于外转子型多极发电机而言，具有不包含如上所述的辅助线圈的类型(以下称为“全主线圈型”)和包含辅助线圈的类型，在任意一种情况下都优选能够共用绕线管。然而，在采用不包含辅助线圈的方式时，必须要将缠绕在原来辅助线圈所在的位置上的主线圈缠绕到跨越3个缠绕起始线圈或3个缠绕起始线圈的突极的、距离远的另一突极上，不易实现布线的自动化。即，对于全主线圈型而言，不能共用绕线管。 
发明内容
本发明正是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种能够避免设置在绕线管上的连接端子的密集化，实现定子线圈与连接端子的连接作业的自动化，并且能够共用绕线管的外转子型多极发电机。 
本发明的第一特征在于，一种外转子型多极发电机，其具有：环状定子铁心，其在外周配置了12个以上的“3”的整数倍个突极；以及三相主线圈，其隔着绝缘性的绕线管而缠绕在所述突极上，该外转子型多极发电机的特征在于，在之间隔着“3”的整数倍个突极而配置的3个突极中的至少1个突极上，代替主线圈而缠绕有辅助线圈，即从U相、V相和W相中分别均等地间隔地除去1个缠绕来配置辅助线圈，并且在辅助线圈之间缠绕3的整数倍个主线圈，在使所述辅助线圈为2个以下时，在剩余的应该缠绕辅助线圈的位置的突极上不缠绕线圈而空着。 
并且，本发明的第2特征在于，所述绕线管具有向所述环状定子的内径侧伸出的区域，在该区域上固定着主线圈连接端子和辅助线圈连接端子，该主线圈连接端子和辅助线圈连接端子分别用于将所述主线圈和辅助线圈与外部导线连接。 
而且，本发明的第3特征在于，所述主线圈通过熔融接合到所述主线圈连接端子，辅助线圈通过熔融接合到辅助线圈连接端子。 
根据具有第1特征的本发明，隔开至少3个缠绕着主线圈的突极来配置辅助线圈，在至少隔开3个突极的位置引出辅助线圈的引出部分，因此能够避免主线圈和辅助线圈各自的引出部的密集，易于实现引出部的引线的自动化。并且，设置有3个不缠绕主线圈的突极，以便能够设置3个辅助线圈，因此可以采用从三相主线圈中分别间隔地除去相同的缠绕数的结构。因此，可以保持三相主线圈的各相的输出平衡。 
并且，在主线圈之间、将3个辅助线圈缠绕在连续的突极上的以往的定子中，在将绕线管用于全主线圈型时，要将缠绕在原来辅助线圈所在的位置上的主线圈布线到跨越3个缠绕起始线圈或3个缠绕起始线圈的突极的、远离的突极上，不易于实现布线的自动化。在具有第1特征的本发明中，即使是不具有辅助线圈的全主线圈型，在将主线圈缠绕在没有缠绕辅助线圈的突极上时，只要将该主线圈缠绕在位于附近相邻位置的突极上即可，不需要将主线圈引线至远处。因此，无论是否存在辅助线圈，都可以共用相同形式的绕线管。 
根据具有第2特征的本发明，虽然位于绕线管内周侧的狭小区域内，但是主线圈连接端子和辅助线圈连接端子并不密集。因此能够充分确保主线圈及辅助线圈与主线圈连接端子及辅助线圈连接端子各自的连接作业用的空间。 
根据具有第3特征的本发明，连接端子和线圈的引出部分不密集，因此在通过熔融将主线圈和辅助线圈分别连接到主线圈连接端子和辅助线圈连接端子上的情况下，可以确保***熔融用电极所需的充分的空间。 
附图说明
图1是本发明的1个实施方式涉及的外转子型多极发电机所包含的定子的主视图。 
图2是本发明的1个实施方式涉及的外转子型多极发电机的主视图。 
图3是本发明的1个实施方式涉及的外转子型多极发电机的后视图。 
图4是本发明的1个实施方式涉及的外转子型多极发电机的剖视图。 
图5是定子的侧视图。 
图6是定子线圈的布线图。 
图7是定子的展开图。 
图8A～图8D是示出本发明的变形例涉及的实施方式的定子的示意图。 
图9是示出具有外转子型多极发电机的发电装置的一例的***结构图。 
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行详细说明。图2是本发明的1个实施方式涉及的外转子型多极发电机的主视图，图3是其后视图，图4是图3的A-A位置的剖视图。在图2～图4中，外转子1具有凸起2以及与凸起2接合的转子轭3。转子轭3的整体形成为碗形状，在该碗形状的底部设有凸起2的端部所嵌入的孔4。另一方面，在转子轭3的周围部分即碗形状的侧壁部分5的内周面上贴附着励磁用的多个永久磁铁6。在本例中，18个永久磁铁6配置为相邻的磁铁彼此极性相反。凸起2具有锥形孔7， 该锥形孔7用于与未图示的驱动源即发动机的输出轴端部连接。 
定子8配置在外转子1的内侧。定子8包括：由绝缘材料(例如合成树脂)形成的绕线管9；除外周部分之外的部分被绕线管9绝缘覆盖的定子铁心10；以及隔着基于绕线管9的绝缘壁缠绕在铁心10的突极11上的定子线圈12。后面将对定子线圈12进行进一步的叙述。 
定子铁心10包括：位于内周附近即外转子1的凸起2侧的环状的基部10a和从基部10a呈放射状突出的多个突极11。在本例中，形成有27个突极。定子铁心10是通过将硅钢薄板冲裁成形为心板，并将冲裁后的心板层叠起来而形成的。在心板的成形时，还形成有螺钉贯穿孔13。螺钉贯穿孔13是为了使用螺钉将定子8安装在发电机的驱动源即发动机的曲轴箱等上而设置的，在本例中，在4个位置设有该螺钉贯穿孔13。由于螺钉在贯穿定子铁心10的同时还贯穿绕线管9，因此在绕线管9上也形成有螺钉贯穿孔。 
绕线管9具有从覆盖定子铁心10的基部10a的部分进一步向内周附近即凸起2侧延长的部位，即连接端子保持部(保持区域)14。在该连接端子保持部14设有12个连接端子15。连接端子15包括：位于连接端子保持部14的一侧即转子轭3的底部侧的熔融部分15a，以及设置成贯穿到连接端子保持部14的另一侧的连接销15b。熔融部分15a以能够夹持定子线圈12的引出部分的方式而形成为钩状，连接销15b以能够与未图示的外部导线侧的连接座结合的方式而形成为平面状或舌状。熔融是这样的工序，即：按压电极使其接触所述钩状的熔融部分15a，对该熔融部分15a加热使其变形，从而压焊定子线圈12。 
如图3所示，设有共计12个连接端子15，并且该连接端子15以每个区域设置3个的方式分散在由所述螺钉贯穿孔13夹着的各个区域中。这些12个连接端子15中的6个(15-1～15-6)用于三相交流输出用的主线圈的连接，剩余6个(15-7～15-12)用于辅助线圈的连接。连接端子15中的3个(15-1～15-3)是作为主线圈的中性点的连接端子，并利用连接板16彼此相连。另外，本例是定子线圈12包含辅助线圈的情况，在不包含辅助线圈的全主线圈型中，原来连接辅助线圈的位置上的连接 端子15-7～15-12处于闲置状态，不被使用。 
接着，针对定子线圈进一步说明定子结构。图1是定子8的主视图，图5是其侧视图，图6是定子线圈的布线图，图7是定子的展开图。在图1和图5中，分别缠绕在定子铁心10的24个突极11(仅对1个标记了标号)上的主线圈17(17-1～17-24)三相(U、V、W)为一组，共计排列了8组。对主线圈17标记了表示相的标号。在8组主线圈17中，主线圈17-1、17-2、17-3分别是U相、V相、W相的缠绕起始线圈(U1、V1、W1)，主线圈17-22～17-24分别是U相、V相、W相的缠绕结束线圈(U8、V8、W8)。而且，在主线圈17-9(W3)与主线圈17-10(V4)之间空开1个突极11，该突极11上缠绕第1辅助线圈(EX线圈)18。并且，在主线圈17-12(U4)与主线圈17-13(W5)之间空开1个突极11，该突极11上缠绕第2辅助线圈(副线圈)19。并且，在主线圈17-15(V5)与主线圈17-16(U6)之间也空开1个突极11，在该突极11上缠绕第3辅助线圈(DC线圈)20。 
一并参照图6、图7来对主线圈的布线进行说明。如图1、图6、图7所示，主线圈17-1(U1)、17-4(U2)、17-7(U3)、17-12(U4)、17-14(U5)、17-16(U6)、17-19(U7)、17-22(U8)串联连接，它们的一端即U相的缠绕起始引出线与连接端子15-4连接，另一端即缠绕结束引出线与中性连接端子15-1连接。 
主线圈17-2(V1)、17-5(V2)、17-8(V3)、17-10(V4)、17-15(V5)、17-17(V6)、17-20(V7)、17-23(V8)串联连接，它们的一端即V相的缠绕起始引出线与连接端子15-5连接，另一端即缠绕结束引出线与中性连接端子15-2连接。 
主线圈17-3(W1)、17-6(W2)、17-9(W3)、17-11(W4)、17-13(W5)、17-18(W6)、17-21(W7)、17-24(W8)串联连接，它们的一端即W相的缠绕起始引出线与连接端子15-6连接，另一端即缠绕结束引出线与中性连接端子15-3连接。 
第1辅助线圈(EX线圈)18的两端分别与连接端子15-7和15-8连接，第2辅助线圈(副线圈)19的两端分别与连接端子15-9和15-10连 接。并且，第3辅助线圈(DC线圈)20的两端分别与连接端子15-11和15-12连接。 
如图7所示，在展开定子线圈12后，在主线圈的缠绕起始线圈(U1、V1、W1)与缠绕结束线圈(U8、V8、W8)之间，在最远的位置上配置辅助线圈中的1个(副线圈19)，以此处为中心在隔开1组三相主线圈的位置上，即空开3个突极11的位置的突极11上，分别配置剩余的辅助线圈即EX线圈18和DC线圈20。 
即，从缠绕起始线圈起配置了3组三相主线圈(在9个突极11上缠绕了主线圈)之后，如果是全主线圈型，则在接下来的应该缠绕U相主线圈的位置的突极11上缠绕EX线圈18，在位于从其下1个开始的位置上的突极11上按照V相、W相、U相的顺序缠绕主线圈。即，间隔地除去1个位置处的U相主线圈。然后，如果是全主线圈型，则在接下来的应该缠绕V相主线圈的位置的突极11上缠绕副线圈19，接着，按照W相、U相、V相的顺序缠绕主线圈。即，间隔地除去1个位置处的V相主线圈。然后，如果是全主线圈型，则在应该缠绕W相主线圈的位置的突极11上缠绕DC线圈20，接着，按照U相、V相、W相的顺序配置3组主线圈，从而结束缠绕。即，间隔地除去1个位置处的W相主线圈而缠绕DC线圈20。 
参照图1观察这种主线圈的位置和辅助线圈的位置，相对于主线圈17中的缠绕起始线圈和缠绕结束线圈的位置(U1、V1、W1和U8、V8、W8)，3个辅助线圈18～20配置在隔着绕线管9的中心的相反侧。即，决定以如下方式进行配置：主线圈17的缠绕起始线圈和缠绕结束线圈靠近相对于绕线管9的中心对称配置的一侧的连接端子15(15-1～15-6)，而辅助线圈18～20则靠近相反侧的连接端子15(15-7～15-12)。因此，能够缩短主线圈17和辅助线圈18～20对连接端子15的引线距离，能够确保用于基于熔融等的连接作业的充分的空间。 
如上所述，对于主线圈17，从U相、V相和W相中分别均等地间隔地除去1个缠绕(为了便于说明，将在1个突极上缠绕规定次数称为1个缠绕)来配置辅助线圈，因此能够在不破坏U相、V相、W相的输出 平行的情况下，使辅助线圈输出必要的单相电源。另外，即使在辅助线圈不限于3个而增加或减少辅助线圈的情况下，为了不破坏输出平衡，只要三个缠绕三个缠绕地间隔地除去主线圈即可。即，在定子线圈12包含辅助线圈的情况下，按照“3”的整数倍来间隔地除去主线圈17的缠绕个数。因此，能够在辅助线圈之间缠绕3个、6个等“3”的整数倍个主线圈。因此，在本实施方式的定子中，例如即使在对辅助线圈进行1个缠绕的情况下，也间隔地除去主线圈17的3个缠绕，而空出2个未缠绕辅助线圈的突极11。 
并且，在使辅助线圈的数量增加或减少的情况下，始终将主线圈的缠绕起始线圈和缠绕结束线圈、和辅助线圈18～20分别分散地配置在相对于绕线管9的中心对称配置的连接端子15上。在该情况下，将三相的主线圈17设为1组，相邻的辅助线圈彼此之间的间隔、或者主线圈的缠绕起始线圈与和缠绕起始线圈相邻的辅助线圈之间的间隔至少隔开一个缠绕(3个突极)。 
例如，在图1、图7中，在要使EX线圈18移动到靠近主线圈17的缠绕起始线圈的情况下，能够将EX线圈18移动到缠绕着主线圈17-7(U3)的位置。并且，在要使DC线圈20移动到靠近主线圈17的缠绕结束线圈的情况下，能够将DC线圈20移动到缠绕着主线圈17-18(W6)的位置。 
在本实施例中，说明了将突极11的数量设为“27”的例子。然而，本发明不限于此，可以设置24极或27极等、用于均等地获得三相输出的“3”的整数倍个突极11来缠绕定子线圈12。 
图8A～图8D是示出对突极的数量进行增减后的定子的例子的示意图。图8A、图8B、图8C以及图8D分别是突极数量为“12”、“15”、“18”、“24”的例子。在这些图中，标号U、V、W分别表示缠绕主线圈的U相、V相、W相的突极，标号EX、SUB、DC分别表示缠绕辅助线圈的突极。如该图所示，在任意1个定子8中，辅助线圈都以分别隔着至少3个以上(“3”的整数倍)的主线圈的方式，分散地配置在主线圈之间。 
图9是示出具有上述外转子型多极发电机的发电装置的一例的*** 结构图。在图9中，发电装置21具有：上述结构的外转子型多极发电机22；发电机22的输出控制装置23；以及驱动发电机22的发动机(未图示)的点火单元24。输出控制装置23包括：逆变器模块25；CPU26；马达驱动器27；以及控制电源装置28。发电机22的主线圈17的三相输出由逆变器模块25的整流电路251整流，进而由逆变器电路252转换为规定频率(例如商用电源的频率)的交流电，并经由扼流圈253和噪声去除滤波器254作为单相交流输出。 
副线圈19的输出被输入给控制电源装置28，控制电源装置28使得产生直流5伏、8伏的控制电源。控制电源被用作节流阀马达(throttlemotor)29和逆变器模块25的电源。 
DC线圈20的输出由整流电路30整流，并被用作未图示的显示用LED的点亮等用的直流电源。 
EX线圈18的输出被提供给点火单元24，并作为点火用电源来使用。 
CPU26根据发动机转速和逆变器模块25的输出电压等来对逆变器模块25进行控制，并且控制马达驱动器27来驱动节流阀马达29。 
在上述实施方式中，说明了包含辅助线圈18～20的定子8的结构，但是该定子8的绕线管9也可以作为通用部件直接用于不包含辅助线圈18～20的全主线圈型发电机中。例如，在参照图1所说明的定子8中，可以在缠绕着EX线圈18的突极11上缠绕U相主线圈来代替EX线圈18，在缠绕着副线圈19的突极11上缠绕V相主线圈来代替副线圈19，在缠绕着DC线圈20的突极11上缠绕W相主线圈来代替DC线圈20。在将绕线管9用于全主线圈型发电机的情况下，连接端子15-7～15-12处于闲置状态。 
以上，根据优选实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限于本实施方式，在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下，可以任意变更突极数量、辅助线圈数量等，来实施本发明。 

Claims (3)

1.一种外转子型多极发电机，其具有：环状定子铁心，其在外周配置了12个以上的“3”的整数倍个突极；以及三相主线圈，其隔着绝缘性的绕线管而缠绕在所述突极上，该外转子型多极发电机的特征在于，
在之间隔着“3”的整数倍个突极而配置的3个突极中的至少1个突极上，代替主线圈而缠绕有辅助线圈，即从U相、V相和W相中分别均等地间隔地除去1个缠绕来配置辅助线圈，并且在辅助线圈之间缠绕3的整数倍个主线圈，
在使所述辅助线圈为2个以下时，在剩余的应该缠绕辅助线圈的位置的突极上不缠绕线圈而空着。
2.根据权利要求1所述的外转子型多极发电机，其特征在于，
所述绕线管具有向所述环状定子的内径侧伸出的区域，在该区域上固定着主线圈连接端子和辅助线圈连接端子，该主线圈连接端子和辅助线圈连接端子分别用于将所述主线圈和辅助线圈与外部导线连接。
3.根据权利要求2所述的外转子型多极发电机，其特征在于，
所述主线圈通过熔融接合到所述主线圈连接端子，辅助线圈通过熔融接合到辅助线圈连接端子。
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