CN1303744C - 交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种可电刷更换简单、且冷却效率高的交流发电机，所述交流发电机设有：箱体(33)；转子，所述转子包括设于箱体(33)内的转子绕组(18)以及覆盖转子绕组(18)，通过磁通，N极与S极被励磁的多个爪状磁极(22、23)；定子(8)，所述定子包括设有切槽的定子铁心(24)以及安装在定子铁心(24)上的定子绕组(25)；将来自电源的电流供向转子绕组(18)的电刷(10)；固定在箱体(33)上，设有在保持部内对电刷(10)进行保持的保持部(11a)与盖(11b)的电刷保持装置(100)，在箱体(33)与盖(11b)相对的部位设有可供电刷(10)出入的开口部(50)。

Description

交流发电机

技术领域

本发明是关于一种适用作由内燃机驱动的车辆用交流发电机的交流发电机。

技术背景

图18为现有车辆用交流发电机的剖视图。图19为图18的交流发电机的内部正视图。图20为图18的交流发电机的转子的斜视图。图21为图18的交流发电机的定子的斜视图。

此类发电机设有：由铝制前托架及后托架构成的箱体3；设于箱体3内，一端固定有皮带轮4的旋转轴6；固定在该旋转轴6上的兰德尔(randall)型转子7；固定在转子7的两侧面的风扇5a、5b；固定在箱体3内的内壁面上的定子8；固定在旋转轴6的另一部，并向转子7提供电流的滑环9；在滑环9的表面上滑动的一对电刷10；端部连接在该电刷10上的绕组17；将电刷10压在滑环9侧的弹簧16；电刷保持装置100，所述电刷保持装置设有收容电刷10的保持部11a和可拆卸地设于保持部11a的头部的盖11b；带电连接于定子8上、并将定子8所产生的交流整流为直流的整流器12；固定在电刷保持装置100上，调整定子8所产生的交流电压大小的调节器13；抵接、固定于该调节器13上，用于散发、冷却调节器13产生的热量的冷却板14。

转子7设有：流过电流、产生磁通的转子绕组18；覆盖该转子绕组18、利用该磁通形成磁极的磁极铁心19。磁极铁心19由一对相互啮合的第1磁极铁心部20以及第2磁极铁心部21构成。第1磁极铁心20设有铁制、在轴线方向延伸的前端细的第1爪状磁极22。第2磁铁心21设有铁制、与第1爪状磁极22相对、沿轴线方向延伸的前端细的第2爪状磁极23。

定子8设有：通过有来自转子绕组18的旋转磁场，且由层叠多块钢板构成的定子铁心24；流过输出电流的3相定子绕组25。定子铁心24由环状磁心垫板(core back)26、及在圆周方向从该磁心垫板26以等间隔向半径内侧方向延伸的多个T形管接头27构成。在位于所有相邻的T形管接头27间、形成于36处的槽28内收纳有漆包导线缠绕多圈而形成的定子绕组25。

在上述构成的车辆用交流发电机中，从作为电源的电池(未图示)经电刷10、滑环9，向转子绕组18供应电流，产生磁通，形成磁场。另外，由于引擎驱动皮带轮4，在旋转轴6作用下，转子7旋转，由此对定子铁心24附加旋转磁场，定子绕组25上产生电动势，在连接于车辆用交流发电机上的外部负荷作用下产生输出电流。

在开始发电后，切换为所谓自激励，即不是经由电池，而是部分发电机的输出电流经电刷10供向转子绕组18。

在上述构成的车辆用交流发电机存在的问题是：由于电刷保持装置100装在密封的箱体3内，欲更换磨损电刷10时，首先要分解车辆用交流发电机，将电刷保持装置拿至箱体3外，在外面更换电刷10，然后再将电刷保持装置100装入箱体3内，组装车辆用交流发电机。

此外，还存在的问题有：尽管随着转子8的旋转，箱体3内产生离心气流，但由于流动阻力大，空气无法顺利流动，所以调节器13以及电刷10的冷却效率不高。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而作，本发明的目的是：提供一种可电刷更换简单、且可提高冷却效率的交流发电机。

本发明的技术方案1所述交流发电机设有：箱体；包括转子绕组及多个爪状磁极的转子，所述转子设于箱体内，所述转子绕组流过电流而产生磁通，所述多个爪状磁极沿轴线方向延伸并覆盖转子绕组，所述爪状磁极通过上述磁通被励磁形成N极与S极被励磁；含有多个切槽的定子铁心及安装于该定子铁心上的定子绕组的定子，所述多个定子铁心在圆周方向以一定间隔沿轴线方向延伸而形成；将来自电源的电流供向转子绕组的电刷；及固定在箱体上、在保持部内对电刷进行保持的电刷保持装置，所述电刷保持装置设有可在将电刷从保持部取出时可打开的盖；在与上述盖相对向的箱体的部位设置的拆装电刷用的开口部。

根据本发明的技术方案2所述的交流发电机，电刷保持装置延伸至开口部附近。

根据本发明的技术方案3所述的交流发电机，电刷保持装置构成为，电刷保持装置的端子通过树脂模成型与电刷保持装置一体形成，该端子以及连接在电刷上的电线上所安装的电刷用端子通过连接件作电气连接。

根据本发明的技术方案4所述的交流发电机，连接电刷保持装置的端子与电刷用端子的连接部设于开口部。

根据本发明的技术方案5所述的交流发电机，所述连接件为螺钉。

根据本发明的技术方案6所述的交流发电机，在连接部，螺钉在转子的圆周方向前进后退。

根据本发明的技术方案7所述的交流发电机，在连接部，螺钉在转子的轴线方向前进后退。

根据本发明的技术方案8所述的交流发电机，在电刷保持装置上，在转子的轴线方向重叠设有调整定子所产生交流电压大小的调节器、及抵接于该调节器上的冷却板。

根据本发明的技术方案9所述的交流发电机，在定子绕组的绕组终端，导线从定子铁心的端面向轴线方向延伸，沿圆周方向形成为同一形状。

附图说明

图1为本发明实施形态1所述车辆用交流发电机的剖视图；图2为从箭头A方向所见图1车辆用交流发电机的视图；图3为图1的电刷及电刷用端子的视图；图4为本发明实施形态2所述车辆用交流发电机的剖视图；图5为从箭头B方向所见图4的车辆用交流发电机的视图；图6为从箱体内部所见图4的后托架侧的视图；图7为图4的车辆用交流发电机的电刷保持装置的视图，图7(a)为电刷保持装置除去盖时的平面图，图7(b)为电刷保持装置的平面图，图7(c)为电刷保持装置的正面图；图8为图4的车辆用交流发电机的电刷及电刷用端子的视图，图8(a)为正面图，图8(b)为图8(a)的的右侧侧面图；图9为图4的盖的斜视图；图10为图4盖的视图，图10(a)为从图9箭头C方向所见视图，图10(b)为从图9箭头D方向所见视图，图10(c)为从图9箭头E方向所见视图，图10(d)为从图9箭头F方向所见视图；图11为从后托架侧所见本发明实施形态3所述车辆用交流发电机的视图(但为除去盖的情况下)；图12为图11的车辆用交流发电机的电刷及电刷用端子的视图，图12(a)为其正面图，图12(b)为图12(a)的右侧侧面图；图13为本发明实施形态4所述车辆用交流发电机的定子的斜视图；图14为适用于图13的定子的定子绕组的导体触头的斜视图；图15为从前侧所见图13的定子的重要部位的斜视图；图16为从后侧所见图13的定子的重要部位的斜视图；图17为图13的定子的变形例定子的斜视图；图18为现有车辆用交流发电机的剖视图；图19为从后托架侧所见图18的车辆用交流发电机的视图；图20为图18的转子的斜视图；图21为图18的定子的斜视图。

图中，7为转子；8、70为定子；10为电刷；11a、64a为保持部；11b、64b为盖13为调节器；14为冷却板；18为转子绕组；22、23为爪状磁极；24为定子铁心；25为定子绕组；33为箱体；50为开口部；52、62、67为电刷用端子；53为螺孔；60为盖；63为端子；61、100为电刷保持装置；71为导体触头；72为定子铁心；73为定子绕组；76为后侧绕组终端；77为前侧绕组终端。

具体实施方式

下面说明一下本发明的各种实施形态。与现有形态相同或类似的构件、部位，均标注同一符号加以说明。

实施形态1.

图1为本发明实施形态1——车辆用交流发电机的剖视图。图2为从箭头A方向所见图1车辆用交流发电机的视图。

该交流发电机设有：由铝制前托架1及后托架构32成的箱体33；设于箱体33内，一端固定有皮带轮4的旋转轴6；固定在该旋转轴6上的兰德尔(randall)型转子7；在箱体33的外侧固定在旋转轴6上的风扇35；固定在箱体33内的内壁面上的定子8；固定在旋转轴6的另一端，并向转子7提供电流的滑环9；在滑环9的表面上滑动的一对电刷10；端部连接在该电刷10上的绕组17；将电刷10压在滑环9侧的弹簧16；电刷保持装置100，设有收容电刷10的保持部11a和可拆卸地设置于保持部11a的头部的盖11b；带电连接于定子8上，并将定子8所产生的交流整流为直流的整流器12；固定在电刷保持装置100上，调整定子8所产生的交流电压大小的调节器13；抵接、固定于该调节器13上，散发、冷却调节器13产生的热量的冷却板14。

设有保持部11a以及盖11b的电刷保持装置100由与作为电源的电池作电气连接的端子利用树脂模成型一体成形构成。箱体与电刷保持装置100的盖11b相对的部位设有开口部50。

如图3所示，从电刷10上延伸出来的电线17上设有穿过螺孔53，由连接构件——螺钉固定在电刷保持装置100的端子上的电刷端子52。

转子7设有：流过电流、产生磁通的转子绕组18；覆盖该转子绕组18、利用该磁通形成磁极的磁极铁心19。磁极铁心19由一对相互啮合的第1磁极铁心部20以及第2磁极铁心部21构成。第1磁极铁心20设有铁制、在轴线方向延伸的前端细的第1爪状磁极22。第2磁铁心21设有铁制、与第1爪状磁极22相对、沿轴线方向延伸的前端细的第2爪状磁极23。

定子8设有：通过有来自转子绕组18的旋转磁场，同时由层叠多块钢板而构成的定子铁心24；流过输出电流的3相定子绕组25。定子铁心24由环状磁心垫板(core back)26以及从该磁心垫板26在圆周方向以等间隔向半径内侧方向延伸的多个T形管接头27构成。在位于所有相邻的T形管接头27间、形成于36处的槽28内收纳有由漆包导线缠绕多圈而形成的定子绕组25。

在上述构成的车辆用交流发电机中，从作为电源的电池(未图示)经电刷10、滑环9，向转子绕组18供应电流，产生磁通，形成磁场。另一方面，引擎驱动皮带轮4，在旋转轴6作用下，转子7旋转，所以对定子铁心24附加旋转磁场，定子绕组25产生电动势，在连接于车辆用交流发电机上的外部负荷作用下产生输出电流。

在上述构成的车辆用交流发电机中，在箱体33与电刷保持装置100的盖11b对向的部位设有开口部50。由此，在更换电刷10时，可以从电刷保持装置100上拆下盖11b及螺孔53所固定的螺钉，而不必将交流发电机拆除。并且，从螺孔53拆下螺钉的作业可在径向进行。

又，连接电刷保持装置100的端子与电刷用端子52的连接部设于开口部50处，所以，易于进行电刷保持装置100的端子与电刷用端子52之间的连接。

风扇35设于箱体33的外侧，在电刷保持装置100的旁边，转子7旋转所产生的径向对流从开口部50流至外部，可有效地对固定在电刷保持装置100上的调节器13以及电刷装置100的保持部11a内的电刷10进行冷却。

电刷保持装置100上，在转子7的轴线方向重叠设有调节器13以及与该调节器13抵接的冷却板14，所以结构很紧凑。同时，由于在转子7的径向延伸的设有散热片的冷却板14与电刷在轴线方向重叠，所以可有效产生离心气流，从而有效地对调节器13进行冷却。并且，由于在将调节器13固定在电刷保持装置100上后，再将电刷保持装置100固定在后托架2上，所以，在将电刷保持装置100安装在后托架2上时，不会影响到调节器13。

实施形态2

图4为本发明第2实施形态的车辆用交流发电机的剖视图，图5为从箭头B方向所见图4车辆用交流发电机的视图(但已拆下了盖60)，图6为图4车辆用交流发电机内部的后托架侧的视图，图7为图4车辆用交流发电机的电刷保持装置61的视图，图7(a)为在电刷保持装置61上拆下盖64b时的平面图，图7(b)为电刷保持装置61的平面图，图7(c)为电刷保持装置61的正面图，图8为图4车辆用交流发电机的电刷10与电刷用端子63的视图，图8(a)为图4车辆用交流发电机的电刷10与电刷用端子63的正面图，图8(b)为图4车辆用交流发电机的电刷10与电刷用端子63的右侧侧面图。

在实施形态2中，图9及图10所示的盖60设于后托架32上的开口部50。电刷保持装置61的端子63在开口部50处露出，电刷用端子62通过螺钉65固定在该端子63上。所述一对螺钉65的前端部均指向圆周方向。电刷保持装置61的保持部64a的径向尺寸，如图4所示，延伸至后托架32的开口部50附近。又，风扇5a、5b固定在转子7的两侧面。

除上述构成外，其他构成与实施形态1的车辆用交流发电机相同。

在上述构成的车辆用交流发电机中，利用螺孔60a将盖60固定在开口部50上，可防止异物、水等进入箱体33内。

电刷用端子62通过螺钉65固定于在开口部露出的电刷保持装置61的端子63上，所以端子63与电刷10可简单地实现电气连接，同时提高了电刷10的更换作业性。由于该对螺钉65前端部指向圆周方向，所以，可从圆周方向使用拆卸工具，工具的移动范围不会超出箱体33的轴线方向的范围，适合更换旋转轴6轴线方向部件密集的内燃机内的电刷10。

电刷保持装置61的径向延伸至后托架32的开口部50附近，所以可延长电刷10的纵向尺寸，电刷10可长时间不用更换地进行使用。并且，由于后托架32与电刷保持装置61间的空隙很小，所以从通气孔66进入箱体33内的空气多迂回流至调节器13、电刷10侧，从而提高了调节器13及电刷10的冷却性。

与实施形态1不同，在转子7的电刷保持装置61侧的侧面上设有离心风扇5b，所以，可在电刷保持装置61旁边产生很多离心气流。因此，由于设有转子7径方向延伸的散热片的冷却板14与电刷10在轴线方向重叠，并且，电刷10延伸至后托架32的开口部50附近，所以可进一步提高离心气流的通风效果，从而提高了冷却性。

实施形态3

图11为从后托架32侧所见本发明实施形态3——车辆用交流发电机的视图(但，盖60已拆除)，图12为图11车辆用交流发电机的电刷10与电刷用端子67的视图，图12(a)为图11车辆用交流发电机的电刷10与电刷用端子67的正面图，图12(b)为图(a)的右侧侧视图。

在本实施形态3中，电刷保持装置61的端子63在开口部50处露出，电刷用端子67通过螺钉65固定在端子63上。该一对螺钉65前端部指向轴线方向。

除上述构成外，其他与实施形态2车辆用交流发电机构成相同。

在上述构成的车辆用交流发电机中，电刷用端子67通过螺钉65固定在端子63上，该一对螺钉65前端部指向轴线方向，所以，可从轴线方向使用拆卸工具，工具的移动范围不会超出箱体33的径向尺寸范围，适合旋转轴6径方向部件密集的内燃机内的电刷10的更换作业。

实施形态4.

图13为本发明实施形态4——车辆用交流发电机的定子70的斜视图，图14为适用于图13的定子70的定子绕组73的导体触头71的斜视图，图15及图16分别为从前侧及后侧所见图13的定子70的重要部位的斜视图。

在本实施形态4中，定子70设有：定子铁心72；缠绕在定子铁心72上的定子绕组73；安装在切槽74内，使定子绕组73与定子铁心73间绝缘的绝缘构件75。定子铁心72为由作为板状磁性构件的薄钢板叠置而成的圆筒状叠层铁心，以规定间隔在圆周方向设有多个，使轴向延伸的切槽74向内圆周侧开口。定子绕组73与多个短尺状导体触头71连接，以规定的绕组模式构成。也就是说，从后侧将近U字形的短尺状导体触头71的端部***定子铁心72的切槽74内，将延伸至前侧的其端部间作相互连接。

除上述定子70的构成外，其他构成与实施形态3的车辆用交流发电机的构成相同。

在本实施形态4中，多个导线——导体触头71整齐地排列于定子铁心72上，定子绕组73的后侧绕组终端76与前侧绕组终端77在相邻的导体触头71间，留有空隙。因此，从通气孔66进入箱体33内的空气通过绕组终端76、77排至箱体33外部时，在排出侧的绕组终端76、77处，通风阻力小，空气可由此顺利地在箱体33内流动，提高位于吸入侧的电刷10、调节器13的冷却性。

又，上述实施形态的交流发电机也可是这样一种车辆用交流发电机，如图17所示，设有在定子铁心72的端面侧的切槽74外，将连接导线往返折叠，按规定的切槽数，在切槽74内，在切槽深度方向内层与外层重叠缠绕的定子绕组。此时，在定子绕组173的绕组176、177处，连接导线从定子铁心72的端面，沿轴线方向延伸，沿圆周方向形状相同。

在该交流发电机中，与前侧设有连接导体触头71的端部的连接部的交流发电机不同，在前侧绕组终端177侧也无连接部，在绕组终端177处通风阻力小，可进一步提高位于吸入侧的电刷10、调节器13的冷却性。

在上述各实施形态中，是对电刷保持装置内装有2个电刷10的车辆用交流发电机进行了说明，但本发明也适用于例如，设有4个电刷的车辆用交流发电机。

作为连接构件，以上是使用了螺钉，但也可使用由螺栓与螺母构成的连接固定构件。

如上所述，本发明的技术方案1所述的交流发电机设有：箱体；包括转子绕组及多个爪状磁极的转子，所述转子设于箱体内，所述转子绕组流过电流而产生磁通，所述多个爪状磁极沿轴线方向延伸并覆盖转子绕组，所述爪状磁极通过上述磁通被励磁形成N极与S极；含有多个切槽的定子铁心及安装于该定子铁心上的定子绕组的定子，所述多个定子铁心在圆周方向以一定间隔沿轴线方向延伸而形成；将来自电源的电流供向转子绕组的电刷；及固定在箱体上、在保持部内对电刷进行保持的电刷保持装置，同时，设有可在将电刷从保持部取出时可打开的盖，在与上述盖对向的箱体的部位设有拆装电刷用开口部。由此，在更换电刷时，可通过开口部很简单地更换电刷保持装置的电刷。

该开口部也具有转子旋转产生的空气径向对流排放口的作用，因此，空气流动阻力变小，提高了固定在电刷保持装置上的调节器及电刷的冷却性。

根据本发明技术方案2所述的交流发电机，由于电刷保持装置延伸至开口部的附近，所以，可延长电刷纵向尺寸，可不必更换长期使用。并且，由于箱体与电刷保持装置间的空隙小，所以进入箱体内的空气多迂回流至固定在电刷保持装置上的调节器及电刷侧，从而提高了调节器及电刷10的冷却性。

根据本发明技术方案3所述的交流发电机，电刷保持装置构成为电刷保持装置的端子利用树脂模一体成形而成，可通过连接构件连接该端子以及连接于电刷上的电线上所接电刷用端子，所以，可利用连接构件很容易地连接电刷保持装置的端子与电刷用端子。

根据本发明技术方案4所述的交流发电机，由于连接电刷保持装置的端子与电刷用端子的连接部设于开口部，所以开口部可作为连接作业空间，易于进行电刷保持装置的端子与电刷用端子的连接作业。

根据本发明技术方案5所述的交流发电机，所述连接件为螺钉，所以可牢固、低成本连接电刷保持装置的端子与电刷用端子。

根据本发明技术方案6所述的交流发电机，在连接部，螺钉在转子圆周方向移动，所以可从圆周方向使用连接构件的拆卸工具，适合轴线方向部件密集的内燃机中电刷的更换作业。

根据本发明技术方案7所述的交流发电机，在连接部，螺钉在转子的轴线方向移动，所以可从轴线方向使用连接构件的拆卸工具，适合在转子的径向方向部件密集的内燃机内的电刷的更换作业。

根据本发明技术方案8所述的交流发电机，在电刷保持装置上，在转子的轴线方向重叠设有调整定子产生的交流电压大小的节流器以及与该节流器抵接的冷却板，所以结构小巧紧凑，且调节器冷却性好。并且，在将调节器固定在电刷保持装置上后，将电刷保持装置固定在箱体上，所以，在将电刷保持装置安装在箱体上时，不会影响到调节器。

根据本发明技术方案9所述的交流发电机，在定子绕组的绕组终端，导线从定子铁心的端面沿轴线方向延伸，沿圆周方向成同一形状，所以进入箱内的空气通过绕组终端排至箱体外部时，排出侧的绕组终端处通气阻力小，空气可在箱体内顺利流动，提高了对位于吸入侧的电刷、调节器的冷却性。

Claims (9)

1.一种交流发电机，所述交流发电机设有：

一箱体；

一包括转子绕组及多个爪状磁极的转子，所述转子设于箱体内，所述转子绕组流过电流而产生磁通，所述多个爪状磁极沿轴线方向延伸并覆盖转子绕组，所述爪状磁极通过上述磁通被励磁形成N极与S极；

含有多个切槽的定子铁心及安装于该定子铁心上的定子绕组的定子，所述多个定子铁心在圆周方向以一定间隔沿轴线方向延伸而形成；

将来自电源的电流供向转子绕组的电刷；及

电刷保持装置，所述电刷保持装置固定在箱体上，在保持部内对电刷进行保持，同时，设有可在将电刷从保持部取出时可打开的盖，

一开口部，所述开口部用于拆装电刷形成在与上述盖相对向的箱体的部位。

2.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于，电刷保持装置延伸至开口部附近。

3.如权利要求1或2所述的交流发电机，其特征在于，电刷保持装置构成为，电刷保持装置的端子通过树脂模成型与电刷保持装置一体形成，该端子以及连接在电刷上的电线上所安装的电刷用端子通过连接件作电气连接。

4.如权利要求3所述的交流发电机，其特征在于，连接电刷保持装置的端子与电刷用端子的连接部设于开口部。

5.如权利要求3所述的交流发电机，其特征在于，所述连接件为螺钉。

6.如权利要求5所述的交流发电机，其特征在于，在连接部，螺钉在转子的圆周方向前进后退。

7.如权利要求5所述的交流发电机，其特征在于，在连接部，螺钉在转子的轴线方向前进后退。

8.如权利要求1或2所述的交流发电机，其特征在于，在电刷保持装置上，在转子的轴线方向重叠设有调整定子所产生交流电压大小的调节器、及抵接于该调节器上的冷却板。

9.如权利要求1或2所述的交流发电机，其特征在于，在定子绕组的绕组终端，导线从定子铁心的端面向轴线方向延伸，沿圆周方向形成为同一形状。

Images