[发明专利]用于机动车的交流发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的交流发电机。

背景技术

本发明基于一种像例如由DE 31 41 153 A1所公开的用于机动车的交流发电机。该交流发电机具有最初设计成扁平芯组的定子叠片芯组，该叠片芯组带有三相定子绕组，在该定子绕组中，由设计成爪极的转子磁极感应出随转子一起旋转的磁场。此类发电机具有槽数为极数和相数的整数倍的绕组，其中，特别是包括12个磁极、3个相以及槽数为36的交流发电机是常见的。此外，也已公开的是，三相发电机在16个磁极的实施方式中作为包括48个槽的用于机动车的发电机。该电机的每极每相槽数q是整数且在上面提到的情况中其值为1，其中，每极每相槽数是由槽数N除以极数2p和相数m得到。

同样，带有每极每相槽数为2或3的绕组的发电机也已公开。带有12个磁极的每极每相槽数为2的三相绕组具有72个槽，而每极每相槽数为3的三相绕组具有108个槽。那么，在16个磁极的实施方式中，三相发电机在每极每相槽数q＝1的情况下具有48个槽，而在每极每相槽数q＝2的情况下具有96个槽。

对于机动车，除了三相发电机之外，每极每相槽数q＝1的六相电机也已公开，该六相电机在12个磁极的实施方式中具有72个槽，而在每极每相槽数q＝1的电机的16个磁极的实施方式中为96个槽。

从前面提到的市场中的用于机动车的发电机的例子中，可容易地看出，可能的槽数的选择余地很小，并且槽数迅速地增加很大的值，因此出现了对于定子来说齿非常窄且很难冲压并且槽横截面很小，它们使得定子绕线变得困难并且导致占空系数较差。

另外，例如在1962年由出版社Springer-Verlag Wien出版的和Sequenz的教科书“Elektrische Maschinen”的126页及以下的内容中已在原理上公开了分数槽绕组。但是，如在该教科书第128页的实施例中所示，这些绕组在实践中只用于大型机器。它们具有作为槽数N除以极数2p和相数m的商的每极每相槽数q，该每极每相槽数不是整数而是分数。在大型机械制造业中，特别在大型同步发电机中分数槽绕组是已知的，这些同步发电机使用每极每相槽数q为2.5或3.5的绕组。

发明内容

与现有技术相比，根据本发明的用于机动车的交流发电机的定子设计方案具有如下优点：至少明显减少了上述在定子槽数选择方面的限制和由此引起的在绕组设计和制造中的机械和电方面的缺点。特别是对于相数较高的电机，应当改进定子结构，以得到有利于产生定片的冲压形状，尽可能简单的绕线工艺以及良好的槽填充。这通过将定子绕组设计成分数槽绕组来实现，其中，从制造工艺方面看，特别是10到20之间的极数，优选是12或16的极数实现了特别有利的电机结构。爪极较少的小极数要求高的爪极变形力，使得爪极的设计变得困难，而磁极数量多和不同爪极之间的间隔小引起更高的磁损耗。

在定子绕组的槽数方面，适合的是，选择该槽数，使其大于极数的1.5倍，优选大于极数的两倍。因此，在绕组的每极每相槽数q的界限合适的情况下，在具有10到20个磁极的电机中得到15到150之间、优选为40到100之间的槽数。上限是由在冲压细的槽和磁极几何形状时的制造方面的困难以及在将线圈嵌入很窄的槽中的问题来确定。合适槽数的下限是由在产生的发电机磁场曲线的较大谐波含量以及由此决定的电压曲线与正弦曲线的较大偏差和/或由较高的损耗得出。

在根据本发明的用于机动车的交流发电机的实施方式中，合适的相数为3到9之间。过低的相数在产生的电压中引起增强的脉动并由此引起更大的磁噪音，因此不应当低于作为下限的相数3。高相数基本上适合于电机设计，但在发电机被设计作为机动车的照明电机使用的情况下，它们会引起用于对所产生电压进行整流的连接消耗和元件消耗的增加。因此，不应当高于9相的上限。在这里，可以优选设计五相绕组，使得在两个相邻的相之间产生32°厄尔到40°厄尔的相角偏移，优选为36°厄尔的相角偏移。可以适当构造六相绕组，使得这六相按每两相错开28°厄尔到32°厄尔，优选是30°厄尔的星形接法连接，其中，星形的零点没有连接。在七相绕组的情况下，可以以相同的电相角偏移将这些相相互串联，其中，在串联连接中总是跳过至少一个相邻的相。定子绕组优选是由导体段构成。