专利名称：电机及其定子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如独立的权利要求前序部分所述的电机以及一种用于这种电机的定子。例如由Robert Bosch公司在1998年的“Technische Unterrichtung(技术报告)”系列的分册“GeneratorenAusgabe(发电机期刊)98/99”中已知一种电机，它在这里是用于汽车的交流发电机，也参见该文献的第22页。这种电机具有一个定子，它支承一个定子绕组，其绕组端部直接与一个整流器或一个调节器连接。此外例如由Bosch公司销售的发电机已知，它例如具有标准件Nr.0120 485 022，并且在1992年例如投入运行。这种发电机具有一个定子，它支承一个具有绕组端部的定子绕组。在发电机的一个端面上、即在与驱动的皮带轮相反的端面上在一个保护罩下面设置一个整流器，它由专利文献所公知。对于这个整流器例如在欧洲专利文献EP 0329 722 B1中描述过，由该文献已知该整流器的详细细节。所述发电机同样具有这种整流器，它在其从径向外部向着径向内部直到一个滑环结构组件的圆周上具有一个约100°的扇段形空隙。在这个开孔中装进一个调节器结构组件，它用于通过转子中的励磁绕组来影响定子的电特性。由装配在这个发电机中的定子或其定子绕组伸出总共6个相端部，它们如同在上述欧洲专利中所述的那样与整流器的一个电路板连接。对于明显更高功率的发电机，这样一种结构是不利的，因为在EP 0 329 722 B1中描述的用于定子导线的导引袋明显地阻隔从径向外部到径向内部在整流器冷却体旁边流过的冷却空气或其冷却空气路径。
发明内容
按照本发明的具有第一独立权利要求特征的电机的优点是，通过使定子绕组的绕组端部与在调节器结构组件下面的整流器之间的电连接的偏移对于整流器的冷却实现一个更大的通流横截面，并由此能够实现一个更大的通过整流器的体积流量。其结果是更好地冷却整流器，由此可以使电机总体上承受更高的负荷。
通过在从属权利要求中列举的措施能够实现如第一独立权利要求所述的电机的有利改进方案。如果电连接部分地设置在定子绕组与一个轴承盖之间，并且还最好定位在一个横梁下面，则一方面能够使具有电连接的定子因为没有障碍特别方便地接合到轴承盖里面。还能够使在横梁下面的定位实现一种吸收振动的布置。
如果在一个绕组端部与一个用于整流器的接头板的电接头之间的电连接通过一个中间连接的导体部件实现，则这一点使电连接的机械特性简单地适配于空间状况。所述中间连接的导体部件在形状上不受限制，并能够在其材料特性方面更好地适配。
如果所述电连接在定子的轴向上具有一个比在圆周方向上更小的横截面长度，则能够得到一种在轴向上节省空间的简单的电连接，该电连接使发电机或电机结构紧凑。
使所述定子与一个中间连接的导体部件连接，并且可以作为结构单元装进一个轴承盖里面。因此对于一种例如规定的具有定子的交流绕组的三角形接线的情况与一般的六个连接位置相比只有三个连接位置。
在导体部件与接头板的电接头之间设有一个接合位置，其最好是一个焊接位置。该接合位置本身和相关的导体部件与接头板的电接头之间的接触面应该基本垂直于定子的轴向取向。由此得到接合位置的一个微小的轴向延伸，接合工具例如焊极的定位是简单的。只是存在一个与相邻部件例如一个轴承盖或其它触点接触的微小危险。此外在导体部件与接头板的电接头之间的接合位置几乎并排地设置，因为接合方向不对应于接合位置并排设置的方向。
理论上可以使电连接不绝缘。但是这意味着特别高的要求，因为导电部件之间、在这里例如轴承盖与电连接之间的距离必须特别大地间隔。因此所述电连接至少部分地通过一个绝缘部件遮盖。这一点能够实现特别小的间隙尺寸，并因此在发电机或电机中实现特别紧凑的结构。尤其通过绝缘部件遮盖从定子中伸出来的绕组端部与导体部件本身之间的接合位置。
在本发明的另一结构方案中，绝缘部件使多个电连接相互连接。这意味着，例如三个导引到接头板的电接头的电连接一方面通过绝缘部件至少部分地遮盖，另一方面可以相互间保持在一个确定位置上。当电连接正好用接头板的接头接通时，这一点是特别有利的。通过可靠的相对位置保证各电连接与接头板的电接头的一种特别好的定位。在此或者首先将绝缘部件插到由定子和电连接组成的结构单元上，或者在将由定子和电连接组成的结构单元装配到轴承盖里面之前，使绝缘部件例如通过一个卡接固定在轴承盖上。此外已经证实有利的是，例如将三个导体部件分组，使得产生两个组。
按照本发明的具有并列权利要求特征的定子的优点是，通过使定子绕组的绕组端部与一个附加的导体部件连接产生一种特别易于操作的结构单元，其中绕组端部的多个单根导线通过一个夹子形接合区合并到一起并且构成薄板件，该结构单元在电机的加工中很少出现问题。分别通过这种夹子形接合区合并多个单根导线，并且不必再逐个复杂地在加工线中机械地接合。通过与这个附加的导体部件连接也特别简单地处理绕组端部与接头板的接头之间的接合过程，使得通过本发明按照并列权利要求总体上在定子加工线或设备加工中得到一种非常有利的接合过程。
在附图中不仅示出电机的实施例，而且示出按照本发明的定子的实施例。附图中图1示出一个电机的纵向截面图；图2示出一个电机的立体图，这里电机是发电机，在此取下了保护罩；图3示出与图2类似的立体图，其中在这里示出一个没有调节器的视图；图4示出绕组端部、导体部件与接头板之间的连接方面的细节图；图5a示出图4中的导体部件，但是从在图4中所示的轴承盖的一个内侧看去；图5b示出导体部件的细节；图6示出一个具有绕组和合并的导体部件的定子的立体图；图7示出上述的电刷侧的轴承盖的详细端面图。
具体实施例方式
在图1中示出一个电机10的横截面图，在这里该电机是用于汽车的发电机或交流发电机。这个电机10还具有一个两体的外壳13，它包括一个第一轴承盖13.1和一个第二轴承盖13.2。所述轴承盖13.1和轴承盖13.2固定在一个所谓的定子16中，该定子一方面包括一个基本上圆环形的定子铁心17，并且在其径向向内指向的、轴向延伸的槽中嵌入一个定子绕组18。这个环形的定子16通过其径向向内指向的开槽表面包围一个转子20，该转子由爪极转子构成。该转子20还包括两个爪极板22和23，在其外圆周上分别设置在轴向上延伸的爪极指24和25。这两个爪极板22和23设置在转子20里面，使得其沿轴向延伸的爪极指24或25在转子20的圆周上相互交替。由此在相向的磁性爪极指24和25之间得到磁性上所需的间隙，它们称为爪极间隙。所述转子20通过一个轴27和每个位于转子侧的滚动轴承28可旋转地支承在相应轴承盖13.1或13.2里面。
所述转子20总共具有两个轴向的端面，在其上分别固定一个风扇30。这个风扇30基本由一个板状或片状的部分组成，从其中以公知的方式伸出风扇叶片。这些风扇30用于通过轴承盖13.1和13.2中的开孔40在电机10的外侧面与电机10的内部空间之间实现空气交换。为此所述开孔40基本上设置在轴承盖13.1和13.2的轴向端部上，通过它们借助于风扇30使冷空气吸入到电机10的内部空间里面。这些冷空气通过风扇30的旋转径向向外加速，由此可以使冷空气穿过通流冷空气的绕组悬挂45。通过这种效应使绕组悬挂45冷却。冷空气在穿过绕组悬挂45以后或者在绕流绕组悬挂45以后通过图1中未示出的开孔经过径向向外的路径。
一个保护罩47位于图1中的右侧，它保护许多结构部件免受外界影响。这个保护罩47例如遮盖一个所谓的滑环结构组件49，它用于向一个励磁绕组51供给励磁电流。环绕这个滑环结构组件49设置一个冷却体53，它在这里起到正冷却体的作用。所述轴承盖13.2起到所谓的负冷却体的作用。在轴承盖13.2与冷却体53之间设置一个接头板56，它用于使设置在轴承盖13.2中的二极管负极58与在这里未示出的二极管正极在冷却体53中相互连接，并由此建立一种公知的电桥电路。
在图2中示出冷却体53的立体图，其中在这里取下电机10的保护罩47。在冷却体53中压入已经提到的二极管正极60。该冷却体53在这里的示例中通过三个螺纹件62固定。这三个螺纹件62与轴承盖13.2连接。该冷却体53基本上是一个圆环形状，其中这个圆环形状缺少一个扇形段，换言之，该冷却体53不是由一个封闭的、而是由一个开口的环形组成的。在环的开口并因此在空出的扇形段中装进一个调节器结构组件65，它由不同的单个功能区组成。因此该调节器结构组件首先包括一个接头区68，在其上连接一个电子区70。在这里可以特别清楚地看出电子区70的冷却体71，它负责冷却设置在其下面的电子器件，在电子区70后衔接一个电刷区72，它主要包括一个电刷袋73和设置在其中的电刷74。这个调节器结构组件65用于影响定子16或定子绕组18的电特性。
在图3中可以看到图2中的结构布置，其中在这里拆下调节器结构组件65。设置在冷却体53下面的接头板56总共具有三个电接头76，它们作为实心杆从接头板56的绝缘材料中伸出来。这些接头76分别与一个绕组端部78导电连接。这些绕组端部78实际上不必是一个唯一的相的单个接头，而是也可以理解为包括多个相的合并的接头或绕组端部。这一点例如适用于在这里所示的情况，据此这三个接头76分别用于与一个绕组端部78接通。所述绕组端部78在这个实施例中分别包括两个不同相的两个端部，因此通过在这里设置的绕组端部78能够实现绕组相的一种所谓三角形电路。因此在绕组端部78与整流器之间的电连接位于调节器结构组件65的下面。
因此给出一个电机10、尤其是用于汽车的交流发电机，它具有一个支承一个定子绕组18的定子16，其中定子绕组18或其绕组相具有绕组端部78。所述接头板56是整流器的一部分，并且负责使二极管负极58或二极管正极60连接成一个电桥电路。附加地具有一个调节器结构组件65和一个整流器，其中在绕组端部78与整流器之间的电连接位于调节器结构组件65的下面。
对于在图3中所示的实施例，在一个绕组端部78与一个接头板56的电接头76之间的电连接通过一个中间连接的导体部件80实现。这个导体部件80主要包括两个部位一个部位是一个夹子形的接头区81，另一部位是与这个夹子形接头区81一体连接的导体电路段82，它从这个接头区81通到接头76。为此，所述导体电路段82以背离接头区81的端部与接头76连接。为此所述接头76在定子16的轴向(转子旋转轴线方向)上敷设在导体电路段82上，并在那里与导体电路段82连接。在接合时在导体部件80与接头板56的电接头76之间产生的接合位置、例如一个焊接位置或一个钎焊位置基本垂直于定子16的轴向取向。在此所述接合位置在轴向视图中伸进一个开口100里面。
图4以局部放大的视图示出接头76与绕组端部78之间的部位。夹子形的接头区81穿过开口83，该开口在轴承盖13.2的端面中空出。如图4所示，两个夹子形接头区81能够穿过一个开口81，另一方面一个第三夹子形接头区81能够穿过另一开口83。下面描述与导体部件80相关的其它细节。
图5a示出轴承盖13.2内侧的导体部件80。这个导体部件80如上所述是定子绕组18与接头板56之间的电连接。如图5a所示，在此这个电连接部分地设置在定子绕组18与轴承盖13.2之间。在此该电连接或导体部件80最好定位在一个横梁84下面，该横梁用于使轴承盖13.2更大面积地相互连接。
在图5b中示出一个导体电路段82的端面。这个端面如图5a所示指向接头板56。该端面在这里是矩形的并且相当窄地构成。该端面在定子的轴向上具有长度a；在定子的圆周方向上具有长度p。在此所述电连接在定子轴向上具有一个比在圆周方向上更小的横截面长度a。因此所述导体部件80是扁平的且至少是薄板式的。
图6局部地示出从两个绕组头45看去的定子16的立体图，定子16具有定子铁心17和定子绕组18。在这里非常简化地示出定子绕组18，并且当然由缠绕的或插入的导线或板状导体组成。从这个缠绕或插入的绕组头或者说定子绕组18引出绕组端部78，它们被夹子形接头区81夹紧。在此从绕组头中伸出来的绕组端部78以某种在接合时不过度地对于绕组端部78进行加载的形状构成，在这里未示出该形状。在此绕组端部78在定子铁心17与夹子形接头区81之间不是沿轴向、而是与其倾斜地延伸。这导致两个弯曲，即从轴向到与其倾斜方向的第一弯曲，并接着从倾斜方向弯回到轴向。这种双弯曲导致力卸荷，因为没有直接的轴向力从夹子形接头区81将绕组端部78压进定子铁心的槽里面。在图6中所示的部件在本质上是一个结构单元，它在定子加工或电机10加工过程中制成。在此，所述定子16对于一个交流绕组通过三个中间连接的导体部件80连接。在这种状态下，这个结构单元可以装进一个轴承盖13.2或13.1里面。如果在接头板56中才进行三角形接线，则从这个定子56中每个绕组相引出两个绕组端部78，因此总共可以装配六个导体部件80。在星形接线中还要在定子16的任意位置上实现一个星形点。如同在其它附图中可以看到的那样，所述电连接和这里的例如导体部件80通过一个绝缘部件90部分地遮盖。这个绝缘部件90尤其位于导体部件80与横梁84横交的地方，见图5a。这个绝缘部件在此起到一个足够防止在导体部件80与轴承盖13.2之间短路的作用。在此所述绝缘部件90可以这样构成，使得它不仅遮盖导体部件80并因此遮盖导体电路段82，而且同样围卡夹子形接头区81并因此使处于直流电位的部位相对于开口83中的轴承盖13.2绝缘。在绕组端部78与导体部件80之间的接合位置通过绝缘部件90遮盖。在此绝缘部件90的遮盖导体电路段82的部分基本在导体电路段82的方向上形成U形的轮廓，因此在导体电路段82一侧得到边缘，它能够实现相对于轴承盖13.1的邻近区域的进一步绝缘。与这个绝缘部件90一体地例如可以连接另一延伸的卷边92，它使在横梁84下面伸出来的导体电路段82相对于横梁84绝缘。最好径向向外从绝缘部件90中伸出一种突缘94，它环形围绕夹子形接头区81。因此该突缘94套状地围绕接合位置或夹子形接头区91设置。如图6所示，所述绝缘部件90使多个电连接相互连接。因此这个绝缘部件90实际上起到导体电路段82之间的间隔体的作用，并因此确定各导体电路段82之间的角间距。此外所述绝缘部件不必一定设置在导体部件80上。对于这种布置首先应理解为将绝缘部件90卡接或固定在导体部件90上。该绝缘部件90同样也可以卡接或另外固定在横梁84或轴承盖13.2的其它相邻外壳部件上。
而目前所述绝缘部件90总是固定在一个独立的导体部件90上，当然一个这样的绝缘部件90也可以使一般的电连接相互连接或者固定在一个唯一的电连接上。这一点例如由此实现，各绕组端部78不是如图6所示的那样只终结在一个绕组头45后面一点，而是例如径向向内继续导引，使绕组端部78作为电连接一直通到接头板56的一个接头76。在这种情况下也可以通过绝缘部件保护这些电连接，并且相互间也通过绝缘部件90连接。如上所述，可以总共设置三个导体部件或电连接，它们分成两组。在这里两组意味着，两个电连接或导体部件相互间比一个第三导体部件或第三电连接更靠近地相邻。
图7示出在电刷侧的轴承盖13.2没有调节器结构组件65的详细端面图。在这里已经给出一种对于轴承盖13.2刚度的最佳方案，同时也对于在轴承盖13.2与调节器结构组件65之间的冷却空气到整流器的流量的最佳方案，如果在紧密并排设置的导体部件80之间的角间距在5°至20°之间的话。在此还优选一个约13.5°的角度值。这个角度在图7中以α表示。各独立的导体部件80应该对于上述的双组具有一个25°至35°之间的角间距。角度β的理想值为30°的范围内。角度β与α的比例应为1.5至3之间，特别优选在2至2.5之间，理想值约为2.2。这个角度值涉及到夹子形接头区81相互间的位置，并且也涉及到导体电路段82的用于与接头76接合的端段的位置。所述开口83和封闭的夹子形接头区81的径向位置由强度观点来看最好在50mm至62mm之间。这个半径范围或半径在这里以R1表示。在这里一个开口83的径向宽度约为8mm。为了最佳的空气流动和更好地冷却连接位置，在导体电路段82与到接头板56的接头76之间的接合位置的径向位置最好位于30mm至40mm之间的半径范围内，这个半径范围或半径在这里以R2表示。实际上所期望的R2值约为36mm。R1和R2分别以连接位置的几何中心点为基准。半径R1和R2的比例作为冷却空气输送、连接位置的冷却和轴承盖的强度之间的最佳选择位于1.3至1.7，其中优选为1.5的值。
如同图6已经描述过的，在那里示出一个用于电机的定子16，它具有一个定子绕组18，并且具有绕组端部78。这些绕组端部78与一个附加的导体部件80连接，其中绕组端部78的多个单根导线通过一个夹子形接头区81合并，该接头区如同常见的卡子那样构成。所述导体部件80是薄板件。该导体部件80基本径向向内延伸，用于在那里与接头76接通。
可以使所述绝缘部件90不突出于或只略微突出于轴承盖13.2，从而不阻隔调节器结构组件65下面的通流路径。
权利要求
1.电机、尤其是用于汽车的交流发电机，它具有一个支承一个定子绕组(18)的定子(16)，其中该定子绕组(18)具有绕组端部(78)，该电机还具有一个调节器结构组件(65)和一个整流器，其特征在于，在所述绕组端部(78)与整流器之间的电连接在调节器结构组件(65)下面定位。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电连接部分地设置在定子绕组(18)与一个轴承盖(13.2)之间，并且最好定位在一个横梁(84)的下面。
3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，通过一个中间连接的导体部件(80)在一个绕组端部(78)与一个接头板(56)的电接头(76)之间实现电连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述电连接在定子(16)的轴向上具有一个比圆周方向小的横截面长度。
5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述定子(16)与一个中间连接的导体部件(80)连接，并且可以作为结构单元装进一个轴承盖(13.2)里面。
6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，一个在导体部件(80)与接头板(56)的电接头(76)之间的接合位置、最好是焊接位置基本垂直于定子(16)的轴向取向。
7.如上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述电连接部分地通过一个绝缘部件(90)遮盖。
8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，通过绝缘部件(90)遮盖绕组端部(78)与导体部件(80)之间的一个接合位置。
9.如权利要求7或8所述的电机，其特征在于，所述绝缘部件(90)使多个电连接相互连接。
10.如权利要求7至9中任一项所述的电机，其特征在于，存在三个电连接、最好是导体部件(80)，它们分成两个组。
11.用于电机、尤其是用于汽车的交流发电机的定子，它具有一个定子绕组(18)，其中该定子绕组(18)具有绕组端部(78)，其特征在于，所述绕组端部(78)与一个附加的导体部件(80)连接，该导体部件通过一个夹子形的接头区(81)合并绕组端部(78)的多个单根导线，并且是薄板部件。
12.如权利要求11所述的定子，其特征在于，所述导体部件(80)基本上径向向内延伸。
13.如权利要求11或12所述的定子，其特征在于，所述导体部件(80)通过绝缘部件(90)被部分地遮盖。
14.如权利要求11至13中任一项所述的定子，其特征在于，通过绝缘部件(90)部分地遮盖绕组端部(78)与导体部件(80)之间的接合位置。
15.如权利要求11至14中任一项所述的定子，其特征在于，通过一个绝缘部件(90)合并多个导体部件(80)，该绝缘部件确定导体部件(80)之间的相对位置。
全文摘要
一种电机、尤其是用于汽车的交流发电机，它具有一个支承定子绕组(18)的定子(16)，其中该定子绕组(18)具有绕组端部(78)，该电机还具有一个调节器结构组件(65)和一个整流器。所述在绕组端部(78)与整流器之间的电连接定位在调节器结构组件(65)下面。此外提出一种用于电机、尤其是用于汽车的交流发电机的定子，它具有一个定子绕组(18)，其中该定子绕组(18)具有绕组端部(78)。在此，所述绕组端部(78)与一个附加的导体部件(80)连接，该导体部件通过一个夹子形的接头区(81)合并绕组端部(78)的多个单根导线，并且是薄板部件。
文档编号H02K19/36GK1902803SQ200480039386
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月1日 优先权日2003年12月30日
发明者A·埃尔泽尔, T·伯格尔, U·克纳彭伯格尔 申请人:罗伯特·博世有限公司