[发明专利]交流发电机

说明书

本发明涉及一种具有绕有磁场线圈的转子铁心的发电机，电流通过滑环单元和电刷单元输送到磁场线圈，具体的说，本发明涉及对车辆蓄电池充电的车辆用交流发电机。

如图7中所示，传统的交流发电机100有三相整流器101、用以调节输出电压的电压调节器102、机壳103、由机壳103可转动地支承的轴104、固定在机壳103内的定子105、在定子105内转动的转子106、固定在轴104的端部周缘上的滑环107、以及在滑环单元107的外周缘上滑动的电刷单元108。定子105是由定子铁心111和三相定子线圈112等所组成的。转子106则是由伦德尔型磁极铁心113和磁场线圈114等所组成的，绝缘管116几乎把磁场线圈114的线圈端部115覆盖住了。

滑环单元107是由两个金属滑环120和两个连接条121等所组成的。两个滑环120是由铜合金和不锈钢所组成的，且与轴104一起旋转。两条连接条121分别与线圈端部115和两个滑环120电连接。

电刷单元108是由两个电刷131、刷握132及螺簧133等所组成的，刷握132固定电刷131，螺簧133则使电刷131偏靠金属滑环120的外周缘。电刷131是由碳素物所组成的。电刷131通过电刷端子(未示出)用铜软辫线134与电压调节器102相连接。

近年来，随着车辆发动机室变得越来越小，用来安装各种装置的空间也变得越来越小。此外，对燃料消耗率的限制变得更为严厉，车辆的保险时间也延长了。因此，要求车辆发动机小而轻，且工作寿命较长。作为使交流发电机较小且较轻的方法，必须使车辆交流发电机的体积和轴向尺寸减小。

为了使电刷有足够长的工作寿命，在预计电刷磨损时要求电刷131有余量。然而，为了防止输出电压减少，应尽量减小向磁场线圈117输送磁场电流的磁场控制电路的电压降。为此，刷握132配置成靠近调节输送给磁场线圈117的磁场电流的电压调节器102。因此，电刷131沿刷握132的径向不可能有足够长的工作寿命。因而，增大刷握132和滑环120的轴向尺寸就占据了车辆交流发电机100的总长度的大部分。

由碳素物所组成的电刷131需要适当的接触面积(大小)以及螺簧133的偏压力(弹簧力)，以减小碳质电刷与金属滑环120的外周缘相接触的部分的电阻。因此，如果为了使发电机变小而减小电刷131的接触面积，则电流密度增大，从而使电刷131的温度上升，缩短其工作寿命。

在小型直流旋转电机(例如电动机)中，采用了由叠层金属片或铜线所组成的金属电刷，代替碳质电刷以及由铜合金所组成的旋转换向器。然而，换向器容易磨损。因此，这种高功率旋转电机不适合用作车辆的交流发电机。

如图8中所示，在从绝缘管116伸出的线圈端部115的裸露部分插入连接条121的孔中之后，采用焊接或熔接把磁场线圈114的线圈端部115和连接条121连接起来。滑环120和连接条121则采用焊接连接起来。

绝缘管的端部与线圈端部115和连接条121的连接部分用树脂材料(例如环氧树脂)覆盖起来，防止由于线圈端部和连接条121的连接部分或滑环120和连接条121的连接部分的共振而使连接部分的连接强度减弱。滑环120和连接条121的连接部分用预配合到轴104上或与轴104整体模制的绝缘件124覆盖起来。绝缘件124配置在沿纵向延伸的槽117内，使轴104、滑环120和连接条绝缘。

因为滑环120和连接条是焊接的，所以必须具备颇大的空间，以便在焊接时容纳焊具，从而导致滑环120的轴向尺寸和径向尺寸增大。

美国专利US4,406,961公开了一种交流发电机，这种交流发电机具有由碳素物所组成的电刷、碳质滑环和用以使磁场线圈的线圈端部绝缘的绝缘管，使得绝缘管配置在轴上轴向形成的槽内，使磁场线圈的线圈端部和滑环直接连接起来。滑环和磁场线圈的线圈端部焊接在滑环附近。

因此，当连接滑环和线圈端部的焊接层冷却收缩时，滑环可能会松脱。焊料的软层不能抵抗振动，线圈端部和滑环的连接部分的强度可能由于焊接而减弱。滑环和磁场线圈的线圈端部的焊接需要有烙铁和工具的工作空间，从而增大了交流发电机的体积。

本发明的目的是提供一种交流发电机，这种交流发电机没有那些为连接工作所需要的大空间的连接导线，滑环和连接条的连接部分颇为紧凑。这种连接部分防止滑环松脱，提高了对于振动的抵抗力，延长了使用寿命。

为此，根据本发明的交流发电机包括连接条和碳质滑环的模制单元以及具有金属件所组成的电刷的电刷单元。