CN106816978A - 交流发电机定子绕组以及车用交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流发电机定子绕组及车用交流发电机。该定子绕组包含定子以及一组定子用导线，该组定子用导线包含多条径向相邻排列的导线，其中该组定子用导线依序嵌入该定子的相对应的凹槽中。车用交流发电机包含交流发电机定子绕组、具有一第一爪形磁极件及相对的第二爪形磁极件的转子，该第一爪形磁极件具有多个N极爪状体，而该第二爪形磁极件具有与该第一爪形磁极件的多个N极爪状体相同数目的S极爪状体，其中在至少一彼此相邻的该第一爪形磁极件的N极爪状体与该第二爪形磁极件的S极爪状体之间固设一永久磁铁。该转子以同轴形式置于该交流发电机定子绕组之中。

Description

交流发电机定子绕组以及车用交流发电机

技术领域

本发明涉及一种交流发电机的双导线径向并排入线的定子绕组结构，特别是关于一种车用三相交流发电机的双导线径向并排入线的定子绕组结构。

背景技术

交流发电机是发电机的一种，其用于将机械能转换成交流电流形式的电能。车用的交流发电机是利用引擎输出动力驱动发电机转子的转动，以将引擎的机械能转换成电能对电瓶充电，藉以对装设于汽车上的电器部分供电使用。

车用交流发电机一般具有一环形定子及一转子，藉由转子在定子中的迅速转动，使得缠绕在定子上的导线与转子形成的磁场产生相对运动，进而在导线中产生感应电动势(电压)。原则上，交流发电机输出的电压，与定子环中的线圈组数成正比。因此，定子环上的导线密度越大，则发电机的发电量也越大。

现有的发电机所用的定子线圈绕组方式已具有多样化的方式，例如叠绕式或波状绕法，且各种绕法均会对所输出的电压在低转速或高转速下产生不同影响，而造成发电机的不同转速下的输出特性。例如，一般而言，对于定子线圈绕组而言，一般影响输出规格的因素有所使用的导线线径以及所缠绕的匝数等。发电机在较高转速下时，原则上导线的线径越大将使得发电机所输出的电流越大，反之线径越小则输出电流越小。另外，当发电机在较低转速下时，导线的匝数越多，则发电机输出的电流越大，反之导线的匝数越少，则发电机输出的电流越小。因此，在设计发电机时，定子绕组所采用的导线线径以及导线的缠绕方式，应当会根据所需要的输出特性而有不同的变化。

另外，交流发电机的定子环绕于转子周围，当转子相对定子转动时，将使定子线圈因电磁感应而产生交流电流。转子通常具有一第一爪型磁极件及一第二爪型磁极件，且该第一爪形磁极件的多个N极爪状体与该第二爪形磁极件的多个S极爪状体分别彼此相邻且间隔排列。当转子的磁场线圈通入电流后，其磁极的一爪形磁极件与另一爪形磁极件可分别因电磁感应磁化成N极及S极，如此各对相邻的爪形磁极件的爪状体可产生一磁场，而当转子转动时，这些这些磁场的方向亦随转子1的转动而改变，再进一步与定子的定子线圈发生电磁感应以产生交流电流。然而，一般现有的交流发电机的转子，当磁场线圈通入电流后且磁极的第一爪形磁极件与第二爪形磁极件分别因电磁感应磁化成极及极时，部分磁力线会直接由两相邻的爪形磁极件的爪状体之间的空间通过，而不会参与磁极的磁场形成，这样的现象称为“漏磁”。而漏磁情况的发生会导致部分磁力无谓的耗损，并降低磁极所形成的磁场强度，更进一步减损了交流发电机的发电量。

有鉴于此，可知若欲提高发电机的输出效能，可针对定子绕组的线径及绕线方式进行较佳的设计，也可对转子结构进行改良以避免漏磁现象而提升发电效能。

发明内容

本发明的一目的在于提供一具有较佳输出效能的交流发电机定子绕组。

本发明的另一目的在于提供一具有较佳输入效能的交流发电机的定子绕组与转子结构。

为达成上述目的，本发明的一方面在于提供一种交流发电机定子绕组，其包含：一定子；以及一组定子用导线，包含多条径向相邻排列的导线，其中该组定子用导线依序嵌入该定子的相对应的凹槽中。

为达成上述目的，本发明的另一方面在于提供一种交流发电机定子绕组，其包含：一定子，该定子内周围设有多个径向凹槽；多条定子用导线，每一导线包含：一第一端；一第二端；位于该第一端与第二端之间的多个波状线圈，每一波状线圈由直线部及弯弧部交替组成，其中该每一导线是经一夹具压扁使该直线部的截面呈现近似椭圆形；其中将该两条导线的直线部沿着该定子的圆周方向相邻排列，而依序将该两条导线的直线部嵌入该定子的相对应的凹槽中，使这些凹槽中的每一者皆有两条沿着该定子的圆周方向相邻排列的导线嵌入。

为达成上述目的，本发明的还一方面在于提供一种车用交流发电机，其包含：如上述的一种交流发电机定子绕组；一转子，其包括一第一爪形磁极件及一相对的第二爪形磁极件，该第一爪形磁极件具有多个N极爪状体，而该第二爪形磁极件具有与该第一爪形磁极件的多个N极爪状体相同数目的S极爪状体，当该第一爪形磁极件与该第二爪形磁极件彼此结合时，该第一爪形磁极件的多个N极爪状体与该第二爪形磁极件的多个S极爪状体分别彼此相邻且间隔排列，其中在至少一彼此相邻的该第一爪形磁极件的N极爪状体与该第二爪形磁极件的S极爪状体之间固设有一永久磁铁，其中该永久磁铁的一N极端与该第一爪形磁极件的N极爪状体接触，而该永久磁铁的一S极端与该第二爪形磁极件的S极爪状体接触；该转子以同轴形式设置于该交流发电机定子绕组之中。

下面将进一步结合附图来说明本发明，其中这些附图是用于概要地显示按照本发明的优选实施例。应了解，本发明在任何方面皆不局限于下述实施例。

附图说明

图1为按照本发明一实施例的定子用导线结构示意图；

图2为制作定子用导线的线模板结构示意图；

图3A为压扁夹具的俯视示意图；

图3B为压扁夹具的侧视示意图；

图3C为压扁夹具于压扁导线位置的侧视示意图；

图4A为按照本发明一实施例的定子结构示意图；

图4B为图4A的局部放大图；

图5A为按照本发明一实施例的定子绕线示意图，显示第一相位的一个凹槽组依序以双导线径向并排顺向加以入线；

图5B为按照本发明一实施例的定子绕线示意图，显示图5A双导线径向并排顺向加以入线后双导线径向并排继续反向入线；

图6为按照本发明一实施例的使用较小线径导线而以双导线径向并排入线的定子绕组部分截面图；

图7为按照现有技术的使用较大线径导线而以单导线入线的定子绕组部分截面图；

图8A为按照表1所绘制的冷温输出曲线图；

图8B为按照表1所绘制的热温输出曲线图；

图9为按照本发明一实施例的使用双导线在定子圆周方向上并排而入线的定子绕组部分截面图；

图10是交流发电机的转子的分解图；

图11是按照本发明的交流发电机的转子的磁极组成示意图；

图12是按照本发明的永久磁铁及其护罩的立体图；

图13是按照本发明的永久磁铁及其护罩安装于磁极的一实施例沿图11的A-A线的剖面图；

图14是按照本发明的永久磁铁及其护罩安装于磁极的另一实施例沿图11的A-A线的剖面图；

图15A是按照表2所绘制的冷温输出曲线图；及

图15B是按照表2所绘制的热温输出曲线图

具体实施方式

为达成优化发电机输出效能的目的，本发明提供一种使用波状导线的定子绕组。图1是按照本发明的车用交流发电机定子绕组所使用的导线示意图。如图1所示，导线10包含一第一端11、一第二端12、以及位于该第一端11与第二端12之间的多个波状线圈13，每一波状线圈13由多个直线部131及多个弯弧部132交替组成。例如，一个波状线圈13可视为直线部131及弯弧部132组成的一个正弦形状。又例如，导线10的波状线圈数可视为例如图1中开口向下的弯弧部132的数量(在图1中为8个弯弧部132，可视为8圈)。导线10的波状线圈数可为6-8圈，亦可具有较多的圈数例如12-16圈。导线10的材质通常可使用例如普通圆线型式的漆包铜线(即导线的截面为圆形线)，或者为提高与定子组装后的导线密度，并可利用夹具将导线10的直线部131加压压扁，使其截面成为方形、矩形或椭圆形等等。在本实施例中，将导线10的直线部131压扁后使其具有如图3C中所示的两平坦相对边的一近似椭圆形的截面。现有技术中有使用扁导线以增加定子凹槽中的导线密度，进而减低空气隙比率的作法，然而采用扁型铜导线的成本远比普通圆铜线的成本高，而实际将导线绕线至定子凹槽中时，不在定子凹槽中的弯弧导线部分并不存在空隙率的问题。因此，采用如本发明的部分压扁的导线(即仅有直线部压扁)不仅可达到如使用扁导线提高导线密度降低导线间空隙率的效果，而且还能有效地节省制造成本。当然，若欲直接使用扁导线制成如图1中的导线10的形状以追求较好的发电效能亦可，此时直线部231及弯弧部232的截面皆为方形、矩形或椭圆形等等。

进一步说，导线10的制作可利用如图2所示的线模板800达成。制造方式是将长直导线依着线模凸块810的形状外廓弯折，而交替穿绕于线模凸块810中的间隙820，由于线模凸块810的外廓具有所需的直线部131及弯弧部132的形状，因此可完成导线10的直线部131及弯弧部132交替构成的波状线圈13。

又，当导线10经由线模板800制作完成后，若要进一步将直线部131压扁使其截面为非圆型状，可另外使用一压扁夹具达成，例如图3A-3C所示的压扁夹具900。图3A显示压扁夹具900的俯视图，其具有压夹槽910，用以容纳导线10的直线部131。又如图3B中所示，导线10的直线部131(圆形截面处)可置放于该压扁夹具900的压夹槽910内，以横向加压导线10以将导线10压扁至所需的形状或尺寸，而获得如图3C所示的导线10的直线部131压扁型态(即具有两平坦相对边的一近似椭圆形的截面型态)，而导线10的弯弧部132仍保持圆线的部分压扁导线。

图4A是按照本发明的一定子结构。如图4A所示，定子20具有一环状本体21，其环内周围设有多个以隔柱22隔开的径向长形凹槽23，凹槽23的数量可为例如72至96个(在图4A中为96个)，或不限于这些数目。隔柱22的末端略为横向突出形成磁靴24，而两磁靴24之间形成凹槽23的开口25。一般而言，定子20本身使用电性及磁场性质较好的材料制成，例如冷轧钢板(SPCC)、硅钢或其他类似材料等。定子的长形凹槽23的表面可铺设电性绝缘材料26。如图4B所示，电性绝缘材料26可使用例如一片状材料折叠符合于定子20内的径向长形凹槽23的表面形状，而可直接嵌入凹槽23中以覆盖凹槽23的表面。电性绝缘材料26可由压制纸板、塑料薄膜、聚酯薄膜、芳纶纸及环氧树脂等材料制成。

定子20的多个长形凹槽23可供导线10入线绕线用。详言之，一导线10的波状线圈13的每一直线部131，是自该导线10的第一端11开始，依序嵌置于定子20的相对应位置的凹槽23中，而从该导线10的第二端出线。如此，凹槽23中便具有嵌入的一层导线10。又，一个凹槽23中并不限定仅有一层导线10，而可在同一凹槽中嵌置多个层导线10以增加发电量。又，藉由多条波浪状导线10嵌入定子20的所有凹槽23中，使每一凹槽23皆具有导线层于其内，便可完成定子20的绕线作业。关于定子20的绕线作业，下面进一步以本发明的一优选实施例为例进行说明。

图5A及5B示出本发明的定子20使用波状导线10的绕线方式。在本实施例中，以制作一两组三相发电绕组的定子为例，使用具有96个凹槽的定子20以制作定子绕组，因此每一相发电绕组(共2组)具有32个凹槽23，每相每组发电绕组具有16个凹槽。换言之，若第1、2槽及相对应的凹槽(即第7、8槽，第13、14槽…第91、92槽)为第一相，第3、4槽及相对应的凹槽(即第9、10槽，第15、16槽…第93、94槽)为第2相，第5、6槽及相对应的凹槽(即第11、12槽，第17、18槽…第95、96槽)为第3相，如此刚好绕定子20一圈96个凹槽23。

如图5A所示，一对具有16个线圈数的波状导线10a及10b在定子20的径向方向上相邻排列，而以这些导线10a及10b各自的第一端11a及11b开始，将直线部131a及131b自定子20的多个凹槽23的一者(如图5A中所示的凹槽，可指定为第1槽)以双层导线同时入线方式开始入线嵌入第1槽中，使直线部131a及131b在该第1槽中彼此径向相邻，随后导线10a及10b各自的每一直线部131a及131b，以径向相邻的方式继续依次顺向嵌入第7槽、第13槽、第19槽、第25槽…以至第91槽完成绕环状体21一周入线，而导线10a及10b自第91槽在径向方向并排出线时(如图5A的箭头A处所示)，导线10a及10b的16个线圈数中尚剩余8个线圈数未入槽(未图示)。随后，参见图5B，导线10a及10b自第91槽开始，朝箭头A方向分别将其剩余的直线部131a及131b以在径向方向上相邻并排的方式，依双层导线同时入线的方式依序嵌入相对应已入线的凹槽23中，反向回绕定子20一周后，导线10a及10b各自的第二端12a及12b自入槽处起算的第91槽出线。如此一来，导线10a及10b以在径向方向上相邻并排的方式绕该定子20两圈(顺向及反向各一圈)而完成一个相位的一组绕线的导线入线(即，导线10a及10b所入线完成的凹槽形成一相位的一绕组)，而留下在定子20凹槽23之外的径向相邻排列的第一端11a及11b，与径向相邻排列的第二端12a及12b的四个线头。随后，以上述方式依序将第一相位的另一凹槽组(即第2槽及相对应凹槽)、第二相位的两个凹槽组(即第3、4槽及相对应凹槽)及第三相位(即第5、6槽及相对应凹槽)的两个凹槽组，依序以上述方式分别以两条导线10加以径向相邻并排入线，即可完成具有两组三相发电绕组的定子绕线组，而此时在定子20中已入线的每一凹槽23具有四层导线10的直线部131。

然而，为加大发电量及提升发电效能，定子20的凹槽23中并不限定仅嵌入导线10a及10b的共计4层的直线部131a及131b。例如，在另一优选实施例中，于上述第一相位的一组凹槽中，可以另外两条具有8个线圈数而径向相邻并排的导线10的第一端，分别串连至前述导线10a及10b的第二端12a及12b后，再将该另外两条导线10由其第一端开始以相邻并排的直线部，依双层导线同时入线的方式自定子20的第1槽开始入线，而以顺向绕定子20一圈入线后自第91槽出线，如此即可使定子20的一个相位的一相对应凹槽组中的每一者具有六层导线，而留下四个导线线头，即导线10a及10b的两个第一端11a及11b，以及另外两个导线10的各自第二端。依此方式继续将第一相绕组的另一相对应凹槽、第二相绕组的相对应凹槽组、及第三相绕组的相对应凹槽组增加导线，即可完成单一凹槽23具有六层导线10的直线部131的两组三相交流发电机定子绕组。随后，将同一相位的导线线头焊接后，并且最后以Y字接法或星状接法焊接三相导线，即可完成具有六层导线的定子绕组的导线连接作业。

以上实施例仅为例示性说明。事实上，本发明的定子20的凹槽23中的导线10的层数并不限定于上述实施例的四层或六层。例如，若将上述具有8个线圈数的另外两条径向相邻并排的导线10改为使用具有16个线圈数的导线，则在绕线完成后可使定子20的每一凹槽具有8层导线。若有必要，藉由增加凹槽33的深度，可增加单一相位一组凹槽中的径向并排导线10的入线数量，而使一凹槽中具有4至16层导线层。如此可有效快速提升发电效能。

又，本发明所采用的导线20并不限定使用16个线圈数的导线，以上述实施例而言，亦可改用具有8个线圈数的导线，举例而言，若同样欲达到在定子20的单一相位凹槽中具有4层导线，则需使用共4条具有8个线圈数的导线。

承上所述，本发明采取的导线10的结构以及入线方式，优选地以压扁后的直线部的两相对平坦边沿着定子的凹槽23的径向方向嵌入凹槽23中，而使得在定子20的单一凹槽23内的导线10的多个直线部131在定子20的截面上沿着凹槽23的径向直线排列。图6是按照本发明一优选实施例所公开的入线方式所呈现的定子凹槽部分截面图，由图中可见定子20的凹槽23中具有6层导线(即3层径向相邻并排的导线直线部对)。按照前述图5A至5B所示出的绕线方式的优势在于，可使用线径较小的导线以使定子凹槽23中容纳更多层的导线，以使发电机在高转速时能有较佳的输出效能。详言之，在图6中所示的结构，其是使用例如线径为1.5mm的漆包线，而将其压扁后使其直线部具有大约为长边为1.6mm，短边为1.4mm的近似椭圆形，而以在凹槽23中的6层导线占满凹槽23的深度。

然而，若使用现有技术常用的1.9mm导线，其经压扁后所形成的直线部的尺寸将呈现长边约为2.3mm至2.4mm，短边为1.4mm的近似椭圆形状。因此，如图7所示，在相同的凹槽宽度与深度限制下，定子20的凹槽23仅能容纳4层1.9mm导线压扁后的直线部。值得注意的是，图7所示乃是以1.9mm导线经压扁成具有上述直线部的尺寸，并以导线自第一端开始以单层导入线的方式将导线的直线部依序嵌入与图7相同的定子20的相对应凹槽23中，并以顺向-反向-顺向-反向的顺序完成绕线作业所制成的具有两组三相的交流发电机定子绕组，而形成在每一凹槽中具有4层导线的定子绕组结构。

前述已知影响发电机输出规格的因素有所使用的导线线径以及所缠绕的匝数(即凹槽中的导线层数)等。若将图6所示的使用1.5mm导线并以双导线入线方式制作的定子绕组(导线经压扁后依图5A-5B所示出的双导线同时入线的绕线方式完成的定子绕组结构，每一凹槽具有6层导线)，与图8所示的使用1.9mm导线并以单导线入线方式制作的定子绕组(导线经压扁后以前述单导线入线的绕线方式完成的定子绕组结构，每一凹槽具有4层导线)结合相同的转子测试不同转速下的冷温输出效能及热温输出效能可得出如下表1的结果：

表1

需要说明的是，表1中的冷温输出为定子结合转子开始测试后便直接量取的数据，此时定子温度尚未升高；热温输出为定子结合转子开始测试后约40分钟至50分钟所量取的数据，此时定子温度较冷温时为高而应贴近发电机实际工作状况。由表1可知，按照前述图6的使用1.5mm导线的双层导线入线定子结构，相较于前述图7的使用1.9mm导线的单层导线入线定子结构，从转子转速大于2000rpm后，无论冷温输出或热温输出的电流前者皆大于后者，且在高转速区域电流输出效能皆超越图7的结构。因此，可知本发明所提出利用1.5mm导线经压扁而完成前述双导线入线方式的定子绕线组，可具使用较粗导线的单导线入线方式的定子绕线组有优选的发电效能(参图8A的冷温输出曲线图及图8B的热温输出曲线图)。

又，按照本发明的一实施例，定子20的隔柱22末端形成的磁靴24其尺寸可以缩小，以提高凹槽23的开口25的大小。如图6所示，在本发明中，定子20的凹槽23的横向宽度可仅容纳一条导线20，因此凹槽23的槽宽仅略大于导线10的线径，而隔柱22的末端具有缩小尺寸的磁靴24，使得凹槽23的开口25的尺寸与凹槽23的槽宽近似，而能使导线10的直线部131直接自开口25整条嵌入凹槽23中。就发电功效而言，本发明这种定子结构按照上述实施例绕线完成后，其发电效能与磁靴尺寸较大者相近，而未有明显落差。

根据上述本发明缩减定子20的磁靴24的尺寸，以加大凹槽23的开口25的尺寸的定子结构的优势在于，将使得导线10的直线部131整段可轻易地嵌入凹槽23中，大幅降低绕线作业的复杂性，并可提高入线速度，甚至可利用入线夹具达到自动化入线作业，以提高生产效率。

然而，本发明所揭示的双导线定子绕线组的结构，并不限于前述图5A至5B中所描述的以双导线在定子的径向方向并排的方式入线。本发明亦可将两条导线经压扁后的直线部自导线的第一端开始以在定子的圆周方向上并排的方式，依序嵌入定子的相对应凹槽中，同样顺向绕定子入线一周后，继续将该两条导线以在定子的圆周方向上并排的方式反向绕定子一周以嵌入定子的这些相对应凹槽，使得定子的凹槽中具有两层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线。同样地，该两条导线可再分别串连至额外两条导线的第一端，且该额外两条导线的直线部沿着该定子的圆周方向相邻排列，而自其第一端开始依序置入的该定子相对应的凹槽中顺向绕该定子一圈入线后由其第二端出线，以使得相对应的该数个凹槽的每一者中皆具有三层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线，而使得定子的一凹槽截面中呈现如图9所示的结构。在另一实施例中，前述已完成顺向-反向绕定子一周入线的在圆周方向上相邻的两条导线，分别串连至额外两条导线的第一端，且该额外两条导线的直线部沿着该定子的圆周方向相邻排列，而自第一端开始依序置入的定子相对应凹槽中顺向绕该定子一圈入线，以使得相对应的凹槽的每一者中皆具有三层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线，随后该额外两条导线再反向依序置入该定子相对应的该数个凹槽中并由第二端出线，以使得相对应凹槽的每一者中皆具有四层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线。以上所述为本发明的另一种双导线入线方式。

又，按照本发明的定子绕线组结构，可与一转子结构结合，以组成一车用交流发电机总成，例如图10所示的转子40的结构。交流发电机的转子40可相对于定子(图中未示)转动。转子40包含转轴41、滑环42、轴承43、磁场线圈44、第一爪形磁极件45及第二爪形磁极件46。本发明的定子绕线组结构，以同轴形式环绕于转子40的周围，当车用蓄电池的电力经由滑环42提供至磁场线圈44，第一爪形磁极件45及第二爪形磁极件46可因电磁感应作用被磁化而产生一磁场；当转子40被来自引擎的动力带动而相对本发明的定子绕线组转动时，该磁场的方向亦随转子5的转动而改变，如此将使定子线圈因电磁感应而产生交流电流。

详言之，当转子40的磁场线圈44通入电流后，第一爪形磁极件45与第二爪形磁极件46可分别因电磁感应磁化成N极及S极，如此各对相邻的爪形磁极件的爪状体451、461可产生一磁场，而当转子40转动时，这些磁场的方向亦随转子40的转动而进一步与定子绕线组中的导线10发生电磁感应以产生交流电流。

如图10所示，转子40的第一爪形磁极件45可具有四个、六个或八个爪状体451，而第二爪形磁极件46亦可具有四个、六个或八个爪状体461，其中第一爪形磁极件45的爪状体451数目与第二爪形磁极件46的爪状体461数目相同。第一爪形磁极件45与第二爪形磁极件46以相互咬合的方式而组合成该磁极，而使第一爪形磁极件45的爪状体451与第二爪形磁极件46的爪状体461彼此成对相邻且间隔排列。当转子的磁极线圈44通电后，第一爪形磁极件45可因电磁感应而磁化成N极，且第二爪形磁极件46可因电磁感应而磁化成S极；如此，各对相邻的形成N极的第一爪形磁极件45的爪状体451与形成S极的第二爪形磁极件46的爪状体461之间可产生磁力线，进而形成一磁场。若一磁极线圈以与上述的磁极线圈相反的方向缠绕设置，则第一爪形磁极件45则因电磁感应而磁化成S极，且第二爪形磁极件46则因电磁感应而磁化成N极；同样地，各对相邻的形成S极的第一爪形磁极件45的爪状体451与形成N极的第二爪形磁极件46的爪状体461之间亦可产生磁力线，进而形成一磁场。

进一步参考图11，按照本发明一优选实施例，在各对相邻的爪状体451、461之间设置一如图11所示的永久磁铁50或永久磁铁50及其护罩60。如图11所示，永久磁铁50可固定设置于各个相邻的爪状体451及461之间，且永久磁铁的N极端51与可形成N极的第一爪形磁极件45的爪状体451接触，而永久磁铁的S极端52与可形成S极的第二爪形磁极件46的爪状体461接触；如此，当转子的磁极线圈通电且各对爪状体451及461之间形成磁场时，永久磁铁50可阻挡相邻的爪状体451及461的磁力线的直线通过，而避免漏磁的情形发生，以增强相邻的爪状体451及461所形成的磁场，并进一步增加交流发电机的发电量。

若第一爪形磁极件45因电磁感应而磁化成S极，且第二爪形磁极件46因电磁感应而磁化成N极，则永久磁铁50的设置，以其N极端51则与第二爪形磁极件46的爪状体461接触且其S极端52则与第一爪形磁极件45的爪状体451接触的方式设置。

总而言之，当永久磁铁50固定设置于各个相邻的已受电磁感应而产生磁极的爪状体451及461之间时，永久磁铁50的一极性端则与其同极性的爪状体接触。

若进一步将固设于相邻的爪状体451及461之间的永久磁铁50的朝向该磁极的外侧的一外表面53上覆盖一由非导磁材料所制成的护罩60，如图12所示，除可藉其刚性以保护该永久磁铁50，并由于该材料的非导磁特性而可进一步避免漏磁，而可更进一步地增强该磁场，以达到更佳的技术效果。其中，该非导磁材料可采用一不锈钢材料。

而永久磁铁50或永久磁铁50及其护罩60可以嵌入的方式固设于二相邻的爪状体451与461之间。图13是沿图11的A-A线的剖面图，其显示一种将永久磁铁50及其护罩60嵌入二相邻的爪状体451与461之间的方式，其中第一爪形磁极件45的爪状体451与相邻的第二爪形磁极件46的爪状体461的相对的二侧面可分别以车铣的方式设置一沟槽453及463，永久磁铁50及其护罩60可利用该二沟槽453及463以嵌入于该相邻的二爪状体451及461之间，且其中永久磁铁50的N极端51容纳于N极爪状体451的沟槽453中，而其S极端52容纳于S极爪状体461的沟槽463中。此外，图14是沿图11的A-A线的剖面图，其显示另一种将永久磁铁50及其护罩60嵌入二相邻的爪状体451与461之间的方式，其以车铣的方式在爪状体451与461之间的内侧形成一凹部55，永久磁铁50及其护罩60可容纳于凹部55中以嵌入于该相邻的二状体451及461之间，其中永久磁铁50的N极端51抵靠N极爪状体451，而其S极端52抵靠S极爪状体461。

为使永久磁铁50或永久磁铁50及其护罩60更能固着于相邻的爪状体451及461之间，可进一步将黏着剂施用于永久磁铁50或永久磁铁50及其护罩60与爪状体451及461之间。

以上所揭式的具有永久磁铁50的转子结构，具有达到增加发电量的功效。以前述图6中所示的使用1.5mm导线并以双导线入线方式制作的定子绕组(导线经压扁后依图5A-5B所揭露的双导线同时入线的绕线方式完成的定子绕组结构，每一凹槽具有6层导线)，分别结合具有永久磁铁50的转子与不具有永久磁铁50的转子，以进行不同转速下的冷温输出效能及热温输出效能测试，可得出如下表2的结果：

表2

由表2的测试结果可知，在磁极的相邻N极及S极爪状体之间装设有永久磁铁的转子，其所产生的发电量不论在任何转速下，其冷温输出电流及热温输出电流皆大于未在磁极中装设有永久磁铁的转子的发电量。因此，可知本发明所提出利用在磁极的相邻N极及S极爪状体之间装设有永久磁铁的转子结构，可达成较佳的发电效能(参见图15A的冷温输出曲线图及图15B的热温输出曲线图)。

当然，以上是根据本发明的一优选实施例的转子结构，不应认为本发明仅限缩于如上所述的特定的实施例。举例而言，这些永久磁铁以其他不同的方式固设于二相邻爪状体之间，或仅在部分相邻的二爪状体之间设置有永久磁铁，而在其他相邻的二爪状体的间未设置有永久磁铁，进而同样达到本案发明可达到的技术效果。本申请的权利要求覆盖这些修改及装置。

此外，依以上举例说明的双导线入线方式的定子绕线组的结构，与上述转子所组成的车用交流发电机，具备小型化结构且同时具有高发电效能的特点。同时，其制造工序简单、易于自动化且具有成本低的优势。

本发明的具体实施例说明如上，然而，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神下，对本发明做任何的修改及润饰，这些修改及润饰当仍属本发明所请求保护的范围之内。

Claims (24)

1.一种交流发电机定子绕组，包含：

一定子；以及

一组定子用导线，包含多条径向相邻排列的导线，其中该组定子用导线依序嵌入该定子的相对应的凹槽中。

2.如权利要求1所述的交流发电机定子绕组，其中每一所述导线包含：多个波状线圈，每一波状线圈由直线部及弯弧部交替组成，其中所述每一导线的直线部的截面呈现近似椭圆形，且该组导线的直线部依照所述近似椭圆形的长向方向，依序被嵌入所述定子的相对应的凹槽中。

3.如权利要求2所述的交流发电机定子绕组，其中该组定子用导线包含两条径向相邻排列的导线，每一所述多个波状线圈包含第一端以及第二端。

4.如权利要求3所述的交流发电机定子绕组，其中所述两条导线的所述直线部由第一端开始顺向依序置入所述定子相对应的数个凹槽中，绕所述定子一圈入线以使得相对应的所述数个凹槽的每一者具有在径向方向上相邻的两层导线，随后再反向依序置入所述定子相对应的所述数个凹槽中并由所述第二端出线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有径向排列的四层导线。

5.如权利要求4所述的交流发电机定子绕组，其中所述两条导线分别串连至额外两条导线的第一端，且所述额外两条导线的直线部沿着所述定子的径向方向相邻排列，而自第一端开始依序置入所述定子相对应的所述数个凹槽中，顺向绕所述定子一圈入线后由其第二端出线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有径向排列的六层导线。

6.如权利要求4所述的交流发电机定子绕组，其中所述两条导线分别串连至额外两条导线的第一端，且所述额外两条导线的直线部沿着所述定子的径向方向相邻排列，而自第一端开始依序置入所述定子相对应的所述数个凹槽中顺向绕所述定子一圈入线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有径向排列的六层导线，随后所述额外两条导线再反向依序置入所述定子相对应的所述数个凹槽中并由第二端出线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有径向排列的八层导线。

7.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中所述近似椭圆形具有两平坦侧边。

8.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中所述定子包括一环状本体，所述环状本体内周具有多个径向向内突伸的隔柱，所述隔柱中的每一者的末端横向延伸形成多个磁靴，且其中所述径向凹槽界定于所述隔柱之间，且所述凹槽的每一者具有由相邻的隔柱末端所形成的所述磁靴之间所界定的一开口，所述多个凹槽的每一者的宽度仅能容纳一导线，且所述多个凹槽的开口的宽度略大于所述导线的直线部的线径，使所述导线的直线部能自所述开口直接嵌入凹槽中。

9.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中其中所述凹槽的表面上均铺设有一电性绝缘材料，所述电性绝缘材料包含一材料所述材料系由压制纸板、塑料薄膜、聚酯薄膜、芳纶纸及环氧树脂组成的群中选出。

10.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中所述定子具有72至96个凹槽。

11.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中所述导线未压扁前的线径为1.5mm或更小。

12.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中所述导线的波状线圈组具有6到8个相同弯弧方向的弯弧部。

13.如权利要求3至6任一项所述的交流发电机定子绕组，其中所述导线的波状线圈组具有12到16个相同弯弧方向的弯弧部。

14.一种交流发电机定子绕组，包含：

一定子，所述定子内周围设有多个径向凹槽；

多条定子用导线，每一导线包含：

一第一端；

一第二端；

位于所述第一端与第二端之间的多个波状线圈，每一波状线圈由直线部及弯弧部交替组成，其中所述每一导线经一夹具压扁使所述直线部的截面呈现近似椭圆形；

其中将所述两条导线的直线部沿着所述定子的圆周方向相邻排列，而依序将所述两条导线的直线部嵌入所述定子的相对应的凹槽中，使所述凹槽的每一者皆有两条沿着所述定子的圆周方向相邻排列的导线嵌入。

15.如权利要求14所述的交流发电机定子绕组，其中所述两条导线的所述直线部由第一端开始顺向依序置入所述定子相对应的数个凹槽中绕所述定子一圈入线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者具有在一层在圆周方向上相邻的两条导线，随后再反向依序置入所述定子相对应的所述数个凹槽中并由所述第二端出线以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具两层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线。

16.如权利要求13所述的交流发电机定子绕组，其中所述两条导线分别串连至额外两条导线的第一端，且所述额外两条导线的直线部沿着所述定子的圆周方向相邻排列，而自第一端开始依序置入的所述定子相对应的所述数个凹槽中，顺向绕所述定子一圈入线后由其第二端出线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有三层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线。

17.如权利要求13所述的交流发电机定子绕组，其中所述两条导线分别串连至额外两条导线的第一端，且所述额外两条导线的直线部沿着所述定子的圆周方向相邻排列，而自第一端开始依序置入的所述定子相对应的所述数个凹槽中顺向绕所述定子一圈入线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有三层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线，随后所述额外两条导线再反向依序置入所述定子相对应的所述数个凹槽中并由第二端出线，以使得相对应的所述数个凹槽的每一者中皆具有四层径向排列的在圆周方向上相邻的两条导线。

18.一种车用交流发电机，包含：

如权利要求1至17项中任一项所述的交流发电机定子绕组；

一转子，其包括一第一爪形磁极件及一相对的第二爪形磁极件，所述第一爪形磁极件具有多个N极爪状体，而所述第二爪形磁极件具有与所述第一爪形磁极件的多个N极爪状体相同数目的S极爪状体，当所述第一爪形磁极件与所述第二爪形磁极件彼此结合时，所述第一爪形磁极件的多个N极爪状体与所述第二爪形磁极件的多个S极爪状体系分别彼此相邻且间隔排列，其中在至少一彼此相邻的所述第一爪形磁极件的N极爪状体与所述第二爪形磁极件的S极爪状体之间固设一永久磁铁，其中所述永久磁铁的一N极端与所述第一爪形磁极件的N极爪状体接触，而所述永久磁铁的一S极端与所述第二爪形磁极件的S极爪状体接触；

所述转子以同轴形式置于所述交流发电机定子绕组之中。

19.如权利要求18所述的车用交流发电机，其中所述永久磁铁以嵌入的方式固设于所述第一爪形磁极件的N极爪状体与所述第二爪形磁极件的S极爪状体之间，且其中所述永久磁铁的N极端是嵌入于所述第一爪形磁极件的N极爪状体，而所述永久磁铁的S极端是嵌入于所述第二爪形磁极件的S极爪状体。

20.如权利要求18或19所述的车用交流发电机，进一步具有一用于所述永久磁铁的护罩，其中所述护罩由非导磁材料所制成且大致覆盖所述永久磁铁的一外表面。

21.如权利要求18或19所述的车用交流发电机，其中所述永久磁铁藉由黏着剂固定于所述第一爪形磁极件的N极爪状体与所述第二爪形磁极件的S极爪状体之间。

22.如权利要求19所述的车用交流发电机，其中所述第一爪形磁极件的N极爪状体与相邻的所述第二爪型磁件的S极爪状体的彼此相互面对的侧面各设有一彼此相对应的沟槽，且其中所述永久磁铁的N极端能够容纳于所述第一爪形磁极件的N极爪状体的沟槽中，及所述永久磁铁的S极端能够容纳于所述第二爪形磁极件的S极爪状体的沟槽中。

23.如权利要求19所述的车用交流发电机，进一步具有多个凹部，所述凹部形成于所述第一爪形磁极件的N极爪状体与所述第二爪形磁极件的S极爪状体的彼此相邻处的内侧，其中所述永久磁铁能够被容纳于所述凹部中，且所述永久磁铁的N极端抵靠所述第一爪形磁极件的N极爪状体，及所述永久磁铁的S极端抵靠所述第二爪形磁极件的S极爪状体。

24.如权利要求18所述所述的所述车用交流发电机，其中在所述第一爪形磁极件的各个N极爪状体与所述第二爪形磁极件的各个相邻S极爪状体之间固设所述永久磁铁。