CN101411039B - 用于旋转电机的绕组装置 - Google Patents

Abstract

本发明打算提供一种用于旋转电机的单星形连接的绕组装置，能够提高同相的线圈之间的绝缘性能。在这种绕组装置中，第一线圈U1到第六线圈U6分别形成于线圈设置部件1U到6U中。接着，线圈设置部件7U被跳过，并且第七线圈形成于线圈设置部件8U中。然后，形成于卷绕结束处的线圈(第八线圈U8)形成于被跳过的线圈设置部件7U中。

Description

用于旋转电机的绕组装置

技术领域

【1】本发明涉及用于旋转电机的单星形连接的绕组装置。

背景技术

【2】通常，许多旋转电机已经采用单星形连接。在这种单星形连接中，考虑例如如图4A所示形成8个U相线圈的情况，各线圈卷绕在U相线圈设置部分1U到8U处，开始于线圈U1，依次卷绕线圈U2到U7，结束于线圈U8。由于这种布置，形成于卷绕开始处的线圈U1和形成于卷绕结束处的线圈U8彼此相邻。这里，相邻的线圈沿不同方向卷绕。在如图4B所示的U相线圈中，在U点和中性点处的电位差最大。换言之，在线圈U1和线圈U8之间形成最大电位差Vmax。这意味着，单星形连接使线圈U1和U8连接成彼此相邻，在线圈U1和线圈U8中形成最大电位差。从而，在具有单星形连接的绕组的旋转电机中，当在高电位下使用时，不能确保同相线圈之间的绝缘。

【3】为了避免这种问题，在高电位中使用的旋转电机中，采用双星形连接来替代单星形连接(日本未审查专利申请公报No.2002-199638)。在双星形连接中，考虑例如和上述相同的方式形成8个U相线圈的情况，如图5所示并联设置分别包括线圈U1到U4和线圈U11到U14的一对线圈组。在U1到U4的线圈组中，与单星形连接的方式相同，绕组工序开始于U1，一个接一个地移动到U2、U3，终止于U4。U11到U14的线圈组以同样的方式卷绕。由于这种卷绕方式，形成于卷绕开始处的线圈U1和U11彼此相邻，而且形成于卷绕结束处的线圈U4和U14也是如此。如图5B所示，在U相线圈的U点和中性点之间的电位差最大。这意味着，在线圈U1和U4之间以及线圈U11和U14之间形成最大电位差Vmax。在双星形连接中，线圈U1和U4以及线圈U11和U14分别定位成分开使得彼此不相邻。从而，在具有双星形连接绕组的旋转电机中，即使在高电位下使用，同相线圈之间的绝缘能够得到保证。

【4】然而，与单星形连接相比，上述双星形连接需要更多(双倍)的引线，于是需要更多用于处理引线的部件和步骤。因而，制造成本增加，生产效率降低。而且，引线数目增加将增大旋转电机的线圈端高度(沿定子轴向的高度)，从而不能实现旋转电机的小型化。

【5】相比而言，单星形连接需要双星形连接中一半数目的引线，从而不会增加制造成本，不会降低生产效率。而且，线圈端高度(沿定子轴向的高度)将不会增大，从而能够实现旋转电机的小型化。然而，如上所述，当单星形连接的旋转电机用于高电位时，不能确保同相线圈之间的绝缘。

【6】在此情况下，已经存在一种提高在具有单星形连接绕组的旋转电机中同相线圈之间绝缘特性的需求。

【7】本发明就是为了解决上述问题，并且其目的是提供一种用于具有单星形连接绕组的旋转电机的绕组装置，它能够提高同相线圈之间的绝缘特性。

发明内容

【8】为了实现上述目的，提供一种用于旋转电机的单星形连接的绕组装置，其中，多个线圈以下列方式形成：使得包括形成于卷绕开始处的第一线圈和形成于卷绕结束处的最后线圈的多个线圈分别设置在多个线圈设置部件中，至少一个线圈设置部件被跳过，并且所述第一线圈和所述最后线圈中的一者设置在被跳过的线圈设置部件中。

【9】在所述绕组装置中，线圈以下列方式形成：使得包括形成于卷绕开始处的第一线圈和形成于卷绕结束处的最后线圈的多个线圈分别设置在多个线圈设置部件中，至少一个线圈设置部件被跳过，并且所述第一线圈和所述最后线圈中的一者设置在被跳过的线圈设置部件中。因此，第一线圈和最后线圈定位为分开而彼此不相邻。从而，相邻线圈之间的最大电位差可以被最小化，于是，在同相的线圈之间提供高绝缘性能。

【10】在本发明的绕组装置中，优选地，所述多个线圈设置部件沿周向定位；第一到第n个线圈依次形成于相邻定位的线圈设置部件中，直到预定线圈设置部件；第n+1个线圈通过跳过与所述预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件而形成于与所述第一线圈相邻的线圈设置部件中；并且，在第n+1个线圈之后的线圈形成于与第n+1个线圈相邻并与第一线圈相对的线圈设置部件中，使得所述最后线圈设置在与所述预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件中。

【11】因此，比所述最后线圈早一个形成的(在所述最后线圈之前)线圈能够确定无疑地定位于所述第一线圈和所述最后线圈之间。从而，可以降低相邻线圈之间的最大电位差，于是，在同相的线圈之间提供高绝缘性能。

【12】在本发明的绕组装置中，优选地，比所述最后线圈早两个形成的线圈定位于所述预定线圈设置部件中。

【13】因此，所述最后线圈定位于两个连续的线圈之间，使得所述第一线圈和所述最后线圈定位为分开而彼此不相邻。从而，可以降低相邻线圈之间的最大电位差，于是，在同相的线圈之间提供高绝缘性能。

【14】在本发明的绕组装置中，优选地，比所述最后线圈早三个形成的线圈定位于所述预定线圈设置部件中。

【15】因此，用于形成所述线圈的线的卷绕方向能够象传统的单星形连接中那样交替地反向，使得通过仅仅改变线圈的形成顺序而也能使用传统的设备。从而，通过所需最少的重新配备，能够降低相邻线圈之间的最大电位差，于是，在同相的线圈之间提供高绝缘性能。

【16】在本发明的绕组装置中，优选地，多个线圈设置部件沿周向定位；第一到第n个线圈依次形成于相邻定位的线圈设置部件中，直到第一预定线圈设置部件；第n+1个线圈通过往回跳所述一个或多个第n-1个线圈而形成于与所述第一线圈相邻的线圈设置部件中；并且，第n+1个线圈之后的线圈依次形成于相邻定位的线圈设置部件中，直到第二预定线圈设置部件；所述第n+1个线圈之后的线圈的后续线圈通过跳过与所述第二预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件而形成于与所述第一预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件中；并且所述第n+1个线圈之后的线圈进一步后续的线圈依次形成于定位为与所述第一预定线圈设置部件相对且相邻定位的所述线圈设置部件中，使得所述最后线圈形成于与所述第二预定线圈设置部件相邻的所述线圈设置部件中。

【17】因此，所述最后线圈之前的线圈定位为所述最后线圈的相邻两侧处。同时，与所述最后线圈相邻的线圈保持与所述第一线圈分开，即，可以将所述第一线圈和所述最后线圈保持为进一步分开。从而，可以降低相邻线圈之间的最大电位差，于是，在同相的线圈之间提供更高的绝缘性能。

【18】根据本发明用于旋转电机的绕组装置允许保持单星形连接，同时保持所述第一线圈和所述最后线圈分开而彼此不相邻。从而，可以降低相邻线圈之间的最大电位差，于是在同相的线圈之间提供高绝缘性能。

附图说明

【19】在图中：

图1是示出第一实施例的绕组装置的示意图；

图2是示出第二实施例的绕组装置的示意图；

图3是示出第三实施例的绕组装置的示意图；

图4A是示出现有技术中单星形连接绕组装置的示意图；

图4B是现有技术中单星形连接绕组装置的连接图；

图5A是示出现有技术中双星形连接绕组装置的示意图；并且

图5B是现有技术中双星形连接绕组装置的连接图；

具体实施方式

【20】现在将参照附图详细描述根据本发明用于旋转电机的绕组装置的优选实施例。这些实施例的说明解释了本发明在制造用于三相无刷DC电机中的定子的应用。各相线圈安装在已知的定子铁芯(未示出)上，该定子铁芯从顶部看去为环形，并形成有径向向内延伸的多个齿以及设置在所述多个齿之间的槽。下面的说明作为实例解释了将用于各相八个线圈附接到设置有四十八个齿和槽的定子铁芯上。

【21】【第一实施例】

【22】现在解释第一实施例。图1是示出第一实施例的绕组装置的示意图。图1仅绘出了用于U相线圈的绕组装置。这是因为V相线圈和W相线圈以与U相线圈相同的方式卷绕，只是线圈设置的位置不同。于是，下面仅给出U相线圈如何设置的解释，并且下面不解释V相线圈和W相线圈的绕组装置。

【23】在第一实施例的绕组装置中，如图1所示，通过在沿周向定位的线圈设置部件(位置)1U到8U中分别依次形成第一线圈U1到第八线圈U8而形成线圈组。在所述装置中，线10的卷绕起点设计为中性线UN，并且第八线圈U8的卷绕终点设计为动力线U。这里，通过将线圈设置部件1U分配给用于在卷绕开始处形成的线圈(第一线圈)U1并且沿顺时针方向将其余部件依次编号而定义线圈设置部件1U到8U。

【24】根据第一实施例的绕组装置，当在第六线圈U6后形成第七线圈U7时，线10被移动到线圈设置部件8U以跳过线圈设置部件7U在线圈设置部件8U形成第七线圈U7。这使得第八线圈U8位于第六线圈U6和第七线圈U7之间。由于这种装置，形成于卷绕开始处的第一线圈U1和形成于卷绕结束处的第八线圈(最后线圈)U8彼此不相邻。

【25】在这种装置中卷绕线圈时，线10绕着齿沿逆时针(CCW)方向在与U相线圈设置部件1U相对应的槽之间卷绕，从而形成第一线圈1U。接下来，线10绕着另一齿沿顺时针(CW)方向在U相设置部件2U中卷绕，从而形成第二线圈U2。然后，通过使线10的卷绕方向交替地反向而卷绕线10，从而以相似方式在U相线圈设置部件3U、4U、5U和6U中分别形成第三到第六线圈U3、U4、U5和U6。更具体地，通过将线10沿逆时针方向卷绕而形成第三线圈U3和第五线圈U5，通过将线10沿顺时针方向卷绕而形成第四线圈U4和第六线圈U6。换言之，第一线圈U1到第六线圈U6以与传统的单星形连接的绕组装置(见图4A)同样的方式卷绕。

【26】随后，在形成第七线圈U7时，U相线圈设置部件7U被跳过，并且第七线圈U7形成于U相线圈设置部件8U中。在此步骤中，通过沿顺时针方向卷绕线10而形成第七线圈U7。最后，通过在前一步骤中跳过的U相线圈设置部件7U中沿逆时针方向卷绕线10而形成第八线圈U8。

【27】通过以上述方式形成第一线圈U1到第八线圈U8，第七线圈U7定位在形成于卷绕开始处的第一线圈U1和形成于卷绕结束处的第八线圈U8之间。由于这种装置，第一线圈U1和第八线圈U8设定为分开从而彼此不相邻。

【28】另外，根据在采用上述绕组装置的定子中的相邻线圈之间的电位差的测量，在第一线圈U1和第七线圈U7之间观察到最大电位差。然而，与传统的单星形连接的绕组装置中的最大电位差相比，电位差降低了约17％。

【29】如上所述，根据第一实施例的绕组装置，在保持单星形连接的同时，由于第八线圈U8定位在第六线圈U6和第七线圈U7之间，可以使得同相线圈之间的最大电位差较小。因此，可以在同相线圈之间提供高绝缘性能。此外，由于第一实施例的绕组装置仍然是单星形连接，于是引线数目将不会像双星形连接中那样增加。从而，由于用于处理引线的部件和步骤不会增加，也可避免成本增加和生产效率降低。而且，电机的小型化也不会受阻，因为定子的线圈端高度未增大。

【30】【第二实施例】

【31】下面将参照图2解释第二实施例。图2是示出第二实施例的绕组装置的示意图。与第一实施例中一样，在图2中仅描述了用于U相线圈的绕组装置。

【32】在第二实施例的绕组装置中，如图2所示，通过在沿周向定位的线圈设置部件1U到8U中分别依次形成第一线圈U1到第八线圈U8而形成线圈组。在所述装置中，线10的卷绕起点设计为中性线UN，并且第八线圈U8的卷绕终点设计为动力线U。当在第五线圈U5后形成第六线圈U6时，线10被移动到线圈设置部件8U以跳过两个线圈设置部件6U和7U而在线圈设置部件8U形成第六线圈U6。这使得第八线圈U8位于第五线圈U5和第七线圈U7之间。由于这种装置，形成于卷绕开始处的第一线圈U1和形成于卷绕结束处的第八线圈U8彼此不相邻。

【33】在这种装置中卷绕线圈时，线10绕着齿沿逆时针(CCW)方向在与U相线圈设置部件1U相对应的槽之间卷绕，从而形成第一线圈1U。接下来，线10绕着另一齿沿顺时针(CW)方向在U相设置部件2U卷绕，从而形成第二线圈U2。然后，通过使线10的卷绕方向交替地反向而卷绕线10，从而以相似方式在U相线圈设置部件3U、4U和5U中分别形成第三到第五线圈U3、U4和U5。更具体地，通过将线10沿逆时针方向卷绕而形成第三线圈U3和第五线圈U5，通过将线10沿顺时针方向卷绕而形成第四线圈U4。换言之，第一线圈U1到第五线圈U5以与传统的单星形连接的绕组装置(见图4A)同样的方式卷绕。

【34】随后，在形成第六线圈U6时，U相线圈设置部件6U和7U被跳过并且第六线圈U6形成于U相线圈设置部件8U中。在此步骤中，通过沿顺时针方向卷绕线10而形成第六线圈U6。然后，在前面步骤中跳过的U相线圈设置部件7U和6U中分别形成第七线圈U7和第八线圈U8。具体地，将线10沿逆时针方向绕U相线圈设置部件7U卷绕而形成第七线圈U7，将线10沿顺时针方向绕U相线圈设置部件8U卷绕而形成第八线圈U8。在此绕组装置中，在第一线圈U1到第八线圈U8中的线10的卷绕方向以与传统的单星形连接方式中相同的方式交替地反向。

【35】通过以上述方式形成第一线圈U1到第八线圈U8，第六线圈U6和第七线圈U7定位在形成于卷绕开始处的第一线圈U1和形成于卷绕结束处的第八线圈U8之间。由于这种装置，第一线圈U1和第八线圈U8设定为分开从而彼此不相邻。

【36】另外，根据在采用上述绕组装置的定子中的相邻线圈之间的电位差的测量，在第五线圈U5和第八线圈U8之间观察到最大电位差。然而，与传统的单星形连接的绕组装置中的最大电位差相比，电位差降低了约21％。

【37】如上所述，根据第二实施例的绕组装置，在保持单星形连接的同时，第八线圈U8定位在第五线圈U5和第七线圈U7之间，并且同时第六线圈U6和第七线圈U7定位在第一线圈U1和第八线圈U8之间。从而，可以使得同相线圈之间的最大电位差较小。因此，可以提供在同相线圈之间高的绝缘性能。此外，由于第二实施例的绕组装置仍然是单星形连接，引线数目将不会像双星形连接中那样增加。从而，由于用于处理引线的部件和步骤不会增加，也可避免成本增加和生产效率降低。而且，电机的小型化也不会受阻，因为定子的线圈端高度未增大。另外，根据第二实施例的绕组装置，设备变更可以最少，因为可以将第一线圈U1到第八线圈U8中的线10的卷绕方向保持为与传统的单星形连接中的相同。

【38】【第三实施例】

【39】最后将参照图3解释第三实施例。图3是示出第三实施例的绕组装置的示意图。与第一实施例中一样，在图3中仅描述了用于U相线圈的绕组装置。

【40】在第三实施例的绕组装置中，如图3所示，通过在沿周向定位的线圈设置部件1U到8U中分别依次形成第一线圈U1到第八线圈U8而形成线圈组。在所述装置中，线10的卷绕起点设计为中性线UN，并且第八线圈U8的卷绕终点设计为动力线U。当在第三线圈U3后形成第四线圈U4时，线10被移动到U相线圈设置部件2U以跳过分别用于线圈U2和U1的两个线圈设置部件8U和1U而在线圈设置部件2U形成第四线圈U4。而且，在第六线圈U6后形成第七线圈U7时，线10被移动到U相线圈设置部件6U以跳过U相线圈设置部件5U而在线圈设置部件6U形成第七线圈U7。以此方式，第一线圈U1定位在第二线圈U2和第四线圈U4之间，同时，第八线圈U8定位在第六线圈U6和第七线圈U7之间。由于这种装置，形成于卷绕开始处的第一线圈U1和形成于卷绕结束处的第八线圈U8彼此不相邻。

【41】在上述装置中卷绕线圈时，线10绕着齿沿逆时针(CCW)方向在与U相线圈设置部件1U相对应的槽之间卷绕，从而形成第一线圈1U。接下来，线10绕着另一齿沿顺时针(CW)方向在U相设置部件2U中卷绕，从而形成第二线圈U2。接着，线10绕着另一齿沿逆时针方向在U相设置部件7U中卷绕，从而形成第三线圈U3。然后，在卷绕第四线圈U4时，U相线圈设置部件8U和1U被跳过，第四线圈U4形成于U相线圈设置部件2U中。在此步骤中，通过沿顺时针方向卷绕线10形成第四线圈U4。随后，通过使线10的卷绕方向交替地反向而卷绕线10，从而在U相线圈设置部件3U和4U分别形成第五线圈U5和第六线圈U6。更具体地，通过沿逆时针方向卷绕线10而形成第五线圈U5，通过沿顺时针方向卷绕线10而形成第六线圈U6。

【42】随后，跳过U相线圈设置部件5U而在U相线圈设置部件6U中形成第七线圈U7。在此步骤中，通过沿顺时针方向卷绕线10而形成第七线圈U7。最后，第八线圈U8形成于在前一步骤中跳过的U相线圈设置部件5U中。通过沿顺时针方向卷绕线10而形成第八线圈。换言之，第六到第八线圈U6到U8的形成方式与第一实施例中的相同，只是线圈位置不同。

【43】通过以上述方式形成第一线圈U1到第八线圈U8，第七线圈U7、第三线圈U3和第二线圈U2定位在形成于卷绕开始处的第一线圈U1和形成于卷绕结束处的第八线圈U8之间。由于这种装置，第一线圈U1和第八线圈U8设定为分开从而彼此不相邻。

【44】另外，根据在采用这种绕组装置的定子中的相邻线圈之间的电位差的测量，在第三线圈U3和第七线圈U7之间观察到最大电位差。然而，与传统的单星形连接的绕组装置中的最大电位差相比，电位差降低了约43％。

【45】如上所述，根据第三实施例的绕组装置，在保持单星形连接的同时，第一线圈U1定位在第二线圈U2和第四线圈U4之间，同时第八线圈U8定位在第六线圈U6和第七线圈U7之间。在该装置中，第七线圈U7、第三线圈U3和第二线圈U2设置在第一线圈U1和第八线圈U8之间。因此，可以使得同相线圈之间的最大电位差进一步较小。因此，可以在同相线圈之间提供高绝缘性能。此外，由于第三实施例的绕组装置仍然是单星形连接，引线数目将不会像双星形连接中那样增加。从而，由于用于处理引线的部件和步骤不会增加，也可避免成本增加和生产效率降低。另外，电机的小型化也不会受阻，因为定子的线圈端高度未增大。

【46】这些实施例仅以实例的方式示出，并且它们绝不限制本发明。因此，在不偏离本发明的范围的情况下，本发明能够自然地改进和进行多种修改。例如，在上述实施例中，线圈组可通过从第一线圈U1开始卷绕线10，依次卷绕八个线圈，结束于第八线圈U8(U1→U2→U3→U4→U5→U6→U7→U8)。然而，也可以相反的方式形成这些线圈，即，通过从第八线圈U8开始卷绕线10，依次卷绕八个线圈，结束于第一线圈U1(U8→U7→U6→U5→U4→U3→U2→U1)。

【47】尽管已经在上面的实施例中选取具有分布式绕组的电机作为实例描述了本发明，但是也可将本发明应用与具有集中式绕组的电机中。

Claims (1)

1.一种用于旋转电机的单星形连接的绕组装置，其中：

用于一个相的多个线圈串联连接，所述多个线圈以下述方式形成：包括形成于卷绕开始处的第一线圈和形成于卷绕结束处的最后线圈的所述线圈分别设置在多个线圈设置部件中，至少一个线圈设置部件被跳过，并且

所述第一线圈和所述最后线圈均设置在被跳过的线圈设置部件中，

所述多个线圈设置部件沿周向定位；

所述第一线圈到第n个线圈从第一线圈设置部件沿着第一圆周方向依次形成于相邻的线圈设置部件中，直到第一预定线圈设置部件；

第n+1个线圈通过沿着与所述第一圆周方向相反的第二圆周方向跳过所述第n-1个线圈到所述第一个线圈而形成于与所述第一线圈相邻的线圈设置部件中；并且，所述第n+1个线圈之后的线圈沿着所述第二圆周方向依次形成于相邻的线圈设置部件中，直到第二预定线圈设置部件；

所述第n+1个线圈之后的线圈后续的线圈通过沿着所述第二圆周方向跳过与所述第二预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件而形成于与所述第一预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件中，

使得所述最后线圈形成于与所述第二预定线圈设置部件相邻的线圈设置部件中。

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