CN101425713B - 用于旋转机械的定子的绝缘线圈架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于旋转机械的定子的绝缘线圈架，所述定子的定子绕组借助于所述绝缘线圈架缠绕于所述定子铁芯，所述绝缘线圈架包括：线圈末端部分，所述定子绕组的端部设置在该线圈末端部分上；侧面槽部分，该侧面槽部分形成用于在其上缠绕所述定子绕组的槽；以及拐角部分，该拐角部分具有曲面并连接于所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之间；所述拐角部分在靠近所述线圈末端部分一侧具有第一曲率半径，而在靠近所述侧面槽部分一侧具有第二曲率半径，所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。

Description

用于旋转机械的定子的绝缘线圈架

技术领域

本发明涉及一种旋转机械的定子，特别地涉及一种配设在定子的定子铁芯上、用于将定子绕组缠绕在定子铁芯上的绝缘线圈架。

背景技术

旋转机械包括固定地设置在壳体内的定子和安装在旋转轴上以与其一起旋转的圆柱形转子。定子包括中空的圆柱形定子铁芯和定子绕组，其中所述定子铁芯具有绝缘线圈架配装在其上的齿状部分(极齿部分)，并且定子绕组借助于绝缘线圈架缠绕于齿状部分。

在此，绝缘线圈架具有线圈缠绕部分、内凸缘部分和外凸缘部分。线圈缠绕部分呈矩形框架形式，并配装在具有矩形截面的齿状部分上。内凸缘部分和外凸缘部分与线圈缠绕部分整体形成，且分别沿着线圈缠绕部分的内和外边缘延伸。线圈缠绕部分具有侧面槽部分、线圈末端部分和拐角部分。侧面槽部分形成用于在其上缠绕定子绕组同时将其绝缘的绕组槽。在线圈末端部分处设置定子绕组的端部。拐角部分连接在所述侧面槽部分和所述线圈末端部分之间。在拐角部分处，绝缘线圈架和定子绕组由于在定子绕组缠绕时产生的定子绕组的张力彼此强力地接触。由于此，绝缘线圈架或定子绕组的绝缘涂层会由于被定子绕组推压而损坏。结果，可能发生定子绕组的绝缘失效或者绝缘线圈架的内凸缘部分的损坏，其开始于在磁化过程中绝缘线圈架被施加到其上的大的应力损坏的部位。

进一步地，由于绝缘线圈架的侧面槽部分通常是薄的，所以拐角部分易于破裂而导致绝缘线圈架的绝缘失效。

用于解决这样的问题的相关技术的例子公开在名称为“冷却介质压缩机(Cooling Medium Compressor)”的日本专利No.3679305中。在该冷却介质压缩机中，目的旨在减轻由于定子绕组的弯曲所致并被施加到直接缠绕型绝缘线圈架的线圈缠绕部分的拐角部分的应力。为此，其提出对线圈缠绕部分的拐角部分进行圆整，使得圆整的拐角部分具有由半径处于定子绕组线的直径的1/2到4倍范围内的圆弧形成的曲面形状。借助这样圆整，可以获得绝缘线圈架和定子绕组的绝缘层的改善的防护使气免受损坏，并且可以防止在磁化时发生绝缘线圈架的损坏和绝缘失效。

发明内容

不过，在绝缘线圈架的线圈缠绕部分的拐角部分被圆整，从而形成半径处于定子绕组线的直径的1/2到4倍范围的圆的一部分的情况下，由于所谓的“缠绕扩张(wound expansion)”，而在绝缘线圈架和定子绕组之间产生间隙。也就是，根据上述专利，拐角部分被圆整，当在截面上观察时，具有仅由简单和单一的圆弧组成的弯曲形状。由此，当定子线在圆整的拐角部分处弯曲并缠绕其上时，由于定子绕组的反作用，在构成定子绕组缠绕槽的侧面槽部分处以及在所述定子绕组的端部位于其上的线圈末端部分处，在所述绝缘线圈架和所述定子绕组之间产生间隙。由于间隙导热性较低，所以出现定子绕组产生的热没有被辐射出去而是保留在定子绕组内的问题。

因此，本发明的目的是减小在绝缘线圈架和定子绕组之间的间隙，并从而抑制定子绕组因保持在定子绕组内部的热所导致的温度升高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于布置在旋转机械的定子的定子铁芯和定子绕组之间的绝缘线圈架，所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯，所述绝缘线圈架包括：线圈末端部分，所述定子绕组的端部设置在该线圈末端部分上；侧面槽部分，该侧面槽部分形成用于在其上缠绕所述定子绕组的槽；以及拐角部分，该拐角部分具有弯曲外表面并连接于所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之间；所述拐角部分在靠近所述线圈末端部分一侧具有第一曲率半径，而在靠近所述侧面槽部分一侧具有第二曲率半径，所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径；所述侧面槽部分的面积大于所述线圈末端部分的面积。

优选地，在沿着平行于所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯的方向的平面截取的截面上观察时，所述拐角部分的至少一部分具有部分椭圆形形状。

优选地，所述拐角部分的所述部分椭圆形形状由四分之一椭圆构成。

优选地，所述部分椭圆形形状具有与所述线圈末端部分平行布置的短轴。

优选地，所述部分椭圆形形状的长轴的长度与所述短轴的长度的比值处于预定范围内，该预定范围根据当所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组和所述线圈末端部分之间产生的间隙和预期在所述定子绕组和所述侧面槽部分之间产生的间隙中的一个间隙确定。

优选地，所述预定范围是从4∶1到6∶1。

优选地，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，用以充填在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一之间产生的间隙。

优选地，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的最大厚度和最小厚度之间的差异处于预定范围，该预定范围根据在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一之间产生的间隙确定。

优选地，在所述拐角部分与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的表面结合部分处，所述拐角部分的所述曲面的切线的方向与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的曲面的切线的方向彼此重合。

优选地，当在截面上观察时，所述拐角部分的所述曲面由多个不同半径的圆弧构成，各圆弧的半径在从所述线圈末端部分到所述侧面槽部分的方向上逐渐增加。

通过本发明的绝缘线圈架，使拐角部分的靠近侧面槽部分一侧处的第二曲率半径大于靠近线圈末端部分一侧处的第一曲率半径。由此，在从所述线圈末端部分一侧延伸到所述侧面槽部分的定子绕组被弯曲并缠绕于绝缘线圈架时，与所述定子绕组缠绕于通过第一曲率半径简单圆整的拐角部分的情况下导致的定子绕组的反作用相比，定子绕组的反作用得以抑制。由此，由于“缠绕扩张”产生间隙的可能性能够得以降低。再者，与简单地通过第二曲率半径进行圆整的拐角部分相比，可以获得拐角部分的足够厚度，同时抑制侧面槽部分厚度的增加，因为拐角部分在靠近线圈末端部分一侧通过小于第二曲率半径的第一曲率半径进一步圆整。借此，可以抑制缠绕于绝缘线圈架的定子绕组的匝数的降低，并从而抑制旋转机械输出转矩能力的降低。

根据本发明另一方面，提供了一种用于设置在旋转机械的定子的定子铁芯和定子绕组之间的绝缘线圈架，所述定子绕组借助于所述绝缘线圈架缠绕于所述定子铁芯，所述绝缘线圈架包括：线圈末端部分，所述定子绕组的端部设置在该线圈末端部分上；侧面槽部分，该侧面槽部分形成用于在其上缠绕所述定子绕组的槽；拐角部分，该拐角部分具有曲面并连接于所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之间；以及用于减小在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时、在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一之间产生的间隙的装置，其中所述拐角部分在靠近所述线圈末端部分的一侧具有第一曲率半径，而在靠近所述侧面槽部分的一侧具有第二曲率半径，所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径，以及其中所述拐角部分的所述第一曲率半径和所述第二曲率半径构成所述用于减小所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一之间的间隙的装置。

根据本发明又一方面，提供了一种具有设置在旋转机械的定子的定子铁芯和定子绕组之间的绝缘线圈架的定子，所述定子绕组借助于所述绝缘线圈架缠绕于所述定子铁芯，所述绝缘线圈架包括：线圈末端部分，所述定子绕组的端部设置在该线圈末端部分上；侧面槽部分，该侧面槽部分形成用于在其上缠绕所述定子绕组的槽；以及拐角部分，该拐角部分具有曲面并连接于所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之间；所述拐角部分具有由四分之一的椭圆形成的部分椭圆形的截面形状；所述侧面槽部分的面积大于所述线圈末端部分的面积。

优选地，所述部分椭圆形的截面形状具有与所述线圈末端部分平行设置的短轴。

优选地，所述部分椭圆形的截面形状的长轴的长度与短轴的长度的比值处于预定范围内，该预定范围根据当所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组和所述线圈末端部分之间产生的间隙和预期在所述定子绕组和所述侧面槽部分之间产生的间隙中的一个间隙确定。

优选地，所述预定范围是从4∶1到6∶1。

优选地，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，用以充填在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一之间产生的间隙。

优选地，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的最大厚度和最小厚度之间的差异处于预定范围，该预定范围根据在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一之间产生的间隙确定。

优选地，在所述拐角部分与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的表面结合部分处，所述拐角部分的所述曲面的切线的方向与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的曲面的切线的方向彼此重合。

附图说明

图1是本发明应用其上的绝缘线圈架的上半部分的透视图；

图2是根据本发明第一实施例的绝缘线圈架的截面视图；

图3是示出第一实施例的绝缘线圈架的实验例子的视图；

图4是示出通过图3的绝缘线圈架的结构获得的缠绕扩张降低效果的视图；

图5是示出通过图3的绝缘线圈架的结构获得的热阻降低效果的视图；

图6是根据本发明第二实施例的绝缘线圈架的截面视图；

图7是示出第二实施例的绝缘线圈架的实验例子的视图；

图8是示出通过图7的绝缘线圈架的结构获得的热阻降低的效果的视图；

图9是根据本发明第三实施例的绝缘线圈架的截面视图；以及

图10是根据本发明第四实施例的绝缘线圈架的截面视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。

根据本发明第一实施例的绝缘线圈架用于例如上述日本专利No.3679305公开的旋转机械。该旋转机械包括固定地布置在壳体内的定子和布置在定子内以在其间形成预定空间并可随旋转轴旋转的转子。如上述专利所公开的，所述定子包括圆柱形定子芯和定子绕组。通常，绝缘线圈架配设在所述定子芯的齿状部分，而定子绕组是直接缠绕型的，并通过绝缘线圈架缠绕在齿状部分上。

在此，绝缘线圈架具有如图1所示的结构。

如图1所示，绝缘线圈架包括线圈缠绕部分10、连接到线圈缠绕部分10以沿着定子的内周边缘延伸的内凸缘部分20，和连接到线圈缠绕部分10以沿着定子的外周边缘延伸的外凸缘部分30。线圈缠绕部分10呈矩形框架形式，并配设在具有矩形截面的定子的齿状部分(极齿状部分)上的内表面处。

进一步地，线圈缠绕部分10包括定子绕组50(参照图3)的端部位于其上的线圈末端部分11、形成用于在其上缠绕定子绕组50的绕组槽的侧面槽部分12、以及在线圈末端部分11和侧面槽部分12之间平滑地连接的拐角部分13。缠绕于线圈缠绕部分10的定子绕组50，从位于上侧的线圈末端部分11延伸，并在连接于线圈末端部分11的端部的拐角部分13处弯曲，从而缠绕在侧面槽部分12上。然后，定子绕组50延伸穿过位于与绝缘线圈架的上半部相对一侧的、配设在定子铁芯的齿状部分上的绝缘线圈架的下半部，并返回到与前面的侧面槽部分12相对的另一侧面槽部分12。定子绕组50在拐角部分13处弯曲，并缠绕在位于上侧的线圈末端部分11上，从而形成绕组的第一匝。其后，所述绕组根据需要多次重复缠绕以获得预定匝数的定子绕组50。

在下文中，将通过利用沿着垂直于图1箭头A方向的平面截取的线圈缠绕部分10的截面视图详细地描述安装在定子的定子芯上的图1的绝缘线圈架的结构。

第一实施例

首先，将参照图2描述根据本发明第一实施例的绝缘线圈架。图2是第一实施例的绝缘线圈架的截面视图，其沿着垂直于图1箭头A方向的平面截取所得。

在该实施例中，如图2所示，当在截面上观察时，线圈缠绕部分10的拐角部分13不是象现有结构中那样圆整成具有单一圆弧形状，而是具有曲面形状，该曲面形状是通过平滑地连接多个圆弧(至少两个圆弧)获得，所述多个圆弧设置成使得各圆弧的半径从位于上侧的线圈末端部分11到位于横向侧面上的侧面槽部分12顺序地逐渐变化，也就是，拐角部分13圆整成具有由多个不同曲率半径的曲面部分组成的曲面形状。例如，当在截面上观察时，拐角部分13圆整成具有曲面形状，该曲面形状的曲率半径从线圈末端部分11到侧面槽部分12顺序增加。

在图2的该实施例中，拐角部分13圆整成具有曲面形状，该曲面形状通过利用两个圆弧，即通过使用靠近位于上侧的线圈末端部分11的圆弧r1和靠近横向侧面上的侧面槽部分12的圆弧r2获得，所述两个圆弧通过平滑曲面连接。就此而言，例如，靠近比线圈末端部分11具有更大表面的侧面槽部分12的圆弧r2的半径形成得大于靠近线圈末端部分11的圆弧r1的半径。

如图2所示，通过使靠近侧面槽部分12的圆弧r2的半径大于靠近线圈末端部分11的圆弧r1的半径，并利用平滑曲面连接两个圆弧，从而使得拐角截面在从截面上观察时具有曲面形状，在定子绕组在拐角部分13处弯曲时，定子绕组的反作用在半径较大的侧面槽部分12侧处比线圈末端部分11侧处变得更小。

结果，定子绕组50可以围绕侧面槽部分12更适配地弯曲，并且变得更难以在定子绕组50和比线圈末端部分11具有更大表面的侧面槽部分12之间形成空间间隙。也就是，可以使“缠绕扩张”更小，并且更难以在绝缘线圈架和定子绕组50之间形成空间间隙。因此，由于使得具有低导热性的空间间隙(空气层)更小，所以热阻可以降低，并且旋转机械的输出转矩特特性得以改善。

在制备具有例如如图3所示的这样的拐角部分的该实施例的实验例子情况下，获得了如图4所示这样的空间间隙(“缠绕扩张”)减小效果，结果，可以获得如图5所示这样的热阻降低效果。

同时，为了将该实施例的绝缘线圈架的效果与现有技术的效果进行比较，分别准备了本实施例的三个例子和根据现有技术的三个对比例并进行测试，在现有技术的对比例中，拐角部分圆整成具有通过采用半径3mm的单一圆弧获得的曲面形状。测试的结果如图4所示。

就此而言，在该实施例的绝缘线圈架的实验例子中，如图3所示，拐角部分13圆整成使得靠近线圈末端部分11的位置处的圆弧r1是2mm，在靠近侧面槽部分12的位置处的圆弧r2是9mm，而拐角部分13的高度(也就是，位于上侧的线圈末端部分11和侧面槽部分12的上端之间的垂直距离)是4mm。

如图3所示，在拐角部分13圆整成具有由两个不同半径的圆弧r1和r2组成的平滑的曲面形状的情形下，由于“缠绕扩张”所致的在定子绕组50和绝缘线圈架之间的最大空间间隙是0.28mm，如图4所示。另一方面，在现有绝缘线圈架的情况下，其中拐角部分圆整成具有通过利用单一圆弧(具有3mm的半径)获得的曲面形状，即使最小的空间间隙也是0.55mm，而该空间间隙是本实施例的例子的最大空间间隙的两倍。

如图4所示，通过使拐角部分13具有由半径不同并平滑连接的多个圆弧组成的曲面形状，与根据现有技术拐角部分圆整成具有通过利用单一圆弧获得的曲面形状的情况相比，由于“缠绕扩张”所致的空间间隙显著减小。

结果，如图5所示，即使在本实施例的例子由于“缠绕扩张”所致的最大空间间隙，在此为0.28mm，的情况下，与根据现有技术的对比例(拐角部分圆整成具有通过单一的3mm的圆弧获得的曲面形状)的最小空间间隙，在此为0.55mm，相比，热阻可以降低28％。

如上所述，通过使拐角部分13具有一曲面形状，其中该曲面形状通过使用于形成所述拐角部分13的多个圆弧的半径从位于上侧的线圈末端部分11朝向位于横向侧面处的侧面槽部分12逐渐变化并平滑地连接各圆弧获得，由于“缠绕扩张”所致的空间间隙可以更小，并且热阻得以降低，从而使得可以使定子绕组的占空系数更高，并改善旋转机械的输出转矩特性。

第二实施例

然后，将参照图6描述根据本发明第二实施例的绝缘线圈架。图6是第二实施例的绝缘线圈架的截面视图，沿着垂直于图1箭头A方向的平面截取所得。

即使采用已经参照图2描述的第一实施例的绝缘线圈架，其中在截面上观察时，拐角部分13圆整成具有由半径从位于上侧的上部线圈末端部分11到位于横向侧面处的侧面槽部分12逐渐变化的多个圆弧组成的曲面形状，如从图4的测试结果所看到的那样(在使用2mm和9mm半径的两个圆弧的例子的情况下，产生最大取值为0.28mm的空间间隙40(参照图4))，存在产生由于“缠绕扩张”所致的相当小的间隙的可能性，从而使得仍然存在其中热阻没有充分地降低的情况。

通过该实施例，为了改进这样一种情形，可能会由于“缠绕扩张”产生的空间间隙40的大小在定子绕组50实际缠绕于绝缘线圈架之前进行预先估计，且线圈末端部分11和侧面槽部分12设置有加厚壁部分11a、11b、12a和12b，它们在尺寸上分别对应于预期的空间间隙40。

也就是，在图6的绝缘线圈架的线圈缠绕部分10A中，除了圆整成当在截面上观察时具有由半径逐渐变化的圆弧组成的曲面形状的拐角部分13之外，上和下线圈末端部分11形成有整体的加厚壁部分11a和11b，它们在尺寸上分别对应于预期在那里所产生的空间间隙40，以及在左和右横向侧面处的侧面槽部分12形成有整体的加厚壁部分12a和12b，它们在尺寸上对应于预期在那里产生的空间间隙40。

就此而言，加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b的厚度在尺寸上对应于由于“缠绕扩张”预期产生的空间间隙。因此，加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b具有平滑地弯曲的外表面，使得它们在拐角部分13处没有任何厚度，但当其延伸得更靠近其中央部分时厚度增加并在线圈末端部分11和侧面槽部分12的相应中央部分处厚度变得最大。

同时，加厚壁部分11a、11b、12a和12b如此设置并与相应的拐角部分13平滑地连接，使得每一加厚壁部分11a、11b、12a或12b的曲面的切线方向对准与相应拐角部分13的曲面的切线方向相重合。

进一步地，根据预期所致的空间间隙40的尺寸，线圈末端部分11和侧面槽部分12可以二者都形成有加厚壁部分11a、11b、12a和12b，或者线圈末端部分11或者侧面槽部分12中的任一个可以形成有加厚壁部分11a和11b或者12a和12b，依情形而定。

如上所述，通过在线圈末端部分11和侧面槽部分12上形成整体的加厚壁部分11a、11b和整体的加厚壁部分12a、12b，它们对应于在相应部分处预期产生的空间间隙40，可以使得由于“缠绕扩张”所致的空间间隙40小于已经结合第一实施例描述的那些，并且热阻可以进一步降低。结果，定子绕组50的占空系数可以进一步改善，并且旋转机械的输出转矩特性可以进一步改善。

具有如图7所示的这样的拐角部分的该实施例的例子被制备并经受热阻测试。通过该测试，发现该实施例具有如图8所示的热阻减小效果。

如图7所示，该实施例的绝缘线圈架的例子具有拐角部分，其构造成类似于图3的例子，靠近线圈末端部分11的圆弧r1的半径是2mm，靠近侧面槽部分12的圆弧r2的半径是9mm，拐角部分的高度是4mm。此外，该实施例的绝缘线圈架的例子在线圈末端部分11和侧面槽部分12上具有整体加厚壁部分11a和11b，整体加厚壁部分11a和11b具有由71mm半径的圆弧形成的弯曲外表面；以及整体的加厚壁部分12a和12b，整体的加厚壁部分12a和12b具有由1270mm半径的圆弧形成的弯曲外表面。

就此而言，2mm半径的圆弧r1，其形成拐角部分13的一部分并靠近线圈末端部分11，以及71mm半径的圆弧，其形成加厚壁部分11a或者11b被平滑地连接，使得拐角部分13的切线的方向与加厚壁部分11a或者11b的曲面的切线的方向在拐角部分13和加厚壁部分11a或11b的曲面接合部分处(即，线圈末端部分11)彼此重合。再者，9mm半径的圆弧r2，其形成拐角部分13的一部分并靠近侧面槽部分12，以及1270mm半径的圆弧，其形成加厚壁部分12a或12b，被平滑地连接，使得与拐角部分13的曲面的切线的方向与加厚壁部分12a或者12b的曲面的切线的方向在拐角部分13和加厚壁部分12a或者12b的曲面结合部分处(即，侧面槽部分12)彼此重合。

通过该例子的测试，其中形成的线圈末端部分11和侧面槽部分12通过在其上形成充填由于“缠绕扩张”所预期产生的空间间隙40的、额外加厚壁部分11a、11b、12a和12b而具有平滑弯曲外表面，发现在定子绕组50和所述绝缘线圈架之间所产生的空间间隙40可以明显降低到0.05mm或者更小。也就是，与现有技术的具有由单一(3mm半径的)圆弧形成的拐角部分的绝缘线圈架的最小空间间隙(0.55mm)相比，空间间隙40可以降低到约1/10。再者，与图3的第一实施例的例子的最大空间间隙(0.28mm)相比，空间间隙40可以降低到约1/6。这样，通过该实施例，可以使得空间间隙40非常小。

结果，如图8所示，即使在该实施例的例子中由于“缠绕扩张”所致的最大空间间隙40是0.05mm的情形下，与根据现有技术的具有3mm半径的拐角部分的对比例中的由于“缠绕扩张”所致的最小空间间隙是0.55mm的情形相比，热阻可以降低约49％。

通过如上所述在线圈末端部分11和侧面槽部分12的表面上额外地形成充填由“缠绕扩张”预期产生的空间间隙40的、整体加厚壁部分11a、11b和整体加厚壁部分12a、12b，同时使拐角部分13在截面上观察时具有通过逐渐地改变圆弧的半径获得的曲面形状，由于“缠绕扩张”所致的空间间隙40的尺寸可以显著减小，并且热阻可以进一步降低，从而使得可以进一步增加定子绕组50的占空系数和进一步改善旋转机械的输出转矩特性。

同时，尽管所述和所示的加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b通过另外配设到线圈末端部分11和侧面槽部分12上，例如在与线圈末端部分11和侧面槽部分12分开制备之后通过粘接到线圈末端部分11和侧面槽部分12上，而与线圈末端部分11和侧面槽部分12形成一体，不用说，线圈末端部分11和侧面槽部分12可包括加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b，以便作为单个单元而与加厚壁部分一体地形成。

第三实施例

然后，将参照图9描述根据本发明第三实施例的绝缘线圈架。图9是第三实施例的绝缘线圈架的截面视图，沿着垂直于图1箭头A的方向的平面截取所得。

该实施例关注的是形状上不同于第一实施例的拐角部分13的修改的拐角部分和形状上不同于加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b的修改的加厚壁部分。也就是，在该实施例中，拐角部分13A圆整成具有对应于通过连续改变多个圆弧的半径获得的曲面形状的部分椭圆形截面形状，并且椭圆的长轴和短轴之间的比被确定在预定范围内。进一步地，分别与加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b整体形成的线圈末端部分11和侧面槽部分12的曲面形状，如此确定使得线圈末端部分11的最大厚度和最小厚度之间的比以及侧面槽部分12的最大厚度和最小厚度之间的比在相应的预定范围内。

同时，同样在该实施例中，加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b如此设置并与相应的拐角部分13A平滑连接，使得每一加厚壁部分11a、11b、12a或者12b的曲面的切线的方向与拐角部分13A的曲面的切线的方向在加厚壁部分11a、11b、12a或12b和拐角部分12a的表面结合部分处彼此重合。

首先，将描述拐角部分13A。与图3第一实施例的拐角部分13不同，该拐角部分13圆整成在截面上观察时具有通过用平滑曲面连接不同半径的圆弧获得的曲面形状，图9的线圈缠绕部分10B的拐角部分13A，圆整成在截面上观察时具有通过利用在椭圆的长轴和短轴端部所在位置的点之间延伸的约1/4圈椭圆弧获得的曲面形状，即四分之一椭圆的曲面形状。再者，具有部分椭圆形截面形状的拐角部分13A通过一椭圆形成，该椭圆具有在线圈缠绕部分10B的水平方向(即，在平行于比侧面槽部分具有更小表面的线圈末端部分11a的方向)延伸的短轴，和在线圈缠绕部分10B的铅直方向(即，在平行于侧面槽部分的方向)延伸的长轴。

就此而言，假定“A”为椭圆形状的长轴的长度，而“B”为椭圆形状的短轴的长度，A∶B的比值确定为处于预定范围内，该预定范围基于当定子绕组50(参照图3或4)缠绕于绝缘线圈架时由于“缠绕扩张”所致的、预期在线圈末端部分11处产生的空间间隙40(参照图4)和/或预期在侧面槽部分12处产生的空间间隙40进行确定。例如，为了减小由拐角部分13A的曲面形状造成的、由“缠绕扩张”引起的空间间隙40的尺寸并防止热阻显著地增加，优选地是A∶B的比值被确定为在从4∶1到6∶1的范围内，更加优选地是，A∶B的比值被确定为约5∶1，也就是，A∶B约等于5∶1。

再者，图9所示的线圈缠绕部分10B还包括第二实施例的加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b的修改。

同样在图9的实施例中，形成线圈末端部分11的表面形状的加厚壁部分11a、11b的表面形状和/或形成侧面槽部分12的表面形状的加厚壁部分12a、12b的表面形状，形成为类似于第二实施例的曲面形状。但是，在该实施例中，包括整体加厚壁部分11a、11b的线圈末端部分11的最大厚度和最小厚度之间的差异确定为处于一个范围内，该范围基于由于“缠绕扩张”所致的、预期在线圈末端部分11处产生的空间间隙40预先确定，和/或包括整体加厚壁部分12a、12b的侧面槽部分12的最大厚度和最小厚度之间的差异被确定处于一个范围内，该范围基于由于“缠绕扩张”所致的、预期在侧面槽部分12处产生的空间间隙40预先确定。

也就是，与线圈末端部分11一体的加厚壁部分11a、11b的表面形状如此确定，使得线圈末端部分11的最大厚度Tl和最小厚度T2之间的差异处于预定范围，而加厚壁部分11a、11b包括与拐角部分13A结合、形成为平滑曲面形状的部分。最大厚度T1是线圈末端部分11在点“a”处的厚度，而线圈末端部分11的最小厚度是线圈末端部分在其末端处，也就是线圈末端部分11与拐角部分13A结合点“b”处的厚度。

例如，与加厚壁部分11a、11b整体形成的线圈末端部分11的表面形状可以形成为圆弧，该圆弧通过三个点，即在线圈末端部分11的中央部分处的点“a”和在线圈末端部分11的相对末端处的结合点“b”，在结合点“b”处线圈末端部分11与拐角部分13A相结合。

同时，尽管如上所述最大厚度T1和最小厚度T2之间的差异被确定为处于预定范围内，但是优选地，确定最大厚度T1和最小厚度T2之间的差异处于从约0.1到约0.3mm的范围内，用以通过线圈末端部分11的曲面形状减小由于“缠绕扩张”所致的空间间隙40，以及从而充分地防止热阻的增加。

类似地，与侧面槽部分12一体的加厚壁部分12a、12b的表面形状如此确定，使得侧面槽部分12的最大厚度t1和最小厚度t2之间的差异处于预定的范围内，而加厚壁部分12a、12b包括与拐角部分13A结合、形成为平滑曲面形状的部分。最大厚度t1是侧面槽部分12的在点“c”处的厚度，而侧面槽部分12的最小厚度是侧面槽部分在其末端处，也就是在侧面槽部分12与拐角部分13A结合点“d”处的厚度。

例如，类似于线圈末端部分11，与加厚壁部分12a和12b整体形成的侧面槽部分12的表面形状可以形成为圆弧，该圆弧通过三个点，也就是，在侧面槽部分12的中心部分处的点“c”和在侧面槽部分12的相对末端处的结合点“d”，在结合点“d”处侧面槽部分12与拐角部分13A结合。

同时，尽管如上所述最大厚度t1和最小厚度t2之间的差异被确定为处于预定范围内，但是优选地，类似于线圈末端部分11，其确定为处于从约0.1到约0.3mm的范围内，用于通过侧面槽部分12的曲面形状减小由于“缠绕扩张”所致的空间间隙，并从而充分地防止热阻的增加。

就此而言，取决于由于“缠绕扩张”所致的空间间隙产生成因，线圈末端部分11和侧面槽部分12两者都可以设置有加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b，或者因情形而定，仅它们之一可以形成有加厚壁部分。

通过使拐角部分13A具有曲率半径连续变化的部分椭圆形截面形状并确定长轴的长度A和短轴的长度B之间的比值处于预定范围内，以及/或者通过确定分别与加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b整体形成的线圈末端部分11和侧面槽部分12的曲面形状，使得线圈末端部分11和侧面槽部分12中每一个的最大厚度和最小厚度之间的差异处于预定范围内，可以获得与第一和第二实施例相同的效果。也就是，可以减小由于“缠绕扩张”所致的间隙，并降低热阻，从而使得可以使定子绕组的占空系数更高，并改善所述旋转机械的输出转矩特性。

同时，尽管所述和所示的加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b通过另外配设到线圈末端部分11和侧面槽部分12上，例如在与线圈末端部分11和侧面槽部分12分开制备之后通过粘接到线圈末端部分11和侧面槽部分12上，而与线圈末端部分11和侧面槽部分12形成一体，不用说，线圈末端部分11和侧面槽部分12可包括加厚壁部分11a、11b和加厚壁部分12a、12b，以便作为单个单元而与加厚壁部分一体地形成。

第四实施例

将参照图10描述根据本发明第四实施例的绝缘线圈架。

如图10所示，该实施例的线圈缠绕部分10C的拐角部分13C包括在靠近线圈末端部分11C的上侧处的较小曲率半径k1的部分和在靠近侧面槽部分12C一侧处的较大曲率半径k2的部分。更具体地，拐角部分13C的截面形状被形成为在长轴和短轴的末端所在的点之间延伸的椭圆弧，即四分之一椭圆。

通过形成拐角部分13C，如图10所示，使得在靠近侧面槽部分12C的部分处的曲率半径k2大于在靠近线圈末端部分11C的部分处的曲率半径k1，在定子绕组50缠绕于拐角部分13C时，定子绕组50的反作用力(参照图3或4)在靠近侧面槽部分12C一侧比在靠近线圈末端部分11C一侧减弱更多。

结果，定子绕组50可以进行缠绕以便配设在侧面槽部分12C上，使得可以使在定子绕组50和比线圈末端部分11C具有更大表面的侧面槽部分12C之间的空间间隙40(参照图4)难以产生。也就是，可以使“缠绕扩张”更小，而绝缘线圈架和定子绕组50之间的空间间隙40难以产生。因此，可以使得导热性低的空间间隙40(空气层)的尺寸更小，而热阻得以降低。

再者，通过形成拐角部分13C使得在靠近线圈末端部分11C的一侧处的曲率半径k1小于在靠近侧面槽部分12C的一侧处的曲率半径k2，如图10所示，使得可以防止侧面槽部分12C厚度增加同时获得拐角部分13C的需要的厚度。由此，匝数增加了的定子绕组可以缠绕于绝缘线圈架，从而使得可以防止旋转机械的输出转矩特性降低。

日本专利申请P2007-283036(于2007年10月31日提交)的整个内容在此引用作为参考。

Claims (17)

1.一种用于设置在旋转机械的定子的定子铁芯和定子绕组之间的绝缘线圈架，所述定子绕组借助于所述绝缘线圈架缠绕于所述定子铁芯，所述绝缘线圈架包括：

线圈末端部分，所述定子绕组的端部设置在该线圈末端部分上；

侧面槽部分，该侧面槽部分形成用于在其上缠绕所述定子绕组的槽；以及

拐角部分，该拐角部分具有曲面并连接于所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之间；

所述拐角部分在靠近所述线圈末端部分一侧具有第一曲率半径，而在靠近所述侧面槽部分一侧具有第二曲率半径，所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径；

所述侧面槽部分的面积大于所述线圈末端部分的面积。

2.如权利要求1所述的绝缘线圈架，其特征在于，在沿着平行于所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯的方向的平面截取的截面上观察时，所述拐角部分的至少一部分具有部分椭圆形形状。

3.如权利要求2所述的绝缘线圈架，其特征在于，所述拐角部分的所述部分椭圆形形状由四分之一椭圆构成。

4.如权利要求2所述的绝缘线圈架，其特征在于，所述部分椭圆形形状具有与所述线圈末端部分平行布置的短轴。

5.如权利要求4所述的绝缘线圈架，其特征在于，所述部分椭圆形形状的长轴的长度与所述短轴的长度的比值处于预定范围内，该预定范围根据当所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组和所述线圈末端部分之间产生的间隙和预期在所述定子绕组和所述侧面槽部分之间产生的间隙中的一个间隙确定。

6.如权利要求5所述的绝缘线圈架，其特征在于，所述预定范围是从4∶1到6∶1。

7.如权利要求1所述的绝缘线圈架，其特征在于，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，用以充填在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一之间产生的间隙。

8.如权利要求1所述的绝缘线圈架，其特征在于，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的最大厚度和最小厚度之间的差异处于预定范围，该预定范围根据在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一之间产生的间隙确定。

9.如权利要求7所述的绝缘线圈架，其特征在于，在所述拐角部分与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的表面结合部分处，所述拐角部分的所述曲面的切线的方向与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的曲面的切线的方向彼此重合。

10.如权利要求1所述的绝缘线圈架，其特征在于，当在截面上观察时，所述拐角部分的所述曲面由多个不同半径的圆弧构成，各圆弧的半径在从所述线圈末端部分到所述侧面槽部分的方向上逐渐增加。

11.一种具有设置在旋转机械的定子的定子铁芯和定子绕组之间的绝缘线圈架的定子，所述定子绕组借助于所述绝缘线圈架缠绕于所述定子铁芯，所述绝缘线圈架包括：

线圈末端部分，所述定子绕组的端部设置在该线圈末端部分上；

侧面槽部分，该侧面槽部分形成用于在其上缠绕所述定子绕组的槽；以及

拐角部分，该拐角部分具有曲面并连接于所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之间；

所述拐角部分具有由四分之一的椭圆形成的部分椭圆形的截面形状；

所述侧面槽部分的面积大于所述线圈末端部分的面积。

12.如权利要求11所述的定子，其特征在于，所述部分椭圆形的截面形状具有与所述线圈末端部分平行设置的短轴。

13.如权利要求11所述的定子，其特征在于，所述部分椭圆形的截面形状的长轴的长度与短轴的长度的比值处于预定范围内，该预定范围根据当所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组和所述线圈末端部分之间产生的间隙和预期在所述定子绕组和所述侧面槽部分之间产生的间隙中的一个间隙确定。

14.如权利要求13所述的定子，其特征在于，所述预定范围是从4∶1到6∶1。

15.如权利要求11所述的定子，其特征在于，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，用以充填在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一之间产生的间隙。

16.如权利要求11所述的定子，其特征在于，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分之一具有曲面，所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的最大厚度和最小厚度之间的差异处于预定范围，该预定范围根据在所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯时由于缠绕扩张所致的、预期在所述定子绕组与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一之间产生的间隙确定。

17.如权利要求15所述的定子，其特征在于，在所述拐角部分与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的表面结合部分处，所述拐角部分的所述曲面的切线的方向与所述线圈末端部分和所述侧面槽部分中的所述之一的曲面的切线的方向彼此重合。

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