CN102136769B

CN102136769B - 用于旋转电机的定子

Info

Publication number: CN102136769B
Application number: CN201110025416.5A
Authority: CN
Inventors: 小池昭仁; 加藤充; 吉田政史; 高崎哲
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: DE102011000172A1; CN102136769A; US20110175472A1; JP2011151955A; JP5586969B2; US8384258B2

Abstract

公开了一种用于旋转电机的定子，该定子包括：由多条电线形成的定子线圈，其中每条电线由具有大致矩形的横截面的电导体和覆盖电导体的绝缘涂层组成。电线包括第一和第二电线的对，第一和第二电线均具有电导体未被绝缘涂层覆盖的端部。两条电线的每个端部包括在其末端处的接合部；端部的接合部接合在一起。第一和第二电线中的至少一个具有弯曲部，弯曲部仅弯曲一次并且邻接电线的端部的接合部。第一和第二电线中的至少一个的端部包括弯曲部的至少部分。

Description

用于旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及用于在例如机动车辆中用作电动机和发电机的旋转电机的定子。

背景技术

通常，存在已知的用于旋转电机的定子，其包括空心的圆柱形定子芯和安装在该定子芯上的定子线圈。

定子线圈是通过接合多条电线而形成的。每条电线由电导体和覆盖该电导体的外表面的绝缘涂层组成。

具体地，在形成定子线圈时，接合电线的每个相应对，这是通过：(1)从每条电线的端部剥离绝缘涂层；以及(2)将电线的端部的暴露电导体焊接在一起。

然而，如图23中所示，仅利用其绝缘涂层68A被剥离的电线50A的端部67A，当端部67A被布置成彼此平行且最靠近时，其间将存在间隙C；间隙C的尺寸等于绝缘涂层68A的厚度的两倍。因此，由于间隙C，端部67A的焊接可导致其间的不良焊接。

为了解决以上问题，日本专利申请公布第2002-95198号公开了一种技术，根据该技术，每条电线包括邻近端部形成的台阶部分(stepportion)。因此，利用电线的台阶部分，可将电线的端部布置成彼此平行而其间不存在间隙(参见专利文献的第七实施例和图18)。

然而，为了形成台阶部分，需要在端部附近将每条电线弯曲两次。因此，电线的形状将变得复杂并且电线的制造成本将会相当大地增加。

另外，根据以上专利文献中公开的技术，每条电线的端部被塑性变形，使得端部的横截面面积减小，以变得小于电线的主要部分的横截面面积。因此，利用电线端部的减小的横截面面积，可以减少在端部的焊接过程中传递到电线的热量，从而防止热损坏电线的主要部分的绝缘涂层。

然而，利用端部的减小的横截面面积，相应地增加了端部的电阻。因此，当定子用在高压旋转电机中时，电线的端部将在电机的操作过程中生成大量的热。结果，电线的主要部分的绝缘涂层可被端部产生的热损坏。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于旋转电机的定子。该定子包括空心的圆柱形定子芯和安装在该定子芯上的定子线圈。定子芯具有多个槽，该多个槽在定子芯的径向内表面中形成并且在定子芯的圆周方向上间隔开。定子线圈由多条电线形成，其中，每条电线由具有大致矩形的横截面的电导体和覆盖该电导体的外表面的绝缘涂层组成。形成定子线圈的电线包括接合在一起的第一和第二电线的对。第一和第二电线中的每个具有预定长度的端部，在该端部处，电导体未被绝缘涂层覆盖。第一和第二电线的端部中的每个包括在其末端处的接合部。第一和第二电线的端部的接合部接合在一起。第一和第二电线中的至少一个具有弯曲部，该弯曲部仅被弯曲一次并且邻接第一和第二电线中的至少一个的端部的接合部。第一和第二电线中的至少一个的端部包括弯曲部的至少部分。

利用第一和第二电线的以上配置，两条电线的端部的接合部可以被设置成彼此平行且邻接。因此，接合部可以通过焊接而可靠地接合在一起。另外，由于弯曲部仅被弯曲一次，因此可以简化电线的形状并且降低电线的制造成本。

优选地，第一和第二电线的端部的接合部中的每个在其整个长度上具有恒定的横截面面积。

在本发明的一个实施例中，弯曲部完全包括在第一和第二电线中的至少一个的端部中。

在本发明的另一实施例中，弯曲部部分地包括在第一和第二电线中的至少一个的端部中。

在本发明的又一实现方式中，第一和第二电线中的每个包括引线部分，该引线部分包括在其末端处的端部。第一电线的引线部分从定子芯的第一槽的径向内周引出，而第二电线的引线部分从定子芯的第二槽的径向外周引出。第一和第二电线的端部的接合部在定子芯的槽的径向外部接合。

第一电线的端部被形成为直的以径向向外延伸，而第二电线的端部被形成为包括使第二电线的端部的接合部径向向外延伸的弯曲部的至少部分。

第二电线的绝缘涂层具有邻接第二电线的端部的末端边缘。定子线圈具有位于定子芯的槽的外部的线圈端部。第二电线的绝缘涂层的末端边缘被定位为在轴向上比定子线圈的线圈端部的轴向端面靠外预定长度。

末端边缘还位于第二电线的电导体的直部上，该直部邻接第二电线的弯曲部的弯曲开始端。

定子还包括绝缘层，该绝缘层在接合部的接合之后形成，以覆盖第一和第二电线两者的端部。

附图说明

根据下文给出的详细描述以及本发明的优选实施例的附图，将更全面地理解本发明，然而，这不应该被认为是将本发明限制于具体实施例，而是仅用于说明和理解的目的。

在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的用于旋转电机的定子的总体配置的透视图；

图2是定子的俯视图；

图3是定子的侧视图；

图4是定子的定子芯的俯视图；

图5是一起构成定子芯的定子芯分段(stator core segment)之一的俯视图；

图6是定子的定子线圈的透视图；

图7是定子线圈的侧视图；

图8是定子线圈的俯视图；

图9是定子线圈的仰视图；

图10A是示出形成定子线圈的电线的配置的截面图；

图10B是示出图10A中示出的电线的配置的修改的截面图；

图11A是电线之一的俯视图；

图11B是电线之一的正视图；

图12A是示出电线之一的转弯部分的透视图；

图12B是示出彼此相邻的电线的多个转弯部分的透视图；

图13A是由用于形成定子线圈的电线组成的电线组件的仰视图；

图13B是电线组件的正视图；

图13C是示出在将电线组件卷成空心的圆柱形形状之后的电线组件中的电线之一的透视图；

图14是定子线圈的电路图；

图15是示出定子芯中的每条电线的径向最外槽内部分的位置的示意图；

图16是示出在沿着定子芯的纵向轴O观看时的标记为(U1-4’)的电线的延伸方式的示意图；

图17是示出在定子芯的每个槽中位于径向最外层的电线编号和位于径向最内层的电线编号的表格表示；

图18是示出在从定子芯的径向内侧观看时的一起形成定子线圈的V相绕组的那些电线之间的连接的示意图；

图19是示出根据实施例的接合电线对的方式的示意图；

图20是示出图19的局部的放大示意图；

图21是示出根据本发明另一实施例的接合电线对的方式的示意图；

图22是示出根据本发明又一实施例的接合电线对的方式的示意图；以及

图23是示出根据现有技术的接合电线对的方式的示意图。

具体实施方式

图1至图3一起示出了根据本发明的实施例的定子20的总体配置。

定子20被设计为在例如旋转电机中使用，该旋转电机被配置成在机动车辆中既起电动机的作用又起发电机的作用。旋转电机还包括转子(未示出)，其被可旋转地布置为由定子20围绕。转子包括多个永磁体，永磁体在转子的径向外周上形成多个磁极，以面对定子的径向内周。在转子的圆周方向上，磁极的极性在北与南之间交替。另外，在本实施例中，在转子中形成的磁极的数量等于八(即，四个北极和四个南极)。

如图1至图3所示，定子20包括空心的圆柱形定子芯30和三相定子线圈40，三相定子线圈40由安装在定子芯30上的多条(例如，本实施例中的48条)电线50组成。另外，定子20还可包括介于定子芯30与定子线圈40之间的绝缘纸。

如图4所示，定子芯30具有多个槽31，槽31在定子芯30的径向内表面中形成并且以预定间距在定子芯30的圆周方向上间隔开。对于每个槽31，槽31的深度(depth-wise)方向与定子芯30的径向方向一致。在本实施例中，对于具有八个磁极的转子的每个磁极以及三相定子线圈40的每个相，设置两个槽31。因此，在定子芯30中设置的槽31的总数等于48(即，2×8×3)。

另外，在本实施例中，定子芯30由例如24个如图5所示的定子芯分段32构成。定子芯分段32相接在一起，以在定子芯30的圆周方向上彼此邻接。每个定子芯分段32在其中限定槽31之一。此外，每对圆周上邻接的定子芯分段32一起在其之间限定槽31中的另一个。每个定子芯分段32还具有：两个齿部分33，其径向延伸以在其之间形成槽31之一；以及芯背部分34，其位于齿部分33的径向外部以将它们连接。另外，在定子芯分段32的径向外表面上，安装有圆柱形外缘37(参见图1至图3)。

在本实施例中，通过在多个磁钢片之间插入多个绝缘膜来层叠多个磁钢片，形成每个定子芯分段32。应注意，还可使用其它常规金属片来替代磁钢片。

图6至图9一起示出了定子线圈40的配置。在本实施例中，如稍后将描述的，通过下述操作来制作定子线圈40：首先，堆叠48条电线50，以形成如图13A-13B所示的带状电线组件45；然后，将电线组件45卷成空心的圆柱形形状。

如图6至图9所示，总体上，定子线圈40具有收纳在定子芯30的槽31中的直部41，以及一对线圈端部42，这对线圈端部42分别在直部41的相对的轴向侧形成，并且位于槽31的外部。另外，在直部41的一个轴向侧，定子线圈40的U相、V相和W相输出端子以及U相、V相和W相中性点端子从线圈端部42的环形轴向端面突出，并且电线50的多个跨接部70从轴向端面的径向内侧到径向外侧越过轴向端面，以连接电线50的相应对。

如图10A所示，用于形成定子线圈40的每条电线50由电导体67和涂覆在电导体67的外表面的绝缘涂层68构成。在本实施例中，电导体67由铜制成，并且具有大致矩形的横截面。绝缘涂层68是包括内层68a和外层68b的两层结构。绝缘涂层68的厚度(即，内层68a和外层68b的厚度之和)被设置为在100μm至200μm的范围之中。

利用两层结构的绝缘涂层68的这样的大厚度，可使得电线50彼此可靠地绝缘，而无需在其之间插入绝缘纸。然而，也可在电线50之间插入绝缘纸，以进一步加强其间的电气绝缘。

此外，外层68b由绝缘材料(诸如尼龙)制成。内层68a由具有比外层68b更高的玻璃转化温度的热塑性树脂、或者诸如聚酰胺-酰亚胺树脂的不具有玻璃转化温度的绝缘材料制成。因此，通过旋转电机的操作所生成的热量，电线50的外层68b将比内层68a更早地固化。结果，外层68b的表面硬度将会增加，从而加强电线50之间的电气绝缘。

此外，如图10B所示，每条电线50还可进一步包括可熔涂层69，以覆盖绝缘涂层68的外表面；可熔涂层69例如可由环氧树脂制成。在这种情况下，通过旋转电机的操作所生成的热量，电线50的可熔涂层69将比绝缘涂层68更早熔化，从而将收纳在定子芯30的槽31的相同槽中的电线50的那些部分结合在一起。结果，电线50的那些部分将一体化成刚体，从而提高其机械强度。另外，电线50的绝缘涂层68的外层68b还可由PPS(聚苯硫醚)制成。

图11A-11B一起示出了在电线50被堆叠以形成带状电线组件45之前的每条电线50的形状。

如图11A-11B所示，每条电线50具有波形以包括多个槽内部分51和多个转弯部分52。槽内部分51以预定间距在电线50的纵向方向Y上间隔开，并且垂直于纵向方向Y延伸。每个槽内部分51将被收纳在定子芯30的槽31中的相应槽中。每个转弯部分52延伸以连接槽内部分51的相应的相邻对，并且将位于定子芯30的槽31的外部。

具体地，多个槽内部分51至少包括第一槽内部分51A、第二槽内部分51B、以及第三槽内部分51C。第一、第二以及第三槽内部分51A、51B以及51C将分别收纳在定子芯30的三个不同的槽31中；该三个槽31以六个槽31的间距在圆周上间隔开。另一方面，多个转弯部分52至少包括第一转弯部分52A和第二转弯部分52B。第一转弯部分52A连接第一和第二槽内部分51A和51B，并且位于定子芯30在槽31外部的一个轴向侧。第二转弯部分52B连接第二和第三槽内部分51B和51C，并且位于定子芯30在槽31外部的另一轴向侧。

更具体地，在本实施例中，如图11A-11B所示，多个槽内部分51包括第一至第十二槽内部分51A-51L，其被顺序收纳在以六个槽31的间距在圆周上间隔开的八个槽31中。换言之，每条电线50中的槽内部分51的数量等于12。另一方面，多个转弯部分52包括第一至第十一转弯部分52A-52K，其各自连接槽内部分51A-51L的相应的相邻对，并且将交替地位于定子芯30在槽31外部的相对轴向侧。换言之，每条电线50中的转弯部分52的数量等于11。

另外，在从第一槽内部分51A到第十二槽内部分51L的方向上，在电线50的纵向方向Y上的槽内部分51A-51L之间的预定间距X逐渐减小。即，X1＞X2＞X3＞X4＞X5＞X6＞X7＞X8＞X9＞X10＞X11。另外，预定间距X1-X11是基于要收纳槽内部分51A-51L的定子芯30的八个槽31之间的圆周距离而设置的。

每条电线50还包括一对引线部分53a和53b，其分别在电线50的相对端形成，用于连接该电线50与其它电线50。引线部分53a经由半转弯部分52M连接到第一槽内部分51A，其中，半转弯部分52M从第一槽内部分51A延伸以在电线50的纵向方向Y上向内(即，在图11B中向右)折返。半转弯部分52M的长度是第一转弯部分52A的长度的大致一半。因此，引线部分53a在纵向方向Y上从第一槽内部分51A向内(即，在图11B中向右)偏移半转弯部分52M的长度。另一方面，引线部分53b经由半转弯部分52N连接到第十二槽内部分51L，其中，半转弯部分52N从第十二槽内部分51L延伸以在电线50的纵向方向Y上向内(即，在图11B中向左)折返。半转弯部分52N的长度是第十一转弯部分52K的长度的大致一半。因此，引线部分53b在纵向方向Y上从第十二槽内部分51L向内(即，在图11B中向左)偏移半转弯部分52N的长度。此外，引线部分51b被形成为在其中包括之前描述的跨接部70之一。

此外，如图11A所示，每个转弯部分52大致在其中心处包括曲柄形部54，使曲柄形部54弯曲以在与电线50的纵向方向Y和槽内部分51的延伸方向两者相垂直的方向上使转弯部分52偏移。因此，利用曲柄形部54，电线50被形成台阶，以在与纵向方向Y和槽内部分51的延伸方向两者相垂直的方向上使槽内部分51相继偏移。应注意，这里使用术语“曲柄形”仅是为了描述部54的总体形状的目的，而不是将部54的相邻部分之间的内角限制于90°。

现在参照图12A-12B，在利用电线50形成定子线圈40并且将定子芯30装配到定子线圈40之后，电线50的每个转弯部分52(即，52A-52K)由于在定子芯30的径向方向上在转弯部分52中形成的曲柄形部54而偏移。另外，尽管在图12A-12B中未示出，但是在电线50的转弯部分52中形成的每个曲柄形部54平行于定子芯30的相应的轴向端面30a延伸。

此外，在本实施例中，由每个曲柄形部54产生的径向偏移量被设置为等于电线50的槽内部分51的径向厚度。这里，由每个曲柄形部54产生的径向偏移量被定义为曲柄形部54的相对端之间的径向位置差。因此，对于每条电线50，槽内部分51的每个相邻对(由转弯部分52的相应转弯部分连接)之间的径向位置差等于槽内部分51的径向厚度(即，在定子芯30的径向方向上的厚度)。

如上设置径向偏移量，如图12B所示，可以将电线50的转弯部分52的每个相邻对设置为彼此紧密接触。结果，可以使定子线圈40的线圈端部42的径向厚度最小化。另外，还可以使电线50的转弯部分52的每个相邻对在定子芯30的圆周方向上延伸，而在其之间没有干扰。

另外，如图12A-12B所示，电线50的每个转弯部分52包括一对肩部55，其分别与通过转弯部分52连接的该对槽内部分51邻接，并且这对肩部55均垂直于该对槽内部分51(或平行于定子芯30的相应轴向端面30a)延伸。因此，利用肩部55，可以减小每个转弯部分52相对于定子芯30的相应轴向端面30a的突出高度。结果，可以减小定子线圈40的线圈端部42的轴向长度。另外，定子线圈40的线圈端部42各自由位于定子芯30的同一轴向侧的电线50的那些转弯部分52组成。

此外，在本实施例中，指定了以下尺寸关系：d1≤d2，其中，d1是电线50的每个肩部55在定子芯30的圆周方向上的长度，而d2是定子芯30的槽31的每个圆周相邻对之间的距离。

指定以上关系，可以防止从定子芯30的槽31的一个圆周相邻对分别突出的电线50的转弯部分52的每个对之间的干扰。因此，可以避免为防止上述干扰而增加定子线圈40的线圈端部42的轴向长度和径向厚度。

此外，如图12A-12B所示，电线50的每个转弯部分52还包括在曲柄形部54与每个肩部55之间的两个肩部56。因此，电线50的每个转弯部分52包括一个曲柄形部54、两个肩部55、以及四个肩部56。与肩部55一样，每个肩部56垂直于槽内部分51(或平行于定子芯30的相应轴向端面30a)而延伸。因此，利用肩部56，可以进一步减小每个转弯部分52相对于定子芯30的相应轴向端面30a的突出高度。结果，可以进一步减小定子线圈40的线圈端部42的轴向长度。

另外，电线50的每个转弯部分52可以被看作在曲柄形部54的两侧被形成台阶，以减小其相对于定子芯30的相应轴向端面30a的突出高度。

在本实施例中，定子线圈40由48条如图11A-11B所示的电线50形成。应注意，可从某些电线50省略跨接部70，以有利于形成定子线圈40中的U相、V相和W相输出端子以及U相、V相和W相中性点端子。然而，在任何情况下，优选的是，所有电线50至少在引线部分53a与53b之间具有相同形状。

在形成定子线圈40时，首先逐条堆叠48条电线50，使得电线50的纵向方向Y彼此平行，并且电线50的第一槽内部分51A在纵向方向Y上相互偏移定子芯30的一个槽间距(即，定子芯30的槽31的每个相邻对的中心之间的圆周距离)。因此，获得如图13A-13B所示的带状电线组件45。组件45具有一对台阶化表面45a，其分别在组件45的相对纵向端处形成以在相对方向上面对。

另外，在图13A中，在电线50的堆叠中的第一电线50(以50a表示)位于电线组件45的左端和底部；在电线50的堆叠中的最后的电线50(以50b表示)位于组件45的右端和顶部。

然后，将带状电线组件45卷成具有空心的圆柱形形状，该空心的圆柱形在圆周方向上具有恒定的径向厚度。更具体地，如图13A所示，在逆时针方向Z上从左端卷绕带状电线组件45，从而使两个台阶化表面45a彼此完全接触。

因此，如图13C所示，以大约一又二分之一匝将组件45中包括的每条电线50卷成螺旋形状。因此，在最终得到的定子20中，当沿着定子芯30的纵轴O观看时，每条电线50围绕定子芯30的轴O螺旋地延伸(参见图16)。

此后，电线50的引线部分53a和53b的相应对通过例如焊接而接合在一起。稍后将详细描述接合引线部分53a和53b的相应对的方式。

结果，获得如图6至图9所示的定子线圈40。

在定子线圈40中，电线50的位于径向最外侧的那些转弯部分52没有从电线50的在定子芯30的槽31中位于径向最外侧的那些槽内部分51径向向外突出。因此，可以限制定子线圈40的线圈端部42的外直径。

如之前所述，电线50的每个转弯部分52大致在其中心处包括曲柄形部54，转弯部分52通过曲柄形部54被径向偏移槽内部分51的径向厚度。因此，对于每条电线50，槽内部分51的每个相邻对(其由转弯部分52中的相应弯曲部分连接)之间的径向位置差等于槽内部分51的径向厚度。另外，对于每条电线50，第一槽内部分51A位于径向最外侧，而第十二槽内部分51L位于径向最内侧；在从第一槽内部分51A到第十二槽内部分51L的方向上，槽内部分51A-51L之间的预定间距X逐渐减小(参见图11B)。因此，可以使在定子线圈40的径向方向(或者定子芯30的径向方向)上堆叠的电线50的那些槽内部分51在径向方向上直地对准，从而允许定子线圈40具有如图6和7所示的大致完美的空心的圆柱形形状。

此外，48条电线50的所有第i个槽内部分51分别位于同一径向位置处的定子芯30的48个槽31中，其中，i＝1，2，...，12。例如，48条电线50的所有第一槽内部分51A分别位于48个槽31中，并且被定位于对应槽31中的径向最外侧；48条电线50的所有第十二槽内部分51L分别位于48个槽31中，并且被定位于对应槽31中的径向最内侧。利用电线50的槽内部分51的以上位置，可以使定子线圈40的外直径和内直径在定子芯30的圆周方向上一致。

在本实施例中，如图14所示，定子线圈40被形成为由三相绕组(即，U相、V相以及W相绕组)43组成的三相线圈。通过串联连接16条电线50来形成每个U相、V相以及W相绕组43。此外，在U相绕组43的相对端处分别形成U相输出和中性点端子；在V相绕组43的相对端处分别形成V相输出和中性点端子；以及在W相绕组43的相对端处分别形成W相输出和中性点端子。此外，U相、V相以及W相绕组43是Y型连接的，以在其间定义中性点。即，U相、V相以及W相绕组43的U相、V相以及W相中性点端子在中性点处相接在一起。因此，三相AC功率经由U相、V相以及W相输出端子被输入到定子线圈40或从定子线圈40输出。

在图15和16中，12个虚线圆圈与48个径向延伸的虚线之间的交叉点表示电线50的槽内部分51的位置。另外，在槽内部分51的位置当中，仅以矩形表示径向最外侧和径向最内侧的槽内部分51的位置。

从图15和16可以看出，在本实施例中，在定子芯30的每个槽31中，在12层中径向堆叠电线50的槽内部分51。

此外，在图15和图16中，在48个径向延伸虚线的径向外部，分别示出了定子芯30的槽31的编号1-48。另外，在图15中，在使电线50的第一槽内部分51A位于径向最外侧(即，位于槽31中的第十二层处)的槽31的径向外部，对48条电线50中的每条进行标记；使电线50的第十二槽内部分51L位于径向最内侧(即，位于槽31中的第一层处)的槽31的径向内部，也对48条电线50中的每条进行标记。

在本实施例中，定子线圈40的每个U相、V相以及W相绕组43由第一和第二电线组构成，其中，第一和第二电线组均由八条电线50组成。第一电线组的电线50的槽内部分51被收纳在定子芯30的八个公共槽31中。类似地，第二电线组的电线50的槽内部分51也被收纳在定子芯30的另外八个公共槽31中。即，第一电线组的电线50的槽内部分51被收纳在与第二电线组的电线50的槽内部分51不同的槽31中。

例如，U相绕组43由第一电线组和第二电线组形成，其中，第一电线组由标记为(U1-1)至(U1-4)和(U1-1’)至(U1-4’)的电线50组成，并且第二电线组由标记为(U2-1)至(U2-4)和(U2-1’)至(U2-4’)的电线50组成。(U1-1)至(U1-4)和(U1-1’)至(U1-4’)电线50的槽内部分51被收纳在定子芯30的编号为1、7、13、19、25、31、37以及43的槽31中。另一方面，(U2-1)至(U2-4)和(U2-1’)至(U2-4’)电线50的槽内部分51被收纳在定子芯30的编号为2、8、14、20、26、32、38以及44的槽31中。

图15以(U1-1)电线50为例，从定子芯30的一个轴向侧示出了48条电线50的每条的设置。具体地，在图15中，以黑色矩形表示(U1-1)电线50的槽内部分51的位置；以圆周上延伸的粗线表示(U1-1)电线50的位于定子芯30的一个轴向侧(即，在图15的纸面的正面)的那些转弯部分52；以及以圆周上延伸的两点虚线表示(U1-1)电线50的位于定子芯30的另一轴向侧(即，在图15的纸面的背面)的那些转弯部分52。如从图15看到的，对于(U1-1)电线50，第一槽内部分51A位于1号槽31中的第十二层(即，径向最外层)处；第十二槽内部分51L位于19号槽31中的第一层(即，径向最内层)处；以六个槽的间距在圆周上间隔开第一至第十二槽内部分51A-51L；并且槽内部分51A-51L的径向位置每次相继径向向内偏移一层。

图16以(U1-4’)电线50为例，从定子芯30的另一轴向侧示出了48条电线50的每条的设置。具体地，在图16中，以黑色矩形表示(U1-4’)电线50的槽内部分51的位置；以圆周上延伸的粗线表示(U1-4’)电线50的位于定子芯30的另一轴向侧(即，在图16的纸面的正面)的那些转弯部分52；以及以圆周上延伸的两点虚线表示(U1-4’)电线50的位于定子芯30的一个轴向侧(即，在图16的纸面的背面)的那些转弯部分52。如从图16看到的，对于(U1-4’)电线50，第一槽内部分51A位于43号槽31中的第十二层处；第十二槽内部分51L位于13号槽31中的第一层处；以六个槽的间距在圆周上间隔开第一至第十二槽内部分51A-51L；并且槽内部分51A-51L的径向位置每次相继偏移一层。

如之前所述，在本实施例中，定子芯30具有在其中形成的48个槽31，而定子线圈40由48条电线50形成。电线50安装在定子芯30上，使得它们在定子芯30的圆周方向上彼此偏移定子芯30的一个槽的间距。因此，48条电线50的第一槽内部分51A分别位于48个槽31中的径向最外层(即，第十二层)处；48条电线50的第十二槽内部分51L分别位于48个槽31中的径向最内层(即，第一层)处。

图17示出了在定子芯30的每个槽31中位于径向最外层处的电线50的标记和位于径向最内层处的电线50的标记。

在本实施例中，对于形成定子线圈40的48条电线50的每条，在从第一槽内部分51A到第十二槽内部分51L的顺序上，从定子芯30的轴O到电线50的槽内部分51的径向距离相继减小。另外，对于48条电线50的每条，槽内部分51的每个相邻对(其由转弯部分52的相应转弯部分连接)之间的距定子芯30的轴O的径向距离差等于槽内部分51的径向厚度。

例如，返回参照图16，对于(U1-4’)电线50，满足以下关系：r43＞r1＞r7＞r13。这里，r43表示从定子芯30的轴O到位于43号槽31中的第十二层处的第一槽内部分51A的径向距离；r1表示从轴O到位于1号槽31中的第十一层处的第二槽内部分51B的径向距离；r7表示从轴O到位于7号槽31中的第十层处的第三槽内部分51C的径向距离；以及r13表示从轴O到位于13号槽31中的第九层处的第四槽内部分51D的径向距离。此外，随着槽内部分51的径向厚度的减小，径向距离r43、r1、r7以及r13相继减小。

接下来，参照图14和图17-18，将描述串联连接用于形成定子线圈40的V相绕组43的16条电线50的方式。另外，应注意，还以与用于形成V相绕组43的电线50相同的方式连接用于形成定子线圈40的U相和W相绕组43的电线50。

如图14所示，通过将(V1-1)电线50串联连接到(V1-4)电线50、将(V1-1’)电线50串联连接到(V1-4’)电线50、将(V2-1)电线50串联连接到(V2-4)电线50、以及将(V2-1’)电线50串联连接到(V2-4’)电线50，形成V相绕组43。

具体地，V相输出端子连接有(V1-1)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，如图17和图18所示，对于(V1-1)电线50，第一槽内部分51A位于定子芯30的5号槽31中的径向最外层(即，第十二层)处，而第十二槽内部分51L位于23号槽31中的径向最内层(即，第一层)处。

(V1-1)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V1-2)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V1-2)电线50，第一槽内部分51A位于17号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于35号槽31中的径向最内层处。

(V1-2)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V1-3)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V1-3)电线50，第一槽内部分51A位于29号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于47号槽31中的径向最内层处。

(V1-3)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V1-4)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V1-4)电线50，第一槽内部分51A位于41号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于11号槽31中的径向最内层处。

(V1-4)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V2-1)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V2-1)电线50，第一槽内部分51A位于6号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于24号槽31中的径向最内层处。

(V2-1)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V2-2)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V2-2)电线50，第一槽内部分51A位于18号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于36号槽31中的径向最内层处。

(V2-2)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V2-3)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V2-3)电线50，第一槽内部分51A位于30号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于48号槽31中的径向最内层处。

(V2-3)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V2-4)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，对于(V2-4)电线50，第一槽内部分51A位于42号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于12号槽31中的径向最内层处。

(V2-4)电线50的第十二槽内部分51L侧端连接有(V2-4’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V2-4’)电线50，第一槽内部分51A位于48号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于18号槽31中的径向最内层处。

(V2-4’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V2-3’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V2-3’)电线50，第一槽内部分51A位于36号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于6号槽31中的径向最内层处。

(V2-3’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V2-2’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V2-2’)电线50，第一槽内部分51A位于24号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于42号槽31中的径向最内层处。

(V2-2’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V2-1’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V2-1’)电线50，第一槽内部分51A位于12号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于30号槽31中的径向最内层处。

(V2-1’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V1-4’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V1-4’)电线50，第一槽内部分51A位于47号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于17号槽31中的径向最内层处。

(V1-4’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V1-3’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V1-3’)电线50，第一槽内部分51A位于35号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于5号槽31中的径向最内层处。

(V1-3’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V1-2’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V1-2’)电线50，第一槽内部分51A位于23号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于41号槽31中的径向最内层处。

(V1-2’)电线50的第一槽内部分51A侧端连接有(V1-1’)电线50的第十二槽内部分51L侧端。另外，对于(V1-1’)电线50，第一槽内部分51A位于11号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于29号槽31中的径向最内层处。另外，(V1-1’)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到定子线圈40的V相中性点端子。

此外，如之前所述，每条电线50具有在其第一槽内部分51A侧端处形成的引线部分53a和在其第十二槽内部分51L侧端处形成的引线部分53b(参见图11A-11B)。引线部分53a经由半转弯部分52M连接到第一槽内部分51A，而引线部分53b经由半转弯部分52N连接到第十二槽内部分51L。引线部分53b还具有在其中形成的跨接部70。在本实施例中，通过接合电线50的引线部分53a和53b的相应对，进行电线50之间的连接。

在下文中，将以(V1-1)和(V1-2)电线50的对为例，描述根据本实施例的接合电线50的引线部分53a和53b的相应对的方式。

再次参照图17-18，(V1-1)电线50具有位于定子芯30的5号槽31中的径向最外层处的第一槽内部分51A和位于23号槽31中的径向最内层处的第十二槽内部分51L。(V1-1)电线50的引线部分53b从23号槽31到20号槽31的附近，在定子芯30的圆周方向上偏移了半转弯部分52N的长度。

另一方面，(V1-2)电线50具有位于17号槽31中的径向最外层处的第一槽内部分51A和位于35号槽31中的径向最内层处的第十二槽内部分51L。(V1-2)电线50的引线部分53a从17号槽31到20号槽31的附近，在定子芯30的圆周方向上偏移了半转弯部分52M的长度。

还参照图19-20，使(V1-1)电线50的引线部分53b以大致直角径向向外弯曲，以从定子线圈40的径向内周延伸到位于定子线圈40的径向外周上的(V1-2)电线50的引线部分53a；然后，(V1-1)电线50的引线部分53b被焊接到(V1-2)电线50的引线部分53a。换言之，(V1-1)电线50的第十二槽内部分51L侧端通过焊接而被接合到(V1-2)电线50的第一槽内部分51A侧端。另外，(V1-1)电线50的引线部分53b包括跨接部70，跨接部70从轴向端面42a的径向内部到径向外部越过定子线圈40的线圈端部42的环形轴向端面42a。

另外，在本实施例中，(V1-1)电线50的引线部分53b包括剥离部分(stripped portion)53b1，剥离部分53b1通过自引线部分53b的末端开始从电导体67剥去预定长度的绝缘涂层68而形成。剥离部分53b1包括在引线部分53b的末端处的接合部67a。

类似地，(V1-2)电线50的引线部分53a包括剥离部分53a1，剥离部分53a1通过自引线部分53a的末端开始从电导体67剥去预定长度的绝缘涂层68而形成。剥离部分53a1包括在引线部分53a的末端处的接合部67a。

剥离部分53b1和53a1的接合部67a被设置成彼此平行且邻接；通过焊接将它们接合在一起，而无需其间的绝缘涂层68。应注意，为方便起见，即使在将剥离部分53b1和53a1的部67a实际接合在一起之前，也将其称为“接合部”。

此外，在本实施例中，使(V1-2)电线50的引线部分53a以大致直角径向向外弯曲以形成弯曲部67b，引线部分53a从定子芯30的轴向端面30a轴向向外突出。换言之，通过仅将(V1-2)电线50的引线部分53a弯曲一次来形成弯曲部67b。

弯曲部67b邻接接合部67a并且被完全包括在引线部分53a的剥离部分53a1中。换言之，弯曲部67b使得接合部67a偏转以径向向外延伸；整个弯曲部67b被剥去了绝缘涂层68。另外，(V1-2)电线50的绝缘涂层68的末端边缘68a位于邻接弯曲部67b的弯曲开始端S1的电导体67的直部67c上。末端边缘68a被定位为在轴向上比定子线圈40的线圈端部42的轴向端面42a靠外预定距离D。

另一方面，(V1-1)电线50的引线部分53b不具有在跨接部70的末端侧形成的弯曲部67b；因此，引线部分53b的剥离部分53a1被形成为直的以径向向外延伸。

利用(V1-2)电线50的引线部分53a和(V1-1)电线50的引线部分53b的对的以上配置，可将引线部分53a和53b的接合部67a设置成彼此平行且邻接。因此，例如通过TIG(钨惰性气体)焊接，可可靠地将引线部分53a和53b的接合部67a接合在一起。

此外，在本实施例中，(V1-1)和(V1-2)电线50的接合部67a的每个具有大致矩形的横截面形状并且在其整个长度上具有恒定的横截面面积。因此，可使(V1-1)和(V1-2)电线50的接合部67a之间的接触表面积最大。结果，在接合部67a的焊接过程中，接合部67a的熔融金属材料可以可靠地混合在一起，从而在接合部67a之间形成牢固的焊接。

此外，在将(V1-1)和(V1-2)电线50的接合部67a接合在一起之后，涂敷绝缘材料(例如，粉末树脂)，以形成覆盖(V1-1)和(V1-2)电线50的剥离部分53b1和53a1两者的绝缘层。

另外，在本实施例中，(V1-1)和(V1-2)电线50的接合部67a被焊接在电线50的径向最外转弯部分52的径向外部。为此，(V1-1)电线50的引线部分53b被配置成包括跨接部70，跨接部70从轴向端面的径向内部到径向外部越过定子线圈40的环形轴向端面(更具体地，由电线50的转弯部分52组成的定子线圈40的线圈端部42的环形轴向端面42a)。因此，可可靠地防止(V1-1)电线50的位于23号槽31中的径向最内层处的第十二槽内部分51L径向向内突出。结果，可可靠地防止(V1-1)电线50干扰旋转电机的位于定子20的径向内部的转子。

以上述方式，电线50的引线部分53a和53b的所有相应对被可靠地接合，从而被电气连接在一起。

另外，在本实施例中，如图8所示，电线50的每个跨接部70是曲柄形的，以包括一对径向延伸的端部段(end section)70a和70b。利用这样的形状，可有利于用于形成跨接部70的电线50的引线部分53b的弯曲以及电线50的引线部分53a和53b的相应对的焊接。

另外，如图6和8所示，在定子线圈40的环形轴向端面上，跨接部70大致占有轴向端面的全角度范围的3/4；全角度范围是360°。此外，在全角度范围的其余1/4内，顺序设置定子线圈40的V相中性点端子、W相输出端子、U相中性点端子、V相输出端子、W相中性点端子以及U相输出端子。即，在定子线圈40的轴向端面上，以与U相、V相以及W相中性点端子相同的角度范围设置U相、V相以及W相输出端子；以与U相、V相和W相输出端子以及U相、V相和W相中性点端子不同的角度范围设置跨接部70。

通过将定子芯分段32的齿部分33从定子线圈40的径向外部插入到电线50的槽内部分51的堆叠之间所形成的空间，将定子芯30装配到上述定子线圈40。因此，形成定子线圈40的电线50的每个槽内部分51被收纳在定子芯30的槽31的相应槽中。更具体地，对于每条电线50，槽内部分51的每个相邻对分别被收纳在以六个槽的间距在圆周上间隔开的定子芯30的槽31的相应对之中。另外，连接槽内部分51的相应对的每个转弯部分52从定子芯30的轴向端面30a的相应轴向端面突出。

根据本实施例的上述定子20具有以下优点。

在本实施例中，定子20包括空心的圆柱形定子芯30和安装在定子芯30上的定子线圈40。定子芯30具有在定子芯30的径向内表面中形成的并在定子芯30的圆周方向上间隔开的48个槽31。定子线圈40由48条电线50形成，其中，每条电线50由具有大致矩形的横截面的电导体67和覆盖电导体67的外表面的绝缘涂层68组成。此外，形成定子线圈40的电线50包括电线50的多个接合对，诸如(V1-1)和(V1-2)电线50的对。如以上详细描述的，(V1-1)和(V1-2)电线50中的每个具有预定长度的端部(即，剥离部分53b1或53a1)，其中，在该端部处，电导体67未被绝缘涂层68覆盖。(V1-1)和(V1-2)电线50的每个端部包括在其末端处的接合部67a。(V1-1)和(V1-2)电线50的端部的接合部67a通过焊接而接合在一起。(V1-2)电线50具有弯曲部67b，弯曲部67b仅弯曲一次并且邻接(V1-2)电线50的端部53a1的接合部67a。此外，弯曲部67b被完全包括在(V1-2)电线50的端部53a1中。

利用(V1-1)和(V1-2)电线50的对的以上配置，两条电线50的端部的接合部67a可以被设置成彼此平行并邻接。因此，接合部67a可以通过焊接而可靠地接合在一起。另外，由于弯曲部67b仅弯曲一次，因此可以简化电线50的形状并且降低电线50的制造成本。

此外，在本实施例中，(V1-1)和(V1-2)电线50的端部的每个接合部67a具有大致矩形的横截面形状并且在其整个长度上具有恒定的横截面面积。因此，可以使(V1-1)和(V1-2)电线50的端部的接合部67a之间的接触表面积最大。结果，在接合部67a的焊接过程中，接合部67a的熔融金属材料可以可靠地混合在一起，从而在接合部67a之间形成牢固的焊接。

另外，利用电线50的电导体67的矩形横截面形状，可以将电线50的槽内部分51密集地布置在定子芯30的槽31中，从而改进槽31中的槽内部分51的间隔系数。另外，还可以密集地并且规则地布置电线50的转弯部分52，从而减小定子线圈40的线圈端部42的轴向长度和径向厚度。

此外，在本实施例中，(V1-2)电线50的端部53a1包括整个弯曲部67b。因此，(V1-2)电线50的绝缘涂层68的末端边缘68a可被定位为距接合部67a足够远，从而防止绝缘涂层68由于在(V1-1)和(V1-2)电线50的焊接过程中传递到接合部67a的热而从末端边缘68a剥离。

在本实施例中，(V1-1)电线50的引线部分53b从定子芯30的23号槽31的径向内周引出；引线部分53b包括在其末端处的端部53b1。另一方面，(V1-2)电线50的引线部分53a从定子芯30的17号槽31的径向外周引出；引线部分53a包括在其末端处的端部53a1。此外，引线部分53b和53a的端部53b1和53a1的接合部67a在定子芯30的槽31的径向外部被焊接。因此，在接合部67a之间形成的焊接也将位于定子芯30的槽31的径向外部，从而防止其干扰旋转电机的位于定子20的径向内部的转子。

在本实施例中，(V1-1)电线50的端部53b1被形成为直的以径向向外延伸；(V1-2)电线50的端部53a1被形成为包括使端部53a1的接合部67a径向向外延伸的弯曲部67b。因此，可以使从定子芯30的轴向端面30a到(V1-1)和(V1-2)电线50的接合部67a的轴向距离最小，从而使得整个定子20的轴向长度最小。

在本实施例中，(V1-2)电线50的绝缘涂层68具有邻接(V1-2)电线50的端部53a1的末端边缘68a。末端边缘68a被定位为在轴向上比定子线圈40的线圈端部42的轴向端面42a靠外预定距离D。因此，可以保证(V1-2)电线50的端部53a1与定子芯30之间的足够长的爬电距离，从而防止在(V1-2)电线50中出现漏电流路(tracking)(或击穿)。

在本实施例中，(V1-2)电线50的绝缘涂层68的末端边缘68a位于电导体67的邻接弯曲部67b的弯曲开始端S1的直部67c。因此，末端边缘68a可被定位为距接合部67a足够远，从而防止绝缘涂层68由于在(V1-1)和(V1-2)电线50的焊接过程中传递到接合部67a的热而从末端边缘68a剥离。

尽管已经示出并描述了本发明的以上具体实施例，但是应理解，在不背离本发明的精神的情况下，本领域的技术人员可进行各种修改、改变以及改进。

例如，在之前的实施例中，(V1-2)电线50的端部53a1包括整个弯曲部67b，如图20所示。然而，可将端部53a1修改成仅包括弯曲部67b的部分，如图21所示。在这种情况下，(V1-2)电线50的绝缘涂层68的末端边缘68a将被定位为在弯曲部67b的弯曲开始端S1与弯曲结束端S2之间。即，末端边缘68a将被定位为更远离定子线圈40的线圈端部42的轴向端面42a。结果，将会增加(V1-2)电线50的端部53a1与定子芯30之间的爬电距离，从而更可靠地防止在(V1-2)电线50中出现漏电流路。

另外，在之前的实施例中，弯曲部67b仅在(V1-2)电线50中形成，如图20所示。然而，还可以在(V1-1)电线50以及(V1-2)电线50中形成弯曲部67b，如图22所示。

此外，在图22中，(V1-1)和(V1-2)电线50两者的弯曲部67b都在顺时针方向上弯曲。然而，弯曲部67b还可以在图22的逆时针方向上弯曲。另外，可以根据(V1-1)和(V1-2)电线50之间的相对位置而适当地设置弯曲部67b的弯曲角度。

在之前的实施例中，最初在(V1-1)和(V1-2)电线50的端部53b1和53a1上形成绝缘涂层68，但在接合两条电线50之前将绝缘涂层68从其剥离。然而，在(V1-1)和(V1-2)电线50的制造过程中，还可以避免最初在端部53b1和53a1上形成绝缘涂层68。

Claims

1.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括：

具有多个槽的空心的圆柱形定子芯，所述多个槽在所述定子芯的径向内表面中形成并且在所述定子芯的圆周方向上间隔开；以及

安装在所述定子芯上的定子线圈，所述定子线圈由多条电线形成，其中，每条电线均由具有大致矩形的横截面的电导体和覆盖所述电导体的外表面的绝缘涂层组成，

其特征在于，

形成所述定子线圈的电线包括接合在一起的第一和第二电线的对，

所述第一和第二电线中的每个具有预定长度的端部，其中，在所述端部处，所述电导体未被所述绝缘涂层覆盖，

所述第一和第二电线的所述端部中的每个包括在其末端处的接合部，

所述第一和第二电线的所述端部的接合部接合在一起，

所述第一和第二电线中的至少一个具有弯曲部，所述弯曲部仅弯曲一次并且邻接所述第一和第二电线中的所述至少一个的端部的接合部，并且

所述第一和第二电线中的所述至少一个的端部包括所述弯曲部的至少部分，

所述第一和第二电线中的每个包括引线部分，所述引线部分包括在其末端处的所述端部，

所述第一电线的所述引线部分从所述定子芯的所述槽中的第一槽的径向内周引出，而所述第二电线的所述引线部分从所述定子芯的所述槽中的第二槽的径向外周引出，

所述第一和第二电线的所述端部的接合部在所述定子芯的所述槽的径向外部接合，

所述第一电线的所述端部被形成为直的以径向向外延伸，而所述第二电线的所述端部被形成为包括使所述第二电线的所述端部的接合部径向向外延伸的所述弯曲部的至少部分，

所述第二电线的所述绝缘涂层具有邻接所述第二电线的所述端部的末端边缘，

所述定子线圈具有线圈端部，所述线圈端部位于所述定子芯的所述槽的外部，并且

所述第二电线的所述绝缘涂层的末端边缘被定位为在轴向上比所述定子线圈的所述线圈端部的轴向端面靠外预定长度。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述第一和第二电线的端部的接合部中的每个在其整个长度上具有恒定的横截面面积。

3.根据权利要求1所述的定子，其中，所述弯曲部完全包括在所述第一和第二电线中的所述至少一个的端部中。

4.根据权利要求1所述的定子，其中，所述弯曲部部分地包括在所述第一和第二电线的所述至少一个的端部中。

5.根据权利要求1所述的定子，其中，所述第二电线的所述绝缘涂层具有邻接所述第二电线的所述端部的末端边缘，并且

所述末端边缘位于所述第二电线的所述电导体的直部上，所述直部邻接所述第二电线的所述弯曲部的弯曲开始端。

6.根据权利要求1所述的定子，还包括绝缘层，所述绝缘层在所述接合部的接合之后形成，以覆盖所述第一和第二电线两者的所述端部。