CN102263451A - 用于旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

提供一种用于旋转电机的定子，其包括多个导体段构成的定子绕组。导体段中的每一个具有支腿，支腿包括在定子铁心的槽中的一个槽内的槽内部和延伸在槽外的突出端。导体段的突出端焊接在一起以形成定子绕组。导体段分成第一导体段和第二导体段。第一和第二导体段的突出端包括向外定向的弯曲和向内定向的弯曲，用于增大待焊接的突出端中的每对相邻两个突出端之间的间隔，由此保证在成对突出端之间的所需程度的电绝缘，并且允许减小定子绕组的线圈端的高度。

Description

用于旋转电机的定子

技术领域

本发明总体上涉及将安装在例如机动车辆上的旋转电机的定子及其生产方法。

背景技术

日本专利首次公布No.2004-32882(对应于US6,833,648B2，其被转让给与本申请相同的受让人)公开了一种定子绕组，其延伸穿过在定子铁心上形成的槽。定子绕组由多个U形导体段构成。导体段中的每个具有两个支腿，它们插入定子铁心的槽中的两个槽内。U形导体段中的每一个的支腿的端部延伸在槽的外侧。U形导体段中的一个的支腿的端部焊接到U形导体段中的另一个的支腿的端部，以制成定子绕组。

U形导体段的支腿的端部如上所述延伸在槽的外侧以制成第一线圈端，第一线圈端沿着定子铁心的周向方向位于定子铁心的相对端面中的一个上。U形导体段中的每一个具有头部(也称为转向部)，其连接在支腿之间。U形导体段的头部排列在定子铁心的端面中的另一个的外侧，以制成在定子铁心的周向方向上延伸的第二线圈端。U形导体段中的每一个的支腿的一部分布置在定子铁心的槽中，在下面也将被称为槽内部。

上述类型的其中导体段的端部在定子铁心的端面的外侧焊接在一起的定子绕组需要端部彼此分开，以保证在它们之间所需程度的电绝缘。为此，延伸在定子铁心的端面外侧的导体段的支腿的端部可以如在图5中示意出的外向弯曲。具体地，导体段31A中的一些的端部具有弯曲32A，其在定子铁心20A的径向方向向外定向。

导体段31A的支腿的十个(即，待焊接的五对)端部中，处在定子铁心20A的径向最内侧的两个没有任何弯曲地笔直向上延伸。其余八个端部具有向外的弯曲32A。导体段31A的端部越是处于定子铁心20A的靠外侧，弯曲32A的尺寸越大。因此，必须使导体段31A中的在定子铁心20A的径向方向上位于定子铁心20A最外侧的一个的向外弯曲32A延伸远离定子铁心20A的端面22A。其导致向外弯曲32A与定子铁心20A的端面22A的轴向高度h2增加，这种增加导致由导体段31A的端部构成的第一线圈端35A的整个轴向高度H2增加。

发明内容

因此，目的是提供一种旋转电机的定子铁心的改进结构，其设计用于保证在待焊接的导体段的端部之间的所需程度的电绝缘，并且允许减小线圈端的高度。

根据实施方式的一个方面，提供一种用于旋转电机的定子，其包括：(a)环状定子铁心，环状定子铁心具有沿其周向方向排列的多个槽；(b)定子绕组，定子绕组由多个导体段构成，导体段中的每一个具有支腿，支腿包括在定子铁心的槽中的一个槽内的槽内部以及延伸在槽中的一个槽外侧的突出端，导体段的突出端焊接在一起以形成定子绕组；(c)第一导体段，第一导体段是导体段中的至少两个导体段，第一导体段的槽内部沿定子铁心径向向外布置在槽中的一个槽内，第一导体段的突出端中的每一个包括向外定向弯曲，向外定向弯曲由比槽内部更向定子铁心外侧延伸的突出端的一部分限定；以及(d)第二导体段，第二导体段是导体段中的至少两个导体段。第二导体段的槽内部沿定子铁心径向向内布置在槽中的一个槽内。第二导体段的突出端中的每一个包括向内定向弯曲，向内定向弯曲由比槽内部更向定子铁心内侧延伸的突出端的一部分限定。

具体地，第一导体段的突出端向定子铁心外侧偏离其槽内部，而第二导体段的突出端向定子铁心内侧偏离其槽内部。换言之，第一导体段的突出端定位成与第二导体段的突出端在定子铁心的相反径向方向上离开，由此增大待焊接的突出端中的每相邻两个突出端之间的间隔，并且也允许减小定子的线圈端的高度。

在优选实施方式中，定子进一步包括第三导体段，第三导体段是导体段中的至少两个导体段。第三导体段的槽内部在第一导体段的槽内部和第二导体段的槽内部之间布置在槽中的一个槽内。第三导体段的突出端不带有任何弯曲地笔直延伸。这能够使得第一和第二导体段的弯曲被预先形成，并且也允许第一和第二导体段插入槽中的一个槽内，之后，第三导体段插入在第一导体段和第二导体段之间，由此便于导体段容易地布置在槽中。

第一、第二和第三导体段的六个或更多个突出端延伸在定子铁心的槽中的一个槽外侧。这能够使得当待焊接时插入在槽中的每个槽内的导体段配成对。

排列在槽中的一个槽内的第一导体段的向外定向弯曲和第二导体段的向内定向弯曲在定子铁心的径向方向上对称地配置。这允许第一导体段的突出端偏离其槽内部的总量与第二导体段的突出端偏离其槽内部的总量相等，并且也允许向外定向弯曲和向内定向弯曲在定子铁心的轴向方向上离定子铁心的端面的高度减小。

第一导体段越径向向外定位在槽中的一个槽内，第一导体段的突出端沿定子铁心的径向方向向外偏离第一导体段的槽内部的量(在下面，其也将被称为弯曲量)越大。换言之，第一导体段中的最内侧一个的弯曲量最小。这允许向外定向弯曲的高度减小。

第二导体段越沿定子铁心径向向内定位在槽中的一个槽内，第二导体段的突出端沿定子铁心的径向方向向内偏离第二导体段的槽内部的量越大。换言之，第二导体段中的最内侧一个的弯曲量最小。这允许向内定向弯曲的高度减小。

根据实施方式的另一方面，提供一种旋转电机的定子的生产方法。定子包括：环状定子铁心，环状定子铁心具有沿定子铁心的周向方向排列的多个槽；以及定子绕组，定子绕组由多个导体段构成。导体段中的每一个具有支腿，支腿包括在定子铁心的槽中的一个槽内的槽内部以及延伸在槽中的一个槽外侧的突出端。导体段的突出端焊接在一起以形成定子绕组。该方法包括：准备第一导体段、第二导体段和第三导体段，第一导体段、第二导体段中的每一个具有带弯曲部的支腿，第三导体段中的每一个具有笔直延伸的支腿；在定子铁心的轴向方向上将第一导体段的支腿插入定子铁心的槽中的一个槽内，并在槽中的一个槽内将第一导体段的支腿沿定子铁心向外地移动，使得支腿的端部位于槽中的一个槽外侧，作为导体段的突出端，并且弯曲部沿定子铁心径向向外倾斜；在定子铁心的轴向方向上将第二导体段的支腿插入定子铁心的槽中的一个槽内，并在槽中的一个槽内沿定子铁心向内地将第二导体段的支腿移动离开第一导体段的支腿通过一段间隙，使得支腿的端部位于槽中的一个槽外侧，作为导体段的突出端，并且弯曲部沿定子铁心径向向内斜倾；在定子铁心的轴向方向上将第三导体段的支腿插入第一导体段的支腿和第二导体段的支腿之间的间隙内；以及焊接从定子铁心的槽中的一个槽延伸的支腿的端部中的每相邻两个端部。

在优选模式中，第一导体段、第二导体段和第三导体段的六个或更多个突出端延伸在定子铁心的槽中的一个槽外侧。

在槽中的一个槽内排列的第一导体段和第二导体段的弯曲部在定子铁心的径向方向上对称地配置。

第一导体段越沿定子铁心径向向外定位在槽中的一个槽内，第一导体段的突出端沿定子铁心的径向方向向外偏离第一导体段的槽内部的量越大。

第二导体段越沿定子铁心径向向内定位在槽中的一个槽内，第二导体段的突出端沿定子铁心的径向方向向内偏离第二导体段的槽内部的量越大。

附图说明

从本发明优选实施方式的附图中以及下面给出的详细说明中，将比较充分地理解本发明，但是，其不应该被认为是将本发明限定到具体的实施方式，而是仅用于说明和理解的目的。

在图中：

图1是透视图，其示出布置在根据本发明的实施方式的定子的环状铁心内的多个导体段的焊接的端部的排列；

图2是透视图，其示出布置在根据本发明的实施方式的定子的环状铁心内的多个导体段的头部的排列；

图3是从图1和图2的定子的环状铁心的槽中延伸的导体段的端部的局部侧视图；

图4(a)、4(b)和4(c)是图1和图2的定子的局部截面图，用于示范将导体段插入定子的铁心的槽内的一系列步骤；以及

图5是现有技术定子的导体段的端部的局部侧视图。

具体实施方式

参照附图，其中，相同的附图标记表示在几幅图中类似的部件，特别是，参照图1和图2，其中示出诸如电动马达、发电机或者电动发电机之类的旋转电机的定子10。

如在图1和图2中示出的，定子10包括定子铁心20和三相绕组30。定子铁心20是环形并且具有在其内周上形成的多个槽21。槽21在定子铁心20的周向方向上按规则间隔排列。三相绕组30由多个U形导体段31构成。导体段31中的每一个具有头部和从头部延伸的两个支腿。导体段31中的每一个插入槽21中的两个槽内，其中，如在图1中示出的，支腿的端部延伸在定子铁心20的相对端面中的一个端面的外侧。导体段31的端部中的每相邻两个端部焊接到一起，以形成三相绕组30。图1示出导体段31的支腿的端部在被焊接之前的周向排列。图2示出导体段31的头部在定子铁心20的端面上的周向排列。

如上所述，定子铁心20为环形并且具有槽21，槽21在定子铁心20的周向方向上排列并且在定子铁心20的内圆周上开口。槽21中的每一个的深度与定子铁心20的径向方向对齐。在旋转电机的转子的极的个数为八(8)并且相的个数是三(3)的情形中，槽31中的两个被指定给相中的每一个和极中的每一个，从而槽31的总个数是四十八个(48)(＝8×3×2)。

如上所述，导体段31中的每一个由大致V形的头部(其在下面也将被称为转向部)和从头部的端部笔直延伸的两个支腿构成。支腿中的每一个包括槽内部和突出端，槽内部布置在槽21中的一个槽中，突出端在定子铁心20的轴向方向上延伸出槽21。突出端在定子铁心20的端面中的一个端面上布置成周向排列，其也将被称为第一线圈端35，该第一线圈端35总体上为环形。类似地，导体段31的头部在定子铁心20的另一端面上排列成周向排列，其也将被称为第二线圈端36，该第二线圈端36总体上为环形。

如上所述，导体段31中的每一个的支腿在定子铁心20的轴向方向上插入槽21中的两个槽内，其中，突出端在槽21外侧延伸既定距离。导体段31的突出端在其周向方向上扭转大约π/2的电角度。当被焊接时，从同一槽21延伸的突出端配成对。导体段31中的每一个覆盖绝缘薄膜，但实际要被焊接的突出端的顶部除外。在焊接之后，突出端的顶部涂覆绝缘粉。

如在图3中示出的，导体段31的延伸在槽21中的每个槽的外侧的十个突出端，在定子铁心20的径向方向上排列。突出端中的径向相邻的每两个突出端配成对以被焊接。五对突出端中的径向外侧两对具有从槽内部向定子铁心20外侧偏斜地倾斜的部分。该部分在下面也将被称为向外定向弯曲32。具有向外定向弯曲32的导体段31在下面也将被称为第一导体段31a。第一导体段31a越向定子铁心20的外侧定位，则第一导体段31a的突出端在定子铁心20的径向方向上向外偏离其槽内部的量(距离)越大。该量在下面也将被称为弯曲量。

导体段31的五对突出端中的径向内侧两对具有从槽内部向定子铁心20内侧偏斜地倾斜的部分。该部分在下面也将被称为向内定向弯曲33。具有向内定向弯曲33的导体段31在下面也将被称作第二导体段31b。第二导体段31b越向定子铁心20外侧定位，则第二导体段31b的突出端在定子铁心20的径向方向上向内偏离其槽内部的弯曲量越大。

第一导体段31a的向外定向弯曲32和第二导体段31b的向内定向弯曲33在定子铁心20的径向方向上关于导体段31的五对突出端的中间一对突出端对称地配置或布局。第一导体段31a的向外定向弯曲32中的径向最外侧一个的弯曲量与第二导体段31b的向内定向弯曲33中径向最内侧一个的弯曲量基本上相等。

另外，所有第一导体段31a的向外定向弯曲32的弯曲量分别对称地等于所有第二导体段31b的向内定向弯曲33的弯曲量。这允许向外定向弯曲32和向内定向弯曲33离定子铁心20的端面22的高度h1最小。因此，高度h1可以设定得小于如在图5中示出的现有技术结构中的导体段35A的弯曲32A的高度h2，其中，弯曲32A都向定子铁心20A径向外侧定向。第一线圈端35的高度H1可也设定得小于现有技术结构的第一线圈端35A的高度H2。

在第一导体段31a和第二导体段31b之间的两个导体段31从槽21不带有任何弯曲地笔直向上延伸，其在下面也将被称作第三导体段31c。如上所述，总共六个或更多个导体段31(在该实施方式中，四个第一导体段31a，四个第二导体段31b，以及两个第三导体段31c)布置在定子铁心20的槽21中的每一个内。

下面将参照图4(a)到4(c)描述由此构造的定子10的生产方法。

首先，准备带有向外定向弯曲32的第一导体段31a、带有向内定向弯曲33的第二导体段31b、以及带有笔直延伸的支腿(即，突出端)的第三导体段31c。

接下来，执行第一插入步骤，如在图4(a)中示出的，在定子铁心20的轴向方向上将第一导体段31a的四个支腿插入槽21中的一个槽内，随后向槽21外侧，即，在向外定向弯曲32倾斜的方向上移动第一导体段31a的支腿的组合。第一导体段31a因此具有布置在槽21内侧的槽内部以及延伸在槽21外侧的突出端。

执行第二插入步骤，如在图4(b)中示出的，在定子铁心20的轴向方向上将第二导体段31b的四个支腿插入槽21内，随后向槽21内侧，即，在向内定向弯曲33倾斜的方向上移动第二导体段31b的支腿的组合。第二导体段31b因此具有布置在槽21内侧的槽内部和延伸在槽21外侧的突出端。第二导体段31b的槽内部在槽21内定位成离开第一导体段31a的槽内部一段空隙。

执行第三步骤，如在图4(c)中示出的，将第三导体段31c的两个支腿插入在第一导体段31a和第二导体段31b之间的间隙内。具体地，第三导体段31c具有布置在槽21内侧的槽内部和延伸在槽21外侧的突出端。因此，导体段31中的五对导体段在定子铁心20的径向方向上直线排列在槽21内。

对所有的槽21执行上述步骤。

第一至第三导体段31a、31b和31c的突出端在其周向方向上扭转π/2电角度。突出端中的从同一槽21延伸出的每相邻两个突出端被焊接，以形成延伸穿过定子铁心20的槽21的三相绕组30，由此完成定子10。

如上所述，导体段31的支腿中的至少三对支腿插入定子铁心20的槽21中的每一个内。导体段31(即，第一导体段31a)的三对支腿中的一对具有向定子铁心20外侧偏斜地延伸的部分(即，向外定向弯曲32)。导体段31(即，第二导体段31b)的三对支腿中的一对具有向定子铁心20内侧偏斜地延伸的部分(即，向内定向弯曲33)。导体段31(即，第三导体段31c)的支腿中的其余一对具有不带有任何弯曲的笔直延伸的突出端。换言之，至少外部的两个突出端和至少内部的两个突出端在相反方向上弯曲。该几何布置导致在导体段31的待焊接的突出端的顶部中的每相邻两个顶部之间的间隔增大，由此保证在它们之间希望程度的电绝缘，并且也允许向外定向弯曲32和向内定向弯曲33的离定子铁心20的端面22的轴向高度h1减小，以减小突出端(即，第一线圈端35)的总高度H1。

导体段31被分成第一导体段31a、第二导体段31b以及在第一导体段31a和第二导体段31b之间布置在槽21的每一个中的第三导体段31c。通过将其上已经形成向外定向弯曲32和向内定向弯曲33的第一导体段31a和第二导体段31b的支腿插入槽21内，并且随后将第三导体段31c的支腿插入在第一导体段31a和第二导体段31b的支腿之间，可容易地实现导体段31在槽21的每一个中的布置。

至少六个导体段31布置在定子铁心20的槽21的每一个中，并且成对以被焊接。这能够使得至少一对第一导体段31a、至少一对第二导体段31b和至少一对第三导体段31c布置在槽21的每一个中。

当在定子铁心20的径向方向上截取的定子10的截面图中看时，第一导体段31a的向外定向弯曲32和第二导体段31b的向内定向弯曲33关于第三导体段31c的突出端几何或布局对称。这能够使得第一导体段31a的突出端偏离其槽内部的总量与第二导体段31b的突出端偏离其槽内部的总量相等，并且也允许向外定向弯曲32和向内定向弯曲33在定子铁心20的轴向方向上离定子铁心20的端面22的高度h1减小。

另外，第一导体段31a越向定子铁心20外侧定位，则第一导体段31a的突出端在定子铁心20的径向方向向外偏离其槽内部的弯曲量越大。换言之，第一导体段31a的最内侧一个的弯曲量最小。这允许向外定位弯曲32中的径向最外侧一个的高度h1最小，由此能够使得第一线圈端35的高度H1相比于现有技术结构被减小。

类似地，第二导体段31b越向定子铁心20内侧定位，则第二导体段31b的突出端在定子铁心20的径向方向上向内偏离其槽内部的弯曲量越大。换言之，第二导体段31b中的最外侧一个的弯曲量最小。这允许向内定位弯曲33中的径向最内侧一个的高度h1最小，由此能够使得第一线圈端35的高度H1相比于现有技术结构被减小。

导体段31的突出端的上述布置保证了在被焊接的突出端的顶部中的每相邻两个顶部之间的所需程度的电绝缘，并且也允许第一线圈端35的高度H1最小化。

为了有助于较好地理解本发明，已经根据优选实施方式公开了本发明，但是应当认识到，在不脱离本发明原理的情况下，本发明可以各种方式来体现。因此，本发明应当被理解为包括：所有可行的实施方式；以及在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明原理的情况下体现的对所示出的实施方式的改型。

在以上实施方式中，导体段31的十个突出端延伸在定子铁心20的槽21中的每一个外侧，但是偶数个(六个或更多个)突出端优选地排列在槽21的每一个之上，因为第一导体段31a中的两个，第二导体段31b中的两个，以及第三导体段31c中的两个分别被焊接。另外，径向外侧导体段的个数不用必须等于径向内侧导体段的个数。换言之，第一导体段31a的个数可以不同于第二导体段31b的个数。

导体段31波形缠绕通过定子铁心20的槽21，以形成定子绕组30，但是可替代的，可以叠缠绕通过定子铁心的槽21。可以通过改变导体段31的待焊接的突出端的组合来实现叠绕组。

Claims (11)

1.一种用于旋转电机的定子，包括：

环状定子铁心，所述环状定子铁心具有沿其周向方向排列的多个槽；

定子绕组，所述定子绕组由多个导体段构成，所述导体段中的每一个具有支腿，所述支腿包括处于所述定子铁心的所述槽中的一个槽内的槽内部以及延伸在所述槽中的所述一个槽外侧的突出端，所述导体段的所述突出端焊接在一起以形成所述定子绕组；

第一导体段，所述第一导体段是所述导体段中的至少两个导体段，所述第一导体段的所述槽内部在所述定子铁心的径向外部侧布置在所述槽中的一个槽内，所述第一导体段的所述突出端中的每一个包括向外定向弯曲，所述向外定向弯曲由比所述槽内部更向所述定子铁心的外部侧延伸的所述突出端的一部分限定；以及

第二导体段，所述第二导体段是所述导体段中的至少两个导体段，所述第二导体段的所述槽内部在所述定子铁心的径向内部侧布置在所述槽中的一个槽内，所述第二导体段的所述突出端中的每一个包括向内定向弯曲，所述向内定向弯曲由比所述槽内部更向所述定子铁心的内部侧延伸的所述突出端的一部分限定。

2.根据权利要求1所述的定子，进一步包括第三导体段，所述第三导体段是所述导体段中的至少两个导体段，所述第三导体段的所述槽内部在所述第一导体段的所述槽内部和所述第二导体段的所述槽内部之间布置在所述槽中的所述一个槽内，所述第三导体段的所述突出端不带有任何弯曲地笔直延伸。

3.根据权利要求2所述的定子，其中，所述第一、第二和第三导体段的六个或更多个所述突出端延伸在所述定子铁心的所述槽中的一个槽外侧。

4.根据权利要求1所述的定子，其中，排列在所述槽中的所述一个槽内的所述第一导体段的所述向外定向弯曲和所述第二导体段的所述向内定向弯曲在所述定子铁心的径向方向上对称地配置。

5.根据权利要求1所述的定子，其中，所述第一导体段越在径向上向外定位在所述槽中的所述一个槽内，所述第一导体段的所述突出端沿所述定子铁心的径向方向向外偏离所述第一导体段的所述槽内部的量越大。

6.根据权利要求1所述的定子，其中，所述第二导体段越在所述定子铁心的径向上向内定位在所述槽中的所述一个槽内，所述第二导体段的所述突出端沿所述定子铁心的径向方向向内偏离所述第二导体段的所述槽内部的量越大。

7.一种旋转电机的定子的生产方法，所述定子包括：环状定子铁心，所述环状定子铁心具有沿所述定子铁心的周向方向排列的多个槽；以及定子绕组，所述定子绕组由多个导体段构成，所述导体段中的每一个具有支腿，所述支腿包括处于所述定子铁心的所述槽中的一个槽内的槽内部以及延伸在所述槽中的所述一个槽外侧的突出端，所述导体段的所述突出端焊接在一起以形成所述定子绕组，所述方法包括：

准备第一导体段、第二导体段和第三导体段，所述第一导体段、所述第二导体段中的每一个具有带弯曲部的支腿，所述第三导体段中的每一个具有笔直延伸的支腿；

沿所述定子铁心的轴向方向将所述第一导体段的所述支腿插入所述定子铁心的所述槽中的一个槽内，并将处于所述槽中的所述一个槽内的所述第一导体段的所述支腿向所述定子铁心的外部侧移动，使得所述支腿的端部位于所述槽中的所述一个槽外侧而作为所述导体段的所述突出端，并且所述弯曲部在所述定子铁心的径向上向外倾斜；

沿所述定子铁心的所述轴向方向将所述第二导体段的所述支腿插入所述定子铁心的所述槽中的所述一个槽内，并在所述槽中的所述一个槽内将所述第二导体段的所述支腿向所述定子铁心的内部侧从所述第一导体段的所述支腿移开一段间隙，使得所述支腿的端部位于所述槽中的所述一个槽外侧而作为所述导体段的所述突出端，并且所述弯曲部在所述定子铁心的径向上向内斜倾；

沿所述定子铁心的所述轴向方向将所述第三导体段的所述支腿插入所述第一导体段的所述支腿和所述第二导体段的所述支腿之间的所述间隙内；以及

焊接从所述定子铁心的所述槽中的所述一个槽延伸的所述支腿的所述端部中的每相邻两个端部。

8.根据权利要求7所述的定子，其中，所述第一、第二和第三导体段的六个或更多个所述突出端延伸在所述定子铁心的所述槽中的一个槽外侧。

9.根据权利要求7所述的定子，其中，排列在所述槽中的所述一个槽内的所述第一导体段的所述弯曲部和所述第二导体段的所述弯曲部在所述定子铁心的径向方向上对称地配置。

10.根据权利要求7所述的定子，其中，所述第一导体段越在所述定子铁心的径向上向外定位在所述槽中的所述一个槽内，所述第一导体段的所述突出端沿所述定子铁心的径向方向向外偏离所述第一导体段的所述槽内部的量越大。

11.根据权利要求7所述的定子，其中，所述第二导体段越在所述定子铁心的径向上向内定位在所述槽中的所述一个槽内，所述第二导体段的所述突出端沿所述定子铁心的径向方向向内偏离所述第二导体段的所述槽内部的量越大。

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