CN106537732B - 设有优化线圈的旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转电机定子（1），其包括：本体（2），本体（2）设有槽（15）；线圈（3），其包括绕组（4、5、6、7、8），所述绕组包括设有两个第一分支的第一导体节段（19）和设有两个第二分支的第二导体节段（25）。每个导体节段被涂覆有绝缘材料，除了每个所述分支上所存在的裸露表面之外。所述裸露表面的形状彼此互补。第一和第二导体节段布置成交错构型且在相反方向上一个接一个地连续布置，每个槽接纳第一分支和第二分支，所述第一分支和第二分支相对地定位，其裸露表面分别彼此接触，从而形成连续导线。所述定子包括用于使裸露表面在槽中保持彼此接触的保持机构。

Description

设有优化线圈的旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及一种可以用作发动机或者发电机的旋转电机的定子。一种特别的应用涉及机动车辆领域中的发电机。还可以预见到其它应用，例如风力领域中的发电机。本发明的主要目标是优化机器的输出功率及其制造成本。

背景技术

已知的是，定子包括本体，也称为芯体，它包括大量钢板并且包括槽。槽例如具有平行于本体轴线的纵向形状，所述轴线与旋转电机的转子的旋转轴线重合。这些槽围绕本体以周向的方式径向地延伸，并且通过齿彼此间隔开。这些齿可以各在其径向端部包括齿根，齿根以周向的方式在所述齿的每一侧上延伸，以便部分地并且分别地封闭邻近于此齿的两个槽。

定子还包括多相线圈，由包括多匝绕组，这些绕组逐层布置在槽中；每个层上每个相至少一个绕组，所述相彼此连接在一起。举例说明，定子可以包括连接成三角形或星形的三个相，每个相包括两个串联或并联连接的绕组。每个绕组包括一些分支，每个分支分别安装在一个槽中，这些分支在定子本体的第一纵向侧外部通过联接头彼此连接在一起，以便形成第一髻状部（chignon），并且在所述本体的第二纵向侧外部通过连接腿部连接在一起，以便形成第二髻状部。这些第一和第二髻状部使能冷却线圈。例如包括树脂或纸片的槽绝缘材料涂覆在槽上，以便在物理上使槽与线圈的绕组的分支分隔开。

本领域的技术人员已知旋转电机的定子的不同设计。

根据线圈绕组的第一设计，线圈绕组是由连续的导电线（例如铜制成）实施的，这些导电线被涂覆绝缘材料，例如搪瓷（émail）。例如公开的专利申请号FR 2 918 815 Al、FR2 939 251 Al和FR 2 779 883 Al中描述了此类设计，其中，连续线材绕组是以波状方式实施的。线材的横向剖面的形状例如可以是圆形的或矩形的。根据定子本体的可能的不同的实施，线圈绕组的这种第一设计具有多个缺点。

实际上，当定子本体由单个部件构成时（例如文献FR 2 918 815 Al和FR 2 939251 Al中所述），线材的连续性需要绕组径向地接合在槽中；在线材的放置过程中，线材遭受应力，这样会有损坏绝缘涂层的风险，并且因此可能造成线圈的线材之间发生短路。另外，必须限制齿根的尺寸，甚至取消齿根，以便允许将线材引入到槽中，这样会减少机器的定子与转子之间的电磁交换。在存在齿根的情况下将铜线引入到槽中时，应力很大，因此必须预留足够厚度的槽绝缘材料，以免本体与线圈之间可能发生短路；此槽绝缘材料厚度会降低槽的填充率。此外，必须使用线材保持垫以阻挡其在齿根之间的转移并避免这些线材从槽中脱离。这些保持垫也会降低槽的填充率。因此，槽填充率无法超过大约60%的百分比，这样会限制机器的生产率。

根据定子本体的实施变型，该实施例由数个部分构成，每个部分包括一个齿，所述部分以周向的方式彼此组装在一起，以便形成带有槽的所述本体。在连接这些部分之前，预先将绕组线材定位于对应于槽的区域中。例如文献FR 2 779 883 Al中出现了此类设计。这种设计允许将线材无应力地定位于槽中，这样能避免损坏槽并且因此避免产生短路。这种设计还允许槽的更好的填充率（大约70%）并且保留最佳宽度的齿根，这样能提高生产率。但是，这种定子实施起来很复杂，因为本体的组装要在原位实施。这种设计还必须添加捆扎部件以将这些部分保持在一起，这样也会让定子的制造工艺变复杂。

另外，对于由连续线材构成的此类绕组，相输入（entrée de phase）无法放置在所期望的位置。对于一些线圈设计，有可能将这些相输入分开，但是以非常有限的方式。对于其它线圈设计，应力更大，因为必须将所有相输入以紧凑的方式放在一起。这样对于将相输入与二极管桥连接起来从而准许在发电机输出处整流电流而言存在缺点。

根据线圈绕组的第二设计，该线圈绕组是由U形导体节段实施的，该导体节段也称为针状件，其具有通过联接头彼此连接在一起的两个分支。这些导体节段例如是由铜制成的，并且涂覆有绝缘材料，例如搪瓷，但是分支的端部处除外。导体的分支在纵向方向上全部引入到槽内部，以便在多个层上形成每个相的多匝。导体节段的联接头于是形成定子本体的第一侧的第一髻状部。分支的裸露端部在其穿过槽之后变形，这样允许端部彼此连接在一起以便构成相的绕组。彼此连接的分支的变形的端部部分形成连接腿部和定子本体的第二侧的第二髻状部。裸露端部之间的连接是通过焊接或通过连接套筒实施的。例如公开的专利申请号FR 2 871 307 Al、FR 2 857 519 Al、FR 2 844 646 Al、FR 2 830 694 Al和FR 2 819 117 Al中描述了此类绕组的设计。在槽的纵向方向上引入导体节段的分支具有这样的优点：保留齿根的存在，从而允许定子与转子之间更好的电磁交换。在此方向上在槽中引入分支还便于对于导体节段使用矩形剖面，这样允许大约70%的更好的槽填充率。但是，这种定子的制造是复杂的，因为在导体分支进入槽之后需要在原位使导体分支变形以便将其连接在一起。在原位实施焊接还必须非常精确，以免使线圈绕组短路。这些焊接还会产生大量的材料浪费。在变型中，一些制造提供预成型的导体节段，在将彼此连接在一起的裸露的分支的端部焊接在第一髻状部中和第二髻状部中之前，将这些导体节段径向地引入到槽中。此变型的缺点是会取消或限制齿根以允许所述引入并且使焊接数量加倍。

根据专利申请FR 2 816 459 Al中描述的线圈绕组的第三设计，这些绕组通过U形的导体节段实施，这些导体节段初始是裸露的。第一导体节段布置在一个方向上，而第二导体节段（设计与第一导体节段相同）布置在相反的方向上。这些第一和第二导体节段布置成交错的，这样准许在第一导体节段与第二导体节段之间连接其相应的邻近分支。这些邻近分支然后被彼此焊接在一起，这样准许形成导体节段单元，然后在这些导体节段单元上涂敷搪瓷类型的绝缘材料。然后将导体节段单元彼此连接在一起以构成相的绕组。这种设计的目的是插入导体节段单元以便于改良组装性能。根据这种对于线圈绕组的第三设计，这样并不能避免上文的第一设计提到的缺点。实际上，必须要在槽的径向方向上插入这些导体节段单元，这样就必须减少甚至取消槽的齿根。同样，需要使用保持垫以将绕组保持在槽内部。

还已知专利US 5,804,902 A，它描述了一种多相电机，该多相电机的线圈绕组是通过U形的导体节段实施的。首先，这些节段具有两个分支，每个分支具有裸露的接触表面，这样准许接合一个接一个地连续布置的节段的裸露表面，以便形成绕组。然后将这些导体节段一起焊接在接触区域中以形成绕组，接着在此绕组上涂覆绝缘材料。因此，在与本体的组装阶段上游实施绕组，并且与上文对于专利申请FR 2 779 883 Al中描述的设计方法一样，定子本体必须由数个本体部分构成，每个本体部分形成一个齿，所述部分插入在绕组周围，接着以周向方式彼此组装在一起，以便形成具有槽的所述本体。旋转电机的这种设计也存在上文对于专利申请FR 2 779 883 Al提到的缺点。

在与旋转电机定子完全无关的另一个完全不同的领域，专利US 7,071,807描述了一种旨在用于电路的矩阵变压器。此矩阵变压器包括磁性本体，该磁性本体包括一个或多个分开的磁性芯体，其接纳单个轧制的初级绕组。在此轧制的初级绕组的实施方案中，其包括两个U形部分，每个U形部分包括长度逐渐变化的多个U形轧制层，所述层彼此叠置并且隔离开。因此，每个部分的两个分支具有布置成级联的裸露表面。这两个U形部分相对地分别插入芯体的两侧，并且第一部分的分支的第一裸露表面达到与第二部分的分支的第二裸露表面接触，这样允许构成初级绕组。在实施接触之前，通过焊剂使第一裸露表面和第二裸露表面镀锡，接着将夹紧机构定位于磁性本体外，即在芯体外，或者在彼此分开的芯体之间，以便暂时将第一裸露表面与第二裸露表面保持彼此压紧。在此之后，将变压器加热，以使焊剂熔化，并且保证在第一裸露表面与第二裸露表面之间的连接。对于旋转电机的定子无法预见到此类实施方案，旋转电机定子的具有槽的单块本体和多相线圈的设计，与矩阵变压器的磁性芯体和初级绕组的设计没有可比性。另外，具有槽的单块本体的设计和多相线圈的设计（其中多匝绕组通过卷绕在本体上插入在槽中）必须存在两个髻状部，本体的每一侧各一个髻状部，以及在线圈的相之间的三角形或星形的连接机构。这样无法允许在所述单块本体的每一侧设置夹紧机构以暂时固持在首先用焊剂镀锡之后接触的裸露表面，也没有时间允许定子的烧结以及焊剂的熔化。

发明内容

本发明允许克服旋转电机的线圈绕组的不同设计的前述缺点，并且旨在优化旋转电机的生产率、定子制造工艺及其制造成本。

为此目的，本发明涉及一种旋转电机的定子，其包括本体，所述本体包括大量钢板并且形成单块元件。此本体设有槽，所述槽纵向地布置，并且径向地并以周向方式在所述本体上延伸。这些槽被涂覆有槽绝缘材料。定子还包括多相线圈，该多相线圈包括逐层地布置在槽中的多个多匝绕组。根据所期望的设计，相数和每个相的绕组数量是可变的。同样，根据所期望的设计，每个相的绕组之间的连接和相之间的连接是可变的。举例说明，线圈可以包括连接成星形的三个相，每个相包括两个绕组，这两个绕组布置在槽中的六个层上，所述两个绕组可以串联或者并联地彼此连接在一起。根据另一个示例，线圈可以包括彼此连接成星形的三个相的第一组和彼此连接成星形的三个相的第二组，星形的三个相的两个组彼此之间是不同相的。在不脱离本发明的范围的情况下，可预期到其它示例。

值得注意的是，根据本发明，线圈的每个绕组一方面包括U形的第一导体节段，每个第一导体节段设有第一联接头，所述第一联接头在其端部处通过两个第一分支延伸。每个第一导体节段除了每个第一分支上所存在的第一裸露表面之外被涂覆有绝缘材料。另一方面，线圈的每个绕组还包括U形的第二导体节段，每个第二导体节段设有第二联接头，所述第二联接头在其端部处通过两个第二分支延伸。每个第二导体节段除了每个第二分支上所存在的第二裸露表面之外也被涂覆有绝缘材料。另外，第一裸露表面的形状和第二裸露表面的形状是互补的。第一导体节段和第二导体节段布置成交错的且在相反的方向上一个接一个连续地布置。对于布置在每个槽中的绕组的每个匝和每个层，此槽分别接纳第一分支和第二分支，所述第一分支和第二分支布置成相对的，且其第一裸露表面及其第二裸露表面彼此接触，以便构成连续导电线。此外，所述定子包括保持机构，其配置来使第一裸露表面和第二裸露表面在槽中保持彼此接触，而在第一裸露表面与第二裸露表面之间没有任何焊接。

因此，根据本发明的定子的设计允许通过在槽的纵向方向上引入第一和第二导体节段，以将第一和第二导体节段放置在所述槽中。在纵向方向上引入导体节段允许保留最优尺寸的齿根，以便于定子与转子之间的电磁交换。此外，第一和第二节段彼此接触并且构成连续线材，这是仅通过将其放置定位在槽中，这样能避免所述导体节段在其放置之后发生任何变形。此外，使用保持机构消除了导体节段之间的任何焊接，从而能确保绕组的连续性。

这些保持机构直接布置在槽中，这样允许优化槽施加于第一裸露表面与第二裸露表面之间的接触表面处的压力。另外，这样设置保持机构不会对髻状部的体积和布置造成任何后果，此外也不会对设置于单块本体的槽外的所有定子元件造成任何后果。这样的优点尤其在于能留出完全的自由度，以用于放置相之间连接成星形或三角形的元件，并且用于放置相输出，例如其将连接到允许进行整流的二极管桥。

根据本发明的目标的旋转电机的定子，第一分支和第二分支各自包括矩形形状的横向剖面。矩形的角优选地略微圆化，以确保绝缘材料均匀地沉积在导体节段的整个轮廓上。在纵向方向上将第一分支和第二分支引入到槽内部，允许解放齿根的存在，并且有利于在槽内部实施矩形的剖面，这样允许优化齿根的尺寸和槽的填充率。这样有助于改进转子与定子之间的电磁交换并且改进旋转电机的生产率。

根据本发明的目标的旋转电机的定子的优选设计模式，第一和第二裸露表面在槽内部布置成相对地并且在径向方向上彼此接触。这些裸露表面在与槽长度相对应的长度上延伸。但是，在一种设计变型中，可以提出将第一和第二裸露表面布置成相对地且在周向的方向上彼此接触。

在第一实施例中，根据旋转电机定子的前述优选设计方法，第一分支和第二分支具有带有斜切的矩形剖面的平行六面体形状。这些斜切相对地布置在第一分支和第二分支上。另外，第一裸露表面和第二裸露表面布置在相对的斜切面上。根据此第一实施例，髻状部中的绕组的剖面与槽中的绕组的剖面相同。

优选地，根据此第一实施例，斜切包括最大值等于5度的角。这样允许在第一分支和第二分支上施加压力时，第一裸露表面与第二裸露表面之间自动锁定，以使所述裸露表面保持接触。

在第二实施例中，根据旋转电机定子的前述优选设计方法，第一分支和第二分支具有带有倒角的矩形剖面的平行六面体形状。这些倒角相对地布置在第一分支和第二分支上。另外，第一裸露表面和第二裸露表面布置在相对的倒角面上。这样允许相对于槽中的绕组的剖面减小两个髻状部中的绕组的剖面，所述髻状部分别包括第一导体节段的第一联接头和第二导体节段的第二联接头。因此，此第二实施例允许减少制造线圈绕组所使用的材料量。这样有助于在制造定子时减少原材料的消耗，尤其是铜的消耗。另外，髻状部中的绕组的材料量减少有利于更好地通过通风来进行线圈的冷却。

优选地，根据此第二实施例，倒角包括最大值等于5度的角。这样允许在第一分支和第二分支上施加压力时，第一裸露表面与第二裸露表面之间自动锁定，以使所述裸露表面保持接触。

在第三实施例中，根据旋转电机定子的前述优选设计方法，第一分支和第二分支具有矩形剖面的平行六面体形状。第一裸露表面和第二裸露表面也布置在第一分支和第二分支的相对的纵向面上。此第三实施例允许相对于槽中的绕组的剖面将髻状部中的绕组的剖面分成两半，因此得到与第二实施例相同的优点。

根据前述这些不同的实施例，有可能在第一裸露表面与第二裸露表面之间布置锚固机构。这些锚固机构配置来阻挡邻近的第一分支和第二分支在槽的纵向方向上的相对运动，这样允许使所述表面保持彼此接触。

根据这些不同的实施例，保持机构包括压力垫，这些压力垫分别布置在每个槽中，并且配置来对布置于每个所述槽中的第一分支和第二分支施加径向方向上的力。但是，可以提出保持机构的设计变型。举例说明，这些保持机构可以配置来阻挡第一分支和第二分支在槽的纵向方向上的任何平移，以便使第一裸露表面和第二裸露表面在槽中分别保持彼此接触。还可以提出将第一分支和第二分支彼此接触地紧固安装在槽内部。

根据本发明的目标的旋转电机定子的优选设计，第一导体节段和第二导体节段分别在其第一分支之间、分别在其第二分支之间具有翻孔。此翻孔有利于将依次的第一分支和第二分支在定子本体上以周向的方式放置在槽中的同一层上。

根据本发明的目标的旋转电机定子，线圈的每个绕组包括相输入导体节段，其包括输入分支，输入分支除了所存在的裸露输入表面之外被涂覆有绝缘材料。此输入分支接合在槽中，裸露输入表面接触相起始处的第二导体节段的相对的第二裸露表面。另外，保持机构配置来使裸露输入表面和第二裸露表面保持彼此接触。此设计还便于实施线圈绕组，并且还提供相输入的定位的很大自由度，二极管整流桥连接至所述相输入。每个输入导体节段还包括连接分支，其使输入分支朝髻状部外部延伸，此连接分支配置来连接至所述二极管整流桥。

根据本发明的目标的旋转电机定子，其包括至少一个连接导体节段，该连接导体节段包括连接分支。此连接导体节段除了各自包括裸露连接表面的连接分支之外被涂覆有绝缘材料，根据提供的连接类型（例如在三相线圈的情况下是星形或三角形），该裸露连接表面接触在相末端处甚至可选地接触在相起始处的第二导体节段的第二裸露表面。另外，保持机构配置来使所述裸露连接表面和所述第二裸露表面保持彼此接触。此连接导体节段允许实现线圈相之间的连接。

以优选的方式，第一导体节段的第一联接头和第二导体节段的第二联接头分别具有V形的形状。优选地，此V形的形状在顶点具有一个稍微截短的角。

本发明还涉及具有前述特征的旋转电机定子的制造方法。这种方法至少包括：

-将第一导体节段的第一分支在本体的第一纵向方向上插入到槽内部；

-将第二导体节段的第二分支在本体的第二纵向方向上插入到槽内部；

-将第一裸露表面与相应的第二裸露表面定位成彼此接触，使其相对地布置在槽内部；

-放置保持机构，从而允许使所述第一裸露表面和第二裸露表面在槽内部保持彼此接触。

将第一分支插入槽中和将第二分支插入槽中，可以同时实施，或者在两个不同的步骤中实施。另外，第一分支优选地同时全部插入在槽中。同样地，这适用于第二分支。

因此，该制造方法能在将第一和第二导体节段放置于槽中时避免第一和第二导体节段上的任何应力，这样允许使槽绝缘材料的厚度最小化。由此能优化槽的填充率。

用于构成线圈的时间也大幅缩短，因为第一导体节段和第二导体节段可以在组装于定子本体的槽中的阶段上游进行制备。此外，将第一和第二导体节段相对地放置于定子的整个周边上，可以在单个阶段中实施，且没有任何约束，而且在第一和第二导体节段之间无需焊接操作。这样允许优化线圈制造时间并且避免实施既昂贵且又会造成浪费的焊接。

另外，在槽的纵向方向上插入第一和第二分支允许保留最佳宽度的齿根，这样有利于旋转电机的定子与转子之间的电磁交换。

根据该旋转电机定子制造方法，通过下面的方式分别预先实施第一和第二导体节段：

-在导体材料薄片或导体材料板中构成针状件，优选地通过冲压或者通过激光切割或水射流切割；

-在针状件上涂覆绝缘材料；

-例如通过机器加工或磨削使针状件的分支在对应于裸露表面的区域中裸露，以便去除所述表面上的绝缘材料；

-折叠针状件使它以其两个分支形成U形形状。

在以绝缘材料涂覆针状件的步骤之前，在涉及如上所述的根据第一实施例或第二实施例的导体节段时，可以使针状件经受斜切或倒角的形成步骤。在一些情况下，还可以提供材料片，其经过轧制以在其两个侧向部分中形成倒角或斜切，然后冲压所述片以构成针状件。

优选地，在针状件的折叠步骤期间，在导体节段的分支之间实施翻孔。

本发明还涉及一种发动机或发电机类型的旋转电机，其包括本发明的此类定子目标。

附图说明

在阅读了基于附图的非限制性实施例后，本发明的特征和优点将显现出来，附图中：

-图1示出了旋转电机定子的三维视图，其包括具有连接成星形的五相的线圈；

-图2示出了图1的分解图；

-图3示出了定子本体的三维剖视图，并且显示了将相部分的第一导体节段和第二导体节段插入到槽中；

-图4示出了由接触的第一导体节段和第二导体节段构成的相部分；

-图5A和图5B示出了五个连续的第一导体节段，并且显示了第一分支在同一个层上的周向对准；

-图6A和图6B示出了由在六个层上的绕组构成的线圈相和此相在六个层上的走向，例如当第一导体节段和第二导体节段定位在定子本体的槽中并且彼此连接在一起时此相通常所表现出的走向；

-图7、图8和图9示出了在第一导体节段和第二导体节段的第一分支和第二分支上实施裸露表面的三种变型的剖视图；

-图10示出了将五相连接成星形从而允许实施图1的定子的节段；

-图11至图14示出了用于三相线圈和用于五相线圈的可能的连接的变型；

-图15A至图15C示出了在实施针状件（épingle）期间的冲压步骤的三种变型，并且图16至图18示出了从针状件开始实施第一导体节段或第二导体节段的不同步骤；

-图19示出了第一导体节段和第二导体节段的第一分支与第二分支之间的锚固机构；

-图20示出了具有呈五角形的五相连接的定子的变型，并且图21示出了允许实施图20的所述定子的连接节段之一；

-图22和图23示出了根据本发明的定子本体的两个局部的横向剖视图，图中显示了槽和导体节段的分支的两个不同的横向剖面。

具体实施方式

在下文的说明书中，使用相同的附图标记定义本发明的定子客体的一个部件及/或不同实施变型上的相同的元件。

图1中示出了旋转电机（未示出）的定子1，该旋转电机包括发动机或发电机。在一个应用中，定子1旨在实施机动车辆的发电机或发电-起动机。

此定子1包括本体2和线圈3。在此图1中，线圈3包括五个相4、5、6、7、8，每个相由六个层9、10、11、12、13、14上的单个绕组构成，其在图6A和图6B中更详细地示出。当然，相数可以改变；例如可以提供三相线圈，每个相包括单个绕组。还可以改变每个相的绕组数量；例如可以每个相提供两个绕组。还可以改变每个绕组的层数。

在图2和图3中，注意到，本体2包括槽15，该槽15布置在纵向方向上且平行于定子1的轴线X。此轴线X对应于旋转电机的转子（未示出）的旋转轴线。另外，槽15围绕本体2径向地并且以周向方式延伸，并且槽15之间设有间隔。这些槽15通过齿16彼此分隔开，每个齿16在其端部处包括齿根17，该齿根17在齿16的两侧以周向方式延伸。因此，如图3所示，邻近的两个齿16a、16b的两个齿根17a、17b允许几乎完全封闭槽15a，只有一个小的纵向缝隙18使此槽15a保持打开。这同样适用于所有槽15。

尤其关于图2、图3和图4，注意到，线圈3包括第一部分3a和第二部分3b，其分别布置在本体2的纵向的两侧上。

线圈3的第一部分3a包括第一导体节段19，每个第一导体节段19包括两个第一分支20、21，其通过第一联接头22连接在一起。这些第一导体节段19优选地是由铜制成，并且被涂覆有绝缘材料19a，优选地被涂覆有搪瓷，除了两个第一分支20、21之外，每个第一分支包括第一裸露表面23、24，如图3、图4、图7至图9、图19、图22和图23所示。

同样，线圈3的第二部分3b包括第二导体节段25，每个第二导体节段25包括两个第二分支26、27，其通过第二联接头28连接在一起。这些第二导体节段25也是由铜制成，并且被涂覆有绝缘材料25a，除了两个第二分支之外，每个第二分支包括第二裸露表面29、30，如图3、图4、图7至图9、图19、图22和图23所示。

第一导体节段19和第二导体节段25相对地并且交错地布置在本体2的每一侧。如图3中以划线形式和图4所示，在将第一分支20、21和第二分支26、27插入槽15内部时，第一导体节段31的第一分支20的第一裸露表面23达到与第二导体节段32的第二分支27的第二裸露表面30接触。同样，此第一导体节段31的另一个第一分支21的第一裸露表面24达到与前一个第二导体节段32之后的第二导体节段33的第二分支26的第二裸露表面29接触。在所有第一导体节段和第二导体节段19、25之间，对于每个绕组4、5、6、7、8的每一匝实施同样的操作。无论线圈的相数如何，此操作都是相同的；举例说明，图3的图示对应于六相线圈，而图2的图示对应于五相线圈。

在图6B中，注意到，对于以实线表示的每个绕组4、5、6、7、8，布置在六个层9、10、11、12、13、14上的匝一个接一个地以相反方向缠绕在定子1的本体2上。

有利地，所有第一分支20、21和所有第二分支26、27同时插入至槽15内部，这样允许在组装期间节省时间。但是，可以预见到用于插入本体2中的两个不同的步骤，首先将第一导体节段19然后将第二导体节段25插入到本体2中。

当形成线圈3时，第一导体节段19的第一联接头22形成本体2的一侧上的第一髻状部34，且第二导体节段25的第二联接头28形成本体2的另一侧上的第二髻状部35，如图1、图2和图20所示。

如图1至图3和图20所示，当第一导体节段和第二导体节段19、25插入到本体2中时，齿根17防止第一分支20、21和第二分支26、27在径向方向上从槽15中脱离。

图7至图9示出了分别在第一分支20、21和在第二分支26、27上的第一裸露表面23、24和第二裸露表面29、30的不同实施方式。

在图7中，第一裸露表面23、24和第二裸露表面29、30是互补的并且是斜切的。此斜切形状也在图2至图4中出现。如图7所示，斜切面倾斜一角度α1。此角度α1优选小于5度，当在径向方向上在第一分支19和第二分支25上施加压力时，这样允许接触的第一裸露表面23、24与第二裸露表面29、30之间的自动锁定。

在此图7中，绕组包括布置在槽15中的八个层36a、36b、36c、36d、36e、36f、36g、36h。另外，了解到，存在布置于槽15内部中的层36a、36b、36c、36d、36e、36f、36g、36h每一侧上的槽绝缘材料37a、37b。层36a、36b、36c、36d、36e、36f、36g、36h紧紧地安装在槽15中，以便在这些层上施加压力。所施加的压力与小于5度的角α1的结合，允许保持第一导体节段19与第二导体节段25接触。

当然，可以提供大于5度的角α1以及不同的保持机构，其配置来阻止第一导体节段19与第二导体节段在X轴线方向上的平移。举例说明，在图9中了解到，斜切面包括倒钩形状39，其允许第一分支20、21与第二分支26、27之间在槽15的纵向方向上的锚固。

在图19中应了解到，槽绝缘材料37a布置在槽15的底部15b中，而斜切形状的两个压力垫38a、38b布置在齿根17的侧面上，并且允许施加压力抵靠位于槽15内部的层36a、36b、36c、36d、36e、36f、36g、36h。在此槽15中，压力垫38a、38b的位置和槽绝缘材料37a的位置可以颠倒。

优选地，斜切的第一和第二裸露表面23、24、29、30的长度至少等于槽15的长度，如图7所示。

在图7中了解到，两个髻状部34、35的绕组的剖面与槽15中的绕组的剖面相同。

在图8中，能发现与图7的特征相同的特征，除了第一裸露表面23、24和第二裸露表面29、30的斜切形状由倾斜角α2的倒角所替代。此角α2优选小于5度，以允许第一分支20、21与第二分支26、27之间在由紧固安装在槽15内部所施加压力的作用下进行自动锁定。还可以提供大于5度的角α2以及倒钩39，如对于图19的斜切面一样。还可以预见到用于保持接触的其它机构。对于图8的此实施例，可以实施槽15内部的层36a、36b、36c、36d、36e、36f、36g、36h上的各种不同的压力机构，尤其是图19所示的压力垫38a、38b。

此外，裸露表面23、24、29、30在至少与槽15的长度相对应的长度上延伸，如图8所示。在图8中了解到，两个髻状部34、35的绕组剖面小于槽15中的绕组剖面，这是因为存在至少在槽15的长度上延伸的倒角。

在图9中，发现与图7和图8的特征相同的特征，除了没有斜切形状或倒角形状。第一分支20、21和第二分支26、27具有平行六面体的形状，即，在横向剖面中观察，剖面在所述分支的整个长度上是不变的。另外，第一裸露表面23、24和第二裸露表面29、30直接实施在第一分支20、21和第二分支26、27的相对的邻近面上。这对应于图8的实施例，其中角α2是零。

了解到，在图9中，存在槽15的底部15b中的槽绝缘材料37a，以及齿根17一侧的一组压力垫38a、38b，如图19所示。还可以实施如上所述的压力机构的其它变型。还可以提供倒钩39，如图19所示。

如图7和图8，在图9中了解到，第一裸露表面和第二裸露表面至少在槽15的长度上延伸。在图9中了解到，两个髻状部34、35的绕组剖面等于槽15中的绕组剖面的一半。这样有助于髻状部34、35的冷却，并且还允许减少这些髻状部34、35中的线圈3的材料量。同样地，这适用于图8。

当然，也可以预见到第一裸露表面和第二裸露表面的其它互补形状。仅需要提供使所述裸露表面保持接触的机构，其适于防止第一导体节段19和第二导体节段25在槽15的纵向方向上平移。

如图22所示，第一分支20、21和第二分支26、27在横向剖面平面中具有矩形形状。同样地，这适用于槽15。在图23所示的变型中，第一分支20、21和第二分支26、27在横向剖面平面中具有梯形形状。同样地，这适用于槽15。对于图7至图9所示的三个实施例变型并且如上所述地，甚至对于任何其它实施例变型，这是可预见到的。在这些图22和图23中注意到，槽15被涂覆有槽绝缘材料37。

在图1至图4和图6A中，了解到，每个绕组4、5、6、7、8包括相输入导体节段40，其包括输入分支41，该输入分支41通过连接分支42向上延伸，输入分支41和连接分支通过联接部分43连接在一起。相输入导体节段40除了输入分支41包括裸露的输入表面44之外被涂覆有绝缘材料，并且连接分支42的端部42a（例如是裸露的）适于能够连接至二极管整流桥（未示出）。当然，连接分支42和此连接分支42的连接机构的形状将根据二极管桥的配置（未示出）来进行调整。

裸露的输入表面44的设计与第一导体节段19的第一分支20、21上的第一裸露表面23、24相同。尤其如图3和图4所示，此裸露的输入表面44以相对方式达到与第二导体节段25、32的第二裸露表面29接触，该第二导体节段25、32布置于相的起始处。

在图1至图4和图6A中，了解到，联接部分43的形状与第一导体节段19上的第一联接头22的第一部分的形状相同，使得以与所述第一联接头22相同的方式完全地集成在第一髻状部34中。

图9和图19中示出的压力垫38a、38b，甚至所有合适的其它保持机构，允许使输入分支41的裸露的输入表面44与相起始处的第二导体节段25、32的第二输入表面29保持接触。可选地，可以提供倒钩39，如图19所示。

如图1、图2和图10所示，定子1包括连接导体节段45。此连接导体节段45包括连接分支46，在所述连接导体节段45允许线圈3的五个相4、5、6、7、8之间的星形连接的特殊情况下，存在五个连接分支46，例如如图11所示。

此连接导体节段45被涂覆有绝缘材料，除了分别包括裸露连接表面47的连接分支46之外。这些裸露的连接表面47与五个第二导体节段25的第二裸露表面30接触，其中所述第二导体节段25布置于相末端处。

图9和图19所示的压力垫38a、38b，甚至所有其它保持机构，还允许使裸露的连接表面47和第二裸露表面30保持彼此接触，它们的形状是互补的。可选地，可以提供倒钩39，如图19所示。

根据线圈3上存在的相数，可以设想连接导体节段45的不同构型。当线圈3是三相的且每个相48、49、50包括单个绕组时，连接导体节段的设计将类似于图10的连接节段45的设计，但是只有三个连接分支46，这样使能设计星形的三相连接，例如如图12所示。

例如如图13和图14所示，还可以提供线圈3的相52之间的连接导体节段51的变型。例如，此连接导体节段51将构造成在所述线圈3具有五个相52时通过形成五角形来连接相52，例如如图13所示。当此线圈3具有三个相52时，甚至形成三角形，例如如图14所示。

图13、图20和图21对应于定子1的变型，该定子1包括五个相52，每个相52包括单个绕组，这五个相52连接在一起，以通过五个连接节段51形成五角形。每个连接节段51包括一个第一连接分支53a，其设有裸露的连接表面54，该裸露的连接表面54达到与布置于第一相52a的末端的第二导体节段25的第二分支26的第二裸露表面29接触。同样，此连接节段51包括第二连接分支53b，其设有裸露的连接表面55，该裸露的连接表面55达到与布置于第二相52b的起始处的第二导体节段25的第二分支27的第二裸露表面30接触，第二相52b将连接至前一个相。

如图20所示，连接导体节段51的此变型还包括连接分支56，其延伸至第一髻状部34的外部，此连接分支56的端部56a适于（例如是裸露的）允许其连接至二极管整流桥。

当然，连接导体节段51的其余部分被涂覆有绝缘材料，如上述其它导体节段。

图9和图19所示的压力垫38a、38b，甚至其它保持机构，还允许使连接分支54、55与布置于第一相的末端和第二相的起始处的第二导体节段25的第二分支26、27保持在一起。还可以提供倒钩39，如图19所示。

例如在图4中了解到，第一导体节段19和第二导体节段25具有类似的设计。因此它们的实施原理是相同的。因此，此文中只描述关于其中一个的实施例，通过类推或换位可以得出另外一个。

这些第一导体节段和第二导体节段19、25源自导体材料（优选铜）的片或板57，其通过冲压切成类似于挡板的针状件58形式，如图15A至图15C所示。这些图15A至图15C示出了针状件的不同冲压方式，其允许改变针状件58在其端部部分59、60和其中央部分63中的剖面，尤其为了改变线圈3在第一和第二髻状部34、35中的剖面。冲压操作有利地允许实施厚度很小的针状件58，而无需拉伸材料。这样还允许在此针状件58的将接纳翻孔的弯曲区域中具有针状件58的更大的剖面，以便在导体节段19、25被完成时保持剖面不变。还可以考虑针状件的其它构成方式；例如可以将冲压替换成激光切割。

对于根据图7的具有斜切的裸露表面23、24、29、30的定子1的实施例，针状件58经受对其端部部分59、60进行斜切的步骤，例如通过轧制。在一些情况下，还可以在冲压步骤之前直接在片或板57上实施这些轧制。这也可以适用于根据图8的具有带倒角的裸露表面23、24、29、30的定子1的实施例。

然后在这些针状件58上涂覆绝缘材料，优选搪瓷，然后优选地通过磨削或打磨使两个端部部分59、60裸露出来，使得这两个端部部分分别具有裸露表面61、62，如图16所示。

然后将这些针状件58在其中央部分63中进行折叠，这样允许形成具有两个分支64、65的U形，这两个分支通过联接元件66（如图17所示）连接在一起，其在第一导体节段19的情况下构成第一联接头22，以及在第二导体节段25的情况下构成第二联接头28。此联接元件66具有V形形状，其顶端被截短。

搪瓷涂覆和端部部分59、60的磨削优选地在折叠所述针状件57之前实施；但是，也可以在折叠之后实施，但是这样会使磨削步骤变复杂。

然后针状件57经受分支64、65的翻孔（soyage）的步骤，如图18所示。这样的翻孔允许通过重叠使第一导体节段19或第二导体节段25彼此鳞状迭盖，并且不会改变匝的厚度，如图5A和图5B所示。同样地，这适用于第二导体节段25。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以设想其它特征。尤其可以提供第一导体节段和第二导体节段的形状的变型。还可以提供第一分支20、21、第二分支26、27、输入分支42和连接分支46、53a、53b上的裸露表面的形状的变型。还可以提供使第一分支20、21与第二分支26、27，同样使输入分支42与第二分支26之间以及连接分支46、53a、53b与所述第二分支26、27之间保持接触的保持机构的变型。例如，还可以提供表面加工清漆或表面加工胶合剂以覆盖本体2和线圈3，使得增强第一导体节段与第二导体节段19、25之间的接触的保持。

还可以通过本发明实施不同类型的多相线圈。每个相还可以包括多个绕组，每个绕组以上述方式实施。举例说明，每个相可以包括两个绕组，其通过匝布置在多个层上，并且在槽15中并排布置。

还可以提供槽15的形状的变型，其不同于图22和图23所示的形状。

线圈3的第一和第二髻状部34、35可以被涂覆有绝缘清漆，使得减少第一和第二裸露表面23、24、29、30在所述第一和第二髻状部34、35中的可能的超出，这样使能避免任何故障并且符合制造标准。

根据本发明的定子1的设计使得能够设计上游的所有部件，以预先定位本体2的每一侧的所有第一导体节段19和所有第二导体节段25。这样允许节省定子1的安装时间。

定子1的这种设计还有利于产品的循环利用，因为在使第一导体节段和第二导体节段19、25保持接触的保持机构失效，则能够容易地拆除线圈3。

根据本发明的定子1将被实施于旋转电机上，例如发动机或发电机。一种特别的应用涉及用于机动车辆的发电机和发电-起动机的制造。还可以将这种定子设计用于风力发电机。

Claims (15)

1.一种旋转电机的定子（1），其包括本体（2），所述本体（2）设有槽（15），所述槽（15）径向地并且以周向方式延伸，以及多相线圈（3），所述线圈包括多个多匝绕组（4、5、6、7、8），所述绕组通过多个层（9、10、11、12、13、14）布置在所述槽中，其特征在于，每个绕组一方面包括多个第一导体节段（19、31），每个第一导体节段设有第一联接头（22），所述第一联接头（22）通过两个第一分支（20、21）延伸，每个第一导体节段除了每个所述第一分支上所存在的第一裸露表面（23、24）之外均被涂覆有绝缘材料；且另一方面包括多个第二导体节段（25、32、33），每个第二导体节段设有第二联接头（28），所述第二联接头（28）通过两个第二分支（26、27）延伸，每个第二导体节段除了每个所述第二分支上所存在的第二裸露表面（29、30）之外被涂覆有绝缘材料，所述第一裸露表面的形状和所述第二裸露表面的形状是互补的，所述第一导体节段和所述第二导体节段交错地并且在相反的方向上一个接一个连续地布置，每个槽接纳相对地布置的第一分支和第二分支，其中它们的第一裸露表面和它们的第二裸露表面分别相互接触以便构成连续的导线，所述定子包括保持机构（37、38），其配置来使所述第一裸露表面和所述第二裸露表面在所述槽中保持彼此接触。

2.根据权利要求1所述的定子（1），其中，所述第一分支（20、21）和所述第二分支（26、27）分别包括矩形形状的横向剖面。

3.根据权利要求2所述的定子（1），其中，所述第一裸露表面（23、24）和所述第二裸露表面（29、30）布置成相对地并且在径向方向上彼此接触，所述裸露表面在至少所述槽（15）的长度相对应的长度上延伸。

4.根据权利要求3所述的定子（1），其中，所述第一分支（20、21）和所述第二分支（26、27）具有平行六面体的形状，所述第一裸露表面（23、24）和所述第二裸露表面（29、30）布置在所述分支的相对的纵向面上。

5.根据权利要求3所述的定子（1），其中，所述第一分支（20、21）和所述第二分支（26、27）具有带有倾角（α2）的倒角的平行六面体的形状，所述第一裸露表面（23、24）和所述第二裸露表面（29、30）相对地布置在倒角面上。

6.根据权利要求3所述的定子（1），其中，所述第一分支（20、21）和所述第二分支（26、27）具有带有倾角（α1）的斜切的平行六面体的形状，所述第一裸露表面（23、24）和所述第二裸露表面（29、30）相对地布置在斜切面上。

7.根据权利要求5或6中的一项所述的定子（1），其中，所述倾角（α1、α2）的最大值等于5度。

8.根据权利要求4至6中的一项所述的定子（1），其中，锚固机构（39）布置在所述第一裸露表面（23、24）与所述第二裸露表面（29、30）之间，以便使所述表面保持彼此接触。

9.根据权利要求4至6中的一项所述的定子（1），其中，所述保持机构包括压力垫（37、38），其分别布置于每个槽（15）中，并且配置来在径向方向上对所述第一分支（20、21）和所述第二分支（26、27）施加作用力，所述第一分支（20、21）和所述第二分支（26、27）布置于每个所述槽中。

10.根据权利要求1至6中的一项所述的定子（1），其中，所述第一导体节段（19、31）和所述第二导体节段（25、32、33）每个在其第一分支（20、21）与相应的其第二分支（26、27）之间具有翻孔。

11.根据权利要求1至6中的一项所述的定子（1），其中，线圈的每个绕组包括相输入导体节段（40），其包括输入分支（41），所述输入分支（41）被涂覆有绝缘材料，除了所存在的裸露输入表面（44），所述输入分支接合在槽（15）中，所述裸露输入表面与相起始处的第二导体节段（32）的相对的所述第二裸露表面（29）接触，所述保持机构（37、38）配置来使所述裸露输入表面与所述第二裸露表面保持彼此接触。

12.根据权利要求1至6中的一项所述的定子（1），其包括至少一个连接导体节段（45、51），所述连接导体节段包括连接分支（46、53a、53b），所述连接导体节段被涂覆有绝缘材料，除了分别包括裸露连接表面（47、54、55）的多个连接分支，所述裸露连接表面与第二导体节段（25、33）的所述第二裸露表面（29、30）接触，所述保持机构（37、38）配置来使所述裸露连接表面和所述第二裸露表面保持彼此接触。

13.一种制造根据权利要求1至12中的一项所述的旋转电机的定子（1）的方法，其至少包括：

-将第一导体节段（19）的第一分支（20、21）在所述本体（2）的第一纵向方向上插入到所述槽(15)内部；

-将第二导体节段（25）的第二分支（26、27）在所述本体的第二纵向方向上插入到所述槽内部；

-将所述第一裸露表面（23、24）与相应的所述第二裸露表面（29、30）定位成彼此接触，且使其相对地布置在所述槽内部；

-放置所述保持机构（37、38），从而允许使所述第一裸露表面和所述第二裸露表面保持彼此接触。

14.根据权利要求13所述的制造旋转电机的定子（1）的方法，其中，通过下面的方式预先实施所述第一导体节段（19）和所述第二导体节段（25）：

-在导体材料片中构成针状件（58）；

-使所述针状件涂覆有绝缘材料；

-使所述针状件的分支（59、60）在对应于所述裸露表面（61、62）的区域中裸露，以便去除所述表面上的绝缘材料；

-折叠所述针状件使它以其两个分支形成U形形状。

15.一种发动机或发电机类型的旋转电机，其包括根据权利要求1至12中的一项所述的定子（1）。