CN109478804A - 内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法 - Google Patents

Abstract

旋转电机包括多个磁极36。磁极36具有在单线圈33u内沿径向延伸的棒状部36c。棒状部36c具有顶端侧部分36d，其截面积以超过预定比例的扩大比例从基端部向顶端部方向变大。顶端侧部分36d为外侧扩大部。棒状部36c还具有小于预定比例的基端侧部分36e。基端侧部分36e为平直部。在磁极36上，从基端侧部分36e开始卷绕线材33a。线材33a被向顶端侧部分36d方向卷绕。

Description

内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法

相关申请的相互引用

本申请以2016年8月23日提交的日本专利申请2016-163061号、及2017年2月10日提交的日本专利申请2017-23231号为基础申请，基础申请的公开内容通过引用并入本申请。

技术领域

本说明书中的公开内容，涉及一种内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法。

背景技术

专利文献1和专利文献2公开了一种内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法。齿部的宽度从基端到顶端方向连续变大。该齿部，从其宽度状况看，也可被称为锥形部。作为现有技术而列举的在先技术文献中所记载的内容，作为本说明书中技术要素的说明内容援引加入本申请。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2014-165976号公报

专利文献2：特开2015-130785号公报

发明内容

齿部需具备预定的截面积以便通过必要的磁通量。锥形的齿部在基端提供最小的截面积。因此，齿部的形状是关于磁饱和、或磁通泄漏的主导因素。

另有观点认为，有时将齿部用作卷绕线圈的卷芯。在这种情况下，齿部的形状是关于线圈线材配置的主导因素。

在上述观点或未提及的其他观点中，要求对齿部进行进一步的改良。

本发明的目的在于，提供一种具有改良过的齿部的内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法。

本公开的另一个目的在于，提供一种具有磁性期望的截面积的齿部的内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法。

本发明的另一个目的在于，提供一种具有容易卷绕线圈的齿部的内燃机用旋转电机、旋转电机的定子及它们的制造方法。

本发明提供了一种旋转电机的定子。旋转电机的定子，其包括：定子芯(32)，其具有多个磁极(36)；以及定子线圈(33)，其卷绕在定子芯上；其中，设置在至少一个磁极中、且在定子芯内沿径向延伸的棒状部(36c、536c)，具有：顶端侧部分(36d)，其设置在棒状部中，且截面积以超过预定比例的扩大比例向顶端方向变大；以及基端侧部分(36e、436e)，其设置成比顶端侧部分更靠近基端侧，且截面积的变化小于预定比例。

根据本发明，作为用于通过磁通的通道的棒状部，其具有顶端侧部分和基端侧部分。顶端侧部分的截面积，以超过预定比例的扩大比例向顶端方向变大。因此，磁饱和、和/或磁通泄漏受到抑制。基端侧部分截面积的变化小于预定比例。因此，磁饱和、和/或磁通泄漏受到抑制。

本发明提供一种内燃机用旋转电机，其包括：上述旋转电机的定子(31)，以及与定子相对且可旋转的转子(21)。

本发明提供一种旋转电机的定子的制造方法。旋转电机的定子的制造方法，其包括：形成工序，在用于提供磁极(36)的定子芯(32)的棒状部(36c、536c)上设置顶端侧部分(36d)和基端侧部分(36e、436e)，其中，顶端侧部分设置在棒状部中，其截面积以超过预定比例的扩大比例向顶端方向变大，而基端侧部分被设置成比顶端侧部分更靠近基端侧，且截面积的变化小于所述预定比例；以及卷绕工序，定子芯的线材(33a)从基端侧部分上开始卷绕，并向顶端侧部分进行卷绕。

根据本发明，可在抑制磁饱和、和/或磁通泄漏的同时，抑制卷绕开始时施加到线材上的负荷。

本发明提供一种内燃机用旋转电机的制造方法。内燃机用旋转电机的制造方法，其包括：旋转电机的定子(31)的制造方法、和在内燃机上配置与定子相对且可旋转的转子(21)的工序。

本说明书中公开的多种实施方式，采用彼此不同的技术手段来实现各自的目的。权利要求保护范围及权利要求项中记载的括号内的附图标记只是示例性地示出与后述实施方式中相应部分的对应关系，并不旨在限制技术保护范围。通过参考以下的详细说明及附图，本说明书所要公开的目的、特征和效果会更加明确。

附图说明

图1是第一实施方式中旋转电机的剖视图。

图2是旋转电机的俯视图。

图3是定子的俯视图。

图4是绝缘体的立体图。

图5是磁极的局部剖视图。

图6是磁极的局部剖视图。

图7是图6的VII-VII线的剖视图。

图8是图6的VIII-VIII线的剖视图。

图9是图6的IX-IX线的剖视图。

图10是定子的局部剖视图。

图11是定子的局部剖视图。

图12是第二实施方式中定子的局部剖视图。

图13是第三实施方式中定子的局部剖视图。

图14是第四实施方式中定子的局部剖视图。

图15是第五实施方式中定子的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对各个实施方式进行说明。在各个实施方式中，在功能上和/或结构上的对应部分和/或关联部分，有时标记为相同的附图标记，或仅标记为百位以上的数位不同的附图标记。对应部件和/或关联部件，可以参考其他实施方式中的描述。

第一实施方式

图1示出了用于内燃机的动力系统10。动力系统10包括内燃机用旋转电机11(以下简称为旋转电机)。在该图中，示出了包含中心轴AX的截面中的旋转电机11的截面。旋转电机11组装在内燃机12中。内燃机12包括：机身13；旋转轴14，其由机身13可旋转地支承，并与内燃机12连动旋转。旋转电机11组装在机身13和旋转轴14上。机身13是内燃机12的曲轴箱、变速箱等结构体。在图示的示例中，机身13具有右侧的基体和左侧的罩套。旋转轴14为内燃机12的曲轴、或与曲轴连动旋转的旋转轴。旋转轴14随着内燃机12的运转而旋转，并驱动旋转电机11以用作发电机。而当旋转电机11用作电动机时，旋转轴14由旋转电机11驱动旋转。

动力系统10具有电路(CNT)15。旋转电机11和电路15，通过电力线16连接。当旋转电机11用作发电机时，电力线16将产生的电力输出到电路15。电路15具有用于整流所产生的电力的整流电路。电路15包含用于将所产生的电力调节到预定电压的调节器电路。电路15还包含车辆的电路和电池。旋转电机11的一个应用示例为，由车辆用内燃机12驱动的发电机。旋转电机11可以用在例如鞍乘型车辆中。

旋转电机11有时可以用作辅助车辆用内燃机12的电动机。在这种情况下，电路15包括逆变电路和控制装置。在这种情况下，旋转电机11包括一个或多个旋转位置传感器以输出显示旋转位置的信号。旋转位置传感器将旋转电机11的基准位置信号、和/或旋转电机11的旋转位置信号输出到电路15。控制装置利用旋转位置信号执行控制，以使旋转电机11用作电动机。

旋转电机11包括转子21和定子31。转子21为励磁元件。定子31为电枢。转子21整体呈杯状。转子21是横跨定子31的端面和径向外侧面延伸的构件。转子21，被固定在旋转轴14的端部。转子21与旋转轴14通过旋转方向上的键配合等定位机构相连接。转子21通过由固定螺栓紧固于旋转轴14而被固定。转子21与旋转轴14一起旋转。转子21被可旋转地支承以与多个磁极相对。

转子21具有杯状转子芯22。转子芯22连接到内燃机12的旋转轴14上。转子芯22提供用于后述永久磁铁23的磁轭。转子芯22由磁性金属制成。

转子21具有设置在转子芯22的内面上的永久磁铁23。转子21通过永久磁铁23提供磁场。永久磁铁23固定在转子芯22的筒的内侧。永久磁铁23具有多个片段(segment)。各个片段为部分圆筒状。永久磁铁23，在其内侧提供多个N极和多个S极。永久磁铁23至少提供磁场。永久磁铁23通过12个片段，提供六对N极和S极、即12极的磁场。磁极数也可以是其他的数。

定子31具有定子芯32。定子芯32，通过被固定于内燃机12的机身13而配置于转子21的径向内侧。定子芯32通过层压成型为预定形状的电磁钢板而形成。定子31具有卷绕于定子芯32的定子线圈33。定子线圈33提供电枢绕组。定子线圈33为单相绕组、或多相绕组。定子线圈33提供电枢绕组。

定子31具有绝缘体34。绝缘体34被配置在定子芯32与定子线圈33之间。绝缘体34也被称为绕线管。绝缘体34的一部分被定位成与磁极邻接，从而提供绕线管的凸缘部。绝缘体34的一部分被配置在磁极的轴向两侧。绝缘体34也露出到定子芯32的环状部。

定子31具有支架35。支架35固定到定子芯32。支架35用于固定电力线16。

定子31，为环状部件。定子31通过多个固定螺栓固定到机体13。定子31设置在转子21与机体13之间。定子31具有隔着间隙与转子21的内表面相对的外周面。

在图2中示出了转子21和定子31。图中示出了罩套移除后的状态。图中示出的是定子31的中央开口部31a。在中央开口部31a中可以看到转子21的毂部22a。在图中示出的是转子21的开口端。示意性示出了定子线圈33的形状。

定子芯32具有多个磁极36。定子芯32具有连接部37。连接部37为环状。连接部37在其基部连接多个磁极36。连接部37被用作多个磁极36的磁轭。定子芯32在连接部37处被固定到机身13。连接部37可具有接缝。多个磁极36配置在外周上。磁极36也称为齿。定子芯32具有例如十二个磁极36。磁极36的数量也可以是其他数量。这些磁极36被配置成与转子21的场磁体相对。一个磁极36具有一个单线圈33u。定子线圈33具有多个单线圈33u。单线圈33u也称为单元线圈(unit coil)。

图3示出了定子芯32。图中示出有旋转电机11的中心轴AX、和磁极36的径向中心轴AR。定子芯32具有多个磁极36和共用连接部37。一个磁极具有用于与转子21相对的顶端部36a。顶端部36a提供沿周向扩展的外周面。顶端部36a也称为顶端扩大部。顶端部36a也称为凸缘部。顶端部36a沿周向延伸。顶端部36a提供面向径向外侧的磁极面。顶端部36a可以称为，永久磁铁23所供应的磁通量相对于磁极36的入口和/或出口。连接部37可以称为多个磁极36之间的磁通传输通道。

一个磁极36具有比顶端部36a更靠近径向内侧的棒状部36c。棒状部36c连接顶端部36a与连接部37。棒状部36c呈放射状延伸。棒状部36c在定子线圈33内径向延伸。连接部37设置在多个棒状部36c的基端侧、即径向内侧。

图4是绝缘体34的立体图。绝缘体34配置成从两面夹住定子芯32。图中示出了绝缘体34的一半部分。绝缘体34具有凸缘部34a，该凸缘部34a定位成从顶端部36a突出。凸缘部34a提供用于定子线圈33的凸缘。绝缘体34具有收容部34b。收容部34b收纳顶端部36a并露出顶端面36b。

绝缘体34具有胴部34c。凸缘部34a从胴部34c的轴开始，相对于胴部34c的轴朝向径向外侧扩展。胴部34c为筒状。胴部34c为具有圆角的方筒。胴部c34呈放射状延伸。胴部34c收纳棒状部36c。胴部34c包住棒状部36c。胴部34c具有与棒状部36c的外面相对应的外面形状。胴部34c提供用于定子线圈33的卷筒。

绝缘体34具有环状的连接部34d。连接部34d连接多个胴部34c。连接部34d配置在多个胴部34c的径向内侧。连接部34d自胴部34c的轴开始，相对于胴部34c的轴朝向径向外侧扩展。

凸缘部34a和连接部34d，位于胴部34c的两端。凸缘部34a、胴部34c及连接部34d提供定子线圈33所需的卷筒。凸缘部34a、胴部34c及连接部34d也称为绕线管。凸缘部34a和连接部34d也是限定定子线圈33范围的构件。

图5示出了一个磁极36。在图中，单线圈33u和绝缘体34以截面示出。不过，并没有添加表示截面的阴影线。图中示出有磁极36的径向中心轴AR。

磁极36具有可提供顶端面36b的顶端部36a。磁极36具有连接顶端部36a与连接部37的棒状部36c。棒状部36c沿径向具有顶端侧部分36d和基端侧部分36e。顶端侧部分36d提供棒状部36c的径向外侧部分。顶端侧部分36d设置在棒状部36c中，并且其截面积以超过预定比例的扩大比例向顶端方向变大。换言之，顶端侧部分36d的截面积向相对的转子21方向变大。截面积逐渐变大。且截面积为连续变大。截面积也可以阶段性变大。超过预定比例的扩大比例，为线性(Linear)增大。取而代之地，扩大比例也可以作为平均的变化率而增大。

顶端侧部分36d的周向宽度的最大值，小于顶端部36a的周向宽度。基端侧部分36e提供棒状部36c的径向内侧部分。基端侧部分36e设置在棒状部36c中与顶端侧部分36d相比更靠近基端侧处，且具有小于预定比例的截面积。磁极36具有预定的厚度。因此，在垂直于径向的截面中的磁极36的截面积，依赖于图示磁极36的形状。在下文中，磁极36的截面这一用语是指，垂直于径向中心轴AR的截面。

顶端侧部分36d沿径向在长度L36d范围内延伸。长度L36d占据棒状部36c的主要范围。长度L36d大于定子线圈33的线材33a直径的两倍。长度L36d占据大于棒状部36c的整个长度的1/2的范围。长度L36d占据大于棒状部36c的整个长度的1/2、并小于3/4的范围。

顶端侧部分36d具有越靠近径向外侧越粗的截面。顶端侧部分36d为径向外侧宽度大的梯形。顶端侧部分36d在径向内侧端具有宽度Wi36d。顶端侧部分36d在径向外侧端，则具有宽度Wo36d。顶端侧部分36d，在长度L36d范围内，给予棒状部36c从宽度Wi36d到宽度Wo36d的平缓粗度变化。从宽度Wi36d到宽度Wo36d的变化是线性的。顶端侧部分36d沿径向，越向外侧越粗。顶端侧部分36d也称为锥形部。顶端侧部分36d也称为外侧扩大部。

在顶端侧部分36d与顶端部36a之间，配置有用于使其平滑地连续的顶端连接部36m。顶端连接部36m具有凹曲面特征。顶端连接部36m，给予棒状部36c比顶端侧部分36d急剧的粗度变化。

基端侧部分36e沿径向在长度L36e范围内延伸。长度L36e占据棒状部36c的较小范围。长度L36e大于定子线圈33的线材33a直径的两倍。长度L36e占据小于棒状部36c的整个长度的1/2的范围。长度L36e占据大于棒状36c的整个长度的1/4、且小于1/2的范围。

基端侧部分36e具有从径向内侧向外侧方向不变粗的截面。基端侧部分36e具有沿径向有一定粗度的截面。基端侧部分36e也可以具有从径向内侧向外侧方向变细的截面。基端侧部分36e为，沿径向宽度一定的矩形或正方形。基端侧部分36e具有宽度W36e。基端侧部分36e在长度L36e范围内，将宽度W36e给予棒状部36c。基端侧部分36e也被称为平直部。基端侧部分36e也被称为非扩大部。

在基端侧部分36e与连接部37之间，配置有用于使其平滑地连续的基端连接部36n。基端连接部36n具有凹曲面特征。基端连接部36n顶端侧部，给予棒状部36c比顶端侧部分36d或基端侧部分36e急剧的粗度变化。

棒状部36c具有Y字形的形状。棒状部36c，其自身即形成Y字形，即使不包含顶端部36a也呈Y字形。棒状部36c可以邻接顶端部36a而安装最大层数的线圈。因此，棒状部36c有时也可以被称为Y形棒状部。与顶端部36a的宽度相对的各部分尺寸比可以设定为，顶端部36a：顶端侧部分36d的最大宽度Wo36d：基端侧部分36e的宽度＝1：约1/3：约1/4。另一种观点认为，也可以设定为，顶端部36a：顶端侧部分36d的最大宽度Wo36d：基端侧部分36e的宽度＝15.5～14.5：6～4：5～3.5(单位：毫米)。在这里，“15.5～14.5”意指在15.5以上、且在14.5以下的范围。

顶端侧部分36d与基端侧部分36e通过光滑的侧面而连续。顶端侧部分36d具有比基端侧部分36e的截面更大的截面。顶端侧部分36d，其向顶端部36a方向逐渐增大磁通的通道。通过增大顶端侧部分36d的宽度，可以减小磁极36的整体磁阻。其结果，磁通易于流向磁极36，并且可以提高低速旋转区域的性能。顶端侧部分36d可抑制磁饱和、或磁通泄漏。

探讨一下整个棒状部36c由顶端侧部分36d形成的假想比较例。在这种情况下，棒状部呈V字形的形状。因此，棒状部也可以被称为V形棒状部。该比较例中，在基端侧部分36e的范围内，磁极36的宽度变得小于顶端侧部分36d的宽度Wi36d。此比较例中，在基端侧部分36e的范围内，容易发生磁饱和、或磁通泄漏。

与此相对，在本实施方式中，基端侧部分36e提供了大于比较例的磁通通道。其结果，磁饱和、或磁通泄漏受到抑制。基端侧部分36e扩大了磁极36的根部。由此，磁极36中的磁阻受到抑制。在通过顶端侧部分36d改善磁性能之外，基端侧部分36e可实现进一步的性能改善。即使在内燃机12的转速变化的过渡期间，棒状部36c的形状也可以提供稳定的磁通通道。在一些情况下，棒状部36c的形状通过调节内燃机12的转速的变化与磁通量的变化之间的关系，可使用户感受到舒适的转速变化。基端侧部分36e的宽度，在不会使卷绕工序出现问题的范围内得到扩大。而且，基端侧部分36e可改善棒状部36c的机械强度。此外，基端侧部分36e还可改善棒状部36c与连接部37之间的连接强度。通过这些改善，有时可以抑制磁极36中的振动。

以下，将对电路15的调节功能与磁极36的形状之间的关系进行说明。在通过调节功能进行电池充电电压控制时，该磁极形状有时可以良好地抑制铁损。当从内燃机12方面来看，旋转电机11为负荷。旋转电机11消耗内燃机12的一部分输出。尤其，当用户希望增大内燃机12的输出时，旋转电机11引起的负荷小较为理想。例如，当用户加速车辆时，旋转电机11的负荷越小，越有助于按照用户的意图增大内燃机12的输出。

例如，电路15有时可以具有开路控制型调节器电路。在这种情况下，当电池电压达到预定值并且旋转电机11所产生的电力变得过剩时，调节器电路通过打开电路来控制对电池的充电。特别是当用户希望从恒定行驶加速车辆时，电池很可能被充电至一定程度的高水平。在这种情况下，当调节器电路打开电路时，会没有电流流过定子线圈33。其结果，通过磁极36的磁通量增大。也就是说，磁极36的铁损会增大。此实施方式的磁极形状，与只具有梯度宽度的磁极形状不同，即使基端侧宽度也很宽。因此，本实施方式的磁极形状可抑制磁极36的磁通密度变高，进而可抑制铁损增大。因此，本实施方式的磁极36有助于减轻内燃机12上的负荷。

另一方面，电路15在某些情况下可以具有短路控制型调节器电路。在这种情况下，本实施方式的磁极形状也有助于减小内燃机12的、特别是在加速时的负荷。当电池电压充分满足时，短路控制型调节器电路通过使电路短路，而不让电流流入电池。此时，磁极36中的磁通量大部分集中在顶端部及顶端侧部分上，而基端侧部分则较少。梯度向顶端部方向变宽的磁极形状，会降低磁通密度并抑制铁损。因此，在当电路15具有短路控制型调节器电路时，本实施方式的磁极36也有助于减小内燃机12的负荷。

在磁极36上，配置有作为一相绕组的单线圈33u。单线圈33u可单独提供一个电磁铁。单线圈33u具有一条或多条线材33a。在图示的示例中，单线圈33u具有一条线材33a。单线圈33u也可以具有并联连接的多条线材。单线圈33u在磁极36上具有多个层。在图示的示例中，单线圈33u具有四层。初始层经过棒状部36c的整体。后期的层主要占据棒状部36c径向外侧的范围。另外，虽然在图中示出了以整齐状态叠绕的线材33a，但是线材33a在制造工序中有可能走形。

线材33a配置在棒状部36c上，以形成多个层。线材33a在顶端侧部分36d上形成第一层数，在基端侧部分36e上形成比第一层数少的第二层数。在本实施方式中，第一层数为4，第二层数为1～3。

在定子的制造方法中，首先制备定子芯32和绝缘体34。该制造方法包括形成工序，在用于提供磁极36的定子芯32的棒状部36c上，设置顶端侧部分36d和基端侧部分36e。接着，在定子芯32上安装绝缘体34。接下来，利用绕线机卷绕定子线圈33。定子线圈33是所谓的集中绕组。绕线机在向线材33a施加预定张力的同时，将线材33a卷绕在磁极36上。单线圈33u从起始匝33s开始向磁极36上卷绕。起始匝33s为定子31的径向最内侧，定位在最靠近径向中心轴AR的第一层。该制造方法还包括卷绕工序，定子芯33的线材33a从基端侧部36e上开始卷绕，并向顶端侧部分36d方向卷绕。

线材33a从起始匝33s开始，被卷绕在棒状部36c的周围，换句话说，被卷绕在绝缘体34的周围，从而形成作为最初层的第一层L1。线材33a沿径向中心轴AR从内侧向外侧被依次卷绕。当第一层L1卷绕结束后，线材33a沿径向中心轴AR从外侧向内侧依次卷绕，从而形成第二层L2。当第二层L2卷绕结束后，线材33a沿径向中心轴AR从内侧向外侧依次卷绕，从而形成第三层L3。当第三层L3卷绕结束后，线材33a沿径向中心轴AR从外侧向内侧依次卷绕，从而形成第四层L4。单线圈33u在结束匝33f处结束卷绕。

如图所示，至少形成作为最终层的第四层L4的工序，在沿径向中心轴AR于棒状部36c的全长范围内形成第四层L4之前结束。由此，在与径向外侧端、即靠近顶端部36a的一端相比，更靠近径向内侧端、即连接部37的一端，形成小的单线圈33u。换言之，在径向外侧，形成有厚的、锥形的单线圈33u。该制造方法，在卷绕工序中，线材33a卷绕在顶端侧部分36d上以形成第一层数，随后线材33a卷绕在基端侧部分36e上以形成少于第一层数的第二层数。该制造方法，包括上述定子31的制造方法、以及在内燃机12上将可旋转的转子21配置成与定子31相对的工序。

图6示出了磁极36。图7、图8和图9分别示出了与棒状部36c的径向中心轴AR垂直的截面。另外，在绝缘体34和棒状部36c添加了阴影线。

图7示出了顶端侧部分36d的径向最外侧部位。绝缘体34设置成包住顶端侧部分36d。绝缘体34在棒状部36c的外侧提供圆角四边形的卷筒。顶端侧部分36d的厚度为定子芯32的厚度TH32。顶端侧部分36d在径向最外侧具有宽度Wo36d。

图8示出了顶端侧部分36d的径向最内侧部位。顶端侧部分36d的厚度为定子芯32的厚度TH32。顶端侧部分36d在径向最内侧具有宽度Wi36d。宽度Wi36d等于基端侧部分36e的宽度W36e。

图9示出了基端侧部分36e的径向最内侧部位。基端侧部分36e的厚度为定子芯32的厚度TH32。基端侧部分36e在径向最内侧具有宽度W36e。

图10是一个磁极36的放大图。当线材33a卷绕在基端侧部分36e上时，线材33a不产生向径向内侧施加的负荷。因此，径向上施加到线材33a的负荷受到抑制。并且，当线材33a卷绕在顶端侧部分36d上时，线材33a沿顶端侧部分36d的斜面产生负荷F36d。该负荷F36d，产生向定子31的径向内侧施加的负荷Fr、以及向径向中心轴AR施加的负荷Fc。负荷Fr压缩已卷绕的线材33a。然而，配置在基端侧部分36e上的线材33a这部分的负荷Fr受到抑制。因此，施加到定位于径向内侧的线材33a的负荷受到抑制。

负荷的抑制，可抑制线材33a的变形。负荷的抑制，可抑制线材33a的绝缘层的变形或破损。因此，负荷的抑制，可抑制介电击穿。尤其，当线材33a的材料是容易变形的导电材料时，负荷抑制的效果会更显著。例如，当线材33a由铝或铝合金制成时，可发挥出显著的效果。

图11示出了相邻的多个磁极36。设置在一个磁极36上的单线圈33u与设置在相邻磁极36上的单线圈33u之间，仅间隔线圈间隙G33。线圈间隙G33是相邻的两个单线圈33u之间的最小间隙。线圈间隙G33有助于定子线圈33的散热。线圈间隙G33限定形成在两个结束匝33f之间。

在本实施方式中，结束匝33f位于顶端侧部分36d与基端侧部分36e之间的边界线BR上。边界线BR与径向中心轴AR垂直。结束匝33f被定位成与边界线BR重叠。在比结束匝33f更靠近径向内侧处，配置比最终层少的层数。因此，在比结束匝33f更内侧处也会得到间隙。在比结束匝33f更内侧处，可获得比线圈间隙G33更大的间隙。这种配置有助于卷绕作业的容易化。

第二实施方式

本实施方式是以在先实施方式为基础方式的变形例。在上述实施方式中，一个单线圈为四层。取而代之地，在本实施方式中，单线圈为两层。

如图12所示，定子31具有18个磁极36。一个磁极36具有一个单线圈33u。磁极36具有顶端侧部分36d和基端侧部分36e。单线圈233u为两层。棒状部36c具有顶端侧部分36d和基端侧部分36e。结束匝33f配置在边界线BR上。在本实施方式中，也可以形成线圈间隙G33。

第三实施方式

本实施方式是以在先实施方式为基础方式的变形例。在上述实施方式中，一个单线圈为两层或四层。取而代之地，在本实施方式中，单线圈为三层。

如图13所示，定子31具有18个磁极36。单线圈333u为三层。在本实施方式中，也可以形成线圈间隙G33。

第四实施方式

本实施方式是以在先实施方式为基础方式的变形例。在上述实施方式中，基端侧部分36e为与径向中心轴AR平行的平直部。取而代之地，基端侧部分36e可以采用不向径向外侧扩大的形状。在本实施方式中，采用基端侧部分436e。

如图14所示，定子31具有多个磁极36。磁极36具有顶端侧部分36d和基端侧部分436e。基端侧部分436e为梯形。基端侧部分436e被形成为从径向内侧向径向外侧截面积逐渐减小。因此，基端侧部分36e也被称为非扩大部。在本实施方式中，由于顶端侧部分36d向顶端部36a方向逐渐变粗，所以磁饱和、或磁通泄漏也会受到抑制。并且，由于基端侧部分436e向连接部37方向逐渐变粗，因此磁饱和、或磁通泄漏也受到抑制。基端侧部分436e的宽度设定为，不会在卷绕工序中对卷绕作业带来不利影响。然而，当通过基端侧部分436e放大磁极36的根部侧时，如果从根部侧进行卷绕，则可能扰乱绕组。因此，宽度设定成使得卷绕不受干扰。例如，基端侧部分436e的倾斜度设定为，比由顶端侧部分36d所提供的倾斜度更平缓。例如，基端侧部分436e的最内侧的宽度设定为，小于顶端侧部分36d的最外侧的宽度Wo36d。

结束匝33f被配置在边界线BR上。在本实施方式中，也可以形成线圈间隙G33。相邻的两个单线圈33u之间，可以在磁极36的全长范围内形成间隙。

在本实施方式中，作用在初始匝33s、以及初始匝33s之后的数匝线材33a上的负荷也受到了抑制。

第五实施方式

本实施方式是以在先实施方式为基础方式的变形例。在上述实施方式中，所有多个磁极36具有相同的形状。取而代之地，多个磁极36也可以具有多种形状。在本实施方式中，在多个磁极36中，仅一部分磁极36具有顶端侧部分36d和基端侧部分36e。

如图15所示，定子32具有多个磁极36。多个磁极36包括具有棒状部36c的磁极36、和具有棒状部536c的磁极36。多个磁极36中的至少一个是具有棒状部36c的磁极36。具有棒状部36c的磁极36和具有棒状部536c的磁极36，沿定子芯32的周围交替配置。

棒状部36c具有顶端侧部分36d和基端侧部分36e。并且，在外侧部35d与顶端部36a之间，设置有台阶状的连接部536m。连接部536m的宽度，在顶端部36a的宽度与顶端侧部分36d的宽度之间。连接部536m的径向长度，即台阶的高度约为一根线材33a。即连接部536m的径向长度，几乎等于线材33a的直径。连接部536m的径向长度也可以设定为小于或等于线材33a的直径。

棒状部536c提供沿径向从内侧向外侧增大的截面。棒状部536c的截面积单调递增。棒状部536c提供V形棒状部。棒状部536c也可以是沿径向截面积恒定的I字形。

由于至少一个磁极36的棒状部36c为Y字形，因此抑制了顶端侧部分36d及基端侧部分36e上的磁饱和、或磁通泄漏。并且，棒状部36c与棒状部536c的交替配置，有时有助于确保单线圈33u之间的间隙。换言之，可以在相邻的两个磁极36之间配置更多的线材33a。

例如，在将旋转位置传感器等配置在相邻的两个顶端部36a之间的旋转电机中，棒状部36c的连续配置有时会妨碍传感器的配置。然而，仅在一部分上配置棒状部36c、或将棒状部36c与棒状部536c交替配置，可提供配置传感器所需的间隙。另外，棒状部36c的连续配置有时会阻碍线材33a在其之间的配置。然而，仅在一部分上配置棒状部36c、或将棒状部36c与棒状部536c交替配置，可提供向多个磁极36之间配置线材33a所需的间隙。

其他说明

在定子芯的齿上，为了降低导线卷绕时的张力(拉力)，有时具有将齿的宽度从芯内径侧向外径侧进行一定加宽的倾斜部。第一层的卷绕方向有时朝向倾斜部的宽幅方向。齿根部分的宽度相对较窄，并且由于齿的宽度窄，从芯外径侧输入或输出的磁体的磁通量有时会产生磁饱和。因此，可能导致通过线圈的磁通量减少，而发电电流输出降低。此外，齿的宽度狭窄部分的磁通密度变得过大，从而铁损增大，可能导致效率降低。当将导线卷绕在齿部上时，由于倾斜，过大的负荷直接施加到齿根侧的导线上，特别是第一层最先卷绕的线圈可能会变形。由于铝系导线比铜系导线更容易发生塑性变形，因此在某些情况下影响是显著的。

旋转电机包括转子和定子。旋转电机可用作电动机、发电机或电动发电机。旋转电机的部件之一，是具有定子芯和定子线圈的定子。旋转电机的制造方法或定子的制造方法，包括将线材卷绕在齿上的工序。齿的形状有助于改变旋转电机的特性。齿的形状有助于在卷绕线材的工序中改善作业并改善产品。公开了作为旋转电机的一种用途的内燃机用旋转电机。

定子具有磁极。一个磁极由一个齿提供。一个齿沿径向延伸。齿具有通过磁轭连接的基端部和与转子相对的顶端部。齿在基端部与顶端部之间，具有位于线圈中的芯部。齿在垂直于径向的截面中的截面积，在从基端部经由芯部直到顶端部是有变化的。顶端部具有比芯部大得多的径向截面积，以提供气隙。芯部具有扩大部(倾斜部)，扩大部的截面积从基端部向顶端部以超过预定比例的扩大比例在变大。芯部具有小于预定比例的剩余部(平直部)。剩余部比扩大部更靠近基端部。剩余部位于基端部与扩大部之间。在剩余部，扩大比例为零(0)。

旋转电机和旋转电机的部件，具有在线圈内向径向延伸的芯部。芯部具有扩大部，其截面积以超过预定比例的扩大比例从基端部向顶端部方向变大。芯部具有小于预定比例的剩余部。在旋转电机的制造方法中，将定子芯上形成有绕组的定子与转子组装。在旋转电机的部件的制造方法中，在向径向延伸的齿上设置截面积以超过预定比例的扩大比例从基端部向顶端部方向变大的扩大部。在旋转电机的部件的制造方法中，从小于预定比例的部分开始卷绕线圈，并向扩大部方向进行卷绕。在剩余部，扩大比例可以为零(0)以下。例如，剩余部可以具有恒定的截面积。在另一个示例中，剩余部也可以为负的扩大比例。在一些情况下，扩大比例可以由该部分的平均比例来表示。例如，当剩余部具有凹凸时，由于凹凸引起的截面积的变动要去掉。剩余部具有相当于1匝以上的线圈的长度。或者，剩余部具有相当于数匝线圈的长度。

其他实施方式

本说明书的发明内容并不限于列举出的实施方式。发明内容包括被列举出的实施方式和本领域技术人员基于它们而得到的变形实施方式。例如，发明内容并不限于实施方式中所公开的部件和/或要素的组合。发明内容可通过多种组合来实施。发明内容还可具有可追加到实施方式中的追加部分。发明内容包含实施方式中部件和/或要素被省略的实施方式。发明内容包含一个实施方式与其他实施方式间的部件和/或要素的置换或组合。所公开的技术范围并不限于实施方式的记载。所公开的技术保护范围，由权利要求书的记载来确定，还应理解为包括与权利要求书的记载具有同等意义及范围内的所有变更。

在上述实施方式中，顶端侧部分36d和基端侧部分436e，提供沿径向中心轴AR的线性粗度变化。取而代之地，粗度变化也可以是凸曲线或凹曲线。并且，粗度变化也可以是台阶状的。例如，顶端侧部分36d可以向径向外侧呈台阶状变粗。在这种情况下，优选的是，每个台阶的高度，即幅度的变化设定为约为线材33a的直径。也可以使幅度的变化小于线材33a的直径。并且，顶端侧部分36d与基端侧部分36e、436e之间可以存在台阶。另外，顶端侧部分36d和基端侧部分36e、436e也可以具有小的凹凸。即使在这种情况下，也可以使去除了小的凹凸成分后的粗度，如上述实施方式一样发生变化。

在上述实施方式中，棒状部36c具有顶端侧部分36d、基端侧部分436e、顶端连接部36m和基端连接部36n。取而代之地，也可以在它们之间设置平直部、扩大部、缩小部等。在上述实施方式中，长度L36d和长度L36e均大于线材33a直径的两倍。取而代之地，也可以是长度L36d或长度L36e大于线材33a直径的两倍。

Claims (10)

1.一种旋转电机的定子，其包括：

定子芯(32)，其具有多个磁极(36)；以及

定子线圈(33)，其卷绕在所述定子芯上；其中

设置在至少一个所述磁极中、且在所述定子芯内沿径向延伸的棒状部(36c、536c)，其具有：

顶端侧部分(36d)，其设置在所述棒状部中，且截面积以超过预定比例的扩大比例向顶端变大；以及

基端侧部分(36e、436e)，其设置在比所述顶端侧部更靠近基端侧处，且截面积的变化小于所述预定比例。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，

所述定子芯还具有：连接部(37)，其连接多个所述磁极；

所述磁极还具有顶端部(36a)，其设置在径向的顶端；

顶端连接部(36m、536m)，其连接所述顶端侧部分和所述顶端部；以及

基端连接部(36n)，其连接所述基端侧部分和所述连接部。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子，还包括：电绝缘性绝缘体(34)，其配置在所述定子芯与所述定子线圈之间；其中，

所述定子线圈的线材配置成在所述棒状部上形成多个层，在所述顶端侧部分上形成第一层数，在所述基端侧部分上形成小于第一层数的第二层数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的旋转电机的定子，其中，所述基端侧部分包括截面积恒定的平直部。

5.根据权利要求1-4任一项所述的旋转电机的定子，其中，所述顶端侧部分的长度(L36d)、和/或所述基端侧部分的长度(L36e)，大于所述定子线圈的线材直径的两倍。

6.根据权利要求1-5任一项所述的旋转电机的定子，其中，沿周向相邻的两个所述磁极，分别具有配置在所述棒状部上的单线圈(33u、233u、333u)；

在相邻的两个单线圈之间具有线圈间隙(G33)。

7.一种内燃机用旋转电机，其包括：

根据权利要求1-6任一项所述的旋转电机的定子(31)；以及

转子(21)，其与所述定子相对并可以旋转。

8.一种旋转电机的定子的制造方法，其包括：

形成工序，在用于提供磁极(36)的定子芯(32)的棒状部(36c、536c)上，设置顶端侧部分(36d)和基端侧部分(36e、436e)，其中，所述顶端侧部分设置在所述棒状部中，且截面积以超过预定比例的扩大比例向顶端方向变大，而所述基端侧部分设置在比所述顶端侧部分更靠近基端侧处，且截面积的变化小于所述预定比例；以及

卷绕工序，定子芯的线材(33a)从所述基端侧部分上开始卷绕，并向所述顶端侧部分进行卷绕。

9.根据权利要求8所述的旋转电机的定子的制造方法，其中，在所述卷绕工序中，

所述定子线圈的线材(33a)卷绕在所述顶端侧部分上从而形成第一层数，所述定子线圈的线材卷绕在基端侧部分上从而形成少于所述第一层数的第二层数。

10.一种内燃机用旋转电机的制造方法，其包括：

根据权利要求8或9所述的旋转电机的定子(31)的制备方法；以及

配置工序，在内燃机上将可旋转的转子(21)配置成与所述定子相对。