CN1255920C - 用于电枢的线圈绕组装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于电枢的线圈绕组装置中，所述电枢是通过将线圈导线绕制在多个铁心齿上形成的，在用于多相电动机或发电机的电枢的铁心中提供所述多个铁心齿，两组线圈绕制在用于每相的不同的铁心齿上，所述至少两组线圈彼此并联连接。因此，仅需在每个铁心齿上绕制一个线圈以避免线圈太厚或需要增加每个铁心齿的径向长度。通过适当地选择绕制方向和分度方向，可简化线圈绕制过程而不会在处理线圈末端的引线中产生问题。

Description

用于电枢的线圈绕组装置

技术领域

本发明涉及用于多相电动机和发电机的电枢的绕组装置。

背景技术

通常，在用于使用电动机的机动车的发动机起动器(可由ACG起动器组成)中，认为有必要使用具有相对大的直径的线圈导线来产生用于起动发动机所需的大转矩。然而，使用具有大直径的线圈导线使加宽缝隙(铁心齿(core teeth)间的间隔)成为必要并导致线圈体积增加，以致电动机的尺寸增加并且由于粗线圈导线的处理难度而使生产效率降低。另外，使用具有较高刚度的粗导线产生对于线圈绕制机的处理问题，线圈绕制机通常是由飞轮绕制机组成。

为消除这种问题，可以想到使用较细的线圈导线和为每相提供并联连接的两组线圈。用于绕制这些线圈的绕制机可以由飞轮型线圈绕制机组成，如图6所示。图6示出了如何将线圈导线L绕制在齿11a上。根据使用飞轮12和导线导板13的这种飞轮型线圈绕制机，将线圈导线L引导到将绕制到其上的目标齿11a上，该线圈导线L是从按箭头A表示的方向旋转的飞轮12中脱出的。当线圈完全绕制在齿11a上时，在三相电动机的情况下，按3θ(其中θ是铁心齿的间距角)的角度分度(index)铁心(定子)11以便将下一线圈绕制在下一第三齿上。

可用两种不同的方法将两组线圈绕制在铁心齿上而不改变铁心齿的数量。如图8所示，可将两组线圈中的一组绕制在另一组上。对U相位，例如，首先绕制第一组的线圈Ua，然后将第二组的线圈Ub绕制在第一组线圈Ua上。如图7所示，它们彼此并联连接。这可以通过使用常规的飞轮型绕制机、通过用两种回转(revolution)而不是一种回转分度电枢来完成U相的线圈绕制过程而实现。在这种情况下，线圈的外部直径增加，并且可干扰相邻的线圈Vb，例如，特别是在缝隙宽度减小的缝隙的底部。可以通过加宽缝隙来避免这种情况，但是将导致电动机大小不可接受的增加。

也有可能沿相应的齿的径向长度将第一和第二线圈相互相邻绕制，如图9所示，并且无需加宽相邻齿间的间隔。这也可通过使用常规的飞轮型绕制机，通过用两种回转而不是一种回转分度电枢来完成每相的线圈绕制过程而实现。在这种情况下，要求每个铁心齿具有不可接受的长度以便能在每个铁心齿上容纳二组线圈。同样，在两组线圈间产生间隙，这也增加了每个铁心齿的径向长度。

不管是将两组线圈彼此上下绕制还是并排相邻绕制，都不可避免地增加了电动机的大小。另外，对每个齿来说有两对线圈引线，并且容易干扰绕制线圈的过程。在线圈绕制期间需要适当地放置引线。而且，以可靠的方式正确地连接线圈的引线也并非容易之事。在任何一种情况下，需要用两种回转分度定子，并且这也减小了生产效率。

发明内容

鉴于现有技术的这些问题，本发明的主要目的是提供用于电动机或发电机的电枢的线圈绕组装置，其允许使用相对细的线圈导线同时确保大转矩或电力输出。

本发明的第二目的是提供一种线圈绕组装置，该线圈绕组装置提供至少两组彼此并联的线圈，而实质上不会使线圈绕组装置复杂化。

本发明的第三目的是提供一种线圈绕组装置，该线圈绕组装置提供至少两组彼此并联的线圈，而实质上不会减小生产效率。

本发明的这些和其他目的能通过提供用于电枢的线圈绕组装置来实现，通过将线圈导线绕制在多个铁心齿上形成电枢，在用于多相电动机或发电动的电枢的铁心中提供铁心齿，该线圈绕组装置包括：对于每一相，至少两组线圈绕制在不同的铁心齿上，该至少两组线圈彼此并联连接。其中，用于每相的每组线圈包括绕制在不同铁心齿上的多个线圈，以及，与不同组线圈相应的所述铁心齿被分组在相应于不同线圈组的所述电枢的沿圆周分开的区域中。

因此，需要每个铁心齿仅具有绕制在其上的一个线圈(尽管可能必须增加铁心齿的数量)，从而能避免线圈的过分变粗(导致需要加宽铁心缝隙)或需要增加每个铁心齿的径向长度。通常，为电枢提供三相星形连接的线圈。

具体来说，最好将与不同线圈组相应的铁心齿分组(group)在电枢的圆周地分开的区域中以便可简化线圈绕制过程期间铁心的分度。最好，可在绕制用于每相的线圈组同时以固定的旋转方向分度铁心。也可能以重叠的形式排列两组或多组线圈。然而，在这种情况下，有必要通过用以绕制用于每相的单个线圈组的线圈的一个完整的回转来分度铁心，同时会减小生产效率。

根据本发明的优选实施例，线圈组的数量为2，在电枢的两个半圆周区域中集合与不同线圈组相应的铁心齿，属于线圈组中之一的一个线圈正以某一方向绕制同时属于另一线圈组的线圈以相反的方向绕制。由此，对每个相位来说，可将通常需要连接的两个线圈组的线圈末端物理上彼此接近排列。

如果绕制用于每相的线圈组的同时以固定的旋转方向分度铁心是特别有益的。因此，可通过相同的飞轮绕制线圈组或通过两个不同的飞轮同时绕制线圈组。在任何一种情况下，都可提高生产效率而不增加成本。

可替代地，属于不同线圈组的线圈可以按相同方向绕制。在这种情况下，当绕制线圈组中之一的线圈时，当结束绕制该一个线圈组时，应当通过一半的回转来按第一方向分度铁心，然后，当绕制另一线圈组的线圈时，以相反的第二方向分度铁心。由此，对每相来说，通常需要连接的两个线圈组的线圈末端物理上彼此接近排列。

即使当属于不同线圈组的线圈均以相同的方向绕制时，也有可能绕制所有线圈同时以固定的旋转方向分度铁心，尽管对每相来说，通常需要连接的两个线圈组的线圈末端排列在直径方向相反的位置。

附图说明

现在，在下文中将结合附图来描述本发明，其中：

图1是表示用于实施本发明的电枢的线圈绕组装置的平面图；

图2是表示用于U相的线圈绕组装置的说明图；

图3是与图1相似的视图，表示本发明的第二实施例；

图4是与图2相似的视图，表示本发明的第二实施例；

图5是与图3相似的视图，表示本发明的第三实施例；

图6是表示示例性线圈绕制机的说明图；

图7是表示线圈组的并联连接的图；

图8是在铁心齿上将两个线圈组的一个绕制在另一个之上的例子的放大的局部视图；

图9是将两个线圈组彼此相邻绕制在铁心齿上的例子的放大的局部视图。

具体实施方式

图1是表示实施本发明的用于电枢1的线圈绕组装置的前视图。图2是线圈绕组装置的简化图。电枢1可用作用于汽车发动机的ACG起动器的定子，并且具有通过螺栓固定地连接到发动机的端壁的环形铁心2，该环形铁心与图中未示出的发动机的曲轴处于同轴的关系。通常将图中未示出的圆柱转子以同轴的关系绕铁心2可旋转地放置。

铁心2具有沿圆周以固定间隔设置的18个放射状延伸的齿2a。在该电枢1中，以并联的关系将两组三相线圈绕制在齿2a上，且图7示出了这些线圈是如何连接的。在下文中将描述线圈是如何绕制的。在该例子中的绕制机包括如图6中所示的那种飞轮型绕制机。

将铁心2分成两个区域，每个区域延伸整个圆周的一半并包括9个铁心齿2a。对一个区域来说，线圈导线L按如图6所示的类似的方式绕制在与U相相应的铁心齿2a上，并且起点S相应于星形连接的中心节点C1。每隔三个铁心齿2a挨个绕制线圈U11、U12和U13，以及将线圈U13的末端引出铁心2作为输入/输出引线U1。

当使用单个飞轮绕制机时，继续使用相同的线圈导线L来从最后一个铁心齿将线圈U23绕制在第三铁心齿2a上。也作为第二组线圈U21、U22和U23的起点S的第一组线圈U11、U12和U13的终点E沿铁心的轴向方向拉出并由适当的夹具固定以便不会干扰第二组线圈的线圈绕制过程。当绕制过程从第一区D1移动到第二区D2时，颠倒飞轮12的旋转方向。第二组线圈U21、U22和U23的终点E相应于中心节点C2，该中心节点通常最终连接到中心节点C1。无需在绕制第二区的线圈之前剪断线圈导线有助于提高生产效率。

当使用双飞轮绕制机时，可同时绕制两组线圈。通过使用分开的线圈导线，两个飞轮分别从属于第一和第二区D1和D2的第一和第二线圈组的起点S开始绕制过程。在整个线圈绕制过程中，两个飞轮以相反的方向旋转，而且需要使两组线圈的起点S和终点E相互连接。

在任何一种情况下，由线圈U11至U13组成的第一组线圈Ua以及由线圈U21至U23组成的第二组线圈Ub按如图1和2所示那样形成。在最终完成电枢前，随后以相似的方式绕制用于V和W相的线圈。通常，对用于V和W相的线圈绕制过程来说，需要分开的分度过程。因为线圈绕制方向在第一第二区D1和D2之间是不同的，通常可简单地连接彼此相邻放置的第一组线圈的起点S(C1)和第二组线圈的终点E(C2)，并且通常可简单地连接彼此相邻放置的第一组线圈的终点E(U1)和第二组线圈的终点S(U2)，同时以正确的方向在每个线圈中引导电流。因此，以相同的方向引导铁心齿2a中的磁通量，如图2中的箭头Φ1和Φ2所示。

下面将参考图3和4描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，再将铁心2划分为两个区，每个区延伸整个圆周的一半并包含9个铁心齿2a，如图3所示。通常将线圈U11、V11和W11的起点S指定为中心节点C1，并从中心节点C1绕制每个线圈组。

当已经完全绕制了U相的用于第一区的线圈时，例如，打算绕制U相的用于第二区的线圈，剪断线圈导线L，并且从线圈U13已经绕制了整个回转的一半的位置处分度铁心2。然后通过使用以相同方向旋转的飞轮12绕制从线圈U21开始的第二组线圈，同时以相反的方向分度铁心，如图3中箭头C所示。

因此，根据该实施例，可仅使用单个飞轮，以及在整个线圈绕制过程中飞轮的旋转方向保持固定。然而，在绕组每相的线圈的过程中，需要按一种以上的回转来分度铁心2。在开始绕制第二组线圈前，由于铁心2的分度，通常能简单地连接彼此相邻放置的第一组线圈的起点S(C1)和第二组线圈的起点S(C2)，以及通常能简单地连接彼此相邻放置的第一组线圈的终点E(U1)和第二组线圈的终点E(U2)，同时以正确的方向在每个线圈中引导电流。因此，以相同的方向引导铁心齿2a中的磁通量。

图5表示本发明的第三实施例，其中能绕制线圈而不必颠倒铁心的分度方向而且不需要改变飞轮的旋转方向。无需颠倒分度方向允许使用双飞轮绕制机。在后一种情况下，两个飞轮可以相同方向旋转，这简化了飞轮绕制机的结构。

根据第三实施例，执行用于第一区D1的线圈绕制过程同时按箭头B指示的方向分度铁心2，以及继续进行用于第二区D2的线圈绕制过程同时按同的方向(以箭头B指示)继续分度铁心。通过这种做法，可执行线圈绕制过程而不需要颠倒分度方向，并且这有助于提高生产效率。然而，为使两组线圈彼此并联连接以确保在每个铁心齿处的磁通量的正确方向，通常需要连接处于斜对相反位置处的线圈末端。

所描述的实施例涉及定子，但也可涉及其中并联绕制线圈导线的转子。在上述的实施例中使用飞轮绕制机，但也可使用其他类型的绕制机。在上述实施例中为每相提供两个线圈组，但本发明并不限于使用两组线圈，而是也可能使用两组以上的线圈。

尽管已经根据其优选实施例描述了本发明，但是在不脱离由附后的权利要阐述的本发明的范围的情况下，很显然，对本领域的技术人员来说可能做出各种替代和修改。

Claims (12)

1、一种用于电枢的线圈绕组装置，所述电枢是通过将线圈导线绕制在多个铁心齿上形成的，在用于多相电动机或发电机的电枢的铁心中提供所述多个铁心齿，包括：

绕制在用于每相的不同的铁心齿上的至少两组线圈，所述至少两组线圈彼此并联连接；

其中，用于每相的每组线圈包括绕制在不同铁心齿上的多个线圈，以及，与不同组线圈相应的所述铁心齿被分组在相应于不同线圈组的所述电枢的沿圆周分开的区域中。

2、如权利要求1所述的线圈绕组装置，其特征在于：用于每相的所述线圈组是在以固定的旋转方向分度所述铁心的同时被绕制的线圈组。

3、如权利要求2所述的线圈绕组装置，其特征在于：属于所述线圈组中之一的线圈具有某一绕制方向，并且属于另一线圈组的线圈具有相反的绕制方向。

4、如权利要求2所述的线圈绕组装置，其特征在于：属于不同线圈组的所述线圈都是以相同的方向绕制的线圈。

5、如权利要求1所述的线圈绕组装置，其特征在于：所述电枢配备有三相星形连接的线圈。

6、如权利要求1所述的线圈绕组装置，其特征在于：所述线圈组的数量为2，以及，与不同线圈组相应的所述铁心齿被分组在所述电枢的两个半圆周区域中，属于所述线圈组中之一的线圈是被按某一方向绕制的线圈，同时属于另一线圈组的线圈是被按相反的方向绕制的线圈。

7、如权利要求6所述的线圈绕组装置，其特征在于：用于每相的所述线圈组是在以固定的旋转方向分度所述铁心的同时绕制的线圈组。

8、如权利要求7所述的线圈绕组装置，其特征在于：所述线圈组是用相同的飞轮绕制的两个线圈组。

9、如权利要求7所述的线圈绕组装置，其特征在于：所述线圈组是用两个不同的飞轮同时绕制的线圈组。

10、如权利要求1所述的线圈绕组装置，其特征在于：所述线圈组的数量为2，以及，与不同线圈组相应的所述铁心齿被分组在所述电枢的两个半圆周的区域中，属于不同线圈组的所述线圈都是以相同的方向绕制的线圈。

11、如权利要求10所述的线圈绕组装置，其特征在于：所述两个线圈组是通过以下方式绕制而成的线圈组：当绕制所述线圈组之一的线圈时，在完成绕制该一个线圈组后，通过回转一半，以第一方向分度所述铁心，然后，当绕制另一线圈组的线圈时，以相反的第二方向分度所述铁心。

12、如权利要求10所述的线圈绕组装置，其特征在于：用于每相的所述线圈组是在以固定的旋转方向分度所述铁心的同时绕制的线圈组。

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