CN1985425A

CN1985425A - 具有带多个线状物的定子绕组的发电机

Info

Publication number: CN1985425A
Application number: CNA2005800233886A
Authority: CN
Inventors: 陈汉阳; K·E·尼特
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: KR101122967B1; US6940202B1; CN100514795C; EP1794866A4; KR20070012742A; EP1794866B1; DE602005021897D1; EP1794866A1; WO2005117238A1

Abstract

一种用于电机的定子，包括一具有多个周向隔开的芯槽的通常圆柱形定子铁芯。一定子绕组包括多相，每相包括多个线状物，每个线状物围绕定子铁芯周向延伸以形成多层。每个线状物为导线，其具有多个设置在芯槽中的大致直线段。所述直线段通过多个端环段交替连接在定子铁芯的第一和第二端上。特定相的所述线状物每个都具有定子铁芯内的平均径向位置，并且在整个所述层内交错，使得每个线状物的平均径向位置和另一个线状物的平均径向位置之间的距离最小化。

Description

具有带多个线状物的定子绕组的发电机

背景技术

本发明通常涉及发电机(electrical machine)，尤其是涉及用于具有多个线状物的电机的定子绕组，该线状物具有减少的横流循环(cross current circulation)。发电机，诸如交流电发电机，或者交流发电机是已知的。现有技术的交流发电机通常包括设置在交流发电机外壳中的定子组件和转子组件。定子组件安装在外壳上，并且包括具有通常圆柱形的定子铁芯，所述定子铁芯具有形成在其中的多个槽。转子组件包括连接到通常圆柱形轴上的转子，所述圆柱形轴可旋转地安装在外壳中并且与定子组件同轴。定子组件包括多个卷绕在其上的导线，形成绕组。定子绕组由位于槽中的直线部分和连接每个相的两个相邻直线部分的端环部分形成，并且以预定的多相(例如三或六相)卷绕方式形成在定子铁芯的槽中。转子组件可以为任意类型的转子组件，诸如“爪磁极”转子组件，其通常包括作为爪指一部分的相对磁极，它们围绕带电的转子线圈设置。转子线圈在爪指中产生磁场。当原动机，例如汽轮机、燃气轮机或者来自汽车内燃机的传动皮带使转子组件转动时，转子组件的磁场穿过定子绕组，以已知的方式在定子绕组中感应出交变电流。交变电流随后从交流发电机传送到分配系统上，用于电器消耗，或者在汽车交流发电机的情况下，传送到整流器并随后传送到用于汽车电池的充电系统。

一种类型的装置是高槽填充定子，其特征在于矩形导线，该矩形导线在每个槽中对齐为至少一个径向排，并且包括任意绝缘材料在内的所述槽的宽度与包括任何绝缘材料在内的矩形铁芯槽的宽度紧密配合。对本领域技术人员来说显而易见的是，术语矩形芯槽可包括在边角处具有倒圆的矩形，和/或包括位于内表面处的特定形状的槽口。

高槽填充定子是有利的，因为它们由于更低的电阻而具有更少的热损耗，并且与其他类型的现有技术定子相比，有助于每个绕组产生更多的电能。但是，因为绕组通常交错，使这些定子是不利的，其中导线需要使每个槽的外部和内部径向部分交替。这是因为一个端环将容纳于第一槽的外径向深度中的直线部分连接到容纳于第二槽的内径向深度中的直线部分上。该导线在第二槽的外部径向深处中留下间隙，因此，第二导线必须将容纳于第二槽的外部径向深处中的直线部分连接到容纳于第三槽的内部径向深处中的直线部分上。这些交错绕组需要交错过程以在将绕组插入到芯部中之前交错所有相的导线，或者需要连接过程以连接单个的U形导线，因此不利地增加了放置绕组定子的复杂性。

在双线状物绕组定子中，每个相圈包括并联的两根导线或线状物。在具有特定电阻的双线状物设计中的导线横截面大体上为具有相同电阻的单线状物设计中的导线横截面的一半。因此，双线状物设计中的导线具有更大的结构柔性，以用于在定子绕组端匝处弯曲和转向。然而，双线状物绕组可能由于线状物之间的横流循环而过热。当两个线状物通过不同的磁通量连接并因此具有不同的电动势时，能够发生横流循环。如果第一线状物的直线部分与第二线状物的直线部分相比具有芯槽内不同的平均径向位置，并且出现称作磁通量槽漏的现象的话，这些能够发生。

磁通量的“正常”路径为流经径向向外向下的一个齿，周向穿过轭并最终流经径向向内向下的另一个齿，完全环绕芯槽。用于磁通量的此路径环绕并且因此连接位于环绕芯槽中的所有直线部分。然而，磁通量的一部分通过过早地越过槽，在其达到轭之前短路(shortcircuits)这些路径-所述磁通量的该部分称作槽漏磁通。该槽漏磁通仅包围，并因此连接直线段，所述直线段位于槽漏磁通过早地与槽相交的径向位置的径向内侧。因此，槽漏磁通可以导致具有槽内不同平均径向位置的线状物具有不同的电动势，因此导致横流循环。该过热和横流循环降低了交流发电机的效率。

另外，对于高槽填充定子来说，横流循环问题被放大，所述高槽填充定子的典型周向芯槽宽度(例如，小于2.6毫米)窄于典型的定子铁芯槽宽。这是准确的，因为磁通量更喜欢遵循阻力最小的路径，其通常沿着如上所述的磁性渗透性材料的路径，作为“正常”路径。但是，根据经过芯槽的路径的磁阻，一定数量的磁通量过早地与芯槽相交。人们发现芯槽中的不渗透材料，例如空气、铜丝和绝缘体的宽度增大了磁阻以允许磁通量流动。因此，芯槽周向越窄，磁通量漏泄量越大，并且横流循环量越大。

最近的定子新技术已经将定子中的相数从三相增加到更多相，例如六相。具有较多相数的定子因此放大了横流循环问题，因为定子具有较多数目的位于芯子中的芯槽，所述芯槽具有相似的周向间隔，并因此每个芯槽的周向宽度通常较窄。

因此，人们希望提供一种应用双线状物设计的定子，同时减少了线状物之间的横流循环大小。

发明内容

根据本发明的用于电动发电机的定子包括一通常圆柱形的定子铁芯，所述定子铁芯在其表面上具有多个周向隔开且轴向延伸的芯槽。所述芯槽在所述定子铁芯的第一和第二端之间延伸。所述定子还包括多相定子绕组，其中每相包括第一线状物和第二线状物，所述线状物围绕定子铁芯周向延伸以形成多层。此处使用的术语“层”是指围绕芯子周向延伸的导线部分，使端环段与大致直线段交替并且使每个直线段与定子铁芯的中心轴线具有大体上相同的径向距离。尽管所述层显示为完整的周向围绕定子铁芯，但是人们希望在完成整个圆周之前使层截止。因此，在此使用的术语“层”是指围绕定子铁芯延伸至少大部分圆周的一部分导线。

每个线状物为具有多个设置在芯槽中的大致直线段的导线，并且可以由单个连续导线形成。所述直线段通过多个端环段交替连接在所述定子铁芯的所述第一和第二端上。特定层的每个直线段与定子铁芯的中心轴线具有大致相同的径向距离，并且端环段可以形成级联(cascaded)卷绕方式。所述级联卷绕方式在提交于2003年5月22日的美国专利申请No.10/443,441中详细描述，并且其内容以参考方式结合在本申请中。

特定相的第一和第二线状物每个都具有定子铁芯槽内的平均径向位置。每相的第一和第二线状物在整个层内交错，使得第一线状物的直线段的平均径向位置和第二线状物的直线段的平均径向位置之间的距离最小化。

所述级联卷绕方式不需要现有技术中的复杂交错缠绕过程或者发夹型导线。定子绕组级联并且不交错，因为每层的每个直线段与定子铁芯的中心轴线具有相同的径向距离，因此，不在具有其他导线的槽中的向后和向前位置之间交替。另外，定子绕组级联并且不交错，因为端环段形成为使得对于每层来说导线径向对齐，即，第一层始终放置在第二层的径向外侧，所述第二层始终放置在第三层的径向外侧，依此类推。最后，定子绕组级联并且不交错，因为对于每层来说，所述相可以从内径连续地插入芯子，即，第一层的第一相可以在第一层的第二相插入芯子之前插入芯子中，所述第二相可以在第一层的第三相之前插入芯子中，依此类推。

而且，每相的第一和第二线状物的交错方式减小了第一和第二线状物之间的横流循环的大小。这减少了定子内的生热量，因此使定子更有效率。

附图说明

当结合附图阅读下列优选实施例的详细描述时，本发明的上述以及其他优点对本领域的技术人员来说变得显而易见，其中：

图1是包括单相绕组的现有技术的定子铁芯的透视图；

图2是图1中绕组的透视图；

图3是如图1中圆圈标识“图3”所指示的一部分图1的放大图；

图4是包括单相绕组的根据本发明的定子铁芯的透视图；

图5是图4中绕组的透视图；

图6是如图4中圆圈标识“图6”所指示的一部分图4的放大图；

图7-13是类似于图6的视图，显示了用于定子一相的双导线的不同配置；

图14是具有本发明的定子的交流发电机的示意图，其中该交流发电机具有两个零点；

图15是具有四个零点的交流发电机的示意图；

图16是具有四个零点的交流发电机的可选实施例的示意图；

图17是根据本发明的定子绕组一部分的端环部分的透视图；

图18包括图17中端环段在内的根据本发明的定子绕组的一部分的端环段层的透视图；

图19a是包括图18的层在内的根据本发明的定子绕组的多个端环段层的透视图；以及

图19b是包括根据本发明的多个直线段和端环段在内的图19a中显示的定子绕组的多个端环段层的透视图。

具体实施方式

现在参见图1-3，现有技术的定子通常以10表示。定子10包括通常圆柱形定子铁芯12，该定子铁芯具有多个周向隔开且轴向延伸的芯槽14。芯槽14界定了位于其间的多个齿15，其通过轭19彼此连接。芯槽14在定子铁芯12的第一端16和定子铁芯12的第二端18之间延伸。定子铁芯12包括具有多相的定子绕组20(为简单起见，定子绕组20的图1-13仅显示了一相并且未显示必需的端环形状，其允许所有相的端环嵌套，例如图17、18、19a和19b中显示的级联绕组)。定子绕组20的每个相包括第一线状物22(filar)和第二线状物24。如图1-3，以及图4-13中所示，第二线状物24由点划阴影线表示。第一和第二线状物22、24围绕定子铁芯12周向延伸以形成具有直线段的多个层，所述直线段与定子铁芯的中心轴线具有大体相同的径向距离。图1显示了定子铁芯12，该定子铁芯具有包括在其内部的绕组20的一相。图2显示了从定子铁芯12上拆下的绕组20。在该现有技术的定子10中，第一线状物22缠绕在定子铁芯12上，装填为定子铁芯12的前四层，第二线状物24缠绕在定子铁芯12上，装填为定子铁芯的接下来的四层，如图3所示。

每个第一和第二线状物22、24可以是单个连续导线，其具有设置在芯槽14中的多个大致直线段26。直线段26通过多个端环段28交替连接在定子铁芯12的第一和第二端16、18上。特定层的每个直线段26与定子铁芯12的中心轴线30具有大致相同的径向距离，并且端环段28可以形成级联卷绕方式。

特定相的第一线状物22界定了定子铁芯12内的第一平均径向位置32，特定相的第二线状物24界定了定子铁芯12内的第二平均径向位置34。如图3所示，在这种类型的现有技术的交流发电机中，在第一线状物22的平均径向位置32和第二线状物24的平均径向位置34之间存在显著差异，如参考字母H所示。该差异导致第一和第二线状物22、24之间的横流循环，其降低了交流发电机的效率。

现在参见图4-6，本发明的定子通常以40表示。定子40包括通常圆柱形定子铁芯42，该定子铁芯具有多个周向隔开且轴向延伸的芯槽44。芯槽44在定子铁芯42的第一端46和定子铁芯42的第二端48之间延伸。定子铁芯42包括具有多相(为简单起见，定子绕组20的图1-13只显示了一相)的定子绕组50。定子绕组50的每个相包括第一线状物52和第二线状物54。第一和第二线状物52、54围绕定子铁芯42周向延伸以形成多层。图5显示了从定子铁芯42上拆下的绕组50。第一线状物52和第二线状物54缠绕在定子铁芯42上。

每个第一和第二线状物52、54可以是单个连续导线，其具有设置在芯槽44中的多个大致直线段56。直线段56通过多个端环段58交替连接在定子铁芯42的第一和第二端46、48上。特定层的每个直线段56与定子铁芯42的中心轴线60具有大致相同的径向距离。

特定相的第一线状物52界定了定子铁芯42内的第一平均径向位置62，特定相的第二线状物54界定了定子铁芯42内的第二平均径向位置64。如图6所示，每相的第一和第二线状物52、54在整个层内交错，使得第一线状物52的第一平均径向位置62和第二线状物54的第二平均径向位置64之间的距离H最小化。

图4、5和6显示了八层绕组50的卷绕方式，其中第一线状物52占据定子铁芯42的层1、3、5和7，第二线状物54占据定子铁芯42的层2、4、6和8。具有任何层数的绕组50在第一线状物52与第二线状物54沿径向方向交替布层时可称作以交替方式交错，如图4、5和6中所示的绕组50。最好是第一平均径向位置62和第二平均径向位置64之间的距离H小于线状物52、54中任意一个的径向宽度W的1.75倍。

图7-13显示了七个其他的交错方式，导致小于1.75W的距离H。图7显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1、4、5和8，第二线状物54占据层2、3、6和7。图8显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1、2、7和8，第二线状物54占据层3、4、5和6。图9显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1，3、6和8，第二线状物54占据层2、4、5和7。图10显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1、2、6和8，第二线状物54占据层3、4、5和7。图11显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1、3、5和8，第二线状物54占据层2、4、6和7。图12显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1、3、7和8，第二线状物54占据层2、4、5和6。图13显示了定子10，其中第一线状物52和第二线状物54交错，使得第一线状物52占据层1，3、5和6，第二线状物54占据层2、4、7和8。图7-13的卷绕方式因此不以交替方式，而是以包括由相同线状物组成的至少一对径向相邻层的交错方式交错，即，图11的层6和层7径向相邻并由相同线状物54组成。

在本发明的一个实施例中，每相的第一线状物52和第二线状物54都包括第一端66和第二端68。第一和第二线状物52、54的第一端66彼此连接并且第一和第二线状物52、54的第二端68彼此连接使得每相的第一和第二线状物52、54并联。每相的第一和第二线状物52、54的第一端66连接到零点(neutral point)上，并且每相的所述第一和第二线状物52、54的所述第二端68连接到整流器上。

在图14中，交流发电机具有六相70和两个零点(中性点)72、76。相70第一半部的线状物52、54的第一端66连接到第一零点72上，相70第一半部的线状物52、54的第二端68连接到第一整流器74上。相70第二半部的线状物52、54的第一端66连接到第二零点76上，相70第二半部的线状物52、54的第二端68连接到第二整流器78上。

在另一个实施例中，第一线状物52的第一端66不连接到第二线状物54的第一端66上。第一线状物52的第一端66连接到第一零点上，第二线状物54的第一端66连接到第二零点上。第一和第二线状物52、54的第二端68彼此连接并连接到整流器上。用于每个星形接法的该双零点接线方案有利地使横流循环问题最小化。如果每个线状物电阻等于R，那么双零点的循环通路等于4R(如图15所示，线状物54+54+52+52的电阻)，而单零点的循环通路等于2R(如图14所示，线状物54+52的电阻)。因此，双零点的循环电阻大至单零点电阻的两倍。然而，图15的双零点的循环电压是单零点的1.73倍，因为每个循环通路具有两个相80，其具有相反极性并且具有120度相移。因此，具有双零点连接的定子的循环电流是具有单零点连接的定子的0.865倍(1.73除以2)。

参见图15，显示了具有六相80的交流发电机，其中相80第一半部的第一线状物52的第一端66连接到第一零点82上，相80的第一半部的第二线状物54的第一端66连接到第二零点84上。相80第一半部的第一和第二线状物52、54的第二端68连接到第一整流器86上。类似地，相80第二半部的第一线状物52的第一端66连接到第三零点88上，并且相80的第二半部的第二线状物54的第一端66连接到第四零点90上。相80第二半部的第一和第二线状物52、54的第二端68连接到第二整流器92上。

在另外一个实施例中，每个第一线状物52的第一端66连接到第一和第二零点之一上，并且每个第二线状物54的第一端66连接到所述第一和第二零点的另一个上。这样，用于任意特定相的第一和第二线状物52、54的第一端66连接到不同的零点上。每相的第一和第二线状物52、54的第二端68彼此连接并连接到整流器上。

在这种类型的交流发电机中，第一线状物52的至少一个第一端66连接到第一和第二零点之一上，并且第一线状物52的剩下的第一端66连接到第一和第二零点的另一个上。第二线状物54的至少一个第一端66连接到第一和第二零点之一上，避过能去第二线状物54的剩下的第一端66连接到第一和第二零点的另一个上。如图16中最佳显示的那样，该导线连接方案有利地使横流循环问题进一步最小化。这是准确的，因为第一相94的电动势现在具有与第三相100的电动势相同的极性，因此，合成的交叉循环电动势是相94和100的电动势的合成(addition)。类似地，第二相98的电动势具有与第三相100的电动势相同的极性。具有横向循环回路的电动势也减少了横向循环电流，因为两个电压正弦波发生120度移位。两个120度移位正弦波相加产生一波，该波的振幅等于同样两个正弦波相减的合成波的0.58倍。

更具体地，参见图16，在具有六相的交流发电机中，所述相的第一半部的第一线状物52的第一端66连接到第一和第二零点之一上。所述相第一半部的第二线状物54的第一端66连接到第一和第二零点的另一个上。

在图16中，第一相94的第一线状物52的第一端66连接到第一零点96上。第二和第三相98、100的第一线状物52的第一端66连接到第二零点102上。第一相94的第二线状物54的第一端66连接到第二零点102上。第二和第三相98、100的第二线状物54的第一端66连接到第一零点96上。第一、第二和第三相94、98、100的第一和第二线状物52、54的第二端68彼此连接并连接到第一整流器104上。

第四相106的第一线状物52的第一端66连接到第三零点108上。第五和第六相109、110的第一线状物52的第一端66连接到第四零点111上。第四相106的第二线状物54的第一端66连接到第四零点111上。第五和第六相109、110的第二线状物54的第一端66连接到第三零点108上。第四、第五和第六相106、109、110的第一和第二线状物52、54的第二端68彼此连接并连接到第二整流器112上。

尽管上面已经围绕具有两个线状物的定子进行了讨论，但是对于本领域技术人员显而易见的是，具有并联连接的任意数目的多个线状物，例如三个或四个的定子10都可能存在横向循环问题。在这种情况下，为了将横流循环问题最小化，人们希望所述多个线状物具有交错方式。另外，人们希望以交替方式使线状物交错。例如，具有三个线状物的定子10以交替方式交错，使得层1由第一线状物组成，层2由第二线状物组成，层3由第三线状物组成，层4由第一线状物组成，依此类推。

现在参见图17，每个第一和第二线状物52、54可以是单个连续导线，其具有多个设置在芯槽44中的大致直线段56。直线段56通过多个端环段58交替连接在定子铁芯42的第一和第二端46、48上。特定层的每个直线段56与定子铁芯42的中心轴线60具有大致相同的径向距离，并且端环段58形成级联卷绕方式。

端环段58适合于为定子绕组50的一部分，并且包括第一大致直线端部118和第二大致直线端部120，它们都紧邻定子绕组50的各直线段(在下文更为详细讨论)。端环段58的第一端部118和第二端部120与定子铁芯42的中心轴线60具有相同的径向距离。第一端部118和第二端部120形成定子绕组50的通常以122指示的层的一部分，所述层的直线段与定子铁芯42的中心轴线60具有相同的径向距离。尽管例如118和120的端部被描述为实体，事实上，它们只是大致直线段的一部分，在下文更为详细地描述。

端环段58包括第一倾斜部分124和第二倾斜部分126，它们相交于顶部128。第一倾斜部分124大致同径(co-radial)于层122、第一端部118和第二端部120。第二倾斜部分126大致不同径于层122、第一端部118和第二端部120。顶部128包括第一径向延伸部130。第一径向延伸部130从第一倾斜部分124沿径向向外方向延伸，其提供了用于端环段58的径向向外调节。第二径向延伸部132连接第二倾斜部分126和第二端部120。第二径向延伸部132从第二倾斜部分126沿径向向内方向延伸，其提供了用于端环段58的径向向内调节。尽管图17、18、19a和19b中显示的诸如130和132的径向延伸部表现为锐角弯头，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，典型的径向延伸部，例如56和58实质上更为平缓并包括圆角，未显示。

尽管已经显示了端环段58，其中径向向外调节邻近顶部128，径向向内调节邻近第二倾斜部分126，但是本领域的技术人员应该理解，径向向外和向内调节可以在第一倾斜部分124、第二倾斜部分126和顶部128的任意一个或两个上以便提供级联卷绕方式，在下文更为详细地描述。

现在参见图18，图17的端环段58显示为邻近多个大致相同的端环段，通常以134和136指出。端环段58、134和136形成定子绕组50的层122的一部分。端环段58、134和136显示为三相卷绕方式，但是本领域的技术人员应当理解，端环段58、134和136可以按照例如六相卷绕方式，或者任意其他有利于发电或在电动机情况下产生扭矩的卷绕方式形成。端环段58、134和136优选地都设置在定子铁芯42的第一端46处。

部分120连接到以138示意性显示的第一直线段上，所述第一直线段穿过芯槽44之一延伸到定子铁芯42的第二端48。当第一直线段138离开第二端48时，第一直线段138连接到以140示意性显示的另一个端环段的端部，所述另一个端环段将在下文更为详细地描述。端环段140在另一端连接到以142示意性显示的第二直线段上。第二直线段142向上延伸穿过定子铁芯42的另一个芯槽44并连接到端环段146的部分144上，所述端环段146大体上与端环段58、134和136相同。类似地，端环段146的部分148连接到另一个直线段上，在下文更为详细地描述。如上所述的连接端环段58、140和146和例如直线段138和142的直线段方式在定子铁芯42的一个基本圆周范围内连续进行，以形成定子绕组50的单相的第一层，例如层122。

端环段146显示为邻近以150和152指示的多个大致相同的端环段。端环段146、150和152都连接到相应的多个直线段上，在下文更为详细地描述，例如直线段138和142，其都设置在定子铁芯42的各芯槽44中。所述直线段连接到多个端环段上，在下文更为详细地描述。端环段134、136、150和152在连接到直线段和端环段上时都形成完全定子绕组50的各自连续的第一层，所述定子绕组围绕定子铁芯42的圆周缠绕。

优选地，每个直线段138和142和每个端环段58、134、136、140、146、150和152由矩形导线制成，并且具有大致恒定周向宽度和径向宽度，和因此大致相等面积的横截面形状，但是，也可以使用其他形状，例如圆形或正方形。对于本领域的技术人员来说，众所周知，典型地矩形或正方形导线可以在两个相邻边中间的角上包括圆角。

现在参见图19a和19b，图18的端环段58、134、136、140、146、150和152显示为具有通常以154表示的端环段的第二层。层154位于层122的径向内部，并且与层122具有预定径向距离。第二层154包括通常以156、158和160表示的多个端环段。层122和154一起形成通常以50表示的定子绕组的一部分。包括端环156的第二层154的导线类似于包括端环58的第一层122的导线，除了它移过预定数目的槽插入芯槽44中，在下文详细描述，以及它具有端环段，例如端环段156，其沿反时针方向162径向向外延伸，并与沿顺时针方向164径向向外延伸的第一层122的端环段，例如端环段58相对以外。

端环段156包括由顶部170连接的第一倾斜部分166和第二倾斜部分168。第一倾斜部分166大致同径于第二层154、第一端部165和第二端部167。第二倾斜部分168大致不同径于第二层154、第一端部165和第二端部167。顶部170包括第一径向延伸部172。第一径向延伸部172从第一倾斜部分166沿径向向外方向延伸，其提供了用于端环段156的径向向外调节。第二径向延伸部174连接第二倾斜部分168和第二端部167。第二径向延伸部174从第二倾斜部分168沿径向向内方向延伸，其提供了用于端环段156的径向向内调节。如图19a中最佳看出的，端环段156的不同径部分168径向向外延伸到它变成大致同径于第一层122、第一端部118和第二端部120的地方，但是因为它移过n槽，它不会干涉第一层122的端环段的空间。这允许两层122和154的端环段级联在一起形成双层绕组50，其以一个基本导线宽度径向向外延伸超过第一层122，而不径向向内延伸超过最内层154。

对于具有多层的绕组来说，与第一层122大致相同的第三层(未显示)可以具有径向向外延伸的不同径部分并与第二层154大致同径，因而与第二层154级联。对于径向层在大致相同于第一层122和第二层154之间交替的方式来说，发展了一方式，其中绕组50对于最外层122来说只径向向外延伸一个导线宽度，而最内层则不径向向内延伸。该级联效应允许具有多层的绕组50插入定子铁芯42中，所述定子铁芯径向向外延伸一个导线宽度，而不径向向内延伸。端环段158和160与端环段156大致相同。用于层122、154的径向向外和向内调节形成图19a和19b中显示的级联卷绕方式。

再次参见图19b，第一层122和第二层154显示为具有多个直线段176，其大体上与直线段138和142相同。图18的端环段140显示为具有由顶部182连接的第一倾斜部分178和第二倾斜部分180。第一倾斜部分178大体上同径于第一层122、直线段138和142。第二倾斜部分180大体上不同径于第一层122、直线段138和142。顶部182包括第一径向延伸部184。第一径向延伸部184从第一倾斜部分178沿径向向外方向延伸，其提供了用于端环段140的径向向外调节。第二径向延伸部186连接第二倾斜部分180和直线段142。第二径向延伸部186从第二倾斜部分180沿径向向内方向延伸，其提供了用于端环段140的径向向内调节。端环段188和190大体上与端环段140相同。

类似地，第二层154的端环段192显示为邻近第一层122的端环段190。端环段192包括由顶部198连接的第一倾斜部分194和第二倾斜部分196。第一倾斜部分194大致同径于第二层154、和第二层154的直线段176。第二倾斜部分196大致不同径于第二层154、直线段176。顶部198包括第一径向延伸部200。第一径向延伸部200从第一倾斜部分194沿径向向外方向延伸，其提供了用于端环段192的径向向外调节。第二径向延伸部202连接第二倾斜部分196和直线段176。第二径向延伸部202从第二倾斜部分196沿径向向内方向延伸，其提供了用于端环段192的径向向内调节。端环段204和206大体上与端环段192相同。

定子绕组50的每相的直线段138、142和176优选地围绕定子铁芯42的圆周以等间距设置在各芯槽44中。特别地，相的直线段，例如直线段138设置在邻近相邻相的直线段139的芯槽44中。如图18中最佳显示的那样，各直线段138和139以周向距离或间距208隔开。周向间距208大体上等于定子铁芯42中的一对相邻芯槽44之间的周向距离。包括直线段138的所述相的每个直线段和端环段以相同的周向间距208在定子绕组50的整个长度和定子铁芯42的整个圆周上保持设置为邻近包括直线段139的所述相的各直线段和端环段。

尽管直线段176在出于示意性目的的图19a和19b中显示为通常共面，但是直线段176优选地用于由径向曲面，例如定子铁芯42的内表面容纳，并因此不共面而是同径。包括任意绝缘体的每个直线段176的宽度优选地紧密适合于包括任意绝缘体的芯槽44的宽度。

以上讨论公开并描述了本发明。本领域的技术人员从该讨论、附图以及权利要求可以容易地看出，在不脱离下列权利要求所界定的本发明的范围的情况下可以进行改变和改进。本发明已经按照示意性的方式进行了描述，但是应当理解，所用术语用于说明的性质而不用于限制。

Claims

1.一种用于发电机的定子，包括：

一通常圆柱形的定子铁芯，该定子铁芯在其表面上具有多个周向隔开且轴向延伸的芯槽，所述芯槽在所述定子铁芯的第一和第二端之间延伸；和

一具有多相的定子绕组，每相包括第一线状物和第二线状物，所述线状物围绕所述定子铁芯周向延伸以形成多层；

所述线状物中的每一个都具有多个设置在所述芯槽中的大致直线段，所述直线段通过多个端环段交替连接在所述定子铁芯的所述第一和第二端，特定层的所述直线段中的每一个与所述定子铁芯的中心轴线具有相同的径向距离；

特定相的所述第一和第二线状物都具有所述定子铁芯内的平均径向位置，每相的所述第一和第二线状物在整个所述层内交错，使得所述第一线状物的所述平均径向位置和所述第二线状物的所述平均径向位置之间的距离最小化。

2.如权利要求1所述的定子，其中所述线状物具有径向宽度并且特定相的所述第一和第二线状物交错，使得特定相的所述第一和第二线状物的所述平均径向位置之间的距离小于所述径向宽度的1.75倍。

3.如权利要求2所述的定子，其中所述线状物中的每一个形成所述定子铁芯内的四层，使得所述第一和第二线状物形成所述定子铁芯内的总共八层。

4.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第四、第五和第八层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第二、第三、第六和第七层。

5.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第二、第七和第八层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第三、第四、第五和第六层。

6.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第三、第六和第八层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第二、第四、第五和第七层。

7.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第二、第六和第八层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第三、第四、第五和第七层。

8.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第三、第五和第八层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第二、第四、第六和第七层。

9.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第三、第五和第七层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第二、第四、第六和第八层。

10.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第三、第七和第八层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第二、第四、第五和第六层。

11.如权利要求3所述的定子铁芯，其中所述第一线状物和所述第二线状物交错，使得所述第一线状物占据所述定子铁芯的第一、第三、第五和第六层，并且所述第二线状物占据所述定子铁芯内的第二、第四、第七和第八层。

12.如权利要求1所述的定子，其中每相的所述第一线状物和所述第二线状物都包括第一端和第二端，所述第一和第二线状物的所述第一端彼此连接，并且所述第一和第二线状物的所述第二端彼此连接，使得所述第一和第二线状物并联。

13.如权利要求12所述的定子，其中每相的所述第一和第二线状物的所述第一端连接到零点上，并且每相的所述第一和第二线状物的所述第二端连接到整流器上。

14.如权利要求12所述的定子，其中所述相第一半部的所述线状物的所述第一端连接到第一零点上，所述相的所述第一半部的所述线状物的所述第二端连接到第一整流器上，并且所述相第二半部的所述线状物的所述第一端连接到第二零点上，所述相的所述第二半部的所述线状物的所述第二端连接到第二整流器上。

15.如权利要求1所述的定子，其中每相的所述第一线状物和所述第二线状物都包括第一端和第一端，所述第一线状物的所述第一端连接到第一零点上，所述第二线状物的所述第一端连接到第二零点上，每相的所述第一和第二线状物的所述第二端彼此连接并连接到整流器上。

16.如权利要求1所述的定子，其中每相的所述第一线状物和所述第二线状物都包括第一端和第二端，所述相的第一半部的所述第一线状物的所述第一端连接到第一零点上，所述相的所述第一半部的所述第二线状物的所述第一端连接到第二零点上，所述相的所述第一半部的所述第一和第二线状物的所述第二端连接到第一整流器上，所述相的第二半部的所述第一线状物的所述第一端连接到第三零点上，所述相的所述第二半部的所述第二线状物的所述第一端连接到第四零点上，并且所述相的所述第二半部的所述第一和第二线状物的所述第二端连接到第二整流器上。

17.如权利要求1所述的定子，其中每相的所述第一线状物和所述第二线状物都包括第一端和第二端，所述第一线状物中每一个的所述第一端连接到第一和第二零点之一上，所述第二线状物中每一个的所述第一端连接到所述第一和第二零点的另一个上，使得用于任意特定相的所述第一和第二线状物的所述第一端连接到不同的零点上，每相的所述第一和第二线状物的所述第二端彼此连接且连接到整流器上。

18.如权利要求17所述的定子上，其中所述第一线状物的所述第一端中的至少一个连接到所述第一和第二零点之一上，其中所述第一线状物的剩下的第一端连接到所述第一和第二零点的另一个上，并且所述第二线状物的所述第一端中的至少一个连接到所述第一和第二零点之一上，其中所述第二线状物的剩下的第一端连接到所述第一和第二零点的另一个上。

19.如权利要求1所述的定子，其中每相的所述第一线状物和所述第二线状物都包括第一端和第二端，所述相的第一半部的所述第一线状物的所述第一端连接到第一和第二零点之一上，所述相的所述第一半部的所述第二线状物的所述第一端连接到所述第一和第二零点的另一个上，所述相的所述第一半部的所述第一和第二线状物的所述第二端连接到第一整流器上，所述相的第二半部的所述第一线状物的所述第一端连接到第三和第四零点之一上，所述相的所述第二半部的所述第二线状物的所述第一端连接到所述第三和第四零点的另一个上，并且所述相的所述第二半部的所述第一和第二线状物的所述第二端连接到第二整流器上。

20.如权利要求1所述的定子，其中每个特定层的所述端环段包括大体上同径于所述特定层的所述直线段的第一倾斜部分，和大体上不同径于所述特定层的所述直线段的第二倾斜部分，所述第一和第二倾斜部分由其顶点部分连接。

21.如权利要求1所述的定子，其中所述端环段中的至少一个包括径向调节部分以形成级联(cascaded)卷绕方式。

22.如权利要求21所述的定子，包括用于每相的至少两层，其中所述层中的至少一层从其他所述层中的至少一层移动预定数目的槽。

23.如权利要求22所述的定子，其中所述层之一的所述端环段沿逆时针方向在所述定子铁芯的所述第一端上径向向外延伸，所述层的另一个的所述端环段沿顺时针方向在所述定子铁芯的所述第一端上径向向外延伸。

24.如权利要求1所述的定子，其中所述第一线状物和所述第二线状物以交替方式交错。

25.如权利要求1所述的定子，其中对于所述相的至少一个来说，由所述第一线状物组成的所述层之一径向邻近于由所述第一线状物组成的所述层的另一个。

26.如权利要求1所述的定子，其中所述相中至少一个的所述线状物中的至少一个由一个连续导线形成。

27.如权利要求1所述的定子，其中所述相的数目大于三个。

28.如权利要求27所述的定子，其中所述相的数目等于六个。

29.如权利要求1所述的定子，其中所述芯槽之一具有最小周向宽度，并且所述最小周向宽度小于2.6毫米。

30.如权利要求1所述的定子，其中所述芯槽为矩形，并且所述芯槽的周向宽度小于2.6毫米。

31.一种用于发电机的定子，包括：

一大致圆柱形的定子铁芯，该定子铁芯在其表面上具有多个周向隔开且轴向延伸的芯槽，所述芯槽在所述定子铁芯的第一和第二端之间延伸；和

一具有多相的定子绕组，每相包括多个线状物，所述线状物围绕所述定子铁芯周向延伸以形成多层；

所述线状物中的每一个都具有多个设置在所述芯槽中的大致直线段，所述直线段通过多个端环段交替连接在所述定子铁芯的所述第一和第二端，特定层的所述直线段中的每一个与所述定子铁芯的中心轴线具有相同的径向距离；并且

特定相的所述多个线状物都具有所述定子铁芯内的平均径向位置，每相的所述多个线状物在整个所述层内交错，使得所述多个线状物的所述平均径向位置之间的距离最小化。

32.一种用于汽车交流发电机的定子，包括：

特定相的所述多个线状物都具有所述定子铁芯内的平均径向位置，每相的所述多个线状物在整个所述层内交错，使得所述多个线状物的所述平均径向位置之间的距离最小化；并且

所述端环段中的所述至少一个包括径向调节部分以形成级联卷绕方式。

33.如权利要求32所述的定子，其中所述相中至少一个的所述第一线状物和所述第二线状物以交替方式交错。

34.如权利要求32所述的定子，其中对于所述相的至少一个来说，由所述第一线状物组成的所述层之一径向邻近于由所述第一线状物组成的所述层的另一个。