专利名称：旋转电机的集中绕组型定子线圈组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如电动机和发电机等旋转电机的定子线圈组，更具体地说，涉及一种旋转电机的集中绕组型定子线圈组。
背景技术：
在旋转电机中，需要定子将电能转换为动能，反之亦然。当前，存在各种类型的定子。
一种类型的定子具有每个都按照集中方式围绕定子铁心的每个齿(充当磁极)而缠绕的线圈，所述缠绕线圈(通常被称为齿线圈)一相一相地彼此相连，以形成每个相线圈。这样的定子被称为“集中绕组型定子”。在围绕每一个齿缠绕线圈以制造集中绕组型定子时，通常采用装配型铁心，其中对一齿一齿分开的部分铁心进行装配以形成定子铁心。
如果作为外转子型的定子，对定子铁心进行设计，则可以使用圆柱形定子铁心，其中围绕从圆柱状定子铁心的外圆周表面中突出的每一个齿直接缠绕线圈。可选的是，可以使用内转子型的定子，其中围绕从圆柱形定子铁心的内圆周表面中突出的每一个齿直接缠绕线圈。日本专利未审公开No.2001-25198(参考文献1)公开了这种集中绕组型定子。
如参考文献1所示，在集中绕组型定子中，围绕每个齿或安装在每个齿上的每个线轴(bobbin)，按照所需匝数缠绕齿线圈。与通常的线圈绕组一样，沿每个齿的轴向依次缠绕线圈。结果，如果沿着轴向在圆周表面上无间隙地设置两匝，则可以按照最高的密度对相互电连接的、彼此相邻的两匝进行缠绕。
与通常的线圈绕组一样，所述缠绕线圈沿径向起始于每个齿的一端(通常为每个齿的底部)，并到达所述齿的顶部，从而构成所述线圈的第一层(此后还被称为“第一层式线圈”)。然后，在第一层式线圈上缠绕线圈，以使线圈从每一个齿的顶部返回到其底部，从而构成所述线圈的第二层(此后还被称为“第二层式线圈”)。同样地，将线圈缠绕在第一层式线圈上，以形成第三层式线圈，从而提供高密度的绕线方式。第一、第二和第三层式线圈以及后续线圈被统称为“层式线圈”。
日本专利未审公开No.2001-186703(参考文献2)公开了两种绕线方式一种方式是将齿线圈的开始端设置在每个齿的底部(或顶部)，并将齿线圈的结束端设置在顶部(或底部)，而另一方式是将齿线圈的开始和结束端都设置在每个齿的顶部。在这种情况下，层式线圈的数量是2，从而形成双层线圈(two-layered coil)。
然而，如上所述，使用交叉导线相互顺序连接沿定子的圆周方向以预定的间距定位的齿线圈，从而构成每个相线圈。因此，在由参考文献2所教导的双层线圈型齿线圈中，可能会将齿线圈的开始和结束端都局限在顶端。在这两端的局限位置处，如果对交叉导线进行桥接以使其最短，则对交叉导线进行定位，使其几乎与转子的表面接触。已经发现该桥接位置具有各种缺陷。例如，振动将会使导线与转子接触，并且导线阻碍了将转子安装到机器中的工作。
这些缺点的一个解决方案由特定的连接方式提供，其中，沿转子的径向(在内转子的情况下，指向每个轴的外端)，从位于每个齿的顶部的结束端向其底部抽出交叉导线，使交叉导线沿转子表面延伸，使其到达属于同相的下一个齿，并使该交叉导线沿着所述齿延伸，以使其到达顶部。已经处于下一个齿的顶端部分的交叉导线与围绕所述齿缠绕并定位在其顶部的齿线圈的开始端相连。然而，此种连接方式将使交叉导线在所述齿之间更长，从而由于定子线圈两端的电阻而造成功率损耗的增加。
此外，由参考文献2教导的绕线技术涉及折叠部分，在该折叠部分处，导线从第一层式线圈折向第二层式线圈，从而使第一层式线圈的最后匝和第二层式线圈的第一匝一个堆叠在另一个之上。在该折叠部分中，该缠绕线圈变厚，并且从齿表面沿径向突出了与导线厚度(直径)相对应的量。该缠绕线圈的突出将减小槽层叠因子(slotlamination factor)。即，为了能够分别围绕位于一个槽的两端的两个齿缠绕一对齿线圈，由于折叠线圈沿径向上的突出，应该确保额外的空间，以便在其中容纳各个折叠部分。因此，在每一个槽的圆周宽度中，与等于导线厚度两倍的宽度相对应的空间变得无用，从而减小了槽层叠因子。
虽然在齿线圈一相一相彼此串联的情况下进行了以上解释，但是上述困难也适用于其中利用交叉汇流条使齿线圈彼此并联的定子线圈组。
发明内容
参照前述困难，提出本发明，本发明的目的是提出一种集中绕组型定子线圈组，能够减小由于线圈导线两端的电阻所造成的功率损耗，防止定子的导线与转子接触，防止对转子安装工作的干扰，并增加匝的缠绕密度。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提出了一种用于旋转电机的集中绕组型定子线圈组。所述定子线圈组包括具有铁心底座和从铁心底座中突出的齿的定子铁心；以及，分别围绕齿缠绕的多个线圈。每个线圈由包括一对或多对层式线圈的多层线圈组成，所述层式线圈包括通过围绕每个齿在一层中缠绕具有绝缘涂层的线圈导线以形成设置在每个齿上的多个匝而构成的第一层式线圈；以及通过在一层中缠绕线圈导线以形成分别设置在围绕所述齿缠绕的第一层式线圈中的每一个上的多个匝而构成的第二层式线圈。缠绕线圈导线，使第一层式线圈的最后匝与第二层式线圈的第一匝连续，以及将所述线圈导线的两端定位在每个齿的底部及其上，从而使两端充当每个线圈的绕线开始端和绕线结束端。
因此，在本发明中，可以将围绕所述齿缠绕的每个线圈的绕线开始和结束端定位在每个齿的底侧上(即，与铁心底座邻近的部分)。所述两端的位置能够使连接两个线圈的交叉导线长度最短，由此，消除或抑制了由于每个交叉导线两端的电阻所造成的损耗的增加。同样，可以将引导端和交叉导线之间以及交叉导线自身之间所作的连接与转子的圆周表面充分分开地设置。因此，按照适当的方式，同时解决了交叉导线和/或连接与转子接触以及转子的装入操作存在困难的问题。此外，在对交叉导线进行装配以使其由定子铁心固定的情况下，不必担心所述线圈成为固定安装操作的阻碍。可以容易地对交叉导线进行固定。
优选的是，沿着铁心底座从第一和第二层式线圈中抽出绕线开始端和绕线结束端，作为每个齿的一对引导端。还优选的是，所述引导开始端和引导结束端按照定子铁心的圆周方向，单独地设置在每个齿的底部的两端。作为实例，所述两个引导端都直接向铁心底座抽出，并保持其间的分离，由此，所述两个引导端都沿定子铁心的轴向定位于铁心底座的同侧。
还优选的是，第一层式线圈由包括最后匝的多个匝组成，沿着从每个齿的底部到顶部的方向依次缠绕第一层式线圈的多个匝，以及第二层式线圈由包括第一匝的多个匝组成，沿着从顶部到底部的方向依次缠绕第二层式线圈的多个匝。
优选的是，第二层式线圈的第一匝具有向每个齿的顶部弯曲的线圈弯曲部分，第二层式线圈的第二匝具有先向每个齿的底部弯曲，然后向其顶部弯曲的另一线圈弯曲部分，从而使第二匝沿定子铁心的径向与第一匝并列，以及，依次与第二匝连续的第二层式线圈的一个或多个其余匝中的每一个都具有先向每个齿的底部弯曲然后向其顶部弯曲的另一线圈弯曲部分，从而沿定子铁心的径向顺序地与第二匝并列。在这种结构中，作为实例，将第二层式线圈的匝的线圈弯曲部分沿定子铁心的轴向设置在每个齿的一侧的上方，所述一侧与在其上定位有两个引导端的铁心底座的侧面相同。
还优选的是，所述定子线圈组包括充当齿到齿交叉导线、中性点线和相位端子中的至少一个的汇流条(bus bar)，并被设置在铁心底座的轴面附近，所述轴面与其上定位有两个引导端的铁心底座的侧面相同。
为了实现上述目的，本发明的第二方面提出了一种围绕从包括在旋转电机的集中绕组型定子线圈组中的定子铁心的铁心底座中突出的每个齿缠绕线圈导线的方法，所述方法包括以下步骤利用向铁心底座抽出一端的第一预定端部作为第一引导端，沿着每个齿的底部的单侧表面定位线圈导线的所述一端，所述单侧表面面向定子铁心的轴向；第一，在每个齿上和周围缠绕铁心导线，以形成从每个齿的底部向其顶部、作为第一层式线圈延伸的多个匝，缠绕最后匝，使其到达侧表面在其上开始的每个齿上的位置；第二，在缠绕在每个齿上和周围的第一层式线圈上和周围缠绕线圈导线，以形成从每个齿的顶部到底部、作为第二层式线圈延伸的多个匝，第二层式线圈的第一匝从第一层式线圈的最后匝连续，第二形成步骤包括以下子步骤形成并缠绕同时充当第一层式线圈的最后匝的一部分和围绕第一层式线圈缠绕的第二层式线圈的第一匝的一部分的过渡线圈部分，弯曲所述过渡线圈，以使其在向每个齿的顶部至少部分偏移的不同路径上前进；以及利用向铁心底座抽出的剩余端的第二预定端部作为第二引导端，沿每个齿的底部的单侧表面定位线圈导线的剩余端。
通过以下参考附图的描述和实施例中，本发明的其他目的和方面将变得显而易见，其中图1A到1D示出了依据本发明的第一实例，装配为集中绕组型定子线圈组的每个齿线圈的各个侧视图；图2详细示出了从第一层式线圈到第二层式线圈的线圈折叠部分；图3示出了其中通过逐相串联齿线圈而配置三相星型定子线圈的展开接线图；图4A示意性地示出了第一实施例中所采用的汇流条固定器；图4B沿截面示出了沿图4A所示的A-A线方向得到的汇流条固定器；图5示意性地示出了汇流条和每个齿线圈之间的连接结构；
图6部分示出了连接结构的变体；图7示意性地示出了应用了依据第一实施例的组配置的集中绕组型定子线圈组的整体正视图；图8示出了其中通过并联齿线圈而配置三相星型定子线圈的展开接线图，所述线圈由依据本发明第二实施例配置的定子线圈组采用；图9示意性地示出了应用了第二实施例的组配置的集中绕组型定子线圈组的整体正视图；图10A到10D示出了装配为依据本发明第三实施例的集中绕组型定子线圈组的每个齿线圈的各个侧视图；图11示出了依据实施例的修改的集中绕组型定子线圈组所采用的一个齿线圈的侧视图；以及图12示出了图11所示的齿线圈的正视图。
具体实施例方式
现在将参考附图，对本发明的优选实施例进行描述。
(第一实施例)现在将参考图1到7，描述包括在旋转电机中的依据本发明的集中绕组型定子线圈组的第一实施例。
图1A到1D从各个方向，部分示出了配备有定子铁心1和从定子铁心1突出而形成的齿11(只示出了一个齿11)。线圈2围绕每个齿11缠绕，以形成被称为“齿线圈”的齿缠绕线圈。在这些图中，图1A示出了沿定子铁心1的轴向所看到的线圈组，图1B和1C示出了分别沿箭头B和C所示的方向所看到的该线圈组的侧视图，而图1D是沿箭头D所示的方向所看到的该线圈组的底视图。
在图1A到1D中，定义了三个正交方向，从而如图1A所示，使定子铁心1的轴向(此后被称为“铁心轴向”)与Z轴相对应。
将定子线圈组100装配为图7中的实例所示的定子ST，其中转子位于定子ST的内腔(bore)中。
如图1A到1D所示，定子线圈1由铁心底座12和从铁心底座12突出的齿12组成(图1A到1D只示出了一个齿12)。将用作轭(yoke)的铁心底座12形成为圆柱形。
定子铁心1由相互层叠的多个电磁钢板构成。如通常所知，该铁心1按照组合铁心的形式构造，由于该组合铁心形式不直接涉及本发明的本质，因而在此省略对其的解释。
将齿11按照规定的间隔设置在铁心底座12的内圆周表面上，并分别按照定子铁心1的径向向内突出。此后，这些径向被称为“铁心径向”。
形成每个齿11，具有方柱形主体111和附在主体111末端的法兰112，该法兰112与主体111整体地形成，并与附在铁心底座12上的底端相对。由于按照外部铁心型来形成该定子铁心1，因此，主体111的顶端和底端分别按照各自的铁心径向向内和向外定位。法兰112沿铁心径向具有预定厚度和沿定子铁心1的圆周方向具有预定长度，从而沿圆周方向具有额外的宽度。此后，该圆周方向被称为“铁心圆周方向”。另外，为了附着沿铁心径向依次围绕主体111缠绕的扁平型铜线，将每个法兰112沿铁心径向的预定厚度设置得更大，如稍后将详细描述的那样。
每个齿12的末端，即法兰112的内向表面具有沿铁心圆周方向的曲面，与并未示出的转子相对。
如上所述，齿线圈2由涂覆有树脂制成的绝缘件的扁平型铜线组成，并且按照双层的方式围绕每个齿11的主体111缠绕。具体地说，该齿线圈2由以下组件一个齿一个齿地组成第一层式线圈21，通过围绕每个齿11的主体111缠绕导线而形成；第二层式线圈22，通过围绕第一层式线圈21缠绕导线而形成；引导端23，与第一层式线圈21的绕线开始部分相连；以及引导端24，与第二层式线圈22的绕线结束部分相连。在图1B中，参考符号210表示第一层式线圈21的最后一圈。
如上所述，将主体111形成为方柱状，从而使第一和第二层式线圈21和22也都分别具有形成为方形的线圈匝(coil turn)，从而提供了具有四个直段的每个线圈匝。在每个线圈匝的四个直段中，现在将位于与引导端23和24相同齿侧的段称为“前线圈段F”(参考图1A)。
如从图1A到1C所理解的那样，将两个引导端23和24单独设置在沿每个齿11的一个表面而定位的两个最末端位置上。此外，两个引导端23和24都从多个匝(a lump of the turns)中抽出，从而使两个引导端23和24沿着每个齿11的轴向相互平行。这两个引导端之一即引导端23与沿着图1A所示的左侧边缘到达每个齿11的底端并大约以直角向图1A所示的后方弯曲，并与第一层式线圈21的绕线端连接。
第一层式线圈2 1由通过围绕主体111顺序缠绕导线而形成的6匝导线组成，其中，各匝以相同的水平对齐，并从每个齿11的底部延伸到其顶部。
第二层式线圈22由通过围绕并在第一层式线圈21上顺序地缠绕导线而形成的多匝导线组成。具体地，第二层式线圈22的匝包括第一匝220，形成其以从第一层式线圈21的最后匝210连续，并设置与其余匝连接的第一匝220，以形成位于第一层式线圈21上的相同层，从而使第二层式线圈的所有匝从每个齿11的顶部延伸到其底部。因此，能够将绕线开始端和绕线结束端同时定位在每个齿11的底部。
即，当围绕每个齿11缠绕导线时，导线在齿11的底部(铁心12附近)开始，延伸到其顶部并在此折回，然后返回到其底部，结果，齿线圈2具有成对的第一和第二层式线圈21和22。虽然本实施例解释了其中层式线圈的数量为1的线圈结构，但是这是非限定性的。可选的是，可以设置两对或多对层式线圈。
在本实施例中，可以将每个齿线圈2的绕线开始和结束端定位到每个齿1 1的底侧(具体地说，从每个齿11的底部连续的铁心底座12的一部分上)。这样的两个端部的位置能够使连接两个齿线圈2的交叉导线长度最短，由此，可以消除或者抑制由于交叉导线两端的电阻而造成的损耗的增加。同时，能够设置引导线23和24与交叉导线之间以及交叉导线自身之间所进行的连接，充分远离转子的圆周表面。因此，可以适当地解决交叉导线和/或连接与转子接触以及转子的装入操作存在困难的问题。此外，即使在装配交叉导线以使其由定子铁心1固定的情况下，也不用担心齿线圈会成为固定装配工作的阻碍。还可以容易地固定交叉导线。
齿线圈2具有从其绕线开始和绕线结束端200和201向定子铁心1的铁心底座12抽出的单对引导端23和24。该结构使引导端23和24能够与齿间的汇流条容易地连接。针对交叉导线的汇流条能够附在铁心底座12的可用侧表面上。
此外，在本实施例中，利用齿11的底部，沿铁心圆周方向定位绕线开始端200和绕线结束端201，从齿11的底部沿铁心径向向外抽出分别包括绕线开始和绕线结束端200和201的引导端23和24。由于以下两个原因，该结构能够容易地处理引导端23和24。一个原因是分别位于绕线开始侧和绕线结束侧的引导端23和24能够容易地沿着在每个齿11的两侧上充当槽底面的铁心底座12的边缘部分弯曲。另一个原因在于单对引导端23和24能够以两者之间充分的距离进行分离的事实。
存在的另一优点涉及单一引导端23和24的几何结构。这些引导端23和24从齿11的底部向铁心底座12抽出，在引导端23和24之间留有充分的铁心圆周距离。即，引导端23和24都位于每个齿线圈2的相同径向外侧。因此，可以在铁心底座12的一个铁心轴向侧表面上容易地连接每个引导端23和24以及齿到齿(tooth to tooth)交叉导线(包括中性点交叉导线)。
图2详细地示出了从第一层式线圈21到第二层式线圈22的线圈折叠部分。如图2所示，第二层式线圈22包括前述的第一匝220，而第一层式线圈21包括最后匝210(参考图1B)。第一匝220还包括由局部线圈部分即前线圈段F(参考图1A)构成的开始部分221。
当采用传统绕线方式时(即当本发明没有变为实际应用时)，第一层式线圈21的最后匝210的结束线圈部分(是构成每个方形匝的四段中的最后一段，并对应于前线圈段F)还充当第二层式线圈22的第一匝220的开始部分221，而没有发生缠绕位置的改变。与这样的线圈绕线方式不同，应用了本发明的本实施例采用不同的方式来排列结束线圈部分和开始部分。
实际上，在缠绕作为第一层式线圈21的最后匝210的线圈导线时，在完成其预定螺旋型绕线路径之前，线圈导线采用径向延伸并弯曲的绕线路径，所述径向延伸并弯曲的绕线路径预定用于第二层式线圈22。具体地说，最后匝210只沿着每个齿11的三个表面(即，只沿着围绕齿11的一个环路的四分之三)前进，并在最后匝210(还充当第一匝220)的前线圈段F与其连续的每个齿11的拐角C处结束(参考图1A和2)。
此外，如图1A和2所示，使作为前线圈段F的第一匝220的开始部分221弯曲，从而将其绕线路径向每个齿11的顶端推进(即，按照铁心径向向内)，以使其沿着降低的(变换的)路径向顶端前进。因而，这能够防止从第一匝220连续的第二匝230的开始部分231(即，前线圈段F)设置在第一匝220的开始部分221上面或上方。
第二匝230的开始部分231的第一端(即，前线圈段F)向齿11的底端弯曲，但仍然将开始部分231沿铁心径向定位于与第一匝220的开始部分221并列。结果，防止了开始部分231的起始端设置在起始匝220的开始位置221的上面和上方。
由于在从第一层式线圈21到第二层式线圈22的线圈折叠部分处，将第一层式线圈21的最后匝210桥接到第二层式线圈22的第一匝220，因此，避免了在线圈折叠部分处缠绕的线圈导体(扁平型铜线)沿铁心圆周方向延伸。因此，以保持得较高的槽层叠因子，能够以较高的密度围绕每个齿11缠绕第二层式线圈2。此外，缠绕第二层式线圈22的第一匝220，以使其相对于它的绕线路径向每个齿11的顶端偏移，从而可以在铁心径向上将第二匝230向每个齿11的底端的偏移限制为较少的量。
在第二层式线圈22的第二匝230中，在一旦已经向每个齿11的底部弯曲之后，使开始部分(前线圈段)231的大致中间部分向每个齿11的顶端弯曲，从而对除了起始端之外的开始部分231的其余部分进行定位，以使其沿着第一匝220的开始部分221，而其间几乎没有间隙。从第二匝230开始之后的其余匝也具有与第二匝230相同的结构，以使其先向每个齿1 1的底部弯曲，然后向其顶部弯曲，如图1A所示。
如图1A和2所示，当缠绕第二层式线圈22的第一匝220时，围绕每个齿11的角(图1A和2的左侧角)几乎以直角弯曲前线圈段F(即，开始部分221)，以便通过如图1B所示的倾斜前进的倾斜过渡线圈部分242与侧面前进的第二线圈段241连续。倾斜过渡线圈部分242充当连接器，以使第二线圈段241沿每个齿11的左侧表面在相同的绕线水平上是笔直的(当观看图1A时)。该绕线水平对应于缠绕除了其上和下弯曲部分之外的第二匝230的水平。按照这种方式，通过倾斜过渡线圈部分242，可以将每匝的线圈导线(除了上和下弯曲部分之外)围绕每个齿11缠绕在相同的水平上。将导线缠绕在相同的水平上可以使绕线工作更容易。
在图1A中，向上箭头UP形象地示出了第二层式线圈22的除了第一匝220之外的各个匝的前线圈段的起始端向每个齿11的底部弯曲。相反，向下箭头DN形象地示出了第二层式线圈22的所有匝的大致中间部分向每个齿11的顶端弯曲。
按照这种方式缠绕各个匝防止第二层式线圈22的最后匝与引导端23的弯曲部分(从引导端到第一层式线圈21的导线的过渡部分)发生干扰(重叠(riding))。第二层式线圈的最后匝的导线沿着齿11的角(即弯曲部分的上方)弯曲，使最后匝的开始部分(即，前线圈段)与其侧面前进的第二线圈段连续。这有助于抑制最后匝和引导端23之间的空间和电子干扰。此外，可以降低弯曲部分所需的绝缘性能。允许弯曲部分具有一定水平的曲率，从而便于绕线工作。
此外，在第一层式线圈22的各个匝中，如上所述，通过形成上和下弯曲部分，将第一匝220的开始线圈部分221与第二匝230的开始线圈部分231进行区分。因此，可以避免第二匝230的开始线圈部分231叠放(riding on)在第一匝220的开始线圈部分221之上，从而抑制每个齿线圈2沿铁心圆周方向的额外突出。
另外，缠绕第二层式线圈22，以具有在每个齿11的一个轴向侧表面上的上和下弯曲部分，如图1A所示，将引导端23和24形成在每个齿11的侧表面上方。因此，与按照铁心圆周方向在每个齿11的侧面上形成弯曲部分相比，可以极大地简化形成根据本发明实施例的上和下弯曲部分的工作。此外，可以避免上和下弯曲部分与电连接工作发生干扰的问题。
图3示出了展开接线图，其中，通过逐相地串联根据图1A到1D和图2所解释的齿线圈2，对三相定子线圈进行配置。
图3所示的结构示出了按照铁心圆周方向彼此相邻排列的9个齿线圈2，其中每个齿线圈2都具有引导端23和24。
例如，所述的9个齿线圈2与设置在定子线圈1的铁心底座12的端面附近的弓形汇流条组3连接，从而将引导端设置在所述端面上。该汇流条组3具有U相汇流条31、V相汇流条32、W相汇流条33以及中性点汇流条34。
汇流条组3与外部引导端子35到37连接，所述外部引导端子由U相引导端子35、V相引导端子和W相引导端子37组成。在本实施例中，将外部引导端子35到37构造为三个齿线圈2的伸长引导端23。可选的是，可以使用其引导端23长度相等的齿线圈2，其中，汇流条与这样的引导端23连接。
与普通分布式缠绕三相交流旋转电机一样，可以将由齿线圈2产生的各个齿11的磁极的方向设置为U、-W、V、-U、W、-V，然后设置为U，或者简单地设置为U、V，然后设置为W。
在本实施例中，将U相汇流条31、V相汇流条32、W相汇流条33和中性点汇流条34独立地容纳在由树脂制成为模制品的汇流条固定器4的三个沟槽中，作为模制品。可以将该汇流条固定器4形成为环形，而优选的是，形成为分别位于与每个齿线圈2的引导端23和24与各个汇流条之间的相互连接点独立的位置上固定汇流条的多个U形截面固定器(参考图4A)。
图4A和4B沿截面示出了汇流条固定器4的一个实例。在图4B中，沿图4A所示A-A线的方向切割汇流条固定器4。
图4所示的汇流条固定器4具有大致为U形截面的形状，并被固定在定子铁心1的铁心底座12的一个轴向表面上。汇流条固定器4具有通过其而形成的通孔4。将填缝销5插入该孔4，通过在铁心底座12中形成的第二通孔13。填上填缝销5的顶端，将汇流条4连接到铁心底座12上。
如图4A和4B所示，汇流条底座4具有包括了穿过一侧向另一侧切割并沿径向向外开口的沟槽41到43的汇流条。这些沟槽41到43按照汇流条固定器4的轴向平行排列。在包含沟槽41到43的汇流条中，在U相沟槽41中，包含了与U相齿线圈2的引导端23和24连接的U相汇流条31以及中性点汇流条34。稍后将对包含中性点汇流条34进行描述。同样地，在V相沟槽42中，包含了与V相齿线圈2的引导端23和24连接的V相汇流条32，而在W相沟槽43中，包含了与W相位齿线圈2的引导端23和24连接的W相汇流条33。
进行焊接或其他连接方式，在空闲空间处，将每个齿线圈2的引导端23和24与U相、V相和W相汇流条31、32和33以及中性点汇流条34中的每一个连接。如图5所示，汇流条31到34中的每一个具有沿其径向延伸的所需数量的连接爪部分CL，例如，所述爪部分与引导端23和24焊接在一起，以便建立其间的电连接。在图5中，参考符号WD示出了相互焊接的点。附带地，如图6所示，可以对连接爪部分和引导端23和24之间的连接结构进行修改。
优选的是，定位连接部分，使其在汇流条4的圆周方向上不相互干扰。这允许以更容易的方式执行连接工作。
如图3所示，通过串联相应的齿线圈2来形成每个相绕线。因此，例如，U相汇流条31通过与每个U相齿线圈2的两个引导端23和24连接，对按照定子铁心1的圆周方向排列的所有U形齿线圈2顺序地进行串联。
定子的绕线依据三相星型连接技术相互连接。因而，各个相绕线的最后齿线圈的所有引导端24与中性点汇流条34连接，以形成定子绕线的电中性点。如从图3所理解的，在U相绕线的情况下，在最后U相汇流条31和第一U相汇流条31之间形成了空隙，所述空隙在圆周距离上对应于两个齿11。因此，可以将中性点汇流条34容纳在汇流条固定器4的包括了沟槽41的U相汇流条中。包括了其中包含中性汇流条34的沟槽的汇流条并不总是局限于U相沟槽。
按照这种方式，可以将充当交叉导线、中性点导线、相端子和相到相连接导线的汇流条以更高的密度设置在齿线圈附近，而不与齿线圈发生干扰，从而缩短了来自每个齿线圈的引导端。此外，可以利用电绝缘汇流条固定器，将汇流条附着于铁心底座，从而可以容易地将汇流条固定到定子铁心上。在其顶部，可以有助于每个齿线圈的引导端和汇流条之间的连接。结果，如图5所示，可以按照非常容易和更简单的方式提供三相星型连接定子线圈组100。
(第二实施例)
现在将参考图8，描述根据本发明第二实施例的集中绕组型定子线圈组。
具体地，第二实施例描述了通过将齿线圈相互并联而配置的相绕线。
在第二和后续实施例中，向与前述第一实施例的描述中的结构和/或功能中相同或相似的组件提供相同的参考符号，并省略对其的详细描述。
在本实施例中，如图8所示，四个环状汇流条300到304用于形成三相星型连接。这些汇流条由W相汇流条300、V相汇流条301、U相汇流条302和中性点汇流条303组成。附带地，依据第二实施例的定子线圈组的其余组件与第一实施例的组件相似或相同。
虽然需要依据该第二实施例的定子线圈组配备有具有包括了沟槽的四个汇流条的汇流条固定器，但是只将一个包含沟槽的汇流条添加到第一实施例所述的定子线圈组中就足够了。其他基本形状和结构与第一实施例中所述的三相星型齿线圈串联连接的情况相同。与第一实施例一样，这样的结构使其能够按照极其简单的方式装配如图9所示的三相星型连接定子线圈。
(第三实施例)现在将参考图10A到10D，描述根据本发明第三实施例的集中绕组型定子线圈组。
依据本实施例的定子线圈组除了按照另一方式对齿线圈2进行缠绕之外，结构上与第一和第二实施例中所述的定子线圈组相似或相同。具体地说，在本实施例中，产生齿线圈2，使其具有其中只形成了下弯曲部分的第二层式线圈22(参考图10A中箭头DN)。
如同图1A到1D所示的定子线圈组那样，图10A到10D从各个方向，部分地示出了配备有定子铁心1和从定子铁心1中突出而形成的齿11(只示出了一个齿11)的定子铁心单元。围绕每个齿11缠绕线圈2，以形成齿缠绕线圈(齿线圈)。在这些图中，图10A示出了按照定子铁心1的轴向所看到的线圈组，图10B和10C是分别沿着箭头B和C所示的方向看到的线圈组的侧视图，而图10D是沿着箭头D所示的方向看到的线圈组的底视图。
如第一实施例所述，每个齿线圈2具有第一和第二层式线圈21和22，并且形成第二层式线圈22，以使其具有当按照铁心轴向观察时由四段组成的多个矩形匝。在各个匝的四段中，将前线圈段F(位于每个齿11的一个侧表面上，在该侧表面上还设置有引导端23和24)按照大致等于要缠绕的扁平型铜线厚度的长度向每个齿11的顶部弯曲。即，在其偏移位置处缠绕前线圈段F，所述偏移位置按照对应于导线厚度(直径)的长度更靠近齿11的顶端。
现在将描述如何缠绕导线。当缠绕作为第一层式线圈21的最后匝210的线圈导线时，在完成其预定螺旋型绕线路径之前，线圈导线采用径向延伸并弯曲的绕线路径，所述径向延伸并弯曲的绕线路径预定用于第二层式线圈22。具体地，最后匝210只沿着每个齿11的三个表面(即，沿着围绕齿11的一个环路的四分之三)前进，并于每个齿11的拐角C处结束，其中最后匝210(还充当第一匝220)的前线圈段F与每个齿11连续(参考图10A和图2)。该绕线结构与第一实施例所述的绕线结构实质上相同。
此外，如图10A到10C所示，作为前线圈段F的第一匝220的开始部分221在两端弯曲，从而将绕线路径推向每个齿11的顶部。在第二层式线圈22中，第一匝220与第二匝230的开始部分231连续，从而由每个齿11的主体111的顶部较好地进行固定，如图10D所示。与第二匝230一样，依次缠绕第二层式线圈22的其余匝，在第一层式线圈21上的匝与沿着降低的顶侧路径缠绕的其余匝的前线圈段F之间几乎不存在间隙。
在第三实施例中，可以按照多种方式来实现沿着向每个齿11的顶部偏移的路径弯曲前线圈段F的技术。在完成第二层式线圈22之后，可以一次性地将第二层式线圈22的所有前线圈段F推向顶侧(弯曲)。可选择的是，每当缠绕每匝时，可以推动(弯曲)每个前线圈段F。另一方式在于如果在完成绕线之后，每个先前缠绕的齿线圈2可以装配在每个齿11的周围，则在装配之前，可以形成齿线圈2，使其具有沿其线圈路径偏移的(推进的)前线圈段F。
(修改)现在将参考图11和12，描述依据本发明修改的集中绕组型线圈组。
图11和12分别示出了由本发明的定子线圈组所采用的齿线圈2。图11示出了沿铁心圆周方向的齿线圈2的侧视图，而图12示出了沿铁心轴向所看到的齿线圈2的前面。如从图中所可以理解的那样，与前述实施例不同，并未采用沿着向每个齿11的顶端偏移的路径缠绕匝的前线圈段F，而是对线圈导线进行简单地缠绕，以便在铁心轴向上具有位于每个齿11的相同前表面上的引导端23和24。按照这种结构，迫使第二层式线圈22的最后匝229与引导端23相互干扰。即，当弯曲最后匝229以从其前线圈段F到侧向前进线圈段连续时，使最后匝229叠放在引导端23上。虽然这样可能仍然存在不便，但是与前述实施例一样，通过将引导端23和24沿铁心径向设置在每个齿11的相同铁心底座侧表面上的结构，来产生各种优点。
作为另一修改，还可以将前述实施例中用作线圈导线的扁平型铜线改变为包括圆型铜线在内的其他类型的铜线。
在不脱离其精神或者必要特征的情况下，可以按照其他特定形式来实施本本发明。因此，这些实施例在各方面都被看作示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来表示，并且倾向于包括落在权利要求的等价物的意图和范围内的所有改变。
于2003年1月27日提交的日本专利申请No.2002-17230整个公开，包括说明书、权利要求、附图和摘要，一并在此作为参考。
权利要求
1.一种用于旋转电机的集中绕组型定子线圈组，包括定子铁心，具有铁心底座和从铁心底座中突出的齿；以及分别围绕齿缠绕的多个线圈，每个线圈由包括一对或多对层式线圈的多层线圈构成，所述层式线圈包括第一层式线圈，通过围绕每个齿在一层中缠绕具有绝缘涂层的线圈导线在每个齿上形成多个匝而构成；以及第二层式线圈，通过在一层中缠绕线圈导线来形成设置在围绕所述齿缠绕的第一层式线圈中的每一个上的多个匝而构成；其中，缠绕线圈导线，使第一层式线圈的最后匝与第二层式线圈的第一匝连续，以及将所述线圈导线的两端定位在每个齿的底部及其上，从而使两端充当每个线圈的绕线开始端和绕线结束端。
2.根据权利要求1所述的定子线圈组，其特征在于沿铁心底座从第一和第二层式线圈中抽出绕线开始端和绕线结束端，作为每个齿的一对引导端。
3.根据权利要求2所述的定子线圈组，其特征在于所述引导开始端和引导结束端沿定子铁心的圆周方向单独地设置在每个齿的底部的两端。
4.根据权利要求3所述的定子线圈组，其特征在于所述两个引导端都直接向铁心底座抽出，并保持其间的分离，由此，所述两个引导端都沿定子铁心的轴向位于铁心底座的相同侧上。
5.根据权利要求1所述的定子线圈组，其特征在于第一层式线圈由包括最后匝的多个匝组成，第一层式线圈的多个匝沿着从每个齿的底部到顶部的方向依次缠绕，以及第二层式线圈由包括第一匝的多个匝组成，第二层式线圈的多个匝沿着从顶部到底部的方向依次缠绕。
6.根据权利要求1所述的定子线圈组，其特征在于第二层式线圈的第一匝具有向每个齿的顶部弯曲的线圈弯曲部分，第二层式线圈的第二匝具有先向每个齿的底部弯曲，然后向其顶部弯曲的另一线圈弯曲部分，从而使第二匝沿定子铁心的径向与第一匝并列，以及依次与第二匝连续的第二层式线圈的一个或多个其余匝，每一个均具有先向每个齿的底部弯曲然后向其顶部弯曲的另一线圈弯曲部分，从而沿定子铁心的径向顺序地与第二匝并列。
7.根据权利要求6所述的定子线圈组，其特征在于沿定子铁心的轴向将第二层式线圈的匝的线圈弯曲部分设置在每个齿的一个侧面的上方，所述侧面与在其上定位有两个引导端的铁心底座的侧面相同。
8.根据权利要求1所述的定子线圈组，其特征在于第二层式线圈的第一匝具有向每个齿的顶部弯曲的线圈弯曲部分。
9.根据权利要求8所述的定子线圈组，其特征在于沿定子铁心的轴向将第二层式线圈的第一匝的线圈弯曲部分设置在每个齿的一个侧面的上方，所述侧面与在其上定位有两个引导端的铁心底座的侧面相同。
10.根据权利要求1所述的定子线圈组，其特征在于包括充当齿到齿交叉导线、中性线和相位端子中的至少一个的汇流条，并将其设置在铁心底座的轴面附近，所述轴面与其上定位有两个引导端的铁心底座的侧面相同。
11.根据权利要求10所述的定子线圈组，其特征在于所述汇流条由沿定子铁心的轴向不同地定位的不同的相汇流条组成，同相的交叉导线位于沿定子铁心的轴向上的相同位置，以及其中，所述每个线圈的两个引导端与汇流条连接。
12.根据权利要求11所述的定子线圈组，其特征在于包括附着在铁心底座的轴表面上的汇流条固定器，所述汇流条固定器具有在连接之后沿定子铁心的圆周方向定向并沿定子铁心的径向向外开口的多个沟槽，其中，在所述沟槽中逐相地容纳所述汇流条。
13.根据权利要求12所述的定子线圈组，其特征在于所述沟槽中的特定的一个容纳与由围绕每个齿缠绕的线圈整体实现的三相绕组相连的中性点汇流条。
14.一种围绕从包括在旋转电机的集中绕组型定子线圈组中的定子铁心的铁心底座突出的每个齿缠绕线圈导线的方法，所述方法包括以下步骤利用向铁心底座抽出一端的第一预定端部作为第一引导端，沿着每个齿的底部的单侧表面定位线圈导线的所述一端，所述单侧表面面向定子铁心的轴向；第一，在每个齿上和周围缠绕铁心导线，以形成从每个齿的底部向其顶部、作为第一层式线圈延伸的多个匝，缠绕最后匝，使其到达侧表面在其上开始的每个齿上的位置；第二，在缠绕在每个齿上和周围的第一层式线圈上和周围缠绕线圈导线，以形成从每个齿的顶部到底部、作为第二层式线圈延伸的多个匝，第二层式线圈的第一匝从第一层式线圈的最后匝连续，第二形成步骤包括以下子步骤形成并缠绕同时充当第一层式线圈的最后匝的一部分和围绕第一层式线圈缠绕的第二层式线圈的第一匝的一部分的过渡线圈部分，弯曲所述过渡线圈，以使其在向每个齿的顶部至少部分偏移的不同路径上前进；以及利用向铁心底座抽出的剩余端的第二预定端部作为第二引导端，沿每个齿的底部的单侧表面定位线圈导线的剩余端。
15.根据权利要求14所述的缠绕线圈导线的方法，其特征在于直接向铁心底座抽出所述两个引导端，并保持两者之间的分离，由此，沿定子铁心的轴向将所述两个引导端定位在铁心底座的相同侧表面上。
16.一种围绕从包括在旋转电机的集中绕组型定子线圈组中的定子铁心的铁心底座突出的每个齿缠绕线圈导线的方法，所述方法包括以下步骤利用向铁心底座抽出一端的第一预定端部作为第一引导端，沿着每个齿的底部的单侧表面定位线圈导线的所述一端，所述单侧表面面向定子铁心的轴向；第一，在每个齿上和周围缠绕铁心导线，以形成从每个齿的底部向其顶部、作为第一层式线圈延伸的多个匝，缠绕最后匝，使其到达侧表面在其上开始的每个齿上的位置；第二，在缠绕在每个齿上和周围的第一层式线圈上和周围缠绕线圈导线，以形成作为第二层式线圈、从每个齿的顶部到底部延伸的多个匝，第二层式线圈的第一匝从第一层式线圈的最后匝开始连续；利用向铁心底座抽出的剩余端的第二预定末端部分作为第二引导端，沿着每个齿的底部的单侧表面，定位线圈导线的剩余末端；以及形成同时充当第一层式线圈的最后匝的一部分和围绕第一层式线圈缠绕的第二层式线圈的第一匝的一部分的过渡线圈部分，弯曲所述过渡线圈，使其在向每个齿的顶部偏移的不同路径上前进。
全文摘要
一种用于旋转电机的集中绕组型定子线圈组，设置有具有铁心底座和从铁心底座突出的齿的定子铁心。分别围绕所述齿缠绕多个线圈。例如，每个线圈包括第一层式线圈，通过围绕每个齿在一层中缠绕具有绝缘涂层的线圈导线在每个齿上形成多个匝而构成；以及第二层式线圈，通过在一层中缠绕线圈导线来形成设置在围绕所述齿缠绕的第一层式线圈中的每一个上的多个匝而构成。第一层式线圈的最后匝与第二层式线圈的第一匝连续。将所述线圈导线的两端定位在每个齿的底部及其上，作为每个线圈的绕线开始端和绕线结束端。
文档编号H02K3/46GK1518191SQ20041000242
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年1月27日
发明者米田繁则, 濑口正弘, 猪俣宪安, 安, 弘 申请人:株式会社电装