用于旋转电机的定子及其制造方法

专利名称：用于旋转电机的定子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于在例如机动车辆中用作电动机和发电机的旋转电机的定子，并且涉及制作定子的方法。
背景技术：
通常，存在已知的用于旋转电机的定子，其包括空心的圆柱形定子芯和定子线圈。定子芯具有多个槽，这些槽在定子芯的径向内表面中形成并且在定子芯的圆周方向上间隔开。定子线圈由安装在定子芯上的多根电线组成。每根电线包括收纳在定子芯的槽中的多个槽内部分和位于槽的外部以连接槽内部分的多个转弯部分。另外，例如在日本专利申请公开第2001-145286号中公开了一种制造定子的方法。根据该方法，为了改进定子芯的槽中的间隔系数，形成定子线圈的U相、V相以及W相绕组的每根电线被配置成具有矩形横截面，并且具有如下这样的总体形状:当在平面上展开时，电线以曲柄的形式蜿蜒。此外，通过以下步骤形成定子线圈:(I)堆叠构成U相、V相以及W相绕组的多个带状电线，以形成平面电线组件(planar electric wire assembly)；以及(2)以预定的匝数将平面电线组件卷成空心的圆柱形形状。

对于由此形成的定子线圈，收纳在定子芯的相同槽中的电线的这些槽内部分需要在定子线圈的径向方向上对准。然而，由于在卷起步骤过程中仅弹性变形的电线的回弹，可容易出现电线的相应槽内部分之间的不对准，使得难以保持定子线圈的空心的圆柱形形状。因此，可能难以容易地且精确地将定子线圈与定子芯进行装配。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于旋转电机的定子的方法。该定子包括具有多个槽的空心的圆柱形定子芯，这些槽在定子芯的径向内表面中形成并且在定子芯的圆周方向上间隔开。该方法包括步骤:(1)形成多根平面电线，每根平面电线包括收纳在定子芯的槽中的多个槽内部分和位于槽的外部以连接槽内部分的多个转弯部分；(2 )经由塑性变形将每根平面电线卷成螺旋或圆弧形状；(3)通过经由在卷起的电线之间进行相对轴向移动的操作来装配卷起的电线，形成空心的圆柱形定子线圈；以及(4)将定子芯和定子线圈装配在一起，以形成定子。利用以上方法，由于经由塑性变形每根平面电线被卷成螺旋或圆弧形状，因此在卷起步骤之后将不会出现电线的回弹。因此，在随后的形成定子线圈的步骤中，可容易并准确地执行在卷起的电线之间进行相对轴向移动的操作，由此有利于装配卷起的电线。此夕卜，在形成定子线圈的步骤之后，可可靠地防止出现卷起的电线的相应槽内部分之间的不对准，由此可靠地保持定子线圈的空心的圆柱形形状。因此，在随后的装配步骤中，可容易并准确地将定子芯和定子线圈装配在一起。其结果是，可提高定子的生产率，同时确保定子20的高尺寸准确度和高可靠性。另外，与在日本专利申请公开第2001-145286号中公开的方法相比，可缩短每根电线的长度。因此，能够使用更小型的机器形成电线，并且在定子的制造过程中更加容易处理电线。其结果是，可实现定子的更高的生产率和更低的成本。优选地，在形成平面电线的步骤中，每根平面电线被形成为包括多个第一凸起。在平面电线的槽内部分之一的表面或者落在从槽内部分直地延伸的假想线上的平面电线的部分的表面上，可形成每个第一凸起，以便在定子芯的径向方向上从槽内部分突出。此外，在本发明的实施例中，在形成平面电线的步骤中，形成每根平面电线，使得平面电线的每个转弯部分包括一对肩部。每个肩部与平面电线的槽内部分之一邻接，并且使其与槽内 部分成大致直角地弯曲，以形成肩部与槽内部分之间的弯曲。优选地，在形成在平面电线的转弯部分的肩部与槽内部分之间的弯曲之一的表面上，形成每个第一凸起。优选地，在形成平面电线的步骤中，形成每根平面电线，使得电线的每个转弯部分被分级(step)以包括大致垂直于槽内部分延伸的多个肩部。每根平面电线还被形成为包括多个第二凸起。在形成在平面电线的转弯部分的肩部之间的弯曲之一的表面上，形成每个第二凸起，以在定子芯的径向方向上突出。在形成定子线圈的步骤中，可通过朝第二构件轴向移动第一构件，执行进行相对轴向移动的每个操作；第一和第二构件中的每个可以是由多个卷起的电线组成的电线组件或卷起的电线之一。此外，优选的是，可利用在其径向方向上弹性变形的第一和第二构件中的至少一个来执行每个操作。根据本发明的另一方面，提供了一种用于旋转电机的定子，其通过根据本发明的方法被制造。


根据在下文中给出的详细说明并且根据本发明的优选实施例的附图，将更加全面地理解本发明，然而，详细说明和附图不应该被用于将本发明局限于具体实施例，而是仅用于说明和理解的目的。在附图中:图1是根据本发明的实施例的用于旋转电机的定子的透视图；图2是定子的俯视图；图3是定子的侧视图；图4是定子的定子芯的俯视图；图5是一起构成定子芯的定子芯分段(stator core segment)之一的俯视图；图6是定子的定子线圈的透视图；图7是定子线圈的侧视图；图8是定子线圈的俯视图；图9是定子线圈的仰视图；图1OA是示出形成定子线圈的电线的配置的截面图1OB是示出在图1OA中示出的电线的配置的修改的截面图；图1lA是电线之一的俯视图；图1lB是电线之一的正视图；图12A是示出电线之一的转弯部分的透视图；图12B是示出彼此相邻的电线的多个转弯部分的透视图；图13是定子线圈的电路图；图14是示出定子芯中每根电线的径向最外侧槽内部分的位置的示意
图15是示出在沿着定子芯的纵向轴O观看时的标号为(U1-4’)的电线的延伸方式的示意图；图16是示出在定子芯的每个槽中，位于径向最外层处的电线的标号和位于径向最内层处的电线的标号的表格表不;图17是示出在从定子芯的径向内侧观看时的一起形成定子线圈的V相绕组的那些电线之间的连接的示意图；图18是示出根据实施例的制造定子的方法的流程图；图19是示出该方法的电线形成步骤的透视图；图20A和20B是分别示出在电线形成步骤中被弯曲之前和之后的用于形成电线之一的电线材料的示意图；图21是在该方法的电线卷起步骤中已被卷成螺旋形状的电线之一的轴向端视图；图22A是示出在该方法的定子线圈形成步骤中，朝定子线圈中另一个卷起的电线轴向移动卷起的电线之一的操作的示意图；图22B是示出在定子线圈形成步骤中，朝电线组件(其由多个卷起的电线组成)轴向移动卷起的电线之一的操作的示意图；图23A是示出在定子线圈形成步骤中，在一对卷起的电线之间的相对轴向移动的透视图；图23B是沿着图23A中的线A-A取的截面图；图23C是卷起的电线之一的部分的轴向端视图，其中，为了清楚，将凸起57和58放大；图24A是根据本发明的第一修改的用于形成定子线圈的电线的正视图；图24B是根据本发明的第二修改的用于形成定子线圈的电线的正视图；图25A是根据本发明的第三修改的用于形成定子线圈的电线的正视图；图25B是根据本发明的第四修改的用于形成定子线圈的电线的正视图；图26是示出根据本发明的第五修改的用于形成定子线圈的电线的转弯部分的透视图；图27A是根据本发明的第六修改的用于形成定子线圈的电线的俯视图；图27B是根据第六修改的电线的正视图；图28A是示出在电线形成步骤中使用的第一固定夹具的修改的透视图；图28B是沿着图28A中的K方向的视图；图29A是示出根据本发明的修改的在电线材料中形成凸起的过程的透视图；以及
图29B是示出通过该过程在电线材料中形成的凸起的透视图。
具体实施例方式图1至图3 —起示出了根据本发明的实施例的定子20的总体配置。定子20被设计为在例如旋转电机中使用，该旋转电机被配置成在机动车辆中既起电动机的作用又起发电机的作用。旋转电机还包括转子(未示出)，其被可旋转地布置为由定子20围绕。转子包括多个永磁体，永磁体在转子的径向外周上形成多个磁极，以面对定子的径向内周。在转子的圆周方向上，磁极的极性在北与南之间交替。另外，在本实施例中，在转子中形成的磁极的数量等于八(即，四个北极和四个南极)。如图1至图3所示，定子20包括空心的圆柱形定子芯30和三相定子线圈40，三相定子线圈40由安装在定子芯30上的多根(例如，本实施例中的48根)电线50组成。另夕卜，定子20还可包括介于定子芯30与定子线圈40之间的绝缘纸。如图4所示，定子芯30具有多个槽31，槽31在定子芯30的径向内表面中形成并且以预定间距(pitch)在定子芯30的圆周方向上间隔开。对于每个槽31，槽31的深度方向(depth-wise direciton)与定子芯30的径向方向一致。在本实施例中，对于具有八个磁极的转子的每个磁极以及三相定子线圈40的每个相，设置两个槽31。因此，在定子芯30中设置的槽31的总数等于48 (即，2X8X3)。另外，在本实施例中，定子芯30由例如24个如图5所示的定子芯分段32构成。定子芯分段32相接在一起，以在定子芯30的圆周方向上彼此邻接。每个定子芯分段32在其中限定槽31之一。此外，每对圆周上邻接的定子芯分段32—起在其之间限定槽31中的另一个。每个定子芯分段32还 具有:两个齿部分33，其径向延伸以在其之间形成槽31之一；以及芯背部分34，其位于齿部分33的径向外部以将它们连接。另外，在定子芯分段32的径向外表面上，安装有圆柱形外缘37 (参见图1至图3)。在本实施例中，通过在多个磁钢片之间插入多个绝缘膜来层叠多个磁钢片，形成每个定子芯分段32。应该注意，还可使用其它常规金属片来替代磁钢片。图6至图9 一起示出了定子线圈40的配置，定子线圈40被利用电线50形成为空心的圆柱形形状。如图6至图9所示，总体上，定子线圈40具有收纳在定子芯30的槽31中的直部41、以及一对线圈端部42，这对线圈端部42分别在直部41的相对的轴向侧形成，并且位于槽31的外部。另外，在直部41的一个轴向侧，定子线圈40的U相、V相及W相输出端子和U相、V相及W相中性点端子从线圈端部42的环形轴向端面突出，并且电线50的多个交叉部70从轴向端面的径向内侧到径向外侧穿过轴向端面，以连接电线50的相应对。如图1OA所示，用于形成定子线圈40的每根电线50由电导体67和涂覆在电导体67的外表面的绝缘涂层68构成。在本实施例中，电导体67由铜制成，并且具有大致矩形的横截面。绝缘涂层68是包括内层68a和外层68b的两层结构。绝缘涂层68的厚度(B卩，内层68a和外层68b的厚度之和)被设置为处于100 μ m到200 μ m的范围之中。利用两层结构的绝缘涂层68的这样的大厚度，可使电线50彼此可靠地绝缘，而不需要在其间插入绝缘纸。然而，也可在电线50之间插入绝缘纸，以进一步加强其间的电气绝缘。
此外，外层68b由诸如尼龙的绝缘材料制成。内层68a由具有比外层68b更高的玻璃转化温度的热塑性树脂、或者诸如聚酰胺-酰亚胺树脂的不具有玻璃转化温度的绝缘材料制成。因此，通过旋转电机的操作所生成的热量，电线50的外层68b将比内层68a更早固化。其结果是，外层68b的表面硬度将会增加，由此加强电线50之间的电气绝缘。此外，如图1OB所示，每根电线50还可进一步包括可熔涂层69，以覆盖绝缘涂层68的外表面；可熔涂层69例如可由环氧树脂制成。在这种情况下，通过旋转电机的操作所生成的热量，电线50的可溶涂层69将比绝缘涂层68更早熔化，由此将收纳在定子芯30的槽31的相同槽中的电线50的那些部分结合在一起。其结果是，电线50的那些部分将一体化成刚体，由此提高其机械强度。另外，电线50的绝缘涂层68的外层68b还可由PPS(polyphenylene sulfide,聚苯硫醚)制成。图1lA至图1lB —起示出了在如后面将要描述的电线50被卷成螺旋形状之前的每根电线50的形状。如图1lA至图1lB所示，每根电线50是平面的，并且具有波形以包括多个槽内部分51和多个转弯部分52。槽内部分51以预定间距在电线50的纵向方向Y上间隔开，并且垂直于纵向方向Y延伸。每个槽内部分51将被收纳在定子芯30的槽31的相应槽中。每个转弯部分52延伸以连接槽内部分51的相应的相邻对，并且将位于定子芯30的槽31的外部。具体地，多个槽内部分51至少包括第一槽内部分51A、第二槽内部分51B、以及第三槽内部分51C。第一、第二和第三槽内部分51A、51B和51C将分别收纳在定子芯30的三个不同的槽31中；该三个槽31以六个槽31的间距在圆周上间隔开。另一方面，多个转弯部分52至少包括第一转弯部分52A和第二转弯部分52B。第一转弯部分52A连接第一和第二槽内部分51A和51B，并且位于定子芯30在槽31外部的一个轴向侧。第二转弯部分52B连接第二和第三槽内部分51B和51C，并且位于定子芯30在槽31外部的另一轴向侧。
更具体地，在本实施例中，如图1lA至图1lB所示，多个槽内部分51包括第一到第十二槽内部分51A-51L，其被顺序收纳在以六个槽31的间距在圆周上间隔开的八个槽31中。换言之,每根电线50中的槽内部分51的数量等于12。另一方面，多个转弯部分52包括第一到第i^一转弯部分52A-52K，其各自连接槽内部分51A-51L的相应的相邻对，并且将交替地位于定子芯30在槽31外部的相对轴向侧。换言之，每根电线50中的转弯部分52的数量等于11。另外，在从第一槽内部分51A到第十二槽内部分51L的方向上，在电线50的纵向方向Y上的槽内部分51A-51L之间的预定间距X逐渐减小。S卩，X1>X2>X3>X4>X5>X6>X7>X8>X9>X10>X11。另外，基于要收纳槽内部分51A-51L的定子芯30的八个槽31之间的圆周距离，设置预定间距X1-X11。每根电线50还包括一对引线部分53a和53b，其分别在电线50的相对端处形成，用于将电线50与其它电线50连接。引线部分53a经由半转弯部分52M连接到第一槽内部分51A，其中半转弯部分52M从第一槽内部分5IA延伸以在电线50的纵向方向Y上向内(即，在图1lB中向右)折返。半转弯部分52M的长度是第一转弯部分52A的长度的大致一半。因此，引线部分53a在纵向方向Y上从第一槽内部分51A向内(B卩，在图1lB中向右)偏移半转弯部分52M的长度。另一方面，引线部分53b经由半转弯部分52N连接到第十二槽内部分51L，其中半转弯部分52N从第十二槽内部分5IL延伸以在电线50的纵向方向Y上向内(即，在图1lB中向左)折返。半转弯部分52N的长度是第i^一转弯部分52K的长度的大致一半。因此，引线部分53b在纵向方向Y上从第十二槽内部分51L向内(B卩，在图1lB中向左)偏移半转弯部分52N的长度。此外，引线部分53b被形成为在其中包括先前描述的交叉部70之一。此外，如图1lA所示，每个转弯部分52大致在其中心处包括曲柄形部54，使曲柄形部54弯曲以在与电线50的纵向方向Y和槽内部分51的延伸方向二者垂直的方向上使转弯部分52偏移。因此,利用曲柄形部54,电线50被分级，以在与纵向方向Y和槽内部分51的延伸方向二者垂直的方向上使槽内部分51相继偏移。应该注意，这里使用术语“曲柄形”仅是为了对部54的总体形状进行说明的目的，而不是将部54的相邻部分之间的内角限制于 90°。现在参照图12A至图12B，在利用电线50形成定子线圈40并且将定子芯30装配到定子线圈40之后，电线50的每个转弯部分52 (B卩，52A-52K)由于在定子芯30的径向方向上在转弯部分52中形成的曲柄形部54而偏移。另外，虽然在图12A至图12B中未示出，但是在电线50的转弯部分52中形成的每个曲柄形部54平行于定子芯30的相应的轴向端面30a延伸。此外，在本实施例中，由每个曲柄形部54做出的径向偏移量被设置为等于电线50的槽内部分51的径向厚度。这里，由每个曲柄形部54做出的径向偏移量被定义为曲柄形部54的相对端之间的径向位置的差值。因此，对于每根电线50，槽内部分51的每个相邻对(由转弯部分52的相应转弯部分连接)之间的径向位置的差值等于槽内部分51的径向厚度(即，在定子芯30的径向方向上的厚度)。如上设置径向偏移量，如图12B所示，可将电线50的转弯部分52的每个相邻对设置为彼此紧密接触。其结果是，可以使定子线圈40的线圈端部42的径向厚度最小化。另夕卜，还可使电线50的转弯部分52的每个相邻对在定子芯30的圆周方向上延伸，而在其之间没有干扰。·另外，如图12A至图12B所示，电线50的每个转弯部分52包括一对肩部55，其分别与通过转弯部分52连接的该对槽内部分51邻接，并且这对肩部55都大致垂直于该对槽内部分51 (或大致平行于定子芯30的相应轴向端面30a)延伸。因此，利用肩部55，可以减小每个转弯部分52从定子芯30的相应轴向端面30a的突出高度。其结果是，可以减小定子线圈40的线圈端部42的轴向高度。另外，定子线圈40的线圈端部42各自由位于定子芯30的同一轴向侧的电线50的那些转弯部分52组成。 在本实施例中，使每个肩部55与邻接的槽内部分51成大致直角地弯曲，从而形成肩部55与邻接的槽内部分51之间的弯曲。此外，在该弯曲的径向端面上分别形成一对凸起57 (参见图23A至图23C)。凸起57被定位为更接近弯曲的内部而不是外部，并且落在从邻接槽内部分51直地延伸的假想线上。凸起57还从邻接槽内部分51分别径向向内和径向向外突出。此外，在本实施例中，指定以下尺寸关系:dl ( d2，其中，dl是电线50的每个肩部55在定子芯30的圆周方向上的长度，并且d2是定子芯30的槽31的每个圆周相邻对之间的距离。
指定以上关系，可防止从定子芯30的槽31的一个圆周相邻对分别突出的电线50的转弯部分52的每个对之间的干扰。因此，可防止增加定子线圈40的线圈端部42的轴向长度和径向厚度来阻止上述干扰。另外，如图12A至图12B所示，电线50的每个转弯部分52还包括在曲柄形部54与每个肩部55之间的两个肩部56。因此，电线50的每个转弯部分52包括一个曲柄形部54、两个肩部55、以及四个肩部56。与肩部55—样,每个肩部56大致垂直于槽内部分51 (或大致平行于定子芯30的相应的轴向端面30a)延伸。因此，利用肩部56，可以进一步减小每个转弯部分52从定子芯30的相应轴向端面30a的突出高度。其结果是，可以进一步减小定子线圈40的线圈端部42的轴向长度。另外，电线50的每个转弯部分52可以被看作在曲柄形部54的两侧被分级，以减小其从定子芯30的相应轴向端面30a的突出高度。
此外，对于在肩部55与56之间形成的每个弯曲，在该弯曲的径向端面上分别形成一对凸起58。凸起58的位置更接近弯曲的内部而不是外部，并且从最接近的一个槽内部分51分别径向向内和径向向外突出。在本实施例中，如图1lA至图1lB所示，定子线圈40由48根电线50形成。应该注意，可从某些电线50省略交叉部70，以有利于形成定子线圈40中的U相、V相及W相输出端子和U相、V相及W相中性点端子。然而，在任何情况下，优选的是，所有电线50至少在引线部分53a与53b之间具有相同形状。如先前所述，电线50的每个转弯部分52大致在其中心处包括曲柄形部54，转弯部分52通过曲柄形部54被径向偏移槽内部分51的径向厚度。因此，对于每根电线50，槽内部分51的每个相邻对(其由转弯部分52中的相应弯曲部分连接)之间的径向位置的差值等于槽内部分51的径向厚度。另外，对于每根电线50,第一槽内部分51A位于径向最外侧,而第十二槽内部分51L位于径向最内侧；在从第一槽内部分51A到第十二槽内部分51L的方向上，槽内部分51A-51L之间的预定间距X逐渐减小(参见图11B)。因此，可以使在定子线圈40的径向方向(或定子芯30的径向方向)上堆叠的电线50的那些槽内部分51在径向方向上直地对准，由此允许定子线圈40具有如图6和图7所示的大致完美的空心的圆柱形形状。此外，48根电线50的所有第i个槽内部分51分别位于同一径向位置处的定子芯30的48个槽31中，其中，i=l，2，…，12。例如，48根电线50的所有第一槽内部分51A分别位于48个槽31中，并且被定位于对应槽31中的径向最外侧；48根电线50的所有第十二槽内部分51L分别位于48个槽31中，并且被定位于对应槽31中的径向最内侧。利用电线50的槽内部分51的以上位置，可以使定子线圈40的外直径和内直径在定子芯30的圆周方向上一致。在本实施例中，如图13所示，定子线圈40被形成为由三相绕组(B卩，U相、V相、以及W相绕组)43组成的三相线圈。通过串联连接16根电线50，形成每个U相、V相、以及W相绕组43。此外，在U相绕组43的相对端处分别形成U相输出和中性点端子；在卩相绕组43的相对端处分别形成V相输出和中性点端子；以及在W相绕组43的相对端处分别形成W相输出和中性点端子。此外，U相、V相、以及W相绕组43是Y型连接，以在其间定义中性点。S卩，U相、V相、以及W相绕组43的U相、V相、以及W相中性点端子在中性点处相接在一起。因此，三相AC (交流)功率经由U相、V相、以及W相输出端子被输入到定子线圈40或从定子线圈40输出。在图14和图15中，12个虚线圆圈与48个径向延伸的虚线之间的交叉点代表电线50的槽内部分51的位置。另外，在槽内部分51的位置之中，仅用矩形表示径向最外侧和径向最内侧的槽内部分51的位置。从图14和图15可以看到，在本实施例中，在定子芯30的每个槽31中，在12层中径向堆叠电线50的槽内部分51。此外，在图14和图15中，在48个径向延伸的虚线的径向外部，分别示出定子芯30的槽31的编号1-48。另外,在图14中，在使电线50的第一槽内部分51A位于径向最外侧(即，位于槽31中的第十二层处)的槽31的径向外部，对48根电线50中的每个进行标号；使电线50的第十二槽内部分51L位于径向最内侧(即,位于槽31中的第一层处)的槽31的径向内部，也对48根电线50中的每个进行标号。在本实施例中，定子线圈40的每个U相、V相以及W相绕组43由第一和第二电线组构成，其中，第一和第二电线组均由八根电线50组成。第一组的电线50的槽内部分51被收纳在定子芯30的八个公共槽31中。类似地，第二组的电线50的槽内部分51也被收纳在定子芯30的另外的八个公共槽31中。即，第一组的电线50的槽内部分51被收纳在与第二组的电线50的槽内部分51不同的槽31中。例如，U相绕组43由第一电线组和第二电线组形成，其中，第一电线组由标号为(Ul-1)到(U1-4)以及(υ -Γ)到(U1-4，)的电线50组成，并且第二电线组由标号为(U2-1)到(U2-4)以及(U2-1，)到(U2-4，)的电线 50 组成。(Ul-1)到(U1-4)以及(Ul-Γ)到(U1-4，)电线50的槽内部分51被收纳在定子芯30的第1、7、13、19、25、31、37、以及43号槽31中。另一方面，(U2-1)到(U2-4)以及(U2-1’)到(U2-4’)电线50的槽内部分51被收纳在定子芯30的第2、8、14、20、26、32、38以及44号槽31中。图14通过采用(Ul-1)电线50作为示例，从定子芯30的一个轴向侧示出了 48根电线50的每个的设置。具体地，在图14中，用黑色矩形表示(Ul-1)电线50的槽内部分51的位置；用圆周上延伸的粗线表示位于定子芯30的一个轴向侧(即，在图14的纸表面的正面上)的(Ul-1)电线50的那些转弯部分52;以及用圆周上延伸的两点虚线表示位于定子芯30的另一轴向侧(B卩，在图14的纸表面的背面上)的(Ul-1)电线50的那些转弯部分52。如从图14所见，对于(Ul-1)电线50，第一槽内部分51A位于第I号槽31中的第十二层(即，径向最外层)处；第十二槽内部分51L位于第19号槽31中的第一层(即，径向最内层)处；以六个槽的间距在圆周上间隔开第一到第十二槽内部分51A-51L ;并且槽内部分51A-51L的径向位置每次相继径向向内偏移一层。图15通过采用(U1-4’)电线50作为示例，从定子芯30的另一轴向侧示出了 48根电线50的每个的设置。具体地，在图15中，用黑色矩形表示(U1-4’)电线50的槽内部分51的位置；用圆周上延伸的粗线表示位于定子芯30的另一轴向侧(B卩，在图15的纸表面的正面上)的(U1-4’)电线50的那些转弯部分52 ;以及用圆周上延伸的两点虚线表示位于定子芯30的一个轴向侧(即，在图15的纸表面的背面上)的(U1-4’ )电线50的那些转弯部分52。如从图15所见，对于(U1-4’)电线50，第一槽内部分51A位于第43号槽31中的第十二层处；第十二槽内部分51L位于第13号槽31中的第一层处；以六个槽的间距在圆周上间隔开第一到第十二 槽内部分51A-51L ;并且槽内部分51A-51L的径向位置每次相继径向偏移一层。如先前所述，在本实施例中，定子芯30具有在其中形成的48个槽31，而定子线圈40由48根电线50形成。电线50被安装在定子芯30上，使得它们在定子芯30的圆周方向上彼此偏移定子芯30的一个槽的间距。因此,48根电线50的第一槽内部分51A分别位于48个槽31中的径向最外层(即，第十二层)处；48根电线50的第十二槽内部分51L分别位于48个槽31的径向最内层(即，第一层)处。图16不出了在定子芯30的每个槽31中，位于径向最外层处的电线50的标号和位于径向最内层处的电线50的标号。在本实施例中，对于形成定子线圈40的48根电线50中的每个，在从第一槽内部分5IA到第十二槽内部分5IL的顺序上，从定子芯30的轴O到电线50的槽内部分51的径向距离相继减小。另外，对于48根电线50中的每个，槽内部分51的每个相邻对(其由转弯部分52的相应转弯部分连接)之间的距定子芯30的轴O的径向距离的差值等于槽内部分51的径向厚度。例如，返回参照图15，对于(U1-4’)电线50，满足以下关系:r43>rl>r7>rl3。这里，r43表示从定子芯30的轴O到位于第43号槽31中的第十二层处的第一槽内部分51A的径向距离；rl表示从轴O到位于第I号槽31中的第i^一层处的第二槽内部分51B的径向距离；r7表示从轴O到位于第7号槽31中的第十层处的第三槽内部分51C的径向距离；以及rl3表示从轴O到位于第13号槽31中的第九层处的第四槽内部分51D的径向距离。此外，随着槽内部分51的径向厚度的减小，径向距离r43、rl、r7以及rl3相继减小。接下来，参照图13和图16-17，将描述串联连接用于形成定子线圈40的V相绕组43的16根电线50的方式。另外，应该注意，还以与用于形成V相绕组43的电线50相同的方式连接用于形成定子线圈40的U相和W相绕组43的电线50。

如图13所示，通过将(Vl-1)电线50串联连接到(V1-4)电线50、(V1_1’)电线50串联连接到(V1-4’)电线50、(V2-1)电线50串联连接到(V2-4)电线50、以及(V2-1’)电线50串联连接到(V2-4，)电线50，形成V相绕组43。具体地，(Vl-1)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到V相输出端子。另外，如图16和图17所不,对于(Vl-1)电线50,第一槽内部分51A位于定子芯30的第5号槽31中的径向最外层(即，第十二层)处，而第十二槽内部分51L位于第23号槽31中的径向最内层(即，第一层)处。(V1-2)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(Vl-1)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V1-2)电线50，第一槽内部分51A位于第17号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第35号槽31中的径向最内层处。(V1-3)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(V1-2)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V1-3)电线50，第一槽内部分51A位于第29号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第47号槽31中的径向最内层处。(V1-4)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(V1-3)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V1-4)电线50，第一槽内部分51A位于第41号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第11号槽31中的径向最内层处。(V2-1)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(V1-4)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V2-1)电线50,第一槽内部分51A位于第6号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第24号槽31中的径向最内层处。(V2-2)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(V2-1)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V2-2)电线50，第一槽内部分51A位于第18号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第36号槽31中的径向最内层处。(V2-3)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(V2-2)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V2-3)电线50，第一槽内部分51A位于第30号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第48号槽31中的径向最内层处。(V2-4)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到(V2-3)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V2-4)电线50，第一槽内部分51A位于第42号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第12号槽31中的径向最内层处。(V2-4’)电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V2-4)电线50的第十二槽内部分51L侧的端。另外，对于(V2-4’)电线50，第一槽内部分51A位于第48号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第18号槽31中的径向最内层处。(V2-3’)电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V2-4’)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，对于(V2-3’)电线50,第一槽内部分51A位于第36号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第6号槽31中的径向最内层处。(V2-2’)电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V2-3’)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，对于(V2-2’)电线50，第一槽内部分51A位于第24号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第42号槽31中的径向最内层处。(V2-1’)电线5 0的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V2-2’)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，对于(V2-1’)电线50，第一槽内部分51A位于第12号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第30号槽31中的径向最内层处。(V1-4’)电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V2-1’)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，对于(V1-4’)电线50，第一槽内部分51A位于第47号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第17号槽31中的径向最内层处。(V1-3’)电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V1-4’)电线50的第一槽内部分5IA侧的端。另外，对于(V1-3’)电线50，第一槽内部分5IA位于第35号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第5号槽31中的径向最内层处。(V1-2’)电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V1-3’)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，对于(V1-2’)电线50，第一槽内部分51A位于第23号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第41号槽31中的径向最内层处。(Vl-Γ )电线50的第十二槽内部分51L侧的端连接到(V1-2’)电线50的第一槽内部分51A侧的端。另外，对于(Vl-Γ)电线50，第一槽内部分51A位于第11号槽31中的径向最外层处，而第十二槽内部分51L位于第29号槽31中的径向最内层处。另外，(Vl-Γ)电线50的第一槽内部分51A侧的端连接到定子线圈40的V相中性点端子。此外，如先前所述，每根电线50具有在其第一槽内部分51A侧的端处形成的引线部分53a和在其第十二槽内部分51L侧的端处形成的引线部分53b(参见图1lA至图11B)。引线部分53a经由半转弯部分52M连接到第一槽内部分51A，并且引线部分53b经由半转弯部分52N连接到第十二槽内部分51L。引线部分53b还具有在其中形成的交叉部70。在本实施例中，通过焊接电线50的引线部分53a和53b的相应对，进行电线50之间的连接。例如，(Vl-1)电线50具有位于定子芯30的第5号槽31中的径向最外层处的第一槽内部分51A和位于第23号槽31中的径向最内层处的第十二槽内部分51L。(Vl-1)电线50的引线部分53b从第23号槽31到第20号槽31的附近，在定子芯30的圆周方向上偏移半转弯部分52N的长度。另一方面，(V1-2)电线50具有位于第17号槽31中的径向最外层处的第一槽内部分51A和位于第35号槽31中的径向最内层处的第十二槽内部分51L。(V1-2)电线50的引线部分53a从第17号槽31到第20号槽31的附近，在定子芯30的圆周方向上偏移半转弯部分52M的长度。此外，如图6至图9所示，使(Vl-1)电线50的引线部分53b以大致直角径向向外弯曲，以从定子线圈40的径向内周延伸到位于定子线圈40的径向外周上的(V1-2)电线50的引线部分53a ;然后，(Vl-1)电线50的引线部分53b被焊接到(V1-2)电线50的引线部分53a。换言之，(Vl-1)电线50的第十二槽内部分51L侧的端通过焊接而与(V1-2)电线50的第一槽内部分5IA侧的端相接。另外，在本实施例中，在电线50的径向最外侧转弯部分52的径向外部，焊接电线50的引线部分53a和53b的所有相应对。为此目的，电线50的每个引线部分53b被配置成包括交叉部70，交叉部70从轴向端面的径向内部到径向外部穿过定子线圈40的环形轴向端面(更具体地，由电线50的转弯部分52组成的定子线圈40的线圈端部42的环形轴向端面)。因此，可可靠地防止电线50的第十二槽内部分51L(其位于定子芯30的槽31中径向最内侧)径向向内突出。其结果是，可可靠地防止定子线圈40与位于定子20的径向内部的旋转电机的转子干扰。此外，在本实施例中，如图8所示，电线50的每个交叉部70是曲柄形的，以包括一对径向上延伸的端 截面70a和70b。利用这样的形状，可有利于用于形成交叉部70的电线50的引线部分53b的弯曲以及电线50的引线部分53a和53b的相应对的焊接。另外，如图6和图8所示，在定子线圈40的环形轴向端面上，交叉部70大致占有轴向端面的全部角度范围的3/4 ;全部角度范围是360°。此外，在全部角度范围的其余1/4内，顺序设置定子线圈40的V相中性点端子、W相输出端子、U相中性点端子、V相输出端子、W相中性点端子以及U相输出端子。S卩，在定子线圈40的轴向端面上，以与U相、V相以及W相中性点端子相同的角度范围设置U相、V相以及W相输出端子；以与U相、V相以及W相输出端子和U相、V相以及W相中性点端子不同的角度范围设置交叉部70。通过将定子芯分段32的齿部分33从定子线圈40的径向外部分别插入到电线50的槽内部分51的堆叠之间所形成的空间，将定子芯30装配到上述定子线圈40。因此，形成定子线圈40的电线50的每个槽内部分51被收纳在定子芯30的槽31的相应槽中。更具体地，对于每根电线50，槽内部分51的每个相邻对分别被收纳在以六个槽的间距在圆周上间隔开的定子芯30的槽31的相应对之中。另外，连接槽内部分51的相应对的每个转弯部分52从定子芯30的轴向端面的相应轴向端面突出。在描述了根据本实施例的定子20的配置之后，在下文中将描述制造定子20的方法。参照图18，在本实施例中，制造定子20的方法包括电线形成步骤101、电线卷起步骤102、定子线圈形成步骤103、以及定子芯安装步骤104。
首先，在电线形成步骤101中，通过使多个(例如，在本实施例中的48个)电线材料50a成型，形成如图1lA至图1lB所示的平面的、波形的电线50。具体地，参照图19和图20A至图20B，使用一对第一和第二固定夹具81和82以及旋转夹具83，使每个电线材料50a成型，以形成电线50之一。第一和第二固定夹具81和82彼此相对，以便将电线材料50a保持在其之间。旋转夹具83被可旋转地安装到支撑轴83a，以便使保持在第一和第二固定夹具81和82之间的电线材料50a朝第一固定夹具81弯曲。第一固定夹具81具有大致直角的拐角部分81a，拐角部分81a在使电线材料50a弯曲时与电线材料50a的弯曲部分进行接触。另外，利用恒定曲率半径R使拐角部分81a成圆形。更具体地，在该步骤中，如图20A所示，首先将构成电线50的槽内部分51之一的电线材料50a的部分保持在第一与第二固定夹具81与82之间。然后，如图20B所示，旋转夹具83关于支撑轴83a朝第一固定夹具81转动，由此将电线材料50a压挤在第一固定夹具81的拐角部分81a上。因此，与保持在第一与第二固定夹具81与82之间的部分邻接的电线材料50a的该部分沿拐角部分81a的表面、与保持在夹具81与82之间的部分成大致直角地弯曲，由此形成电线50的肩部55。此外，在弯曲过程中，在弯曲的径向端面(即，平行于图20B的纸表面的表面)上分别形成一对凸起57，其在图23A至图23C中示出，但从图20B省略。凸起57被定位为更接近弯曲的内部而不是外部，并且落在从保持在第一与第二固定夹具81与82之间的电线材料50a的部分直地延伸的假想线上。凸起57还从保持在第一与第二固定夹具81与82之间的电线材料50a的部分分别径向向内和径向向外突出。另外，如图20B所示，由于凸起57的形成，弯曲处电线材料50a的宽度从初始值T减少到更小的值t。此外，在该步骤中，通过针对与刚形成的肩部55邻接的电线材料50a的该部分以如上所述的相同方式重复地操作夹具81至83，通过在肩部55与56之间形成弯曲得到肩部56。另外，在弯曲的径向端面上分别形成如图23A和图23C所示的一对凸起58。凸起58被定位为更接近弯曲的内部而不是外部,并且还从构成电线50的槽内部分51的电线材料50a的该部分突出。`此外，在该步骤中，通过针对所有电线材料50a中的每个以如上所述的相同方式重复地操作夹具81-83，得到如图1lA至图1lB所示的多根(例如，在本实施例中的48根)电线50。在电线卷起步骤102中，经由塑性变形，以预定匝数将在电线形成步骤101中形成的每根平面电线50进一步卷成螺旋或圆弧形状。在本实施例中，如图21所示，以大约一又二分之一匝将每根电线50卷成螺旋形状。具体地，在该步骤中，首先以一匝将电线50围绕圆柱形芯构件(未示出)的外表面卷起，该外表面具有多个预定外直径；在卷起过程中，通过布置于电线50的径向外部的第一压挤夹具(未示出)将电线50压挤在圆柱形芯构件的外表面上，由此使电线50塑性变形。然后，将也具有多个预定外直径的空心的圆柱形芯构件(未示出)布置于第一压挤夹具上。此后，以大约半匝进一步将电线50围绕空心的圆柱形芯的外表面卷起；在卷起过程中，通过布置于大约半匝电线50的径向外部的第二压挤夹具(未示出)，将电线50压挤在空心的圆柱形芯的外表面上，由此使电线50塑性变形。应该注意，如图22A所示，还能够以少于一匝将每根电线50卷成圆弧形状。
在定子线圈形成步骤103中，经由在卷起的电线50之间进行相对轴向移动的操作，将卷起的电线50装配在一起，以形成定子线圈40。具体地，在该步骤中，如图22A所示，将一对电线50装配在一起，这是通过:(I)放置它们，使得它们在圆周方向(即，图22A中的水平方向)上彼此偏移定子芯30的一个槽的间距；以及(2)使它们中的一个(B卩，图22A中的上部电线)朝另一个(即，图22A中的下部电线)轴向(即，在图22A中的垂直方向上)移动。此外，通过重复以上放置和移动操作，获得包括多根(例如，图22B中的4根)电线50的电线组件50b。此外，通过重复以上放置和移动操作，如图22B所示，将电线50进一步装配到电线组件50b，由此形成更大的电线组件50b。在本实施例中，通过逐根装配电线50来形成定子线圈40。更具体地，通过每次仅将一根电线50以如图22A所示的方式相同的方式装配到另一电线50或以如图22B所示的方式相同的方式装配到电线组件50b，形成定子线圈40。应该注意，还可以通过首先形成多个电线组件50b并且然后将电线组件50b装配在一起来形成定子线圈40。在本实施例中，在装配电线50中，使电线50或电线组件50b在径向方向上弹性变形，以便使电线50与电线组件50b之间的干扰最小化，从而有利于其间的相对轴向移动。例如，返回参照图21，当在铺开电线50的方向上将负载F施加于电线50的两端时，将径向向外展开电线50。因此，当将另一电线50轴向移动到在电线50的径向内部形成的空间时，将减小两根电线50之间的干扰，由此有利于两根电线50的装配。类似地，虽然没有图示示出，但是当将负载F施加到包括在电线组件50b中的电线50的每端时，将径向向外展开电线50。因此，当将电线50轴向移动到在电线组件50b的径向内部形成的空间时， 将减小电线50与电线组件50b之间的干扰，由此有利于电线50到电线组件50b的装配。在本实施例中，如先前所述，每根电线50具有在弯曲的径向端面上形成的凸起57，其中弯曲是在槽内部分51与转弯部分52的肩部55之间形成的。因此，参照图23A至图23C，在电线50的任一对之间的相对轴向移动的过程中，仅该对电线50中的一根的凸起57将与另一根的相应槽内部分51进行点接触。此外，在将电线50装配在一起之后，通过电线50的凸起57使电线50的槽内部分51的每个径向相邻对在径向方向上保持相互分离。通常，每根电线50的绝缘涂层68具有在其中形成的针孔和空隙；通过针孔，空气可以与电线50的电导体67进行接触。此外，当绝缘涂层68的外表面被例如对其施加的摩擦力损坏时，空隙可变成针孔。此外，当电线50的相邻对的针孔位于相互接近时，一旦电解溶液(例如，盐水)侵入这些针孔，可出现电短路。然而，在本实施例中，如先前所述，在电线50的任一对之间的相对轴向移动的过程中，仅该对电线50中的一根的凸起57将与另一根的槽内部分51进行点接触。因此，与没有在电线50中形成凸起的情况相比，施加到电线50的槽内部分51的摩擦力将显著减小，因此，该对电线50这中的一根的槽内部分51分别与另一根的槽内部分进行表面接触。其结果是，可防止电线50的槽内部分51的绝缘涂层68由于摩擦力而被损坏，因此可防止在槽内部分51的绝缘涂层68中形成的针孔的位置相互接近。此外，如先前所述，将电线50装配在一起之后，通过电线50的凸起57使电线50的槽内部分51的每个径向相邻对在径向方向上保持相互分离。因此，将增大在电线50的槽内部分51的绝缘涂层68中形成的针孔之间的爬电距离。因此，根据本实施例，可可靠地防止电线50的槽内部分51之间的绝缘故障。此外，在本实施例中，如先前所述，如图23A和图23C所示，每根电线50还具有在弯曲的径向端面上形成的凸起58，该弯曲是在转弯部分52的肩部55与56之间形成的。因此，在将电线50装配在一起之后，通过转弯部分52的凸起58使电线50的转弯部分52的每个径向相邻对在径向方向上保持相互分离。其结果是，将增大在电线50的转弯部分52的绝缘涂层68中形成的针孔之间的爬电距离。因此，根据本实施例，还可可靠地防止电线50的转弯部分52之间的绝缘故障。另外，在本实施例中，参照图23B，经由实验调查，指定了以下尺寸关系:1〈W/L < 1.1，其中，W是电线50在形成凸起57或58的那些部分处的径向厚度，并且L是电线50在没有形成凸起的那些部分处的径向厚度。指定以上关系，可可靠地防止电线50的绝缘涂层68由于过应力而被损坏，从而可靠地确保电线50之间的绝缘。另外，W和L可分别被设置为例如2.1mm和2.0_。在如上所述将所有电线50装配在一起之后，通过例如焊接将电线50的引线部分53a和53b的相应对相接在一起。其结果是，得到如图6至图9所示的定子线圈40。在随后的定子芯安装步骤104中，将定子芯30安装到在定子线圈形成步骤103中形成的定子线圈40。具体地，在该步骤中，将定子芯分段32的齿部分33从定子线圈40的径向外部分别插入到在电线50的槽内部分51的堆叠之间所形成的空间。然后，将外缘37装备到定子芯分段32的径向外表面上。其结果是，将定子芯30和定子线圈40装配在一起，形成如图1至图3所示的定子20。根据本实施例，可实现以下优点。在本实施例中，制造定子20的方法包括电线形成步骤101、电线卷起步骤102、定子线圈形成步骤103、以及定子芯安装步骤104。在电线形成步骤101中，通过使电线材料50a成型来形成如图1IA至图1lB所示的平面的、波形的电线50。每根电线50包括收纳在定子芯30的槽31中的槽内部分51和位于槽31的外部以连接槽内部分51的转弯部分52。在电线卷起步骤102中，经由塑性变形，以大约一又二分之一匝将每根平面电线50卷成如图21所示的螺旋形状。在定子线圈形成步骤103中，经由在卷起的电线50之间进行相对轴向移动的操作，将卷起的电线50装配在一起，以形成如图6至图9所示的定子线圈40。在定子芯安装步骤104中，将定子芯30安装到定子线圈40 (换言之，将定子芯30和定子线圈40装配在一起)，从而形成如图1至图3所示的定子20。利用以上方法，由于在电线卷起步骤102中经由塑性变形卷起每根电线50，因此在步骤102之后将不出现电线50的回弹。因此，在随后的定子线圈形成步骤103中，可容易并准确地操作(即，放置和轴向移动)卷起的电线50，由此有利于电线50的装配。此外，在步骤103之后，可可靠地防止出现电线50的相应槽内部分50之间的不对准，从而可靠地保持定子线圈40的空心的圆柱形形状。因此，在定子芯安装步骤104中，可容易并准确地将定子芯30安装到定子线圈40。其 结果是，可提高定子20的生产率，同时确保定子20的高尺寸准确度和高可靠性。
另外，与在日本专利申请公开第2001-145286号中公开的方法相比，可缩短每根电线50的长度。因此，可以使用更小型的成型机使电线50成型，并且在定子20的制造过程中更容易处理电线50。其结果是，可实现定子20的更高生产率和更低成本。在本实施例中，在电线形成步骤101中，每根电线50被形成为包括凸起57。在落在从电线50的槽内部分51之一直地延伸的假想线上的电线50的部分的径向端面上，形成每个凸起57，以便每个凸起57从槽内部分51径向向内或径向向外突出。更具体地，在本实施例中，在弯曲之一的径向端面上形成每个凸起57，其中，该弯曲是在电线50的转弯部分52的肩部55与槽内部分51之间形成的。因此，在电线50的任一对之间的相对轴向移动的过程中，仅该对电线50中的一根的凸起57将与另一根的槽内部分51进行点接触，由此显著减小施加到槽内部分51的摩擦力。其结果是，可防止电线50的槽内部分51的绝缘涂层68由于摩擦力而被损坏。另外，在将电线50装配在一起之后，通过电线50的凸起57使电线50的槽内部分51的每个径向相邻对在径向方向上保持相互分离。因此，将增大在电线50的槽内部分51的绝缘涂层68中形成的针孔之间的爬电距离。因此，利用凸起57，可可靠地防止电线50的槽内部分51之间的绝缘故障。在本实施例中，在电线形成步骤101中，每根电线50还被形成为包括凸起58。在弯曲之一的径向端面上形成每个凸起58，该弯曲是在电线50的转弯部分52的肩部55与56之间形成的。因此，在将电线50装配在一起之后，通过转弯部分52的凸起58使电线50的转弯部分52的每个径向相邻对在径向方向上保持相互分离。其结果是，将增大在电线50的转弯部分52的绝缘涂层68中形成的针孔之间的爬电距离。因此，利用凸起58，可可靠地防止电线50的转弯部分52之间的绝缘故障。在本实施例中，在定子线圈形成步骤103中，通过将第一构件朝第二构件轴向移动，执行在卷起的电线50之·间进行相对轴向移动的每个操作；第一和第二构件的每个是卷起的电线50之一或由多根卷起的电线50组成的电线组件50b。因此，可通过顺序执行在卷起的电线50之间进行相对轴向移动的操作容易地将所有卷起的电线50装配在一起。此外，在本实施例中，在定子线圈形成步骤103中，利用在卷起的电线50的径向方向上弹性变形的第一和第二构件中的至少一个，执行在卷起的电线50之间进行相对轴向移动的每个操作。因此，当使第一构件朝第二构件轴向移动时，可以减小第一与第二构件之间的干扰，由此有利于第一和第二构件的装配并且防止第一和第二构件的绝缘涂层68由于干扰而被损坏。另外，根据本实施例的定子20是通过上述方法制造的。因此，定子20具有高尺寸准确度、高绝缘特性、以及高可靠性。虽然已经示出并描述了本发明的以上具体实施例，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可进行各种修改、改变以及改进。例如，图24A示出了电线50的第一修改。在该修改中，半转弯部分52M和52N被形成为分别在电线50的纵向方向上从第一和第十二槽内部分51A和51L向外延伸。因此，引线部分53a和53b分别在纵向方向上从第一和第十二槽内部分51A和51L向外偏移半转弯部分52M和52N的长度。图24B示出了电线50的第二修改。在该修改中，半转弯部分52M被形成为在电线50的纵向方向上从第一槽内部分5IA向外延伸，而半转弯部分52N被形成为在纵向方向上从第十二槽内部分5IL向内延伸。因此，引线部分53a在纵向方向上从第一槽内部分5IA向外偏移半转弯部分52M的长度，而引线部分53b在纵向方向上从第十二槽内部分51L向内偏移半转弯部分52N的长度。图25A示出了电线50的第三修改。在该修改中，半转弯部分52M被形成为在电线50的纵向方向上从第一槽内部分5IA向内延伸，而半转弯部分52N被形成为在纵向方向上从第十二槽内部分5IL向外延伸。因此，引线部分53a在纵向方向上从第一槽内部分5IA向内偏移半转弯部分52M的长度，而引线部分53b在纵向方向上从第十二槽内部分51L向外偏移半转弯部分52N的长度。图25B示出了电线50的第四修改。在该修改中，省略半转弯部分52M和52N两者，使得引线部分53a和53b分别从第一和第十二槽内部分51A和51L直地延伸，而不在电线50的纵向方向上从第一和第十二槽内部分5IA和5IL偏移。图26示出了电线 50的第五修改。在该修改中，从电线50的每个转弯部分52省略如图12A所示的肩部56。因此，电线50的每个转弯部分52中的曲柄形部54与肩部55之间的那些部分变成直的。其结果是，简化了电线50的转弯部分52的形状，由此有利于电线50的成型。图27A至图27B示出了电线50的第六修改。在该修改中，半转弯部分52M和52N被成型为直的，而不是如图1lA至图1lB所示的分级的。利用半转弯部分52M和52N的直的形状，可以更容易并准确地定位引线部分53a和53b。另外，还可使仅半转弯部分52M和52N之一成型为直的。在先前的实施例中，电线50的每个转弯部分52包括大致在转弯部分52的中心处形成的曲柄形部54，其用于使由转弯部分连接的槽内部分51的相应对径向偏移。然而，曲柄形部54不一定形成在大致转弯部分52的中心处。例如，可在转弯部分52的一端的附近形成曲柄形部54。在先前的实施例中，由转弯部分52的每个曲柄形部54进行的径向偏移量被设置为等于电线50的槽内部分51的径向厚度。然而，由每个曲柄形部54进行的径向偏移量还可被设置为例如槽内部分51的径向厚度的0.5倍、1.5倍或2倍。在这种情况下，因此，槽内部分51的每个相邻对(其由转弯部分52的相应转弯部分连接)之间的距定子芯30的轴O的径向距离的差值将是槽内部分51的径向厚度的0.5倍、1.5倍或2倍。在先前的实施例中，利用恒定曲率半径R使在电线形成步骤101中使用的第一固定夹具81的拐角部分81a成圆形，以具有平滑弯曲的外表面。然而，如图28A至图28B所示，还可在拐角部分81a的弯曲的外表面的中心处设置突出81b ;利用小于R的曲率半径使突出81b成圆形。在这种情况下，可有利于在使电线50弯曲在第一固定夹具81上的过程中形成凸起57。另外，还可以在拐角部分81a的弯曲的外表面上设置突出81b，以便其从弯曲的外表面的中心偏移。在先前的实施例中，在弯曲之一的径向端面上形成每个凸起57，其中，该弯曲是在电线50的转弯部分的肩部55与槽内部分51之间形成的。换言之，在落在从电线50的槽内部分51之一直地延伸的假想线上的电线50的部分的径向端面上，形成每个凸起57。然而，还可如图29A至图29B所示，使用一对第一和第二夹具85和86，在电线50的槽内部分51的径向端面上形成凸起。更具体地，第一夹具85是大致U型的，并且具有在第一夹具85的底壁的内表面上形成的多个(例如，4个)突出85a。第二夹具86是板形的，并且具有多个(例如，4个)通孔86a。在形成电线50中，首先将电线材料50a插入第一与第二夹具85与86之间，其中第一夹具85的每个突出85a与第二夹具86的通孔86a中相应的通孔对准。然后，在第一与第二夹具85与86之间压挤电线材料50a。因此，电线材料50a的部分通过第一夹具85的突出85a被分别挤压到第二夹具86的通孔86a，从而在制成电线50的槽内部分51之一的电线材料50a的部分的径向端面(即，图29A至图29B中的上面)上，形成凸起57a。可见，本发明的实施例至少公开了如下技术方案(但不限于此):方案1.一种制造 用于旋转电机的定子的方法，其中，所述定子包括具有多个槽的空心的圆柱形定子芯，所述多个槽在所述定子芯的径向内表面中形成并且在所述定子芯的圆周方向上间隔开，所述方法包括步骤:形成多根平面电线，每根所述平面电线包括收纳在所述定子芯的所述槽中的多个槽内部分和位于所述槽的外部以连接所述槽内部分的多个转弯部分；经由塑性变形将每根所述平面电线卷成螺旋或圆弧形状；通过经由在所述卷起的电线之间进行相对轴向移动的操作来装配所述卷起的电线，形成空心的圆柱形定子线圈；以及将所述定子芯和所述定子线圈装配在一起，以形成所述定子。方案2.根据方案I所述的方法，其中，在形成所述平面电线的所述步骤中，每根所述平面电线被形成为包括多个第一凸起，在所述平面电线的所述槽内部分之一的表面或者落在从所述槽内部分直地延伸的假想线上的所述平面电线的部分的表面上，形成每个所述第一凸起，以便在所述定子芯的径向方向上从所述槽内部分突出。方案3.根据方案2所述的方法，其中，在形成所述平面电线的所述步骤中，形成每根所述平面电线，使得所述平面电线的每个所述转弯部分包括一对肩部，每个所述肩部与所述平面电线的所述槽内部分之一邻接，并且使其与所述槽内部分成大致直角地弯曲，以形成所述肩部与所述槽内部分之间的弯曲，并且在所述平面电线的所述转弯部分的所述肩部与所述槽内部分之间形成的所述弯曲之一的表面上，形成每个所述第一凸起。方案4.根据方案I所述的方法，其中，在形成所述平面电线的所述步骤中，形成所述每根平面电线，使得所述电线的每个所述转弯部分被分级以包括大致垂直于所述槽内部分延伸的多个肩部，每根所述平面电线还被形成为包括多个第二凸起，并且在所述平面电线的所述转弯部分的所述肩部之间形成的弯曲之一的表面上，形成每个所述第二凸起，以在所述定子芯的径向方向上突出。 方案5.根据方案I所述的方法，其中，在形成所述定子线圈的所述步骤中，通过朝第二构件轴向移动第一构件，执行进行相对轴向移动的每个所述操作，所述第一和第二构件中的每个是由多个所述卷起的电线组成的电线组件或所述卷起的电线之一。方案6.根据方案5所述的方法，其中，在形成所述定子线圈的所述步骤中，利用在其径向方向上弹性变形的所述第一和第二构件中的至少一个，执行每个所述操作。方 案7.—种用于旋转电机的定子，其通过根据方案I所述的方法被制造。
权利要求
1.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括: 空心的圆柱形定子芯，其具有纵向轴和形成在所述定子芯的径向内表面中并在所述定子芯的圆周方向上间隔开的多个槽；以及 定子线圈，由安装在所述定子芯上以在所述定子芯的所述圆周方向上彼此偏移的多条电线组成， 其中 每条所述电线具有第一、第二、……和第η槽内部分以及第一、第二、……和第(η-1)转弯部分，其中η是不小于4的整数， 所述第一至所述第η槽内部分被顺序收纳在所述定子芯的P个所述槽内，其中P是不大于η的整数， 所述第一至所述第(η-1)转弯部分交替地位于所述定子芯在所述槽外部的相对轴向侦牝以连接所述第一至所述第η槽内部分的相应的相邻对，以及 从所述定子芯的所述轴到所述第一至所述第η槽内部分的径向距离相继减小，以及 其中 每条所述电线还包括多个凸起，每个所述凸起被形成在所述电线的所述槽内部分的一个相应槽内部分的表面上，或形成在所述电线的、落在从所述相应槽内部分轴向延伸的假想线上的那部分的表面上，以在所述定子芯的径向方向上从所述相应槽内部分突出。
2.如权利要求1所述的定子，其中每条所述电线被形成为使得所述电线的每个所述转弯部分包括一对肩部， 每个所述肩部与所述·电线的所述槽内部分的一个相应槽内部分邻接，并以与所述相应槽内部分基本成直角地弯曲，以形成所述肩部和所述相应槽内部分之间的弯曲，以及 每个所述凸起被形成在所述弯曲的一个相应弯曲的表面上，所述弯曲被形成在所述电线的所述转弯部分的所述肩部和所述槽内部分之间。
3.如权利要求1所述的定子，其中每条所述电线被形成为使得所述电线的每个所述转弯部分被分级，以包括大致垂直于所述槽内部分延伸的多个肩部，以及 每条所述电线还包括多个第二凸起，每个所述第二凸起被形成在所述弯曲的一个相应弯曲的表面上，以在所述定子芯的径向方向上突出，所述弯曲被形成在所述电线的所述转弯部分的所述肩部之间。
4.如权利要求1所述的定子，其中所述电线的所述第一槽内部分位于所述定子芯的所述槽中的径向最外侧，而所述第η槽内部分位于径向最内侧， 每条所述电线还具有第一端部和第二端部，所述第一端部离所述电线的所述第一槽内部分比离其他任一所述槽内部分要近，所述第二端部离所述电线的所述第η槽内部分比离其他任一所述槽内部分要近， 所述定子线圈是由多个相绕组组成的多相定子线圈， 所述定子线圈的每个所述相绕组由至少两条所述电线形成，以及 所述两条电线中的一条电线的所述第一端部连接到另一条电线的所述第二端部。
5.如权利要求1所述的定子，其中所述定子线圈是通过首先经塑性变形每条所述电线来使每条所述电线成形、以及然后通过在其间建立相对轴向移动来组装所述电线而形成的。
6.如权利要求5所述的定子，其中1.0 < W/L彡1.1，其中W是所述电线的形成有所述凸起的那些部分的径向厚度，以及L是所述电线的所述槽内部分的没有形成凸起的那些部分的径向厚度。
7.如权利要求1所述的定子，其中1.0 < W/L彡1.1，其中，W是所述电线的形成有所述凸起的那些部分的径向厚度，以及L是所述电线的所述槽内部分的没有形成凸起的那些部分的径向厚度。
8.如权利要求1所述的定子，其中形成所述定子线圈的所述电线的数量等于形成在所述定子芯中的所述槽的数量，以及 所述电线在所述定子芯的所述圆周方向上彼此偏移所述定子芯的一个槽的间距。
9.如权利要求1所述的定子，其中在所述定子芯的每个所述槽中，所述电线的所述槽内部分径向堆叠η层。
10.如权利要求1所述的定子，其中所述电线的所有所述第i槽内部分分别被收纳在所述定子芯的圆周相邻的不同的所述槽内，且从所述定子芯的轴到所述电线的所述第i槽内部分的所有径向距离是相等的，其中i=l，2…η。
11.如权利要求1所述的定子，其中对于形成所述定子线圈的每条所述电线，所述电线的所述第一至所述第η槽内部分被顺序收纳在其中的定子芯的所述P个槽以所述定子芯的预定数目个所述槽的间距在圆周上间隔开。
12.如权利要求1所述的定子，其中形成所述定子线圈的每条所述电线由具有基本矩形横截面的电导体和覆盖在所述电导体外表面的绝缘层组成。
13.如权利要求1所述的定子，其中当沿所述定子芯的所述轴观察时，每条所述电线围绕所述定子芯的所述轴螺 旋延伸。
全文摘要
本发明公开了一种用于旋转电机的定子及其制造方法，其中，制造用于旋转电机的定子的方法包括步骤(1)形成多根平面电线，每根平面电线包括收纳在定子芯的槽中的多个槽内部分和位于槽的外部以连接槽内部分的多个转弯部分；(2)经由塑性变形将每根平面电线卷成螺旋或圆弧形状；(3)通过经由在卷起的电线之间进行相对轴向移动的操作来装配卷起的电线，形成空心的圆柱形定子线圈；以及(4)将定子芯和定子线圈装配在一起，以形成定子。
文档编号H02K1/16GK103236749SQ20131015026
公开日2013年8月7日 申请日期2010年10月25日 优先权日2009年10月23日
发明者中村重信 申请人:株式会社电装