专利名称：盒式线圈和带有该盒式线圈的旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及要安装在旋转电极定子中的盒式线圈(cassette coil)以及 使用这种盒式线圈的旋转电机。具体而言，本发明涉及带有绝缘部件的盒 式线圈以及使用该盒式线圈的旋转电机，所述绝缘部件在导线的绕组开始 部分与线圈的最外侧部分之间进行绝缘，所述线圈围绕在包括盒式线圈的 绝缘体线架(bobbin)周围。
背景技术：
作为第一种现有技术，图12图示了日本未审査专利公开No.11(1999)-122855中公开的线圈线架101的立体图。线圈线架101包括核心管(core tube) 114和凸缘115，导线围绕核心管114缠绕而形成线圈，凸缘115设 在核心管114的两个轴向末端上。通过集中围绕线圈线架101的绕组形成 线圈，然后安装到定子(未示出)。
作为第二种现有技术，图13和图14示出了盒式线圈201。图13图示 了盒式线圈201的正视图。图14图示了从凸缘215的背面看去盒式线圈 201的图，为了便于说明，该图中未包括下面将要说明的凸缘216。如图 13和图14所示，盒式线圈201设有绝缘体线架210以形成线圈。绝缘体 线架210具有核心管214，导线213围绕核心管214缠绕以形成线圈，核 心管214的轴向两端设有一对板状凸缘215和216。此外，核心管214的 一端处的凸缘215形成有切口部分212。图13和图14图示了线圈，该线 圈由绝缘体线架210形成，导线围绕其缠绕。
发明内容
本发明要解决的问题
但是，第二种现有技术中存在下面的问题。在开始讨论时，先对将导线213围绕在绝缘体线架210周围以形成线圈的处理进行说明。首先，从
切口部分212的开口端插入导线213。接着，将导线213逐渐从凸缘215 那侧移动到凸缘216那侧，从而围绕核心管214形成导线213的第一层。 在绕组中，以两条导线为一个单元来缠绕导线213。接着，将导线213从 凸缘216那侧移动回凸缘215那侧，从而在围绕核心管214的第一层上形 成导线213的第二层。接着，将导线213从凸缘215那侧再次移动到凸缘 216那侧，从而围绕核心管214形成导线213的第三层。以此方式形成线 圈，该线圈具有围绕核心管214缠绕的预定数目层导线213;然后，在最 上层，即线圈的外周边处，将导线213从凸缘216那侧向凸缘215那侧移 动并最终从缠绕部分导向和接合到限位器槽218中。如上所述，围绕核心 管214缠绕导线213，形成线圈。
在通过将导线213围绕图13和图14所示绝缘体线架210的核心管 214缠绕以形成线圈时，导线213的线圈开始位置称为绕组开始部分 213a。在导线213中，外周边的线圈部分称为最外侧部分213b。从最外侧 部分213b延伸的末端位置处、将被插入限位器槽218中的部分称为绕组 结束部分213c。
在第二种现有技术的盒式线圈201中，如图13和图14所示，由于导 线213的绕组开始部分213a邻近最外侧部分213b，所以它们可能彼此接 触。在日本未曾审査专利公开No.ll(1999)-122855中没有具体描述，但可 能是这样的情况在其中公开的线圈线架101中，在通过缠绕导线而形成 线圈时，导线的绕组开始部分和线圈的最外侧部分由于邻近而彼此接触。
图9中示出了一种典型线圈的示意图。图9中图示了在应用于典型线 圈时，绕组开始部分213a、最外侧部分213b和绕组结束部分213c之间的 位置关系，在对第二种现有技术的盒式线圈201的上述说明中定义了这些 部分。在这种典型线圈中，在施加电流时线圈中任意两点之间的电势差随 着两点之间的距离变长而增大。在图9中，电势差在线圈两端A与B之间 最大。
特别是在第二种现有技术的盒式线圈201中，由于绕组开始部分213a 与最外侧部分213b之间的距离较长，所以在使高电流流经线圈以施加高电压时，其间的电势差也较大。尽管各条导线213包覆有绝缘膜(例如瓷
漆(enamel))，但其厚度约为30nm。在近来正要求汽车用电动机小型 化的同时，也有向电动机施加高电压(例如约650V)以产生高输出的趋 势。因此，重要的是在绕组开始部分213a与最外侧部分213b之间进行适 当的绝缘。绕组开始部分213a与最外侧部分213b之间的接触有时使得可 能难以确保绝缘而倒置介质击穿。尽管100%的监视消除了产品带有上述 缺陷的可能性，但这种缺陷造成了成本增加的问题。
因此，本发明的目的是提供一种盒式线圈以及使用这种盒式线圈的旋 转电机，即使在施加高电压时，该盒式线圈也能在导线的绕组开始部分与 线圈的外周边之间进行适当的绝缘。
解决问题的方案
(1) 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种盒式 线圈，包括绝缘体线架，所述绝缘体线架包括核心管和设在所述核心管两 端成对的板状第一凸缘和第二凸缘，包覆有绝缘膜的导线围绕所述核心管 缠绕以形成线圈，所述第一凸缘包括侧面开口的切口部分，其中，所述盒 式线僵在绕组开始部分与最外侧导线部分之间包括绝缘部件，所述绕组开 始部分是所述导线的线圈一端，所述最外侧导线部分位于所述导线的线圈 的最外侧并接近所述第一凸缘。
这样，利用绝缘部件以及覆盖导线的绝缘膜确保了电绝缘。因此，在 导线的绕组开始部分与线圈的最外侧部分之间适当地确保了绝缘以防止介 质击穿，其中在向线圈施加电流时上述部分的电势差最大。
(2) 在上述(1)所述的盒式线圈中，优选地，所述绝缘部件是绝缘 壁，所述绝缘壁设置成从所述第一凸缘的一部分延伸。
由于预先给绝缘体线架设置了绝缘壁，从而仅通过缠绕导线形成线圈 就在导线的绕组开始部分与线圈的最外侧部分之间确保了绝缘。因此，除 了由(1)的装置获得的效果之外，还减小了生产盒式线圈的工作负担， 从而提高了生产率。此外，由于(1)的装置只需要改变线架的形状而不 需要安装额外的部件，所以可以抑制盒式线圈的重量增加。
(3) 或者，在上述(1)的盒式线圈中，优选地，所述绝缘部件是绝缘管，所述绝缘管覆盖所述导线的所述绕组开始部分。
这样，利用对导线的绕组开始部分进行覆盖的轻质绝缘管确保了绝 缘。因此，除了由(1)的装置获得效果之外，还可以抑制盒式线圈的重 量增加。
(4)根据本发明的另一方面，提供了一种旋转电机，该旋转电机设 有盒式线圈，所述盒式线圈包括绝缘体线架，所述绝缘体线架包括核心管 和设在所述核心管两端成对的板状第一凸缘和第二凸缘，包覆有绝缘膜的 导线围绕所述核心管缠绕以形成线圈，所述第一凸缘包括侧面开口的切口 部分，其中，所述旋转电机包括上述(1)至(3)中所述的盒式线圈之
这样，利用绝缘部件以及覆盖导线的绝缘膜确保了电绝缘。因此，在 导线的绕组开始部分与线圈的最外侧部分之间适当地确保了绝缘以防止介 质击穿，其中在向线圈施加电流时上述部分的电势差最大。
另外，由于预先给绝缘体线架设置了绝缘壁，从而仅通过缠绕导线形 成线圈就在导线的绕组开始部分与线圈的最外侧部分之间确保了绝缘。由 于上述装置只需要改变线架的形状而不需要安装额外的部件，所以可以抑 制盒式线圈的重量增加。因此，减轻了生产盒式线屬的工作负担，从而提 高了生产率。
此外，利用对导线的绕组开始部分进行覆盖的轻质绝缘管确保了绝 缘。因此，可以抑制盒式线圈的重量增加。
图1是本发明的盒式线圈的外部立体图2是本发明的盒式线圈的正视图3是从凸缘背面看去图2的图4是绝缘体线架的正视图5是绝缘体线架的俯视图6是绝缘体线架的侧视图7是沿A-A线所取的图2的截面图；图8的图示出了围绕设有绝缘壁的绝缘体线架缠绕导线的方式；
图9是一种典型线圈的示意图IO是第二实施例盒式线圈的正视图11的图示出了安装绝缘管的方式；
图12是未审查日本专利公开No.ll(1999)-122855中公开的绝缘体线架 的立体图13是传统盒式线圈的正视图；而 图14是传统盒式线圈的背面立体图。
具体实施例方式
下面将介绍本发明的实施例。 [第一实施例]
下面将阐述第一实施例。图1是第一实施例的盒式线圈的外部立体 图。图2是第一实施例的盒式线圈的正视图。图3是从凸缘15的背面看去 盒式线圈l的图，为了便于说明，图中未包括下面将要说明的凸缘16。如 图1到图3所示，盒式线圈1包括通过将导线13的多个层围绕绝缘体线架 IO缠绕成多层而形成的线圈。多个盒式线圈l将被布置在定子中以制造电 动机。
图4、图5和图6是绝缘体线架IO的正视图、俯视图和侧视图。如图 4至图6所示，绝缘体线架10由矩形截面的核心管14以及在核心管14的 两个轴向末端处形成的一对板状凸缘15和16等组成，其中核心管14包括 中心孔19，中心孔19是空腔区域。绝缘体线架10由树脂制成以具有绝缘 特性，所述树脂例如PPS (聚苯硫醚)。与具有几乎正规矩形形状的凸缘 16相比，凸缘15具有与之不同的形状。具体而言，凸缘15包括绝缘壁 11、切口部分12、限位器槽18、中心孔19、空隙20等。
凸缘15由树脂制成以具有绝缘特性，所述树脂例如PPS (聚苯硫 醚)。如图4所示，切口部分12是从凸缘15切除从而在上侧开口的矩形 区域。绝缘壁11被设置成从切口部分12的垂直表面之一 (图4中的左侧 表面)延伸到切口部分12中。空隙20设置在绝缘壁11与切口部分12的下表面之间。
图7是图2沿A-A线所取的截面图。如图7所示，绝缘壁11的厚度 以确保电绝缘的方式形成得尽可能小，并小于绝缘体线架10的厚度。此 外，绝缘壁11被布置成使其内表面与凸缘15的内表面(即在凸缘16那 侧)平齐。导线13的绕组开始部分13a设置成靠着绝缘壁11。因此，绕 组开始部分13a沿凸缘15的厚度方向突出的量5可以被抑制在最小程度。 这使得盒式线圈1更加紧凑，从而更容易将盒式线圈1插入定子铁心(未 示出)中。
在凸缘15中，在切口部分12的开口端附近，矩形形状的限位器槽18 被形成为开口到切口部分12的另一表面(图4的右侧表面)中。
接下来对通过将导线13围绕绝缘体线架IO而形成线圈的处理进行说 明，该绝缘体线架IO设有绝缘壁11。在本实施例中，两条导线13是同时 缠绕的。首先，从切口部分12的一端将导线13插入空隙20中，空隙20 位于绝缘壁11与切口部分12的下表面之间，如图8所示。以此方式，由 于在绝缘壁11与绝缘体线架10的切口部分12的下表面之间设置空隙 20，可以在插入导线13时将其导入适当位置，从而减小缠绕导线13的工 作负担。
然后，沿着凸缘15的内表面将两条导线13—起围绕核心管14缠绕一 匝。接着，将导线13向凸缘16那侧移动并围绕核心管14缠绕一匝，从而 与已缠绕的导线13邻近。以此方式，导线13被围绕核心管14缠绕，同时 逐渐从凸缘15那侧向凸缘16那侧移动，形成第一层。接着，使导线13从 凸缘16那侧向凸缘15那侧移动，从而在围绕核心管14的第一层上形成导 线13的第二层。接着，再将导线13从凸缘15那侧向凸缘16那侧移动， 从而在第二层上形成导线13的第三层。以此方式形成线圈，该线圈具有 围绕核心管14缠绕的导线13的预定数目层。最后，在最上方的层处，将 导线13从凸缘16那侧向凸缘15那侧移动，以缠绕并导入绝缘体线架10 的限位器槽18中。通过上述方式，导线13依次围绕核心管14缠绕，从而 形成线圈。
本实施例的特征包括，在如图2和图3所示布置了导线13中绕组开始部分13a的位置处设置树脂绝缘壁11。如图9所示，由于在施加电流时线 圈中任意两点之间的电势差随着这些点之间的距离变长而增大，所以在线
圈两端A与B之间电势差最大。由于绕组开始部分13a与位于线圈最外侧 的最外侧部分13b之间的距离最长，所以在向线圈施加高电流以产生高电 压时，它们之间的电势差最大。
但是，树脂绝缘壁11以及包覆到导线13的绝缘膜可靠地在绕组开始 部分13a与最外侧部分13b之间进行绝缘。另外，即使向线圈施加电流， 位于空隙20中的绕组开始部分13a与位于最外侧部分13b内侧的部分之间 的线圈电势差也不太大。因此，由于导线13设置的绝缘膜确保了电绝 缘，所以即使在绝缘壁11与切口部分12的下表面之间设置空隙20，也不 会出现问题。
在近年来要求汽车所用电动机减小尺寸的同时，也要求施加高电压 (例如约650V)以产生高功率输出。为了满足上述这些要求，除了包括 各条导线13的绝缘膜(其厚度约为30pm)之外，本实施例中的盒式线圈 l还包括树脂绝缘壁ll (其厚度约lmm)。这样，可以紧凑地布置绝缘部 件，并可以在绕组开始部分13a与最外侧部分13b之间确保电绝缘以保持 电动机的功率输出。
如上所述，用作绝缘体部件的绝缘壁11设置成从绝缘体线架10的凸 缘15延伸。这样，安装了具有本发明中盒式线圈1的电动机的车辆在行 驶中加速或振动的情况下，绝缘部件不容易因重力加速度而从绝缘体线架 IO脱落。即使在这样的状态下，也在绕组开始部分13a与最外侧部分13b 之间确保了电绝缘。
另外，如图2和图3所示，由于绝缘壁ll被形成为围绕绕组开始部分 13a具有最小的面积，所以节省了绝缘体线架10的重量，因而实现了节省 盒式线圈1的重量。
通过上述第一实施例获得了下列效果。 (1)第一实施例是下述盒式线圈的示例所述盒式线圈包括绝缘体 线架10，绝缘体线架IO包括核心管14和设在核心管14两端的一对板状 凸缘15和16，包覆有绝缘膜的导线13围绕核心管14缠绕形成线圈，凸
9缘15包括侧面开口的切口部分12，其中，盒式线圈在绕组开始部分13a 与最外侧导线部分13b之间包括绝缘壁11，绕组开始部分13a是导线的线 圈一端，最外侧导线部分13b位于导线的线圈最外侧并靠近凸缘15。这 样，由于绝缘壁11以及覆盖了导线的绝缘膜而确保了电绝缘。因此，在 导线13的绕组开始部分13a与线圈的最外侧部分13b之间确保了绝缘以防 止介质击穿，其中在向线圈施加电流时上述部分的电势差最大。
(2) 根据第一实施例，在上述(1)中描述的盒式线圈中，绝缘壁11 被设置成从凸缘15的一部分延伸。这样，除了上述(1)中的效果外，还 获得了这样的效果由于事先给绝缘体线架10设置了绝缘壁11，所以仅 通过缠绕导线13来形成线圈就在导线13的绕组开始部分13a与线圈的最 外侧部分13b之间确保了绝缘。因此，减轻了生产盒式线圈的工作负担， 从而提高了生产率。
(3) 这种实施例是设有盒式线圈的旋转电机的示例，所述盒式线圈 包括绝缘体线架10，绝缘体线架IO包括核心管14和设在核心管14两端 的一对板状凸缘15和16，包覆有绝缘膜的导线13围绕核心管14缠绕形 成线圈，凸缘15包括侧面开口的切口部分12，
其中，该旋转电机包括上述(1)或(2)中的盒式线圈之一。这样， 实现了利用绝缘壁11和覆盖导线13的绝缘膜确保电绝缘的效果。因此， 在导线13的绕组开始部分13a与线圈的最外侧部分13b之间确保了绝缘以 防止介质击穿，其中在向线圈施加电流时上述部分的电势差最大。另外， 由于事先给绝缘体线架IO设置了绝缘壁11，所以仅通过缠绕导线13来形 成线圈就在导线13的绕组开始部分13a与线圈的最外侧部分13b之间确保 了绝缘。因此，减轻了生产盒式线圈的工作负担，从而提高了生产率。
下面将说明第二实施例。图10是第二实施例的盒式线圈2的正视 图。如图10所示，在第二实施例中，覆盖了绕组开始部分13的绝缘管17 被用作绝缘部件。与第一实施例中相同的那些部件将不再在下面说明。
在具有上述构造的第二实施例的盒式线圈2中，绝缘管17从各条导 线13的未缠绕一端安装到各条导线13以覆盖绕组开始部分13a。绝缘管17较薄且重量轻，使得能够节省盒式线圈的重量并在绕组开始部分13a与最外侧部分13b之间确保电绝缘。同时，为绝缘管17使用热縮管使得更 容易安装管子并改善了盒式线圈2的生产率。通过上述第二实施例获得了下列效果。(1) 第二实施例是下述盒式线圈的示例所述盒式线圈包括绝缘体线架10，绝缘体线架IO包括核心管14和设在核心管14两端的一对板状 凸缘15和16，包覆有绝缘膜的导线13围绕核心管14缠绕形成线圈，凸 缘15包括侧面开口的切口部分12，其中，盒式线圈在绕组开始部分13a 与最外侧导线部分13b之间包括绝缘管17，绕组开始部分13a是导线的线 圈一端，最外侧导线部分13b位于导线的线圈最外侧并靠近凸缘15。这 样，由于绝缘管17以及覆盖了导线13的绝缘膜而确保了电绝缘。因此， 在导线13的绕组开始部分13a与线圈的最外侧部分13b之间确保了绝缘以 防止介质击穿，其中在向线圈施加电流时上述部分的电势差最大。(2) 根据第二实施例，在上述(1)中所述的盒式线圈中，绝缘管17 覆盖了导线13的绕组开始部分13a。这样，除了上述(1)中描述的效果 外，还获得了下面的效果利用对导线13的绕组开始部分13a进行覆盖的 轻质绝缘管17确保了绝缘。因此，可以抑制盒式线圈的重量增加。(3) 第二实施例是设有盒式线圈的旋转电机的示例，所述盒式线圈 包括绝缘体线架10，绝缘体线架IO包括核心管14和设在核心管14两端 的一对板状凸缘15和16，包覆有绝缘膜的导线13围绕核心管14缠绕形 成线圈，凸缘15包括侧面开口的切口部分12，其中，该旋转电机包括上 述(1)或(2)中的盒式线圈之一。这样，实现了利用绝缘管17和覆盖 导线13的绝缘膜确保电绝缘的效果。因此，在导线13的绕组开始部分 13a与线圈的最外侧部分13b之间确保了绝缘以防止介质击穿，其中在向 线圈施加电流时上述部分的电势差最大。另外，利用对导线13的绕组开 始部分13a进行覆盖的轻质绝缘管17确保了绝缘。因此，可以抑制盒式线 圈的重量增加。应当明白，本发明不是一定限于这里所示的具体实施例，在不脱离本 发明范围的情况下，可以对所公开的实施例进行各种修改和变更。
权利要求
1.一种盒式线圈，包括绝缘体线架，所述绝缘体线架包括核心管和设在所述核心管两端成对的板状第一凸缘和第二凸缘，包覆有绝缘膜的导线围绕所述核心管缠绕从而形成线圈，所述第一凸缘包括侧面开口的切口部分，其中，所述盒式线圈在绕组开始部分与最外侧导线部分之间包括绝缘部件，所述绕组开始部分是所述导线的线圈一端，所述最外侧导线部分位于所述导线的所述线圈的最外侧并接近所述第一凸缘。
2. 根据权利要求1所述的盒式线圈，其中，所述绝缘部件是绝缘壁， 所述绝缘壁设置成从所述第一凸缘的一部分延伸。
3. 根据权利要求1所述的盒式线圈，其中，所述绝缘部件是绝缘管， 所述绝缘管覆盖所述导线的所述绕组开始部分。
4. 一种旋转电机，设有盒式线圈，所述盒式线圈包括绝缘体线架，所 述绝缘体线架包括核心管和设在所述核心管两端成对的板状第一凸缘和第 二凸缘，包覆有绝缘膜的导线围绕所述核心管缠绕从而形成线圈，所述第 一凸缘包括侧面开口的切口部分，其中，所述旋转电机包括权利要求1至3中所述的盒式线圈之一。
全文摘要
一种盒式线圈，包括绝缘体线架(10)，绝缘体线架包括核心管(14)和设在核心管两端的一对板状凸缘(15、16)，包覆有绝缘膜的导线(13)围绕所述核心管缠绕以形成线圈，凸缘(15)包括侧面开口的切口部分(12)，其中，盒式线圈在绕组开始部分(13a)与最外侧导线部分(13b)之间包括绝缘壁(11)，绕组开始部分是导线的线圈一端，最外侧导线部分位于导线的线圈最外侧并接近凸缘(15)。
文档编号H01F5/02GK101322199SQ20068004496
公开日2008年12月10日 申请日期2006年10月19日 优先权日2005年11月30日
发明者杉浦宏春, 赤尾宪彦 申请人:丰田自动车株式会社