用于旋转电机的线圈导线和线圈本体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于旋转电机的线圈导线和线圈本体。用于旋转电机的线圈导线（1）包括：通过捆束多根单体导线（10）形成的单体导线集合体（18），所述多根单体导线被包覆以便彼此绝缘；和具有导电性的包覆部件（16），所述包覆部件包覆所述单体导线集合体的周边，所述包覆部件位于所述旋转电机的定子（3）的槽（5）中，并且所述包覆部件相对于所述线圈导线的纵向方向倾斜地缠绕，并且所述包覆部件利用彼此电绝缘的多个导电带而形成。
【专利说明】用于旋转电机的线圈导线和线圈本体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于旋转电机的线圈导线和一种利用该线圈导线形成的线圈本体，在所述线圈导线中，包覆部件包覆在通过捆束多根单体导线而形成的单体导线集合体上。
【背景技术】
[0002]例如，W02012/049775公开了一种用于马达的常规导线，该导线通过将带螺旋地缠绕在通过捆束多根导线而形成的集合导线的外周边表面上而形成。W02012/049775公开了用于马达的导线的带由金属制成并且其电阻值是导线的电阻值或者更高。W02012/049775进一步公开了由此增强了在用于将马达用导线形成为线圈的弯曲过程期间的耐久性、防止了该多根导线分离并且保持其捆束，并且能够减小在线圈中产生的涡流。
[0003]当如同用于在W02012/049775中公开的马达的导线那样，具有通过螺旋地缠绕导电带而形成的包覆部件的导线作为线圈缠绕在马达定子上时，包覆部件在位于槽中的导线部分中被拆分，由此提供能够阻止涡流和循环电流产生并且能够减少损耗的优点。
【发明内容】
[0004]然而，当单个带以其在纵向方向上的全部长度螺旋地缠绕在位于槽中的导线部分上时，带的全长增加，由于电流流过的路径的延长，这个增加导致大的电阻性损耗，并且由涡流和循环电流引起的损耗的减小可以得到抵消。
[0005]本发明提供一种用于旋转电机的线圈导线和一种线圈本体，其能够减小由于涡流而由循环电流引起的损耗并且同时减小在槽中的一部分中的包覆部件的电阻性损耗。
[0006]根据本发明的第一方面的用于旋转电机的线圈导线包括:通过捆束多根单体导线形成的单体导线集合体，该多根单体导线被包覆以便彼此绝缘；和具有导电性的包覆部件，该包覆部件包覆单体导线集合体的周边，该包覆部件位于旋转电机的定子的槽中，并且该包覆部件相对于线圈导线的纵向方向倾斜地缠绕，并且该包覆部件利用彼此电绝缘的多个导电带而形成。
[0007]在根据本发明的第一方面的用于旋转电机的线圈导线中，该多个导电带可以经由布置在彼此之间的绝缘部件平行地缠绕。
[0008]在根据本发明的第一方面的用于旋转电机的线圈导线中，该多个导电带可以彼此隔开地平行缠绕。
[0009]此外，在根据本发明的第一方面的用于旋转电机的线圈导线中，该线圈导线可以是大致U形的导体段，所述导体段具有两个腿部和将腿部的一端连接到一起的连接部分，该导体段的连接部分和腿部的远端部分可以构成线圈端部部分，并且腿部的位于槽中的中间部分可以形成槽包围部分。
[0010]根据本发明的第二方面的用于旋转电机的线圈本体包括具有以上构造中的任意一种构造的用于旋转电机的线圈导线，该线圈导线以线圈形状形成，以便缠绕在旋转电机的定子的齿上。
[0011]根据本发明的所述方面的用于旋转电机的线圈导线和线圈本体能够减小由于涡流而由循环电流引起的损耗并且同时减小在槽中的所述部分中的包覆部件的电阻性损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，并且其中:
[0013]图1是线圈导线的透视图，该线圈导线是本发明的一个实施例；
[0014]图2示意图1的线圈导线被以基本U形的导体段形成并且被置于定子上的状态；
[0015]图3是线圈导线的槽包围部分的透视图和在线圈导线的槽包围部分中的包覆部件的展开视图；
[0016]图4是导体段的平面视图；并且
[0017]图5是示意导体段被焊接到彼此的状态的透视图。
【具体实施方式】
[0018]将参考附图在下文中详细地描述根据本发明的实施例。在该说明中，具体形状、材料、数值、方向等是用于容易地理解本发明的实例并且能够根据使用、意图、规格等而被适当地改变。此外，当以下说明包括多个实施例、变型等时，预先假定它们被适当组合地使用。
[0019]此外，以具有四边形截面的矩形导线作为用于旋转电机的线圈导线(在下文中，被适当地简单地称作“线圈导线”)的一个实例给出以下说明。然而，本发明不限于此，而是能够被广泛地应用于具有另一种多边形形状、圆形形状等的截面的导线。
[0020]图1是示出线圈导线I的透视图，该线圈导线I是本发明的一个实施例。如在图中所示，线圈导线I包括多个单体导线10和包覆部件16。
[0021]绝缘薄膜14在单体导线10中被设置在芯线12的外周边表面上。芯线12是导体并且利用导电金属诸如铜、铝、银、金或者其合金以线性形状形成。绝缘薄膜14由绝缘材料诸如瓷釉树脂或者金属氧化物制成。
[0022]如在图1中所示，通过将包覆部件16包覆在单体导线集合体18的外周边表面来形线圈导线1，该单体导线集合体18通过捆束多根单体导线10而形成。在该实施例中对于如下实例进行说明，在该实例中，通过在线圈导线I中布置竖直的两个和水平的四个，即，总共八个单体导线10来形成单体导线集合体18 ;然而，本发明不限于此，而是单体导线的数目能够任意地改变。此外，在该实施例中，线圈导线I的截面被以利用短侧20和长侧22形成的矩形或者长方形形状形成。
[0023]通过将多个导电金属带缠绕在单体导线集合体18上而形成包覆部件16。具体地，利用由金属诸如铜、铝、铁或者其合金制成的带来形成包覆部件16。包覆部件16如在以下描述地缠绕并且由此具有结合该多个单体导线10并且防止其分离的功能。
[0024]图2示意图1的线圈导线I被以基本U形导体段2形成并且被置于马达定子3上的状态。图2以从内周侧看到的平面视图示出具有管状形状的马达定子3的截面，并且示出具有矩形端表面的齿4和在齿4之间形成的槽5。
[0025]如在图2中所示，在该实施例中，线圈导线I被形成为以基本U形形状形成并且被置于马达定子3上的导体段2。导体段2具有相互平行的两个腿部24a、24b和被连接到腿部24a、24b的一端(图2中的下端)的连接部分26。能够通过以规定长度切割的线圈导线I的弯曲过程来形成导体段2。
[0026]导体段2的腿部24a、24b中的每个腿部包括槽包围部分(中间部分)28和远端部分30。槽包围部分28用作当导体段2的该两个腿部24a、24b插入马达定子3的槽5中时被布置在槽5内侧的部分。同时，远端部分30用作如下部分，该部分当导体段2的该两个腿部24a、24b插入马达定子3的槽5中时从马达定子3的槽5在轴向方向(图2中的竖直方向)上向外侧突出，并且当形成线圈时构成线圈端部部分。导体段2的连接部分26还用作如下部分，该部分在轴向方向上的另一侧上布置在马达定子3的槽5外侧并且当形成线圈时构成线圈端部部分。
[0027]导体段2的一个腿部24a的远端部分30在箭头A的方向上被弯曲，并且另一个腿部24b在箭头B的方向上被弯曲。即，该两个腿部24a、24b的远端部分30在接近彼此的方向上被弯曲。一个腿部24a的远端部分30例如插入槽5中并且通过焊接等而被连接到被布置在径向内侧(在与图2的页面垂直的方向上的前侧)上的又一个导体段(未示出)的另一个弯曲的腿部的远端部分。此外，该另一个腿部24b的远端部分30例如插入槽5中并且通过焊接等而被连接到被布置在径向外侧(在与图2的页面垂直的方向上的更深侧)上的再一个导体段(未示出)的另一个弯曲的腿部的远端部分。
[0028]该多个导体段2如上所述被连接到一起，并且通过分布式缠绕将线圈(线圈本体)形成为穿过槽5围绕齿4。在这种线圈中，线圈导线I被缠绕使得在线圈导线I的短侧20上的两个侧表面均用作在线圈的内周侧和外周侧上的侧表面。这种线圈还被称作“扁立线圈”。
[0029]图3是示出导体段2的槽包围部分28的透视图(左侧)并且是以展开状态示出槽包围部分28的包覆部件16的平面视图(右侧)。在图3中，具有矩形截面的槽包围部分28的两个短侧表面由参考符号20a、20b表不,并且两个长侧表面由符号22a、22b表不
[0030]如在图3中所示，围绕导体段2的槽包围部分28设置的包覆部件16利用缠绕在单体导线集合体18上的多个导电带而形成。具体地，将通过例如利用七个带32、34、36、38、40,42,44形成包覆部件16的实例给出关于这个实施例的说明。由金属诸如铜、铝、铁或者其合金制成的板材料、箔片材料或者带状材料能够被用于带32到44中的每一个带。特别优选的是使用由具有低电阻的铜制成的部件。此外，在该实施例中，带32到44中的每一个带具有平行四边形的平面形状。
[0031]带32到44相对于线圈导线I的纵向方向倾斜地缠绕。在图3所示实例中，带的纵向方向相对于线圈导线I的纵向方向(在页面上的竖直方向)形成45度的角度。此外，带32到44经由设置在彼此之间的相应的绝缘部分33、35、37、39、41、43、45平行地缠绕，并且带32到44由此在槽包围部分28中从彼此电绝缘。这里，在带32到44之间形成间隙地形成绝缘部分33到45。然而，可以利用绝缘材料诸如由树脂制成的、设置于在带32到44之间的间隙中的连接部件形成绝缘部分33到45。
[0032]将参考图3中的展开视图更加具体地描述带。将该七个带32到44中的带32以比槽包围部分28的在周向方向上的一圈短的长度从槽包围部分28的长侧表面22a的作为开始位置的上边缘、通过长侧表面22a、短侧表面20a和长侧表面22b缠绕到短侧表面20b。[0033]将经由绝缘部分33邻接带32的、在该七个带32到44中的带34以比槽包围部分28的在周向方向上的一圈短的长度从槽包围部分28的长侧表面22a的作为开始位置的上部中央位置、通过长侧表面22a、短侧表面20a以及长侧表面22b和短侧表面20b缠绕到长侧表面22a。
[0034]以相同的方式以比槽包围部分28的在周向方向上的一圈短的长度缠绕其它带36到44。即，将经由绝缘部分35邻接带34的带36从短侧表面20a、通过长侧表面22b和短侧表面20b缠绕到长侧表面22a。将经由绝缘部分37邻接带36的带38从短侧表面20a、通过长侧表面22b、短侧表面20b和长侧表面22a缠绕到短侧表面20a。将经由绝缘部分39邻接带38的带40从长侧表面22b、通过短侧表面20b和长侧表面22a缠绕到短侧表面20a。将经由绝缘部分41邻接带40的带42从长侧表面22b、通过短侧表面20b、长侧表面22a和短侧表面20a缠绕到长侧表面22b。将经由绝缘部分43邻接带42的带44从短侧表面20b、通过长侧表面22a和短侧表面20a缠绕到长侧表面22b。
[0035]在以上说明中，构成槽包围部分28的包覆部件16的该多个带32到44中的每一个带比线圈导线I的在周向方向上的一圈短；然而，本发明不限于此，而是带可以以比一圈长的长度缠绕。
[0036]图4是导体段2的平面视图。制备了如上所述地形成的线圈导线I的两个槽包围部分28，槽包围部分28的一端在焊接部分46处被联接到连接部分26，腿部24a、24b的远端部分30在焊接部分46处被联接到槽包围部分28的另一端。在焊接部分46处，在线圈导线I中包含的该多根单体导线10在槽包围部分28和连接部分26之间并且在槽包围部分28和腿部24a、24b的远端部分30之间被电连接到一起，并且槽包围部分28的包覆部件16被电连接到连接部分26的包覆部件16和腿部24a、24b的远端部分30。导体段2由此形成。
[0037]这里，连接部分26的包覆部件16和导体段2的腿部24a、24b的远端部分30可以例如被形成为不具有螺旋绝缘部分的一个导电部件。这是因为，在线圈端部部分中不需要考虑由于漏通量而由涡流和循环电流引起的损耗。在该情形中，可以形成利用由金属制成的管道材料包覆单体导线集合体18的周边的包覆部件。可以通过使得在柱形管道材料中插入的单体导线集合体18穿过模孔来执行压缩模塑，并且可以形成具有在图1中的矩形截面的线圈导线。这种形成提供以下优点，即，构成线圈端部部分的线圈导线的刚度得以提高并且能够稳定地执行在导体段之间的焊接、线圈的定位等。然而，当然单个或者多个导电带可以缠绕在连接部分26和远端部分30上以形成包覆部件。
[0038]在如上所述在马达定子3的槽5中插入导体段2并且执行弯曲过程等之后，如在图5中所示，导体段2的腿部24a、24b的远端部分30在焊接部分48处被联接到一起。相应地，该多个导体段2被电连接到一起，由此形成缠绕在马达定子3上的线圈。在焊接部分48处，在导体段2中包含的该多个单体导线10被电连接到一起，并且包覆部件16也被电连接到一起。
[0039]在通过弯曲过程制造基本U形的导体段2之前，在线性地延伸的线圈导线I的外周边表面上利用瓷釉树脂等形成绝缘薄膜。
[0040]利用具有上述构造的该实施例的线圈导线I形成的线圈所缠绕的马达定子3被安设在三相同步马达(旋转电机(未示出))中，例如，三相交流电压被施加到该线圈，并且由此在马达定子3的内周侧上产生旋转磁场。相应地，通过旋转磁场的效应，被以可旋转方式设置在马达定子3的内侧上的转子(未示出)被驱动以进行旋转。磁通然后通过马达定子3的齿4在径向方向上进出，并且当在齿4中发生磁性饱和时，磁通可以在周向方向上从齿4泄漏到槽5中。在高输出马达中尤其可能发生磁通的这种泄漏。
[0041]泄漏到槽5中的磁通根据马达输出而波动。当这种波动的磁通与布置在槽5中的线圈导线互连时，涡流在包覆线圈导线的周边的导电包覆部件中产生并且与其它涡流连接以形成循环电流。循环电流的流动导致损耗。
[0042]作为对照，根据这个实施例的线圈导线1，构成包覆部件16的该多个带32到44相对于线圈导线I的纵向方向倾斜地缠绕。相应地，当波动的泄漏磁通与线圈导线I的在槽包围部分28中的包覆部件16互连时，涡流的流动方向在短侧表面20a和短侧表面20b上相反，并且涡流被抵消。结果，能够阻止在带32到44中产生涡流，并且能够减小由于涡流而由循环电流引起的损耗。
[0043]此外，根据这个实施例的线圈导线1，构成槽包围部分28的该多个金属带32到44相对于线圈导线的纵向方向倾斜地缠绕，并且带32到44经由绝缘部分33到45彼此绝缘。相应地，包覆部件16被以如此方式拆分，使得能够减小涡流和循环电流的产生以及由涡流和循环电流引起的损耗。
[0044]而且，根据这个实施例的线圈导线1，构成槽包围部分28的该多个金属带32到44相对于线圈导线的纵向方向倾斜地缠绕，同时该多个金属带32到44彼此绝缘。因此，与由金属制成的单个带板材料螺旋地缠绕在线圈导线上以形成包覆部件的情形相比较，由于去除的电流路径的长度，电阻减小。结果，能够减小电阻性损耗。
[0045]进而，通过在捆束该多个单体导线10形成的单体导线集合体18的外周边表面上缠绕该多个金属带而形成的包覆部件16被以紧密配合方式包覆在线圈导线I上，并且导体段关于截面的比例因此能够增加。这提供了以下优点，即，能够提高被形成为线圈并且布置在马达定子的槽中的线圈导线I的空间因子并且能够提高马达效率。
[0046]应该指出，根据本发明的用于旋转电机的线圈导线不限于上述实施例和变型实例，并且能够在于该申请的权利要求中叙述的内容的范围及其等价形式内被以不同方式改变和改进。
[0047]例如，在以上说明中，线圈导线I被形成为基本U形的导体段，并且该多个导体段通过焊接等而被连接到一起以构成线圈。然而，本发明不限于此，而是可以在以规定的间隔形成槽包围部分的线圈导线被连续地连接到一起时，通过以线圈形状将线圈导线缠绕在齿或者骨架上来形成线圈。
【权利要求】
1.一种用于旋转电机的线圈导线(1)，包括: 通过捆束多根单体导线(10)形成的单体导线集合体(18)，所述多根单体导线被包覆以便彼此绝缘；和 具有导电性的包覆部件(16)，所述包覆部件包覆所述单体导线集合体的周边，所述包覆部件位于所述旋转电机的定子(3)的槽(5)中，并且所述包覆部件相对于所述线圈导线的纵向方向倾斜地缠绕，并且，所述包覆部件利用彼此电绝缘的多个导电带而形成。
2.根据权利要求1所述的用于旋转电机的线圈导线，其中，所述多个导电带经由布置在彼此之间的绝缘部件(33)平行缠绕。
3.根据权利要求1所述的用于旋转电机的线圈导线，其中，所述多个导电带彼此隔开地平行缠绕。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的用于旋转电机的线圈导线，其中，所述线圈导线是大致U形的导体段，所述导体段具有两个腿部和将所述腿部的一端连接到一起的连接部分，所述导体段的所述连接部分和所述腿部的远端部分构成线圈端部部分，并且，所述腿部的位于所述槽中的中间部分形成槽包围部分。
5.一种用于旋转电机的线圈本体，包括: 根据权利要求1到4中的任一项所述的用于旋转电机的线圈导线，所述线圈导线被以线圈形状形成，以便缠绕在所述旋转电机的定子(3)的齿(4)上。
【文档编号】H02K3/04GK103929001SQ201310741609
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年1月10日
【发明者】长谷川绚子 申请人:丰田自动车株式会社