專利名稱：電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在例如機(jī)動(dòng)車輛中作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子，以及 制造該定子的方法。
背景技術(shù)：
例如電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)通常包括轉(zhuǎn)子、定子以及容納轉(zhuǎn)子和定子的殼 體。轉(zhuǎn)子固定在由殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)軸上。定子固定在殼體中，從而圍繞轉(zhuǎn)子的徑 向外圓周。此外，定子包括中空的圓柱形定子鐵芯和安裝在定子鐵芯上的定子線圈。定子 鐵芯具有在定子鐵芯的徑向內(nèi)表面中形成的、并且沿定子鐵芯的圓周方向以預(yù)定距離間隔 開的多個(gè)槽。定子線圈由安裝在定子鐵芯上的多根電線構(gòu)成。每根電線包括多個(gè)容納在定 子鐵芯的槽中的槽內(nèi)部分，和多個(gè)位于槽的外部以連接槽內(nèi)部分的連接部。上述定子線圈可以形成為具有由例如在首次公開號(hào)為2004-104841的日本專利 中公開的傳統(tǒng)方法制造的平帶狀電線組件。根據(jù)該傳統(tǒng)方法，首先將多根電線形成為具 有三角波的形狀。然后，將一根電線保持固定，并將其他電線依次地編織到該固定電線上， 從而形成平帶狀電線組件。更具體地，在編織步驟中，每根其他電線重復(fù)地沿它的軸旋轉(zhuǎn) 90°，并且向固定電線移動(dòng)其間距的一半。此外，可以將扁平的電線組件卷繞預(yù)定圈數(shù)，以形成中空的圓柱形電線組件。之 后，可以將多個(gè)定子鐵芯片安裝至中空的圓柱形電線組件。然后，可以將定子鐵芯片連接在 一起以形成定子，其中中空的圓柱形電線組件構(gòu)成定子線圈并且由定子鐵芯片一起構(gòu)成定 子鐵芯。在以如上所述的方式獲得的定子中，由電線的連接部構(gòu)成的定子線圈的軸向端部 從定子鐵芯的軸向端面突出。在下文中，將定子線圈的軸向端部稱作定子線圈的線圈端。由 于電線的每個(gè)連接部延伸以形成三角形，所以線圈端的軸向端面沿連接部的延伸方向變得 不平坦。此外，電線的每個(gè)連接部具有在連接部中離定子鐵芯軸向最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)。對(duì)于電線 的每對(duì)徑向相鄰的連接部，連接部的頂點(diǎn)以定子鐵芯的每對(duì)周向相鄰的槽之間的距離在圓 周方向上彼此間隔開。因此，電線的所有連接部的頂點(diǎn)共同形成多個(gè)彎曲的脊?fàn)畈?，其中?每一個(gè)脊?fàn)畈繌亩ㄗ泳€圈的徑向內(nèi)側(cè)傾斜地延伸至徑向外側(cè)，并且在脊?fàn)畈恐g形成多個(gè) 凹部。此外，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中，定子線圈的溫度由于從中流過的電流而上升， 從而導(dǎo)致定子線圈的電阻增加。因此，為了抑制定子線圈的電阻增加，提供冷卻劑(例如 ATF)使其沿著線圈端和定子鐵芯的表面流動(dòng)，從而冷卻定子線圈和定子鐵芯。另外，如圖 18所示，隨著電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，冷卻劑從定子鐵芯60A的徑向內(nèi)側(cè)流動(dòng)至徑向外 側(cè)，從而冷卻定子線圈70A的線圈端的軸向端面。然而，對(duì)于形成為具有由傳統(tǒng)方法制造的平帶狀電線組件的定子線圈，經(jīng)過一個(gè) 線圈端的軸向端面的冷卻劑的流動(dòng)不同于經(jīng)過其他線圈端的軸向端面的冷卻劑的流動(dòng)。更具體地，如圖19A所示，對(duì)于定子線圈70A的一個(gè)線圈端，由電線的連接部的頂
4點(diǎn)構(gòu)成的脊?fàn)畈?00A的延伸方向與轉(zhuǎn)子40A的旋轉(zhuǎn)方向b —致，并且因此也與冷卻劑的流 動(dòng)方向一致。應(yīng)該注意到，為了簡(jiǎn)化的緣故，在圖19A中僅用實(shí)線顯示出一個(gè)脊?fàn)畈?00A。 因此，冷卻劑可以沿著線圈端的軸向端面從定子鐵芯60A的徑向內(nèi)側(cè)平滑地流動(dòng)至徑向外 側(cè)，從而有效地冷卻線圈端。相比較而言，如圖19B所示，對(duì)于其他線圈端，脊?fàn)畈?00A的延伸方向與轉(zhuǎn)子40A 的旋轉(zhuǎn)方向b相橫切，并且因此也與冷卻劑的流動(dòng)方向相橫切。應(yīng)該注意到，為了簡(jiǎn)化的緣 故，在圖19B中僅用實(shí)線顯示出一個(gè)脊?fàn)畈?00A。因此，冷卻劑不能沿著其他線圈端的軸向 端面平滑地流動(dòng)，從而不能有效地冷卻其他線圈端。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子，其包括中空的圓柱形定子鐵芯和定子 線圈。該定子鐵芯具有在定子鐵芯的徑向內(nèi)表面中形成的并且沿著定子鐵芯的圓周方向以 預(yù)定距離間隔開的多個(gè)槽。定子線圈由安裝在定子鐵芯上的多根波狀電線構(gòu)成。每根電線 具有多個(gè)槽內(nèi)部分，其中的每一個(gè)槽內(nèi)部分被容納在定子鐵芯的一個(gè)槽中，以及多個(gè)連接 部，其中的每一個(gè)連接部位于定子鐵芯的槽的外部以連接電線的一對(duì)相鄰的槽內(nèi)部分。每 個(gè)連接部包括頂點(diǎn)部分，其位于連接部中距離定子鐵芯軸向最遠(yuǎn)的位置，并且包括傾斜段； 該傾斜段相對(duì)于定子鐵芯的徑向傾斜地延伸。此外，在根據(jù)本發(fā)明的定子中，位于定子鐵芯 的軸向一側(cè)上的電線的連接部的頂點(diǎn)部分的傾斜段與位于定子鐵芯的軸向另一側(cè)上的電 線的連接部的頂點(diǎn)部分的傾斜段沿相同的方向傾斜。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)提供冷卻劑以冷卻定子時(shí)，在定子鐵芯一側(cè)上的定子線圈的軸 向端面上提供的冷卻劑的流動(dòng)路徑與在定子鐵芯另一側(cè)上的定子線圈的軸向端面上提供 的冷卻劑的流動(dòng)路徑相同。因此，能夠在定子線圈的兩個(gè)軸向端面上獲得相同的冷卻效果， 從而能夠確保定子的高的冷卻性能。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，連接部的頂點(diǎn)部分的傾斜段的傾斜角度從定子鐵芯 的徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)增加。落到同一個(gè)圓圈的電線的傾斜段的傾斜角度彼此相等。電線的每個(gè)連接部是階梯狀的，其包括平行于定子鐵芯的軸向端面延伸的多個(gè)肩 部，其中連接部從定子鐵芯的軸向端面突出。此外，多個(gè)肩部包括兩個(gè)肩部，其中的每一個(gè) 肩部與由連接部連接的一對(duì)槽內(nèi)部分中的一個(gè)相鄰。規(guī)定下列尺寸關(guān)系dl < d2，其中dl 是與槽內(nèi)部分相鄰的兩個(gè)肩部中的每一個(gè)的長(zhǎng)度，d2是定子鐵芯的每一對(duì)周向相鄰的槽之 間的距離。對(duì)于每根電線，由電線的一個(gè)傾斜段導(dǎo)致的電線的徑向位置的變化基本上等于電 線的厚度。每根電線由具有矩形截面的電導(dǎo)體和覆蓋電導(dǎo)體表面的絕緣涂層構(gòu)成。此外，絕 緣涂層是兩層結(jié)構(gòu)，構(gòu)造成包括內(nèi)層和外層。此外，內(nèi)層具有比外層高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造根據(jù)本發(fā)明的定子的方法。該方法包括下列步驟 (1)預(yù)備多根電線和多個(gè)定子鐵芯片，該定子鐵芯片共同構(gòu)成定子鐵芯；(2)使電線成形以 獲得多根波狀電線；(3)堆疊波狀電線以形成平帶狀電線組件；(4)將平帶狀電線組件卷繞 預(yù)定圈數(shù)，以形成具有中空?qǐng)A柱形的定子線圈；以及(5)將定子鐵芯片組裝至定子線圈以形成定子。根據(jù)本發(fā)明，還提供另一種制造根據(jù)本發(fā)明的定子的方法。該另一種方法包括下 列步驟；(1)預(yù)備多根電線和多個(gè)定子鐵芯片，該定子鐵芯片共同構(gòu)成定子鐵芯；(2)使電 線成形以獲得多根波狀電線，其中將多根波狀電線分為多個(gè)組，使得在同一組里的波狀電 線具有相同的長(zhǎng)度，而在不同組里的波狀電線具有不同的長(zhǎng)度；(3)堆疊各組中的波狀電 線以形成多個(gè)具有不同長(zhǎng)度的平帶狀電線組件；(4)分別將平帶狀電線組件卷繞一圈，以 形成多個(gè)具有不同內(nèi)徑和外徑的中空?qǐng)A柱形電線組件；(5)組裝中空?qǐng)A柱形電線組件以形 成定子線圈；以及(6)將定子鐵芯片組裝至定子線圈以形成定子。在根據(jù)本發(fā)明的上述方法中，優(yōu)選地對(duì)于通過成形步驟獲得的每根波狀電線，連 接部的頂點(diǎn)部分的所有傾斜段相對(duì)于波狀電線的縱軸沿相同的方向傾斜。


根據(jù)下面給出的詳細(xì)描述和本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的附圖會(huì)更充分地理解本發(fā) 明，然而不應(yīng)該將本發(fā)明限于具體實(shí)施方式
，而僅是用于解釋和理解的目的。在附圖中圖1是顯示包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的定子的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的示 意性橫截面圖；圖2是定子的端視圖；圖3是定子的定子鐵芯的端視圖；圖4是一個(gè)定子鐵芯片的端視圖，其中定子鐵芯片共同構(gòu)成定子鐵芯；圖5A-5C分別是一根電線的后端視圖、頂視圖和前端視圖，其中電線共同構(gòu)成定 子的定子線圈；圖6是顯示一根電線的連接部的透視圖；圖7A-7C分別是用于使用傳統(tǒng)方法形成定子線圈的電線中的一根的后端視圖、頂 視圖和前端視圖；圖8是顯示設(shè)置在用于形成根據(jù)第一實(shí)施方式的定子線圈的電線中的傾斜段的 示意圖；圖9A是說明用于形成根據(jù)第一實(shí)施方式的定子線圈的電線的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖9B是說明在圖9A中示出的電線的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的橫截面圖；圖10是根據(jù)第一實(shí)施方式的定子的電路原理圖；圖11A-11C、12A-12C、13A-13C和14A-14C是說明在制造根據(jù)第一實(shí)施方式的定子 的過程中的電線組件形成步驟的示意圖；圖15A是說明在根據(jù)第一實(shí)施方式的定子鐵芯的一側(cè)上的定子線圈的軸向端面 上的冷卻劑的流動(dòng)路徑的示意性端視圖；圖15B是說明在根據(jù)第一實(shí)施方式的定子鐵芯的另一側(cè)上的定子線圈的軸向端 面上的冷卻劑的流動(dòng)路徑的示意性端視圖；圖16A-16D是顯示用于形成根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的定子線圈的中空?qǐng)A柱形 電線組件的透視圖；圖17是顯示根據(jù)第二實(shí)施方式的定子線圈的透視圖18是說明經(jīng)過傳統(tǒng)定子的冷卻劑的流動(dòng)的示意性透視圖；圖19A是說明在傳統(tǒng)定子的軸向一側(cè)上的冷卻劑的流動(dòng)路徑的示意性端視圖；圖19B是說明在傳統(tǒng)定子的軸向另一側(cè)上的冷卻劑的流動(dòng)路徑的示意性端視圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照?qǐng)D1-17描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)該注意到，為了清楚和理解， 在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，盡可能在每個(gè)附圖中使用相同的參考數(shù)字標(biāo)記具有相同功能 的相同組件。[第一實(shí)施方式]圖1顯示了包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的定子50的電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的整體結(jié) 構(gòu)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)100配置為作為例如電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛的機(jī)動(dòng)車輛中的發(fā)電 機(jī)或電動(dòng)機(jī)而運(yùn)行。如圖1所示，電動(dòng)發(fā)電機(jī)100除了定子50以外，進(jìn)一步包括殼體20和轉(zhuǎn)子40。殼 體20由在其開口端處接合在一起的一對(duì)杯狀的殼體件21和22構(gòu)成。殼體20具有安裝在 其中的一對(duì)軸承31和32，旋轉(zhuǎn)軸30通過該對(duì)軸承被殼體20可旋轉(zhuǎn)地支撐。轉(zhuǎn)子40被容 納在殼體20中并且固定在旋轉(zhuǎn)軸30上。定子50固定在殼體20中，從而包圍轉(zhuǎn)子40的徑 向外圓周。轉(zhuǎn)子40包括設(shè)置在面對(duì)定子50的徑向內(nèi)圓周的轉(zhuǎn)子40的徑向外圓周上的永久 磁鐵。永久磁鐵具有在其中形成的、沿著旋轉(zhuǎn)軸30的圓周方向以預(yù)定的間隔設(shè)置的多個(gè)磁 極。將磁極磁化，以使得磁極的極性沿著旋轉(zhuǎn)軸30的圓周方向在N(North)和S(Sorth)之 間交替變化。磁極的數(shù)量取決于電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的類型。在本實(shí)施方式中，磁極的數(shù)量設(shè) 置為八個(gè)(即，四個(gè)N極和四個(gè)S極)。如圖1-3所示，定子50包括中空?qǐng)A柱形定子鐵芯60和安裝在定子鐵芯60上的三 相定子線圈70。定子鐵芯60具有在定子鐵芯60的徑向內(nèi)表面中形成的并且沿著定子鐵芯 60的圓周方向以預(yù)定距離間隔開的多個(gè)槽61。定子線圈70具有被容納在定子鐵芯60的 槽61中的槽內(nèi)部分，和分別從定子鐵芯60的軸向端面突出的一對(duì)相對(duì)的軸向端部。在下 文中，將定子線圈70的軸向端部稱作定子線圈70的線圈端。另外，定子50還包括插在定 子鐵芯60和定子線圈70之間的絕緣紙。稍后將描述定子50的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)100還包括冷卻劑供應(yīng)器(未示出)、冷卻劑集流器(未示出)和冷卻 劑循環(huán)器(未示出)。冷卻劑供應(yīng)器通過冷卻劑管道23將用于冷卻轉(zhuǎn)子40和定子50的冷 卻劑從殼體20的外部供應(yīng)至內(nèi)部。應(yīng)該注意到，盡管在圖1中僅示出一個(gè)冷卻劑管道23， 但是電動(dòng)發(fā)電機(jī)100實(shí)際上包括至少兩個(gè)冷卻劑管道23，其分別軸向地位于定子50的相對(duì) 側(cè)上。如圖1所示，每個(gè)冷卻劑管道23延伸經(jīng)過殼體20的軸向端壁，從而使該冷卻劑管道 的開口端位于定子線圈70的對(duì)應(yīng)的一個(gè)線圈端的豎直向上的位置上。在每個(gè)冷卻劑管道 23的開口端處形成冷卻劑流出口 23a，冷卻劑通過該冷卻劑流出口 23a而流入殼體20的內(nèi) 部。冷卻劑集流器將流入殼體20內(nèi)部的冷卻劑集中。冷卻劑循環(huán)器將由冷卻劑集流器集 中的冷卻劑循環(huán)返回冷卻劑供應(yīng)器。另外，在本實(shí)施方式中，將ATF(自動(dòng)傳輸流體)用作 用于冷卻轉(zhuǎn)子40和定子50的冷卻劑。應(yīng)該注意到，也可以使用例如冷卻油等其他傳統(tǒng)冷
7卻劑代替ATF?，F(xiàn)在參考圖3，在定子鐵芯60中，每個(gè)槽61沿定子鐵芯60的徑向具有深度。在本 實(shí)施方式中，對(duì)于轉(zhuǎn)子40的八個(gè)磁極中的每一個(gè)并且對(duì)于三相定子線圈70中的每一個(gè)， 提供兩個(gè)槽61。因此，在定子鐵芯60中提供的槽61的總數(shù)量等于48 (即8 X 3 X 2)。此外，在本實(shí)施方式中，定子鐵芯60例如由24個(gè)如圖4所示的定子鐵芯片62構(gòu) 成。每個(gè)定子鐵芯片62在其中限定一個(gè)槽61。此外，每對(duì)周向相鄰的定子鐵芯片62在其 間共同限定一個(gè)槽61。更具體地，每個(gè)定子鐵芯片62具有一對(duì)齒部63，其中的每一個(gè)齒 部徑向向內(nèi)延伸，以及后芯部64，其設(shè)置在齒部63的徑向向外的位置上以將它們連接在一 起。在組裝定子鐵芯60之后，定子鐵芯片62的所有后芯部64設(shè)置為沿著定子鐵芯60的 圓周方向相互鄰接。另外，在本實(shí)施方式中，每個(gè)定子鐵芯片62通過層壓多個(gè)在其間插有多個(gè)絕緣薄 膜的磁性鋼板而形成。應(yīng)該注意到，也可以使用其他的傳統(tǒng)金屬板代替磁性鋼板。通過堆疊多根如圖5A-5C所示的波狀電線80以形成如圖14C所示的平帶狀電線 組件71，并且將平帶狀電線組件71卷繞預(yù)定圈數(shù)以形成中空?qǐng)A柱形而制造定子線圈70。稍 后將詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施方式的定子線圈70的制造方法。如圖9A所示，用于形成定子線圈70的每根波狀電線80配置為具有電導(dǎo)體87和 覆蓋電導(dǎo)體87表面的絕緣涂層88。在本實(shí)施方式中，電導(dǎo)體87由銅制成，并且具有矩形截 面。由于該矩形截面，能夠以高密度將電線80安裝在定子鐵芯60上。此外，在本實(shí)施方式中，絕緣涂層88是兩層結(jié)構(gòu)，其包括內(nèi)層88a和外層88b。絕 緣涂層88的厚度(即內(nèi)層和外層88a和88b的厚度的總和)設(shè)置在100 μ π!至200 μ m的 范圍內(nèi)。由于上述兩層結(jié)構(gòu)的絕緣涂層88，能夠可靠地使電線80相互絕緣，而不用在電線 80之間插入絕緣紙板。然而，也可以在電線80之間插入絕緣紙板，從而增強(qiáng)其間的電絕緣。此外，外層88b由例如尼龍的絕緣材料制成。內(nèi)層88a由具有比外層88b高的玻 璃轉(zhuǎn)化溫度的絕緣材料制成，例如熱塑樹脂或聚酰胺_酰亞胺樹脂。因此，外層88b將比內(nèi) 層88a更早地被由電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的操作而產(chǎn)生的熱量軟化，從而將插入定子鐵芯60的同 一個(gè)槽61中的電線80的那些部分粘結(jié)在一起。因此，電線80的那些部分將整合成為剛性 體，從而增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。另外，當(dāng)發(fā)生過度的振動(dòng)時(shí)，外層88b將從內(nèi)層88a分離，從而使 內(nèi)層88a保持覆蓋電導(dǎo)體87的表面。因此，可以確保電線80之間的電絕緣。此外，如圖9B所示，對(duì)于每根電線80還可以包括可熔涂層89以覆蓋絕緣涂層88 的外表面；可熔涂層89可以由例如環(huán)氧樹脂制成。在這種情況下，電線80的可熔涂層89 將比絕緣涂層88更早地被由電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的操作而產(chǎn)生的熱量熔化，從而將插入定子鐵 芯60的同一個(gè)槽61中的電線80的那些部分粘結(jié)在一起。因此，電線80的那些部分整合 成為剛性體，從而增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。另外，在這種情況下，絕緣涂層88也可以由PPS (聚苯 硫醚)制成以具有單層結(jié)構(gòu)。圖5A-5C顯示被安裝至定子鐵芯60以構(gòu)成定子線圈70之前的電線80中的一根。 應(yīng)該注意到，在本實(shí)施方式中的所有電線80彼此相同。因此，為了避免冗余，在下文中將僅 描述一根電線80的結(jié)構(gòu)。如圖5A-5C所示，電線80是波狀的，其包括多個(gè)槽內(nèi)部分81，其中的每一個(gè)槽內(nèi)部，以及多個(gè)連接部82，其中的每一個(gè)連接部連接一對(duì) 相鄰的槽內(nèi)部分81并且位于定子鐵芯60的槽61的外部。槽內(nèi)部分81沿著電線80的縱 向以預(yù)定間隔設(shè)置，并且相互平行地直著延伸。每個(gè)連接部82包括頂點(diǎn)部分84，其位于連接部82中距離定子鐵芯60的對(duì)應(yīng)的 軸向端面軸向最遠(yuǎn)的位置，并且平行于對(duì)應(yīng)的軸向端面地延伸。如圖5A和5C所示，頂點(diǎn)部 分84是曲柄形的，其包括相對(duì)于在垂直于電線80的槽內(nèi)部分81的平面上的連接部82的 其他部分傾斜地延伸的傾斜段84a。此外，如圖8所示，在將電線80安裝至定子鐵芯60之后，傾斜段84a相對(duì)于參考 線Ll傾斜地延伸，并且在傾斜段84a和參考線Ll之間具有傾斜角θ ；傾斜角θ大于0° 且小于90°。這里，將參考線Ll限定為從定子鐵芯60的軸P徑向地延伸經(jīng)過頂點(diǎn)部分84 的中心。因此，換句話說，傾斜段84a相對(duì)于定子鐵芯60的徑向傾斜地延伸。此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)于每根電線80，傾斜段84a的傾斜角θ從定子鐵芯60 的徑向內(nèi)側(cè)至徑向外側(cè)逐漸增加。因此，電線80的連接部82的所有頂點(diǎn)部分84共同形成 多個(gè)脊?fàn)畈?00，其中的每一個(gè)脊?fàn)畈?00沿著緩慢的曲線從定子鐵芯60的徑向內(nèi)側(cè)傾斜 地延伸至徑向外側(cè)。應(yīng)該注意到，為了簡(jiǎn)化，在圖8中僅用實(shí)線顯示出一個(gè)脊?fàn)畈?00。因 此，當(dāng)脊?fàn)畈?00的延伸方向與轉(zhuǎn)子40的旋轉(zhuǎn)方向一致時(shí)，冷卻劑可以沿著在脊?fàn)畈?00 之間形成的凹部從定子鐵芯60的徑向內(nèi)側(cè)平滑地流動(dòng)至徑向外側(cè)，從而有效地冷卻定子 線圈70和定子鐵芯60。此外，在本實(shí)施方式中，落到同一個(gè)圓圈(換句話說，具有相同的徑向位置)的電 線80的傾斜段84a的傾斜角θ彼此相等。因此，可以使得在定子線圈70的兩個(gè)軸向端面 上沿定子鐵芯60的圓周方向的冷卻效果均勻化。返回參考圖5A-5C，在本實(shí)施方式中，電線80的形狀使得相對(duì)于電線80的縱軸 L2，連接部82的頂點(diǎn)部分84的所有傾斜段84a沿相同的方向傾斜(或歪斜)。更具體地， 相對(duì)于縱軸L2，在前側(cè)(即圖5B中的下側(cè))上的連接部82的頂點(diǎn)部分84的傾斜段84a與 在后側(cè)(即圖5B中的上側(cè))上的連接部82的頂點(diǎn)部分84的傾斜段84a沿相同的方向傾 斜。相比較而言，在使用在首次公開號(hào)為2004-104841的日本專利中公開的傳統(tǒng)方法 的情況下，通過使用例如圖7A-7C所示的電線90制造平帶狀電線組件。每根電線90的形狀 使得相對(duì)于電線90的縱軸L3，在前側(cè)(即圖7B中的下側(cè))上的連接部92的頂點(diǎn)部分94 的傾斜段94a與在后側(cè)(即圖7B中的上側(cè))上的連接部92的頂點(diǎn)部分94的傾斜段94a 沿相對(duì)的方向傾斜。再次參考圖8，在本實(shí)施方式中，對(duì)于每根電線80，由連接部82的頂點(diǎn)部分84的 一個(gè)傾斜段84a導(dǎo)致的電線80的徑向位置的變化基本上等于電線80的厚度。因此，可以 使電線80的每對(duì)徑向相鄰的連接部82彼此接觸。因此，可以使定子線圈70的線圈端的徑 向?qū)挾茸钚』?，從而防止定子線圈70從定子鐵芯60徑向地突出。此外，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，每個(gè)連接部82包括一對(duì)肩部85，它們分別與 由連接部82連接的一對(duì)槽內(nèi)部分81相鄰，并且都垂直于槽內(nèi)部分81 (或平行于定子鐵芯 70的對(duì)應(yīng)的軸向端面)地延伸。因此，由于該肩部85，可以減少每個(gè)連接部82的高度(即， 定子線圈70的線圈端的軸向長(zhǎng)度)。
此外，在本實(shí)施方式中，規(guī)定下列尺寸關(guān)系dl <d2，其中dl是如圖6所示的電線 80的連接部82的每個(gè)肩部85的長(zhǎng)度，并且d2是如圖3所示的定子鐵芯60的每一對(duì)周向 相鄰的槽61之間的距離。通過規(guī)定上述關(guān)系，可以防止電線80的分別從定子鐵芯60的一 對(duì)周向相鄰的槽61突出的每一對(duì)連接部82之間的干涉。因此，可以防止定子線圈70的線 圈端的軸向長(zhǎng)度和徑向?qū)挾仍黾樱杂糜诜乐股鲜龈缮?。再次參考圖6，電線80的每個(gè)連接部82還包括在頂點(diǎn)部分84和每個(gè)肩部85之 間的兩個(gè)肩部86。因此，電線80的每個(gè)連接部82總共包括七個(gè)部分，即，一個(gè)頂點(diǎn)部分84 和六個(gè)肩部85和86。與肩部85相同地，每個(gè)肩部86垂直于槽內(nèi)部分81 (或平行于定子 鐵芯70的對(duì)應(yīng)的軸向端面)地延伸。因此，由于該肩部86，可以進(jìn)一步減少每個(gè)連接部82 的高度(即，定子線圈70的線圈端的軸向長(zhǎng)度)。另外，每個(gè)連接部82可以看作在頂點(diǎn)部 分84的兩側(cè)上呈階梯狀，以減少其高度。在本實(shí)施方式中，如圖10所示，定子線圈70由六個(gè)相繞組U1、U2、V1、V2、W1和W2 構(gòu)成。相繞組Ul和U2彼此平行地連接以構(gòu)成定子線圈70的U相繞組。同樣地，相繞組Vl 和V2彼此平行地連接以構(gòu)成定子線圈70的V相繞組。相繞組Wl和W2彼此平行地連接以 構(gòu)成定子線圈70的W相繞組。此外，將U相、V相和W相繞組Y型連接，從而在其間具有中 性點(diǎn)0。此外，在本實(shí)施方式中，定子線圈70的六個(gè)相繞組U1、U2、V1、V2、W1和W2中的每 一個(gè)通過例如焊接而接合一對(duì)電線80而形成。因此，用于形成定子線圈70的電線80的數(shù) 量等于12。將每根電線80波狀地纏繞在定子鐵芯60周圍以沿著定子鐵芯60的圓周方向延 伸。在本實(shí)施方式中，將定子鐵芯60的槽61劃分為八組，其中的每一組包括六個(gè)周向相鄰 的槽61。對(duì)于每根電線80，電線80的所有槽內(nèi)部分81被容納在分別屬于八個(gè)組并且沿著 定子鐵芯60的圓周方向間隔五個(gè)槽61的八個(gè)槽61中。此外，對(duì)于每根電線80，電線80的 每個(gè)連接部82從定子鐵芯60的一個(gè)軸向端面突出，以連接電線80的一對(duì)周向相鄰的槽內(nèi) 部分81。因此，電線80的所有連接部82共同構(gòu)成定子線圈70的線圈端。此外，對(duì)于每根電線80，電線80的一端從定子鐵芯60的一個(gè)槽61的徑向最外部 的部分突出；電線80的另一端從定子鐵芯60的另一個(gè)槽61的徑向最內(nèi)部的部分突出。此 外，電線80的兩端從定子鐵芯60的相同軸向端面突出。定子鐵芯60的每個(gè)槽61僅接收 兩根電線80的槽內(nèi)部分81。此外，在每個(gè)槽61中，兩根電線80中的一根的槽內(nèi)部分81與 另一根電線80的槽內(nèi)部分81沿著定子鐵芯60的徑向交替設(shè)置。在定子線圈70中，例如通過焊接將相繞組Ul的末端分別接合至相繞組U2的末 端，形成接合部75。同樣地，例如通過焊接將相繞組Vl的末端分別接合至相繞組V2的末 端，形成接合部75。例如通過焊接將相繞組Wl的末端分別接合至相繞組W2的末端，形成接 合部75。如圖1所示，所有的接合部75形成為從定子線圈70的一個(gè)線圈端突出。在已經(jīng)描述了電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的整體結(jié)構(gòu)和定子50的詳細(xì)結(jié)構(gòu)之后，在下文中將 描述制造根據(jù)本實(shí)施方式的定子50的方法。在本實(shí)施方式中，制造定子50的方法包括電線成形步驟、電線組件形成步驟、定 子線圈形成步驟和定子組裝步驟。1.電線成形步驟
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在該步驟中，使用成形機(jī)(未示出)將12根直的電線成形，以形成12根如圖5A-5C 所示的波狀電線80。2.電線組件形成步驟在該步驟中，如圖11A-14C所示，將12根波狀電線80連續(xù)地堆疊，以形成平帶狀 電線組件71。在這種情況下，最好從圖IlB看，將電線80堆疊為沿電線組件71的縱向以定 子鐵芯60的每對(duì)周向相鄰的槽61之間的距離d2相互偏離。應(yīng)該注意到，在圖11-14中， 參考數(shù)字1至12表示電線80在其連續(xù)的堆疊中的編號(hào)。3.定子線圈形成步驟在該步驟中，將平帶狀電線組件71圍繞具有預(yù)定外徑的圓柱形芯件(未示出)卷 繞預(yù)定圈數(shù)(例如，在本實(shí)施方式中為五圈)，以形成中空?qǐng)A柱形。此外，在該步驟中，例如 通過焊接將電線80的對(duì)應(yīng)末端接合在一起。因此，獲得具有可以從圖2看出的中空?qǐng)A柱形 的定子線圈70。4.定子組裝步驟在該步驟中，將定子鐵芯60組裝至定子線圈70，從而形成定子50。更具體地，在 本實(shí)施方式中，定子鐵芯60由24個(gè)如圖4所示的定子鐵芯片62構(gòu)成。在該步驟中，將定 子鐵芯片62安裝至定子線圈70，使得定子鐵芯片62的齒部63分別插入在電線80的各對(duì) 周向相鄰的槽內(nèi)部分81之間形成的間隙中。然后，例如通過焊接將定子鐵芯片62的所有 后芯部64相互接合。因此獲得如圖2所示的定子50。關(guān)于根據(jù)本實(shí)施方式的上述方法，由于定子線圈70形成為具有單個(gè)平帶狀電線 組件71，所以可以使接合電線80的末端的接合部75的數(shù)量最小化，從而使定子線圈70的 尺寸最小化。再次參考圖1，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的操作過程中，由冷卻劑供應(yīng)器通過冷卻劑流出 口 23a流出冷卻劑。然后，已經(jīng)流至定子線圈70的線圈端(即電線80的連接部82)的冷 卻劑進(jìn)一步沿著線圈端的徑向外表面流動(dòng)，從而在整個(gè)定子線圈70上蔓延。另一方面，已 經(jīng)流至轉(zhuǎn)子40的軸向端面的冷卻劑隨著轉(zhuǎn)子40的旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步徑向向外地流動(dòng)，經(jīng)過定子 線圈70的線圈端。如上所述，在本實(shí)施方式中，對(duì)于每根電線80，連接部82的頂點(diǎn)部分84的所有傾 斜段84a沿相同的方向傾斜(或歪斜)。因此，位于定子鐵芯60的軸向一側(cè)上的電線80的 連接部82的頂點(diǎn)部分84的傾斜段84a與位于定子鐵芯60的軸向另一側(cè)上的電線80的連 接部82的頂點(diǎn)部分84的傾斜段84a沿相同的方向傾斜。因此，在定子鐵芯60 —側(cè)上的線圈端的軸向端面上提供的冷卻劑的流動(dòng)路徑與 在定子鐵芯60另一側(cè)上的線圈端的軸向端面上提供的冷卻劑的流動(dòng)路徑相同；流動(dòng)路徑 分別如圖15A和15B所示。因此，能夠在定子線圈70的兩個(gè)線圈端的軸向端面上實(shí)現(xiàn)相同 的冷卻效果。換句話說，可以由冷卻劑同樣地冷卻定子線圈70的兩個(gè)線圈端。此外，如圖15A和15B所示，在定子線圈70的兩個(gè)線圈端的軸向端面上，可以使轉(zhuǎn) 子40的旋轉(zhuǎn)方向和由此導(dǎo)致的冷卻劑的流動(dòng)方向與由電線80的連接部82的頂點(diǎn)84構(gòu)成 的脊?fàn)畈?00的延伸方向一致。應(yīng)該注意到，為了簡(jiǎn)化，在圖15A和15B的每一個(gè)中僅用實(shí) 線顯示出一個(gè)脊?fàn)畈?00。因此，冷卻劑可以沿著定子線圈70的兩個(gè)線圈端的軸向端面平 滑地流動(dòng)，從而有效地冷卻兩個(gè)線圈端。
[第二實(shí)施方式]本實(shí)施方式說明了一種制造電動(dòng)發(fā)電機(jī)100的定子的方法，其不同于根據(jù)前述實(shí) 施方式的方法。與在前述實(shí)施方式中相同，根據(jù)本實(shí)施方式的方法也包括電線成形步驟、電線組 件形成步驟、定子線圈形成步驟和定子組裝步驟。1.電線成形步驟在該步驟中，使用成形機(jī)(未示出)將總共48根直的電線成形，以形成四組如圖 5A-5C所示的波狀電線80。四個(gè)組中的每一組包括12根電線80。在同一組中的所有電線 80具有相同的長(zhǎng)度。然而，在不同組中的電線80具有不同的長(zhǎng)度。2.電線組件形成步驟在該步驟中，如圖11A-14C所示，將四個(gè)組中的每一組的12根波狀電線80連續(xù)地 堆疊，以形成平帶狀電線組件。因此，獲得具有不同長(zhǎng)度的四個(gè)平帶狀電線組件71a、71b、 71c和71d(未示出)。3.定子線圈形成步驟在該步驟中，將四個(gè)平帶狀電線組件71a_71d中的每一個(gè)圍繞具有預(yù)定外徑的圓 柱形芯件(未示出)卷繞一圈。因此，獲得如圖16A-16D所示的具有不同內(nèi)徑和外徑的四 個(gè)中空?qǐng)A柱形電線組件77a、77b、77c和77d。另外，組件77a的外徑基本等于組件77b的內(nèi) 徑；組件77b的外徑基本等于組件77c的內(nèi)徑；組件77c的外徑基本等于組件77d的內(nèi)徑；然后，將四個(gè)中空?qǐng)A柱形電線組件77a_77d組裝在一起，更具體地徑向堆疊在一 起，形成如圖17所示的定子線圈76。另外，在該步驟中，例如通過焊接將電線80的對(duì)應(yīng)末 端接合在一起。4.定子組裝步驟在該步驟中，以與前述實(shí)施方式相同的方式將定子鐵芯60組裝至定子線圈76，從 而形成根據(jù)本實(shí)施方式的定子50。如上所述，在本實(shí)施方式中，定子線圈76通過徑向地堆疊具有不同內(nèi)徑和外徑的 中空?qǐng)A柱形電線組件77a-77d而形成。此外，中空?qǐng)A柱形電線組件77a-77d分別通過卷繞 具有不同長(zhǎng)度的平帶狀電線組件71a-71d而形成。此外，四個(gè)平帶狀電線組件71a-71d分 別通過使用具有不同長(zhǎng)度的四組電線80而形成。因此，與在前述實(shí)施方式中的所有電線80的長(zhǎng)度和單個(gè)平帶狀電線組件71的長(zhǎng) 度相比，所有電線80的長(zhǎng)度和所有平帶狀電線組件71a-71d的長(zhǎng)度顯著縮短。因此，變得 更容易執(zhí)行電線成形步驟和電線組件形成步驟，從而改善定子50的生產(chǎn)率。盡管已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理 解，可以進(jìn)行各種變形、改變和改進(jìn)，而不會(huì)背離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子，其包括中空的圓柱形定子鐵芯，其具有在定子鐵芯的徑向內(nèi)表面中形成的并且沿著定子鐵芯的圓周方向以預(yù)定距離間隔開的多個(gè)槽；以及定子線圈，其由安裝在定子鐵芯上的多根波狀電線構(gòu)成，每根電線具有多個(gè)槽內(nèi)部分，其中的每一個(gè)槽內(nèi)部分被容納在定子鐵芯的一個(gè)槽中，以及多個(gè)連接部，其中的每一個(gè)連接部位于定子鐵芯的槽的外部以連接電線的一對(duì)相鄰的槽內(nèi)部分，每個(gè)連接部包括頂點(diǎn)部分，該頂點(diǎn)部分位于連接部中距離定子鐵芯軸向最遠(yuǎn)的位置，并且包括傾斜段，該傾斜段相對(duì)于定子鐵芯的徑向傾斜地延伸，其中位于定子鐵芯的軸向一側(cè)上的電線的連接部的頂點(diǎn)部分的傾斜段與位于定子鐵芯的軸向另一側(cè)上的電線的連接部的頂點(diǎn)部分的傾斜段沿相同的方向傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于，對(duì)于每根電線，連接部的頂點(diǎn)部分的傾斜 段的傾斜角度從定子鐵芯的徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子，其特征在于，落到同一個(gè)圓圈的電線的傾斜段的傾斜 角度彼此相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于，落到同一個(gè)圓圈的電線的傾斜段的傾斜 角度彼此相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于，電線的每個(gè)連接部是階梯狀以包括平行 于定子鐵芯的軸向端面延伸的多個(gè)肩部，其中連接部從定子鐵芯的軸向端面突出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定子，其特征在于，多個(gè)肩部包括兩個(gè)肩部，其中的每一個(gè)肩 部與由連接部連接的一對(duì)槽內(nèi)部分中的一個(gè)相鄰，并且規(guī)定下列尺寸關(guān)系dl < d2，其中dl是與槽內(nèi)部分相鄰的兩個(gè)肩部中的每一個(gè)肩部的 長(zhǎng)度，以及d2是定子鐵芯的每一對(duì)周向相鄰的槽之間的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于，對(duì)于每根電線，由電線的一個(gè)傾斜段導(dǎo)致 的電線的徑向位置的變化基本上等于電線的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于，每根電線由具有矩形截面的電導(dǎo)體和覆 蓋電導(dǎo)體表面的絕緣涂層構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定子，其特征在于，絕緣涂層是構(gòu)造成包括內(nèi)層和外層的兩 層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的定子，其特征在于，內(nèi)層具有比外層高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。
11.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子的方法，該方法包括下列步驟預(yù)備多根電線和多個(gè)定子鐵芯片，該定子鐵芯片共同構(gòu)成根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子 鐵芯；使電線成形以獲得多根根據(jù)權(quán)利要求1所述的波狀電線；堆疊波狀電線以形成平帶狀電線組件；將平帶狀電線組件卷繞預(yù)定圈數(shù)，以形成具有中空?qǐng)A柱形的定子線圈；以及將定子鐵芯片組裝至定子線圈以形成定子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對(duì)于通過成形步驟獲得的每根波狀電 線，連接部的頂點(diǎn)部分的所有傾斜段相對(duì)于波狀電線的縱軸沿相同的方向傾斜。
13.—種制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子的方法，該方法包括下列步驟預(yù)備多根電線和多個(gè)定子鐵芯片，該定子鐵芯片共同構(gòu)成根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子 鐵芯；使電線成形以獲得多根根據(jù)權(quán)利要求1所述的波狀電線，其中將多根波狀電線分為多 個(gè)組，使得在同一組里的波狀電線具有相同的長(zhǎng)度，而在不同組里的波狀電線具有不同的 長(zhǎng)度；堆疊在各組中的波狀電線以形成多個(gè)具有不同長(zhǎng)度的平帶狀電線組件； 將平帶狀電線組件分別卷繞一圈，以形成多個(gè)具有不同內(nèi)徑和外徑的中空?qǐng)A柱形電線 組件；組裝中空?qǐng)A柱形電線組件以形成定子線圈；以及 將定子鐵芯片組裝至定子線圈以形成定子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，對(duì)于通過成形步驟獲得的每根波狀電 線，連接部的頂點(diǎn)部分的所有傾斜段相對(duì)于波狀電線的縱軸沿相同的方向傾斜。
全文摘要
本發(fā)明公開了電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子及其制造方法。一種電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子，其包括定子鐵芯和定子線圈。定子線圈由安裝在定子鐵芯上的波狀電線構(gòu)成。每根電線具有槽內(nèi)部分，其中的每一個(gè)槽內(nèi)部分被容納在定子鐵芯的一個(gè)槽中，以及連接部，其中的每一個(gè)連接部位于槽的外部以連接一對(duì)相鄰的槽內(nèi)部分。每個(gè)連接部包括頂點(diǎn)部分，其位于連接部中距離定子鐵芯軸向最遠(yuǎn)的位置，并且包括傾斜段，其相對(duì)于定子鐵芯的徑向傾斜地延伸。此外，在沿定子鐵芯軸向的定子鐵芯一側(cè)上的電線的傾斜段與在定子鐵芯另一側(cè)上的電線的傾斜段沿相同的方向傾斜。
文檔編號(hào)H02K15/04GK101902084SQ20091024683
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者五郎畑哲也, 石塚敦朗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝