CN101084617B - 将线圈插入多相旋转电动机定子的方法以及相关定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将锯齿线圈插入发电机定子的方法，该线圈包括许多线缆(60)，每条线缆设计成在片组件的内表面周围形成螺线，该螺线包括许多环线(73)，每条环线相应于内表面的一圈。该方法包括：形成每条线缆(60)，线缆配置成一连串锯齿(71)，该锯齿包括两条侧向分支(711)，这些分支设计成每条插入凹部(30)内；和将每条线缆的环线(73)插入定子的一系列凹部(30)内，不同线缆(60)的环线以预定排序径向叠加。本发明的特征在于，线缆(60)同时插入凹部(30)，不同线缆(60)的环线(73)以预定的堆叠排序交替。

Description

将线圈插入多相旋转电动机定子的方法以及相关定子

技术领域

本发明一般涉及多相旋转电动机，诸如发电机或者机动车发电机/起动机。 

更确切地说，本发明根据其第一方面涉及将锯齿线圈插入诸如发电机或者机动车发电机/起动机的旋转电动机定子的方法，该定子包括金属片包，该金属片包带有中心孔和对称轴以及轴向穿过并且设置在金属片包径向内表面上的凹部；线圈，该线圈包括多个相绕组，每个绕组包括至少一条导电的连续线缆，每条线缆用来在金属片包内表面周围形成螺线，该螺线包括几个环线，每个环线相应于内表面的一圈，该方法包括下列步骤： 

-形成每个绕组，其每条线缆形成一连串锯齿，被连接环节连接，每个锯齿包括：两条侧向分支，它们彼此相对，每条插入凹部内；和头分支，该分支连接两条侧向分支(参考以下“步骤(1)”的步骤)； 

-将每条线缆环线插入定子内的一连串凹部内，不同线缆的环线以预定顺序径向叠加(参照以下“步骤(3)”的步骤)。 

背景技术

这种类型的方法在现有技术中是已知的，特别是从专利文件FR2608334中可以知晓。在塑形后，每个相被放置在插入工具上，然后插入金属片包的凹部内。这种插入一相一相地实施。 

以这种方法形成的定子在金属片包的两侧具有非常致密的线圈端部，对空气循环造成了较高的阻力。另外，线圈端部不对称，一个线圈端部轴向高度大于另一个线圈端部，这对于这些线圈端部冷却空气循环来说也是不受欢迎的。 

再者，凹部的填充比，就是说通常用铜制成的裸导电线缆截面与安装有凹部绝缘体(作用在凹部边缘和线缆之间)的凹部的完整截面的比率被限制在50％，因为在将环线从插入工具向凹部转移的过程中，侧向分支在凹部内的定位没有被良好地控制。 

另外，用来将导电线缆插入凹部所需的力非常大。最后插入的相实际上必须推动以前插入的相。该力不能良好地从一相传递到另一相。在特定条件下，这可能损害产品质量。 

在这种情况下，本发明的目的在于缓解上述缺陷。 

发明内容

为此，而且根据上述序言所给予的上位限定，本发明方法的必要特征在于，全部绕组线缆同时插入凹部内，不同线缆的环线以预定叠加顺序交替。 

在本发明的一种可能实施例中，叠加顺序包括一连串相同的排序，每个排序通过每条线缆的环线形成。 

优选地，凹部提供了多个径向分段的接收位置，环线的侧向分支从内向外以所述预定顺序叠加，在凹部内逐步占据径向更为靠外的接收位置。 

根据本发明的优势特征，同一个锯齿的侧向分支基本上是直的并且相互平行。 

具有优势的是，锯齿的头分支是弯曲的，并且在定子第一轴向侧形成线圈端部。 

类似地，连接环节沿着线缆连接两个相邻锯齿的两个侧向分支，并且具有弯曲形状，这些环节在相对于第一轴向侧的定子第二轴向侧上形成线圈端部。 

根据本发明的优势特征，在步骤(1)中形成的头分支和/或连接环节的高度沿着线缆增加或者降低。 

在这种情况下，那些侧向分支插入凹部底部径向外部位置的环线的头分支和/或连接环节的高度相对大于那些侧向分支插入径向内部位置的环线。 

根据本发明另一项优势特征，该方法可以在步骤(3)之后包括步骤(4)，步骤4通过向内倾斜连接环节和/或头分支而形成线圈端部。 

可替代地，该方法可以在步骤(3)之后包括步骤(4)，步骤4通过向外倾斜连接环节和/或头分支而形成线圈端部。 

而且，应当注意，该方法可以在步骤(1)之后包括步骤(1’)，该步骤将绕组插入定子后，用来交叉其他线缆或者交叉相同线缆的其他区域的线缆区域塑形。 

在这种情况下，线缆的局部塑形包括将线缆的截面局部变形，或者将线 缆局部弯曲。 

具有优势的是，局部塑形通过夹持、锻压或者滚压来实施。 

仍然根据本发明另一项优势特征，线缆可以是圆形截面的，凹部的圆周宽度是线缆直径的数倍。 

在本发明一种可能实施例中，凹部圆周宽度相应于线缆直径，占据径向最内侧位置的侧向分支通过沿圆周方向扩宽而变形，从而将占据其他位置的侧向分支保持在凹部内侧。 

在本发明另一种可能实施例中，凹部圆周宽度等于至少两个线缆直径，并且在径向内侧具有被两个轴向台阶在两个相对侧上局部闭合的开口，占据凹部的侧向分支被靠接在凹部内侧台阶上的平坦垫片保持在凹部内侧。 

在这种情况下，垫片由包含磁性材料的塑料材料形成，特别是铁。 

优选地，开口的圆周宽度等于线缆直径加上小于0.6微米的间隙。 

另外，凹部径向深度可以是线缆直径的数倍。 

仍然根据本发明的另一项优势特征，该方法在步骤(1)和(3)之间包括下述步骤(2)： 

(2)将全部绕组线缆配合在圆柱形插入工具上，线缆的环线围绕插入工具缠绕，并且从内向外以预定顺序径向叠加。 

在这种情况下，在插入工具上，锯齿在平行于插入工具对称轴或者相对于该轴线略微倾斜的各平面内延伸。 

在本发明的一种可能实施例中，将绕组插入凹部的步骤(3)通过沿着定子对称轴移动插入工具来实施。 

在本发明另一种可能实施例中，将绕组插入凹部的步骤(3)通过将插入工具设置在金属片包中心并且迫使环线从内向外进入凹部来实施。 

在这种情况下，插入工具包括：多个径向槽，这些槽形成在工具的径向外表面上，并且在围绕工具对称轴规则分布的各径向平面内延伸；多块板，这些板设置在径向槽中；和从内向外在径向槽中径向移动这些板的器件，在这些板的径向外侧上，环线的侧向分支在步骤(2)内插入径向槽内，这些板在步骤(3)内径向向外移动，从而将侧向分支从径向槽转移到凹部内。 

具有优势的是，径向槽的数量等于凹部数量。 

优选地，每个径向槽圆周宽度相应于线缆截面，使得侧向分支在槽中全部对齐。 

例如，在步骤(1)，在将一连串径向对齐的线圈中的绕组线缆塑形后，全部绕组的线缆平坦堆叠在径向直线齿条上，在该齿条上形成有相互平行的横向槽，每条线缆的锯齿的侧向分支插入一系列横向槽中。 

在这种情况下，在步骤(2)中，由绕组线缆形成的堆垛从齿条绕制在插入工具周围。 

在线圈包括分布成三对的六条线缆的情况下，在给定成对中的线缆环线的位置可以通过相应于偏移一个凹部的旋转动作，具有优势地从相同对的其他绕组的环线位置得出。 

类似地，一对中的线缆环线的位置可以通过相应于偏移两个或者四个凹部的旋转动作，具有优势地从另一对中的线缆环线的位置得出。 

根据第二方面，本发明涉及诸如发电机或者机动车发电机/起动机的多相旋转电动机的定子，该定子包括金属片包，该金属片包带有中心孔和对称轴以及轴向穿过并且设置在金属片包径向内表面的凹部，和绕组，该绕组包括多个相绕组，每个相绕组包括至少一条导电的连续线缆，每条线缆围绕金属片包的内表面形成螺线，该螺线包括几个环线，每个环线相应于内表面的一圈， 

每条环线形成一连串锯齿，被连接环节连接，每个锯齿包括两条彼此面对的侧向分支，每一条插入凹部；和连接两条侧向分支的头分支， 

线缆环线以预定顺序径向叠加， 

其特征在于，不同线缆的环线以预定叠加顺序交替。 

具有优势的是，预定叠加顺序包括一连串相同的排序，每个排序通过每条线缆的环线形成。 

优选地，凹部提供多个径向分段的接收位置，环线的侧向分支从内向外以所述预定顺序叠加，逐步占据凹部内更为靠外的接收位置。 

根据本发明的优势特征，每个锯齿的侧向分支基本上是直的并且相互平行。 

具有优势的是，锯齿的头分支是弯曲的，并且在定子第一轴向侧形成线圈端部。 

类似地，连接环节沿着线缆连接两个相邻锯齿的两个侧向分支，并且形状弯曲，这些环节在相对于第一轴向侧的定子第二轴向侧形成线圈端部。 

例如，组成线圈端部的连接环节和/或头分支可以向内倾斜。 

可替代地，组成线圈端部的连接环节和/或头分支可以向外倾斜。 

根据本发明另一项优势特征，线缆在交叉其他线缆或者交叉同一条线缆其他区域的区域局部塑形。 

在这种情况下，线缆的局部塑形包括将线缆截面局部变形，或者将线缆局部弯曲。 

优选地，局部塑形通过夹持，锻压或者滚压来实施。 

仍然根据本发明的另一项优势特征，线缆是圆形截面，凹部的圆周宽度是线缆直径的数倍。 

在本发明的一种可能实施例中，凹部圆周宽度相应于线缆直径，占据径向最内侧的侧向分支被沿着圆周方向扩宽而变形，从而将占据其他位置的侧向分支保持在凹部内侧。 

在本发明的另一种可能实施例中，凹部圆周宽度等于至少两个线缆直径，并且在径向内侧具有被两个轴向台阶在两个相对侧局部闭合的开口，占据凹部的侧向分支被靠接在凹部内侧台阶上的平坦垫片保持在凹部内侧。 

在这种情况下，垫片由包含磁性材料(特别是铁)的塑料材料形成。 

另外，开口的圆周宽度等于线缆直径加上小于0.6微米的间隙。 

优选地，凹部径向深度是线缆直径的数倍。 

在绕组包括分布成三对的六条线缆的情况下，给定一对中的线缆环线的位置可以通过相应于偏移一个凹部的旋转动作，具有优势地从相同一对中的另一条线缆环线的位置得出。 

类似地，一对中的线缆环线的位置可以通过相应于偏移两个或者四个凹部的旋转动作，从另一对的线缆环线的位置得出。 

附图说明

参照附图，通过指示和非限制性的方式，本发明的其他特征和优势将从以下给出的说明中清楚地显现，其中： 

图1A和1B是定子轴向视图，分别根据现有技术的方法和根据本发明的方法获得； 

图2A和2B是图1A和1B中的定子的透视图； 

图3是在步骤(1)塑形后，图1B和2B中的定子相绕组的线缆的展开示意图； 

图4是图1B和2B中定子的三条线缆的展开示意图，示出了插入后定子中三个绕组的交叉区域，圆圈指示局部塑形区域； 

图5是在步骤(2)中线缆放置在插入工具上之后的侧视图，该工具用于本发明第一实施例； 

图6是沿着图5中的箭头VI方向的透视图； 

图7A和7B是示意图，图示了将环线插入定子的步骤(3)，用于本发明的第一实施例，在该实施例中，通过插入工具的轴向移动来形成插入； 

图8是用于第一实施例步骤(3)的金属片包和插入工具的侧视图； 

图9是沿着图8中箭头IX的方向的透视图； 

图10是根据本发明获得的定子的示意性侧视图； 

图11A、11B和11C是本发明定子凹部的各个截面的示意性表示，这些凹部的宽度相应于线缆直径、两个线缆直径，以及现有技术中定子凹部的示意性表示； 

图12是示出将不同线缆环线叠加在插入工具周围的概括图； 

图13是示出将环线叠加在金属片包内的概括图； 

图14是示出在步骤(1)结束时，用于本发明第二实施例的齿条上的相绕组的平面图； 

图15是齿条的侧视图，沿着图14中的箭头XV方向； 

图16是在本发明第二实施例中，步骤(2)过程中，沿着插入工具对称轴的视图； 

图17示出了步骤(2)结束时的图16中的插入工具； 

图18A是在步骤(3)开始时，设置在金属片包中心的图17所示的插入工具沿径向的视图； 

图18B是沿图18A中的箭头XVIII方向的视图； 

图19是类似于图18B的视图，示出了步骤(3)结束时的状态； 

图20是图17至19中插入工具沿轴向截面的半视图，示出了收缩到图中左半部的径向内侧的工具的板，和在右手半部局部向外移动的板； 

图21是图20中工具截面的半视图，沿着垂直于工具对称轴的平面，从图20中箭头XXI方向观察；和 

图22是根据本发明方法获得的定子的径向侧视图。 

具体实施方式

插入方法适配于待插入发电机或者机动车发电机/起动机定子1的锯齿线圈50。 

定子1包括具有轴向对称轴20的圆柱金属片包10(图10)；和形成在金属片包10径向内表面11上的轴向凹部30。凹部30彼此被称为齿的轴向肋35彼此分开(图11A、11B)。 

这些凹部30轴向穿过带有中心孔的金属片包10，因为它们在金属片包10的全部轴向长度上延伸并且在内侧和两个相对轴向端部径向开放。 

线圈50包括多个相绕组70，每个绕组包括至少一条导电连续线缆50(图3和4)。该线缆例如由覆盖诸如釉质的绝缘体的铜制成。 

相绕组70通常包括单条线缆，或者两条平行线缆(例如，见图15)，它们各自入口端相互电连接并且各自出口端也相互电连接。 

以已知方式，如图2B所见，凹部绝缘体插在线缆和凹部边缘之间。 

该方法包括下列步骤： 

(1)形成每个绕组70，其线缆60形成一连串锯齿71，其被连接环节72连接，如图3所示。每个锯齿71包括两条侧向分支711，它们彼此面对，每条分支用来插入凹部30；和头分支712，该分支连接两个侧向分支711。 

(3)将每个绕组70插入定子，使得侧向分支711设置在定子1内一系列凹部30内，形成线圈端部40和40’的头分支712和连接环节722分别设置在定子1的第一和第二轴向侧。 

凹部30分成几个系列，通常每个系列单独与给定线缆60关联。同一系列内的凹部规则分布在定子1周围，与不同线缆关联的凹部系列30的位置通过从一个凹部进行角度偏移而获得，如图12和13所示。 

线缆60还分布在具有不同凹部的几个系列中。 

每条线缆60以螺线形绕制在金属片包10的内表面上并且因此形成几个环线73，每个环线与内表面的一圈相对应。这些环线73与定子的对称轴20同轴。 

不同线缆60的环线73以预定顺序径向叠加，并且以同心方式设置在凹部30内，首先插入的环线73径向朝外设置在凹部底部，而最后插入的环线73朝向金属片包10内侧径向设置在凹部开口处。 

每个凹部30都提供用来径向隔开侧向分支711的多个接收位置。 

给定线缆60的环线73的侧向分支711插入相应于所述线缆的该系列凹部30内。 

这些环线73的侧向分支711随着环线73插入逐渐径向占据凹部内更为向内的位置，如图7A和7B所示。 

根据本发明，全部绕组70的线缆60同时插入凹部30内，不同线缆60的环线73以预定的径向叠加顺序围绕定子交替。 

在特别具有优势的实施例中，叠加顺序包括一连串相同的排序，每个排序通过每条线缆60的环线73形成。 

在步骤3中将环线73插入凹部30后，然后在定子中从外向内发现包括每条线缆60的环线73的第一环线73排序，然后是与第一环线排序相同的第二环线排序，然后第三环线排序等等，如图13所示。 

叠加顺序典型地通过以螺线形绕制包括不同叠加线缆60的堆跺而实现，如图12所示。 

被给定线缆60的环线的侧向分支711占据的凹部30相对于被其他线缆60的环线的侧向分支711占据的凹部30角度偏移。 

因此，在线圈端部40、40’，在同一排序中的环线的头分支712和连接环节72不径向对齐，而是相反相对于彼此角度偏移，从图2B和图13可以看出。 

结果是，环线的头分支712和连接环节72在线圈端部40、40’不组成与旋转电动机冷却空气循环相对的紧凑块。 

现在给出本发明方法两个实施例的说明，区别在于将环线73插入凹部30的方式。 

第一实施例在图5至9中图示。 

在步骤(1)和(3)之间，该方法包括下列步骤(2)： 

(2)将线缆60配合在圆柱形插入工具80上，线缆60的环线73围绕插入工具80绕制，同时从内向外以预定的叠加顺序径向叠加，如从图12中看出的那样。 

在步骤(3)，将线缆60插入凹部30受到插入工具80沿着定子1对称轴20的移动的影响。环线73以相反于绕线顺序的顺序转移到工具上，径向位于外侧的环线73首先被插入且占据凹部30底部，而径向位于内侧的环线73最后被插入且设置在靠近凹部30的开口31。 

从图5中可以看出，插入工具80包括多个指部81，它们平行于工具对称轴，设置在圆上，具有朝向工具顶部轴向侧弯曲的自由端，这些指部被间隙(interstices)82分开。 

当在步骤(2)中绕组放置就位时，绕组70设置在插入工具上使得每个锯齿71的侧向分支711分别设置在间隙82内并且基本上延伸到圆外，头分支712通过圆内部的一侧连接侧向分支，连接环节72通过圆外部的一侧连接锯齿。 

环线73通过工具80的顶部侧滑到指部81的自由端，并且平行于插入工具80对称轴叠加，首先配合的环线设置在底侧而最后配合的环线设置在工具80顶侧。 

间隙82数量等于凹部30的数量。 

绕组70在步骤2中同时绕制在插入工具80周围，这样的结果是以给定绕线顺序彼此跟随的环线73交替属于不同绕组70。 

根据本发明的另一个特征，从图5中看出，一旦环线73绕制在插入工具80上，锯齿71在平行于插入工具80对称轴的各平面内延伸，或者略微相对于该轴线倾斜。 

该特征尤其重要，因为绕组70插入凹部30的步骤(3)通过沿着定子1的对称轴20移动插入工具80来实施。 

指部81限定工具80的外径，该直径略小于金属片包10的内径。 

如图7A和7B所示，工具80包括离开指部81的蘑菇件83，该蘑菇件83能够在由指部81形成的圆柱中心轴向移动。蘑菇件83外径实际上等于指部81形成的圆柱的内径。 

插入工具80设置在定子第二轴向侧之下，其顶端向上弯曲。 

工具80向上移动以插入环线73，指部81和蘑菇件83在侧向分支711插入凹部30的第一阶段平行移动，然后在第二阶段，该指部81保持不动，而蘑菇件83继续移动。 

在第一阶段，蘑菇件83与指部81以相同速度移动。侧向分支711从底部进入凹部30并且沿着凹部30向上滑动。每个侧向分支711的一部分首先立即延伸到指部81外侧，啮合在相应凹部30内，然后随着插入工具80向上移动前进，全部侧向分支711从指部到达连接环节72。 

当指部81自由端到达朝向第一侧翻转的金属片包10的轴向表面时，第 一阶段结束。 

指部81不动，而蘑菇件81继续移动，使得其轴向向上推动头分支712，如图9所示。 

蘑菇件83直接推动位于最下的环线73的头分支712，这些头分支712将该力传递到位于更高的环线。因此，应当理解，蘑菇件83推动全部环线73并且后者在单个操作中全部插入凹部。 

该移动具有双重效果。可以让头分支712在指部81的自由端上方倾斜，这些分支将与金属片包10轴向对齐放置。位于顶部的环线73的分支首先倾斜，而位于底部的环线73的分支最后倾斜。 

还可以轴向拉动连接环节72从而将它们锁定在金属片包10的第二侧上的位置并且形成线圈端部40’。 

由于绕组70的锯齿71设置在插入工具80上，位于实际上平行于该工具对称轴的平面内，所以当侧向分支711插入凹部30内时它们实际上不发生扭转，且头分支在指部81自由端上方倾斜。 

而且，围绕插入工具80将环线73排序允许非常有效地将推力从蘑菇件83传递到离其最远的环线73，就是说传递到设置在插入工具80最高处的环线73。 

这是因为环线73绕制顺序可以保证环线的每个头分支712靠接至少紧邻上方环线的两个头分支712，这两个头分支712的每一个靠接更上方环线的另外两个头分支712，诸如此类。因此，推力围绕插入工具良好地圆周分布。 

由于在单个操作中插入全部绕组70，蘑菇件必须能在头分支712上施加较大推力。为此，插入工具83设置有两个促动器，向上推动蘑菇件的底部促动器和向上拉动蘑菇件的顶部促动器。蘑菇件83因此必须具有可用的动力来影响头分支712的正确放置。 

本发明方法的第二实施例在图14至21中图示。 

从图14和15中可以看出，步骤(1)包括第一子步骤，在该子步骤中，绕组70线缆60每一条形成一连串纵向对齐的锯齿71；和跟随第一子步骤的第二子步骤，在该子步骤中，线缆60平坦地堆叠在直的纵向齿条90上，该齿条具有第一平坦面91，横向槽92形成在该平面上。 

这些横向槽92在纵向方向上沿着齿条规则分布并且具有恒定的相互纵 向间隔。它们在垂直于纵向并且相互平行的各平面内延伸。 

如图3所示，在第一子步骤结束时，绕组70一般沿着纵向方向延伸，侧向分支71全部基本上横着延伸并且都彼此平行地纵向对齐设置。 

从图3中可以看出，全部侧向分支711具有相同的横向长度。另外，极距，就是说分开两个对齐的连续侧向分支711的纵向间隔沿着全部线缆70恒定。特别地，两个侧向分支711可以在线缆60上的单个点上被不同的极距分开。 

每条线缆60的锯齿71的侧向分支711将插入一系列横向槽92中。 

锯齿71的头分支712都设置在齿条90相同侧并且弯曲，这些头分支在侧向分支711所在的侧部凹陷。 

连接环节72设置在相对于头分支712的齿条90侧部并且也具有弯曲形状，它们的凹度朝向侧向分支711。 

图15示出了叠加在齿条90上的线缆60。 

从上面可以看出，所述环线73围绕定子1的径向叠加顺序优选包括一连串相同的排序，该排序包括每条线缆60的环线73。 

线缆60以相应于所述排序的顺序叠加在齿条90上。 

在第一实施例中，该方法在步骤(1)和(3)之间包括将线缆60放置在圆柱形插入工具80上的步骤(3)，线缆60的环线73围绕插入工具80绕制，同时从内向外以所述预定叠加顺序径向叠加。 

在图20和21中可以看出，在第二实施例中，插入工具80包括圆柱形部件88，其具有径向外表面85，在该表面上形成多个径向槽84，它们在围绕工具80对称轴规则分布的径向平面上延伸；多块板86，它们设置在径向槽中；和在径向槽84内从内向外移动板86的器件87。 

径向槽84数量等于凹部30的数量。 

在步骤(2)，线缆60形成的堆跺从齿条90上绕制在插入工具80周围，如图16所示。 

为此，齿条90沿着工具80行进，携带横向槽92的第一表面91基本上相切于工具80的外表面85通过，该工具同时受到驱动，围绕其轴线旋转运动。 

横向槽92都顺次通过齿条和工具之间相切的点，径向槽84也穿过该点。齿条90和工具80的移动是同步的，使得径向槽84和横向槽以相同速度在 切点行进。 

靠近工具80，设置在齿条90两个相对横向侧的固定凸轮93沿径向相对于工具80朝向工具80促动绕组70。这些凸轮93沿着齿条行进方向设置在工具80略微上游，并且靠在连接环节72和头分支712上。 

在凸轮93作用下，设置在横向槽92内且到达切点的侧向分支711滑入在同一时刻位于该切点的径向槽84内。 

齿条90行进的同时，工具80形成几个环线。 

在步骤(2)结束时的工具状态如图17所示。 

应当注意，如从图16看出的那样，工具80在以盘形形成于支撑件95内的壳体94内部翻转，该壳体94直径相应于工具80的直径。该壳体94打开约45°的圆弧，工具和齿条之间的切点基本上位于该圆弧中心。壳体94内表面保持环线73在径向槽84内啮合。 

在步骤(2)中，板86设置在径向槽84底部，环线73的侧向分支711将在板84径向外侧插入这些径向槽84内，从图21中可以看出。 

应当注意，每个径向槽84圆周宽度相应于绕组线缆的截面，使得侧向分支711在槽84内都径向对齐。 

在步骤(3)，将绕组70插入凹部30通过将插入工具80设置在金属片包10的中心，并且通过迫使环线73从内向外径向进入凹部30来实施(图18A和18B)，使得每个径向槽84相对于凹部30。 

为此，板86被专用器件87径向向外移动。 

如图20所示，每块板86相对于工具80轴线在径向平面内移动并且包括啮合在其中一个径向槽84内的中心部件861，和在圆柱部件88两侧轴向延伸该中心部件861的两个端部件862。 

板86的端部件862在径向内侧上由锥形边缘863限定边界，使得不同板的锥形边缘863在圆柱部件88的每侧限定中空截头圆锥864，朝向所述圆锥部件88汇合，与工具88对称轴同轴。 

移动板86的器件87在截头圆锥内包括两个推块871，它们能沿着工具80对称轴移动；和促动器872，其轴向移动所述推块871。 

推块871具有与中空截头圆锥864配合的形状。 

促动器872典型包括护套，每个护套设置有轴向移动杆，推块固定在杆上。护套能移动杆，从而将推块871轴向靠在形成截头圆锥864的圆锥边缘上，这些推块因此沿着朝向外侧的分开方向促动板86。推块或者板的移动通过比较图18B和19可以看出。 

板86的中心部件861然后在凹部30内推动环线73的侧向分支711，所有环线因此在单个操作中被放置在定子1上(图19)。 

在该实施例中，侧向分支711的平行性在全部各种步骤中特别良好地受到控制。这些分支在齿条90上保持平行，然后在插入工具80的径向槽84中保持平行，然后在从工具到凹部30的转移过程中保持平行。 

而且，能够分开板86的促动器872偏移而不位于工具80中心。这是一种显著的优势，因为定子的尺寸倾向于减小。 

最后，环线径向插入而将环线放置就位，而不会在插入过程中将它们扭转，因此它们在插入结束后也不会变形。 

根据本发明另一个特别有优势的方面，在步骤1中形成的头分支712和连接环节722沿着绕组70轴向高度增加或者减小。 

用于首先插入凹部30的环线73及其侧向分支711插入凹部30底部的径向外侧位置，在步骤1结束时，头分支712和连接环节72较之那些侧向分支711占据径向内侧位置的环线73横向高度相对更大。 

在图3的示例中，相同环线的所有头分支712和连接环节72具有相同高度。 

沿着线缆60该高度从一个环线73到下一个环线规则减小。 

上文已经说明两条侧向分支711之间的极距沿着绕组都相同。这对于在分支711之间形成恒定分隔是必须的，其中的分隔相应于这些分支所插入的凹部开口之间的分隔。 

相同线缆的不同环线73的头分支712和连接环节72之间的高度差异补偿了这样的事实，即设置在凹部30底部的外部环线的一连串侧向分支711，较之分支设置在凹部30入口的内部环线的侧向分支711更为分开。 

一旦环线插入金属片包10内，连接两个外部分支711的头分支712或者连接环节72将比连接两个内部分支711的头分支712或者连接环节72更为开放。由于这种更大的开放，其将接受平压(flatten)而返回到与连接两个内部分支711的连接环节72的头分支712相同的高度。 

以此方式，得到全部元件具有相同轴向高度的线圈端部，如图2B所示。 

刚才说明的环线73沿着线缆60横向高度变化，且其目的在于补偿外部和内部环线分支711之间的间隔，可以与环线横向高度的其他变化相结合，用来得到分段(staged)的线圈端部。

添加到第一种里的其他变形，就是说相同线圈端部的头分支712或者连接环节72将从外向内高度增加或者减小。图1A所示的现有技术定子具有其线圈端部的头分支712和连接环节72这样的分段。这种线圈端部配置有利于冷却。 

通过在步骤(3)之后增加步骤4，向内或者向外机械倾斜连接环节72和/或头分支712来给线圈端部塑形，可以利用线圈端部包括相同高度的元件的定子来实现闭合结果。 

这种倾斜通过径向向内或者向外移动并且将连接环节72和/或头分支712变形的钳子(jaw)来实现。 

根据另一项具有优势的特征，该方法在步骤(1)和(2)之间包括步骤(1’)，该步骤将线缆60在该线缆的区域61塑形，当绕组70插入定子后，用来交叉其他的线缆60或者相同线缆的其他区域。 

这些区域61在图4中用圆圈标记。 

线缆60的局部塑形包括将线缆60的截面局部变形，或者局部弯曲线缆60。 

这种变形的目的在于局部平压截面，以使其在给定方向厚度减小，但是不会减小电流流过的总截面。线缆60的交叉区域61沿着所述给定方向叠加，使得两个堆叠线缆60所需的空间减小。在线缆60是圆形截面的情况下，平压典型导致形成椭圆形截面的结果。 

平压区域61可以通过以适配的夹具夹持来实现，通过在压床上以适配的模具锻压来实现，或者通过以旋转工具滚压(knurling)来实现。 

在线缆60的区域61形成局部弯曲能够将线缆交叉点偏移到线圈端部40上较少产生阻碍的点，这里的空间足以允许线缆60交叉。 

该弯曲通过钩子局部牵引线缆而将其变形来实现。 

已知线缆60典型具有圆形截面。因此有利于侧向分支711存放在凹部30内以及有利于增加这些凹部内的铜密度，为这些凹部30选择的圆周宽度是线缆直径的数倍。 

该宽度典型等于线缆60直径或者该直径的两倍。在一种变形中，凹部宽度大于线缆直径的两倍，例如是该直径的三倍到四倍。 

在凹部30的圆周宽度相应于线缆60直径的情况下，占据径向最内侧位置的侧向分支711，就是说最靠近金属片包10内周边的侧向分支被沿着圆周方向扩宽而变形，如图11A所示。所述侧向分支711靠接凹部的两个相对径向表面，并且因此锁定在凹部30内。占据其他位置的侧向分支711因此保持在凹部30内。 

这种变形在插入步骤(3)之后实施，典型地在侧向分支711的三个位置。结果是线缆的圆形截面变成椭圆形截面。 

在凹部30圆周宽度等于至少两个线缆60直径的情况下(图11B)，这些凹部30在径向内侧具有开口31，该开口被两个轴向台阶32在两个相对侧局部闭合，这两个台阶还被称为齿根，从齿35突出。占据每个凹部30的侧向边缘711被凹部30内侧靠接在台阶32上的平坦垫片33保持在凹部内侧，如图11B所示。 

垫片33在凹部30的全部轴向长度上延伸并且形状为矩形。 

垫片33优选由包含磁性材料的塑料材料形成，特别是铁，从而增加定子/转子交换表面积。 

在环线径向插入凹部的情况下，根据本发明第二实施例，可以为开口31设置成圆周宽度等于线缆直径加上小于0.6微米的间隙。这是可能实现的，因为将环线73的侧向分支711从插入工具80转移到凹部时，定位非常精确。以此方式，定子/转子交换表面积进一步增大。圆周宽度等于线缆直径加上0.4微米的开口31是优选的。通过对比，在现有技术中，圆周宽度等于线缆直径加上1微米是一般选择。 

应当注意，在凹部30宽度相应于线缆60直径的情况下，齿35不必带有台阶33且垫片33可以省略。以此方式，金属片包10的构造和将绕组70插入凹部30的方法可以得到简化。 

最后，仍然是为了促使侧向分支711存放在凹部30内，凹部30的径向深度设为线缆60直径的数倍。 

如图11A和11B所示，为凹部30选择尺度意味着线缆60的侧向分支711正常情况下在插入凹部30的步骤(3)中以几种良好排序的径向对齐形式存放。 

还应该强调的是，在六相定子的情况下，包括6个分布成三对的相绕组70且每个相绕组包括线缆60的线圈，特别有优势地设置成，给定相同的一 对的一条线缆60的环线73在定子上的位置，通过相应于偏移一个凹部30的旋转动作而从相同一对中的另一条线缆60的环线73的位置得出，而且一对线缆60的环线73位置，通过相应于偏移两个或者四个凹部30的旋转动作而从另一对线缆60的环线73的位置得出。 

在环线73径向插入凹部30的情况下，环线73在定子上的布置相应于绕组在图15所示的齿条上的布置。 

可以获得特别良好通风的线圈端部，类似于图22中所描述的那样。从该图中可以看出，每个相线对的头分支和连接环节形成冷却空气的径向延伸的宽循环通道41，这些通道41围绕定子分布。 

因此应当清楚地理解，上述方法实现了许多优势。 

由于全部相绕组的插入在单个操作中实施，所以循环时间较短。 

而且，制备绕组的操作非常小心和仔细地完成。步骤(1)和(1’)能够在插入步骤(3)结束时获得良好排序的线圈端部，很少有缺陷。质量控制和缺陷修正的下游操作大大加速，并且减少了循环时间。 

在轴向插入的情况下，线圈端部以良好的顺序形成，因为蘑菇件的推力良好地从设置在插入工具底部的环线传递到设置在顶部的环线。该力均匀分布在工具的全部圆周上。 

另外，仍在轴向插入的情况下，该方法适配现有工具并且仅需要对其进行一些改动。 

在径向插入的情况下，侧向分支711的平行性在不同步骤中得到良好的控制。另外，环线在插入步骤中不会变形，不同于头分支略微压平和连接环节略微弯曲。因此，环线定位和线圈端部形状得到特别的控制。而且，轴向偏移的促动器872的位置能够处理直径特别小的定子。 

根据本发明的定子还具有优势。 

因为在插入顺序中不同绕组的环线交替，线圈端部通风特别良好。因此大大有利于线圈端部冷却。流过线圈端部的冷却空气可以超过每秒10升。 

以前述方式，由铜制成的导电线缆在凹部中的铜密度可以增大到65％，该密度是非绝缘侧向分支截面积与非绝缘凹部截面积之间的比率。该密度在现有技术定子中被限制与45％到50％。 

该结果是本发明几个方面相结合的效果。 

首先得益于侧向分支插入凹部以排序方式进行。 

而且还得益于良好地制备了线缆交叉区域，该区域能正确地存放线圈端部并且因此正确地优化侧向分支711在凹部内的位置。 

最后，凹部尺寸的选择，消除垫片或者使用矩形垫片以及用现有技术中的U形垫片代替，也参与实现了该结果。 

应当注意，在轴向插入的情况下，插入工具上环线锯齿的基本上垂直定位能实现在插入过程中线缆实际上不变形。因此在插入前进行特别变形的交叉区域61不会变形并且能正确地在转子线圈端部排序。 

上述结论在径向插入的情况也是事实，因为环线在插入过程中实际上不变形。 

上述方法适配于包括任意数量凹部的定子以及包括任意数量相绕组的线圈。特别适配于包括36到96个凹部的定子，相应于带有12到16极的定子，以及相应于包括3到6个相绕组的线圈。 

该方法适配于所有线缆直径并且适配于所有机动车发电机定子的正常定子直径。 

应当理解，根据本发明的定子具有优势地安装在带有内部风扇的发电机上，如文件EP-A-0515259所述。这种发电机包括围绕转子的定子，例如螯形转子(claw rotor)或者带有突出极的转子。 

转子通过滚珠轴承固定在轴上，该轴通过两部件壳体内被称为前轴承的滚珠轴承和后轴承安装成中心旋转。这些轴承是中空的并且每个轴承底部设置有开口，用来形成空气入口，轴承周边轮缘设置有开口，用来形成空气出口。轴承底部粗略地横向定位并且在中心带有滚珠轴承，用来旋转安装转子的支撑轴。底部被轴向取向的周边轮缘延伸出其各自外周边，并且开有肩部用来安装携带线圈的定子主体，其中线圈具有多个相绕组，定子的线圈端部在定子主体的每一侧沿着轴向突起延伸，并且其位于轴承周边轮缘的开口之下，该轴承例如用螺丝或者拉紧杆组装，用于形成容纳定子和转子的壳体。转子在其至少一个轴向端部携带风扇，该风扇径向定位在有关线圈端部的下方。后轴承携带至少一个电刷(brush)保持件，同时固定到转子支撑轴的滑轮靠近前轴承。发电机的其他组件，可以参考前述文件，可知带有爪和激励线圈的转子可以用带有突起的极的定子取代，其中突起的极带有几个激励线圈。例如带有二极管的桥式整流器连接到相绕组上。在一种变形中，该桥式整流器还形成逆变器，例如在文件FR-A-2745444中所述，从而向定子相绕 组中注入电流以使该发电机用作电动马达，特别是起动机动车的热机，这种发电机被成为发电机/起动机。 

在所有的情况下，当转子支撑轴转动，风扇或者多个风扇在经过本发明线圈的线圈端部的空气入口和空气出口开口之间形成气流。更确切地说，单独制备线缆的步骤，然后在线缆插入凹部前组织相绕组的步骤，能给予定子绕组的这些被称为线圈端部的头部对称特征，使得能在线圈端部建立空气通道小口和斜坡，它们能改善线圈端部的空气循环，例如到达每秒10升以上。 

当然，由于根据本发明的工具，在一种变形中一个线圈端部可能轴向高于其他端部。 

当然，放置了凹部绝缘体并且在线缆插入凹部前具有优势地固定在凹部内。在图11A和11B中，凹部绝缘体可以看见，而在1A、2B、9和11C中为了简化的目的未示出。 

导电线缆的截面可以是圆形的，如图所示，或者方形的，或者矩形或者椭圆形或者其他形状。 

定子主体在图中是圆柱形的。在一种变形中，定子主体外周边是非圆柱形的，例如是鼓形的(barrel)。在一种变形中，金属片包的每片金属片中形成的凹部相对于轴向倾斜。 

由于本发明，装配带有根据本发明线圈的定子的多相旋转电动机更为有力。 

Claims (37)

1.将锯齿线圈插入旋转电动机定子的方法，该定子(1)包括：金属片包(10)，该金属片包带有中心孔和对称轴(20)以及轴向穿过并且设置在金属片包(10)径向内表面的凹部(30)；线圈，该线圈包括多个相绕组(70)，每个相绕组包括至少一条导电的连续线缆(60)，每条线缆用来在金属片包(10)内表面周围形成螺线，该螺线包括几个环线(73)，每个环线相应于内表面的一圈，该方法包括下列步骤：

(1)形成每个绕组(70)，其每条线缆(60)形成一连串锯齿(71)，被连接环节(72)连接，每个锯齿包括两条彼此相对的侧向分支(711)，它们用来插入凹部(30)；和连接这两条侧向分支(711)的头分支(712)；

(3)将每条线缆(60)的环线(73)插入定子内的一系列凹部(30)内，不同线缆(60)的环线(73)以预定顺序径向叠加；

其特征在于，全部绕组(70)的线缆(60)同时插入凹部(30)内，不同线缆(60)的环线(73)以预定叠加顺序交替；预定叠加顺序包括一连串相同的排序，每个排序包括形成每条线缆(60)的环线(73)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，凹部(30)提供多个径向分段的接收位置，环线(73)的侧向分支(711)从内向外以预定顺序叠加，逐步占据凹部(30)内径向更为靠外的接收位置。

3.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，同一锯齿(71)的侧向分支(711)基本上是直的，并且相互平行。

4.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，锯齿(71)的头分支(712)是弯曲的，并且在定子(1)的第一轴向侧上形成第一线圈端部(40)。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，连接环节(72)沿着线缆(60)连接两个相邻锯齿(71)的两个侧向分支(711)，并且形状弯曲，这些环节在相对于第一轴向侧的定子(1)第二轴向侧上形成第二线圈端部(40’)。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中形成的头分支(712)和/或连接环节(72)的高度沿着线缆(60)增加或者降低。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，那些侧向分支(711)插入 凹部(30)底部径向外侧位置的环线(73)的头部分支(712)和/或连接环节(72)的高度相对大于那些侧向分支(711)插入径向内侧位置的环线(73)。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法在步骤(3)之后包括步骤(4)，该步骤(4)通过将连接环节(72)和/或头分支(712)向内倾斜而将第一和第二线圈端部(40、40’)塑形。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法在步骤(3)之后包括步骤(4)，该步骤(4)通过将连接环节(72)和/或头分支(712)向外倾斜而将第一和第二线圈端部(40、40’)塑形。

10.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，该方法在步骤1之后包括步骤(1’)，该步骤(1’)将绕组(70)插入定子(1)之后用来交叉其他线缆(60)或者交叉相同线缆其他区域的线缆(60)区域(61)塑形。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，凹部(30)圆周宽度相应于线缆(60)直径，占据径向最内侧位置的侧向分支(711)被沿着圆周方向扩宽而变形，从而将占据其他位置的侧向分支(711)保持在凹部(30)内侧。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，凹部(30)圆周宽度等于至少两个线缆(60)直径，且在径向内侧上具有被两个轴向台阶(32)在两个相对侧上局部闭合的开口(31)，占据凹部的侧向分支(711)被靠接在凹部(30)内侧台阶上的平坦垫片(33)保持在凹部内侧。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，垫片(33)由包含磁性材料的塑料材料形成。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述磁性材料是铁。

15.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，该方法在步骤(1)和(3)之间，包括下述步骤(2)：

(2)将线缆(60)放置在圆柱形插入工具(80)上，线缆(60)的环线(73)缠绕在插入工具(80)周围，同时从内向外以所述预定顺序径向叠加。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在插入工具(80)上，锯齿(71)在平行于插入工具(80)对称轴或者相对于该轴略微倾斜的各平面内延伸。 

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，将绕组(70)插入凹部(30)的步骤(3)通过沿着定子(1)对称轴(20)移动插入工具(80)来实施。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，将绕组(70)插入凹部(30)的步骤(3)通过将插入工具(80)设置在金属片包(10)中心并且迫使环线(73)从内向外径向进入凹部(30)来实施。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，插入工具(80)包括多个径向槽(84)，这些槽设置在工具(80)的径向外表面(85)并且在围绕工具(80)对称轴规则分布的各径向平面内延伸；多块板(86)，这些板设置在径向槽(84)内；和从内向外在径向槽(84)内径向移动这些板(86)的器件，环线(73)的侧向分支(711)在步骤(2)中插入径向槽(84)，位于这些板(86)的径向外侧，这些板(86)在步骤(3)中径向向外移动，从而将侧向分支(711)从径向槽(84)转移到凹部(30)内。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在一连串纵向对齐的锯齿(71)中将绕组(70)的线缆(60)塑形后，全部绕组(70)的线缆(60)平坦堆叠在纵向直线齿条(90)上，其中该齿条设置有相互平行的横向槽(92)，每条线缆(60)的锯齿(71)的侧向分支(711)插入一系列横向槽(92)中。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，绕组(70)的线缆(60)形成的堆垛从齿条(90)上缠绕到插入工具(80)周围。

22.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，绕组包括分布成三对的六条线缆(60)，给定一对的线缆(60)环线(73)的位置通过相应于偏移一个凹部(30)的旋转动作，从相同一对的另一条线缆(60)环线(73)的位置得出。

23.一种多相旋转电动机的定子，该定子(1)包括金属片包(10)，该金属片包带有中心孔和对称轴(20)，以及轴向穿过并且设置在金属片包(10)径向内表面的凹部(30)；和线圈(50)，该线圈包括多个相绕组(70)，每个相绕组包括至少一条导电的连续线缆(60)，每条线缆(60)在金属片包(10)内表面周围形成螺线，该螺线包括几个环线(73)，每个环线相应于内表面的一圈，

每条线缆(60)形成一连串锯齿(71)，被连接环节(72)连接，每个 锯齿包括两条侧向分支(711)，每条侧向分支插入凹部(30)；和连接这两条侧向分支(711)的头分支(712)，

线缆的环线(73)以预定顺序径向叠加，

其特征在于，不同线缆的环线(73)以预定叠加顺序交替；预定叠加顺序包括一连串相同的排序，每个排序包括形成每条线缆(60)的环线(73)。

24.如权利要求23所述的定子，其特征在于，凹部(30)提供多个径向分段的接收位置，环线(73)的侧向分支(711)从内向外以所述预定顺序叠加，逐步占据凹部(30)内径向更为靠外的接收位置。

25.如权利要求23至24任一项所述的定子，其特征在于，每个锯齿(71)的侧向分支(711)基本上是直的，并且相互平行。

26.如权利要求23至24任一项所述的定子，其特征在于，锯齿(71)的头分支(712)是弯曲的，并且在定子(1)第一轴向侧上形成第一线圈端部(40)。

27.如权利要求26所述的定子，其特征在于，连接环节(72)沿着线缆(60)连接两个相邻锯齿(71)的两个侧向分支(711)，并且形状弯曲，这些环节在相对于第一轴向侧的定子(1)第二轴向侧形成第二线圈端部(40’).

28.如权利要求27所述的定子，其特征在于，组成第一和第二线圈端部(40、40’)的连接环节(72)和/或头分支(712)向内倾斜。

29.如权利要求27所述的定子，其特征在于，组成第一和第二线圈端部(40、40’)的连接环节(72)和/或头分支(712)向外倾斜。

30.如权利要求23至24任一项所述的定子，其特征在于，线缆(60)在该线缆交叉其他线缆(60)或者交叉相同线缆(60)其他区域的区域(61)局部塑形。

31.如权利要求23至24任一项所述的定子，其特征在于，凹部(30)周向宽度相应于线缆(60)直径，占据径向最内侧位置的侧向分支(711)被沿着圆周方向扩宽而变形，从而将占据其他位置的侧向分支(711)保持在凹部(30)内。

32.如权利要求23至24任一项所述的定子，其特征在于，凹部(30)圆周宽度等于至少两个线缆(60)直径，且在径向内侧具有被两个轴向台阶(32)在两个相对侧局部闭合的开口(31)，占据凹部(30)的侧向分支(711) 被靠接在凹部内侧台阶(32)上的平坦垫片(33)保持在凹部内。

33.如权利要求32所述的定子，其特征在于，垫片(33)包括包含磁性材料的塑料材料。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述磁性材料是铁。

35.如权利要求23至24任一项所述的定子，其特征在于，线圈包括分布成三对的六条线缆(60)，给定一对中的一条线缆(60)的环线(73)的位置通过相应于偏移一个凹部(30)的旋转动作，从相同一对中的另一条线缆(60)的环线(73)的位置得出。

36.如权利要求35所述的定子，其特征在于，一对线缆(60)的环线(73)的位置通过相应于偏移四个凹部(30)的旋转动作，从其他两对中的一对线缆(60)的环线(73)的位置得出。

37.如权利要求35所述的定子，其特征在于，一对线缆(60)的环线(73)的位置通过相应于偏移两个凹部(30)的旋转动作，从其他两对中的一对线缆(60)的环线(73)的位置得出。 

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