CN101630882A - 用于旋转电机的定子制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于旋转电机的定子制造装置及方法。提供一种方法，其用于利用将外圆柱体热套配合到芯组件来制造用于旋转电机的定子，其中鼠笼型缠绕绕组装配有分段芯。当通过使组件穿过锥形导向单元而减小了组件的外径时，将组件插入到由于加热单元的热量所引起的热膨胀而增加了直径的外圆柱体中。锥形导向单元具有直径大于组件外径的部分、直径大于外圆柱体内径并且小于热膨胀状态下外圆柱体内径的部分，以及竖直地贯穿锥形导向单元的锥形通孔。由此，径向减小了组件的尺寸，且整个组件的直径分布一致。

Description

用于旋转电机的定子制造装置及方法

技术领域

[0001]

本发明涉及一种用于旋转电机的定子制造装置及定子制造方法，尤其涉及这样一种用于旋转电机的定子制造装置及定子制造方法，在制造用于旋转电机的定子过程中，利用该制造装置和方法，待被制造的定子的分段芯被热套(冷缩)配合到外圆柱体。

背景技术

[0002]

近年来，用作电动机和发电机的旋转电机要求小体积、大功率和高质量。以安装在车辆上的旋转电机为例，用于安装这种旋转电机的空间越来越小，但是却要求输出越来越高。

[0003]

如日本专利3894004号中所公开的，已知的旋转电机包括设置有由连续线圈形成的定子绕组的定子的电机。在这种旋转电机的定子中，使用十二根绕线来形成定子绕组的三相线圈。由此，定子具有二十四个线端从定子芯的轴向端面轴向突出的结构。因此，这种类型的定子在定子芯的轴向端面外侧需要很大的空间，以使线端可以互相连接。但是这引起了增加定子轴向尺寸的问题。

[0004]

为了解决这一问题，考虑通过减小定子绕组的尺寸来减小定子的尺寸。

[0005]

同时，作为一个用于制造包括连续线圈的定子的方法的实例，已知下述方法。在该方法中，首先，利用导电线制作多个成形线，其中每个导电线中并列设置的多个平直部经由转向部彼此连接。然后，这些成形线集成为一个集成体。在该集成体中，一个成形线与另一个成形线配对，多个这种成形线对在集成体的纵向上并置。在组成集成体的每个成形线对中，一个成形线的多个平直部叠置在另一个成形线的各个平直部上，从而形成沿集成体纵向的多个平直重叠部。

[0006]

通过这种方式，多个平直重叠部在集成体的纵向上并置。然后集成体按照预定匝数绕芯元件缠绕，由此形成缠绕体。在该缠绕体中，每个成形线对的多个平直重叠部径向堆叠，从而在周向上形成多个平直堆叠部。通过这种方式得到的缠绕体用作圆柱鼠笼定子绕组。在将这种定子绕组装配到定子芯的过程中，每个平直堆叠部放置在定子芯的各个槽中，而在槽的外部配置转向部。

[0007]

但是，将这种圆柱鼠笼定子绕组装配到已经具有芯形状的整体型定子芯中是非常困难的。为了解决这一问题，使用了分段芯，其每一个具有周向将环状芯划分为多个片段的形状。使用这些分段芯可以允许分段芯从外侧单独装配到圆柱鼠笼定子绕组，然后将整体安装到一个外圆柱体中，以制造定子。与外圆柱体的安装通过采用所谓的热套配合方法来实现。

在实现热套配合的过程中，周向配置了多个分段芯的定子芯需要从外周侧在径向上均匀收缩。否则，定子芯会变形，并且不能保证用于旋转电机所需要的圆度(如0.05mm)。由于定子芯实际上沿周向划分，因此定子芯很难均匀收缩，由此，分段芯引起了难于实现在整个定子芯内分布的均一直径的热套配合的问题。

发明内容

[0008]

考虑到上述情况提出了本发明，其目的是提供沿周向配置了多个分段芯的定子芯易于均匀地实现径向收缩的解决方法，从而使定子芯可以获得均一的直径。

[0010]

为了解决上述问题，本发明的定子制造装置用于通过将外圆柱体热套配合到芯组件来制造用于旋转电机的定子，该芯组件装配有多个缠绕以提供鼠笼绕组的相线圈，形成定子芯的分段芯安装在鼠笼绕组的外圆周，该装置包括：锥形导向单元，其包括：直径大于定子芯外径的大直径部；直径大于外圆柱体内径并且小于热膨胀状态下外圆柱体内径的小直径部，以及带有锥形面的通孔，该通孔从大直径部到小直径部贯穿锥形导向单元，该装置还包括：加热单元，其加热和热膨胀外圆柱体以增加外圆柱体的内径；驱动单元，其当通过使定子芯沿其锥形面从锥形导向单元的大直径部侧到小直径部侧穿过通孔而减小定子芯的外径时，将定子芯插入外圆柱体；以及控制单元，其实现如下控制：由驱动单元减小了直径的定子芯插入外圆柱体，该外圆柱体由于热膨胀而增加了内径。

[0011]

根据本发明，驱动单元适于通过使定子芯沿在锥形导向单元所形成的通孔的锥形面上穿过以减小定子芯的外径。由此，整个定子芯的直径分布一致。特别地，根据其内径的定子芯的圆度(表示为最大内切圆半径和最小外接圆半径的差)可以减小到0.05mm或更小。

[0012]

根据本发明，驱动单元适用于当通过使定子芯沿在锥形导向单元所形成的通孔的锥形面上穿过以减小定子芯的外径时，将定子芯插入到外圆柱体。由此，能够通过单个步骤实现了径向的减小和插入到外圆柱体(热套配合)。

[0013]

优选地，在锥形导向单元的一部分上提供绝热元件，当具有减小的直径的定子铁心插入到具有增大的直径的外圆柱体时，此部分与加热单元接触。

[0014]

如果没有绝热元件，当锥形导向单元与加热单元接触时将会受热并热膨胀，从而不能将定子芯的直径减小到期望小。另一方面，如果提供绝热元件，则当锥形导向单元接触加热单元时，能够抑制来自加热单元的热量向锥形导向单元的传递。因此，在锥形导向单元接触加热单元以使定子芯平滑地插入到外圆柱体的配置中，没有锥形导向单元的热膨胀的情况下，定子芯的直径能够可靠地减小到期望小。

[0015]

优选地，定子芯由多个钢板沿定子芯插入外圆柱体的方向层压而成；并且驱动单元设置有在沿定子芯插入外圆柱体的方向竖直配置的施压单元，从而使定子芯能够由施压单元夹持。

[0016]

每个分段芯由电磁钢板层压而成。层压的方向与定子芯插入外圆柱体的方向相匹配，即用于插入定子芯的锥形导向单元中形成通孔的方向。因此，在定子芯插入到通孔并插入到外圆柱体的过程中，可以在分段芯上施加与插入方向反向作用的外力，即在剥离层压电磁钢板的方向上作用的外力。

在这一点上，如果提供施压单元，则当将定子芯插入外圆柱体时能够抑制定子芯的径向膨胀。由此，当将定子芯插入通孔或外圆柱体时，能够防止电磁钢板剥离或经受其他故障。

[0017]

为了解决上述问题，本发明的定子制造方法，通过将外圆柱体热套配合到芯组件来制造用于旋转电机的定子，其中该芯组件具有缠绕以提供鼠笼绕组的多个相线圈，形成定子芯的分段芯组装到鼠笼绕组的外圆周，该方法包括：加热外圆柱体使其热膨胀从而增加其直径的步骤；使用锥形导向单元使芯组件的外径减小后，将芯组件插入通过热膨胀增加了直径的外圆柱体的步骤，锥形导向单元包括：直径大于定子芯外径的大直径部；直径大于外圆柱体的内径并且小于热膨胀状态下的外圆柱体的内径的小直径部；以及带有锥形面的通孔，该通孔从大直径部到小直径部贯穿锥形导向单元，通过使芯组件沿其锥形面上从锥形导向单元的大直径部侧到小直径部侧穿过通孔以减小芯组件的外径；以及在插入步骤之后即刻冷却外圆柱体以减小其直径的步骤。

[0018]

根据本发明，通过使定子芯沿在锥形导向单元所形成的通孔的锥形面上穿过以减小定子芯的外径。由此，整个定子芯的直径分布一致。特别是，根据其内径的定子芯的圆度(表示为最大内切圆半径和最小外接圆半径的差)可以减小到0.05mm或更小。

[0019]

根据本发明，通过使定子芯沿在锥形导向单元所形成的通孔的锥形面上穿过而减小了定子芯的外径后，将定子芯插入到外圆柱体。由此，能够通过单个步骤实现径向减小和插入到外圆柱体(热套配合)。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明实施例的旋转电机的结构的横截面示意图；

图2是根据实施例的定子的透视图；

图3是根据实施例的定子芯的平面图；

图4是根据实施例的层压分段芯的平面图；

图5是根据变型的定子芯的平面图；

图6是根据变型的层压分段芯的平面图；

图7A是根据实施例的构成定子绕组的线圈的具有垂直于线圈纵向的线的横截面图；

图7B是图7A中所示的线圈的变型的横截面图；

图8是根据实施例的定子绕组的连接的视图；

图9是根据实施例的作为定子绕组的缠绕体的透视图；

图10是根据实施例的定子绕组的展开图或根据实施例的缠绕成定子绕组之前的集成体的平面图；

图11是根据实施例的组件的透视图；

图12是根据实施例的外圆柱体的透视图；

图13是根据实施例的定子制造装置的结构的截面侧视图；

图14是图13所示的从XIV方向看去的加热单元的平面图；

图15是图14所示的从XV方向看去的加热单元的截面侧视图；

图16是在与组件安装上之前状态中图13所示的支撑单元的截面侧视图；

图17是在与组件安装上之后状态中图13所示的支撑单元的截面侧视图；

图18是图13所示的用于控制定子制造装置运行的结构的方框图；

图19是图13所示的定子制造装置的控制单元所执行的控制的过程流程图；

图20是图13所示的定子制造装置的运行状态的侧视示意图；

图21是图20的状态之后的图13所示的定子制造装置的运行状态的侧视示意图；

图22是图21的状态之后的图13所示的定子制造装置的运行状态的侧视示意图；以及

图23是图22的状态之后的图13所示的定子制造装置的运行状态的侧视示意图。

具体实施方式

[0020]

参照附图，下文将详细说明根据本发明实施例的定子制造装置和定子制造方法。此处所述的实施例仅仅是示例，因此本发明的定子制造装置和定子制造方法不限于下述实施例。例如，本发明的定子制造装置和定子制造方法可以由本领域技术人员在不偏离本发明主旨的范围内在修改和/或变型之后以各种方式实现。

[0021]

首先，下文描述具有通过使用根据本发明实施例的定子制造装置和定子制造方法所获得的定子的旋转电机1的结构。

[0022]

如图1所示，旋转电机1包括：外壳10，其通过连接一对大体圆柱形的有底的壳元件100、101配置而成；旋转轴20，其经由轴承110、111由外壳10可旋转地支撑；转子2，其固定于旋转轴20；以及在外壳10中包围转子2的位置上固定于外壳10的定子3。

[0023]

转子2包括永久磁铁，其在转子2的面向定子3的内圆周侧的外圆周侧上圆周地形成多个交变的磁极。转子2的磁极数取决于涉及的旋转电机，并且可改变。本实施例使用八极(四个N极和四个S极)转子。如图2所示，由定子芯30、多个相线圈形成的三相定子绕组4和定子芯30所插入的外圆柱体5配置而成定子3。

[0024]

如图3所示，定子芯30具有环形，带有在其内周面上形成的多个槽31。多个槽31形成为其深度方向与径向一致。在定子芯30上形成的槽31的数量以这样的方式设定，使两个槽分配给用于转子2的每个磁极的定子绕组4的一相。因此，在本实施例中，作为计算8(磁极)×3(相)×2(槽)＝48的结果，应该形成48个槽。

[0025]

如图4所示，通过沿圆周方向连接预定数量(本实施例中为24个)的分段芯32形成定子芯30。每个分段芯32确定一个槽31，并且同时，沿圆周方向每相邻两个分段芯32确定一个槽31。具体地，每个分段芯32具有径向向内延伸的一对齿320和在径向外侧与齿320彼此连接的后芯321。

[0026]

构成定子芯的分段芯32每个都由层压的电磁钢板形成。层压的电磁钢板之间设置绝缘膜。构成定子芯30的分段芯32不仅可以由这种电磁钢板的层压体形成，还可以由已知的薄金属板和绝缘膜形成。

[0027]

可应用于本发明的定子芯的形状不仅仅限于图3和4所示的形状，而且还可以是如图5和6所示的形状。

[0028]

图5和6所示的定子芯1030的实例由在圆周方向连接分段芯1032以提供环形而形成，带有在其内圆周面上形成的多个槽1031。每个分段芯1032确定一个槽1031，并且同时，在圆周方向相邻的两个分段芯1032确定一个槽1031。由径向向内延伸的彼此相邻的两个齿1320确定每个槽1031。该实例的每个后芯1321具有不允许另一个分段芯1032在径向上重叠的形状。分段芯1032的数量、其材料等与图4所示的分段芯32相同。

[0029]

通过使用预定的缠绕方法缠绕多个线圈40来构成定子绕组4。如图7A所示，构成定子绕组4的每个线圈40由铜导线41和绝缘膜42形成，其中绝缘膜42由内层420和外层421组成，其覆盖在导线41外周用于绝缘。

[0030]

因此，由内层和外层420、421组成的绝缘膜42具有很大的厚度，其不需要在线圈40之间插入多片绝缘纸以在其间建立绝缘。但是，可以在线圈40之间或在定子芯30与定子绕组4之间插入多片绝缘纸。

[0031]

如图7B所示，由如环氧树脂制成的熔合材料49可以被涂覆在由内层和外层420、421组成的绝缘膜42的外周上，用于形成定子绕组4的每个线圈40。在这样，旋转电机1产生的热量将会使熔合材料49比绝缘膜42熔化得快。因此，设置在同一个槽31中的多个线圈40由熔合材料49彼此热粘合。结果，设置在同一个槽31中的多个线圈40结合从而将线圈40变为刚性体，借此增强了槽31中的线圈40的机械强度。

[0032]

如图8所示，由三相线圈(U1，U2，V1，V2，W1，W2)形成定子绕组4，每一相由两根线制成。

[0033]

如图9所示，定子绕组4是通过缠绕集成体47(参见图10)获得的缠绕体48，在集成体47中，多个线圈40集成为预定形状。构成定子绕组4的线圈40形成沿定子芯30内侧的圆周提供波形绕法的形状。

[0034]

构成定子绕组4的每个线圈40包括平直部43，其每个被容纳在定子芯30的每个槽31(下文中该部分每个称为“槽容纳部43”)中，和转向部44，其连接相邻的槽容纳部43。槽容纳部43被容纳在每个预定序号的槽31中(在本实施例中，每第六个槽31如下计算：3(相)×2(槽)＝6(槽))。转向部形成为从定子芯30的每个端面轴向突出。

[0035]

由多个线圈40中每个的两端从定子芯30的轴向端面突出并且多个线圈40在圆周方向以波状绕的方式形成定子绕组4。通过由焊接相互连接第一线圈40a和第二线圈40b的端部形成定子绕组4的一相。换句话说，由一对端部相互连接的导电成形线形成定子绕组4的一相。

[0036]

第一线圈40a的槽容纳部43和第二线圈40b的槽容纳部43容纳于同一个槽31中。在这一点上，确保第一线圈40a的槽容纳部43与第二线圈40b的槽容纳部43在各个槽31的深度方向上交替而得以定位。作为返回部46的第一和第二线圈40a、40b之间的接合部45形成在槽容纳部43中。在返回部46第一和第二线圈40a、40b的绕线方向被反向。

[0037]

图10是定子绕组4的展开图，或卷绕之前集成体47的平面图。定子绕组4具有六对绕线方向不同的第一和第二线圈40a、40b。利用这六对线圈提供三相绕组(U，V，W)×2槽(双槽绕组)的绕组。在每对中，第一线圈40a的与中性点侧(或相端子侧)的端部相对的末端，经由槽容纳部43连接到第二线圈40b的与相端子侧(或中性点侧)的端部相对的末端。该槽容纳部43为返回部46。同样的连接方法也用于线圈40的各个相。

[0038]

下文将说明制造定子3的方法。简要地说，在该方法中，定子芯30装配到定子绕组4(缠绕体48)中以获得组件50(参见图11)，然后将组件50与外圆柱体5热套配合以获得定子3。组件50构成本发明的芯组件。

[0039]

在下述说明中，当使用术语“径向的”或“径向地”时，该术语是指芯元件或缠绕体的径向方向。还有，当使用术语“圆周的”或“圆周地”时，该术语是指缠绕体的芯元件的圆周方向。

[0040]

<成形步骤>

首先，用12根电导线制造12根成形线。此处每根成形线包括彼此平行延伸并且在成形线的纵向方向并置的多个平直部431，以及用于连接相邻的平直部431的多个转向部44，它们彼此在一端侧和另一端侧交替。

[0041]

<集成步骤>

12根成形线彼此集成以形成集成体47。在集成体47中，六对成形线在集成体47的纵向方向并置。

[0042]

每一对由第一线圈40a和第二线圈40b组成，其每个线圈由成形线制成。

[0043]

每一对第一线圈和第二线圈40a、40b的末端通过焊接连接以提供接合部45。应该理解可以首先集成12根成形线，然后再接合每一对第一线圈和第二线圈40a、40b的末端，或者首先接合每一对第一线圈和第二线圈40a、40b的末端，然后再集成六对成形线。

[0044]

在集成体47的每对线圈中，第一线圈40a的多个平直部431和第二线圈40b的多个平直部431彼此重叠以在集成体47的纵向方向上提供多个平直重叠部471。但是，不允许包括返回部46和作为缠绕起始部的六个平直部431发生重叠，在卷绕步骤中作为缠绕结束部的六个平直部431将在后面说明。

[0045]

<卷绕步骤>

集成体47以预定的匝数(例如三匝或四匝)缠绕，使返回部46定位在轴侧，以形成图9所示的缠绕体48。在卷绕集成体47的过程中，转向部44可塑性地变形以产生预定的缠绕半径。

[0046]

例如，可以用具有预定圆成形面或预定成型辊的模具形成转向部44。后面详细说明卷绕步骤。

[0047]

缠绕体48圆周地设置有多个平直堆叠部481，在每个平直堆叠部481中，一对成形线的多个平直重叠部471按照与匝数相对应的数量径向地堆叠。特殊地，在每个平直堆叠部481中，等于匝数的二倍的平直部431的数量径向对准地彼此重叠。多个平直堆叠部481彼此之间以小间隔(气隙)沿圆周配置。

[0048]

<组合步骤>

对于通过这种方式获得的缠绕体48，将每个分段芯32的齿320径向插入相邻平直堆叠部481的各个气隙中，从而为了组合相互连接相邻的分段芯32，从而由此获得组件50(参见图11)。

[0049]

<插入(热套配合)步骤>

组件50插入并装配到外圆柱体5(见图12)中。图11为示出组件50的透视图。如所示，后芯321是分段芯32的轴向叠层，出现在组件50的外圆周。图12是外圆柱体5的透视图。例如，外圆柱体5具有2mm的厚度，由导磁性材料如低碳钢形成。外圆柱体5设置有用于将定子3固定在外壳10的通孔5a。此处外圆柱体5的内径由C表示。

[0050]

在该实例的插入步骤中，使用本发明的定子制造装置。以下描述该定子制造装置。图13是根据实施例的定子制造装置的结构的横截面侧视图。图13示出了组件50和外圆柱体5安装在定子制造装置200上的状态。

[0051]

定子制造装置200由支撑组件50的支撑单元201、减小组件50的外圆周直径的锥形导向单元202、和加热外圆柱体5的加热单元203构成。

[0052]

组件50安装在支撑单元201上，插入到上压单元217和下压单元218之间以固定。加热单元203位于基底204上。提供的立柱架205、206固定位于基底204和顶板207之间。锥形导向单元202由提供的支撑板214支撑以在立柱架205、206上可竖直移动。

[0053]

支撑单元201固定到气缸208的轴211，从而使气缸208能够抬起或落下支撑单元201。平衡重221通过滑轮220设置于气缸208以保证平衡重221的重量和支撑单元201的重量之间的平衡。

[0054]

支撑板214分别固定到气缸209、210的轴212、213，从而使气缸209、210能够抬起或落下支撑板214，或者说锥形导向单元202。

[0055]

锥形导向单元202包括环状元件215，其具有组成结构：大直径部215a，其内径D大于组件50的外径A，其中组件50是定子芯；小直径部215b，其内径B大于外圆柱体5的内径C并且小于热膨胀状态下外圆柱体5的内径C’；以及通孔215c，其为锥形并且从大直径部215a到小直径部215b贯穿锥形导向单元。例如，通孔215c的圆锥角是5°。

[0056]

小直径部215b的内径B制造得大于外圆柱体5的内径C，如大约0.2mm。外圆柱体5在一温度如300℃加热前后的尺寸差(C’-C)是约0.6mm。

[0057]

气缸208、209和210用作驱动单元。特别地，驱动单元适用于使组件50即定子芯沿通孔215c的锥形面上从锥形导向单元202的大直径部215a侧到小直径部215b穿过。然后，在使组件50的直径减小后，驱动单元还用于将组件50插入到外圆柱体5。

[0058]

锥形导向单元202的环状元件215具有底面，该底面设置有平板形成的环状绝热元件216。绝热元件216保护环状元件215免受从加热单元203散发的热量的辐射。由此，能够防止小直径部215b的内径因为由热量引起的热膨胀而增大。绝热元件216由陶瓷或类似材料形成。

[0059]

下文描述加热单元203的结构。图14是图13所示的从XIV方向看去的加热单元203的平面图。图15是图14所示的从XV方向看去的加热单元203的截面侧视图。

[0060]

加热单元203具有带式加热器2032，其由电源线2033提供电流而产生热量。外圆柱体5通过传热元件2031容纳于带式加热器内。带式加热器2032围绕传热元件2031的外圆周并由曲柄锁紧螺栓2034固定。

[0061]

由例如形状与外圆柱体5的外圆周形状匹配(例如与每个通孔5a的外周形状和外圆柱体5的曲率匹配)的铜块形成传热元件2031。特别地，传热元件2031设置为使来自带式加热器2032的热量能够传递到外圆柱体5的整个外圆周表面。

[0062]

温度传感器2035，如热电堆，感测由来自带式加热器2032的热量而升高的外圆柱体5的温度，并将其输入到稍后描述的控制单元250(参见图18)中。

[0063]

如图15所示，绝热板2036固定在基底204的位置上。在绝热板2036上装有外圆柱体5、传热元件2031和带式加热器2032。

[0064]

绝热板2036由陶瓷或类似材料制成，在其中心带有间隙2036a。当组件50插入到外圆柱体5时间隙2036a容纳下压单元218。绝热板2036还设置有分别安装到外圆柱体5的三个通孔5a以定位外圆柱体5的三个定位销2036b。绝热板2036用于抑制来自于加热单元203的热量传递到基底204，并防止基底204上立柱架205、206的位置偏差。

[0065]

现在描述支撑单元201的结构。图16和17是图13所示的支撑单元201的截面侧视图。具体地，图16示出了组件50安装之前的状态，而图17示出了组件50安装之后的状态。应该理解的是，在图17中，为了良好的可视性，从支撑单元201的截面部分省去了剖面线。

[0066]

支撑单元201由上压单元和下压单元217、218和芯元件219构成。在安装组件50的过程中，芯元件219沿组件50的内圆周插入到组件50中。然后合成体竖直地插入到上压单元和下压单元217、218之间，此后用螺栓c、d、e和f固定。这样，预定的上紧力矩施加到螺栓c、d、e和f。利用这一力矩，以这种方式作用的将上压单元和下压单元217、218对着组件50按压用以固定的力可以抑制组件在插入到外圆柱体时径向膨胀，并且同时，不会影响组件径向减小到锥形导向单元202的通孔215b的内径B。

支撑单元201通过螺栓a和b固定到气缸208的轴211上。上压单元和下压单元217、218分别具有间隙217a、218a。当组件50固定到支撑单元201后，间隙217a、218a使得各自的转向部(绕组端部)44从那里引出。

[0067]

另外，上压单元和下压单元217、218分别具有接触部217b、218b。接触部217b、218b通过与分段芯32接触和按压分段芯32起到防止分段芯32的叠层从绕组分离或彼此脱离的作用。

[0068]

下文描述与定子制造装置200的运行控制相关的结构。图18是图13所示的用于控制定子制造装置200运行的结构的方框图。

[0069]

当操作员操作启动开关251时定子制造装置200开始运行。控制单元250包括CPU、RAM和ROM。控制单元250接收表示操作启动开关251的输入信号，以及表示由温度传感器(热电堆)2035感测的温度的输入信号。控制单元250还驱动和控制加热器(带式加热器)2032、气缸208、209和210。

[0070]

参照图19所示的流程图以及图20、21、22和23所示的运行状态的示意图，下文描述了定子制造装置200的运行，即组件50的插入(热套配合)步骤。应该理解的是，在图20、21、22和23中，由于可视性省略了一些元件的显示。

[0071]

首先，操作员可以将组件50和外圆柱体5安装到定子制造装置200上并运行装置200的启动开关251。当操作员操作启动开关251后，定子制造装置200开始操作。换句话说，由于表示启动开关251的操作的输入信号触发，控制单元250开始图19所示的过程。

[0072]

<加热步骤>

首先，控制单元250驱动加热器2032开始加热外圆柱体5(步骤S1901)。然后控制单元250监测温度传感器2035检测的温度。如果所检测的温度没有达到预定值(例如300℃)(步骤S1902的“否”)，控制单元250继续监测所检测的温度。

[0073]

<插入步骤>

如果所检测的温度达到预定值(例如300℃)(步骤S1902的“是”)，控制单元250驱动气缸208如图20所示向下运行(步骤S1903)，并且同时，驱动气缸209、210向下运行(步骤S1904)。在这种情况下，外圆柱体5已被很好地加热，从而引起热膨胀使外圆柱体的内径变为C’。

[0074]

此后，如图21所示，当绝热元件216接触到加热单元203后，锥形导向单元202停止下降。同时，与组件50安装在一起的支撑单元201继续下降到使组件50穿过锥形导向单元202的通孔215c。结果，组件50的外圆周的直径减小到小直径部215b的内径B，从而如图22所示，组件50插入到外圆柱体5中。

在本实施例中，在一些部分实施热绝缘。但是，为了减小加热单元203散发的热量对其他部分的影响，从绝热元件216接触到加热单元203到完成组件50插入到外圆柱体5中的时间(从图21所示状态转变为图22所示状态所用的时间)最好很短。例如，期望在大约一秒钟内实现转变。

[0075]

<冷却步骤>

在图22所示的状态之后，加热器2032停用(步骤S1905)，然后由例如风扇(未示出)冷却，从而当驱动气缸209、210向上运行后(步骤S1906)，减小外圆柱体5的内径。

[0076]

当加热器2032冷却时，外圆柱体5也冷却以减小外圆柱体5的内径。达到组件50不会再从外圆柱体5脱离的状态，驱动气缸208向上运行(步骤S1907)。当气缸208向上运行时，组件50与外圆柱体5热套配合以提供定子3。由此，定子3随气缸208的向上运行而升起(参见图23)。

[0077]

随后，在图23所示的状态中，用大约30分钟使用如风扇使定子3冷却下来，从而完成插入(热套配合)步骤。

[0078]

根据上述本发明，驱动单元适用于通过使定子芯沿锥形导向单元上形成的通孔的锥形面上穿过以减小定子芯的外径。由此，能够使整个定子芯的直径分布一致地径向减小定子芯的尺寸。结果，定子芯的内径能够实现如0.05mm或更小的圆度。

[0079]

另外，驱动单元适用于当通过使定子芯沿在锥形导向单元所形成的通孔的锥形面穿过以减小定子芯的外径时，将定子芯插入到外圆柱体中。由此，能够通过单个步骤实现径向减小和插入到外圆柱体中(热套配合)。

[0080]

本发明还可以应用到位于电动车辆和混合驱动汽车的旋转电机上。根据本发明，这种旋转电机的定子芯的内圆周制造得接近正圆。这种圆度有利于减小尺寸和增加旋转电机的输出。

Claims (5)

1、一种定子制造装置，用于利用将外圆柱体热套配合到芯组件来制造用于旋转电机的定子，其中所述芯组件具有由多个相线圈形成的定子绕组，并且形成定子芯的分段芯装配到所述定子绕组，所述定子制造装置包括：

锥形导向单元，包括：

直径大于所述定子芯外径的大直径部；

直径大于所述外圆柱体内径并且小于热膨胀状态下所述外圆柱体内径的小直径部，以及

带有锥形面的通孔，所述通孔从所述大直径部到所述小直径部贯穿所述锥形导向单元，

加热单元，其加热和热膨胀所述外圆柱体以增加所述外圆柱体的内径；

驱动单元，当通过使所述定子芯沿所述通孔的锥形面上从所述锥形导向单元的所述大直径部侧到所述小直径部侧穿过所述通孔而减小所述定子芯的外径时，所述驱动单元将所述定子芯插入所述外圆柱体；以及

控制单元，该控制单元实现如下控制：将通过所述驱动单元减小了直径的所述定子芯插入处于用于增加所述外圆柱体内径的热膨胀的状态的所述外圆柱体。

2、如权利要求1所述的定子制造装置，其特征在于，绝热元件配置在所述锥形导向单元的一部分上，所述部分当具有减小的直径的所述定子芯插入具有增加的直径的所述外圆柱体时，与所述加热单元接触。

3、如权利要求1所述的定子制造装置，其特征在于：

所述定子芯由多个钢板沿所述定子芯插入所述外圆柱体的方向层压而成；以及

所述驱动单元设置有在沿将所述定子芯插入所述外圆柱体的方向竖直配置的施压单元，从而使所述定子芯能够由所述施压单元保持。

4、如权利要求2所述的定子制造装置，其特征在于：

所述定子芯由多个钢板沿所述定子芯插入所述外圆柱体的方向层压而成；以及

所述驱动单元设置有在沿将所述定子芯插入所述外圆柱体的方向竖直配置的施压单元，从而使所述定子芯能够由所述施压单元保持。

5、一种定子制造方法，用于利用将外圆柱体热套配合到芯组件来制造用于旋转电机的定子，其中所述芯组件具有由多个相线圈形成的定子绕组，并且形成定子芯的分段芯装配到所述定子绕组，所述定子制造方法包括：

加热所述外圆柱体从而热膨胀增加所述外圆柱体的直径的步骤；

当所述芯组件的外径减小时，利用锥形导向单元将所述芯组件插入由于热膨胀而增加了直径的所述外圆柱体的步骤，所述锥形导向单元包括：

直径大于所述定子芯外径的大直径部；

直径大于所述外圆柱体内径并且小于热膨胀状态下所述外圆柱体内径的小直径部；以及

带有锥形面的通孔，所述通孔从所述大直径部到所述小直径部贯穿所述锥形导向单元，

通过使所述芯组件沿所述通孔的锥形面上从所述锥形导向单元的所述大直径部侧到所述小直径部侧穿过所述通孔而减小所述芯组件的外径；以及

在插入步骤之后即刻冷却所述外圆柱体以减小所述外圆柱体的直径的步骤。

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