CN102474144A - 电动机 - Google Patents

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Abstract

第1组区段(B1)的U相第1缝隙(SU1)内的扁平导线和第2组区段(B2)的U相第2缝隙(SU2)内的扁平导线形成外周基准单元(11)，第1组区段(B1)的U相的第2缝隙(SU2)内的扁平导线和第2组区段(B1)的U相第1缝隙(SU1)内的扁平导线形成内周基准单元(12)，内周基准单元(12)配置在外周基准单元(11)的内侧，内周基准单元(12)的一端的线圈端部及外周基准单元(11)的一端的线圈端部(A)侧相对于定子铁芯(15)的缝隙内导线部(SA、SB)向转子(42)侧弯折，内周基准单元(12)的一端的线圈端部(A)侧及外周基准单元(11)的一端的线圈端部(A)侧比定子铁芯(15)的内周面靠转子(42)的轴心侧。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及具有：包括定子铁芯和使用扁平导线的分布绕组线圈(distributed winding coil)的定子、以及具有中心轴的转子的电动机。
背景技术
与圆细线相比，扁平导线的刚性强，难以变形，因此在将例如使用截面为约1mm×约10mm的扁平导线的分布绕组线圈插入组装到定子铁芯的缝隙(槽)内时，比较困难。为了解决该问题，提出有各种方案。
在专利文献1中提出：为了将缠绕导线而成的线圈从径向的内侧朝向外侧地插入形成在齿周围的缝隙内时容易插入，而改进导线的宽度、线圈倾斜角度。
另一方面，在专利文献2中公开了如下的方法：将插入缝隙内的导线重叠缠绕而构成线圈，并将其安装在插入夹具，将插入夹具配置在定子铁芯内，从插入夹具将线圈插入到定子铁芯的缝隙。
此外，在专利文献3中公开了在分布绕组线圈中，将要插入的顶端部向轴心侧弯折。
专利文献1：日本特开2002-051489号公报
专利文献2：日本特开2008-167567号公报
专利文献3：国际公开公报WO 92/01327
发明内容
但是，在以往的向定子铁芯插入线圈的方法中存在如下问题。
即，在如专利文献1那样对各齿分别插入线圈的方法中，必须进行与齿数相应次数的插入，存在插入花费时间的问题。还存在插入装置复杂化、大型化的问题。
此外，如专利文献2那样使用插入夹具的情况下，即使插入顺利进行，但也存在将插入夹具内弹性变形了的线圈插入到缝隙内后，线圈因回弹而变形，导线的一部分从缝隙飞出到外部的问题。
本申请人想到：在专利文献1、2的技术中，都是从径向的内侧向外侧地将线圈插入齿/缝隙，因此产生上述问题，若能够将线圈从轴心方向插入到缝隙内，则可解决上述问题。
但是，若是集中绕组的线圈，若将要插入的顶端部向轴心侧弯折，容易将剩余的部分插入到缝隙内，但在分布绕组线圈中，弯折部分的形状复杂，存在弯折本身就较为困难的问题。
作为在分布绕组线圈中将要插入的顶端部弯折的技术，公开了专利文献3的技术，但在专利文献3的技术中，由于是将弯折部位不同的多个导体分别制造、组合，因此存在制造花费时间、成本高的问题。
本发明是为解决上述问题点而做出的，其目的在于提供一种能够将使用扁平导线的分布绕组线圈从轴心方向容易地插入到缝隙内的低成本的电动机。
为了解决上述课题，本发明的一方案的电动机具有如下结构。
(1)一种电动机，包括：具有使用扁平导线的分布绕组线圈和在齿之间形成有缝隙的定子铁芯的定子、以及具有中心轴的转子，其特征在于，(a)所述缝隙依次形成有以U相第1缝隙、U相第2缝隙、V相第1缝隙、V相第2缝隙、W相第1缝隙、W相第2缝隙为一组的组区段，与第1组区段相邻地形成第2组区段，(b)所述第1组区段的U相第1缝隙内的所述扁平导线与所述第2组区段的U相第2缝隙内的所述扁平导线形成第1环，(c)所述第1组区段的U相的第2缝隙内的所述扁平导线与所述第2组区段的U相第1缝隙内的所述扁平导线形成第2环，(d)所述第2环配置在所述第1环的内侧，(e)所述第2环的一端的线圈端部及所述第1环的一端的线圈端部相对于所述定子铁芯的缝隙内导线部向所述转子侧弯折，(f)所述第2环的所述一端的线圈端部及所述第1环的所述一端的线圈端部比所述定子铁芯的内周面靠所述转子的轴心侧。
(2)在(1)所述的电动机中优选是，所述第1环及所述第2环由将预定数量的扁平导线同时弯折加工而得到的基准单元形成。
(3)在(2)所述的电动机中优选是，在所述一端的线圈端部，所述基准单元的多个所述扁平导线在所述转子的轴心方向上叠合，在所述另一端的线圈端部，所述基准单元的多个所述扁平导线在所述转子的径向上叠合。
(4)在(1)～(3)中任一项所述的电动机中优选是，所述第2环的所述一端的线圈端部在所述转子的径向上比所述第1环的所述一端的线圈端部靠外周叠合，所述第2环的所述另一端的线圈端部在所述转子的轴心方向上比所述第1环的所述另一端的线圈端部靠内周叠合。
(5)在(2)或(3)所述的电动机中优选是，在构成所述一端的线圈端部的基准单元，作为与单侧的所述缝隙内导线部连接的连接部的圆弧部的圆弧半径，在被弯折前按每个扁平导线而不同。
(6)在(2)、(3)或(5)所述的电动机中优选是，构成所述一端的线圈端部的基准单元在被弯折前是错开的状态，通过弯折，所述基准单元的扁平导线成为在径向上对齐(一致)叠合的状态。
接着，说明本发明的电动机及电动机制造方法的作用及效果。
(1)在包括：具有使用扁平导线的分布绕组线圈和在齿之间形成有缝隙的定子铁芯的定子、以及具有中心轴的转子，其特征在于，(a)缝隙依次形成有以U相第1缝隙、U相第2缝隙、V相第1缝隙、V相第2缝隙、W相第1缝隙、W相第2缝隙为一组的组区段，与第1组区段相邻地形成第2组区段，(b)第1组区段的U相第1缝隙内的所述扁平导线与第2组区段的U相第2缝隙内的所述扁平导线形成第1环，(c)第1组区段的U相的第2缝隙内的扁平导线与第2组区段的U相第1缝隙内的扁平导线形成第2环，(d)第2环配置在第1环的内侧，(e)第2环的一端的线圈端部及第1环的一端的线圈端部A侧相对于定子铁芯的缝隙内导线部向转子侧弯折，(f)第2环的一端的线圈端部A侧及第1环的一端的线圈端部A侧比定子铁芯的内周面靠转子的轴心侧，因此，在将一端的线圈端部A侧为先头(最前头)，欲从轴心侧向定子铁芯的缝隙插入线圈时，一端的线圈端A侧通过定子铁芯的内周面的内侧，因此能够容易从轴心方向将线圈插入到缝隙内。在插入时，不会使线圈弹性变形，因此不会由于回弹使线圈的一部分从缝隙飞出。
此外，通过将扁平导线做成具有第1环和第2环的二重线圈，从而能够取得较多的变道部分的余裕。
在将用扁平导体形成环的线圈插入定子铁芯时，将扁平导体在定子铁芯的端面成平面地排列。此时，由于定子铁芯的端面的面积有限，难以为了增多线圈的匝数而增加扁平导体的个数。并且，在将线圈构成为分布绕组时，由于同心缠绕的线圈彼此干涉，因此在线圈端部需要变道部分。在该变道部，线圈的宽度容易成为问题。
因此，如本发明的结构这样做成在第1环的内周侧形成第2环的二重线圈的构造，从而能够立体地利用定子铁芯的端面。结果，可以增加线圈的匝数，在匝数增加的情况下也能防止在变道部处相邻的线圈彼此干涉。
由于将线圈的第1环和第2环重叠而形成二重的线圈，因此不会那么大程度地增加线圈端的厚度，可采用缝隙深的定子铁芯。结果，可满足定子的填充系数的提高和小型化的要求。
另外，在线圈采用同心缠绕、构成分布绕组定子的情况下，变道部是必须的。这是由于，跨过多个缝隙地插入同心缠绕线圈，所以出现相邻的线圈彼此干涉的部分，而为了避免该情况需要变道部。
具体而言，将插入到缝隙内的扁平导体定义为缝隙内导线部，则一方的缝隙内导线部插入到第1组的U相第1缝隙的U相的线圈的第1环，其另一方的缝隙内导线部插入第2组的U相第2缝隙。并且，与其相邻的是一方的缝隙内导线部插入第1组的V相第1缝隙、另一方的缝隙内导线部插入第2组的V相第2缝隙的V相的线圈的第1环。
此外，V相的线圈的第1环在插入到第1组的U相第1缝隙的部分需要在U相的线圈的第1环的下侧，在插入到第2组的U相第2缝隙的部分需要在U相线圈的第1环的上侧。
更详细而言，第1环和第2环成为二重构造，因此一方从上方起依次成为U相第1环、U相第2环、V相第1环、V相第2环，另一方从上方起依次成为V相第1环、V相第2环、U相第1环、U相第2环。
若在定子铁芯的端面平面地配置扁平导体，则如此需要的变道部分只能使用1个缝隙量。但是，在本发明中通过做成二重线圈，从而该变道部分可使用2倍、即2个缝隙量，从弯曲半径的关系来看，优选宽度尽可能大。
在此所指的“2个缝隙量的区域”是以缝隙和齿为1个缝隙量，2个缝隙和2个齿的宽度。
这是由于，为了提高填充系数，增大扁平导体的截面积是有效的，而若截面积变大则相对地弯曲半径也变大。因此，根据本发明，可构成填充系数高的定子。
(2)由于在(1)所述的电动机中，所述第1环及所述第2环由将预定数的扁平导线同时弯折加工的基准单元形成，因此，将重叠缠绕了多个扁平导线的构件在重叠缠绕的状态下多根(基准单元)同时弯折，从而能够简化制造工序，可降低成本。
(3)由于在(2)所述的电动机中，在所述一端的线圈端部A侧，所述基准单元的多个所述扁平导线在所述转子的轴心方向上叠合，在所述另一端的线圈端部B侧，所述基准单元的多个所述扁平导线在所述转子的径向上叠合，因此，在另一端的线圈端部B侧沿径向叠合，所以能够减小线圈端的轴心方向的尺寸，同时，一端的线圈端部A侧沿轴心方向叠合，所以能够减小被弯折的线圈端的径向尺寸。
(4)由于在(1)～(3)中任一项所述的电动机中，所述第2环的所述一端的线圈端部A侧在所述转子的径向上比所述第1环的所述一端的线圈端部A侧靠外周叠合，所述第2环的所述另一端的线圈端部B侧在所述转子的轴心方向上比所述第1环的所述另一端的线圈端部B侧靠内周叠合，因此，在另一端的线圈端部B侧沿轴心方向叠合，所以能够减小径向的尺寸，同时，由于在一端的线圈端A侧沿径向叠合，所以能够减小轴心方向的尺寸。
即，在另一端的线圈端部B侧，在基准单元，将扁平导线沿径向叠合，并将多个基准单元沿轴心方向叠合，因此能够立体地收束扁平导线，能够减小另一端的线圈端的体积。
同时，在一端的线圈端部A侧，在基准单元，将扁平导线沿轴心方向叠合，并将多个基准单元沿径向叠合，因此能够立体地收束扁平导线，能够减小另一端的线圈端的体积。
(5)由于在(2)或(3)所述的电动机中，在构成所述一端的线圈端部A侧的基准单元，作为与单侧的所述缝隙内导线部连接的连接部的圆弧部的圆弧半径，在被弯折前按每个扁平导线而不同，因此，在将基准单元的扁平导线同时弯折后，能够使一端的线圈端部A侧的多个扁平导线叠合，使其在径向上对齐。
(6)由于在(2)、(3)或(5)所述的电动机中，构成所述一端的线圈端部的基准单元在被弯折前是错开的状态，通过弯折，所述基准单元的扁平导线成为在径向上对齐叠合的状态，因此，在将基准单元的扁平导线同时弯折后，能够使一端的线圈端部A侧的多个扁平导线叠合，使其在径向上对齐。另外，在上述中，一端的线圈端部A侧及另一端的线圈端部B侧是为了容易读懂上述说明而标注了A、B的标记。
附图说明
图1是外周基准单元的立体图。
图2是外周基准单元的主视图。
图3是外周基准单元的俯视图。
图4是外周基准单元的右侧视图。
图5是内周基准单元的立体图。
图6是内周基准单元的主视图。
图7是内周基准单元的俯视图。
图8是内周基准单元的右侧视图。
图9是表示基准单元的制造工序的第1中间线圈的图。
图10是表示基准单元的制造工序的第2中间线圈的第1图。
图11是表示基准单元的制造工序中的外周形成工序的俯视图。
图12是图11的右侧视图。
图13是表示基准单元的制造工序的第3中间线圈的图。
图14是表示基准单元的制造工序中的圆弧形成工序的图。
图15是表示基准单元的制造工序的第4中间线圈的图。
图16是表示基准单元的制造工序中的变道部形成工序的图。
图17是表示基准单元的制造工序中的弯折工序的第1图。
图18是表示基准单元的制造工序中的弯折工序的第2图。
图19是二重基准单元的立体图。
图20是二重基准单元的主视图。
图21是二重基准单元的俯视图。
图22是二重基准单元的右侧视图。
图23是表示作为组合了U、V、W这3相的二重基准单元的状态的一部分组装体的图。
图24是表示线圈筐(线圈笼)的整体的俯视图。
图25是表示将线圈筐的一部分插入定子铁芯的插入工序的第1图。
图26是表示将线圈筐的一部分插入定子铁芯的插入工序的第2图。
图27是表示将线圈筐的一部分插入定子铁芯的插入工序的第3图。
图28是表示将线圈筐的一部分插入定子铁芯的插入工序的第4图。
图29是表示将转子插入定子的插入工序的第1图。
图30是表示将转子插入定子的插入工序的第2图。
图31是表示二重基准单元与钉子铁芯的位置关系的图。
具体实施方式
接着，参照附图说明本发明的一实施方式的电动机及电动机制造方法。
图1表示对5根扁平导线同时进行成形而得的外周基准单元11的立体图。图2表示图1的外周基准单元11的主视图，图3表示从上方观察图2的俯视图，图4表示图2的右侧视图。
外周基准单元11包括配置在缝隙内的缝隙内导线部SA和缝隙内导线部SB。
如图1所示，缝隙内导线部SA是5根扁平导线以使长边面(扁平(flatwise)面)接触的方式叠合而成的，表示第1缝隙内导线部SA1、第2缝隙内导线部SA2、第3缝隙内导线部SA3、第4缝隙内导线部SA4及第5缝隙内导线部SA5的集合体。此外，如图4所示，缝隙内导线部SB是5根扁平导线以使长边面(扁平面)接触的方式叠合而成的，表示第1缝隙内导线部SB1、第2缝隙内导线部SB2、第3缝隙内导线部SB3、第4缝隙内导线部SB4及第5缝隙内导线部SB5的集合体。
在位于图1的上侧的线圈端部的中央形成有凸状部G。如图3所示，凸状部G包括变道部(lane change)GA和变道部GB。变道部GA是4根扁平导线的集合体。之所以少1根是由于，后述的倾斜部EA5与端子M连接，向外部突出。此外，变道部GB是4根扁平导线的集合体。之所以少1根是由于，后述的倾斜部EB1与端子N连接，向外部突出。如此，凸状部G是4根扁平导线的集合体。
在缝隙内导线部SA的上端形成有弯折部IA。如图2所示，扁平导线在弯折部IA向凸状部G的方向弯折。在凸状部G与缝隙内导线部SA之间形成有倾斜部EA。如图3所示，弯折部IA表示5根扁平导线的弯折部IA1、IA2、IA3、IA4、IA5的集合体。如图4所示，倾斜部EA表示5根扁平导线的倾斜部EA1、EA2、EA3、EA4、EA5的集合体。
如图4所示，在倾斜部EA、倾斜部EB及凸状部G中，与缝隙内导线部SA同样，5根扁平导线沿径向(图4的左右方向)叠合。
在缝隙内导线部SB的上端形成有弯折部IB。如图2所示，扁平导线在弯折部IB向凸状部G的方向弯折。在凸状部G与缝隙内导线部SB之间形成有倾斜部EB。如图3所示，弯折部IB表示5根扁平导线的弯折部IB1、IB2、IB3、IB4、IB5的集合体。如图3所示，倾斜部EB表示5根扁平导线的倾斜部EB1、EB2、EB3、EB4、EB5的集合体。
如图3所示，在倾斜部EB中，与缝隙内导线部SB同样，5根扁平导线沿径向(图3的上下方向)叠合。
如图4所示，位于倾斜部EA的最外周部的EA5的端子M弯折而向外部突出。此外，位于倾斜部EB的最内周的EB1的端子N弯折而向外部突出。
在缝隙内导线部SA的下端形成有弯折部JA。如图4所示，扁平导线在弯折部JA向内周侧(图的左方向)弯折90度。如图1所示，弯折部JA表示5根扁平导线的弯折部JA1、JA2、JA3、JA4、JA5的集合体。
此外，在缝隙内导线部SB的下端形成有弯折部JB。如图4所示，扁平导线在弯折部JB向内周侧(图的左方向)弯折90度。如图4所示，弯折部JB表示5根扁平导线的弯折部JB1、JB2、JB3、JB4、JB5的集合体。
在内周侧中央部形成有半圆部H。如图2所示，在弯折部JA与半圆部H之间形成有水平部FA。在弯折部JB与半圆部H之间形成有水平部FB。
如图1、图2所示，半圆部H表示5根扁平导线的半圆部H1、H2、H3、H4、H5的集合体。如图3(俯视图)所示，从上方观察，半圆部H呈半圆形状，如图2(主视图)所示，从正面观察，半圆部H形成将水平部FB和水平部FA相连的台阶。该台阶的大小形成为大于水平部FA(水平部FB)的厚度。
如图2所示，水平部FA表示5根扁平导线的水平部FA1、FA2、FA3、FA4、FA5的集合体。此外，如图2所示，水平部FB表示5根扁平导线的水平部FB1、FB2、FB3、FB4、FB5的集合体。
在此，如图2所示，水平部FA、水平部FB及半圆部H是5根扁平导线以使扁平面紧贴的状态沿轴心方向(图2的上下方向)叠合而成。
接着，说明内周基准单元12。图5表示将5根扁平导线同时成形而得的内周基准单元12的立体图。图6表示图5的内周基准单元12的主视图，图7表示从上方观察图6的俯视图，图8表示图6的右侧视图。
内周基准单元12的构造与外周基准单元11相同，内周基准单元12配置在外周基准单元11的内侧，因此仅是尺寸上整体变小，所以对相同的部分标注相同附图标记，省略详细说明。
接着，说明外周基准单元11的制造方法。内周基准单元12的制造方法与外周基准单元11的制造方法相同。基准单元11、12的制造方法包括缠绕工序、外周形成工序、圆弧形成工序、变道部形成工序及弯折工序。
图9表示在基准单元11、12的制造工序中的由缠绕工序缠绕的线圈21的俯视图。所使用的扁平导线的截面为约1mm×约10mm。扁平导线的材质是铜，在外周形成有镍铬(nichrome)镀层。
线圈21具有两端子M、N，凸状部G在平迭宽度方向叠合地缠绕。缝隙内导线部SA及缝隙内导线部SB被以越向下越稍向外侧偏移的方式缠绕。半圆部H、水平部FA及水平部FB被以逐次错开扁平导线的平迭宽度方向的长度(约10mm)的方式缠绕。
接着，说明外周形成工序。
图11、图12表示基准单元11、12的制造工序中的外周形成工序。
图12是图11的右侧视图。
将在缠绕工序缠绕了5圈扁平导线的第1中间线圈21放置在图11所示的模具30的外周位置。在与倾斜部EA相对的位置配置夹具34。在与凸状部G相对的位置配置夹具37。在与倾斜部EB相对的位置配置夹具33。
此外，在与缝隙内导线部SA相对的位置配置夹具32。在与缝隙内导线部SB相对的位置配置夹具31。在与水平部FB相对的位置配置夹具35。在与半圆部H和水平部FA相对的位置配置夹具36。
接着，通过使夹具31、32、33、34、35、36、37移动到图11、图12所示的位置，从而形成图10所示的第2中间线圈22。在第2中间线圈22中，如图10所示，半圆部H及水平部FA以各扁平导线错开平迭宽度方向的长度(约10mm)的方式形成。
接着，说明圆弧形成工序。
如图14所示，将线圈22夹入底模38与一对上模39而形成平缓的弯曲以成为圆弧状。由此，形成图13所示的第3中间线圈23。
接着，说明变道部形成工序。是在图13所示的第3中间线圈23的凸状部G形成变道部GA、变道部GB的工序。如图16所示，通过用底模41、底模44和有高低差的上模42、上模43夹入线圈23，从而同时形成变道部GA和变道部GB。即，通过使由底模44和上模43夹持的线圈23部分相对于由底模41和上模42夹持的线圈23部分沿上下方向移动，从而形成变道部GA、GB。
图15表示形成有变道部GA、GB的线圈24。
接着，说明弯折工序。
如图17所示，使移动模51把持线圈24。移动模51被以可相对于固定模52移动的方式保持。接着通过移动模51相对于固定模52移动，从而如图18所示，形成弯折部JA和弯折部JB。
在图15所示的线圈24中，半圆部H和水平部FA错开平迭宽度的长度的量。此外，缝隙内导线部SA和水平部FA所成的角度以按每个扁平导线不同的角度形成。
由于存在这些错位、不同的角度，因此在形成了弯折部JA、JB后，如图1-图4所示，半圆部H和水平部FA叠合，形成于在径向上一致的位置。
接着，说明将外周基准线圈11和内周基准单元12组合而成的二重基准单元13。图19用立体图表示二重基准单元13。图20是二重基准单元13的主视图，图21是图20的俯视图，图22是图20的右侧视图。
如图19、20所示，内周基准单元12位于外周基准单元11的内侧。即，内周基准单元12的凸状部12G、倾斜部12EA、倾斜部12EB位于外周基准单元11的凸状部11G、倾斜部11EA、倾斜部11EB的轴心方向的内侧(接近定子铁芯一方)。此外，内周基准单元12的缝隙内导线部12SA、缝隙内导线部12SB位于外周基准单元11的缝隙内导线部11SA、缝隙内导线部11SB的内周侧。
此外，如图21所示，内周基准单元12的半圆部12H、水平部12FA、水平部12FB位于外周基准单元11的半圆部11H、水平部11FA、水平部11FB的径向的外周侧(若以定子铁芯为基准，则位于内侧)。
接着，将多个所制造的二重基准单元13叠合。
图23表示作为将U、V、W这3相二重基准单元13U、13V、13W组合的状态的组装体16。即，用立体图表示将U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)叠合而成的组装体16。
在U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的倾斜部11(U1)EB、12(U1)EB、11(V1)EB、12(V1)EB、11(W1)EB、12(W1)EB中，5根扁平导线(EB1～EB5)在定子铁芯15(转子)的径向叠合。
U相的第1内周基准单元12(U1)的倾斜部12(U1)EB相对于U相的第1外周基准单元11(U1)的倾斜部11(U1)EB在轴心方向的下侧(定子铁芯15的方向)与其叠合。同样，V相第1外周基准单元11(V1)的倾斜部11(V1)EB叠合于U相的第1内周基准单元12(U1)的倾斜部12(U1)EB的轴心方向的下侧。
即，配置在相邻的缝隙内的、U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的倾斜部11(U1)EB、12(U1)EB、11(V1)EB、12(V1)EB、11(W1)EB、12(W1)EB以顺时针依次位于紧前的倾斜部EB的轴心方向下侧地叠合。
此外，在U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)中，5根扁平导线(EA1～EA5)沿定子铁芯13(转子)的径向叠合。
U相的第1内周基准单元12(U1)的倾斜部12(U1)EA相对于U相的第1外周基准单元11(U1)的倾斜部11(U1)EA在轴心方向的上侧(与定子铁芯15相反的方向)与其叠合。同样，V相第1外周基准单元11(V1)的倾斜部11(V1)EA叠合于U相的第1内周基准单元12(U1)的倾斜部12(U1)EA的轴心方向的上侧。
即，配置在相邻的缝隙内的、U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的倾斜部11(U1)EA、12(U1)EA、11(V1)EA、12(V1)EA、11(W1)EA、12(W1)EA以顺时针依次位于紧前的倾斜部EA的轴心方向上侧地叠合。
此外，在U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的水平部FB中，5根扁平导线(FB1～FB5)沿定子铁芯15(转子)的轴心方向叠合。
U相的第1内周基准单元12(U1)的水平部12(U1)FB相对于U相的第1外周基准单元11(U1)的水平部11(U1)FB在径向顺时针方向外周的位置(以定子铁芯为基准的内侧)与其叠合。V相第1外周基准单元11(V1)的水平部11(V1)FB相对于U相的第1内周基准单元12(U1)的水平部12(U1)FB在径向顺时针方向外周的位置与其叠合。
即，如图23、27所示，在配置在相邻的缝隙内的、U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)中，水平部部11(U1)FB、12(U1)FB、11(V1)FB、12(V1)FB、11(W1)FB、12(W1)FB以顺时针依次在紧前的水平部FB的径向顺时针方向外周的位置(以定子铁芯为基准的内侧)叠合。
在U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的水平部FA中，5根扁平导线(FA1～FA5)沿定子铁芯15(转子)的轴心方向叠合。
U相的第1内周基准单元12(U1)的水平部12(U1)FA相对于U相的第1外周基准单元11(U1)的水平部11(U1)FA在径向顺时针方向内周的位置与其叠合。V相第1外周基准单元11(V1)的水平部11(V1)FA相对于U相的第1内周基准单元12(U1)的水平部12(U1)FA在径向顺时针方向内周的位置与其叠合。
即，如图23、27所示，在配置在相邻的缝隙内的、U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)中，水平部部11(U1)FA、12(U1)FA、11(V1)FA、12(V1)FA、11(W1)FA、12(W1)FA以顺时针依次在紧前的水平部FA的径向顺时针方向内周的位置叠合。
如图23所示，在U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的凸部G中，4根扁平导线(G2～G5)沿定子铁芯15(转子)的径向叠合。
如图23所示，U相的第1外周基准单元11(U1)的凸状部11(U1)G、V相的第1外周基准单元11(V1)的凸状部11(V1)G及W相的第1外周基准单元11(W1)的凸状部11(W1)G配置在径向上错开的位置。
此外，U相的第1外周基准单元11(U1)的半圆部11(U1)H、V相的第1外周基准单元11(V1)的半圆部11(V1)H及W相的第1外周基准单元11(W1)的半圆部11(W1)H配置在径向上错开的位置。
若将外周基准单元11和内周基准单元12叠合共计24个，则形成半圆形状。将其制造2组，并使之合体，从而完成由24个外周基准单元11和24个内周基准单元12叠合而成的圆形状的线圈筐14。
图24用立体图表示线圈筐14的结构。本实施方式的电动机的定子的定子铁芯具有48个缝隙和48个齿。
外周基准单元11及内周基准单元12分别具有2个缝隙内导线部SA、SB，如图27所示，缝隙内导线部SA和缝隙内导线部SB位于在径向上变道了5根扁平导线厚度量的位置。
如图24、27所示，在定子铁芯15形成有48个缝隙S。缝隙S依次包括第1组区段B1、第2组区段B2、......第8组区段B8这8个组区段。各组区段B包括U相第1缝隙SU1、U相第2缝隙SU2、V相第1缝隙SV1、V相第2缝隙SV2、W相第1缝隙SW1、W相第2缝隙SW2这6个缝隙。以下，将U相第1缝隙SU1、U相第2缝隙SU2、V相第1缝隙SV1、V相第2缝隙SV2、W相第1缝隙SW1、W相第2缝隙SW2统称为缝隙S。
在第1组区段B1的U相第1缝隙SU1的内周侧插入U相的第1外周基准单元11(U1)的缝隙内导线部11(U1)SB。在U相第2缝隙SU2的内周侧插入U相的第1内周基准单元12(U1)的缝隙内导线部12(U1)SB。
同样，在第1组区段B1的V相第1缝隙SV1的内周侧插入V相的第1外周基准单元11(V1)的缝隙内导线部11(V1)SB。在V相第2缝隙SV2的内周侧插入V相的第1内周基准单元12(V1)的缝隙内导线部12(V1)SB。
同样，在第1组区段B1的W相第1缝隙SW1的内周侧插入W相的第1外周基准单元11(W1)的缝隙内导线部11(W1)SB。在W相第2缝隙SW2的内周侧插入W相的第1内周基准单元12(W1)的缝隙内导线部12(W1)SB。
接着，在第2组区段B2的U相第1缝隙SU1的外周侧插入U相的第1内周基准单元12(U1)的缝隙内导线部12(U1)SA。在U相第2缝隙SU2的外周侧插入U相的第1外周基准单元11(U1)的缝隙内导线部11(U1)SA。
同样，在第2组区段B2的V相第1缝隙SV1的外周侧插入V相的第1内周基准单元12(V1)的缝隙内导线部12(V1)SA。在V相第2缝隙SV2的外周侧插入V相的第1外周基准单元11(V1)的缝隙内导线部11(V1)SA。
同样，在第2组区段B2的W相第1缝隙SW1的外周侧插入W相的第1内周基准单元12(W1)的缝隙内导线部12(W1)SA。在W相第2缝隙SW2的外周侧插入W相的第1外周基准单元11(W1)的缝隙内导线部11(W1)SA。
接着，在第3组区段B3、第4组区段B4、第5组区段B5、第6组区段B6、第7组区段B7的缝隙内依次插入缝隙内导线部SA、SB。
最后，在第8组区段B8的U相第1缝隙SU1的内周侧插入U相的第8外周基准单元11(U8)的缝隙内导线部11(U8)SB。在U相第2缝隙SU2的内周侧插入U相的第8内周基准单元12(U8)的缝隙内导线部12(U8)SB。
同样，在第8组区段B8的V相第1缝隙SV1的内周侧插入V相的第8外周基准单元11(V8)的缝隙内导线部11(V8)SB。在V相第2缝隙SV2的内周侧插入V相的第8内周基准单元12(V8)的缝隙内导线部12(V8)SB。
同样，在第8组区段B8的W相第1缝隙SW1的内周侧插入W相的第8外周基准单元11(W8)的缝隙内导线部11(W8)SB。在W相第2缝隙SW2的内周侧插入W相的第8内周基准单元12(W8)的缝隙内导线部12(W8)SB。
然后，在第1组区段B1的U相第1缝隙SU1的外周侧插入U相的第8内周基准单元12(U8)的缝隙内导线部12(U8)SA。在U相第2缝隙SU2的外周侧插入U相的第8外周基准单元11(U8)的缝隙内导线部11(U8)SA。
同样，在第1组区段B1的V相第1缝隙SV1的外周侧插入V相的第8内周基准单元12(V8)的缝隙内导线部12(V8)SA。在V相第2缝隙SV2的外周侧插入V相的第8外周基准单元11(V8)的缝隙内导线部11(V8)SA。
同样，在第1组区段B1的W相第1缝隙SW1的外周侧插入W相的第8内周基准单元12(W8)的缝隙内导线部12(W8)SA。在W相第2缝隙SW2的外周侧插入W相的第8外周基准单元11(W8)的缝隙内导线部11(W8)SA。
由于按U、V、W这3相具有各8个外周基准单元11和各8个内周基准单元12共计各16个基准单元，因此具有共计48个基准单元。
在1个缝隙内插入2组(计10根)以5根为1组的扁平导线。
接着，说明将线圈筐14插入到定子铁芯15的方法。图24、25表示将线圈筐14下侧部插入到定子铁芯15的一半左右的状态。在图25中，若记载整个线圈筐14，则难以理解，因此仅记载作为线圈筐14的一部分的、将U、V、W这三相的二重基准单元13U、13V、13W组合的状态的组装体16(与图23所示相同。)。在此，对作为线圈筐14的一部分的组装体16的插入作用进行说明，但对于整个线圈筐14而言，插入作用与在此说明的相同。此外，省略了绝缘体的记载，但在插入线圈筐14前，可以在定子铁芯15的各缝隙部S安装绝缘体。
如图25所示，U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的半圆部11(U1)H、12(U1)H、11(V1)H、12(V1)H、11(W1)H、12(W1)H、水平部11(U1)FB、12(U1)FB、11(V1)FB、12(V1)FB、11(W1)FB、12(W1)FB及水平部11(U1)FA、12(U1)FA、11(V1)FA、12(V1)FA、11(W1)FA、12(W1)FA位于比定子铁芯15的齿15a顶端的内周面15b靠定子10的中心线一侧的位置。
因此，在将U相的第1外周基准单元11(U1)、U相的第1内周基准单元12(U1)、V相的第1外周基准单元11(V1)、V相的第1内周基准单元12(V1)、W相的第1外周基准单元11(W1)、W相的第1内周基准单元12(W1)的缝隙内导线部11(U1)SA、12(U1)SA、11(V1)SA、12(V1)SA、11(W1)SA、12(W1)SA及缝隙内导线部11(U1)SB、12(U1)SB、11(V1)SB、12(V1)SB、11(W1)SB、12(W1)SB，从图25的上侧沿定子铁芯15的中心轴的轴心方向朝下地插入到缝隙S时，半圆部H、水平部FB及水平部FA不与定子铁芯15干扰，因此能够将线圈筐14插入到定子铁芯15的缝隙S。
在此，例如，在第1组区段B1的U相第1缝隙SU1的内周侧插入U相的第1外周基准单元11(U1)的5根缝隙内导线部11(U1)SB(SB1～SB5)。另一方的缝隙内导线部11(U1)SA(SA1～SA5)插入到第2组区段B2的U相第2缝隙U2的外周侧。
在第1组区段B1的U相第1缝隙SU1的内周侧插入有未图示的第8组的U相的内周基准单元12(U8)的5根缝隙内导线部12(U8)SB(SB1～SB5)。由此，在第1组区段B1的U相第1缝隙U1插入缝隙内导线部11(U1)SA和缝隙内导线部12(U8)SB的共计10根扁平导线。
同样，在第2组区段B2的U相第2缝隙SU2的内周侧插入未图示的第2组的U相的内周基准单元12(U2)的5根缝隙内导线部12(U2)SB(SB1～SB5)。由此，在第2组区段B2的U相第2缝隙SU2插入缝隙内导线部11(U1)SA(SA7～SA5)和缝隙内导线部12(U2)SB(SB1～SB5)共计10根扁平导线，
图26表示线圈筐14对于定子铁芯15插入到预定位置为止的状态。图27表示图26的俯视图，是从上方沿轴心观察定子铁芯15的俯视图。图28表示图26的主视图。
如图28所示，半圆部H、水平部FB及水平部FA的位置距定子铁芯15的端面间隔距离，是为了使得转子不受线圈筐14的影响。
图26中仅表示线圈筐14的一部分，线圈筐14插入直到成为图26的状态，从而线圈筐14向定子铁芯15的组装完成。其后，在缝隙内导线部SA、SB插入到缝隙S内的状态下的空间部，对导热性能优良的树脂进行模制成形。此外，用汇流条(母线)按U相、V相、W相依次连接端子M、N。由此，完成定子10。
接着，说明在完成的定子10组装电动机的转子42的方法。
图29表示定子10的中央剖面图。在定子铁芯15组装了线圈筐14。在该状态下，在定子10的图29的上侧，在定子铁芯15的齿15a的内周面15b的内侧不存在线圈筐14。而在定子10的图29的下侧，作为线圈筐14的弯折部的半圆部H、水平部FA及水平部FB位于定子铁芯15的齿15a的内周面15b的内侧。
另外，电动机的转子42在中心轴41的外周形成有转子部43。
转子42不能从定子10的下侧插入，但能沿着轴心从定子的上侧插入。图30表示将转子42插入了定子10的状态。
如图30所示，转子42的中心轴41从由线圈筐14的半圆部H的内周面形成的中心孔向外突出。
另外，如图31所示，在将二重基准单元13插入了定子铁芯15时，外周基准单元11和内周基准单元12的变道部G都占有2个缝隙量的角度。
在此“2个缝隙量的区域”是指将缝隙和齿作为1个缝隙量、2个缝隙和2个齿的量的宽度。
在本实施例中做成二重线圈，由此该变道部分可使用2倍的2个缝隙量，可应对由于弯曲半径的关系而尽量宽的扁平导线。即，为了提高填充系数，有效的是扩大扁平导体的截面积，若截面积增大则相对地弯曲半径也变大。因此，根据本实施例可构成填充系数高的定子。
如以上详细说明的那样，根据本实施例的电动机，在具有：包括使用扁平导线的分布绕组线圈14和在齿之间形成有缝隙的定子铁芯15的定子10、以及具有中心轴的转子42的电动机中，有如下特征：(a)缝隙依次形成有以U相第1缝隙SU1、U相第2缝隙SU2、V相第1缝隙SV1、V相第2缝隙SV2、W相第1缝隙SW1、W相第2缝隙SW2为一组的组区段B，与第1组区段B1相邻形成第2组区段B2，(b)第1组区段B1的U相第1缝隙SU1内的扁平导线和第2组区段B2的U相第2缝隙SU2内的扁平导线形成外周基准单元11(第1环)，(c)第1组区段B1的U相的第2缝隙SU2内的扁平导线和第2组区段B1的U相第1缝隙SU1内的扁平导线形成内周基准单元12(第2环)，(d)内周基准单元12配置在外周基准单元11的内侧，(e)内周基准单元12一端的线圈端部及外周基准单元11一端的线圈端部A侧相对于定子铁芯15的缝隙内导线部SA、SB向转子42侧弯折，(f)内周基准单元12一端的线圈端部A侧及外周基准单元11一端的线圈端部A侧位于比定子铁芯15的内周面靠转子42的轴心侧。因此，在将一端的线圈端部A侧为先头，欲从轴心侧向定子铁芯15的缝隙插入线圈筐14时，一端的线圈端A侧通过定子铁芯15的内周面的内侧，因此能够容易从轴心方向将线圈插入到缝隙内。在插入时，不会使线圈弹性变形，因此不会由于回弹使线圈的一部分从缝隙飞出。
此外，通过将扁平导线做成具有外周基准单元11和内周基准单元12的二重线圈，从而能够取得较多的变道部分G的余裕。
在将用扁平导体形成环的线圈插入定子铁芯15时，将扁平导体在定子铁芯15的端面成平面地排列。此时，由于定子铁芯15的端面的面积有限，难以为了增多线圈的匝数而增加扁平导体的个数。并且，在将线圈构成为分布绕组时，由于同心缠绕的线圈彼此干涉，因此在线圈端部需要变道部分G。在该变道部G，线圈的宽度容易成为问题。
因此，如本实施例的结构这样做成在外周基准单元11的内周侧形成内周基准单元12的二重线圈的构造，从而能够立体地利用定子铁芯的端面。结果，可以增加线圈的匝数，在匝数增加的情况下也能防止在变道部G处相邻的线圈彼此干涉。
由于将线圈的外周基准单元11和内周基准单元12重叠而形成二重的线圈，因此不会那么大程度地增加线圈端的厚度，可采用缝隙深的定子铁芯15。结果，可满足定子的填充系数的提高和小型化的要求。
另外，在线圈采用同心缠绕、构成分布绕组定子的情况下，变道部G是必须的。这是由于，跨过多个缝隙地插入同心缠绕线圈，所以出现相邻的线圈彼此干涉的部分，而为了避免该情况需要变道部G。
在本实施例中做成二重线圈(外周基准单元11和内周基准单元12)，从而该变道部分G如图27所示可使用2个缝隙量，出于弯曲半径的关系，优选使宽度尽量大。
这是由于，为了提高填充系数，增大扁平导体的截面积是有效的，而若截面积变大则相对地弯曲半径也变大。因此，根据本实施例，可构成填充系数高的定子。
此外，由于特征在于，利用同时对预定数的扁平导线进行弯折加工的基准单元形成外周基准单元11及内周基准单元12，因此将重叠缠绕了多个扁平导线的构件在重叠缠绕的状态下多根(基准单元)同时弯折，从而能够简化制造工序，可降低成本。
此外，由于特征在于，在一端的线圈端部A侧，外周基准单元11及内周基准单元12的多个扁平导线沿转子42的轴心方向叠合，在另一端的线圈端部B侧，外周基准单元11及内周基准单元12的多个扁平导线沿转子42的径向叠合，因此，在另一端的线圈端部B侧沿径向叠合，所以能够减小线圈端的轴心方向的尺寸，同时，一端的线圈端部A侧沿轴心方向叠合，所以能够减小弯折的线圈端的径向尺寸。
此外，由于特征在于，内周基准单元12一端的线圈端部A侧在转子42的径向上叠合在外周基准单元11一端的线圈端部A侧的外周，内周基准单元12的另一端的线圈端部B侧在转子42的轴心方向上叠合在外周基准单元11的另一端的线圈端部B侧的内周，因此，在另一端的线圈端部B侧沿轴心方向叠合，所以能够减小径向的尺寸，同时，在一端的线圈端A侧沿径向叠合，所以能够减小轴心方向的尺寸。
即，在另一端的线圈端部B侧，在外周基准单元11及内周基准单元12，将扁平导线沿径向叠合，并将多个基准单元沿轴心方向叠合，因此能够立体地收束扁平导线，能够减小另一端的线圈端的体积。
同时，在一端的线圈端部A侧，在外周基准单元11及内周基准单元12，将扁平导线沿轴心方向叠合，并将多个基准单元沿径向叠合，因此能够立体地收束扁平导线，能够减小另一端的线圈端的体积。
另外，由于特征在于，在构成一端的线圈端部A侧的外周基准单元11及内周基准单元12，作为与单侧的缝隙内导线部连接的连接部的圆弧部(弯折部JA、JB)的圆弧半径在被弯折前，按每个扁平导线而不同，因此，在将基准单元的扁平导线同时弯折后，能够使一端的线圈端部A侧的多个扁平导线叠合，使其在径向上对齐。
此外，由于特征在于，构成一端的线圈端部的外周基准单元11及内周基准单元12在弯折前是错开的状态，通过被弯折，外周基准单元11及内周基准单元12的扁平导线成为在径向上对齐地叠合的状态，因此在将外周基准单元11及内周基准单元12的扁平导线同时弯折后，能够使一端的线圈端部A侧的多个扁平导线叠合，使其在径向上对齐。
另外，在上述中，一端的线圈端部A侧及另一端的线圈端部B侧均未图示，在上述中为了容易读懂而标注了A、B的标记。
另外，本发明的电动机及电动机制造方法不限于上述实施例，可进行各种应用。
例如，在本实施例中说明了具有48个缝隙S的电动机，但缝隙S的个数可以变更。
本发明例如使用于混合动力汽车用的电动机。
附图标记说明
10定子；11外周基准单元；12内周基准单元；13二重基准单元；14线圈筐；15定子铁芯；16组装体；41中心轴；42转子；43转子部；11Un第n组区段的U相的外周基准单元；11Vn第n组区段的V相的外周基准单元；11Wn第n组区段的W相的外周基准单元；12Un第n组区段的U相的内周基准单元；12Vn第n组区段的V相的内周基准单元；12Wn第n组区段的W相的内周基准单元；G凸状部；H半圆部；SA、SB缝隙内导线部；EA、EB倾斜部；FA、FB水平部；JA、JB弯折部

Claims (6)

1.一种电动机，包括：具有使用扁平导线的分布绕组线圈和在齿之间形成有缝隙的定子铁芯的定子、以及具有中心轴的转子，其特征在于，
所述缝隙依次形成有以U相第1缝隙、U相第2缝隙、V相第1缝隙、V相第2缝隙、W相第1缝隙、W相第2缝隙为一组的组区段，与第1组区段相邻地形成第2组区段，
所述第1组区段的U相第1缝隙内的所述扁平导线与所述第2组区段的U相第2缝隙内的所述扁平导线形成第1环，
所述第1组区段的U相的第2缝隙内的所述扁平导线与所述第2组区段的U相第1缝隙内的所述扁平导线形成第2环，
所述第2环配置在所述第1环的内侧，
所述第2环的一端的线圈端部及所述第1环的一端的线圈端部相对于所述定子铁芯的缝隙内导线部向所述转子侧弯折，
所述第2环的所述一端的线圈端部及所述第1环的所述一端的线圈端部比所述定子铁芯的内周面靠所述转子的轴心侧。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，
所述第1环及所述第2环由将预定数量的扁平导线同时弯折加工而得到的基准单元形成。
3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，
在所述一端的线圈端部，所述基准单元的多个所述扁平导线在所述转子的轴心方向上叠合，
在所述另一端的线圈端部，所述基准单元的多个所述扁平导线在所述转子的径向上叠合。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机，其特征在于，
所述第2环的所述一端的线圈端部在所述转子的径向上比所述第1环的所述一端的线圈端部靠外周叠合，
所述第2环的所述另一端的线圈端部在所述转子的轴心方向上比所述第1环的所述另一端的线圈端部靠内周叠合。
5.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，
在构成所述一端的线圈端部的基准单元，作为与单侧的所述缝隙内导线部连接的连接部的圆弧部的圆弧半径，在被弯折前按每个扁平导线而不同。
6.根据权利要求2、3或5所述的电动机，其特征在于，
构成所述一端的线圈端部的基准单元在被弯折前是错开的状态，通过弯折，所述基准单元的扁平导线成为在径向上对齐叠合的状态。
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