CN102638120A - 旋转电机的线圈末端构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机的线圈末端构造。线圈段(4)由多根平角线构成，各平角线在定子槽(2a)内(脚部(41、41))相对的面和在线圈末端(头部(42))处相对的面是相同的面。这样的线圈末端构造不会对平角线的绝缘薄膜产生影响，并能实现小型化。

Description

旋转电机的线圈末端构造

技术领域

本发明涉及电动机或发电机等旋转电机的线圈末端构造。

背景技术

在现有技术中，已知有具备定子和转子的电动机或发电机等旋转电机(例如，参照国际公开第2008/020471号)。如图10所示，专利文献1中的旋转电机的定子具备定子铁芯2’、设置在定子铁芯2’上的多个定子槽2a’以及线圈。其中，所述多个定子槽2a’在定子铁芯2’的圆周方向上保持间隔设置，并在轴方向上贯穿定子铁芯2’。

线圈按以下方式构成：一对脚部41’、41’和两脚部41’、41’的一方端部连接而成的头部42’组成多个U字型的线圈段4’，将该线圈段4’以脚部41’、41’通过定子槽2a’并突出于该定子铁芯2’的形式配置，从定子铁芯2’突出的脚部41’、41’的突出部分的相对应的脚部之间相互接合。

线圈段4’由多根平角线的线束构成，线圈段4’的头部42’构成线圈末端。在专利文献1中记载的旋转电机为：在线圈末端处，相邻的平角线沿定子铁芯2’的圆周方向排列的形式配置，由此来实现线圈末端的小型化。

在形成弯曲成U字型的一对脚部41’、41’和连结了两脚部41’、41’的头部42’之后，在相对包含头部42’的延伸方向的平面的法线方向上(图10中为圆周方向)，以使两脚部41’、41’的先端(下端)相互分离的形式使两脚部41’、41’弯曲，从而形成构成线圈段4’的U字型的平角线。另外，位于定子槽2a’内部的线圈段4’的各平角线的两脚部41’配置成沿在定子铁芯2’的直径方向排成一列。

在现有的线圈末端构造中，线圈末端处的各平角线之间的相对面和定子槽内的各平角线之间的相对面不是相同的面。所以，线圈末端处的平角线的角部容易与相邻的平角线相接触，并因旋转电机的旋转振动等影响，有可能导致平角线的绝缘薄膜产生剥离。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种不会对平角线的绝缘薄膜产生影响并能够实现小型化的旋转电机的线圈末端构造。

为了达到上述目的，本发明的旋转电机的线圈末端构造具有定子和转子，所述定子具有定子铁芯、在该定子铁芯的圆周方向上保持间隔的形式被设置的、在轴向上贯穿该定子铁芯的多个定子槽、以及线圈，

将一对脚部和将两脚部的一方端部连结的头部组成的多个U字型线圈段，以所述两脚部穿过所述定子槽并从该定子槽突出的形式配置所述线圈段，并将所述脚部从所述定子槽突出的突出部分接合，由此而构成所述线圈，

所述线圈段由多根平角线的线束构成，所述线圈段的头部构成线圈末端，相邻的两平角线配置成沿所述定子的圆周方向排列，

该旋转电机的线圈末端构造的特征在于，在构成所述线圈末端的所述线圈段的头部处相邻的所述两平角线的相对面与在插入到所述定子槽内的所述脚部处相邻的所述两平角线的相对面是相同的面。

根据本发明，由于在头部处相邻的两平角线是沿定子的圆周方向排列的，与在定子的直径方向上排列的情形相比，能够缩小线圈末端在轴向上的尺寸，从而能够实现线圈末端的小型化。另外，在本发明中，相邻平角线在线圈末端(头部)处的相对面与该相邻平角线在定子槽内的相对面相同。所以，能够防止像现有技术中那样，平角线的角部与相邻的平角线相接触，因而能够防止绝缘薄膜产生剥离。

在本发明中，优选为在线圈末端的头部上形成弯曲成S字型的S字型部。

这里，在使用相同形状的线圈段构成线圈的情况下，需要将其中一侧的脚部配置在定子槽的直径方向上的内侧，将另一侧的脚部配置在定子槽的直径方向上的外侧。通过这种构成，在所述另一侧的脚部所插入的定子槽的直径方向上的内侧部分，能够插入其他线圈段的一侧脚部，所以，能够使用相同形状的线圈段来对应所有的定子槽。

但是，如上所述那样将两脚部分别插入到定子槽的直径方向上的内侧和直径方向上的外侧时，线圈段的头部则在两脚部插入的定子槽之间横越直径方向上的内侧和直径方向上的外侧。并且，在以三相交流等多相交流构成线圈的情况下，在两脚部插入的定子槽之间，则存在流动有其他相位电流的线圈段的定子槽。所以，线圈段头部处的直径方向上的内侧和直径方向上的外侧的横越领域在圆周方向上的尺寸较大的话，有可能导致各线圈段无法适当地插入到定子槽中。

在该情况下，只要在线圈末端的头部上形成弯曲成S字型的S字型部，该S字型部能够横越直径方向上内侧和直径方向上的外侧，能够将横越领域在圆周方向上的尺寸控制在较小范围。这样，能够将各线圈段适当地插入到定子槽内的同时，能够将从相邻的定子槽延伸的线圈段的两头部紧凑地进行重合，能够实现线圈末端的小型化。

利用由S字加工工序、弯圆工序、头部倾斜成型工序以及脚部成型工序构成的制造方法能够制造本发明的线圈段，其中，

所述S字加工工序为：将多根平角线排列成一列组成线束，从而形成平角线束，在排列方向上将该平角线束的中央部弯曲成S字型，形成S字型部；

所述弯圆工序为：以S字型部为中心将平角线束的两端部向排列方向弯曲，从而能够与定子槽的位置相对应；

所述头部倾斜成型工序为：使平角线束的两端部从中央部开始向定子的轴向倾斜规定角度；

所述脚部成型工序为：使平角线束的两端部沿定子槽的贯穿方向弯曲形成脚部。

根据该制造方法，能够对多根平角线一次性进行弯曲。与一根一根改变平角线曲率的制造方法相比，能够实现制造工序的简化。

附图说明

图1是表示适用于本实施方式的线圈末端构造的旋转电机的定子的斜视图。

图2是表示本实施方式的线圈段的斜视图。

图3是表示本实施方式的线圈段的突出部的示意图。

图4是表示本实施方式的线圈段的制造方法中S字加工工序的示意图。

图5是表示本实施方式的线圈段的制造方法中弯圆工序的示意图。

图6是表示本实施方式的线圈段的制造方法中头部倾斜成型的示意图。

图7是表示本实施方式的线圈段的制造方法中脚部成型的示意图。

图8是表示在圆周方向上排列了本实施方式的线圈段时的状态的示意图。

图9是表示将本实施方式的线圈段的突出部沿圆周方向扭弯的扭弯夹具的示意图。

图10是表示现有技术中的线圈段构造的示意图。

符号说明

1：定子；2：定子铁芯；2a：定子槽；3：线圈；4：线圈段；

41：脚部；42：头部；42a：S字型部；43：突出部；51：S字加工模具；51a：可动模；51b：固定模；51c：凸部；51d：凸部；52：弯圆加工模具；52a：可动模；52b：固定模；52c：保持构件；52d：固定模倾斜面；52e：可动模倾斜面；53a：凸型模；53b：凹型模；54a：脚部成型模；54b：肩部；54c：L字型模；6：扭弯夹具；W：平角线束。

具体实施方式

参照图1至图9，说明本发明的线圈末端构造的实施方式。图1中表示了电动机或发电机等旋转电机的定子1。定子1形成为圆筒状。在定子1的内侧配置旋转自如的旋转电机的转子(图示省略)。

定子1由定子铁芯2和线圈3构成。定子铁芯2是圆筒形状，沿旋转轴方向贯穿的多个定子槽2a在圆周方向上保持间隔排列的形式设置在该定子铁芯2上。各定子槽2a形成为：其在定子铁芯2的直径方向的断面形状上是从定子铁芯2的中心一侧向直径方向以放射状延伸，各定子槽2a经由形成在定子铁芯2上的细缝2b与定子铁芯2的内周面连通。另外，也可以不设置细缝2b。

图2所示的线圈段4从定子槽2a的一方插入，将从定子槽2a的另一方突出的突出部分沿圆周方向扭弯接合，从而形成线圈3。多根(图中为5根)断面呈长方形的导线(平角线)以宽幅较大的面相向排列成一列而形成一束后，弯折成U字型，从而形成线圈段4。该线圈段4由一对脚部41、41和将两脚部41、41的一方端部(图中为上端)连结而形成的头部42组成。另外，线圈段4只要是多根平角线在宽度方向上排列形成束即可，例如，也可以是使多根平角线的宽幅较窄面相向排列成一列来形成。

在头部42的中央部分形成S字型部42a，该S字型部42a在平角线的排列方向上弯曲成S字型。并且，头部42从其中央部分(S字型部42a的中央)朝向两脚部41、41向下方倾斜。线圈段4的脚部41从对应的定子槽2a一方插入。线圈段4的脚部41从定子槽2a的另一方突出。将从该定子槽2a的另一方突出的脚部41的突出部43按图3(a)所示那样，沿定子1的圆周方向扭弯，并通过TIG焊接等将对应的突出部分43进行接合。通过这种方式来形成线圈3。另外，本实施方式中的线圈3是由U相、V相、W相组成的三相线圈，插入于各定子槽2a中的线圈段4的脚部41在圆周方向上依次排列为U相、U相、V相、V相、W相、W相。在图3(b)中，仅表示了三个相中的一相(例如是U相线圈)。

接着，参照图4至图7，说明图2中所示的线圈段4的制造方法。

为了制造线圈段4，首先，将多根(图4中示为5根)平角线以宽幅较大的面相互相对的形式排列成一列，制作成一束平角线束W。接着，进入图4所示的S字型加工工序，将平角线束W配置到S字型模51上。S字加工模具由图4(a)上方表示的可动模51a和图4(a)下方表示的固定模51b组成。平角线束W的一方端部以倾斜的状态受可动模51a保持，平角线束W的另一端部以倾斜的状态受固定模51b保持。

在可动模51a和固定模51b上各自设置呈山的形状的凸部51c、51d，凸部51c、51d分别从可动模51a和固定模51b的相对的一侧突出，并在横向上偏位。于是，如图4(b)所示，通过使可动模51a移向固定模51b，将平角线束W的中央部弯折成S字型，形成S字型部42a。

接着，由于定子槽2a是在圆周方向上保持间隔的形式配置的，有必要把平角线束沿圆周方向弯折。将该弯折工序定义成弯圆工序。该弯圆工序中用到的弯圆加工模具如图5所示。弯圆加工模具52由图5(a)、图5(b)上方所示的可动模52a和如图5(a)、图5(b)的下方所示的固定模52b构成。

平角线束W的S字型部42a在固定模52b的中央部被保持构件52c压住，由此将平角线束W保持到固定模52b上。在固定模52b的左右侧缘部上，具备向下方倾斜的倾斜面52d、52d。可动模52a也在与固定模52b的倾斜面52d、52d相对的位置上具备倾斜面52e、52e，其与固定模52b的倾斜面52d、52d以相对应的形式倾斜。

使可动模52a移向固定模52b时，平角线束W的左右两部分向线束排列的方向倾斜，从而被加工成弯折。这样，如图5(c)所示，平角线束W沿圆周方向被弯折，从而与定子铁芯2上设置的定子槽2a的位置相对应。

接着，进入到图6所示的头部倾斜形成工序。在头部倾斜成型工序中，由在左右两侧具有规定角度的倾斜面的凸型模53a和具有与凸型模53a的倾斜面对应的倾斜面的凹型模53b夹压平角线束W，以使平角线束W从其中央(S字型部42a的中央)起向下方倾斜的形式，使平角线束W弯曲。

接着，进入到如图7所示的脚部成型工序。在脚部成型工序中使用脚部成型模54a。脚部成型模54a的上表面与线圈段4头部42的内面的形状相同，两侧面与线圈段4的脚部41的内侧面的形状相同。在脚部成型模54a的上方配置一对L字型模54c、54c。L字型模54c、54c具有L字型内面，该L字型内面与连接脚部成型模54a的上表面和各侧面的肩部54b的形状相同。在脚部成型模54a的上表面中央部上设置保持部54d，保持部54d在平角线束W的排列方向上夹住平角线束W从而对其进行保持。在脚部成型工序中，在脚部成型模54a上配置平角线束W，用保持部54d将其保持。通过让L字型模54c、54c向下方移动，使平角线束W的两端部从脚部成型模54a的肩部54b向下方弯折形成脚部41、41。通过这种方式，使图2所示的线圈段4成型。

根据本实施方式的线圈段4的制造方法，能够一次性对多根平角线进行加工。因此，与一根一根改变平角线的曲率并进行弯折加工的情形相比，能够提高线圈段4的生产率。另外，在对一根一根的平角线进行弯折的情况下，需要准备多个模具，该多个模具被设计成分别具有对应各根平角线的曲率。但是，根据本实施方式的制造方法，只需具备一套模具，就能够制造构成一个线圈段4的所有平角线，能够抑制制造设备的成本。

并且，本实施方式的线圈段4的制造方法中，在如图4所示的S字加工工序中对S字型部42a进行成型后，再实施如图5所示的弯圆工序。而且，在弯圆工序中，利用保持部52c按住在S字加工工序中被成型的S字型部42a的同时，进行弯折加工。所以，能够防止弯圆工序对S字型部42a施加过多的压力。例如，与用一个模具同时进行S字加工工序和弯圆工序的情形相比，能够更为适当地形成S字型部42a。

如图8所示，按上述方式成型的线圈段4在圆周方向上以线圈段4一部分重合的形式排列，使得其脚部41与定子槽2a的位置对应。然后，脚部41插入到定子铁芯2的定子槽2a中。脚部41被设计成从定子槽2a向下方伸出规定长度。利用扭弯夹具6将从定子槽2a的下方突出的脚部41的突出部分43沿方圆周方向扭弯。经扭弯的突出部分43与相对应的其他突出部分43用TIG溶接等方式进行接合。通过该方式来形成定子1。

根据本实施方式的线圈末端构造，相邻的平角线在线圈末端处沿圆周方向互相重合，所以，能够实现小型化。另外，相邻的平角线在线圈末端处的相对面与定子槽2a内的相对面是相同的面。所以，能够防止如图10所示的现有的线圈末端构造那样平角线的角与相邻的平角线相接触的现象，从而能够防止绝缘薄膜产生剥离。

此外，线圈末端4的脚部41、41其中一方位于定子槽2a的直径方向上的内侧，另一方则位于定子槽2a的直径方向的外侧位置。这里，如果头部上没有形成S字型部，头部则以直线连结两脚部而形成，头部的直径方向内侧和头部的直径方向外侧在圆周方向上交替的领域变大，相反，能够将线圈末端的头部与头部之间在线圈末端处重合的领域变得狭窄。只须像本实施方式那样在头部42上形成S字型部42a，由于，这样能够缩小直径方向内侧和直径方向外侧在圆周方向上交替的领域，所以，能够确保线圈段4的头部42与头部42可以在线圈段处重合的领域较大。这样，能够实现线圈末端的小型化。

Claims (3)

1.一种旋转电机的线圈末端构造，其具有定子和转子，所述定子具有定子铁芯、在该定子铁芯的圆周方向上保持间隔的形式被设置的、在轴向上贯穿该定子铁芯的多个定子槽、以及线圈，

将一对脚部和将两脚部的一方端部连结的头部组成的多个U字型线圈段，以所述两脚部穿过所述定子槽并从该定子槽突出的形式配置所述线圈段，并将所述脚部从所述定子槽突出的突出部分接合，由此而构成所述线圈，

所述线圈段由多根平角线的线束构成，所述线圈段的头部构成线圈末端，相邻的两平角线配置成沿所述定子的圆周方向排列，

该旋转电机的线圈末端构造的特征在于，在构成所述线圈末端的所述线圈段的头部处相邻的所述两平角线的相对面与在插入到所述定子槽内的所述脚部处相邻的所述两平角线的相对面是相同的面。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的线圈末端构造，其特征在于，在线圈末端的头部上形成弯曲成S字型的S字型部。

3.一种线圈段的制造方法，该线圈段用于如请求项2所述的旋转电机的线圈末端构造，该制造方法的特征在于，由S字加工工序、弯圆工序、头部倾斜成型工序以及脚部成型工序构成，

所述S字加工工序为：将多根平角线排列成一列组成线束，从而形成平角线束，在排列方向上将该平角线束的中央部弯曲成S字型，形成S字型部；

所述弯圆工序为：以S字型部为中心将平角线束的两端部向排列方向弯曲，从而能够与定子槽的位置相对应；

所述头部倾斜成型工序为：使平角线束的两端部从中央部开始向定子的轴向倾斜规定角度；

所述脚部成型工序为：使平角线束的两端部沿定子槽的贯穿方向弯曲形成所述脚部。

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