CN102859848A - 定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

现有技术中，将导线卷绕在卷绕框时，需要使卷绕框前后移动的机构，制造装置复杂、高价。此外，需要移载线圈的工序，生产工序也变多。本旋转电机的定子的制造方法包括：在多个突起状的卷绕台分别依次将导线多次排列卷绕的卷绕工序，其中该多个突起状的卷绕台设置在具有带缝隙的筒部的卷绕件的外周面；使卷绕后的筒部与定子铁芯的内径侧嵌合的安装工序；和使扩展部件从筒部的中心轴侧向外周侧插入缝隙，并使卷绕于卷绕台的线圈移动到定子铁芯的槽中的线圈移动工序。

Description

定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及旋转电机的定子及其制造方法。

背景技术

用于机动车的电驱动化或能量再生的旋转电机要求小型高输出化。因此，提出了为了缩短定子的绕组的轴方向尺寸，减少线圈端部的含铜量（减少铜损）的各种线圈插入方法。

例如专利文献1的图1-19中，记载了在线圈框上卷绕导线后，将线圈转移至移载件，将移载件插入定子铁芯的内径侧，使插入叶片向外周侧移动，将线圈插入定子铁芯的槽中的制造方法。

此外，专利文献1的图30-48中，记载了将组装有线圈框的卷绕件直接插入定子铁芯的内径侧，使插入叶片向外圈侧移动，将线圈插入定子铁芯的槽中的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：再公表专利WO03/012963号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的图1-19所示的制造方法中，卷绕到线圈框时，需要使线圈框前后移动的机构，制造装置复杂，变得高价。此外，需要转移线圈的工序，生产工序也增多。

专利文献1的图30-48所示的制造方法中，使组装到卷绕件的线圈框为能够在外侧前后移动的结构，因此结构复杂。

此外，专利文献1的图30-45所示的制造方法中，记载了线圈卷绕到线圈框时，使卷绕件整体旋转卷绕的状态，装置的安装面积大，是不利的。

本发明鉴于以上问题，其目的在于以生产效率高且在装置的安装面积这一点上也有利的装置提供能够生产缩短了线圈端部的定子的制造方法和定子。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明优选的一个方式如下所述。

该旋转电机的定子的制造方法包括在多个突起状的卷绕台分别依次将导线多次排列卷绕的卷绕工序，其中该多个突起状的卷绕台设置在具有带缝隙的筒部的卷绕件的外周面；使卷绕后的筒部与定子铁芯的内径侧嵌合的安装工序；和使扩展部件从筒部中心轴侧向外周侧插入缝隙，并使卷绕于卷绕台的线圈移动到定子铁芯的槽中的线圈移动工序。

发明效果

根据本发明，能够以生产效率高且廉价的装置，提供缩短了线圈端的旋转电机的定子及其制造方法。

附图说明

图1是表示定子制造工序的流程的图。

图2是表示定子铁芯的图。

图3是表示用于卷绕绕组的卷绕件的图。

图4是表示形成完成线圈的状态的图。

图5是从上方看图4的图。

图6是表示用于固定定子铁芯与卷绕件的位置关系的固定筒的图。

图7是表示在固定筒内载置卷绕件的插入引导部插入工序的图。

图8是从上方看插入了插入引导部的阶段的卷绕件的图。

图9是表示卷绕件安装工序中定子铁芯与卷绕件的状态的图。

图10是表示定子铁芯与卷绕件的嵌合状态的图。

图11是表示例子1的定子的绕线状况的图。

图12是表示例子2的定子的绕线状况的图。

图13是表示例子3的定子的绕线状况的图。

具体实施方式

以下，使用附图详细说明本实施例。

实施例

图2是表示定子铁芯15的图。定子铁芯15由芯背7、在芯背7的内周面上半开放的槽16和槽16之间的多个齿8构成。线圈被卷绕在齿8上。其中，此处表示定子铁芯15的槽数为72槽的例子，而槽数也可以为36槽、48槽、96槽。使定子铁芯15的内径L1比包括图3的卷绕台2在内的卷绕件1的外径L2大。从而，能够将卷绕件1嵌合到定子铁芯15的内部。

图3是表示用于卷绕绕组的卷绕件1的图。此外，图6是表示将卷绕件1嵌合到定子铁芯15时用于固定二者的位置关系的固定筒9的图。

首先，说明图3的卷绕件1。卷绕件1的主要结构部件是穿有缝隙4的筒部3和在筒部3的外周面上设置多个的大致矩形的突起形状的卷绕台2（2-1～2-6）。缝隙4的轴方向长度是卷绕台2的轴方向长度以上的长度，缝隙4的数量与旋转电机的极数对应。此处表示了12极用的卷绕件1的例子，因此配置有6个卷绕台2。由于与极数相应地配置卷绕台2，所以16极的情况下，配置8个卷绕台2。此外，缝隙4的宽度与后述的间距数对应。

以下，根据图1的流程说明。图1是表示定子制造工序的流程的图。定子制造工序的第一阶段是卷绕工序100。

首先，将卷绕件1固定到未图示的台上，用绕线装置将导线20以规定圈数卷绕到卷绕台2上。如图3所示，导线20在卷绕台2-6上完成卷绕时，固定有卷绕件1的台旋转，相邻的卷绕台2-5移动至与绕线装置相对的位置。图3中，仅图示了绕线装置的绕线引导部5。其中，卷绕件1与绕线引导部5相对地旋转，卷绕台2与绕线引导部5依次移动至相对的位置即可，也可以使卷绕件1固定不动，绕线装置在其周方向上移动并依次卷绕导线20。

绕线引导部5对于卷绕件1的卷绕台2-6在X、Y、Z方向上被数值控制，与卷绕台2-6的大致矩形的突起相应地，大致螺旋状地移动的同时送出导线20，将导线20以排成一列的状态在卷绕台2-6上卷绕多圈。此处表示了8圈的例子。

这样，在卷绕台2-6上卷绕导线20后，按照向相邻的卷绕台2-5、卷绕台2-4这样的顺序，依次反复向相邻的卷绕台的过渡动作，在卷绕件1的所有卷绕台2上连续地卷绕导线20。在卷绕件1的所有卷绕台2上连续卷绕的导线20形成线圈6。其中，图3中，线圈开始卷绕部20a是线圈6的开始卷绕的部分。根据本实施例，对卷绕件1的线圈卷绕工序不需要使卷绕台2前后移动，能够连续地卷绕，所以能够缩短卷绕时间。

其中，如果使卷绕件1在周方向上旋转，使绕线引导部5与卷绕动作相应地移动，则绕线装置的绕线引导部5的驱动结构也可以是简单结构。

图4是表示在所有卷绕台2（2-6～2-1）上连续地卷绕导线20，完成形成线圈6的状态的图。卷绕台2-2与卷绕台2-1上卷绕的线圈之间的导线20是所谓的过渡部20c。形成从线圈开始卷绕部20a到线圈结束卷绕部20b连续的线圈6。该图中，表示了从卷绕台2-6的筒部3一侧开始卷绕，连续卷绕8圈后，移动至卷绕台2-5，同样连续卷绕后，依次反复连续卷绕直至卷绕台2-1的状态。

如后所述，在使线圈6插入到槽16后的状态下，卷绕台2-6上的线圈6中，线圈的上下部分6a为定子铁芯15的槽16外的部分（线圈端），线圈的侧部6c为槽16内的部分。线圈的侧部6c是产生定子的电磁力的部分。另一方面，过渡部20c和线圈的上下部分6a是不参与电磁力产生的部分，因此使该部分越短，越能够减少铜损。

此外，位于筒部3的内侧的同心状地配置的推出板14在后述的线圈移动工序中使用。推出板14可以从最初起就配置在该位置，也可以在连续卷绕后配置在该位置。推出板14被插入缝隙4配置。

图5是从上方向看图4的图。推出板14被插入各缝隙4配置，缝隙4的位置设置在各卷绕台2-1～卷绕台2-6的两端的线圈6的位置。

定子制造工序的第二阶段是安装工序。安装工序200表示使卷绕件1嵌合到定子铁芯15的内部的工序，进一步分为插入引导部插入工序210和卷绕件安装工序220。以下说明中，对于能够更简便地实现的使用固定筒9的方法进行说明。

图6是表示用于固定定子铁芯15和卷绕件1的位置关系的固定筒9的图。固定筒9是有底的筒状体，在直径不同的两个圆周位置具有支承部10、11。此外，在内侧的支承部11的外侧，在高度方向上具备多个插入引导部12。其中，准备与图4的卷绕台2相同的个数的插入引导部12，且符合相邻的两个卷绕台2之间的空间的位置和宽度。

首先，将卷绕件1载置到固定筒9的内侧的支承部11上，接着将定子铁芯15载置到外侧的支承部10上。其结果，将卷绕件1以相互能够相对移动的状态嵌合到定子铁芯15的内部。载置该卷绕件1时的工序为插入引导部插入工序210，将定子铁芯15载置到外侧的支承部10时的工序为卷绕件安装工序220。

图7是表示将卷绕件1载置到内侧的支承部11上的插入引导部插入工序210的图。插入引导部12被插入相邻的两个卷绕台2之间的空间。插入引导部12与卷绕台2之间具有后述的间隙。

在该工序中，如果对卷绕线圈后相邻的两个卷绕台2之间，将插入引导部12从中心轴方向插入，则能够矫正卷绕线圈的卷绕鼓起。进而能够提高线圈的整齐性，向定子铁芯15的线圈插入稳定。即，线圈6成为被卷绕件1的卷绕台2和插入引导部12夹住的状态，此外，插入引导部12从轴方向插入，因此确保了线圈6的整齐性。从而，固定台9除了固定的功能以外，还起到线圈整形的功能，所以也能够称为线圈整形台。

图8是从上方向看插入了插入引导部12的阶段的卷绕件1的图。线圈6被按压到引导部12和卷绕台2两侧面，提高了整齐性。此外，推出板14被插入配置在各缝隙4中，缝隙4的位置设置在卷绕件1上卷绕的线圈的侧部6c的位置。

对于这一点的本实施例的效果，更详细地说明。在卷绕台2上卷绕了线圈6的状态下，使插入引导部从卷绕件1的轴方向插入卷绕台2之间。此处，由于在卷绕台2上整齐地卷绕为一列的线圈6卷绕为大致矩形形状，所以在卷绕台2的线圈的侧部6c产生卷绕鼓起。通常，为了抑制卷绕鼓起，增大卷绕时的张力，但是随之带来导线20被拉长，线径变细，线圈电阻增大的问题。

关于这一点，在本实施例中，降低张力，伴随卷绕鼓起进行卷绕，也能够通过将插入引导部12插入而矫正卷绕鼓起，所以能够避免伴随导线20伸长而产生的线圈电阻的增大。其中，卷绕台2与插入引导部12的间隙比线圈6的线径（包括绝缘膜）大，确保线圈6能够在卷绕件1的径向上移动的间隙。

图9是从上方看卷绕件安装工序220中的定子铁芯15和卷绕件1的状态的图。图9的例子中，在与具有大致相同大小、宽度的线圈卷绕台2相对的位置，相对合地设置有齿8。其中，图9的例子中，相对于线圈卷绕台2，定子铁芯15的槽中5个槽（4个间距）与其对应。

安装工序200，如上所述，可以将定子铁芯15和卷绕件1载置到固定筒9上，将固定筒9的多个插入引导部12从中心轴方向插入卷绕件1的卷绕台2之间的方式，进行相对的定位。

该情况下，图9中，在定子铁芯15的内径侧，卷绕件1和插入引导部12在卷绕台2的线圈6与定子铁芯15的齿8相对的位置插入。卷绕件1的线圈6被卷绕台2和插入引导部12保持，位于定子铁芯15的内径侧，因此插入定子铁芯15时，线圈6不与定子铁芯15发生干涉。

此外，由于最终能够实现图9的位置关系即可，所以插入引导部插入工序210与卷绕件安装工序220的顺序也可以相反。此外，也能够以不使用固定筒9的方法实施。

定子制造工序的第三阶段是线圈移动工序300。图10是表示本工序之前实现的定子铁芯15和卷绕件1的嵌合状态的图。图中截取表示了筒部3的上部。在定子铁芯15的内侧配置有卷绕件1，在卷绕台2上卷绕并保持有线圈6。此外，如图4所示，与沿着卷绕台2的两个侧面的位置相应地在卷绕件1的筒部3形成有缝隙4，将推出板14插入配置到缝隙4中。

本实施例中，在上述的位置关系下，在各缝隙4的位置配置推出板14作为用于使线圈6扩展的扩展部件，从筒部3的中心轴侧朝向外周侧将推出板14插入缝隙4内。筒部3的卷绕台2上卷绕的线圈6被推出板14在缝隙内的移动向缝隙4推出。

结果，线圈6从卷绕件1的筒部3的卷绕台2移动至定子铁芯15的齿8侧。然后，最终被推入齿8之间形成的槽16中。这样，线圈6从卷绕件1移动至定子铁芯15。转移设置的线圈6是定子绕组。

本实施例的制造方法的基本工序如上所述地执行，进而，还可以执行线圈扩展工序400作为第四制造工序。根据需要反复多次执行上述连续的工序，使线圈重叠卷绕，而该情况下为了在较窄区域中效率良好地进行重叠卷绕，可以使过渡部20c向外周侧扩展，顺利地进行下一次线圈转移设置插入。

进而，作为第5制造工序，还可以执行将组装的定子铁芯15、卷绕件1、固定筒9卸下成为初始状态的卸下工序500。即，取出推出板14，从固定筒9卸下定子铁芯15、卷绕件1，恢复图2、图3的状态。当然，该状态下图2的定子铁芯上，之前已卷绕的线圈6已经完成卷绕。

以下对图1的流程进行总结。

卷绕工序100：在卷绕件1上设置的放射状地突出的卷绕台2上，从卷绕件1的径向外侧，使绕线装置的绕线引导部5大致矩形螺旋状地动作，在卷绕台2上多次卷绕导线20。使绕线引导部5依次移动至邻接的卷绕台2，反复卷绕动作，连续地将导线整齐地卷绕到卷绕件1的各卷绕台2上。

安装工序200：使卷绕件1与定子铁芯15嵌合。该工序由插入引导部插入工序210和卷绕件安装工序220构成。

插入引导部插入工序210：将插入引导部12从轴方向插入相邻的卷绕台2之间。

卷绕件安装工序220：将卷绕件1从轴方向插入定子铁芯15的内径侧。被卷绕台2和插入引导部12夹住的线圈在与定子铁芯15的槽16相对的位置被定位。

线圈移动工序300：用卷绕件1的内径侧设置的推出板14将卷绕台2与插入引导部12夹住的线圈向卷绕件1的径向外侧推出，将线圈插入定子铁芯15的槽16。

线圈扩展工序400：使过渡部20c向外周侧扩展。

卸下工序500：使推出板14返回卷绕件1的内径侧，使卷绕件1和插入引导部12从定子铁芯15向轴方向移动，将定子铁芯15、卷绕件1卸下。

之后，在工序600中，判断是否需要反复一系列的工序，如果需要则返回卷绕工序100，不需要则结束一系列工序。

使插入线圈的槽16的位置在周方向上偏移的同时，反复以上制造工序流程，插入各相的线圈，最终完成2组三相线圈的插入。图2的定子铁芯15的12极72槽的情况下，槽间距为6个间距相当于电角180度的全间距。图9的例子中，以4个间距、电角120度的槽间距卷绕线圈。

以上说明了本发明，而上述说明是对本发明的基本思想概念性地表现并图示的。实现实际的装置结构时可以进行各种改进。以下记载了实现本发明具体的公开和启示。

如图11（A）所示，与绕线装置的前进方向反向地将导线20卷绕到卷绕台2的情况下，可以在图3中设置对线圈6在卷绕台2之间的过渡部20c进行引导的保持部件。由此，卷绕部不交叉，保证了线圈的整齐性，因此对定子铁芯的线圈插入稳定，能够防止线圈损伤，提高品质。

此外，图6、图7的插入引导部12与用于对定子铁芯15与卷绕件1同心地定位的固定筒9的支承部10、11为一体，但是也可以分开。

此外，图3等中缝隙4的位置和形状，以及图9的推出板14的保持或向外周侧的移动机构，可以为各种结构。向外周侧的移动机构，例如是图9中定子铁芯15与卷绕件1嵌合的状态下，沿着卷绕件1的中心轴，对将推出板14暂时固定的压入锥形部件在轴方向上向下压入的机构。可以考虑在推出板14也设置锥部，压入锥形部件的锥部与推出板14的锥部接触，使推出板7向卷绕件1的径向外侧放射状地推出。

此外，此时，也可以按压卷绕的线圈6的线圈端部的中央部。由于将线圈6从定子铁芯7的内径侧放射状地推出，线圈端较低的线圈也能够容易地插入齿8。接着，说明用本实施例的制造方法制造的旋转电机的定子。以图1的一系列的工序（100～500）的反复次数为12次的情况为例说明。

为了说明本实施例的特征，实施图1的反复处理时进行不同的三种绕线处理。第一例子中，单纯反复图1的处理。第二例子中，前半6次和后半6次，将定子铁芯15和卷绕件1嵌合时，更换卷绕件1的嵌合方向。第三例子中，将定子铁芯15与卷绕件1嵌合时，每次更换卷绕件1的嵌合方向。在第二和第三例子中，更换嵌合方向意即进行图7的嵌合时，存在按图中的位置安装，和将卷绕件1反转（使该图中的上方变为下方）安装的情况。其中，该情况下对于定子铁芯15不进行任何操作变更。

图11是表示例子1的定子的绕线状况的图。图11（A）对于图1的1次卷绕动作时得到的线圈6的结构仅抽出线圈6展开表示。此处，线圈6从卷绕开始部20a到卷绕结束部20b之间，具有线圈的上下部分6a、线圈的侧部6c、过渡部20c等各部分。作为最终产品的定子优选过渡部20c尽可能小型化，过渡部20c尽量不从定子伸出。

图11（B）表示将线圈6在定子铁芯15上卷绕12次之后的定子。进而，图11（C）表示此时的定子的C-C截面。由于该例子1中，将12组过渡部20c存在于上方的线圈直接组装，因此如图11（C）所示，过渡部20c仅存在于定子的上部。从而，由于定子的下部不存在过渡部20c，定子下部侧向定子外部的伸出少，相应地，所有组数（12组）的过渡部20c存在于上部，因此伸出集中在定子的上部侧。设此时的过渡部20c的宽度为W1。

图12是表示例子2的定子的绕线状况的图。例子2在前半的6次和后半的6次，使定子铁芯15与卷绕件1嵌合时，更换卷绕件1的嵌合方向。图12（A）中，表示了前半时卷绕在定子上的线圈A和后半时卷绕在定子上的线圈B。线圈过渡部20c位于上方向时是A线圈，位于下方向时是B线圈。

图12（B）表示卷绕12次之后的定子。进而，图12（C）表示此时的定子的C-C截面。该例子2下，前半组装6组过渡部20c存在于上方的A线圈，之后，后半组装6组过渡部20c存在于下方的B线圈，所以如图12（C）所示，定子的上部和下部分别均等地各存在6组过渡部20c。从而，从定子伸出的部分上下均等地存在。设此时的过渡部20c的宽度为W2时，其明显小于例子1的W1，限制在较窄的区域内。

图13是表示例子3的定子的绕线状况的图。与图12的不同点在于，由于每次更换卷绕件1的嵌合方向，在定子的上部侧和下部侧交替并且均等地各存在6组过渡部20c。从而，从定子伸出的部分上下均等地存在。设此时的过渡部20c的宽度为W3时，其明显小于状况2的W2，能够限制在更窄的区域内。

这样，作为实现图1的制造方法的手法的例子1至例子3中，如果单纯使从定子铁芯15伸出的线圈端部减小，则例子3是有利的。然而，由于每次要反转，存在制造装置大型化、复杂化，并且作业效率较差的问题。出于这一点，可以认为例子2是同时实现小型化和作业效率的方式。

使用图1的制造方法，进而用例子2制造的旋转电机的定子，如图12（C）的图示所示，具有定子铁芯15的上侧、下侧这两侧存在过渡部20c，并且一个过渡部比另一个过渡部更偏向外周侧，另一个过渡部比一个过渡部更偏向内周侧的结构上的特征。

此外，使用图1的制造方法，进而用例子3制造的旋转电机的定子，如图13（C）的图示所示，具有定子铁芯15的上侧、下侧这两侧存在过渡部20c，并且过渡部上下交替地配置的结构上的特征。其中，对定子铁芯15的上侧和下侧的过渡部20c的分配方法不限于以上记载。

产业上的利用可能性

以上说明了各种实施方式，根据上述实施方式，能够以生产效率高且廉价的装置提供缩短了线圈端的定子的制造方法。此外，根据上述实施方式，能够简便迅速地制造旋转电机的定子，能够应用于多种用途的旋转电机。

符号说明

1：卷绕件

2：卷绕台

3：筒部

4：缝隙

5：绕线引导部

6：线圈

7：芯背

8：齿

9：固定筒

10、11：支承部

12：插入引导部

14：推出板

15：定子铁芯

16：槽

20：导线

Claims (9)

1.一种旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，包括：

在多个突起状的卷绕台分别依次将导线多次排列卷绕的卷绕工序，其中该多个突起状的卷绕台设置在具有带缝隙的筒部的卷绕件的外周面；

使卷绕后的所述卷绕件与定子铁芯的内径侧嵌合的安装工序；和

使扩展部件从所述卷绕件的中心轴侧向外周侧插入所述缝隙，并使卷绕于所述卷绕台的线圈移动到所述定子铁芯的槽中的线圈移动工序。

2.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：

还包括卸下所述扩展部件，解除所述卷绕件和所述定子铁芯的卸下工序。

3.如权利要求2所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：

对从所述卷绕工序到所述卸下工序的一系列工序实施N次时，使该一系列工序的第一次到第M次的所述卷绕件对所述定子铁芯的安装方向，与第M+1次到第N次的所述卷绕件对所述定子铁芯的安装方向相反，

其中N为整数，M为比N小的整数。

4.如权利要求2所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：

对从所述卷绕工序到所述卸下工序的一系列工序反复实施时，每次反复时，使所述卷绕件对所述定子铁芯的安装方向相反。

5.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：

所述安装工序包括：

从轴方向将插入引导部向所述卷绕件的卷绕台之间插入的插入引导部插入工序；和

在将插入引导部插入到所述卷绕台之间的状态下，从轴方向将所述卷绕件向所述定子铁芯的内径侧插入的卷绕件安装工序。

6.如权利要求5所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：

还包括卸下所述扩展部件、解除所述定子铁芯的嵌合状态的卸下工序。

7.如权利要求6所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于：

对从所述卷绕工序到所述卸下工序的一系列工序实施N次时，使该一系列工序的第一次到第M次的所述卷绕件对所述定子铁芯的安装方向，与第M+1次到第N次的所述卷绕件对所述定子铁芯的安装方向相反，

其中，N为整数，M为比N小的整数。

8.一种旋转电机的定子，其特征在于：

定子铁芯的上下存在过渡部，并且上下一方的过渡部比另一方的过渡部更偏向所述定子铁芯外周侧，另一方的过渡部比所述一方的过渡部更偏向所述定子铁芯内周侧。

9.一种旋转电机的定子，其特征在于：

定子铁芯的上下存在过渡部，并且过渡部上下交替地配置。

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