CN103166391A - 旋转电机的定子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高形成线圈的作业效率,且能够抑制在形成线圈的过程中产生的波形绕组线圈的变形,防止波形绕组线圈的绝缘劣化的旋转电机的定子的制造方法。本发明的旋转电机的定子的制造方法具有:卷装工序,在设置有相对于轴线倾斜的引导部的线圈架上,沿着引导部卷装线圈导体;加压成形工序,使在线圈架的厚度方向上相邻的线圈边部紧贴并进行加压成形,来形成板状线圈;卷绕工序,使板状线圈的线圈边部方向与定子的轴向一致,在卷绕夹具的卷芯上以螺旋状卷绕板状线圈;狭缝安装工序,使卷绕夹具的卷芯一边沿着定子的周向旋转一边向定子芯的内径部移动,来将卷绕成螺旋状的板状线圈的线圈边部插入于狭缝。
Description
技术领域
本发明涉及波形绕组卷装方式的旋转电机的定子的制造方法。
背景技术
作为旋转电机的定子的卷装方法,已知将线圈导体卷装为波形的波形绕组卷装方式。作为通过波形绕组卷装方式构成旋转电机的定子的一个例子,例如可以举出专利文献1以及2记载的发明。在专利文献1记载的发明中,以与带状波形绕组夹具的宽度方向平行地形成狭缝导体部的方式卷绕线圈导体,来形成带状波形绕组线圈。接着,一边使环状波形绕组夹具旋转,一边卷绕多层带状波形绕组线圈,从而形成环状波形绕组线圈。然后,将环状波形绕组线圈安装于定子芯的狭缝,从而构成定子。对于在专利文献2中记载的发明也相同。另外,在专利文献1以及2记载的发明中还公开了如下的方法,即,每围绕定子芯一周设置环状波形绕组线圈,并连接它们的端部,由此形成多层的环状波形绕组线圈。
专利文献1:日本特开2009-11116号公报;
专利文献2:日本特开2004-320886号公报。
但是,在专利文献1以及2记载的发明中,带状波形绕组线圈被卷绕重叠了多层并为环状,因此卷绕的环状波形绕组线圈的外周侧的线圈间间距变宽,而内周侧的线圈间间距变窄。因此,在卷绕带状波形绕组线圈的工序以及将环状波形绕组线圈向定子芯安装的工序中,在轴向线圈端部产生变形,可能导致线圈形成不良或绝缘劣化。另外,对于每围绕定子芯一周设置环状波形绕组线圈并连接它们的端部的方法,例如,在为了提高旋转电机的输出而使狭缝内的线圈导体数增加时,焊接点数量增加而作业效率降低。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的,其问题在于提供一种能够提高形成线圈的作业效率,并且能够抑制在形成线圈的过程中产生的波形绕组线圈的变形,防止波形绕组线圈的绝缘劣化的旋转电机的定子的制造方法。
技术方案1的旋转电机的定子的制造方法,将具有交替在定子芯的各狭缝中穿过的线圈边部和与线圈边部形成一体且与线圈边部的相同侧端部连接的线圈端部的线圈导体,卷绕成波形绕组结构,来安装在各狭缝上,其特征在于,具有:卷装工序,在设置有相对于轴线倾斜的引导部的线圈架上,沿着引导部卷装上述线圈导体;加压成形工序,使在线圈架的厚度方向上相邻的线圈边部紧贴并进行加压成形,来形成板状线圈;卷绕工序,将板状线圈以螺旋状卷绕在卷绕夹具上;狭缝安装工序,使卷绕夹具的卷芯一边沿着定子的周向旋转一边向定子芯的内径部移动,来将卷绕成螺旋状的板状线圈的线圈边部插入于狭缝。
技术方案2的旋转电机的定子的制造方法,在技术方案1的基础上,在狭缝安装工序中,卷绕夹具的卷芯每移动一个绕线间距,一个板状线圈的线圈边部插入狭缝。
技术方案3的旋转电机的定子的制造方法,在技术方案1或2的基础上,在卷装工序中,每定子芯的一周的量,改变线圈架的高度,来卷装线圈导体。
技术方案4的旋转电机的定子的制造方法,在技术方案1的基础上,在加压成形工序中,在将卷装的线圈导体从上述线圈架卸下的状态下在厚度方向上进行加压成形,由此相邻的线圈边部以两层且相距一个绕线间距的状态排列。
技术方案5的旋转电机的定子的制造方法,在技术方案1的基础上,在卷绕工序中,使板状线圈的线圈边朝向的方向与定子的轴向一致,来将板状线圈卷绕为螺旋状。
技术方案6的旋转电机的定子的制造方法,在技术方案1的基础上,在卷装工序中,随着周次增加,使线圈导体长度缩短。
根据技术方案1的旋转电机的定子的制造方法,沿着相对于轴线I-I’倾斜的引导部卷装线圈导体,使线圈边部方向和定子的轴向一致来以螺旋状卷绕板状线圈,因此板状线圈不会在卷绕夹具的卷芯上重叠,能够以使螺旋前进方向的线圈边部之间的间距均等的方式卷绕板状线圈。因此,在板状线圈的卷绕工序中,不向板状线圈施加过大的张力,因此能够抑制板状线圈的变形。因此,能够防止因板状线圈变形而引起的线圈形成不良或绝缘劣化。
另外,使卷绕夹具的卷芯一边沿着定子的周向旋转一边向定子芯的内径部移动,来将卷绕成螺旋状的板状线圈的线圈边部插入于狭缝,因此能够通过增加板状线圈的卷绕周次数,来使狭缝内的线圈导体数增加,从而能够提高旋转电机的输出。因此,不必像按照定子芯的周次设置环状波形绕组线圈并连接它们的端部的方法那样,增加线圈终端部的焊接点数量。
根据技术方案2的旋转电机的定子的制造方法,卷绕夹具的卷芯每移动一个绕线间距,一个板状线圈的线圈边部插入狭缝,因此能够按照安装于狭缝的周次来调整线圈边部的推送力。因此,能够以将板状线圈插入于狭缝时需要的最小的推送力,将板状线圈向狭缝推送,从而能够抑制在狭缝安装工序中产生的板状线圈的变形。
根据权利要求3的旋转电机的定子的制造方法,每定子芯的一周的量,改变线圈架的高度,来卷装线圈导体,因此能够按照安装于狭缝的周次,以需要的线圈导体长度卷装线圈导体,能够使线圈端部的高度为需要的最低的高度。因此,能够抑制绕线电阻的增加,降低铜损。另外,能够使线圈端部的高度以需要的最低高度均等,因此能够使旋转电机的体积趋于小型化。
附图说明
图1是示出第一实施方式的线圈导体卷装于线圈架的状态的主视图。
图2是图1所示的线圈架端部的放大图。
图3是线圈架的侧视图。
图4是示出引导部的倾斜角和定子的各轴间的位置关系的说明图。
图5中的(a)是板状线圈的俯视图,图5中的(b)是板状线圈的主视图。
图6是示出利用卷绕夹具卷绕板状线圈的状态的立体图。
图7是图6所示的定子芯的局部放大图,是示出将板状线圈插入于狭缝的状态的立体图。
图8是示意性地示出卷绕夹具的截面的示意图。
图9是示出推送机构的推送部、板状线圈以及狭缝间的位置关系的定子的轴向的局部剖视图。
图10是示出板状线圈安装于狭缝的状态的定子的轴向的俯视图。
图11A、图11B、图11C、图11D是示出板状线圈的端部结构的一个例子的示意图。
图12是第二实施方式的线圈架的主视图。
图13是示出在图12的线圈架的一部分卷绕有线圈导体的状态的主视图。
图14是第二实施方式的定子的径向的局部剖视图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外,对于各实施方式的共同的部位标注共同的附图标记来对应,从而省略重复的说明。此外,各图是示意图,而并不是由细微部分结构的尺寸规定的。
(1)第一实施方式
本实施方式的旋转电机的定子的制造方法是将线圈导体30卷装成波形绕组结构来安装于各狭缝62的旋转电机的定子60的制造方法。在本实施方式中,具有卷装工序、加压成形工序、卷绕工序以及狭缝安装工序,并按该顺序实施。
(卷装工序)
卷装工序是在线圈架40上卷绕线圈导体30的工序。图1是示出线圈导体30卷装于线圈架40的状态的主视图。图2是图1所示的线圈架40的端部的放大图。图3是线圈架40的侧视图。线圈导体30具有:交替穿过定子芯61的各狭缝62的线圈边部10;与线圈边部10形成一体并与线圈边部10的同一侧端部连接的线圈端部20。线圈导体30使用绕线的导体表面被瓷漆(enamel)等绝缘层覆盖且截面为多边形的多边形线。此外,绕线的截面形状,不特别被限定,而可以采用任意的截面形状。例如,能够采用截面为圆形的圆线等各种截面形状的绕线。另外,定子芯61能够使由电磁钢板形成的芯板在定子60的轴向Z上层叠多张来形成。
线圈架40具有主体部41以及侧框部42、42,主体部41以能够从宽度方向装卸的方式被侧框部42、42夹持。在主体部41的卷装部411、411设置有以倾斜角θ相对于轴线I-I’倾斜的引导部43。引导部43例如由能够引导线圈导体30的槽构成,槽的间距设定为,与线圈边部10安装于狭缝62时的绕线间距S相同。此外,引导部43也可以仅设置于主体部41的一个卷装部411上。
图4是示出引导部43的倾斜角和定子60的各轴间的位置关系的说明图。横轴表示定子60的周向X,纵轴表示定子60的轴向Z。在该图中,将线圈导体30开始卷装的线圈边部10与轴线I-I’的交点设为点A,将卷装定子芯61一周的卷装结束的线圈边部10与轴线I-I’的交点设为点B。另外,将轴线I-I’与横轴的交点设为点C,将从点A至横轴的距离设为AD,将从点A至纵轴的距离设为AE。在此,当设定子60的狭缝数量为n(在该图中为48个)时,定子芯61的周向X上的长度可以利用绕线间距S来用n×S表示,在该图中,相当于AE之间的长度。∠BAE为90°-θ,因此倾斜角θ可以利用BE的距离h,用下式1来表示。此外,如后述那样,对线圈导体30加压成形的板状线圈31以螺旋状卷绕于卷绕夹具50的卷芯51,因此距离h可以是将线圈边部10及线圈端部20的轴向Z上的长度和后述的间隙1G进行相加而成的距离。
(式1)
θ=90°-tan-1(h/(n×S))
在本工序中,沿着线圈架40的引导部43卷装线圈导体30。具体地说,可以使线圈导体30以倾斜角θ相对于轴线I-I’固定,使线圈架40围绕轴线I-I’旋转来卷装,也可以固定线圈架40来以螺旋状卷装线圈导体30。此外,绕线可以每一条地卷装在线圈架40上,也可以使每多条同时卷装。例如,如图2所示,可以同时卷装12个绕线。在该情况下,在线圈架40的长度方向上,以U相(顺方向U1)、U相(顺方向U2)、W相(逆方向W1)、W相(逆方向W2)、V相(顺方向V1)、V相(顺方向V2)、U相(逆方向U1)、U相(逆方向U2)、W相(顺方向W1)、W相(顺方向W2)、V相(逆方向V1)、V相(逆方向V2)的顺序,形成相线圈。在此,顺方向指从相端子侧观察向离开的方向卷装,将这样的线圈导体30称为线圈单元1a。另外,逆方向指向接近相端子侧的方向卷装,将这样的线圈导体30称为线圈单元1b。在本实施方式中,2个同相的线圈边部10、10在线圈架40的长度方向上相邻,与在线圈架40的厚度方向上相向的线圈边部10、10一起共4个,构成同相线圈的绕线单位。同相的线圈边部10、10、10、10由线圈端部20连接,使在旋转电机驱动时流动的电流方向一致,从而能够构成由12个绕线单位形成的三相旋转电机。对于线圈导体30的连接顺序以及线圈终端部,在后面详细叙述。
(加压成形工序)
加压成形工序是使在线圈架40的厚度方向上相邻的线圈边部10、10紧贴并进行加压成形来形成板状线圈31的工序。图5中的(a)是板状线圈31的俯视图,图5中的(b)是板状线圈31的主视图。首先,将卷装的线圈导体30从线圈架40卸下。在支撑线圈架40的主体部41的状态下,使侧框部42、42分别与轴线I-I’平行地移动,由此能够从主体部41卸下侧框部42、42。然后,从线圈导体30卸下主体部41。此时,为了保持在线圈架40的厚度方向上相邻的线圈边部10、10的相邻状态,例如能够采用梳状夹具。通过使梳状夹具的凸部之间的间距与绕线间距S相同,在梳状夹具的各凹部中插入在线圈架40的厚度方向上相邻的线圈边部10、10,从而能够保持该相邻状态。
在本工序中,为了对线圈边部10、10进行加压成形,采用未图示的加压成形夹具。加压成形夹具具有与线圈架40的卷装部411的形状大致相同的一对加压部。通过一对加压部从线圈架40的厚度方向夹持线圈边部10、10,在线圈架40的厚度方向上进行加压成形。由此,在线圈架40的厚度方向上相邻的线圈边部10、10,以在线圈架40的长度方向(轴线I-I’方向)上两层且相距一个绕线间距的状态排列。当如后述那样连接线圈终端部时,形成板状线圈31。此外,考虑在加压成形时绕线损伤的情况,可以在加压成形后涂上修补用树脂涂层等。
(卷绕工序)
卷绕工序是在卷绕夹具50的卷芯51上以螺旋状卷绕板状线圈31的工序。图6是示出利用卷绕夹具50卷绕板状线圈31的状态的立体图。在本工序中,使板状线圈31的线圈边部10的方向与定子60的轴向Z一致,以螺旋状卷绕板状线圈31。
如图4所示,当以螺旋状卷绕板状线圈31时,以使线圈边部10的方向与定子60的轴向Z一致的方式,设定线圈架40的引导部43的倾斜角θ。另外,如图6所示,卷绕夹具50的卷芯51的轴芯方向与定子60的轴向Z一致。因此,在使板状线圈31相对于轴线I-I’倾斜角度θ的状态下,通过在卷芯51上卷绕板状线圈31,能够使板状线圈31的线圈边部10的方向与定子60的轴向Z一致且以螺旋状卷绕板状线圈31。此外,能够在卷绕夹具50的卷芯51上设置沿着轴芯方向延伸的螺旋状的卷绕引导部511。卷绕引导部511的间距设置为与卷绕间距相同,也可以与绕线间距S相同。由此,在使板状线圈31相对于轴线I-I’倾斜角度θ的状态下,易于在卷芯51上卷绕板状线圈31。
在本实施方式中,板状线圈31能够沿着定子芯61的周向X绕4周。在此,将配置于狭缝62的最外周的板状线圈31称为第一板状线圈3L1。将配置于第一板状线圈3L1的内周侧的板状线圈31称为第二板状线圈3L2。将配置于第二板状线圈3L2的内周侧的板状线圈31称为第三板状线圈3L3。并且,将配置于第三板状线圈3L3的内周侧即配置于狭缝62的最内周的板状线圈31称为第四板状线圈3L4。图6示出从线圈始端部31S开始卷绕板状线圈31且将板状线圈31卷绕至线圈终端部31E的状态。因此,在卷芯51上从线圈始端部31S侧以第一板状线圈3L1、第2板状线圈3L2、第三板状线圈3L3、第四板状线圈3L4的顺序卷绕有板状线圈31。此外,如该图所示,板状线圈31在卷芯51的轴芯方向上以间隙1G卷绕为螺旋状。通过设置间隙1G,能够防止周次不同的板状线圈31的线圈端部20重叠的情况。因此,在后述的狭缝安装工序中,能够将线圈边部10顺利地插入于狭缝62中。
在本实施方式中,沿着相对于轴线I-I’倾斜的引导部43卷装线圈导体30,使线圈边部10的方向与定子的轴向Z一致来以螺旋状卷绕板状线圈31,因此板状线圈31不会在卷绕夹具50的卷芯51上重叠,能够以使螺旋前进方向上的线圈边部10之间的间距均匀的方式卷绕板状线圈31。因此,在板状线圈31的卷绕工序中,不向板状线圈31施加过大的张力,因此能够抑制板状线圈31变形。因此,能够防止因板状线圈31变形而引起的线圈形成不良或绝缘劣化。
(狭缝安装工序)
狭缝安装工序是使卷绕夹具50的卷芯51一边沿着定子60的周向X旋转一边向定子芯61的内径部63移动,将以螺旋状卷绕的板状线圈31的线圈边部10插入于狭缝62的工序。图7是图6所示的定子芯61的局部放大图,是示出将板状线圈31插入于狭缝62的状态的立体图。该图示出卷绕夹具50的卷芯51每移动一个绕线间距,沿着定子60的径向Y推送一个板状线圈31的线圈边部10,来插入于狭缝62的情况。图8是示意性地示出卷绕夹具50的截面的示意图。
卷绕夹具50具有支撑部52,该支撑部52在圆筒状的卷芯51的内周侧支撑卷芯51并使其能够旋转。在支撑部52的内周侧与卷芯51同轴地支撑有由滚珠螺杆等构成的进给机构53并使其能够旋转,进给机构53经由减速机54与伺服马达55相连接。减速机54的输出侧与卷芯51的轴芯方向端部相连接,通过使伺服马达55旋转,卷芯51能够沿着定子60的周向X每次旋转360°/S(S是绕线间距,下面相同)的旋转角。另外,卷芯51具有齿条及小齿轮机构56,小齿轮与伺服马达57相连接。小齿轮与伺服马达57的旋转连动而旋转,通过齿条将旋转运动转换为直线运动,从而卷芯51能够沿着定子60的轴向Z移动。由此,卷绕夹具50能够使卷芯51一边沿着定子60的周向X旋转一边向定子芯61的内径部63移动。卷芯51每沿着定子60的周向X旋转360°/S,能够沿着定子60的轴向Z移动S/tanθ。此外,定子芯61的内径部63是指,容纳有未图示的转子的部分。
在进给机构53上经由凸轮机构58设置有推送机构59。借助伺服马达55旋转,进给机构53的未图示的被驱动部沿着定子60的轴向Z移动。此时,设置于被驱动部的突出部581相对于推送机构59倾斜移动,由此能够将推送机构59的推送部591向定子60的径向Y推送。推送部591的宽度比狭缝62的周向X上的长度稍微小,推送部591的高度59h与狭缝62的轴向Z上的长度大致相同。通过将推送部591向定子60的径向Y推送,能够将板状线圈31的线圈边部10向定子60的径向Y推送,从而能够将线圈边部10插入于狭缝62中。
图8示出推送部591刚刚推送线圈边部10之后的状态。此时,突出部581处于最下降位置,推送部591从卷芯51的外周面被推送出距离5L1。另一方面,在推送机构59处于非动作状态时,突出部581处于非动作位置580,推送部591与卷芯51的外周面大致处于同一面上。此外,能够按照配置于狭缝62的板状线圈31的周次,改变推送部591从卷芯51的外周面被推送出的距离。例如,在推送配置于狭缝62的最内周的第四板状线圈3L4时,使突出部581倾斜移动至调整位置582,从而能够从卷芯51的外周面将推送部591推送出距离5L2。由此,能够调整从狭缝62的开口部到第四板状线圈3L4的距离。
图9是示出推送机构59的推送部591、板状线圈31以及狭缝62间的位置关系的定子60的轴向Z的局部剖视图。在本工序中,每使卷芯51沿着定子60的周向X旋转360°/S,使卷芯51沿着定子60的轴向Z移动S/tanθ。然后,使板状线圈31的线圈边部10与狭缝62的开口部相向,通过推送部591推送线圈边部10。当推送了线圈边部10时,同样使卷芯51旋转以及移动,使推送部591复原至非动作状态,并且使沿着周向X相邻的线圈边部10与下一狭缝62的开口部相向。然后,通过推送部591推送线圈边部10。通过重复上述动作,使卷芯51旋转,来将配置于狭缝62的最外周的第一板状线圈3L1插入于狭缝62中。
同样,当卷芯51再旋转一周时,配置于第一板状线圈3L1的内周侧的第二板状线圈3L2插入于狭缝62中。此时,第一板状线圈3L1被第二板状线圈3L2向定子60的径向Y推送。当卷芯51再旋转一周时,配置于第二板状线圈3L2的内周侧的第三板状线圈3L3插入于狭缝62中。此时,第一板状线圈3L1以及第二板状线圈3L2被第三板状线圈3L3向定子60的径向Y推送。当卷芯51再旋转一周时,配置于狭缝62的最内周的第四板状线圈3L4插入于狭缝62中。此时,第一板状线圈3L1、第二板状线圈3L2以及第三板状线圈3L3被第四板状线圈3L4向定子60的径向Y推送。这样,第一板状线圈3L1至第四板状线圈3L4配置于狭缝62内的规定位置。图10是示出板状线圈31安装于狭缝62中的状态的定子60的轴向Z的俯视图。该图示出定子芯61的4周的量的板状线圈31安装于狭缝62的状态。
在本实施方式中,卷绕夹具50的卷芯51每移动一个绕线间距,向狭缝62插入一个板状线圈31的线圈边部10,因此能够按照安装于狭缝62的周次,来调整线圈边部10的推送力。因此,能够利用在将板状线圈31插入于狭缝62时需要的最小的推送力,来将板状线圈31推送到狭缝62中,从而能够抑制在狭缝安装工序中产生的板状线圈31的变形。另外,在本实施方式中,使卷绕夹具50的卷芯51一边沿着定子60的周向X旋转一边向定子芯61的内径部63移动,使以螺旋状卷绕的板状线圈31的线圈边部10插入于狭缝62中,因此通过使板状线圈31的卷绕周次数增加,能够使狭缝62内的线圈导体数增加,从而能够提高旋转电机的输出。
(板状线圈的线圈终端部)
接着,示出板状线圈31的线圈终端部的结构例。图11A、图11B、图11C、图11D是示出板状线圈31的端部结构的一个例子的示意图。该图示出在板厚方向上观察的板两端部的绕线的连接状态。图11A至图11C依次表示U相至W相的一个相的连接状态,图11D表示三个相的连接状态。在本实施方式中,X1相(X是U、V、W中的某一个,下面相同)的线圈单元1a与X2相的线圈单元1b串联而形成相单位线圈5X1。另外,X2相的线圈单元1a与X1相的线圈单元1b串联而形成相单位线圈5X2。相单位线圈5X1、5X2并联,从而形成相线圈6X。
在该图中,用实线表示线圈单元1a,用虚线表示线圈单元1b。图中的圆圈数字表示从相端子5TX至中性点5N的绕线的连接顺序。相单位线圈5X1、5X2并联,因此为了便于说明,利用从1开始的圆圈数字表示相单位线圈5X1的绕线的连接顺序,利用从100开始的圆圈数字表示相单位线圈5X2的绕线的连接顺序。下面,基于图11A举例说明U相,而对于V相以及W相也相同。
U1相的线圈单元1a与U2相的线圈单元1b串联而形成相单位线圈5U1。U1相的线圈单元1a,将U相端子5TU作为起点向纸面右方卷装(圆圈数字1至5)。U1相的线圈单元1a在板端部的连接点5JU1,与U2相的线圈单元1b相连接。U2相的线圈单元1b在连接点5JU1卷绕返回而向纸面左方卷装(圆圈数字6至11),与中性点5N相连接。此外,U2相的线圈单元1a、1b相对于U1相的线圈单元1a、1b在可动元件磁极的移动方向(纸面右方向)上分离一个绕线间距,线圈单元1a、1b在板厚度方向上成对。
U2相的线圈单元1a与U1相的线圈单元1b串联而形成相单位线圈5U2。U2相的线圈单元1a,将U相端子5TU作为起点向纸面右方卷绕(圆圈数字100至104)。U2相的线圈单元1a在板端部的连接点5JU2,与U1相的线圈单元1b相连接。U1相的线圈单元1b在连接点5JU2卷绕返回而向纸面左方卷绕(圆圈数字105至110),在板端部的连接点5JU3与U2相的线圈单元1b连接,来与中性点5N相连接。此外,也可以不在连接点5JU3进行连接,而直接分配至中性点5N,来使三相都在中性点5N进行接合处理。
在将板状线圈31安装于狭缝62之后,在相端子5TX进行接合及引出处理,在中性点5N进行接合以及在板端部的连接点5JX1、5JX2接合绕线。在接合三相之后对接合部进行绝缘处理,通过浸渍漆膜(varnish)、树脂铸模等将绕线固定在定子芯61上。此外,优选,通过绝缘材料使狭缝62与板状线圈31之间绝缘。另外,通过使定子芯61为楔形等,能够防止板状线圈31从狭缝62脱落。
在本实施方式中,以除了线圈边部10、10换接的板端部之外,整节距绕组成为波形绕组结构的方式进行卷装,因此能够使整节距绕组部分的线圈端部20的高度均匀。另外,能够在板端部换接线圈边部10、10,因此容易制作线圈,从而提高操作性。而且,对线圈边部10、10进行换接的同相的线圈端部20不在板厚度方向上重叠,因此能够使换接线圈边部10、10的线圈端部20紧凑。
(变形方式)
线圈架40的引导部43,例如可以采用沿着线圈架40的宽度方向延伸的引导销。在该情况下,引导销分别设置在侧框部42、42,在侧框部42、42之间成对。一对引导销配置为,使将引导销的基端部彼此连接的直线相对于线圈架40的轴线I-I’倾斜倾斜角θ。在轴线I-I’方向上相邻的引导销的间距设定为,与在线圈边部10安装于狭缝62时的绕线间距S相同。
推送机构59的推送部591,也可以沿着定子芯61的周向X设置多个。由此,能够将多个线圈边部10同时插入于各狭缝62中。在该情况下,线圈边部10以从定子芯61突出的状态插入于狭缝62中,因此需要使线圈边部10沿着定子60的轴向Z适当地移动。此外,推送机构59只要能够将以螺旋状卷绕的板状线圈31的线圈边部10插入于狭缝62中即可,而并不限定其结构。例如,推送机构59也可以形成为向推送部591喷出空气等,来将推送部591向狭缝62推送。
同相的线圈边部10的种类数并不限定于两个(X1相、X2相),也可以是3个以上(X1相、X2相、X3相、……、Xm相,其中m是自然数)。另外,对于板状线圈31的线圈终端部,能够使从相端子侧观察时向离开的方向卷装的线圈单元1a和向接近相端子侧的方向卷装的线圈单元1b形成一体,来卷绕绕线。在该情况下,不需要在板端部的连接点5JX1、5JX2接合绕线。此外,旋转电机并不限定于Y结线方式,也可以由△结线方式形成。另外,也可以串联相单位线圈5X1、5X2,来形成相线圈6X。
(2)第二实施方式
在本实施方式中,与第一实施方式不同的是卷装工序。图12是线圈架40a的主视图。图13是示出在图12的线圈架40a的一部分卷绕有线圈导体30的状态的主视图。图14是定子60的径向Y的局部剖视图。图14相当于图10所示的II-II’部分的剖视图。本实施方式中采用的线圈架40a与在第一实施方式中采用的线圈架40相比,侧框部42a、42a具有特征。此外,在本实施方式中采用的主体部41a的引导部43的倾斜角为θ’,但是也可以与在第一实施方式中采用的主体部41相同,使引导部43的倾斜角为θ。
如图12所示,侧框部42a在长度方向上依次具有第一卷装部421、第一渐变部422、第二卷装部423、第二渐变部424、第三卷装部425、第三渐变部426以及第四卷装部427。第一卷装部421是卷装与配置于狭缝62的最外周的第一板状线圈3L1相当的线圈导体30的部分,线圈架40a的倾斜方向上的长度为4L1。第二卷装部423是卷装与第二板状线圈3L2相当的线圈导体30的部分,线圈架40a的倾斜方向上的长度为4L2。第一渐变部422是与第一板状线圈3L1相当的线圈导体30和与第二板状线圈3L2相当的线圈导体30之间的第一板上升部1T1,线圈架40a的倾斜方向上的长度从4L1渐渐缩短至4L2。
第三卷装部425是卷装与第三板状线圈3L3相当的线圈导体30的部分,线圈架40a的倾斜方向上的长度为4L3。第二渐变部424是与第二板状线圈3L2相当的线圈导体30和与第三板状线圈3L3相当的线圈导体30之间的第二板上升部1T2,线圈架40a的倾斜方向上的长度从4L2渐渐缩短至4L3。第四卷装部427是卷装与配置于狭缝62的最内周的第四板状线圈3L4相当的线圈导体30的部分,线圈架40a的倾斜方向上的长度为4L4。第三渐变部426是与第三板状线圈3L3相当的线圈导体30和与第四板状线圈3L4相当的线圈导体30之间的第三板上升部1T3,线圈架40a的倾斜方向上的长度从4L3渐渐缩短至4L4。此外,第一板上升部1T1至第三板上升部1T3是在图10中用虚线包围的区域。
相对于线圈架40的轴线I-I’的倾斜角为θ’,因此线圈架40a的宽度方向的高度(下面仅称为线圈架40a的高度),例如在第一卷装部421的情况下为4L1×sinθ’。对于第二卷装部423、第三卷装部425以及第4卷绕部427也相同,线圈架40a的高度是4L2×sinθ’、4L3×sinθ’、4L4×sinθ’。在本实施方式中,设定第一卷装部421至第四卷装部427中线圈架40a的高度,使得在将板状线圈31安装到狭缝62之后,第一板状线圈3L1至第四板状线圈3L4的各线圈端部20的高度20h均等。
在本实施方式的卷装工序中,在定子芯61上每卷绕一周,改变线圈架40a的高度来卷绕线圈导体30。线圈导体30随着成为第一周(与配置于狭缝62的最外周的第一板状线圈3L1相当)、第二周(相当于第二板状线圈3L2)、第三周(相当于第三板状线圈3L3)、第四周(与配置于狭缝62的最内周的第四板状线圈3L4相当),所需要的线圈导体长度变短。在本实施方式中,每定子芯61的一周的量,改变线圈架40a的高度,来卷绕线圈导体30,因此能够按照向狭缝62安装的周次,以需要的线圈导体长度来进行卷装,能够将线圈端部20的高度20h设为需要的最低的高度。因此,能够抑制绕线电阻的增加,并能够减少铜损。另外,如图14所示,能够使线圈端部20的高度20h以所需要的最低的高度均等,因此能够使旋转电机的体积小型化。
(3)其它
本发明并不仅限定于上述且在附图所示的实施方式,能够在不脱离宗旨的范围内,进行适当的变更。另外,本发明能够用于波形绕组卷绕方式的各种旋转电机,例如,能够用于车辆用电动机或在家庭用电器上利用的电动机或者驱动一般的产业用机械的电动机。
Claims (6)
1.一种旋转电机的定子的制造方法,将具有在沿着定子芯的周向形成的狭缝中穿过的线圈边部的线圈导体卷装成波形绕组结构,来安装在上述各狭缝上,其特征在于,
具有:
卷装工序,在设置有相对于轴线倾斜的引导部的线圈架上,沿着上述引导部卷装上述线圈导体;
加压成形工序,使在上述线圈架的厚度方向上相邻的上述线圈边部紧贴并进行加压成形,来形成板状线圈;
卷绕工序,将上述板状线圈以螺旋状卷绕在卷绕夹具上;
狭缝安装工序,使上述卷绕夹具的卷芯一边沿着上述定子的周向旋转一边向上述定子芯的内径部移动,来将卷绕成螺旋状的上述板状线圈的上述线圈边部插入于上述狭缝。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法,其特征在于,在上述狭缝安装工序中,上述卷绕夹具的上述卷芯每移动一个绕线间距,一个上述板状线圈的上述线圈边部插入上述狭缝。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子的制造方法,其特征在于,在上述卷装工序中,每上述定子芯的一周的量,改变上述线圈架的高度,来卷装上述线圈导体。
4.根据权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法,其特征在于,在上述加压成形工序中,在将卷装的线圈导体从上述线圈架卸下的状态下在上述厚度方向上进行加压成形,由此相邻的上述线圈边部以两层且相距一个绕线间距的状态排列。
5.根据权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法,其特征在于,在上述卷绕工序中,使上述板状线圈的上述线圈边朝向的方向与上述定子的轴向一致,来将上述板状线圈卷绕为螺旋状。
6.根据权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法,其特征在于,在上述卷装工序中,随着周次增加,使线圈导体长度缩短。
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