CN105122384B - 集合导体的制造方法和设置有集合导体的电动机 - Google Patents

集合导体的制造方法和设置有集合导体的电动机 Download PDF

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Abstract

根据本发明的一个方面的一种集合导体制造方法包括：将多个周边线材(10)绕中心线材(30)对准，以便形成集合导体，每个周边线材具有至少两个侧表面，所述至少两个侧表面中的一个与周向方向上的一侧上的相邻的周边线材相对，而所述至少两个侧表面中的另一个与所述周向方向上的另一侧上的相邻的周边线材相对，在该集合导体中，中心线材(30)与周边线材(10)对准；绕形成集合导体的中心线材(30)对多根周边线材(10)进行扭转；和将扭转集合导体塑性成形为大致矩形截面形状。设置有两个侧表面的周边线材(10)具有这样的截面形状，其中侧表面之间的宽度朝中心线材(30)变窄。

Description

集合导体的制造方法和设置有集合导体的电动机
技术领域
本发明涉及一种集合导体的制造方法和一种设置有该集合导体的电动机。
背景技术
线圈导线通常是集合导体，该集合导体由具有内部导体的导体线形成，每根导体线均具有小截面积，使得集合导体在截面上具有分割的形状。该导体能够减小在线圈中产生的铜涡流损失。用于该线圈的一根这种电线由扭转在一起的多个导体形成。
在该线圈导线中，占据空间的导体占空系数通过导体线之间不期望的间隙减小。导体占空系数的下降导致线圈导线的电阻值的增加。因此，日本专利申请公开No.2009-245658(JP 2009-245658 A)描述了一种通过将多个圆形截面导体扭转在一起并且对它们进行处理使得整个导体的截面形状为大致平坦形来形成平坦扭转导体的方法。
发明内容
在JP 2009-245658 A中描述的方法改进在线圈中使用的平坦扭转导体的占空系数。然而，在该平坦扭转导体的内部产生了在线材之间的间隙。因此，在平坦扭转导体中导体的占空系数减小。本发明提供包括平坦扭转导体的集合导体，并且改进设置有该集合导体的线圈等的导体的占空系数。
本发明的第一方面涉及一种集合导体制造方法，该方法包括：将多个周边线材绕中心线材对准，以便形成集合导体，每个周边线材具有至少两个侧表面，所述至少两个侧表面中的一个与周向方向上的一侧上的相邻的周边线材相对，而所述至少两个侧表面中的另一个与所述周向方向上的另一侧上的相邻的周边线材相对，在所述集合导体中，所述中心线材与所述周边线材对准；绕形成集合导体的中心线材对多个周边线材进行扭转；和将扭转的集合导体塑性成形为大致矩形截面形状。周边线材设置有两个侧表面，所述两个侧表面中的每一个具有这样的截面形状，其中，侧表面之间的宽度朝中心线材变得更窄。
内周表面形成在每个周边线材上，内周表面接触在靠近中心线材的一侧上的两个侧表面中的每一个的端部，并且与中心线材相对。中心线材的外表面可以具有向外突出并且在中心线材延伸的方向上连续的截面形状。内周表面可以具有向内弯曲并且在周边线材延伸的方向上连续的截面形状。
集合导体制造方法还可以包括：在对准周边线材之前，通过使将变成周边线材的至少一部分的导体线的外周部分塑性变形例如对其进行滚压并且形成两个侧表面来进行线材成形。当线材成形时，其上形成有两个侧表面的周边线材设置有比中心线材更高的硬度。
当将周边线材绕中心线材对准时，在每个周边线材的内周表面正接触中心线材的同时在相邻的周边线材的侧表面之间设置有间隙。当扭转多个周边线材时，在每个周边线材的内周表面正接触中心线材的同时间隙可以减小。
设置有两个侧表面的周边线材可以各自具有这样的截面形状，其中，侧表面之间的宽度朝中心线材变得更窄，使得当将周边线材绕中心线材对准时，间隙朝中心线材变得更窄。
当对准周边线材时，在离集合导体的中心d/2的距离处，在周边线材的两个侧表面之间在周向方向上的长度满足下面的表达式(1)。
在此处，d/2是在对准之后离集合导体的中心的距离，并且P是在扭转之后对应于集合导体的一个扭转的长度(扭转节距)。本发明的另一个方面涉及设置有线圈的电动机，线圈包括由上文描述的方法中的任一种制造的集合导体。
因此，本发明的方面能够提供具有大致平坦形状的扭转导体，并且改进设置有该扭转导体的线圈等的导体的占空系数。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义，其中相似的数字符号表示相似的元件，并且其中：
图1为示出根据本发明的第一示例实施例的集合导体的制造方法的流程图的视图；
图2为根据第一示例实施例的在对准过程之后集合导体的截面图；
图3为根据第一示例实施例的在对准过程之后集合导体的示意图；
图4为根据第一示例实施例的在扭转过程之后集合导体的示意图；
图5为根据第一示例实施例的在塑性成形过程之后集合导体的示意图；
图6为根据第一示例实施例的在塑性成形过程之后集合导体的侧视图；
图7为根据第一示例实施例的集合导体的截面图；
图8为根据本发明的第二示例实施例的技术问题的第一说明性视图；
图9为根据第二示例实施例的技术问题的第二说明性视图；
图10为根据第二示例实施例的技术问题的第三说明性视图；
图11为根据第二示例实施例的技术问题的第四说明性视图；
图12为根据第二示例实施例的在对准过程之后集合导体的截面图；
图13为根据第二示例实施例的在塑性成形过程之后集合导体的截面图；
图14为根据第二示例实施例的第三修改示例的在对准过程之后集合导体的截面图；
图15为根据第二示例实施例的制造设备的示意图；
图16为根据发明的第三示例实施例的在对准过程之后集合导体的截面图；
图17为根据第三示例实施例的在扭转过程之后集合导体的截面图；
图18为根据第三示例实施例的技术问题的第一说明性视图；
图19为根据第三示例实施例的技术问题的第二说明性视图；
图20为根据第三示例实施例的技术问题的第三说明性视图；
图21为示出根据一示例的周边线材的形状的第一图形；
图22为示出根据一示例的周边线材的形状的第二图形；
图23为根据一示例的制造设备的示意图；
图24为根据一示例的制造设备的第一压力辊的截面图；
图25为根据一示例的制造设备的第二压力辊的截面图；
图26为根据一示例的集合导体的截面图；
图27为根据比较示例的集合导体的截面图；并且
图28为根据另一个比较示例的集合导体的截面图。
具体实施方式
[第一示例实施例]
该示例实施例的集合导体的制造方法是由导体线的集合形成的集合导体的制造方法。集合导体的制造方法包括对准过程S11、扭转过程S12和塑性成形过程S13，如图1所示。
<制造方法>
对准过程S11是涉及布置多个周边线材10的过程，多个周边线材10中的每一个由绕中心线材30的导体形成，中心线材30也由导体形成，从而形成集合导体，在集合导体中，中心线材30和周边线材10对准，即，从而形成对准的集合导体100，如图2和图3所示。
中心线材30被定位在对准集合导体100的中心，因此填充在该空间中。因此，在对准集合导体100的中心的间隙29能够减小。该间隙29是不期望的间隙，其减小将在稍后描述的集合导体102的导体占空系数。另外，设置中心线材30，使得间隙29能够有效地减小。
该示例实施例涉及扭转的集合导体。扭转的优点将在稍后描述，但是中心线材30对于扭转集合导体而言不是绝对必要的，即，中心线材30不必以螺旋方式卷绕。因此，例如，对准的集合导体100可以在无中心线材30的情况下对准。
在这种情况下，周边线材10可以具有风扇状截面形状，其具有朝对准集合导体100的中心渐缩的末端。因此，位于对准集合导体100的中心处的空间能够被填充。
然而，具有这种形状的周边线材难以通过成形丝获得，因此生产效率将下降。因此，在该示例实施例中，在已对准的集合导体100的内部中心线材30对准。
在对准过程S11中，周边线材10中的至少一些具有两个或更多个侧表面。如图2中所示，一个周边线材10具有侧表面11和侧表面12。此外，在这两个或更多个侧表面中，侧表面中的两个与在周向方向上的相邻的两侧上的周边线材10相对。
如图2中所示，侧表面11与在一侧上的相邻的周边线材10的侧表面19相对。另外，侧表面12与在另一侧上的相邻的周边线材10的侧表面20相对。因此，相邻的周边线材10之间的间隙变得更小。除了在将在稍后描述的本发明的第三示例实施例的情况下，该间隙是不期望的间隙，其减小集合导体102的导体占空系数。
此外，两个侧表面之间的间隙变得从对准的集合导体100的外周侧朝对准的集合导体100的中心线材30变得更窄。如图2和图3所示，周边线材10中的每一个使得侧表面11与侧表面12之间的宽度朝具有稍后描述的内周表面13的一侧变得更窄。然而，在对准步骤S1中，每个周边线材10也可以被对准，使得具有内周表面13的一侧(在此处，宽度变窄)靠近或接触中心线材30。因此，周边线材10与中心线材30之间的间隙29变得更小。
扭转过程S12是用于通过绕中心线材30扭转对准的集合导体100来形成扭转集合导体101的过程。在下文中，该扭转集合导体101还可以简单地被称为“扭转集合导体”。对准的集合导体100是其中具有上文所描述的形状的中心线材30和周边线材10被对准的集合导体，因此，在扭转过程S12中，截面91能够通过扭转对准的集合导体100同时维持截面90的大致圆形形状来产生。
集合导体将是线圈材料，因此它可以例如被弯曲成U形。当电流被施加到该集合导体时，在集合导体中可以产生环流。因此，集合导体可以由扭转集合导体形成。
利用扭转集合导体，多个周边线材10以螺旋形式被扭转，因此环流趋向于不产生。在扭转过程S12中，扭转方向不特别地受到限制。无论扭转方向是右扭转方向还是左扭转方向，都显示上文描述的效果。
塑性成形过程S13是用于从扭转集合导体101形成集合导体102的过程，如图5所示。塑性成形过程S13是涉及对已经被扭转的扭转集合导体101施加外力并且将该扭转集合导体101塑性成形为大致矩形(平坦)截面形状的过程。扭转集合导体101维持其大致圆形形状，因此其中导体的占空系数很高的集合导体102能够在塑性成形过程S13中形成。
当形成扭转集合导体101时，大致平面压力可以施加在大致平坦形状的截面92的图纸中的竖直方向和横向方向两者上。作为该过程的结果，集合导体102具有大致矩形(平坦)截面92，如图7所示。
集合导体102具有大致矩形(平坦)截面92。因此，当进一步捆绑它(即，集合导体102)作为线圈等的部分时，例如，集合导体102可以在图纸中的竖直方向和横向方向上被紧紧地捆扎，使得集合导体之间的间隙是小的。因此，线圈等的部分的电导率提高。
集合导体102具有以螺旋形式扭转的多个周边线材10，如上文所描述的。如图5和图6中所示，在预定的成形过程之后，集合导体具有扭转节距103。该扭转节距103是一个周边线材10绕中心线材30进行一次时集合导体102前进的长度。类似地，扭转集合导体101在形成之前也具有扭转节距P。扭转节距103可以比扭转节距P更长，这取决于上文描述的压缩的程度。
<周边线材>
在对准过程S11中，每个周边线材10具有内周表面13，内周表面13接触靠近中心线材30的一侧上的两个侧表面中的每一个的端部，并且与中心线材30相对。如图2中所示，内周表面13接触侧表面11的端部15。内周表面13也接触侧表面12的端部16。
周边线材10中的每一个具有内周表面13，因此恒定宽度被维持在端部15与端部16之间。具有这样的内周表面13因此使得相邻的周边线材10之间的间隙能够很小。除了在将在稍后描述的本发明的第三示例实施例的情况下，该间隙是不期望的间隙，其减小集合导体102的导体占空系数。
作为比较示例，周边线材10中的每一个可以具有指向对准的集合导体100的中心的末端，代替具有内周表面13。然而，在这种情况下，即使周边线材10绕中心线材30对准，在相邻的周边线材10之间也将存在相对大的间隙。
除了在将在稍后描述的本发明的第三示例实施例的情况下，该间隙是不期望的间隙，其减小集合导体102的导体占空系数。另外，该形状将导致生产效率的下降，如上文所描述的。
各个周边线材10具有外周表面14，外周表面14接触在远离中心线材30的一侧上的两个侧表面中的每一个的端部，并且面对对准的集合导体100的外周侧。如图2中所示，外周表面14接触侧表面11的端部17。外周表面14接触侧表面12的端部18。
在端部17处由外周表面14和侧表面11构成的拐角部分可以不是非常圆的，或可以具有大于外周表面14曲率的曲率。在端部18处由外周表面14和侧表面12构成的拐角部分可以不是非常圆的，或可以具有大于外周表面14曲率的曲率。
如果对准的集合导体100具有作为最外层的周边线材10，则外周表面14将充当对准的集合导体100的外表面。作为比较示例，周边线材10中的每一个可以具有指向对准的集合导体100的外部的末端，代替具有外周表面14。
在这种情况下，对准的集合导体100的外表面上的不规则部分将增加，因此将难以通过塑性成形过程S13获得大致矩形(平坦)形状。因此，集合导体102的大致矩形(平坦)形状能够由具有外周表面14的周边线材10中的每一个有效地形成。
另外，在扭转过程S12中，由于将对准的集合导体100扭转，端部17和端部18可以相对平缓地上升。因此，外周表面14可以具有设置在端部17与端部18之间的凸表面，该凸表面在周边线材10延伸的方向上是连续的。
该凸表面可以是向外突出的弯曲表面。该凸表面在截面90上可以是大致弧形形状。因此，在扭转之后在扭转集合导体101的表面上的不规则部分会减少。
周边线材10的截面可以是山丘形状，如图2中所示。周边线材10的截面还可以大致梯形形状，并且具有由内周表面13形成的上基部和由外周表面14形成的下基部。
周边线材10的截面还可以是规则多边形形状，或其中侧边中的一些由侧表面11和侧表面12形成的多边形形状。周边线材10的截面还可以是其中三个连续侧边由侧表面11、内周表面13和侧表面12形成的多边形形状。
可以设置三个或更多个，或五个或更多个具有内周表面13的周边线材10。利用这些周边线材，在对准过程S11中即使中心线材30的截面是圆形的，中心线材30与周边线材10之间的间隙29也能够减小，如图2和图7所示。
两侧上的周边线材10(即，每侧上一个)在周向方向上在具有两个侧表面的一个周边线材10的两侧上是相邻的，所述两个侧表面中的一个是侧表面11，而另一个是侧表面12。两个相邻的周边线材10中的至少一个可以具有两个侧表面和接触这两个侧表面的内周表面13，这两个侧表面由侧表面11和侧表面12形成。而且，所有周边线材可以具有两个侧表面和接触这两个侧表面的内周表面13，这两个侧表面由侧表面11和侧表面12形成。当对准的集合导体100具有这些周边线材时，扭转集合导体101的外表面上的不规则部分甚至在扭转过程S12之后减少。
用于形成周边线材10的导体线可以是金属丝或另一种材料。从电导率的观点来看，周边线材10可以由铜或韧炼铜制成。
<中心线材>
中心线材30可以由一根或二根或更多根导体线制成。中心线材30还可以由一根导体线或由已经捆扎在一起的两根或更多根导体线制成。中心线材30还可以由一根导体线制成。在这种情况下，在中心处线材30处在两根或更多根导体线之间将不会出现间隙。该间隙是不期望的间隙，其减小集合导体102的导体占空系数。
中心线材30的外表面31可以具有凸形截面，该凸形截面在中心线材30延伸的方向上是连续的。凸形截面的线可以是朝外部突出的曲线。在这种情况下，能够使得在中心线材30的外表面31与周边线材10的内周表面13之间产生的间隙29更小。
具有上文描述的凸表面的中心线材30的截面可以是大致圆形的。在这种情况下，在扭转过程中在外表面31上将不容易产生不规则部分，因此能够使得间隙29更小。
中心线材30或其截面可以具有以大致相等空间间隔的顶点。中心线材30的外表面31在这些顶点之间可以具有上文描述的凸表面。
此外，与外表面31相对的内周表面13可以具有凹形截面，该凹形截面在周边线材10延伸的方向上是连续的。该凹形截面可以是朝内部弯曲的曲线。该内周表面13可以沿着外表面31接触中心线材30。
在对准过程S11中，当将外表面31和内周表面13装配在一起时，能够使得中心线材30的外表面31与周边线材10的内周表面13之间产生的间隙29特别小，如图2和图7所示。
另外，具有上文描述的顶点的中心线材30的截面可以是大致规则多边形形状的。该规则多边形形状可以具有与具有内周表面13的周边线材10的相同数量的边。这种相同数量的边可以全部与周边线材10的内周表面13相对。内周表面13可以是大致平坦的。
在对准过程S11中，当将外表面31和内周表面13装配在一起时，能够使得中心线材30的外表面31与周边线材10的内周表面13之间产生的间隙29特别小，如图2和图7所示。
用于形成中心线材30的导体线可以是金属丝或另一种材料。从电导率的观点来看，中心线材30可以由铜或韧炼铜制成。中心线材30和周边线材10可以由相同的导体材料制成，使得中心线材30与周边线材10之间的电导率不下降。
<周边线材的制造方法>
也可以在对准过程S11之前提供线材成形过程。该线材成形过程是用于通过使将变成多个周边线材10的导体线的外周部分塑性变形(这通过例如滚轧来完成)从侧表面11和侧表面12形成两个侧表面的过程。塑性变形的方法可以是任意塑性成形过程，诸如拉拔过程或挤压过程，只要能够获得具有两个侧表面的周边线材即可。
集合导体的生产效率通过在线材成形过程之后立即以无任意间断的连续方式执行对准过程S11来改进。例如，导体线的塑性变形和对准可以连续地执行，如通过将在稍后描述的图15中所示的制造设备来进行。在线材成形过程中，将被塑性变形的多个周边线材10可以在中心线材30的两侧上排成一行，并且周边线材10可以通过制造设备塑性变形。
<应用>
与现有技术相比，在特定模式下，该示例实施例的集合导体能够减小电阻达10％至20％。因此，该示例实施例被应用于下述应用。
电动机可以设置有由通过上文描述的制造方法制造的集合导体形成的线圈。该线圈具有低电阻，因此电动机显示了相当于由具有小线圈的现有技术所描述的性能的性能。另外，在该线圈中，与卷绕细圆丝的线圈的情况相比，占空系数更高。此外，在该线圈中，与扁平丝相比，涡流损失(AC损失)能够减小。
另外，为车辆提供这种电动机使得车辆能够更轻同时维持现有技术的性能。从重量减轻的观点来看，车辆可以设置有具有该电动机的驱动部分。可以在混合动力车辆或插电式混合动力车辆中使用该电动机。
[第二示例实施例]
在本发明的第二示例实施例中的集合导体的制造方法是已装配有导体线的集合导体的制造方法。在参照图12描述本发明的该第二示例实施例之前，将参照图8至图11参照技术模式1至3描述与该示例实施例相关的问题。
<技术模式1>
在特定条件下，当捆扎的导体线的集合导体被压缩并且被形成时，可能存在集合导体中的导体线不容易变形的部分。因此，通过使导体线变形来填充导体线之间的不期望的间隙的效果减小。该现象是阻碍截面中导体的面积比的改进的贡献因素。
技术模式1是上文描述的第一示例实施例。在第一示例实施例中，集合导体102的间隙29减小，正如上文所描述的。因此，表面压力21在周边线材10的在此处压力是高的侧表面11处增加，该侧表面11最初是平坦的，如图8所示。类似地，表面压力22在侧表面19处增加。在下文中，表面压力21和表面压力22将统称为“表面压力分布23”。
另一方面，表面压力分布(诸如表面压力分布23)在内周表面13的端部24和外表面31的与该端部24相对的部分32处不容易发生。这表明，变形力不趋向于被施加到这些表面的部分，这是因为在塑性成形过程S13中，相对于施加到扭转集合导体101的外力，在表面压力分布23处产生阻力。
因此，将促使周边线材10与中心线材30之间的间隙29填充的变形倾向于不发生。另外，如果当使导体塑性成形为大致平坦(矩形)形状时的压缩负荷增加以试图消除间隙29，则大负荷结束被施加到模具，模具对扭转集合导体101施加压力，这可能损害模具。因此，利用该技术模式的集合导体的制造方法有效地减小线材之间的间隙是困难的。
<技术模式2>
与该示例实施例相比，利用技术模式2的方法，如图9中所示具有圆截面形状的多个导体被扭转在一起。如图9所示，线材41至50围绕线材61和线材62。在下文中，线材41至50将统称为“线材40”。另外，线材61和线材62将统称为“线材60”。该技术模式不包括扭转过程。
接着，多个导体形成为使得整个截面形状变为大致平坦(矩形)形状。因此，形成具有大致平坦形状的扭转导体，其为单个集合导体。当以该大致平坦形状形成导体时，压力被施加到具有圆截面形状的线材。
因此，表面压力51和表面压力52在线材40的表面处(在此处，压力是高的)增加，该表面最初是平坦的，如图10所示。另外，同样地，线材40与线材60之间并且线材60本身之间的表面压力也增加。在下文中，这些表面压力将统称为“表面压力分布53”。
同时，表面压力分布53不容易发生在每个线材60的四个拐角中的每一个的表面58上以及每个线材40的四个拐角中的每一个的表面39上。这表明，这些表面的部分不趋向于接收变形力，这是因为相对于施加到集合导体的外力而言的阻力在表面压力分布53处发生。
因此，将促使线材40与线材60之间的间隙59填充的变形不发生。该间隙是不期望的间隙，其促使集合导体的导体占空系数下降。因此，利用具有该技术模式的大致平坦形状的扭转导体的制造方法，在线材之间趋向于产生间隙。
该技术模式的具有大致平坦形状的扭转导体类似于在JP 2009-245658中描述的平坦扭转导体，类似之处在于导体线在对准之前未事先成形。因此，利用JP 2009-245658中所描述的平坦扭转导体，在相当于线材的导体线之间趋向于产生不期望的间隙。
另外，利用该方法，因为导体线在对准之前未事先成形，所以在集合导体的外表面上可能呈现导体线的圆度。因此，在集合导体的外表面上也趋向形成间隙。
<技术模式3>
与示例实施例相比，技术模式3的方法是通过例如事先执行图11中所示的形成试图填充集合导体内部的导线(线)之间的间隙的方法。例如，具有所需的形状的线材70通过对导体线施加外压力以压缩和形成导体线而形成。
线材70在周边侧上各自具有侧表面71和侧表面72。线材70也各自具有内周表面73，该内周表面73接触侧表面71和侧表面72的端部，并且与在中心处的线材80相对。线材70也各自具有外周表面74，该外周表面74在远离内周表面73的一侧上接触侧表面71和侧表面72的端部，并且面对集合导体的外周侧。外周表面74接触侧表面71的端部77。外周表面74同样接触侧表面72的端部78。
如图11所示，线材70绕是导体的线材80布置，使得形成其中线材80和线材70被对准的集合导体。类似于线材70，线材80通过压缩导体线而形成。
该技术模式是试图通过将已经被压缩并且事先形成的线材中的每一个对准来获得具有封闭结构的集合导体的模式。然而，因为圆形导体线仅被滚轧，所以在成形之后线材的内周表面73的端部仍然是圆的。这种圆形形状在内周表面73与线材80之间产生间隙79。
这种圆形形状可能是由于在滚轧导体线时所使用的模具的圆形形状导致的。因此，难以超出模具的限制来填充集合导体内部的导线(线)之间的间隙。另外，即使利用没有圆形形状的模具，如果利用强力来滚轧导体线使得不产生拐角圆形形状，则模具也可能受损。因此，利用该技术模式的集合导体的制造方法，难以有效地使得线材之间的间隙更小。
第二示例实施例的特性
发明人发现，通过使得捆扎的导体线中的每一根导体线的硬度不同并且优选使相对地较软的导体线变形，可以填充集合导体内部的线材之间的不期望的间隙。在该示例实施例中，类似于第一示例实施例集合导体被形成，除了下述内容之外。在下文中，等效构件将由相似的参考字符指示，并且将省略冗余描述。
在对准过程中，周边线材110A至110H绕中心线材130对准，使得周边线材110围绕中心线材130，如图12所示。周边线材110A至110H均为类似的周边线材110。一个或多个周边线材110具有比中心线材130更高的硬度。形成中心线材130的导体线的形状、结构、或材料与上文描述的中心线材30相同。
上文描述的两个侧表面可以形成在多个周边线材中的至少一半或全部上，使得多个周边线材中的至少一半或全部为周边线材110。而且，具有两个侧表面的所有周边线材110A至110H可以被制成为具有比中心线材130更高的硬度。
当执行塑性成形过程时，中心线材130的外表面131具有相对低的硬度并且因此优选变形，使得中心线材130的变形端132装配到间隙129中，如图13所示。间隙129是不期望的间隙，其减小集合导体102的导体占空系数。该示例实施例的该制造方法使得线材之间的间隙129能够有效地更小。
<第二示例实施例的第一修改示例>
本发明并不限于所描述的示例性实施例，而是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以通过各种改变、修改或改进被实施。该示例实施例的制造方法还可以包括在扭转过程之后但是在塑性成形过程之前的软化过程。
在第二示例实施例的第一修改示例中，中心线材和周边线材的硬度上的差别是相反的。现在将参照图12来描述这一点。软化过程包括用于为包括侧表面11和侧表面12的周边线材110提供比中心线材130低的硬度的过程。在该软化过程中，扭转集合导体的外周部分通过高频加热被加热以赋予周边线材110更低的硬度。就这种高频加热而言，周边线材110优先通过表面效应被加热。另外，周边线材110可以通过电加热被加热。
当扭转集合导体通过塑性成形过程被压缩并且形成时，内周表面13装配到间隙129中。这是因为周边线材110的外表面131具有相对高的硬度，因此内周表面13优先变形。
间隙129是内周表面13与外表面131之间的间隙。该间隙129是不期望的间隙，其减小集合导体的导体占空系数。就示例实施例的该修改示例而言，能够有效地使得间隙129更小。
<第二示例实施例的第二修改示例>
在第二示例实施例的第二修改示例中，周边线材中的一些变硬。现在将参照图12来描述这一点。第二修改示例的方法进一步包括在扭转过程之后但是在塑性成形过程之前的软化过程，该软化过程选择性地为周边线材提供更低的硬度。周边线材110B、110D、110F和110H与具有高硬度的其它周边线材110A、110C、110E、和110G相邻，且被赋予比周边线材110A、110C、110E、和110G的硬度低的硬度。
在软化过程中，扭转集合导体中的周边线材110B、110D、110F和110H通过电加热来加热，使得它们(即，周边线材110B、110D、110F和110H)被赋予低硬度。因此，不同硬度的周边线材能够交替地布置在周向方向上。
中心线材130被具有高硬度的周边线材110A、110C、110E、和110G压扁，正如上文所描述的。因此，能够消除外周区域(即，布置有周边线材的区域)中的间隙。该间隙是不期望的间隙，其减小的集合导体的导体占空系数。
<第二示例实施例的第三修改示例>
在第二示例实施例的第三修改示例中，对准过程包括用于绕中心线材130布置多个内周侧线材115的过程，如图14中所示。在该对准过程中，此外多个外周侧线材125绕内周侧线材115布置。
内周侧线材115具有比中心线材130更低的硬度。外周侧线材125具有比内周侧线材115更高的硬度。因此，内周侧线材115的表面在塑性成形过程中变形以填充周围的间隙。
此外，内周侧线材115可以具有比中心线材130更高的硬度。中心线材130的外表面在塑性成形过程中变形以填充内周侧线材115与中心线材130之间的间隙。内周侧线材115的外周表面在塑性成形过程中变形以填充内周侧线材115与外周侧线材125之间的间隙。
在示例实施例的该修改示例中，内周侧线材115优选地具有比其它线材更低的硬度。示例实施例的该修改示例使得，即使当形成具有大截面积的集合导体时，也可以改进导体占空系数。
<制造设备>
如图15中所示，制造设备140用导体线组198连续地制造集合导体202。图15是示出在从绘制图15的纸的远侧(在深度方向上)朝前(近)侧排成一行的状态下导体线组198的导体线的框架格式的视图。
线材供应部141为第一压力辊142供给导体线组198。如在截面图158中所示，导体线109具有圆形截面。该导体线109是将变成周边线材110的导体线组198的部分。
第一压力辊142从线材供应部141接收导体线组198并且从导体线组198的一部分形成周边线材110，如截面图159中所示。通过利用滚轧使导体线109的外周部分塑性变形，第一压力辊142形成侧表面11和侧表面12，例如，作为在对准过程之前的线材成形过程。例如，周边线材110的截面的形状正好如图12所示。
第一压力辊142通过滚轧为周边线材110提供比中心线材130更高的硬度。第一压力辊142利用周边线材110的面积减小作为参考能够调节提供给周边线材110的硬度。面积上的减小是导体线109和周边线材110的截面积的比率上的差别。构成周边线材110的导体线组198的材料与上文描述的周边线材10的材料相同。
在该示例实施例中，第一压力辊142从导体线组198的一部分选择中心线材130。第一压力辊142不必滚轧中心线材130。另外，第一压力辊142可以通过例如滚轧使导体线组198的部分的外周部分塑性变形并且为中心线材130提供比周边线材110更低的硬度。另外，第一压力辊142可以为中心线材130提供多边形形状诸如在截面图160和截面图161中所示的多边形形状。
第一压力辊142将包括周边线材110和中心线材130的线材组199供给至速度调节导轮143。线材组199示出每个线材从绘制图的纸的远侧(深度方向)朝前(近)侧排列的状态的框架格式。
速度调节导轮143从第一压力辊142接收线材组199并且从周边线材110消除在线材成形过程中产生的变形。速度调节导轮143将线材组199供给至定向调节辊144。
定向调节辊144从速度调节导轮143接收线材组199。作为对准过程的前半阶段，定向调节辊144将线材组199的线材展开以产生其中周边线材110围绕中心线材130的位置关系。
另外，定向调节辊144对准周边线材110的位置和定向，使得周边线材110的内周表面13面对中心线材130的侧面。定向调节辊144然后将线材组199供给至夹具145。
夹具145从定向调节辊144接收线材组199。作为对准过程的后半阶段，夹具145对准线材组199且绕中心线材130布置周边线材110以形成对准的集合导体，即对准的集合导体200。另外，夹具145形成对准的集合导体200，使得周边线材110的内周表面13与中心线材130的外表面131的侧面相对。
夹具145在朝对准的集合导体200的中心的方向上对对准的集合导体200施加预定压力。因此，如在截面图160中所示，在对准的集合导体200的截面190中，周边线材110接近中心线材130，并且彼此接近。夹具145将对准的集合导体200供给到旋转机械146。
旋转机械146在预定的旋转方向152上旋转。在图15中，旋转方向152定向成为扭转集合导体201提供在右扭转方向上的扭转。旋转机械146在扭转过程中使对准的集合导体200绕中心线材130扭转以形成扭转集合导体201。
如在截面图161中所示，对准的集合导体200是其中中心线材130和具有预定形状的周边线材110对准的集合导体。因此，旋转机械146能够形成截面191，其中，截面190的大致圆形形状被维持。截面191的外周的长度由于扭转过程而改变。将参照本发明的第三示例实施例描述此点。旋转机械146将扭转集合导体201供给到夹具147。
夹具147从旋转机械146接收扭转集合导体201。夹具147在朝扭转集合导体201的中心的方向上对扭转集合导体201施加预定压力。因此，由于扭转过程不再与中心线材130紧密接触并且不再相互紧密接触的周边线材110再一次进入与中心线材130紧密接触并且相互紧密接触的状态。夹具147将扭转集合导体201供给至速度调节导轮148。
速度调节导轮148从夹具147接收扭转集合导体201并且从扭转集合导体201消除在扭转过程中产生的变形。速度调节导轮148将扭转集合导体201供给至加热器149。
加热器149从速度调节导轮148接收扭转集合导体201并且加热周边线材作为软化过程。将参照上文描述的第二示例实施例的第一和第二修改示例来描述该软化过程。如果制造方法不包括软化过程，则制造设备140不需要设置有加热器149。加热器149然后将扭转集合导体201供给至第二压力辊150。
第二压力辊150从加热器149或速度调节导轮148接收扭转集合导体201。作为塑性成形过程的前半阶段，当扭转集合导体201具有大致平坦形状时，第二压力辊150从图纸中的侧面方向施加大致平面压力。
第二压力辊150为图纸中的集合导体202的截面192的左右端提供竖直壁表面193，如在截面图162中所示。第二压力辊150然后将扭转的集合导体201供给至第三压力辊151。
第三压力辊151从第二压力辊150接收扭转集合导体201。作为塑性成形过程的前半阶段，当扭转集合导体201具有大致平坦形状时，第三压力辊151从图纸中的竖直方向施加大致平面压力。
第三压力辊151为图纸中的集合导体202的截面192的上下端提供横向壁表面194，如在截面图162中所示。例如，第三压力辊151然后为线圈制造过程供给集合导体202。
[第三示例实施例]
根据本发明的第三示例实施例的集合导体的制造方法是已装配有导体线的集合导体的制造方法。在该示例实施例中，集合导体被形成为类似于第一示例实施例，除了下述内容之外。在下文中，相等的构件等将由相似的参考字符指示，并且将省略冗余描述。
<有意设置的间隙>
如图16所示，由导体形成的多个周边线材绕由导体形成的中心线材230对准。多个周边线材中的至少一些或所有周边线材都是具有两个侧表面的周边线材210。使得所有周边线材具有两个侧表面使得在稍后描述的扭转过程中集合导体中的间隙能够被制造得更小。
各个周边线材210具有侧表面211和侧表面212。周边线材210的内周表面213可以接触中心线材230的外表面231。在该示例实施例中，在该状态下，定位在相邻的周边线材210的相对的侧表面之间的间隙225设置在截面290中。侧表面211与一个相邻的周边线材210的侧表面219相对。此外，侧表面212与另一个相邻的周边线材210的侧表面220相对。
间隙225被定位在侧表面211与侧表面219之间，以及在侧表面212与侧表面220之间。间隙225还可以定位在至少一些侧表面之间。间隙225还可以定位在两个侧表面中的一个与两侧上的相邻的周边线材中的至少一个周边线材的、与该两个侧表面相对的侧表面之间。间隙225还可以定位在所有的侧表面之间。在这种情况下，当执行扭转过程时，周边线材之间的间隙225大致同样地减小，同时内周表面213接触外表面231。
如图17所示，在扭转过程中，周边线材210正如上文描述的周边线材10那样被扭转。该扭转增加周边线材210的外周表面214在周向方向上的宽度。该扭转不仅使外周表面214的宽度增加，而且使在周向方向上内周表面213的宽度增加。
该扭转使在周向方向上侧表面211与侧表面212之间的宽度增加。因此，在扭转过程中，间隙225减小。如图7所示，在周边线材210具有理想的设计值的情况下，间隙225被全部消除。
具有适当的设计值的间隙225是期望的间隙，其改进集合导体的导体占空系数。在设计周边线材210时，必须对此与上文描述的间隙29以及其它间隙之间的差异给予关注。
在对准过程中，周边线材可以被布置成使得相对的侧表面之间的间隙朝中心线材变得更窄。如图16所示，出现在截面290中的间隙225的宽度朝中心线材230变得更窄。在该模式下，在塑性成形过程之后集合导体的导体占空系数变得甚至更高。
如果侧表面211和侧表面212是大致平坦的，则例如，如果由这些表面形成的角度是45度，则间隙225将不产生。然而，如果该角度是43度，则间隙225将产生。
<周边线材的形状>
在对准过程中，多个周边线材210被对准以形成单层，其中，它们在周向方向上排成一行。多个周边线材210中的每一个具有两个侧表面，其与在周向方向上相邻的另一个周边线材210相对。例如，这两个侧表面是侧表面211和侧表面212。
在对准过程中间隙225的尺寸取决于在周向方向上在周边线材210内两个侧表面之间的长度。在周向方向上两个侧表面之间的长度不是上文描述的相对的侧表面之间的间隙。例如，周向方向上两个侧表面之间的长度是在一个周边线材210内周向方向上的在侧表面211与侧表面212之间的长度。
在对准过程之后在离集合导体的中心距离d/2处，在周向方向上两个侧表面之间的长度W0满足表达式(1)。周边线208指示在距离d/2处的外周边线。上文描述的周向方向是沿着周边线208的方向。在下文中，d可以被称为“径向位置”。术语“P”指示在扭转过程之后对应于集合导体的一次扭转的长度(扭转节距)。术语“n”指示周边线材的数量。在该示例实施例中，n＝8。
在该示例实施例中，事先按上文所描述的那样设置在给定的径向位置d处周边线的长度W0。因此，在扭转过程之后周边线材210处于如下状态下：在周边线材210之间几乎不存在间隙，即，周边线材210相互紧密接触。在塑性成形过程之后，适当地设计的长度W0改进集合导体的导体占空系数，即使在对准过程中设置有间隙的情况也是如此。
在对准过程中，内周表面213接触中心线材230的外表面231。在两个侧表面之间的周向方向上的长度W0在离集合导体的中心d/2＝d0/2距离处也基本上满足表达式(2)。
d0/2指示从在对准过程之后集合导体的中心到在两个侧表面的靠近中心线材的一侧上的端部的距离。例如，该端部是图16中的侧表面211的端部215或侧表面212的端部216。
当具有比中心线材更高硬度的周边线材如在上文描述的第二示例实施例中被对准时，对周边线材210提供由上文的表达式(2)表达的形状是有利的。在第二示例实施例中，导体从中心线材流入并且在塑性成形过程中填充周边线材与中心线材之间的间隙。
同时，对周边线材210提供上文描述的形状使得在中心线材侧上相邻的周边线材之间的间隙更小。因此，可以防止从中心线材流入的导体另外流入到周边线材之间的间隙中。因此，在塑性成形过程中，从中心线材流入的导体能够有效地填充周边线材与中心线材之间的间隙。
<技术模式4>
将参照技术模式4使用图18至图20来描述关于该示例实施例的进一步问题和效果。技术模式4与上文描述的第一示例实施例相同。在技术模式4中，周边线材240的形状和中心线材230的形状能够设置为使得集合导体270在对准状态下是密集的，如图18中所示。在这种情况下，密集是指周边线材240与中心线材230之间的间隙以及相邻的周边线材240之间的间隙在集合导体270的截面250中小。
在集合导体270的截面250中外周表面244的周向方向上的宽度等于在外接圆直径249的径向位置处两个侧表面之间的长度W0。在截面250中，长度W0是集合导体270的外接圆239的长度的1/n倍。在此处，n表示周边线材的数量。在图18和图19中，相对于在周向方向上的宽度，在周向方向上的曲率被简化示出。
在扭转过程中，间隙235和间隙236在周边线材240与中心线材230之间产生并且扩大，如图19中所示。间隙235被定位在中心线材230的外表面231与周边线材240的内周表面243之间。间隙236被定位在相邻的周边线材240之间。
当通过扭转过程扭转周边线材240时，在集合导体271的截面251中外周表面244的宽度展开到长度W。由于周边线材240相对于集合导体271延伸的方向的斜度，长度W大于长度W0，并且具有表达式(3)中所表达的值。
因此，当在扭转过程之前周边线材240在周向方向上紧密地对准时，相邻的周边线材240在周边线材240的外周表面244的端部处将相互干扰。因此，产生间隙236。
另外，外接圆238是乘以其值从而消除在外周表面244处的干涉。同时，外周表面244的外接圆直径248变得大于外接圆直径249。因此，周边线材240将朝集合导体外部浮动(即，移动)。间隙235和间隙236常常是大，因此在塑性成形过程之后间隙趋向存在，如图20中所示。
与此相比，在该示例实施例中，间隙事先设置在周边线材210之间，如图16所示。因此，在扭转过程中，抑制周边线材210朝集合导体的外部浮动。因此，在塑性成形过程之后，集合导体的导体占空系数增加。
在下文中，相当于上文描述的第一示例实施例中的那些构件的构件将由类似的参考字符表示，并且将省略那些构件的冗余描述。[示例1]基于第三示例实施例，能够设计周边线材，并且能够像下文所描述的那样制造集合导体。在上文的表达式(1)中，在靠近中心线材的一侧上的两个侧表面的端部处，d＝d0＝1.1mm。在此处，d等于周边线材的内周丝直径，并且扭转节距P是15mm。
作为该设计的结果，获得周边线材的设计形状和长度W0，诸如图21中所示的那些。图形的竖直轴线表示在从周边线材的内周表面侧朝周边线材的外周表面侧的方向上的高度。图形的水平轴线表示在正交于高度的方向上的宽度。在对应于高度的距离d/2内，对应于弧长的宽度随着对应于弧长的长度W0增加而增加。
[示例2]可以制造类似于示例1的集合导体的集合导体。当设计周边线材时，扭转节距P被制造为100mm。其它的与在示例1中相同。获得周边线材的设计形状和长度W0，诸如图22中所示的那些。
当将示例1与示例2进行比较时，明显的是，利用设计形状，随着扭转节距变得更小，与使得能够在对准过程中产生密集状态的周边线材的形状的偏差增加。
因此，当(内周丝直径)/(扭转节距)<0.011，明显的是，第三示例实施例中的周边线材的形状对于改进集合导体的导体占空系数是特别有效的。
[示例3]具有第二示例实施例和第三示例实施例的特性的集合导体302的制造方法可以在图23中所示的生产线340中被实施。生产线340具有与制造设备140类似的组分元件。因此，描述将专注于与制造设备140的差异，并且将省略冗余描述，正如上文所描述的那样。
如图23中所示，生产线340利用导体线组198以连续的方式制造集合导体302。在截面图258中，导体线109是将变成周边线材210的导体线组198的部分。
第一压力辊142形成周边线材210，如在截面图259中所示。周边线材210具有这样的形状，其中，周边线材210之间的间隙朝外周侧越远变得越大，正如在第三示例实施例中所描述的。
如图24中所示，第一压力辊142具有辊139和辊138。辊138具有在表面中排成一行的凹槽137，并且凹槽136被定位在该行凹槽137内。因此，第一压力辊142能够从导体线组198的一部分选择中心线材230。
第一压力辊142供应线材组299，其中，中心线材230在该行周边线材210中排成一行。因此，定向调节辊144展开线材组299中的线材，从而能够有效地构建其中周边线材210围绕中心线材230的位置关系。定向调节辊144也阻止中心线材230和周边线材210在对准过程中变得缠结。
辊139对经过凹槽137的导体线109施加压力。辊139和辊138协同工作以在单线中滚轧导体线109，并且形成周边线材210。将成为中心线材230的导体线109经过凹槽136，而不接收任何压力。
如在截面图260中所示，已经被对准的集合导体，即，已经从夹具145被供给的对准的集合导体300，具有上文描述的截面290。如在截面图261中所示，从旋转机械146供给的扭转的集合导体301具有截面291的截面形状，几乎没有间隙。
在生产线340中，省略了加热器149和第三压力辊。第二压力辊153组合参照图15描述的第二压力辊150和第三压力辊151的功能。
如图25中所示，在塑性成形过程中，第二压力辊153同时从两个方向，即，集合导体302所需的大致矩形(平坦)形状的竖直方向和横向方向，施加压力。因此，第二压力辊153压缩并且形成被扭转的扭转集合导体301，因此形成具有截面292的形状的集合导体302，如在截面图262中所示。
第二压力辊153包括辊155和辊156。辊155具有压力施加部分169。该压力施加部分169具有压力施加表面168。辊156具有凹槽167。该凹槽167具有底表面166。压力施加表面168和底表面166沿图纸中的竖直方向对扭转的集合导体301施加压力。凹槽167的壁表面165和壁表面164沿图纸中的横向方向对扭转的集合导体301施加压力。
利用根据第三示例实施例的制造方法，扭转的集合导体301中的间隙在扭转过程中被制得更小。因此，在塑性成形过程中，竖直和横向方向上的压缩可以一起执行，正如上文所描述的。在该示例中，塑性成形过程在一个阶段中完成，因此整体生产效率提高。
[示例4]基于第二示例实施例，中心线材和具有比中心线材更高硬度的八根周边线材被对准、扭转、并且成形，以获得集合导体。基于第三示例实施例，周边线材具有满足上文描述的表达式(1)的形状。导体线由韧炼铜制成。图26是示例4的集合导体的截面的视图。
<比较示例1>形成一种集合导体，其类似于示例4的集合导体，除了具有圆形截面的三根导体线以由具有圆形截面的九根导体线包围的方式被对准之外。图27是比较示例1的集合导体的截面的视图。当将示例4与比较示例1相比时，导体占空系数从80％提高至99％。
<比较示例2>形成一种集合导体，其类似于示例4的集合导体，除了集合导体形成为使得周边线材在对准过程中紧密地排成一行之外。图28是比较示例2的集合导体的截面的视图。当将示例4与比较示例2相比时，导体占空系数从83％提高至99％。
<观察结果>如果尝试仅通过第二示例实施例的制造方法来获得具有高导体占空系数的集合导体，则可能将制造设备置于高负荷下。因此，明显的是，通过将它(即，第二示例实施例的制造方法)与第三示例实施例的制造方法结合，设备上的负荷能够减小，并且能够获得高生产效率。
具体地，在该示例实施例的制造方法中，在塑性成形过程之前获取密集的集合导体有助于提高生产效率。另外，因为该示例中的方法使得能够获得高导体占空系数，所以还能够使用不像韧炼铜那样容易变形的材料形成集合导体。
本发明并不限于前述示例实施例和示例，而是可以在不脱离其范围的情况下利用适当的修改来获得。

Claims (10)

1.一种集合导体制造方法，其特征在于包括：
将多个周边线材(10)绕中心线材(30)对准，以便形成其中所述中心线材和所述周边线材被对准的对准的集合导体，在所述对准的集合导体中，每个周边线材均具有至少两个侧表面，所述至少两个侧表面中的一个侧表面与周向方向上的一侧上的相邻的周边线材(10)相对，而所述至少两个侧表面中的另一个侧表面与所述周向方向上的另一侧上的相邻的周边线材(10)相对；
绕形成所述对准的集合导体的所述中心线材(30)扭转所述多个周边线材(10)；和
将扭转过的集合导体塑性成形为大致矩形截面形状，其中
设置有所述两个侧表面的所述周边线材(10)每个均具有所述侧表面之间的宽度朝着所述中心线材(30)变窄的截面形状，并且其中
在所述对准的集合导体中，在所述相邻的周边线材(10)的侧表面之间设有间隙，所述间隙从所述对准的集合导体的外周侧朝所述对准的集合导体的所述中心线材(30)变得更窄。
2.根据权利要求1所述的集合导体制造方法，其中
内周表面被形成在每个周边线材(10)上，所述内周表面接触所述两个侧表面中的每一个侧表面的在靠近所述中心线材(30)侧上的端部，并且与所述中心线材(30)相对。
3.根据权利要求2所述的集合导体制造方法，其中
所述中心线材(30)的外表面的截面形状向外突出并且在所述中心线材(30)延伸的方向上是连续的。
4.根据权利要求1或2所述的集合导体制造方法，其中
每个周边线材(10)的内周表面的截面形状向内弯曲，并且在所述周边线材(10)延伸的方向上是连续的。
5.根据权利要求2至3中的任一项所述的集合导体制造方法，进一步包括：
在对准所述周边线材(10)之前，通过使将变成所述周边线材(10)的至少一部分的导体线的外周部分塑性变形并且形成所述两个侧表面，来进行线材成形。
6.根据权利要求5所述的集合导体制造方法，其中
当线材成形时，形成有所述两个侧表面的所述周边线材(10)与所述中心线材(30)相比被提供有更高的硬度。
7.根据权利要求2至3中的任一项所述的集合导体制造方法，其中
当将所述周边线材(10)绕所述中心线材(30)对准时，在每个周边线材(10)的内周表面正接触所述中心线材(30)的同时在相邻的周边线材(10)的侧表面之间设置间隙；并且
当扭转所述多个周边线材(10)时，在每个周边线材(10)的内周表面正接触所述中心线材(30)的同时所述间隙减小。
8.根据权利要求7所述的集合导体制造方法，其中
当将所述周边线材(10)绕所述中心线材(30)对准时，设置有所述两个侧表面的所述周边线材(10)每个均具有所述侧表面之间的宽度朝着所述中心线材(30)变窄的截面形状，使得所述间隙朝着所述中心线材(30)变窄。
9.根据权利要求7所述的集合导体制造方法，其中
当对准所述周边线材(10)时，在离所述集合导体的中心d/2的距离处，所述周边线材(10)的所述两个侧表面之间在所述周向方向上的长度满足下面的表达式(1)，
其中，d/2是离对准后的所述集合导体的中心的距离，并且P是对应于扭转后的所述集合导体的一个扭转的长度，即扭转节距。
10.一种设置有集合导体的电动机，其特征在于包括：
线圈，所述线圈包括通过根据权利要求1至9中的任一项所述的方法制造的所述集合导体。
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