CN105164901B - 旋转电机用定子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转电机用定子的制造方法，其将最后配置于齿(21)的最终线圈(3C)如下地配置。使最终线圈(3C)变形为菱形，将一侧导体部分(32A)的外周侧端部(321)插入一侧槽(22A)。将一侧导体部分(32A)的外周侧端部(321)插入至一侧槽(22A)中的中间倾斜侧面(212)与基端平行侧面(213)的边界位置。使最终线圈(3C)的变形复原，将另一侧导体部分(32B)的外周侧端部(321)插入至另一侧槽(22B)中的中间倾斜侧面(212)与基端平行侧面(213)的边界位置。将一侧导体部分(32A)以及另一侧导体部分(32B)同时分别插入一侧槽(22A)以及另一侧槽(22B)。
Description
技术领域
本发明涉及一种在定子铁芯配置线圈，来制造旋转电机用定子的方法。
背景技术
作为制造旋转电机用定子的方法，有在一体形状的定子铁芯配置线圈的方法、在分割定子铁芯而形成的分割铁芯配置线圈并将配置有该线圈的分割铁芯相互连结的方法等。另外，线圈有时集中卷绕多根细径的磁线而形成，有时卷绕一根扁线而形成。
例如，在专利文献1中，公开了一种马达定子的制造装置，其在定子铁芯中的多个齿插入多个对矩形剖面的扁平导体进行弯曲加工而形成的梯形线圈。该制造装置具有将梯形线圈限制为倾斜变形状态的线圈形状限制部件。而且，以利用线圈形状限制部件防止了缠绕扭曲的状态将梯形线圈插入齿。
专利文献1：日本特开2012-257410号公报
然而，在专利文献1的制造装置中，直至将梯形线圈插入齿的正规位置为止，利用线圈形状限制部件始终将梯形线圈限制为倾斜变形状态。因此，在想要增加齿的基端侧部分的周向的宽度的情况下，根据专利文献1，很难将梯形线圈插入齿。
发明内容
本发明是鉴于上述背景而完成的，能够提供一种即使增加齿的基端侧部分的周向的宽度，也能够顺利地进行最后配置于齿的最终线圈的配置的旋转电机用定子的制造方法。
本发明的一个实施方式涉及一种旋转电机用定子的制造方法，其是在定子铁芯配置线圈，来制造旋转电机用定子的方法，
上述旋转电机用定子的制造方法的特征在于，
在上述定子铁芯中，呈放射状地形成于圆环状的轭部的内周侧的多个齿具有：前端平行侧面，其形成于前端侧部分且周向的宽度恒定；中间倾斜侧面，其形成为与该前端平行侧面连接并随着靠近外周侧而周向的宽度增大；以及基端平行侧面，其形成于连接于该中间倾斜侧面的基端侧部分且周向的宽度恒定，
在对上述定子铁芯的上述齿配置最终线圈时，进行如下工序，即：
第一插入工序，在该工序中，使上述最终线圈变形，在位于该最终线圈的周向一侧的一侧导体部分的外周侧端部、以及位于该最终线圈的周向另一侧的另一侧导体部分的内周侧端部形成锐角形的角部，将该一侧导体部分的外周侧端部插入于相对于上述齿而言位于周向一侧的一侧槽的开口部；
第二插入工序，在该工序中，维持上述最终线圈的变形状态，将上述一侧导体部分的外周侧端部插入至上述一侧槽中的上述中间倾斜侧面与上述基端平行侧面的边界位置，并且将上述另一侧导体部分的外周侧端部插入于相对于上述齿而言位于周向另一侧的另一侧槽的开口部；
第三插入工序，在该工序中，以上述一侧导体部分的外周侧端部为起点使上述最终线圈的变形复原，而将上述另一侧导体部分的外周侧端部插入至上述另一侧槽中的上述中间倾斜侧面与上述基端平行侧面的边界位置；以及
第四插入工序，在该工序中，使上述最终线圈相对于上述齿对置，将上述一侧导体部分以及上述另一侧导体部分同时分别插入于上述一侧槽以及上述另一侧槽。
在上述旋转电机用定子的制造方法中，对在具有前端平行侧面、中间倾斜侧面以及基端平行侧面的齿配置最后配置的最终线圈的方法进行了改进。
在将最终线圈配置于齿时，首先，作为第一插入工序，使最终线圈变形，在位于最终线圈的周向一侧的一侧导体部分的外周侧端部、与位于最终线圈的周向另一侧的另一侧导体部分的内周侧端部形成锐角形的角部。此时，在一侧导体部分的内周侧端部与另一侧导体部分的外周侧端部形成有钝角形的角部。这里，使最终线圈变形的量设为能够将一侧导体部分插入一侧槽的量。然后，将一侧导体部分的外周侧端部插入于相对于齿而言位于周向一侧的一侧槽的开口部。
接下来，作为第二插入工序，维持最终线圈的变形状态，将一侧导体部分的外周侧端部插入至一侧槽中的中间倾斜侧面与基端平行侧面的边界位置。另外，将另一侧导体部分的外周侧端部插入于相对于齿而言位于周向另一侧的另一侧槽的开口部。在第二插入工序中，通过将最终线圈以变形的状态配置于齿，从而使最终线圈的一侧导体部分能够不与齿、或者配置于前一个齿的线圈干涉。
接下来，作为第三插入工序，以一侧导体部分的外周侧端部为起点使最终线圈的变形状态恢复至原来的无变形的初始状态。此时，另一侧导体部分的外周侧端部插入至另一侧槽中的中间倾斜侧面与基端平行侧面的边界位置。在第三插入工序中，通过一边恢复最终线圈的变形一边将其配置于齿，从而最终线圈的另一侧导体部分能够不与最初配置于齿的线圈干涉。
而且，作为第四插入工序，在最终线圈相对于齿对置后，使一侧导体部分以及另一侧导体部分向径向外侧移动，并同时分别插入一侧槽以及另一侧槽。
这样，即使在齿的基端侧部分形成有周向的宽度大的基端平行侧面的情况下，也能够通过进行第一～第四插入工序而避开干涉且容易地将最终线圈配置于齿。
通过在齿形成前端平行侧面，能够使在对线圈进行通电时通过齿的磁通量在齿的前端部难以饱和。另外，通过在齿形成基端平行侧面，能够增加齿的基端侧部分的周向的宽度，使磁通量更多地通过。而且，通过使用具有上述齿形状的定子铁芯，能够提高旋转电机的性能。
因此，根据上述旋转电机用定子的制造方法，即使增加齿的基端侧部分的周向的宽度，也能够顺利地进行最后配置于齿的最终线圈的配置。
附图说明
图1是表示在实施例所涉及的第一插入工序中将最终线圈配置于齿的状态的说明图。
图2是表示在实施例所涉及的第二插入工序中将最终线圈配置于齿的状态的说明图。
图3是表示在实施例所涉及的第三插入工序中将最终线圈配置于齿的状态的说明图。
图4是表示在实施例所涉及的第三插入工序中将最终线圈配置于齿的状态的说明图。
图5是表示在实施例所涉及的第四插入工序中将最终线圈配置于齿的状态的说明图。
图6是表示将实施例所涉及的第一个线圈配置于齿的状态的说明图。
图7是表示实施例所涉及的定子的说明图。
图8是示意地表示实施例所涉及的组装夹具的动作的说明图。
图9是表示实施例所涉及的组装夹具的可动夹具部中的把持部的立体图。
具体实施方式
对上述的旋转电机用定子的制造方法的优选的实施方式进行说明。
在上述旋转电机用定子的制造方法中，上述一侧导体部分的外周侧端部以及上述另一侧导体部分的外周侧端部是指配置于上述定子铁芯的齿的外周侧时的轭侧的端部。
相对于上述定子铁芯，先于上述最终线圈配置于齿的线圈能够绕着周向按照顺序依次配置于定子铁芯的齿。
另外，在上述旋转电机用定子的制造方法中，上述最终线圈也可以沿着由上述前端平行侧面、上述中间倾斜侧面以及上述基端平行侧面所形成的上述齿的侧面形状，将扁线沿内外周多层卷绕而形成。
此时，通过使用扁线，能够提高线圈在定子铁芯的槽的占空系数。
另外，上述最终线圈也可以相对于最初安装于上述定子铁芯的上述齿的、由绝缘树脂构成的绝缘体进行配置。
此时，能够容易地使从绝缘体分离的最终线圈变形。
另外，在上述第一～第四插入工序中，使用组装夹具，上述组装夹具具有：可动夹具部，其把持上述最终线圈，与相对于上述齿的内周侧对置配置；基板夹具部，其供该可动夹具部配设为能够移动，通过沿着设置于上述基板夹具部的导轨，使设置于上述可动夹具部的滚子移动，从而在上述齿配置把持于该可动夹具部的上述最终线圈。
此时，通过使用具有可动夹具部以及基板夹具部的组装夹具，能够更加容易地进行最终线圈对齿的配置。另外，通过使滚子沿着导轨移动，能够适当地形成配置最终线圈的路径。
以下，参照附图对旋转电机用定子的制造方法所涉及的实施例进行说明。
在本例的旋转电机用定子1的制造方法中，如图7所示，在定子铁芯2配置线圈3来制造定子1。
如图1所示，在定子铁芯2中，放射状地形成于圆环状的轭部23的内周侧的多个齿21具有：前端平行侧面211，其形成于前端侧部分且周向的宽度恒定；中间倾斜侧面212，其与前端平行侧面211连接而形成并随着靠近外周侧而周向的宽度增大；以及基端平行侧面213，其形成于连接于中间倾斜侧面212的基端侧部分且周向的宽度恒定。
而且，进行以下的第一～第四插入工序，将最后配置于齿21的最终线圈3C配置于齿21。
如图1所示，在第一插入工序中，使最终线圈3C变形为菱形，在位于最终线圈3C的周向一侧C1的一侧导体部分32A的外周侧端部321与位于最终线圈3C的周向另一侧C2的另一侧导体部分32B的内周侧端部323形成锐角形的角部，将一侧导体部分32A的外周侧端部321插入相对于齿21而言位于周向一侧C1的一侧槽22A的开口部。
接下来，如图2所示，在第二插入工序中，维持最终线圈3C的变形状态，将一侧导体部分32A的外周侧端部321插入至一侧槽22A中的中间倾斜侧面212与基端平行侧面213的边界位置，并且将另一侧导体部分32B的外周侧端部321插入相对于齿21而言位于周向另一侧C2的另一侧槽22B的开口部。接下来，如图3、图4所示，在第三插入工序中，以一侧导体部分32A的外周侧端部321为起点将最终线圈3C的变形复原，将另一侧导体部分32B的外周侧端部321插入至另一侧槽22B中的中间倾斜侧面212与基端平行侧面213的边界位置。之后，如图5所示，在第四插入工序中，使最终线圈3C正对于齿21，将一侧导体部分32A以及另一侧导体部分32B同时分别插入一侧槽22A以及另一侧槽22B。此外，所谓的“正对”表示从正面对置。
以下，参照图1～图9对本例的旋转电机用定子1的制造方法进行详细说明。
如图7所示，本例的定子1用于三相旋转电机，是将U相、V相、W相这三相线圈3U、3V、3W以相同的配置顺序多次反复配置于定子铁芯2中的多个齿21而形成的。
各相线圈3具有：线圈主体31，其是多次卷绕扁线301而形成的；一端部33A，其在线圈主体31的一端向定子铁芯2的轴向一侧L1被拉出；以及另一端部33B，其在线圈主体31的另一端向定子铁芯2的轴向一侧L1被拉出。各相线圈3中的一端部33A以与同相的线圈3中的另一端部33B对齐的方式，以跨越相对于另一相线圈3的线圈主体31而言的轴向L的外侧的状态向与定子铁芯2的轴向L正交的方向被拉出。
对于各相旋转配置线圈3B的一端部33A而言，作为跨越线从线圈3向邻接的线圈3跨越的部分的中间位置331向外周侧弯曲。由此，当一边使旋转配置线圈3B旋转一边将其配置于齿21时，旋转配置线圈3B的一端部33A不干涉与之邻接的线圈3的另一端部33B。
各相线圈3利用一端部33A与另一端部33B被相互接合，而分别形成U相、V相、W相的连接线圈。另外，各相的连接线圈被星形连接，在各相的连接线圈中的一端部33A形成有将各相的线圈3的一端部33A相互接合的中性点34，在各相的连接线圈3中的另一端部33B形成有与外部连接的导线部35。
形成各相的线圈3的扁线301具有大致矩形的剖面形状，利用由树脂材料等构成的覆盖层覆盖由铜材料等构成的导体层的外周而形成。此外，扁线301的剖面形状还能够形成为具有相互平行的平面的扁平形状。
本例的各相的线圈3是将一端部33A以及另一端部33B从多次卷绕扁线301而形成的线圈主体31拉出而形成的集中缠绕线圈。各相的线圈3以配置于位于齿21的周向两侧的槽22A、22B的方式一个一个地单独安装于齿21的外周。
如图1所示，各相的线圈3的线圈主体31形成为沿着由前端平行侧面211、中间倾斜侧面212以及基端平行侧面213形成的齿21的侧面形状随着靠近外周侧而扩径的四边环形。各相的线圈3的线圈主体31的与前端平行侧面211对置的部分和与基端平行侧面213对置的部分将扁线301卷绕为长方体形而形成，与中间倾斜侧面212对置的部分将扁线301卷绕为梯形而形成。各相的线圈3的线圈主体31将扁线301以在内外周双层重叠的状态卷绕而形成。此外，最终线圈3C的线圈主体31具有随着靠近外周侧而扩径的形状，从而在第一插入工序中变形的最终线圈3C严格来说变形为接近菱形的形状。
各相的线圈3配置于作为进行与定子铁芯2的绝缘的树脂的绝缘体4的外周。绝缘体4在其外周保持线圈主体31并相对于齿21进行安装。
如图8、图9所示，在本例的制造方法中，使用组装夹具5，其具有：可动夹具部52，其把持最终线圈3C并被配置为与相对于齿21的内周侧对置；和基板夹具部51，其供可动夹具部52配设为可移动。可动夹具部52具有支承中间线圈3B的上下的导体部分32C的把持部521，借助转动轴部522而能够相对于基板夹具部51转动，并且借助直线导轨而能够相对于基板夹具部51滑动。
另外，在基板夹具部51设置有用于形成配置于定子铁芯2的齿21时的中间线圈3B的移动路径X的两条导轨(引导槽)511。另外，在可动夹具部52设置有配置于两条导轨511的两个滚子523。
而且，在制造方法中的第一～第四插入工序中，在利用直线导轨使可动夹具部52滑动时，可动夹具部52以转动轴部522为中心而转动，并且两个滚子523沿着两根导轨511移动，从而能够使可动夹具部52的把持部521沿着中间线圈3B的移动路径X移动。而且，能够进行第一～第四插入工序，将中间线圈3B配置于齿21。
另外，在现有的组装夹具中，在使集中卷绕的线圈相对于齿倾斜对置后，进行两轴的移动部的位置控制，将线圈配置于齿。因此，在使用组装夹具反复进行线圈的组装时，由组装夹具导致线圈的组装位置发生变化时，每次组装位置变化时都需要修正两轴的移动部的位置控制的程序等。
与之相对，在本例的组装夹具5中，设置有导轨511的基板夹具部51能够相对于安装基板夹具部51的安装部预先进行位置的调整。例如，在相对于形成于安装部的螺孔，对插通于在基板夹具部51形成的贯通孔的螺钉进行紧固的构造中，能够将形成于贯通孔与螺钉之间的间隙设置为大于形成于导轨51与滚子523之间的间隙。由此，即使线圈3的组装位置发生变化时，也能够通过调整基板夹具部51相对于安装部的位置而容易地进行组装位置的修正。
接下来，对将三相的线圈3配置于定子铁芯2的齿21的方法以及本例的作用效果进行说明。
在本例中，首先，将用于保持最后配置于定子铁芯2的齿21的最终线圈3C的绝缘体4安装于齿21(参照图6)。然后，将保持于绝缘体4的外周的三相线圈3U、3V、3W绕周向(配置方向)D按顺序配置于定子铁芯2的齿21的每一个(参照图7)。其中，将三相线圈3U、3V、3W一个一个按顺序配置的周向D与周向另一侧C2相同。
如图6所示，最初配置于定子铁芯2的齿21的第一个线圈3A不与邻接的另一相的线圈3干涉。因此，能够使之正对于定子铁芯2的齿21的内周侧，并相对于径向以平行的状态向外周侧移动，从而安装于齿21。其中，在本例中，从简化所使用的组装夹具5的观点来看，本例的第一个线圈3A与后述的中间线圈3B同样地进行第一～第四插入工序而配置于齿21。
在本例中，最初与最后配置于定子铁芯2的齿21的线圈3A、3C，以及第二个配置于齿21的中间线圈3B用于形成中性点34。
接下来，相对于定子铁芯2的齿21而言在第二个以后配置的中间线圈3B，相对于齿21倾斜对置，一边恢复其倾斜角度一边配置为正对于齿21(参照图1)。该中间线圈3B以卷绕于绝缘体4的外周的状态配置于齿21。
接下来，当相对于定子铁芯2的齿21配置最终线圈3C时，进行以下的第一～第四插入工序。在图1～图5中，以最终线圈3C的外周侧中心部322为基准表示配置于齿21时的最终线圈3C的移动路径X。
首先，如图1所示，作为第一插入工序，使最终线圈3C变形为菱形，在位于最终线圈3C的周向一侧C1的一侧导体部分32A的外周侧端部321与位于最终线圈3C的周向另一侧C2的另一侧导体部分32B的内周侧端部323形成锐角形的角部。此时，在一侧导体部分32A的内周侧端部323与另一侧导体部分32B的外周侧端部321形成钝角形的角部。这里，使最终线圈3C变形的量设为，能够将一侧导体部分32A插入一侧槽22A的量。然后，将一侧导体部分32A的外周侧端部321插入相对于齿21而言位于周向一侧C1的一侧槽22A的开口部。
接下来，如图2所示，作为第二插入工序，维持最终线圈3C的变形状态，将一侧导体部分32A的外周侧端部321插入至一侧槽22A中的中间倾斜侧面212与基端平行侧面213的边界位置。另外，将另一侧导体部分32B的外周侧端部321插入相对于齿21而言位于周向另一侧C2的另一侧槽22B的开口部。在第二插入工序中，通过将最终线圈3C以变形的状态配置于齿21，能够使最终线圈3C的一侧导体部分32A不与齿21或者配置于前一个齿21的线圈3B干涉。
接下来，如图3、图4所示，作为第三插入工序，以一侧导体部分32A的外周侧端部321为起点将最终线圈3C的变形状态恢复至原来的无变形的初始状态。此时，另一侧导体部分32B的外周侧端部321插入至另一侧槽22B中的中间倾斜侧面212与基端平行侧面213的边界位置。在第三插入工序中，通过一边恢复最终线圈3C的变形一边将其配置于齿21，从而最终线圈3C的另一侧导体部分32B能够不与最初配置于齿21的线圈干涉。
而且，如图5所示，作为第四插入工序，在最终线圈3C正对于齿21后，使一侧导体部分32A以及另一侧导体部分32B向径向外侧移动，并同时分别插入一侧槽22A以及另一侧槽22B。
这样，将全部的三相线圈3A、3B、3C配置于定子铁芯2的齿21。
另外，如图7所示，在定子铁芯2中，对相互对齐的同相的各线圈3的一端部33A与另一端部33B、形成中性点34的各一端部33A、以及形成导线部35的各另一端部33B进行焊接来进行接合。
这样，即使在齿21的基端侧部分形成有周向的宽度大的基端平行侧面213的情况下，也能够通过进行第一～第四插入工序而避开干涉且容易地将最终线圈3C配置于齿21。
另外，通过在齿21形成前端平行侧面211，能够使在对线圈进行通电时通过齿21的磁通量在齿21的前端部难以饱和。另外，通过在齿21形成基端平行侧面213，能够增加齿21的基端侧部分的周向的宽度，使磁通量更多地通过。而且，通过使用具有上述齿21形状的定子铁芯2，能够提高旋转电机的性能。
因此，根据本例的旋转电机用定子1的制造方法，即使增加齿21的基端侧部分的周向的宽度，也能够顺利地进行最后配置于齿21的最终线圈3C的配置。
Claims (3)
1.一种旋转电机用定子的制造方法，其是在定子铁芯配置线圈，来制造旋转电机用定子的方法，
所述旋转电机用定子的制造方法的特征在于，
在所述定子铁芯中，呈放射状地形成于圆环状的轭部的内周侧的多个齿具有：前端平行侧面，其形成于前端侧部分且周向的宽度恒定；中间倾斜侧面，其形成为与所述前端平行侧面连接并随着靠近外周侧而周向的宽度增大；以及基端平行侧面，其形成于连接于该中间倾斜侧面的基端侧部分且周向的宽度恒定，
在对所述定子铁芯的所述齿配置最终线圈时，进行如下工序，即：
第一插入工序，在该工序中，使所述最终线圈变形，在位于该最终线圈的周向一侧的一侧导体部分的外周侧端部、以及位于该最终线圈的周向另一侧的另一侧导体部分的内周侧端部形成锐角形的角部，将该一侧导体部分的外周侧端部插入于相对于所述齿而言位于周向一侧的一侧槽的开口部；
第二插入工序，在该工序中，维持所述最终线圈的变形状态，将所述一侧导体部分的外周侧端部插入至所述一侧槽中的所述中间倾斜侧面与所述基端平行侧面的边界位置，并且将所述另一侧导体部分的外周侧端部插入于相对于所述齿而言位于周向另一侧的另一侧槽的开口部；
第三插入工序，在该工序中，以所述一侧导体部分的外周侧端部为起点使所述最终线圈的变形复原，而将所述另一侧导体部分的外周侧端部插入至所述另一侧槽中的所述中间倾斜侧面与所述基端平行侧面的边界位置；以及
第四插入工序，在该工序中，使所述最终线圈相对于所述齿对置，将所述一侧导体部分以及所述另一侧导体部分同时分别插入于所述一侧槽以及所述另一侧槽，
所述最终线圈是沿着由所述前端平行侧面、所述中间倾斜侧面以及所述基端平行侧面形成的所述齿的侧面形状将扁线在内外周卷绕多层而形成的。
2.根据权利要求1所述的旋转电机用定子的制造方法，其特征在于，
所述最终线圈配置于最初安装于所述定子铁芯的所述齿的由绝缘树脂构成的绝缘体。
3.根据权利要求1或者2所述的旋转电机用定子的制造方法，其特征在于，
使用组装夹具，所述组装夹具具有：可动夹具部，其把持所述最终线圈并被配置为与相对于所述齿的内周侧对置；和基板夹具部，其供可动夹具部配设为能够移动，
在所述第一～第四插入工序中，通过沿着设置于所述基板夹具部的导轨，使设置于所述可动夹具部的滚子移动，而将该可动夹具部所把持的所述最终线圈配置于所述齿。
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