CN105305733A - 部段线圈的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种部段线圈的制造方法，根据本发明的部段线圈的制造方法包括：通过集拢多个元件线材(11)形成组装线材(21)；通过扭转所述组装线材(21)形成绞线(23)；通过轧制所述绞线(23)形成矩形导体(26)；以及通过将所述矩形导体(26)切割成给定长度并弯曲切割出的所述矩形导体(26)而形成部段线圈。在弯曲所述矩形导体之前，在形成所述部段线圈的线圈端部的位置处紧固所述多个元件线材。

Description

部段线圈的制造方法

技术领域

本发明涉及部段线圈的制造方法。

背景技术

近年来，已经广泛使用一种马达，这种马达使用部段线圈作为构成马达定子的线圈。在使用部段线圈的马达中，可以有效地改善插槽的充填率，由此实现马达的尺寸减小、高性能以及高输出。

日本专利申请公报No.2009-199749(JP2009-199749A)公开了一种与组装导体的制造方法有关的技术。在JP2009-199749A中公开的技术中，多个元件线材被绞在一起以形成绞线，并且此后，通过使用成形模来对绞线进行压缩模制成型，由此形成矩形导体，在该矩形导体中，绞线具有矩形截面。之后，通过使用绝缘材料比如树脂材料来覆盖矩形导体的外周使得形成绝缘层。因而，形成组装导体。

在部段线圈被用作构成马达定子的线圈的情况下，多个U型部段线圈在定子芯中排列成圆形形状，并且这多个部段线圈彼此电连接。此时，由于部段线圈的多个线圈端部通过焊接等而彼此连接，因此必须使部段线圈弯曲使得多个线圈端部能够彼此靠近。

然而，由于部段线圈是通过组装多个元件线材(导体)而形成的，因此当部段线圈弯曲时，线圈端部中的元件线材散开，并且因此将难以通过焊接等来将多个线圈端部彼此连接。

发明内容

本发明的一方面提供部段线圈的制造方法，通过该制造方法防止了线圈端部中的元件线材散开。

根据本发明的一方面的部段线圈的制造方法包括通过集拢多个元件线材形成组装线材；通过扭转所述组装线材形成绞线；通过轧制所述绞线形成矩形导体；以及通过将所述矩形导体切割成给定长度并弯曲切割出的所述矩形导体而形成部段线圈。在弯曲所述矩形导体之前，在形成所述部段线圈的线圈端部的位置处紧固所述多个元件线材。

在本发明的该方面中的部段线圈的制造方法中，在通过弯曲矩形导体来形成部段线圈之前，在形成部段线圈的线圈端部的位置处紧固所述多个元件线材。因此即使当弯曲矩形导体时，也能够防止线圈端部中的元件线材散开。

根据本发明的该方面，能够提供所述部段线圈的制造方法，通过该制造方法防止了线圈端部中的元件线材散开。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术上的和工业上的重要意义，在这些附图中，相同的附图标记指示相同的元件，并且附图中：。

图1是用于说明根据实施方式的部段线圈的制造方法的视图；

图2是用于说明根据实施方式的部段线圈的制造方法的流程图；

图3是用于说明根据实施方式的部段线圈的制造方法中的紧固步骤的侧视图；

图4是沿图3中的剖切线IV-IV截取的截面图；

图5是用于说明紧固步骤的另一示例的截面图；

图6是示出轧制步骤之前的绞线以及轧制步骤之后的矩形导体的侧视图；

图7是示出通过使用根据实施方式的部段线圈的制造方法而形成的矩形导体的侧视图；

图8是用于说明部段线圈形成步骤的视图；

图9是示出通过使用根据实施方式的另一部段线圈的制造方法而形成的矩形导体的侧视图；

图10是用于说明部段线圈形成步骤的视图；

图11是示出部段线圈布置在定子芯中的状态的立体图；以及

图12是示出部段线圈的多个线圈端部彼此连接的状态的正视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。图1是用于说明根据实施方式的部段线圈的制造方法的视图。图2是用于说明根据实施方式的部段线圈的制造方法的流程图。如图2所示，根据实施方式的部段线圈的制造方法包括元件线材轧制步骤(S1)、组装线材形成步骤(S2)、绞线形成步骤(S3)、紧固步骤(S4)、轧制步骤(S5)、氧化步骤(S6)、包覆步骤(S7)以及部段线圈形成步骤(S8)。在该实施方式中，通过组装图1所示的多个元件线材11来形成矩形导体28，并且之后矩形导体28被切割并且被弯曲。因此，形成图8中示出的部段线圈60。下面对这些步骤中的每个步骤进行详细说明。

如图1所示，元件线材给料机31将多个元件线材11进给至轧辊32。通过使用轧辊32来轧制由元件线材给料机31进给的所述多个元件线材11(步骤S1)。这意味着通过使用轧辊32轧制元件线材11形成了具有梯形截面的外周元件线材13。轧制的外周元件线材13被进给至方向调节辊33。此时，具有圆形截面形状的中心元件线材12在没有经轧辊32轧制的情况下进给至方向调节辊33。可以通过使用金属材料比如铜来构成元件线材11中的每个元件线材。

方向调节辊33调节中心元件线材12的方向以及每个外周元件线材13的方向，使得中心元件线材12以及外周元件线材13中的每个外周元件线材处于图中示出的组装线材21的位置关系。此后，方向经过调节的中心元件线材12以及外周元件线材13中的每个外周元件线材被集拢在一起，由此形成组装线材21(步骤S2)。简言之，方向调节辊33将中心元件线材12布置在组装线材21的中心并且将外周元件线材13中的每个外周元件线材围绕中心元件线材12布置。此时，方向调节辊33将外周元件线材13中的每个外周元件线材围绕中心元件线材12布置成使得外周元件线材13中的每个外周元件线材的梯形截面的上底面向元件线材12侧(换言之，外周元件线材13中的每个外周元件线材的梯形截面的下底位于组装线材21的外侧上)。

此实施方式作为示例示出了中心元件线材12的数量为一且外周元件线材13的数量为8的情况。然而，中心元件线材12的数量以及外周元件线材13的数量可以是不同的数量。

此后，组装线材21进给至扭转机构34。扭转机构34扭转已经被进给的组装线材21，由此形成绞线23(步骤S3)。当形成绞线23时，扭转机构34通过使用把持部41a至41c而在沿中心轴线方向(传送方向)彼此分离的三个位置上把持组装线材21，并且之后使把持部41a至41c中的位于中间的把持部41b绕组装线材21的中心轴线旋转。因而，能够形成具有左卷部23a和右卷部23b的绞线23。

这意味着，通过使用把持部41b沿从传送方向的下游侧观察时的逆时针方向扭转组装线材21，能够形成由经扭转的组装线材21获得的左卷部23a和右卷部23b。左卷部23a沿从传送方向的下游侧观察时的逆时针方向被扭转。右卷部23b沿从传送方向的下游侧观察时的顺时针方向被扭转(参见图3)。

在由把持部41a至41c保持的位置(平行部22)中，由于组装线材21未被扭转，中心元件线材12以及外周元件线材13中的每个外周元件线材彼此平行。例如，在图3中示出的绞线23中，平行部22a、22b、22c分别对应于由把持部41a、41b、41c把持的位置。在本说明书中，平行部22a、22b、22c有时共同地被称为平行部22。

图1示出了通过使用把持部41b沿从传送方向的下游侧观察时的逆时针方向来扭转组装线材21的情况。然而，通过使用把持部41b来扭转组装线材的方向可以是相反的(换言之，可以是从传送方向的下游侧观察时的顺时针方向)。

在扭转机构34处形成的绞线23被进给至紧固机构35。紧固机构35将绞线23的平行部22中的多个元件线材(换言之，中心元件线材12以及外周元件线材13中的每个外周元件线材)进行紧固(步骤S4)。图3是用于说明紧固步骤的侧视图。图4是沿图3中的剖切线IV-IV截取的截面图。如图3和图4所示，紧固机构35可以由例如具有上电极51和下电极52的热压合装置构成。

当绞线23的平行部22设置于夹在上电极51与下电极52之间的位置处时，紧固机构35通过使用上电极51和下电极52将平行部22夹在中间(由图4中的附图标记35a示出)。此后，在上电极51与下电极52之间流过电流，并且另外，上电极51和下电极52用于按压平行部22。因而，平行部22的一部分被融化，并且所述多个元件线材被紧固，由此形成紧固部55(参见图4中的附图标记35b)。此后，上电极51向上移动并且下电极52向下移动，使得在紧固步骤之后绞线24能够移动(由图4中的附图标记35c示出)。通过重复此运动，能够紧固绞线23的平行部22中的多个元件线材。

在前文中，说明了使用热压合来紧固平行部22中的多个元件线材的情况。然而，在此实施方式中，除了热压合之外，还可以使用TIG(钨惰性气体)焊接、超声波接合、锡焊等。

图5是用于说明紧固步骤的另一示例的截面图。在该实施方式中，还可以在上电极51和下电极52的侧表面上设置平板形构件57a、57b。通过设置如上陈述的平板形构件57a、57b，能够在通过上电极51、下电极52和平板形构件57a、57b从四周围绕平行部22的同时进行热压合。因而，当平行部22中的元件线材的一部分融化时，能够防止熔融的金属流出。图5中示出的紧固步骤的其余结构类似于图4中示出的紧固步骤的情况的结构，并且因此省略了重复的说明。

如图1所示，紧固步骤之后的绞线24传送至轧辊36、37。轧辊36初步轧制绞线24，并且将经初步轧制的绞线25传送至轧辊37。轧辊37对经初步轧制的绞线25进行轧制并且形成矩形导体26(步骤S5)。

如图6所示，通过使用紧固机构35(参见图4)压缩了紧固步骤之后的绞线24的紧固部55。因此，紧固部55的厚度t1小于左卷部23a的厚度t2和右卷部23b的厚度t3。此处，厚度t1、t2、t3是在图4中的上电极51和下电极52的移动方向(简言之，上下方向)上的厚度。在轧制步骤中，通过使用轧辊36、37轧制绞线24来形成矩形导体26。此时，由于绞线24的左卷部23a和右卷部23b被压缩，因此如图6所示在轧制之后的矩形导体26中，紧固部55的厚度t1’、左卷部26a的厚度t2’以及右卷部26b的厚度t3’大致相同。因此，能够形成没有台阶(或有很少台阶)的矩形导体26。

同时，当平行部22在紧固步骤(步骤S4)中被过度压缩时，紧固部55的厚度t1变得过小，并且轧制步骤之后的矩形导体26的紧固部55的厚度t1’与左卷部26a和右卷部26b的厚度t2’、t3’之间的差异变大。在此情况下，形成带有台阶的矩形导体26。因此，在根据该实施方式的部段线圈的制造方法中，在紧固步骤(步骤S4)中不要过度压缩平行部22是必要的。换言之，平行部22被紧固成使得在通过轧制绞线24形成矩形导体26之后，平行部22中的多个元件线材被紧固之后的紧固部55的厚度t1’变得与除紧固部55之外的其他部分(左卷部26a和右卷部26b)的厚度t2’、t3’大致相同。

此后，如图1所示，矩形导体26被传送至加热炉38，矩形导体26被加热，并且在构成矩形导体26的中心元件线材12和外周元件线材13中的每个外周元件线材的表面上形成氧化膜15(步骤S6)。换言之，由于构成矩形导体26的中心元件线材12和外周元件线材13中的每个外周元件线材由金属材料制成，因此通过加热矩形导体26而在中心元件线材12和外周元件线材13中的每个外周元件线材的表面上形成金属氧化膜。例如，在使用铜来构造中心元件线材12和外周元件线材13中的每个外周元件线材的情况下，形成铜氧化物作为氧化膜15。通过在构成矩形导体26的中心元件线材12和外周元件线材13中的每个外周元件线材的表面上形成氧化膜15，能够改善元件线材之间的绝缘特性。形成有氧化膜15的矩形导体27被传送至覆盖物形成部39。

覆盖物形成部39在形成有氧化膜15的矩形导体27的外周上形成绝缘层16，由此形成矩形导体28(步骤S7)。覆盖物形成部39设置有在矩形导体27的传送方向上延伸的中空状的中空部45。中空部45的截面形状呈矩形形状。在中空部45中，填充有用于形成绝缘层的树脂材料。换言之，矩形导体27穿过填充有树脂材料的中空部45。因而，在矩形导体27的外周上形成绝缘层16。

图1中示出的覆盖物形成部39仅为示例，并且在此实施方式中，可以使用具有不同于上述结构的其他结构的覆盖物形成部39。用于形成绝缘层16的材料不限于树脂材料，并且可以使用任意其他材料，只要该材料具有绝缘特性即可(例如搪瓷材料)。

图7中示出了在前述方法中制造的矩形导体28。在图7中，未示出围绕矩形导体28形成的绝缘层16。如图7中所示，通过使用根据该实施方式的部段线圈的制造方法，能够形成这样的矩形导体28：在该矩形导体28中，右卷部28b、紧固部55(对应于平行部22)、左卷部28a、紧固部55、右卷部28b、……以此顺序从传送方向的下游侧朝向传送方向的上游侧连续地排列成行。

接下来，说明部段线圈形成步骤(图2中的步骤S8)。图8是用于说明部段线圈形成步骤的视图。在图8中，也没有示出围绕矩形导体28形成的绝缘层16。如图8所示，部段线圈60呈U形并且设置有弯曲部61、肩部62a、62b，直线部63a、63b以及线圈端部64a、64b。

当形成部段线圈60时，矩形导体28首先在切割位置59处被切割。切割位置59为紧固部55的中心部。通过将紧固部55的中心部设定为如上陈述的切割位置59，紧固部55能够构成每个部段线圈60的线圈端部64a、64b。例如，紧固部55的宽度(在传送方向上的长度)可以是线圈端部64a、64b中的每个线圈端部的长度的二倍或更多。

在切割矩形导体28之后，在线圈端部64a、64b形成的位置处绝缘层16被剥掉。此后，使矩形导体28弯曲，由此形成图8中示出的部段线圈60。图8中示出的部段线圈60由紧固部55和右卷部28b构成。其他部段线圈可以由紧固部55和左卷部28b构成。

例如，当改变部段线圈60的尺寸(长度)时，调节扭转机构34中的把持部41a至41c的位置使得部段线圈60的线圈端部64a、64b在矩形导体28的紧固部55中形成。换言之，通过把持部41a至41c把持的位置变成紧固部55，并且当切割矩形导体28时，矩形导体28被切割成使得通过把持部41a至41c把持的位置变成部段线圈60的线圈端部64a、64b。

在根据图1中示出的实施方式的部段线圈的制造方法中，说明了下述情况：其中，当形成绞线23时，通过使用把持部41a至41c来把持组装线材21，并且之后，使把持部41a至41c中的位于中间的把持部41b绕组装线材21的中心轴线旋转。然而，在此实施方式中，可以通过绕组装线材21的中心轴线沿一个方向连续地扭转组装线材21来形成绞线。在该情况下，沿一个方向连续地扭转的绞线70形成为如同图9中示出的绞线70(图9示出了沿从传送方向的下游侧观察时的逆时针方向扭转的绞线)。简言之，绞线70不包括平行部22。

当对图9中示出的绞线70执行紧固步骤(步骤S4)时，紧固机构35在形成部段线圈60的线圈端部64a、64b的位置处紧固绞线70的元件线材中的多个元件线材。因此，在图10中示出的矩形导体73中，在形成部段线圈60的线圈端部64a、64b的位置处形成紧固部75。在这种情况下，通过在切割位置79处切割矩形导体73而使每个部段线圈60的线圈端部64a、64b也在紧固部75中构造而成。

在根据图1和图2中示出的此实施方式的部段线圈的制造方法中，作为示例描述了在绞线形成步骤(S3)之后在轧制步骤(S5)之前执行紧固步骤(S4)的情形。然而，紧固步骤(S4)可以在只是仅先于使矩形导体弯曲的部段线圈形成步骤(S8)的任何定时执行(并且优选地在绞线形成步骤(S3)之后)。

如在背景技术中所说明的，近年来，一种马达被广泛地使用，在这种马达中，使用部段线圈作为构成马达定子的线圈。在使用部段线圈作为构成马达定子的线圈的情况下，多个U形部段线圈在定子芯中排列成圆形形状，并且所述多个部段线圈彼此电连接。此时，为了通过焊接等将部段线圈的多个线圈端部彼此连接，需要使部段线圈弯曲从而使所述多个线圈端部靠近彼此。

图11是示出部段线圈布置在定子芯中的状态的立体图。如图11中所示，通过将多个部段线圈110插入定子芯120的每个插槽中来形成定子101。在这种情况下，多个部段线圈110在一个插槽内从定子芯120的内周侧排列至外周侧。部段线圈110的直线部113沿定子芯120的周向方向弯曲。

这意味着如图12所示，需要使部段线圈110的直线部113弯曲以便通过焊接等使部段线圈110的多个线圈端部114彼此连接。

然而，由于部段线圈110是通过组装多个元件线材(导体)而形成的线圈，因此当部段线圈110弯曲时线圈端部114中的元件线材散开，并且可能因此难以通过焊接等使所述多个线圈端部114彼此连接。即，当部段线圈110被弯曲时，施加至部段线圈110的应力在弯曲部的内侧与外侧之间产生差异。因此，线圈端部114中的元件线材散开。

在根据此实施方式的部段线圈的制造方法中，在通过弯曲矩形导体形成部段线圈之前，多个元件线材在线圈端部形成的位置处被紧固。通过在弯曲矩形导体之前在线圈端部形成的位置处紧固所述多个元件线材，即使在矩形导体被弯曲时亦能够防止线圈端部中的元件线材散开。

特别地，在根据该实施方式的部段线圈的制造方法中，在通过轧制绞线来形成矩形导体之前(简言之，在步骤S5中的轧制步骤之前)，多个元件线材在部段线圈的线圈端部形成的位置处被紧固。此后，绞线被轧制，因此能够使紧固部的厚度与除紧固部之外的其他部分的厚度大致相等。因此，能够形成没有台阶(或有极少台阶)的矩形导体。

在通过使用把持部41a至41c来把持组装线材21之后，使把持部41a至41c中的位于中间的把持部41b绕组装线材21的中心轴线旋转，并且因此形成绞线23。在这种情况下，形成了平行部22，在平行部22中，组装线材21未被扭转。当平行部22设置在部段线圈的线圈端部处时，元件线材特别容易散开。在此实施方式中，通过紧固平行部22中的多个元件线材，能够有效地防止线圈端部中的元件线材散开，即使在平行部22设置在线圈端部时亦是如此。

通过根据以上描述的实施方式的本发明，能够提供一种部段线圈的制造方法，通过该制造方法，防止了线圈端部中的元件线材散开。

到目前为止已经基于前述实施方式说明了本发明。然而，本发明不限于以上实施方式的结构，并且明显的是可以由本领域普通技术人员做出的各种改型、修改以及组合都包括在本发明中而不脱离本文中要求保护的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种部段线圈的制造方法，其特征在于包括：

通过集拢多个元件线材(11)形成组装线材(21)；

通过扭转所述组装线材(21)形成绞线(23)；

通过轧制所述绞线(23)形成矩形导体；以及

通过将所述矩形导体切割成给定长度并弯曲切割出的所述矩形导体而形成部段线圈，其中，

在弯曲所述矩形导体之前，在形成所述部段线圈的线圈端部的位置处紧固所述多个元件线材(11)。

2.根据权利要求1所述的部段线圈的制造方法，其中，

在通过轧制所述绞线(23)形成所述矩形导体之前，在形成所述部段线圈的所述线圈端部的所述位置处紧固所述多个元件线材(11)。

3.根据权利要求1或2所述的部段线圈的制造方法，其中，

在通过扭转所述组装线材(21)形成所述绞线(23)之后，在形成所述部段线圈的所述线圈端部的所述位置处紧固所述多个元件线材(11)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的部段线圈的制造方法，其中，

当形成所述绞线(23)时，在沿所述组装线材(21)的中心轴线方向彼此分离的三个位置处把持所述组装线材(21)，并且使把持所述组装线材(21)的三个把持部中位于中间的把持部绕所述组装线材(21)的中心轴线旋转，

当紧固所述多个元件线材(11)时，在由所述把持部进行把持的位置处紧固所述多个元件线材(11)，以及

当切割所述矩形导体时，将所述矩形导体切割成使得所述部段线圈的所述线圈端部形成在由所述把持部进行把持的所述位置处。

5.根据权利要求4所述的部段线圈的制造方法，其中，

所述矩形导体包括左卷部、右卷部以及平行部，所述左卷部在从所述矩形导体的传送方向的下游侧观察时的逆时针方向上扭转，所述右卷部在从所述矩形导体的所述传送方向的所述下游侧观察时的顺时针方向上扭转，在所述平行部中所述多个元件线材(11)彼此平行，

当紧固所述多个元件线材(11)时，紧固所述平行部中的所述多个元件线材(11)，以及

当切割所述矩形导体时，将所述矩形导体切割成使得所述部段线圈的所述线圈端部形成在所述平行部中。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的部段线圈的制造方法，其中，

当紧固所述多个元件线材(11)时，将所述多个元件线材(11)夹在上电极与下电极之间，使电流在所述上电极与所述下电极之间流动，以及通过使用所述上电极和所述下电极对所述多个元件线材(11)施压，由此进行热压合。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的部段线圈的制造方法，其中，

当紧固所述多个元件线材(11)时，在通过使用给定构件从与所述绞线(23)延伸的方向垂直的截面的四周包围所述多个元件线材(11)的同时进行热压合。