CN108702072B - 定子和导线卷绕方法 - Google Patents

Abstract

定子(1)具备沿周向排列有多个从而构成定子铁芯(2)的分裂铁芯(3)、以及保持件(4)，各分裂铁芯(3)上卷绕有定子线圈(5)。分裂铁芯(3)具备齿部(6)和卷绕有定子线圈(5)的绝缘体(13)。在将卷绕定子线圈(5)卷绕到绝缘体(13)上时，在定子线圈(5)上形成多个凸部(5a)。凸部(5a)仅卷绕于绝缘体(13)的短边部分，因此定子线圈(5)不会从分裂铁芯(3)的长边部分突出，在将多个分裂铁芯(3)排列到周向上来构成定子(1)时，相邻的分裂铁芯(3)的定子线圈(5)彼此也不会接触，能够正常驱动定子(1)。

Description

定子和导线卷绕方法

技术领域

本发明涉及定子和导线卷绕方法。

背景技术

已知一种定子，其具备：配置为圆环状且构成定子铁芯的多个分裂铁芯、和配置于多个分裂铁芯的外侧且将多个分裂铁芯保持为一体的环状的保持件(holder)。这样的定子中，在分裂铁芯上卷绕有作为导线的线圈。

在分裂铁芯上卷绕有导线的卷绕装置从管口引出施加了反张力(back tension)的导线从而卷绕于分裂铁芯上(例如参照专利文献1)。在专利文献1的张力装置中，与分裂铁芯的旋转角度同步地以对应的张力设定值控制张力用电机的旋转扭矩，由此使从管口送出的导线的张力维持恒定。

此外，专利文献2中记载的卷线机在卷绕导线时，通过支承机构将从管口送出的导线朝向分裂铁芯侧推压，由此一边对导线上赋予线卷状的卷取痕迹，一边使其卷绕于分裂铁芯上。

在专利文献2的卷线机中，成型为朝向分裂铁芯形成凸形的线卷状的导线良好地密合于分割层叠芯，即使在导线的线径粗的情况中，也能够以高精度进行规整度高且槽满率高的高品质的卷线。

近年来，为了提高生产效率，一般高速地卷绕导线。在进行这样的高速卷绕的情况下，在专利文献1的张力装置中，即使采用伺服式，也无法抑制张力变动，在管口顶端部与线材之间施加负载，则无法高速地卷绕导线。

此外，专利文献2的卷线机中，在用支承构件推压从管口送出的导线的同时使其卷绕于分裂铁芯，因此无法使导线的送出速度达到高速，因而无法高速地卷绕导线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3566753号公报

专利文献2：日本特开平11-332185号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本申请人进行深入研究的结果发现，在高速地卷绕导线时，特别是在使长方形的分裂铁芯旋转来对分裂铁芯卷绕导线时，根据分裂铁芯的旋转位置不同，在导线的线速度方面产生显著差异。

在导线的线速度方面产生差异时，因与送出导线的管口端部的干涉，导致在导线上形成凸部。该凸部在被卷绕到配置为圆环状的分裂铁芯的周向侧面上时，与周向上相邻的分裂铁芯的导线相接触，有时导致无法正常驱动定子。

本发明是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供即使在被卷绕到分裂铁芯上的导线上形成有凸部的情况下也能够进行正常驱动的定子和导线卷绕方法。

用于解决课题的手段

本发明的定子通过被卷绕有导线的多个分裂铁芯沿周向排布而构成，该定子的特征在于，前述导线上形成的多个凸部配置在连结前述周向的侧面的连结面上的比配置在前述分裂铁芯的前述周向的侧面上的更多。

根据本发明的定子，由于导线上形成的凸部配置在分裂铁芯的连结面上的比配置在分裂铁芯的周向的侧面上的更多，因此沿周向排布多个分裂铁芯而构成定子时，凸部不会与周向相邻的分裂铁芯的导线相接触，能够正常地驱动定子。

此外，优选前述凸部在前述导线的卷绕方向上不重叠。

凸部在导线的卷绕方向上不重叠，因此与凸部在该卷绕方向上重叠的情况相比，能够减小因凸部而产生的突出量。

本发明的导线卷绕方法是将导线卷绕到沿周向排布多个而构成定子的分裂铁芯上的一种导线卷绕方法，其特征在于，通过下述方式送出所述导线：形成于所述导线上的多个凸部配置在连结所述周向的侧面的连结面上的比配置在被排列到周向上以构成所述定子时的所述分裂铁芯的所述周向的侧面上的更多。

根据本发明的导线卷绕方法，能够将导线上形成的凸部相比分裂铁芯的周向的侧面要更多地卷绕于连结面上。由此，在将多个分裂铁芯沿周向排列来构成定子时，凸部不会与卷绕在周向相邻的分裂铁芯上的导线相接触，能够正常地驱动定子。

此外，优选，将从管口送出的前述导线卷绕于前述分裂铁芯上，前述凸部因所述导线与前述管口的端部的干涉而形成于所述导线上，将前述导线的张力达到最大时从前述管口的顶端起至前述分裂铁芯的端部为止的长度记作α、前述导线的厚度记作T、卷绕于前述分裂铁芯上的前述导线的层叠层数记作L、前述分裂铁芯的前述周向的侧面的长度记作A、前述分裂铁芯的前述连结面的长度记作B，并将n设为整数时，在(2×n+1)×T×L≤A+T×L的情况下满足T×L+n×(A+B)≤α≤A+n×(A+B)，或者在(2×n+1)×T×L＞A+T×L的情况下满足α＝A+(T×L-A)/2+n×(A+B)。

发明的效果

根据本发明，即使在卷绕于分裂铁芯上的导线上形成有凸部的情况下，也能够正常地驱动定子。

附图说明

图1是示出本发明的定子的立体图。

图2是示出分裂铁芯的立体图。

图3是示出线圈卷绕装置的顶视图。

图4是示出分裂铁芯、定子线圈、管口、和铁芯固定夹具的立体图。

图5是示出驱动线圈卷绕装置从而使定子线圈卷绕于分裂铁芯上时的线圈线速度、线圈角度、线圈加速度的图。

图6A-D是示出驱动线圈卷绕装置从而使定子线圈卷绕于分裂铁芯上时的分裂铁芯、定子线圈、管口和铁芯固定夹具的俯视图。

图7是示出在定子线圈上产生了凸部的状态下的分裂铁芯、定子线圈、管口和铁芯固定夹具的顶视图。

图8是示出使定子线圈的凸部卷绕于分裂铁芯上的状态下的分裂铁芯、定子线圈、管口、和铁芯固定夹具的顶视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

如图1所示那样，定子1具备：沿着周向S排列有多个从而构成定子铁芯2的分裂铁芯3、和配置于分裂铁芯3的外侧的圆筒状的保持件4，各分裂铁芯3上卷绕有定子线圈5。

在保持件4的内周面上，设置有插入分裂铁芯3的后述凹部10中的凸部4a。

分裂铁芯3的排列构成与定子铁芯2的中心轴线ax平行的圆筒状的外周面。保持件4具有与该外周面相对的圆筒状的内周面，借助该内周面，将多个分裂铁芯3一体地保持。

如图2所示那样，分裂铁芯3具备：齿部6、和将相邻的分裂铁芯3的齿部6彼此磁结合的磁轭部7。

磁轭部7具有大致长方体状的形状，具备：与保持件4的内周面相对的部分圆筒状的相对面8、和面向相邻的两侧的分裂铁芯3的磁轭部7而设置的两侧的接合面9。相邻的分裂铁芯3使各接合面9彼此接触而结合。

在分裂铁芯3的相对面8上，设置有与中心轴线ax平行的直线状的凹部10。凹部10位于在定子铁芯2的周向S上的相对面8的中央，受保持件4的凸部4a插入。

在分裂铁芯3的两侧的接合面9上，分别设置有与中心轴线ax平行的凹槽11和凸条12。相邻的分裂铁芯3通过使一方分裂铁芯的凹槽11与另一方分裂铁芯的凸条12嵌合，从而相互在中心轴线ax的径向R上被定位。

齿部6从磁轭部7的周向S中央起沿着中心轴线ax延伸，垂直于中心轴线ax的截面具有近似T字型的形状。

此外，分裂铁芯3具备卷绕有定子线圈5的绝缘体(insulator)13(参照图1)。该绝缘体13安装于齿部6上以覆盖齿部6的外周面。定子线圈5卷绕于绝缘体13的外周。

绝缘体13的卷绕有定子线圈5的部分中，长方形中的四角以R形状而形成，其长边部分与相邻的分裂铁芯3相近。

接着，对在分裂铁芯3的绝缘体13上卷绕定子线圈5的线圈卷绕装置20进行说明。

如图3和图4所示那样，线圈卷绕装置20具备：供给定子线圈5的线圈供给装置21、和送出从线圈供给装置21供给的定子线圈5的管口22。

此外，线圈卷绕装置20具备：以能够装卸的方式固定有分裂铁芯3且以能够旋转的方式设置的铁芯固定夹具26、和使该铁芯固定夹具26旋转的由电机或控制部等构成的旋转机构27。旋转机构27在卷绕定子线圈5时使铁芯固定夹具26旋转。需要说明的是，在图3、图4、图6～图8中，将分裂铁芯3、绝缘体13和铁芯固定夹具26简略化地图示，而对定子线圈5的粗细度进行夸张描述。

线圈供给装置21具备：卷附有定子线圈5且用于供给定子线圈5的线筒31、和储存从线筒31供给的定子线圈5从而用于吸收线筒31的引出量与分裂铁芯3中的卷绕量之差的储线辊单元32。储线辊单元32具备卷缠有定子线圈5的2个辊，通过改变2个辊间的距离，吸收线筒31的引出量与分裂铁芯3的卷绕量之差。

此外，线圈供给装置21具备：使定子线圈5产生张力的公知的磁滞制动器(hysteresis brake)33、和减少张力变动的公知的反张力装置34。从线筒31引出的定子线圈5借助储线辊单元32而被输送至磁滞制动器33，通过磁滞制动器33而产生张力，在通过反张力装置34而减少了张力变动的状态下输送至管口22。

管口22具备底座37以及以能够旋转的方式安装于该底座37上的金属制的第1～第4辊38a～38d。管口22在第1辊38a与第2辊38b之间夹持定子线圈5，在第3辊38c与第4辊38d之间夹持定子线圈5，当线圈卷绕时，以夹持定子线圈5的状态送出定子线圈5。

定子线圈5贯穿铁芯固定夹具26，定子线圈5的顶端部从铁芯固定夹具26突出。从该铁芯固定夹具26突出的定子线圈5的顶端部被卷取于卷取滑轮(未图示)上。定子线圈5的基端部侧从铁芯固定夹具26突出，卷绕于分裂铁芯3上。

在使定子线圈5卷绕于分裂铁芯3上的情况下，通过旋转机构27使铁芯固定夹具26旋转，从而使安装于铁芯固定夹具26上的分裂铁芯3旋转。分裂铁芯3一旦被旋转，定子线圈5卷绕于分裂铁芯3的绝缘体13上。

当绝缘体13上卷绕了规定量的定子线圈5时，旋转机构27停止铁芯固定夹具26的旋转，将由分裂铁芯3和卷取滑轮构成的单元搬运至下一步骤。下一步骤中，拆卸卷取滑轮，处理卷取于卷取滑轮上的部分定子线圈5，由此制作完成了卷绕有定子线圈5的分裂铁芯3。卷绕有该定子线圈5的分裂铁芯3被搬运至定子1的制造步骤，将多个该分裂铁芯3排列为圆环状，制造定子1。

[实验]

实施了以下实验：驱动线圈卷绕装置20使分裂铁芯3旋转，检测将定子线圈5卷绕到分裂铁芯3上时的线圈角度θ(deg)、线圈线速度、线圈加速度。其结果示于图5和图6。需要说明的是，线圈角度θ是从分裂铁芯3起延伸至管口22的部分的定子线圈5的角度(参照图6)。此外，在图5中，线圈线速度和线圈加速度用从0(零)起的正方向和负方向的比率来表示。

在分裂铁芯3的旋转角度为0°时，线圈角度θ为31.77(图5的D1、图6A)。在分裂铁芯3的旋转角度为9.52°时，线圈角度θ成为最小的31.58°。线圈线速度为最快(图5的D2、图6B)。需要说明的是，分裂铁芯3的旋转角度是图6中的顺时针方向的旋转角度。此外，图6和图7中，是简易地示出将定子线圈5的顶端部安装于绝缘体13上的图。

此外，当分裂铁芯3的旋转角度为53.6°时，线圈角度θ为最小的31.58°，线圈线速度为最快(图5的D3、图6C)。当分裂铁芯3的旋转角度为129.7°时，线圈角度θ为39.69°，线圈线速度为最慢(图5的D4、图6D)。上述的D1～D4以分裂铁芯3的旋转角度180°为间距进行反复检测。

进行上述实验，结果发现，在图6D所示的状态下，线圈加速度达到最小，定子线圈5的张力达到最大，在该状态下，在定子线圈5中，在被管口22的第3辊38c与第4辊38d之间挟持的部分处，产生图7所示的凸部5a。

当持续旋转分裂铁芯3时，定子线圈5的凸部5a卷绕于绝缘体13上。当凸部5a被卷绕在绝缘体13的长边(分裂铁芯的周向的侧面)部分上时，凸部5a从分裂铁芯3的长边部分突出，在为了构成定子铁芯2而将分裂铁芯3排列成圆环状时，有时会与相邻的分裂铁芯3的定子线圈5相接触。此时，定子1无法被正常组装而成为不良品。如将分裂铁芯彼此的隙间设置得较宽使定子线圈彼此不产生干涉，其结果是存在定子铁芯大型化的问题。

本实施方式中，为了防止发生上述问题，通过规定在图6D所示的状态(凸部5a的产生点)下从管口22起至绝缘体13为止的长度α，控制凸部5a使得其被卷绕于绝缘体13的短边(连结面)部分上。

将绝缘体13的短边部分的长度记作A(mm)、长边部分的长度记作B(mm)、定子线圈5的厚度记作T、将定子线圈5卷绕于绝缘体13上而层叠时的定子线圈5的层叠数记作L时，以图6D所示的状态下的从管口22起至绝缘体13为止的长度α达到利用下述(式1)或(式2)算出的长度的方式规定管口22的位置。

当(2×n+1)×T×L≤A+T×L时，

T×L+n×(A+B)≤α≤A+n×(A+B)···(式1)

当(2×n+1)×T×L＞A+T×L时，

α＝A+(T×L-A)/2+n×(A+B)···(式2)

n只要是整数即可适用，优选尽可能小的整数。

当利用(2×n+1)×T×L≤A+T×L(式1)算出α时，定子线圈5的凸部5a完全卷绕于绝缘体13的短边部分上。

例如，在T为1.03、L为8、A为20.6、B为51.55、且n设为1时，(2×n+1)×T×L为24.72，A+T×L为28.84，并利用(2×n+1)×T×L≤A+T×L(式1)算出α。此时，80.39≤α≤92.75。

另一方面，在利用(2×n+1)×T×L＞A+T×L(式2)算出α时，定子线圈5的凸部5a卷绕于绝缘体13的短边部分和长边部分这两个部分上。此时，在层叠的定子线圈5中，优选设定成：第1层的定子线圈5的凸部5a卷绕于绝缘体13的长边部上，第2层以后的定子线圈5的凸部5a卷绕于绝缘体13的短边部上。在本发明中，与绝缘体13的长边部分相比，凸部5a更多地被卷绕于短边部分上即可。

例如，在T为1.03、L为11、A为20.6、B为51.55、且n设为1时，(2×n+1)×T×L为33.99，A+T×L为31.93，并利用(2×n+1)×T×L＞A+T×L(式2)算出α。此时，α为88.115。

以图6D所示的状态的从管口22起至绝缘体13为止的长度α达到利用上述式算出的长度(例如n为1)的方式规定管口22的位置时，如图8所示那样，在绝缘体13的短边部分上卷绕有定子线圈5的2个凸部5a。2个凸部5a在定子线圈5的卷绕方向上不发生重叠。需要说明的是，可以设定成2个凸部5a在定子线圈5的卷绕方向上重叠。

像这样，在利用(式1)算出α并进行设定时，定子线圈5的凸部5a仅卷绕于绝缘体13的短边部分上，因此定子线圈5不会从分裂铁芯3的长边部分突出。由此，即使在将多个分裂铁芯3沿着周向排列来构成定子1时，相邻的分裂铁芯3的定子线圈5彼此也不会产生接触，能够正常地驱动定子1。

此外，定子线圈5的凸部5a不会在定子线圈5的卷绕方向上发生重叠，因此与凸部重叠的情况相比，能够减小突出量。

需要说明的是，在上述实施方式中，因与管口的干涉而形成于定子线圈上的多个凸部卷绕在分裂铁芯的短边部分比卷绕在长边部分更多。但是，即使因其他原因而在定子线圈上形成多个凸部的情况时，也以将多个凸部卷绕在分裂铁芯的短边部分比卷绕在长边部分上更多的方式进行设定。

符号说明

1 定子

2 定子铁芯

3 分裂铁芯

4 保持件

5 定子线圈

5a 凸部

6 齿部

7 磁轭部

13 绝缘体13

20 线圈卷绕装置

21 线圈供给装置

22 管口

26 铁芯固定夹具

27 旋转机构

31 线筒

32 储线辊单元

33 磁滞制动器

34 反张力装置

37 底座

38a～38d 第1辊～第4辊

Claims (4)

1.一种定子，通过多个分裂铁芯沿周向排布而构成，该多个分裂铁芯是使所述分裂铁芯旋转并卷绕从管口送出的导线而成的，该定子的特征在于，

在将所述导线卷绕于所述分裂铁芯上的阶段在所述管口的端部处因所述导线与所述管口的端部的干涉而不可避免地形成于所述导线上的多个凸部中，通过使所述导线的张力达到最大时从所述管口的顶端起至所述分裂铁芯的端部为止的长度满足规定的条件，从而配置在所述分裂铁芯的连结所述周向的侧面的连结面上的比配置在所述分裂铁芯的所述周向的侧面上的更多。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

所述凸部在所述导线的卷绕方向上不重叠。

3.一种导线卷绕方法，使分裂铁芯旋转并卷绕从管口送出的导线，所述分裂铁芯沿周向排布多个而构成定子，该导线卷绕方法的特征在于，

通过下述方式送出所述导线：在将所述导线卷绕于所述分裂铁芯上的阶段在所述管口的端部处因所述导线与所述管口的端部的干涉而不可避免地形成于所述导线上的多个凸部中，通过使所述导线的张力达到最大时从所述管口的顶端起至所述分裂铁芯的端部为止的长度满足规定的条件，从而配置在所述分裂铁芯的连结所述周向的侧面的连结面上的比配置在被排列到周向上以构成所述定子时的所述分裂铁芯的所述周向的侧面上的更多。

4.根据权利要求3所述的导线卷绕方法，其特征在于，

将从管口送出的所述导线卷绕于所述分裂铁芯上，

将所述导线的张力达到最大时从所述管口的顶端起至所述分裂铁芯的端部为止的长度记作α、

所述导线的厚度记作T、

卷绕于所述分裂铁芯上的所述导线的层叠层数记作L、

所述分裂铁芯的所述周向的侧面的长度记作A、

所述分裂铁芯的所述连结面的长度记作B，

并将n设为整数时，

在(2×n+1)×T×L≤A+T×L的情况下，满足T×L+n×(A+B)≤α≤A+n×(A+B)，或者在(2×n+1)×T×L＞A+T×L的情况下，满足α＝A+(T×L-A)/2+n×(A+B)。

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