CN110521089A - 线圈和使用该线圈的马达 - Google Patents

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Abstract

线圈具有匝列，所述匝列由将截面呈多边形形状的导线卷绕成螺旋状而在从下向上的方向上层叠而成的第1匝～第n匝(n为3以上的整数)构成，其中，在第i匝(i为整数，1≤i≤n)的上表面和下表面中的任一者局部地配置有绝缘构件。

Description

线圈和使用该线圈的马达
技术领域
本公开涉及卷绕截面呈多边形形状的导线而成的线圈和使用该线圈的马达。
背景技术
近年来，在工业、车载用途中，马达的需求不断提高。其中，要求提高马达的效率、降低成本。
作为提高马达的效率的方法之一，已知提高配置于定子的槽内的线圈的槽满率。通过提高线圈的槽满率，能够抑制在驱动马达时因在线圈流动的电流引起的损耗。
作为提高线圈的槽满率的方法，提出了将使用截面呈矩形形状的铜材的铸造线圈配置于槽内的结构(例如参照专利文献1)。
通过使用专利文献1所公开的那样的线圈，线圈的相邻的匝之间的接触面积变大。由此，与使用了例如具有圆形的截面的导线的线圈等相比，线圈的散热效率提高。另一方面，由于匝之间的接触面积变大，覆盖线圈的导线的表面的绝缘覆膜损伤或者剥离而无法使相邻的匝之间绝缘的可能性变大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：德国专利申请公开第102012212637号说明书
发明内容
本公开是鉴于该方面而完成的，其目的在于实现能够维持相邻的匝之间的绝缘的截面呈多边形形状的线圈以及使用该线圈的马达。
为了实现上述的目的，本公开的线圈具有匝列，所述匝列由将截面呈多边形形状的导线卷绕成螺旋状而在从下向上的方向上层叠而成的第1匝～第n匝(n为3以上的整数)构成，其中，在第i匝(i为整数，1≤i≤n)的上表面和下表面中的任一者配置有绝缘构件。
根据该结构，能够确保线圈的相邻的匝之间的绝缘。
优选的是，绝缘构件将第i匝和与第i匝相邻的匝之间保持为预定的间隔，优选在导线的表面设有绝缘层。
根据该结构，能够将线圈的相邻的匝之间可靠地绝缘。
优选的是，绝缘构件包含沿着第i匝的卷绕方向配置的多个绝缘构件，多个绝缘构件在卷绕方向上相互分离地配置。
根据该结构，能够利用夹具等把持线圈的相邻的匝之间，线圈的处理变容易。
也可以是，绝缘构件沿着第i匝的卷绕方向连续地呈线状延伸。
根据该结构，能够稳定地保持线圈的相邻的匝之间的间隔，能够使线圈的相邻的匝之间更可靠地绝缘。
优选的是，在第(i-1)匝的与第i匝相对的相对面和第i匝的与第(i-1)匝相对的相对面中的至少一者设有用于对绝缘构件进行定位并保持的定位部。
根据该结构，能够将绝缘构件容易地配置于线圈的各匝。
优选的是，绝缘构件还具有：夹入部，其分别夹在第i匝和与第i匝相邻的匝之间以及第j匝和与第j匝相邻的匝(j是整数，1≤j≤n且i≠j)之间；以及连结部，其在导线的外周侧将夹入部彼此间连结起来。
根据该结构，能够将绝缘构件容易地安装于线圈。
也可以是，夹入部分别介于导线的相邻的全部匝之间，连结部在全部匝的外周侧将全部夹入部相互连结。
优选的是，绝缘构件由1张绝缘纸形成，对绝缘纸的切割的部分进行弯折而形成夹入部。
根据该结构，在形成绝缘构件时，不使用模具等，谋求降低制造成本。
优选的是，第i匝的导线卷绕成矩形形状，如下关系成立：
4<L/(W1+W2+H1+H2)<22.3。
在此，W1是第i匝的导线的上表面侧的宽度，W2是第i匝的导线的下表面侧的宽度，H1是第i匝的导线的内周侧的厚度，H2是第i匝的导线的外周侧的厚度，L是第i匝的矩形形状的一边的导线的内周侧的长度。
根据该结构，绝缘构件可靠地保持在线圈的相邻的匝之间，能够使匝之间绝缘。
另外，在此公开的马达包括定子，该定子具有定子铁心、从定子铁心突出的齿以及卷绕于齿的上述的线圈。
根据该结构，能够确保线圈内的绝缘。因此，能够长期地维持马达的耐压，马达的可靠性提高。
根据本公开，能够在线圈内使各匝之间可靠地绝缘。另外，能够实现高可靠性的马达。
附图说明
图1A是表示实施方式1的马达的俯视图。
图1B是表示实施方式1的马达的侧视图。
图1C是图1B的1C-1C线处的剖视图。
图2是表示实施方式1的线圈的立体图。
图3是表示实施方式1的线圈的第3匝的俯视图。
图4是说明实施方式1的线圈的绝缘构件的形成方法的图。
图5是表示图3中由单点划线包围的区域的放大立体图。
图6A是表示变形例1的线圈的第3匝的俯视图。
图6B是表示变形例1的线圈的另一第3匝的俯视图。
图7是表示实施方式2的线圈的立体图。
图8是表示实施方式2的线圈的第3匝的俯视图。
图9A是变形例2的线圈的第3匝的俯视图。
图9B是变形例2的线圈的第3匝的另一俯视图。
图10是表示实施方式3的线圈的立体图。
图11是表示实施方式3的线圈的第3匝的俯视图。
图12A是表示变形例3的线圈的第3匝的俯视图。
图12B是表示变形例3的线圈的另一第3匝的俯视图。
图12C是表示变形例3的线圈的又一第3匝的俯视图。
图13是表示变形例4的线圈的立体图。
图14是表示变形例5的线圈的立体图。
图15A是表示实施方式4的线圈的立体图。
图15B是表示实施方式4的绝缘纸的立体图。
图15C是表示实施方式4的绝缘纸的立体图。
图15D是表示实施方式4的线圈的立体图。
图16是表示实施方式4的另一绝缘纸的立体图。
图17是表示实施方式4的模制后的线圈的立体图。
图18A是表示实施方式5的线圈的立体图。
图18B是表示实施方式5的模制后的线圈的立体图。
图19是表示实施方式6的模制后的线圈的立体图。
图20是表示实施方式7的模制后的线圈的立体图。
图21是表示实施方式8的模制后的线圈的立体图。
图22是表示实施方式8的另一模制后的线圈的立体图。
图23是表示实施方式8的又一模制后的线圈的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本公开的实施方式。以下的优选的实施方式的说明本质上只不过是例示，完全不旨在限制本公开、其应用物或者其用途。
(实施方式1)
[马达构造]
图1A是表示实施方式1的马达1的俯视图。图1B是表示实施方式1的马达1的侧视图。图1C是图1B的1C-1C线处的剖视图。其中，在任意附图中，均未图示机壳等。马达1在机壳(未图示)的内部具备轴2、转子3、定子4、线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41以及汇流条51～54。
在此，有时将轴2的长度方向(与图1A的纸面垂直的方向)称为Z轴方向，将与轴2的长度方向正交的方向(与图1A的纸面平行的方向)称为X轴方向、Y轴方向。X轴方向和Y轴方向正交。
“一体化”不仅是指多个零件以螺栓紧固或者铆接等机械的方式连接、也指通过共价键、离子键、金属键等材料键合将零件电连接而得到的1个物体、或者零件整体通过熔融等而进行材料结合并电连接而得到的1个物体的状态。
轴2在内部具有沿Z轴方向延伸的中空部2a。在轴2的侧面设有多个贯通孔2b。中空部2a是用于冷却马达1的内部的制冷剂C的通路。制冷剂C在中空部2a内沿着Z轴方向流动，在马达1的内部循环流动。另外，在中空部2a内流动的制冷剂C的一部分从多个贯通孔2b流出，也从马达1的中心侧向外侧、也就是从转子3朝向定子4所在的方向流动，冷却转子3和定子4。
转子3与轴2的外周相接触地设于该轴2的外周。转子3包括与定子4相对且N极、S极沿着轴2的外周方向交替配置的磁体31。在本实施方式中，作为转子3所使用的磁体31，使用钕磁体，但对于磁体31的材料、形状以及材质，能够根据马达的输出等适当变更。
定子4具有实质上呈圆环状的定子铁心41、沿着定子铁心41的内周等间隔地设置的多个齿42以及分别设于齿42之间的槽43。在从Z轴方向观察时，定子4以与转子3隔开一定间隔地分开的方式配置于转子3的外侧。
例如在将含有硅等的电磁钢板层叠之后进行冲裁加工来形成定子铁心41。
在本实施方式中，转子3的磁极数是共计10极，其中，与定子4相对的N极为5个，S极为5个。槽43的数量为12个。然而，对于转子3的磁极数和槽43的数量而言，并没有特别限定，也可以应用其他的磁极数和槽数的组合。
定子4具有12个线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41。线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41的各线圈安装于对应的齿42，在从Z轴方向观察时配置于对应的槽43内。也就是说，线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41相对于齿42成为集中绕组。并且，线圈U11～U41与汇流条51一体化配置，线圈V12～V42与汇流条52一体化配置，线圈W11～W41与汇流条53一体化配置。
此处，表示线圈的附图标记UPQ、VPQ、WPQ中的第一个文字表示马达1的各相(在本实施方式的情况下是U相、V相、W相)。第二个文字表示同相内的线圈的排列顺序。第三个文字表示线圈的卷绕方向，在本实施方式中，1是顺时针方向，2是逆时针方向。因而，线圈U11表示U相的排列顺序为第1个的线圈，且卷绕方向为顺时针方向。线圈V42表示V相的排列顺序为第4个的线圈，且卷绕方向为逆时针方向。此外，“顺时针”是指从马达1的中心观察为右旋，“逆时针”是指从马达1的中心观察为左旋。
严格来说，线圈U11、U41是U相的线圈，线圈U22、U32为U-bar相(产生的磁场的朝向与U相的线圈相反)的线圈。然而，在以后的说明中，只要没有特别指出，则统称为U相的线圈。线圈V12～V42和线圈W11～W41也同样，分别统称为V相的线圈、W相的线圈。
[线圈构造]
图2是表示实施方式1的线圈5的立体图。图3是表示实施方式1的线圈5的第3匝的俯视图。另外，为了便于说明，在图3中，对于线圈5的除第3匝之外的匝省略图示。在以后的说明中，将从引出部5c的顶端卷绕到设有引出部5d的位置的下方的部分设为第1匝，将以后的每卷绕1周的部分依次设为第2匝～第5匝。各匝的起点能够任意确定。将线圈5的设有第1匝的那一侧称为“下”，将设有第5匝的那一侧称为“上”。线圈5应用于在图1C所示的马达1的齿42安装的线圈U11～U41、V12～V42、W11～W41。
线圈5具有卷绕的导线5a、绝缘覆膜5b(绝缘层)、引出部5c、5d、设于线圈5的各匝之间的绝缘构件6。绝缘覆膜5b设于导线5a的表面。引出部5c、5d从线圈5的第1匝和第5匝分别向线圈5的外周侧延伸。绝缘构件6设于线圈5的相邻的匝之间。线圈5的第2匝～第5匝在俯视时卷绕成矩形形状，包括4个线圈边。
导线5a是截面呈四边形形状的由导电构件形成的线材。导线5a呈螺旋状以单层卷绕5匝，形成沿上下方向层叠的匝列。导线5a例如由铜、铝、锌、镁、黄铜、铁或者SUS(SteelUse Stainless不锈钢)等形成。
绝缘覆膜5b将线圈5与外部的构件、例如图1C所示的定子铁心41和齿42等绝缘。绝缘覆膜5b设于导线5a的整个表面，以便将线圈5的相邻的匝之间绝缘。绝缘覆膜5b的厚度为几十μm左右，例如为20μm～50μm的范围。绝缘覆膜5b例如由瓷漆或者树脂等形成。
引出部5c、5d均是导线5a的一部分。引出部5c、5d为了接受来自外部的电流供给或者向外部供给电流，而向线圈5的外周侧延伸。引出部5c、5d为了与外部的构件、例如图1A～图1C所示的汇流条51～54中的任一者连接，而去除了绝缘覆膜5b。不需要在引出部5c、5d的整个区域去除绝缘覆膜5b，例如，仅将与汇流条51～54之间的连接所需的部分的绝缘覆膜5b去除即可。
凹部5e设于线圈5的各匝的上表面。凹部5e是将绝缘构件6配置于线圈5的各匝的上表面时的定位所用的定位部。另外，在图2中，为了便于说明，图示了凹部5e，但实际上在凹部5e设有绝缘构件6。
绝缘构件6将线圈5的相邻的匝之间保持为预定的间隔。绝缘构件6使线圈5的相邻的匝之间绝缘。绝缘构件6例如由聚酰亚胺树脂或者聚酰胺树脂等形成。如图2和图3所示，绝缘构件6在俯视时呈实质上的圆形。绝缘构件6的从线圈5的各匝的上表面算起的高度为几百μm左右，例如为100μm～1mm的范围内。
虽未图示，但在线圈5的第1匝～第5匝的上表面沿着各匝的卷绕方向配置有多个绝缘构件6和对应的多个定位用凹部5e。绝缘构件6在各匝的卷绕方向上相互分离地配置，凹部5e在各匝的卷绕方向上相互分离地配置。另外，也可以是，在线圈5的第1匝的下表面也同样设有多个绝缘构件6和对应的多个定位用凹部5e。也就是说，绝缘构件6局部地配置于第i匝(i为整数，1≤i≤6)的上表面和下表面中的任一者。绝缘构件6起到将第i匝和与该第i匝相邻的匝之间保持为预定的间隔并且绝缘的作用。
[绝缘构件的形成方法]
图4是说明实施方式1的线圈5的绝缘构件6的形成方法的图。电沉积涂装装置10具备电极构件12、输送头13、输送带14。在电极构件12安装有作为被涂装物的线圈5。电极构件12以能够升降的方式安装于输送头13。输送带14使输送头13移动。另外，电沉积涂装装置10包括预处理槽16、电沉积槽17、包含直流电源等的电力供给部19、与电力供给部19连接且收纳于电沉积槽17的对电极18。在预处理槽16贮存有表面张力比纯水的表面张力小的水溶液15。在电沉积槽17贮存有涂装用电沉积液20。
在步骤A中，将安装了线圈5的电极构件12安装于输送头13，使输送带14工作，使输送头13向预处理槽16移动。另外，虽未图示，但在线圈5中，在凹部5e及其附近未设置绝缘覆膜5b，导线5a暴露。
在步骤B中，将线圈5浸渍于预处理槽16内的水溶液15，进行涂装前的预处理。
在步骤C中，再次使安装有线圈5的输送头13移动，在线圈5被电极构件12支承的状态下，将线圈5浸渍于电沉积槽17内的涂装用电沉积液20。涂装用电沉积液20是含有聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂以及聚羧酸树脂等适当的树脂成分的公知的电沉积液。从电力供给部19向对电极18施加电压，电流在电极构件12与对电极18之间流动，对线圈5进行电沉积涂装。在此，在阳离子电沉积涂装的情况下，以作为被涂装物的线圈5的那一侧为负、对电极18的那一侧为正的方式施加预定的电压，进行电沉积涂装。在阴离子电沉积涂装的情况下，以相反的极性施加预定的电压，进行电沉积涂装。在电沉积涂装前，绝缘覆膜5b已经进行了烧结等，成为稳定的覆膜。
在步骤D中，再次使安装有线圈5的输送头13移动，从电极构件12卸下线圈5。
另外，在步骤D结束后，根据需要，对作为被涂装物的线圈5进行水洗、干燥、涂膜的烧结等，线圈5成为最终的涂装品。例如，在阴离子电沉积涂装中，作为被涂装物的线圈5侧的阳极附近成为酸性，具有羧基的丙烯酸树脂有时凝聚析出。在阳离子电沉积涂装中，线圈5侧的阴极附近成为碱性，具有氨基的三聚氰胺树脂、例如环氧树脂或者丙烯酸树脂等析出。通过将这些树脂烧结，涂装膜、即本实施方式的情况下的绝缘构件6成为结实的涂膜。另外，烧结时的温度为150℃左右，但能够根据涂膜的种类等适当变更。另外，如后所述，绝缘构件6的形成方法不限于上述，可以适当采用其他的方法。
[效果]
根据本实施方式，利用绝缘构件6将线圈5的相邻的匝之间保持为预定的间隔。因此，能够使线圈5的相邻的匝之间绝缘。由此，能够维持线圈5的耐压。另外，当在导线5a的整个表面设有绝缘覆膜5b的情况下，在相邻的匝之间，绝缘覆膜5b本身不会直接相互摩擦。因而，能够防止绝缘覆膜5b的损伤和剥离，抑制绝缘不良的产生。特别是，在绝缘构件6的高度比绝缘覆膜5b的厚度足够大的情况下，能够使线圈5的相邻的匝之间可靠地绝缘。由此，例如在图1A～图1C所示的马达1中，能够长期维持耐压。由此，马达1的可靠性提高。
另外，通过将绝缘构件6设于线圈5的相邻的匝之间的局部，能够用夹具或者机器人手臂等把持线圈5的相邻的匝之间。由此，线圈5的处理变容易。例如，在图1A～图1C所示的马达1中，能够将线圈5简便地安装于马达1的齿42。另外，在利用制冷剂冷却马达1的内部的情况下，利用绝缘构件6在线圈5的相邻的匝之间设置预定的间隔。因此，制冷剂易于在各匝之间流动，线圈5的冷却效率提高。由此，马达1的效率提高。
另外，本实施方式的线圈5具有预定的刚度，与通常的扁平线圈相比难以弯曲，另外难以伸长。由此，设于线圈5的相邻的匝之间的绝缘构件6被线圈5可靠地保持。
图5是表示图3中的由单点划线包围的区域A的放大立体图。另外，为了便于说明，在图5中，省略了凹部5e和绝缘构件6的图示。
在导线5a的截面呈四边形的情况下，使用图5所示的尺寸，与线圈5的第i匝的刚度相关的指标G由(式1)表示。
G＝L/(W1+W2+H1+H2)(式1)
在此，
W1是第3匝的上表面侧的宽度，
W2是第3匝的下表面侧的宽度，
H1是第3匝的内周侧的厚度，
H2是第3匝的外周侧的厚度，
L是第3匝的一个线圈边的内周侧的长度。
另外，对于线圈5的除第3匝之外的其他匝、也就是第i匝，(式1)也同样适用。
(式1)的右边是线圈5的第i匝的一边的长度与线圈5的第i匝的多边形的截面的周长之比。通常，G越小，线圈5越难以弯曲，并且难以伸长。也就是说，在对线圈5施加外力而使其变形的情况下，线圈5的恢复力在线圈5的相邻的匝之间作用得更强。
在本实施方式的线圈5中，下式的关系成立。
4<L/(W1+W2+H1+H2)<22.3(式2)
相比于通常的扁平线圈，线圈5难以弯曲，并且难以伸长。由此，在线圈5的恢复力的作用下，绝缘构件6被可靠地保持在线圈5的匝之间，能够使该匝之间绝缘。
在本实施方式中，将线圈5的匝数设为5。然而，匝数不特别限定于此，也可以是其他的值。
在本实施方式中，将绝缘构件6的定位用的凹部5e设于线圈5，但也可以不设置凹部5e。将凹部5e和绝缘构件6设于线圈5的第1匝～第5匝的上表面，但也可以将凹部5e和绝缘构件6设于线圈5的第1匝～第5匝的下表面。
绝缘构件6的形状在俯视时既可以是四边形，也可以是其他的形状。在线圈5中，优选的是(式2)的关系成立。对于图5所示那样的导线5a的截面呈除四边形之外的多边形的导线5a也是，利用(式2)所示那样的处于同等的刚度水平的材料，形成为难以弯曲并且难以延伸。另外，即使在(式2)所示的关系不成立的情况下，通过将绝缘构件6配置于线圈5的相邻的匝之间，也能够将线圈5的相邻的匝之间保持为预定的间隔，使该匝之间绝缘。
如上所述，本实施方式的线圈5是具有匝列的线圈5，该匝列由将截面呈多边形形状的导线5a卷绕成螺旋状而在从下向上的方向上层叠而成的第1匝～第n匝(n为3以上的整数)构成，在第i匝(i为整数，1≤i≤n)的上表面和下表面中的任一者局部地配置有绝缘构件6。
由此，能够确保线圈5的相邻的匝之间的绝缘。
(变形例1)
图6A是表示变形例1的线圈5的第3匝的俯视图。图6B是表示变形例1的线圈5的另一第3匝的俯视图。另外，为了便于说明，在图6A、6B中，对线圈5的除第3匝之外的匝省略图示。
在线圈5中，绝缘构件6设为将相邻的匝之间的间隔保持为预定的间隔，并且使相邻的匝之间绝缘即可。例如，如图6A所示，也可以仅在线圈5的各匝的四角设置绝缘构件6。如图6B所示，也可以在线圈5的各匝的两个角部和与该两个角部相对的线圈边的中点附近分别设置绝缘构件6。在该情况下，绝缘构件6的配置在俯视时配置于三角形的各顶点，因此能够稳定地将线圈5的相邻的匝之间保持为预定的间隔。在本变形例中，绝缘构件6在使用交联聚乙烯、环氧树脂、氯乙烯或者合成橡胶等固体绝缘材料成形为预定的形状、例如实质上的半球状之后，设置于图6A、6B所示的预定的位置。另外，代替图4所示的绝缘构件6的形成方法，在实施方式1所示的结构中，也可以以该方法设置绝缘构件6。如此这般，不需要绝缘覆膜5b的图案化工序，能够简化制造工序。在使用该形成方法的情况下，绝缘构件6也可以设于在导线5a的表面设置的绝缘覆膜5b的表面。另外，图3和图6A、6B所示的绝缘构件6的配置终究是一例。绝缘构件6的配置位置、大小、个数以及形状能够适当变更。
(实施方式2)
图7是表示实施方式2的线圈5的立体图。图8是表示实施方式2的线圈5的第3匝的俯视图。另外，为了便于说明，在图7中，省略引出部5c、5d的图示。在图8中，省略线圈5的除第3匝之外的匝的图示。如图7、图8所示，绝缘构件6沿着线圈5的卷绕方向设置2根。各绝缘构件6连续地呈线状延伸。绝缘构件6相互实质上平行地配置。
在本实施方式中，利用管等在线圈5的相邻的匝之间涂布热固性树脂或者紫外线固化型树脂之后，使其固化而形成绝缘构件6。在线圈5以螺旋状相连，导线5a难以变形的情况下，有时难以例如如图4所示那样在绝缘覆膜5b预先形成电沉积涂装用的图案，或者如变形例1所示那样将预先成形为预定的形状的绝缘构件6插入到线圈5的相邻的匝之间。在这样的情况下，在线圈5的相邻的匝之间例如插入喷嘴，从喷嘴喷出热固性树脂等，从而在导线5a的上表面或者下表面形成由树脂等形成的线状图案。如此这般，能够在导线5a的整个卷绕方向上容易地配置绝缘构件6。由此，简化制造工序。在使用该方法的情况下，绝缘构件6也可以设于在导线5a的表面设置的绝缘覆膜5b的表面。
在本实施方式中，未设置图2所示的绝缘构件6的定位用的凹部5e，但也可以设置凹部5e。在该情况下，也可以将凹部5e设为沿着线圈5的卷绕方向延伸的线状的槽。示出了将绝缘构件6设于线圈5的第1匝～第5匝的上表面的例子。然而，绝缘构件6也可以设于线圈5的第1匝～第5匝的下表面。
(变形例2)
图9A是表示变形例2的线圈的第3匝的俯视图。图9B是表示变形例2的线圈的另一第3匝的俯视图。另外，为了便于说明，在图9A、9B中，省略了线圈5的除第3匝之外的匝的图示。
在线圈5中，绝缘构件6设为将相邻的匝之间的间隔保持为预定的间隔，并且使相邻的匝之间绝缘即可。例如，如图9A所示，绝缘构件6也可以沿着线圈5的卷绕方向呈线状地设置1根。另外，在该情况下，为了稳定地保持线圈5的各匝之间的间隔，例如配置具有比图8所示的绝缘构件6的线宽大的线宽的绝缘构件6。如图9B所示，绝缘构件6也可以沿着线圈5的各匝的卷绕方向呈锯齿状地配置。在该情况下，绝缘构件6也在线圈5的匝的宽度方向上以预定的长度设置。因此，能够稳定地将线圈5的各匝之间保持为预定的间隔。另外，图8和图9A、9B所示的绝缘构件6的配置终究是一例。绝缘构件6的配置位置、线宽、高度以及根数能够适当变更。
(实施方式3)
图10是表示实施方式3的线圈5的立体图。图11是表示实施方式3的线圈5的第3匝的俯视图。另外，为了便于说明，在图10中，省略了引出部5c、5d的图示。在图11中，省略了线圈5的除第3匝之外的匝的图示。图10表示绝缘构件61安装于线圈5之前的状态和安装于线圈5之后的状态。
在本实施方式中，绝缘构件61不是预先设于线圈5的各匝的上表面或者下表面，而是夹在卷绕的线圈5的相邻的匝之间。绝缘构件61是在连结部61b的上下端分别连结有夹入部61a的实质上U字形状的绝缘构件。绝缘构件61由例如树脂、绝缘纸或者浸渗了树脂的绝缘片等形成。
绝缘构件61配置为夹入线圈5的连续的3匝之间。例如，如图10所示，以如下方式配置绝缘构件61：与连结部61b的上端连结的夹入部61a夹在线圈5的第4匝与第5匝之间，连结部61b经过线圈5的第4匝的外周侧地延伸，与连结部61b的下端连结的夹入部61a夹在线圈5的第3匝与第4匝之间。另外，以如下方式配置绝缘构件61：与连结部61b的上端连结的夹入部61a夹在线圈5的第2匝与第3匝之间，连结部61b经过线圈5的第2匝的外周侧地延伸，与连结部61b的下端连结的夹入部61a夹在线圈5的第1匝与第2匝之间。另外，如图10、图11所示，在相邻的匝之间，相对于一个线圈边在两处配置有绝缘构件61的夹入部，另外，在与一个线圈边相对的线圈边也在两处配置有绝缘构件61的夹入部。另外，图10省略了配置于相对的线圈边的绝缘构件61的图示。另外，虽然在图10中未图示，但夹入部61a也可以配置于第5匝的上表面和第1匝的下表面。另外，绝缘构件61的夹入部61a例如利用粘接材料等固定于线圈5的各匝。
根据本实施方式，由于使绝缘构件61的夹入部61a夹在线圈5的相邻的匝之间，因此简化将绝缘构件61配置于线圈5的工序。特别是，不需要在线圈5的各匝的上表面和下表面直接设置绝缘构件6，因此例如不需要形成图2所示的凹部5e。另外，容易设定绝缘构件61的夹入位置，因此能够降低制造成本。
另外，在本实施方式中，设为将绝缘构件61的夹入部61a分别夹在连续的3匝之间，但并不特别限定于此。例如，也可以是，与连结部61b的上端连结的夹入部61a夹在线圈5的第4匝与第5匝之间，与连结部61b的下端连结的夹入部61a夹在线圈5的第1匝与第2匝之间，连结部61b经过线圈5的第3～第5匝的外周侧地延伸。即，绝缘构件61具有分别夹在第i匝和与该第i匝相邻的匝之间以及第j匝和与该第j匝相邻的匝(j为整数，1≤j≤n且i≠j)之间的夹入部61a和在导线5a的外周侧将夹入部61a彼此连结起来的连结部61b即可。
(变形例3)
图12A是表示变形例3的线圈5的第3匝的俯视图。图12B是表示变形例3的线圈5的另一第3匝的俯视图。图12C是表示变形例3的线圈5的又一第3匝的俯视图。另外，为了便于说明，在图12A～图12C中，对线圈5的除第3匝之外的匝省略图示。
在线圈5中，绝缘构件61设置为将相邻的匝之间保持为预定的间隔，并且使相邻的匝之间绝缘即可。例如，如图12A所示，也可以在线圈5的各匝的4个线圈边均配置绝缘构件61的夹入部61a。在该情况下，通过在各线圈边的中点附近分别配置绝缘构件61，能够将线圈5的相邻的匝之间的间隔稳定地保持为预定的间隔。
另外，如图12B所示，也可以是，在线圈5的各匝中，仅在相对的两个线圈边配置有绝缘构件61。另外，在该情况下，为了稳定地保持线圈5的相邻的匝之间的间隔，例如与图11、图12A所示的情况相比，使绝缘构件61的夹入部61a的宽度变宽。如图12C所示，也可以在线圈5的各匝的两个角部附近和与该两个角部相对的线圈边的中点附近分别设置绝缘构件61。在该情况下，绝缘构件61的配置在俯视时配置于三角形的各顶点。因此，能够稳定地将线圈5的相邻的匝之间的间隔保持为预定的间隔。另外，图11和图12A～图12C所示的绝缘构件61的配置终究是一例，绝缘构件61的配置位置、夹入部61a的宽度、厚度以及绝缘构件61的配置个数等能够适当变更。
(变形例4)
图13是表示变形例4的线圈5的立体图。另外，为了便于说明，在图13中，省略了引出部5c、5d的图示。另外，图13表示绝缘构件62安装于线圈5之前的状态和安装于线圈5之后的状态。
本变形例的结构与实施方式2的结构的不同之处在于绝缘构件的形状。本变形例的绝缘构件62是在连结部62b以预定的间隔沿上下方向连结有夹入部62a的绝缘构件。也就是说，绝缘构件62的夹入部62a从线圈5的所有匝之间分别延伸，在线圈5的各匝的外周侧利用连结部62b相互连结。另外，夹入部62a也配置于第5匝的上表面和第1匝的下表面。
在上下方向上相邻的夹入部62a的间隔与线圈5的导线5a的厚度和设于导线5a的表面的绝缘覆膜5b的厚度的2倍的值之和实质上相等。在此，“实质上相等”是指，包含线圈5的导线5a和绝缘覆膜5b的加工公差以及包括夹入部62a在内的绝缘构件62的加工公差而相等。当在导线5a的表面未设置绝缘覆膜5b的情况下，在上下方向上相邻的夹入部62a的间隔与导线5a的厚度实质上相等。绝缘构件62的夹入部62a例如利用粘接材料等固定于线圈5的各匝。
根据本变形例，与实施方式3所示的结构相比，安装于线圈5的绝缘构件的个数较少也可以。由此，能够更加简化将绝缘构件62安装于线圈5的工序。由此，能够进一步降低构件成本和制造成本。
另外，绝缘构件62的配置不特别限定于图13所示的结构，例如也可以设为图12A～图12C所示的配置。另外，这些绝缘构件62的配置终究是一例，绝缘构件62的配置位置、夹入部62a的宽度、夹入部62a的厚度以及绝缘构件62的配置个数等能够适当变更。
(变形例5)
图14是表示变形例5的线圈5的立体图。另外，为了便于说明，在图14中，省略了引出部5c、5d的图示。另外，图14表示绝缘构件63安装于线圈5之前的状态和安装于线圈5之后的状态。
本变形例的结构与实施方式2和变形例4的结构的较大的不同之处在于绝缘构件的形状。对于本变形例的绝缘构件63而言，夹入部63a二维地且相互分离地连结于连结部63b。绝缘构件63的夹入部63a从线圈5的所有匝之间分别延伸，在线圈5的各匝的外周侧利用连结部63b相互连结。另外，夹入部63a也配置于线圈5的上表面、也就是第5匝的上表面和线圈5的下表面、也就是线圈5的第1匝的下表面。
在上下方向上相邻的夹入部63a的间隔与线圈5的导线5a的厚度和设于导线5a的表面的绝缘覆膜5b的厚度的2倍的值之和实质上相等。在此，“实质上相等”是指，包含线圈5的导线5a和绝缘覆膜5b的加工公差以及包括夹入部63a在内的绝缘构件63的加工公差而相等。当在导线5a的表面未设置绝缘覆膜5b的情况下，在上下方向上相邻的夹入部63a的间隔与导线5a的厚度实质上相等。
另外，配置在与上下方向交叉的方向上的夹入部63a在线圈5的相邻的匝之间分别配置有4处，具体而言在一个线圈边和与其相对的线圈边分别各配置有两处。另外，绝缘构件63分别配置于线圈5的4个侧面中的相对的侧面。在从线圈5的侧面观察时，绝缘构件63覆盖线圈5的整个侧面，为与该侧面实质上相同的大小。在此，“实质上相同”是指，包含线圈5的加工公差和绝缘构件63的加工公差而相同。绝缘构件63的夹入部63a例如利用粘接材料等固定于线圈5的各匝。
根据本变形例，与变形例4所示的结构同样地，绝缘构件的个数较少也可以。由此，能够降低制造成本。进而，绝缘构件63的连结部63b以覆盖线圈5的侧面的方式配置，因此谋求与同线圈5相邻的构件之间的绝缘。例如，若采用在线圈5的4个侧面全部安装绝缘构件63的结构，则在图1A～图1C所示的马达1中，在定子铁心41以及齿42与线圈5之间或者相邻的线圈之间也可以不设置绝缘构件。由此，谋求降低构件成本和组装成本。另外，也可以根据相邻的外部构件的配置，在线圈5的相对的两个侧面或者3个侧面设置本变形例的绝缘构件63。
与实施方式3所示的绝缘构件61和变形例4所示的绝缘构件62同样，绝缘构件63也可以使用树脂等通过注射成形等成形。另外，绝缘构件63也可以利用绝缘纸或者浸渗了树脂的绝缘纸等形成。在该情况下，若构成绝缘构件63的绝缘构件是片状、例如是具有预定的厚度的绝缘纸等，则可以将绝缘纸切割并进行弯折加工而形成绝缘构件63。在使用绝缘纸的情况下，可以将1张绝缘纸切割来制作。在该情况下，不需要使用注射成形所用的模具，因此谋求降低制造成本。另外，在将1张绝缘纸在多个部位进行切割并弯折而形成夹入部63a的情况下，也设为，在上下方向上相邻的夹入部63a的间隔与线圈5的导线5a的厚度和设于导线5a的表面的绝缘覆膜5b的厚度的2倍的值之和实质上相等。
另外，图14所示的绝缘构件63的配置终究是一例，绝缘构件63的配置位置、大小和配置个数以及夹入部63a的宽度和厚度等能够适当变更。
另外，在上述实施方式1～3和变形例1～5中，使用线圈5设于马达1的定子4内的例子进行了说明。然而，在此公开的技术并不特别限定于此，也能够应用于其他用途、例如发电机内的线圈以及电力设备内的电抗器等。
在上述的结构中，示出了在线圈5的上表面和下表面局部地配置有绝缘构件6或者绝缘构件61、62、63的夹入部61a、62a、63a中的任一者的例子。然而，也可以在线圈5的上表面和下表面中的任一者设置绝缘构件6等。另外，也可以不在这些位置设置绝缘构件6等。
例如，在图1A～图1C所示的马达1中，线圈5卷绕于齿42而配置于槽43内。在该情况下，在线圈5与齿42之间以及线圈5与定子铁心41之间设有未图示的绝缘体、例如绝缘纸。绝缘纸保持线圈5与这些构件之间的绝缘。当在线圈5的上表面和下表面设置绝缘构件6等的情况下，能够使线圈5与定子铁心41之间以及线圈5与齿42之间更可靠地绝缘。
进而，也可以没有设于导线5a的表面的绝缘覆膜5b。能够省略形成绝缘覆膜5b的工序。因此，谋求降低制造成本。当在导线5a的表面设置绝缘覆膜5b的情况下，能够使线圈5与外部的构件、例如线圈5与图1C所示的定子铁心41之间以及线圈5与图1C所示的齿42之间更可靠地绝缘。另外，能够使线圈5的相邻的匝之间更可靠地绝缘。
另外，导线5a的截面形状是四边形，既可以是矩形形状，也可以是梯形。除了四边形之外，也可以是三角形或者五边形。另外，也可以是五边形以上的多边形。
线圈5能够由铸造形成。采用该方法，能够容易地将截面积较大的导线成形为螺旋状的卷绕线圈。但是，不限于铸造，也可以由其他的方法形成。例如，也可以由铜、铝、锌、镁、铁、SUS或者黄铜等固体物进行切削而成。另外，例如，也可以通过焊接等将单独成形的零部件彼此间接合而形成。
(实施方式4)
图15A是表示实施方式4的线圈5的立体图。图15B是表示实施方式4的绝缘纸71的立体图。图15C是表示实施方式4的绝缘纸72的立体图。图15D是表示实施方式4的线圈57的立体图。
除了绝缘覆膜5b和绝缘构件6之外，线圈5与图2的线圈5是相同的构造。
绝缘纸71呈日语片假名“コ”字的形状。绝缘纸71的材质为芳纶(全芳香族聚酰胺)、短纤维(絮凝物)、合成浆粕(纤状物)、牛皮纸浆、马尼拉麻、棉花、结香、PET等。将多张绝缘纸71接合，形成图15C所示的绝缘纸72。
将绝缘纸71从线圈5的右侧和左侧插入线圈5的相邻的匝之间，形成图15D所示的线圈57。
图16是表示实施方式4的另一绝缘纸73的立体图。绝缘纸72和绝缘纸73的不同之处在于，绝缘纸72是将多张绝缘纸71接合而形成的，相对于此，绝缘纸73由1张纸形成。
图17是表示实施方式4的模制后的线圈8的立体图。模制后的线圈8是通过对线圈57进行模制而得到的。
根据本实施方式，利用绝缘纸将线圈57的相邻的匝之间保持为预定的间隔。因此，能够使线圈57的相邻的匝之间可靠地绝缘。由此，能够维持线圈57的耐压。
(实施方式5)
图18A是表示实施方式5的线圈58的立体图。图18B是表示实施方式5的模制后的线圈8的立体图。
线圈58是通过将图16所示的绝缘纸73插入图15A所示的线圈5的相邻的匝之间而得到的。
模制后的线圈8是通过对线圈58进行模制而得到的。
由此，得到可靠性较高的模制后的线圈8。对于线圈层之间、相邻线圈之间的电沉积涂装的绝缘不良部位、或者绝缘纸的绝缘不良部位，模制能够以补偿该不良的形式产生绝缘覆膜。进而，产生使线圈整体的形状恒定化的效果。这能够期待如下效果：在组装于齿时，能够将相邻的线圈彼此间的间隙保持为恒定，防止形成处理中的线圈彼此间的接触，防止因绝缘破坏而导致的可靠性降低。
(实施方式6)
图19是表示实施方式6的模制后的线圈8的立体图。
在图19中，线圈冷却窗81是在模制时供支承部(未图示)紧密接触的场所。在线圈冷却窗81没有形成树脂，线圈暴露，因此线圈容易冷却。
由此，除了获得可靠性较高的模制后的线圈8之外，还利用线圈冷却效果提高马达特性。对于线圈层之间、相邻线圈之间的电沉积涂装的绝缘不良部位、或者绝缘纸的绝缘不良部位，模制能够以补偿该不良的形式产生绝缘覆膜。进而，产生使线圈整体的形状恒定化的效果。这能够期待如下效果：在组装于齿时，能够将相邻的线圈彼此间的间隙保持为恒定，防止形成处理中的线圈彼此间的接触，防止因绝缘破坏而导致的可靠性降低。
(实施方式7)
图20是表示实施方式7的模制后的线圈8的立体图。
在图20中，在模制后的线圈8中，线圈冷却窗81不仅存在于线圈的前表面和侧面，还存在于线圈的上表面。因此，线圈更容易冷却。
由此，除了获得可靠性较高的模制后的线圈8之外，还利用线圈冷却效果提高马达特性。对于线圈层之间、相邻线圈之间的电沉积涂装的绝缘不良部位、或者绝缘纸的绝缘不良部位，模制能够以补偿该不良的形式产生绝缘覆膜。进而，产生使线圈整体的形状恒定化的效果。这能够期待如下效果：在组装于齿时，能够将相邻的线圈彼此间的间隙保持为恒定，防止形成处理中的线圈彼此间的接触，防止因绝缘破坏而导致的可靠性降低。
(实施方式8)
图21是表示实施方式8的模制后的线圈8的立体图。图22是表示实施方式8的另一模制后的线圈8的立体图。图23是表示实施方式8的又一模制后的线圈8的立体图。
在图21中，在模制后的线圈8中，未形成树脂的线部82形成于线圈的侧面。在线部82中，线圈暴露，因此线圈容易冷却。
在图22中，在模制后的线圈8中，未形成树脂的线部82形成于线圈的侧面和前表面。因此，线圈更容易冷却。
在图23中，在模制后的线圈8中，未形成树脂的线部82形成于线圈的侧面和上表面。因此，线圈更容易冷却。
由此，获得可靠性较高的模制后的线圈8。对于线圈层之间、相邻线圈之间的电沉积涂装的绝缘不良部位、或者绝缘纸的绝缘不良部位，模制能够以补偿该不良的形式产生绝缘覆膜。进而，产生使线圈整体的形状恒定化的效果。这能够期待如下效果：在组装于齿时，能够将相邻的线圈彼此间的间隙保持为恒定，防止形成处理中的线圈彼此间的接触，防止因绝缘破坏而导致的可靠性降低。
产业上的可利用性
本公开的线圈能够使线圈的相邻的匝之间可靠地绝缘，能够维持线圈的耐压。因此，在应用于马达或者电力设备的方面是有用的。
附图标记说明
1、马达；2、轴；2a、中空部；2b、贯通孔；3、转子；4、定子；5、57、58、线圈；5a、导线；5b、绝缘覆膜(绝缘层)；5c、5d、引出部；5e、凹部(定位部)；6、61、62、63、绝缘构件；8、模制后的线圈；10、电沉积涂装装置；12、电极构件；13、输送头；14、输送带；15、水溶液；16、预处理槽；17、电沉积槽；18、对电极；19、电力供给部；20、涂装用电沉积液；31、磁体；41、定子铁心；42、齿；43、槽；51～54、汇流条；61a、62a、63a、夹入部；61b、62b、63b、连结部；71、72、73、绝缘纸；81、线圈冷却窗；82、线部；C、制冷剂；U11、U22、U32、U41、V12、V21、V31、V42、W11、W22、W32、W41、线圈。

Claims (19)

1.一种线圈，该线圈具有匝列，所述匝列由将截面呈多边形形状的导线卷绕成螺旋状而在从下向上的方向上层叠而成的第1匝～第n匝构成，n为3以上的整数，其中，
在第i匝的上表面和下表面中的任一者配置有绝缘构件，i为整数，1≤i≤n。
2.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述绝缘构件将所述第i匝和与所述第i匝相邻的匝之间保持为预定的间隔。
3.根据权利要求1所述的线圈，其中，
在所述导线的表面设有绝缘层。
4.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述绝缘构件包含沿着所述第i匝的卷绕方向配置的多个绝缘构件，
所述多个绝缘构件在所述卷绕方向上相互分离地配置。
5.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述绝缘构件沿着所述第i匝的卷绕方向连续地呈线状延伸。
6.根据权利要求1所述的线圈，其中，
在第(i-1)匝的与所述第i匝相对的相对面和所述第i匝的与所述第(i-1)匝相对的相对面中的至少一者设有用于对所述绝缘构件进行定位并保持的定位部。
7.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述绝缘构件还具有：
夹入部，其分别夹在所述第i匝和与所述第i匝相邻的匝之间以及第j匝和与所述第j匝相邻的匝之间，j是整数，1≤j≤n且i≠j；以及
连结部，其在所述导线的外周侧将所述夹入部彼此间连结起来。
8.根据权利要求7所述的线圈，其中，
所述夹入部分别夹在所述导线的相邻的全部所述匝之间，
所述连结部在所述全部所述匝的外周侧将全部所述夹入部相互连结。
9.根据权利要求7所述的线圈，其中，
所述绝缘构件由1张绝缘纸形成，
对所述绝缘纸的切割的部分进行弯折而形成所述夹入部。
10.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述第i匝的所述导线卷绕成矩形形状，
在将所述第i匝的所述导线的上表面侧的宽度设为W1，将所述第i匝的所述导线的下表面侧的宽度设为W2，将所述第i匝的所述导线的内周侧的厚度设为H1，将所述第i匝的所述导线的外周侧的厚度设为H2，将所述第i匝的矩形形状的一边的所述导线的内周侧的长度设为L的情况下，如下关系成立：
4<L/(W1+W2+H1+H2)<22.3。
11.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述绝缘构件由多张绝缘纸形成。
12.一种模制后的线圈，其中，
该模制后的线圈是对权利要求11所述的线圈进行模制而得到的。
13.根据权利要求12所述的模制后的线圈，其中，
所述模制后的线圈具有线圈冷却窗。
14.根据权利要求12所述的模制后的线圈，其中，
所述模制后的线圈具有未形成树脂的线部。
15.根据权利要求1所述的线圈，其中，
所述绝缘构件由1张绝缘纸形成。
16.一种模制后的线圈，其中，
该模制后的线圈是对权利要求15所述的线圈进行模制而得到的。
17.根据权利要求16所述的模制后的线圈，其中，
所述模制后的线圈具有线圈冷却窗。
18.根据权利要求16所述的模制后的线圈，其中，
所述模制后的线圈具有未形成树脂的线部。
19.一种马达，其中，
该马达包括定子，该定子具有：
定子铁心；
齿，其从所述定子铁心突出；以及
权利要求1所述的线圈，其卷绕于所述齿。
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