CN110556930A - 电动机的定子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动机的定子及其制造方法,大致U字形的线圈段的臂配置在定子铁芯的插口内，从插口突出的部分在周向上弯曲。臂朝向箭头(A)的方向弯曲，位于比该臂靠径向内侧的另一个臂朝向箭头(B)的方向弯曲。位于外侧的臂的弯曲的部分的弯曲内侧侧面的至少一部分通过加压而被固化。

Description

电动机的定子及其制造方法
本申请主张于2018年5月30日在日本提出的申请特愿2018-103204号优先权，并将其说明书、权利要求书、附图及摘要的内容纳入本申请中。
技术领域
本公开涉及电动机的定子及其制造方法，特别是涉及定子线圈。
背景技术
电动机的定子具有：具有沿周向排列的齿的定子铁芯；和卷装于定子铁芯的齿的定子线圈。公知有将分割成几个的线圈段安装于定子铁芯并将线圈段彼此焊接连起而制成的定子线圈。该线圈段是使导线以大致U字形弯曲而形成的，插入于作为定子铁芯的齿间的空间的插口内。然后，使从定子铁芯的端面突出的线圈段的前端部分在周向上弯曲，并将对应的线圈段的前端彼此焊接，从而形成定子线圈。
在下述专利文献1中公开了一种通过使线圈段(基本段33)的从定子铁芯(固定件铁心32)端面突出的部分在周向弯曲，并将对应的线圈段(33)的前端彼此焊接而形成的定子线圈。在定子线圈的比定子铁芯(32)的端面靠外侧的部分、即线圈末端，弯曲的线圈段彼此交叉。此外，上述的()内的部件名以及附图标记是在下述专利文献1中使用的部件名以及附图标记，与本申请的实施方式的说明中使用的部件名以及附图标记不相关。
专利文献1：日本特开2003-219588号公报
在线圈末端，在使形成线圈段的导线弯曲时，存在邻接的导线交叉并接触，从而损伤导线表面的绝缘皮膜的情况。
发明内容
本公开的目的在于在使线圈段的导线弯曲而形成线圈末端时，抑制导线的绝缘皮膜的损伤。
本公开所涉及的电动机的定子的制造方法具有：将扁平导线弯曲成具有两个臂的大致U字形而形成线圈段的步骤；将线圈段插入于具有沿周向排列的齿的定子铁芯的邻接的齿间的插口的步骤；使线圈段的臂在周向上弯曲而成型线圈末端部分的步骤；以及将对应的臂的前端彼此焊接在一起的步骤。在插入线圈段的步骤中，对线圈段的臂进行配置，以形成沿径向排列的径向列，并且形成沿周向排列的周向列。在成型线圈末端部分的步骤中，使属于相同的周向列的臂朝第1方向弯曲，使属于与之邻接的周向列的臂朝与第1方向相反朝向的第2方向弯曲。并且，在形成线圈段的步骤中，对于属于至少一个周向列的臂的、在成型线圈末端部分的步骤中被弯曲的部分的弯曲内侧侧面的至少一部分进行加压而使其固化。
另外，可以构成为在形成线圈段的步骤中，使臂的弯曲内侧侧面的径向外侧的部分固化。
另外，可以构成为在成型线圈末端部分的步骤中，由邻接的两个周向列构成周向列对，从位于径向外侧或者内侧的周向列对起依次使臂在周向上弯曲。在形成线圈段的步骤中被加压固化的臂是属于构成周向列对的周向列中的位于径向外侧的周向列的臂。
另外，可以构成为在成型线圈末端部分的步骤中，将以两个为单位地划分周向列的分隔壁配置在周向列之间而使臂在周向上弯曲。在形成线圈段的步骤中被加压固化的臂是属于被划分的两个周向列中的位于径向外侧的周向列的臂。
另外，可以构成为在形成线圈段的步骤中，将之后要焊接的臂的前端通过加压而成型为规定形状。
本公开所涉及的另一方式的电动机的定子包括：定子铁芯，具有沿周向排列的齿，在邻接的齿间形成有插口；和定子线圈，通过将由扁平导线形成的多个线圈段接合而成并卷装于定子铁芯。线圈段具有插入于定子铁芯的2个插口的插口内部分、在定子铁芯的第1端面侧将插口内部分连起来的第1线圈末端部分、以及在定子铁芯的第2端面侧在周向上弯曲的第2线圈末端部分。对应的线圈段的第2线圈末端部分的前端彼此焊接在一起。第2线圈末端部分被配置为形成沿径向排列的径向列，并且形成沿周向排列的周向列。属于至少一个周向列的第2线圈末端部分的弯曲的部分具有弯曲内侧侧面的至少一部分通过加压而固化的部分。
另外，可以构成为第2线圈末端部分的弯曲内侧侧面的径向外侧的部分进行了固化。
另外，可以构成为固化的第2线圈末端部分是属于从径向外侧起的第奇数个周向列的第2线圈末端部分。
针对构成定子线圈的导线的在定子铁芯安装后弯曲的部分，通过使弯曲内侧的侧面固化，能够抑制邻接的导线的接触，能够抑制绝缘皮膜的损伤。
附图说明
图1是表示定子铁芯与线圈段的图。
图2是表示将线圈段安装于定子铁芯的状态的图。
图3是表示使线圈段在周向上弯曲后且将前端彼此焊接前的状态的图。
图4是表示将线圈段焊接在一起而形成了定子线圈的状态的图。
图5是表示配置在插口内的线圈段的臂的轴正交剖视图。
图6是线圈段的臂的弯曲加工所涉及的说明图，并且是表示弯曲前的状态的立体图。
图7是线圈段的臂的弯曲加工所涉及的说明图，并且是表示弯曲后的状态的从径向外侧观察的展开图。
图8是线圈段的臂的弯曲加工所涉及的说明图，并且是沿着周向观察弯曲前的状态的图。
图9是表示线圈段的固化部分的一个例子的立体图。
图10是表示线圈段的固化部分的一个例子的剖视图。
图11是表示使图9、图10所示的线圈段的臂弯曲后的状态的图。
图12是以另一例表示线圈段的固化部分的立体图。
图13是以另一例表示线圈段的固化部分的剖视图。
图14是表示使图12、图13所示的线圈段的臂弯曲后的状态的图。
图15是表示定子、特别是定子线圈的制造过程的流程图。
图16是线圈段的弯曲加工所涉及的另一方式的说明图。
附图标记的说明
10...定子铁芯；12...线圈段；14...轭部；16...齿；18...插口；20...(线圈段的)臂；22...(线圈段的)底；24...定子线圈；26...(线圈段的)插口内部分；28...第1端面；30...第2端面；32...(线圈段的)第1线圈末端部分；34...(线圈段的)第2线圈末端部分；36...第1线圈末端；38...第2线圈末端；40...径向列；42...周向列；44...屈曲模；46...卡合爪；48...外侧引导壁；50...内侧引导壁；52...中间引导壁；54...弯曲内侧侧面；56、58...固化部分；60...外侧引导壁；62...内侧引导壁；64...分隔壁。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。图1是表示旋转电机的定子铁芯10与构成线圈的线圈段12的图。定子铁芯10具有大致圆筒形状，具备大致圆筒形状的轭部14和从轭部14朝向径向内侧延伸的齿16。将沿着定子铁芯10的圆筒的中心轴的方向记为轴线方向，将与中心轴正交的方向记为径向，将围着中心轴环绕的方向记为周向。
齿16隔着间隔沿周向排列，邻接的齿16之间的空间被称为插口18。线圈段12由表面形成有瓷漆等绝缘皮膜且截面为长方形的导线(扁平导线)构成。线圈段12通过使导线以大致U字形弯曲而形成。将与U字的左右的直线部分对应的部分记为臂20，将与连接直线部分的底部分对应的部分记为底22。将两条臂20插入互不相同的插口18内从而将线圈段12安装于定子铁芯10，并使臂20的前端从定子铁芯10的端面(图1中为上侧的端面)突出。
图2表示将线圈段12安装于定子铁芯的状态。从该状态开始，使臂20的从定子铁芯10的端面突出的部分在周向上弯曲。将臂20弯曲的状态示于图3。通过将在径向上邻接的、两个臂20的前端(例如图3所示的臂前端20a、20b)彼此焊接，从而使多个线圈段12相连而形成定子线圈24。
图4表示将线圈段12焊接而形成定子线圈24的状态。线圈段12具有：配置于插口内的插口内部分26；和在定子铁芯的轴线方向上的端面28、30之外将插口内部分连起来的线圈末端部分32、34。在图4中，在下侧的第1端面28侧，线圈段12的底22成为第1线圈末端部分32而构成第1线圈末端36。在上侧的第2端面30侧，线圈段12的臂20的从插口18突出的部分亦即第2线圈末端部分34通过各自的前端彼此焊接在一起，从而构成第2线圈末端38。
图5是表示定子的轴线正交截面的一部分的图，在图中，上方为径向内侧，下方为径向外侧。在定子铁芯10的插口18内，配置有线圈段12的臂20。臂20在一个插口18内配置有8个，它们沿径向排成一列。将沿该径向排列的臂20的列记为径向列40。另外，臂20在横切各插口18的方向、即在周向上也并排而形成列。将该列记为周向列42。周向列42与在一个插口18内配置的8个臂20的个数对应地形成有8列，它们以同心圆状配置。针对8列的周向列42，在需要各个区分的情况下，从外周侧起标注分支号-1、-2、-3、…、-8来进行说明。
对于插入至插口18内的线圈段12的臂20而言，从定子铁芯10的第2端面30突出的部分(第2线圈末端部分34)在周向上弯曲。此时，属于相同的周向列42的臂20以相同的朝向弯曲，与之邻接的周向列42朝向相反的方向弯曲。以下，以从外侧起的第奇数个周向列42-1、42-3、42-5、42-7在图5中向右弯曲、第偶数个周向列42-2、42-4、42-6、42-8向左弯曲的情况为例来进行说明。
在使臂20弯曲时，从径向外侧的周向列42起两列两列地依次弯曲。即，首先将属于最外周的周向列42-1的臂20和属于第2列的周向列42-2的臂20相互朝相反方向弯曲，接着将第3列的周向列42-3和第4列的周向列42-4的臂20弯曲，进一步将第5列与第6列的周向列42-5、42-6弯曲，最后将第7列与第8列的周向列42-7、42-8弯曲。同时，由进行臂20的弯曲的邻接的两个周向列42构成对，从外侧的周向列的对起依次进行臂20的弯曲加工。另外，也可以从径向内侧的周向列42起两列两列地依次弯曲。
图6～8是针对使臂20弯曲的工序的示意的说明图。图6是立体图，图7是从径向外侧观察的展开图，图8是沿着周向观察的图。在图6～8中，作为例子，示出了属于第3列以及第4列的周向列42-3、42-4的臂20以及与上述臂20对应的结构。用附图标记20-3表示属于第3列的周向列42-3的臂，用附图标记20-4表示属于第4列的周向列42-4的臂。与各周向列42对应地配置有屈曲模44。用附图标记44-3表示与第3列的周向列42-3对应的屈曲模，用附图标记44-4表示与第4列的周向列42-4对应的屈曲模。在屈曲模44的与臂20的前端对置的面，设置有在弯曲加工时与各臂20的前端对应地和该臂20的前端卡合的卡合爪46。
如图8所示，在第3列的周向列42-3的径向外侧，作为臂支撑夹具而配置有圆筒形状的外侧引导壁48，在第4列的周向列42-4的进一步靠径向内侧的位置，配置有圆筒形状的内侧引导壁50。并且，在第3列、第4列的周向列42-3、42-4之间，作为中间支撑夹具而配置有中间引导壁52。在图6、图7中，省略了外侧以及内侧引导壁48、50。如果使屈曲模44下降而使卡合爪46与臂20的前端卡合，并且如图6、7的箭头所示地使屈曲模44沿周向旋转，则臂20被卡合爪46压倒，从插口18突出的部分的根部附近屈曲。此时，臂20沿着引导壁48、50、52倒下。
对于臂20而言，不仅在以定子铁芯10的中心轴为轴线的圆筒面的切面内被弯曲，还在与中心轴正交的平面内被弯曲。因此，臂20进行复杂的变形，存在邻接的臂20彼此接触的可能性。若接触时的碰撞较强，则损伤臂20的绝缘皮膜。在本实施方式中，对线圈段12的臂20的一部分进行加压而使其固化，抑制固化后的部分的变形抑制，由此抑制由弯曲加工时的变形引起的臂20彼此的接触。
图9、图10是表示臂20的被固化的部分的图。在图9中，作为属于同时弯曲的两列周向列42的臂20的例子，示出了属于周向列42-3、42-4的臂20-3、20-4。图10是臂20-3的剖视图。臂20-3如图中的箭头A所示地朝第1方向弯曲，臂20-4如图中的箭头B所示地朝与第1方向相反的第2方向弯曲。当臂20-3在周向上弯曲时，在该弯曲的内侧的侧面54(以下，记为弯曲内侧侧面54)形成有固化部分56。在图9、图10中，施加有斜线的部分是固化部分56。在该例中，弯曲内侧侧面54的径向外侧的部分、即径向外侧的角部分被固化。固化部分56例如是通过冲压加工使该部分变形并进行加工固化从而形成的。在该例中，进行到应力达到150MPa以前不产生变形的程度的加工固化。
图11是表示臂20弯曲后与周向正交的截面的图。在固化部分56施加有网格线。示出了邻接的臂20的最接近的部分的截面。臂20-3从位于图11的纸面的近前侧的插口18伸出并向纸面的进深侧延伸，臂20-4从纸面的进深侧的插口18伸出并向纸面的近前侧延伸。在图11中，作为比较例，用点划线示出了未设置有固化部分56的臂20B的截面。臂20B与邻接的臂20-4接触，存在绝缘皮膜在相接的部分受到损伤的情况。与此相对地，设置有固化部分56的臂20-3不与臂20-4接触，由此能够抑制绝缘皮膜的损伤。图11所示的臂20-3与臂20B的截面均向右方向倾斜，但臂20-3的倾斜程度较小，径向上的尺寸较小。通过设置固化部分56，能够使径向的尺寸不大地形成，其结果是，能够避免与邻接的臂20-4接触。对于位于径向内侧的臂20-4，也通过在弯曲内侧侧面设置固化部分，从而能够使径向的尺寸不大地形成。因此，在臂20-4设置固化部分，也能够避免邻接的臂20-3、20-4的接触。
图12、图13是表示对臂20进行固化的部分的另一例的图。该例的固化部分58位于弯曲内侧侧面54的径向内侧的部分、即径向内侧的角部分。在该情况下，也如图14所示地避免与邻接的臂20-4接触。根据以上两个例子，通过对弯曲内侧侧面54的至少一部分进行加压而使之固化，由此能够避免同时弯曲的臂20的接触，抑制绝缘皮膜的损伤。
如上述那样，通过在臂20的弯曲内侧侧面54设置固化部分56、58，从而能够控制臂20的变形，不使绝缘皮膜受到损伤。臂20的形状根据所属的周向列42而不同，在周向弯曲时的变形的方式不同。因此，在一部分的周向列42的对中，认为即便不形成固化部分56、58，绝缘皮膜也不会受到损伤。在这种情况下，也可以不形成固化部分56、58。
图15是定子的制造方法、特别是定子线圈的制造方法所涉及的流程图。在使线圈段12成型的步骤S100中，对作为线圈段12的材料的扁平导线的规定部位进行加压而使之固化。另外，将扁平导线切断为规定的长度，此时使前端部分的形状成型为与之后进行的焊接相适的形状。具体而言，在使线圈段12的臂20如图3所示地弯曲时，使将要焊接的臂的前端20a、20b成型为成为对齐的面那样的形状。通过冲压加工而能够同时进行固化用的加压、前端形状的成型、以及扁平导线的切断。然后，使被切出规定的长度的扁平导线弯曲而成型为大致U字形的规定的形状。
在步骤S102中，将成型为U字形的线圈段12安装于定子铁芯10。将线圈段12的2个臂20插入互不相同的插口18，使臂20的前端部分从定子铁芯10的第2端面30突出。在定子铁芯10的第1端面28侧，由线圈段12的底22形成线圈末端。在插口18内，臂20沿径向排成1列，形成径向列40。沿径向排列的臂20横切各插口18而在周向上延伸从而形成周向列42。配置在一个插口18内的臂20分别属于不同的周向列。
在步骤S104中，使从定子铁芯10的第2端面30突出的臂20的前端部分在周向上弯曲。属于相同的周向列42的臂20以相同的朝向弯曲。属于邻接的周向列的臂20彼此朝相互相反的方向弯曲。臂20的弯曲从外侧或者内侧两列两列地弯曲。
在步骤S106中，将对应的臂20的前端焊接。由此，将线圈段12连接，形成卷绕于齿16的定子线圈24。定子线圈24是三相的线圈具有重叠并且在周向上错开配置的分布绕组的线圈。
图16是表示臂20的弯曲加工的另一方式的图。在该方式中，臂20本身与上述相同，但不是两列两列地弯曲而是一次性弯曲。在插口18内沿径向排列的臂20的前端部分从定子铁芯10的第2端面30突出而在图16中向上方延伸。针对每个周向列42配置有具有卡合爪的屈曲模44，该屈曲模44与臂20的前端抵接。在最外周的周向列42-1的外侧邻接地配置有圆筒形的外侧引导壁60，在最内圆周的周向列42-8的内侧邻接地配置有内侧引导壁62。并且，针对每两列配置有分隔壁64。周向列42被分隔壁64划分而构成两列两列的对。属于该周向列42的对中的径向外侧的周向列42-1、42-3、42-5、42-7的臂20的弯曲内侧侧面54被固化。与图9、图12所示的例子相同地，能够使弯曲内侧侧面54的径向外侧的部分、或者内侧的部分固化。另外，也可以在属于成对的两个周向列42的径向内侧的列的臂20形成固化部分。并且，对于不产生绝缘皮膜的损伤的对，也可以不形成固化部分。

Claims (8)

1.一种电动机的定子的制造方法，其中，具有：
将扁平导线弯曲成具有两个臂的大致U字形而形成线圈段的步骤；
将所述线圈段插入于具有沿周向排列的齿的定子铁芯的邻接的齿间的插口的步骤，并且在该步骤中，将所述线圈段的所述臂配置为形成沿径向排列的径向列，并且形成沿周向排列的周向列；
使所述线圈段的所述臂在周向上弯曲而成型线圈末端部分的步骤，并且在该步骤中，使属于相同的周向列的所述臂朝第1方向弯曲，使属于与之邻接的周向列的臂朝与所述第1方向相反朝向的第2方向弯曲；以及
将对应的所述臂的前端彼此焊接在一起的步骤，
在形成所述线圈段的所述步骤中，对属于至少一个周向列的所述臂的、在成型所述线圈末端部分的所述步骤中被弯曲的部分的弯曲内侧侧面的至少一部分进行加压而使其固化。
2.根据权利要求1所述的电动机的定子的制造方法，其中，
在形成所述线圈段的所述步骤中，使所述臂的、所述弯曲内侧侧面的径向外侧的部分固化。
3.根据权利要求1或2所述的电动机的定子的制造方法，其中，
在成型所述线圈末端部分的所述步骤中，由邻接的两个周向列构成周向列对，从位于径向外侧或者内侧的周向列对起依次使所述臂在周向上弯曲，
在形成所述线圈段的所述步骤中被加压固化的所述臂是属于构成所述周向列对的所述周向列中的位于径向外侧的周向列的臂。
4.根据权利要求1或2所述的电动机的定子的制造方法，其中，
在成型所述线圈末端部分的所述步骤中，将以两个为单位地划分所述周向列的分隔壁配置在周向列之间而使所述臂在周向上弯曲，
在形成所述线圈段的所述步骤中被加压固化的所述臂是属于被划分的两个所述周向列中的位于径向外侧的周向列的臂。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机的定子的制造方法，其中，
在形成所述线圈段的所述步骤中，将之后要焊接的所述臂的前端通过加压而成型为规定形状。
6.一种电动机的定子，其中，包括：
定子铁芯，具有沿周向排列的齿，在邻接的所述齿间形成有插口；和
定子线圈，通过将由扁平导线形成的多个线圈段接合而成并卷装于所述定子铁芯，
所述线圈段具有插入于所述定子铁芯的2个插口的插口内部分、在所述定子铁芯的第1端面侧将所述插口内部分连起来的第1线圈末端部分、以及在所述定子铁芯的第2端面侧在周向上弯曲的第2线圈末端部分，对应的所述线圈段的第2线圈末端部分的前端彼此焊接在一起，
所述第2线圈末端部分被配置为形成沿径向排列的径向列，并且形成沿周向排列的周向列，属于至少一个周向列的所述第2线圈末端部分的弯曲的部分具有弯曲内侧侧面的至少一部分通过加压而固化的部分。
7.根据权利要求6所述的电动机的定子，其中，
所述第2线圈末端部分的所述弯曲内侧侧面的径向外侧的部分进行了固化。
8.根据权利要求6或7所述的电动机的定子，其中，
固化的所述第2线圈末端部分是属于从径向外侧起的第奇数个周向列的第2线圈末端部分。
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