CN111434016A - 线圈形成装置及线圈形成方法 - Google Patents

Abstract

在圆形块(11)的外周缘上沿周向等间隔地形成有多个容纳槽(11a)，并且内部杆(13)容纳在这些容纳槽(11a)中并且放射状地布置且布置成沿径向可移动。外部杆(33)放射状地布置且布置成沿径向可移动，从而与内部杆(13)相对。线圈段(18)的一个槽插入部(18a)插入在内部杆(13)之间的间隙(39)中并穿过保持部件(19)的插入孔(19c)，并且另一槽插入部(18b)插入在外部杆(33)之间的间隙(41)中。之后，使整个外部杆(33)旋转，从而使线圈段(18)绕槽插入部(18a)旋转移动，在槽插入部(18b)与保持部件(19)的外周面接触的时刻使保持部件(19)下降，并且在槽插入部(18b)和保持部件(19)彼此不干涉的状态下，使整个外部杆(33)进一步旋转，从而更紧密地形成线圈段。该构造提高了线圈组件操作的效率。

Description

线圈形成装置及线圈形成方法

技术领域

本发明涉及一种线圈形成装置及线圈形成方法，用于形成(组装)通过将多个线圈段插入到诸如马达或发电机等旋转电机(回转式电机)中的定子或转子的槽中而形成的段型线圈(segment type coil)。

背景技术

作为旋转电机中的定子或转子的线圈，已知一种所谓的段型线圈，其中沿着定子或转子的芯部(铁芯)的周向布置有多个槽，通过将预定长度的直线线材加工成U形而形成的线圈段(coil segment)(在下文中简称为段)插入每一个槽中，在使段的自由端(沿插入方向的端部)扭转之后，通过焊接等使自由端彼此电连接。这种类型的线圈段也称为发夹(hairpin)，其弯曲形状也称为松针形状(pine needleshape)。

这种类型的线圈段的连接部具有曲柄形状，用于将其槽插入部(直线部)布置成以直线方式在不同层中延伸，使得可以通过沿周向布置多个线圈段而同时形成两层。专利文献1(PTL1)公开了通过这样而临时地组装U形导体的构造：在使各导体沿周向错开预定间距的同时将导体布置成使得导体跨越以转子的旋转轴线为中心而放射状地布置的平板状的薄板引导件。在专利文献1中公开的临时组装装置中，薄板引导件的上端具有朝径向外侧的向上的斜坡，所布置的导体段能够通过其自重而向内周侧滑动。然后，该装置执行以下步骤：每次将第二导体段和后续导体段插入薄板引导件上时，将已经移动到内周侧的所有导体段提升，从而通过定位在先前添加的导体段的转弯部(曲柄形部)下方的各个导体段来使所有导体段对准。

[引用列表]

[专利文献]

[PTL1]日本专利申请公开No.2016-63588

发明内容

[技术问题]

然而，如上所述，在专利文献1中描述的方法中，由于每当插入第二和随后的导体段时都需要举起已经移动到内周侧的所有导体段的步骤，因此，提升操作非常繁琐。换句话说，有必要执行几乎需要形成线圈的全部导体段的数量的提升步骤，从而降低了线圈组装过程的操作效率。

鉴于上述情况做出了本发明，并且本发明的目的是提高线圈组装操作的效率。

[解决问题的方法]

为了实现上述目的，本发明提供这样一种构造，该构造包括用于保持作为枢轴的线圈段的槽插入部中的一个(第一槽插入部)的部件，从而避免在放置线圈段时在线圈段的连接部(曲柄形部)处产生干涉，并且在预定的时刻移动部件，使得可以避免与另一个槽插入部(第二槽插入部)发生干涉。

具体地，本发明的线圈形成装置包括：内部部件，其包括第一接纳部，该第一接纳部构造成接纳沿与定子或转子的周向对应的第一方向以基本相等的间隔插入的多个线圈段中的每一个的第一插入部，该线圈段包括分别被插入到所述定子或转子的槽中的槽插入部以及连接槽插入部的连接部；外部部件，其包括第二接纳部，该第二接纳部构造成接纳沿第一方向以基本相等的间隔插入的多个线圈段中的每一个的第二槽插入部，该第二槽插入部不同于第一插入部，外部部件构造成通过外部部件的旋转使每一个第二槽插入部移位以移动靠近内部部件；保持部件，其构造成保持每一个第一槽插入部，使得当外部部件旋转时，第一槽插入部成为线圈段的枢轴；以及机构，其构造成使保持部件移动从而避免由于外部部件的旋转而导致的第二槽插入部和保持部件之间的干涉。

在这样的线圈形成装置中，可以实现这样的构造，保持部件可沿第一槽插入部的纵向移动，并且可移动超过第一槽插入部的纵向长度。

此外，可以实现这样的构造，内部部件包括多个内部可动部件，该多个内部可动部件对应于槽的数量而放射状地设置并且可以沿与定子或转子的径向对应的第二方向移动，外部部件包括多个外部可动部件，该多个外部可动部件放射状地布置成分别与内部可动部件相对、能够沿第二方向移动、并且可沿第一方向一体旋转，并且每一个第一槽插入部构造成被插入在形成在内部可动部件之间的第一接纳部中，并且每一个第二槽插入部构造成被插入在形成在外部可动部件之间的第二接纳部中。

此外，可以实现这样的构造，保持部件包括多个插入孔，该多个插入孔构造成容纳各个第一槽插入部，这些插入孔沿第一方向以基本相等的间隔布置，保持部件可沿第一槽插入部的纵向移动，并且各个第一槽插入部构造成由于保持部件的移动而从各个插入孔退出。

此外，可以实现这样的构造，保持部件根据线圈段的层的直径的不同而能够互换。

此外，可以实现这样的构造，保持部件是盘形的并且被分成两个半圆形部，每一个半圆形部可沿垂直于线圈段的枢轴的方向从线圈形成装置拆卸。

此外，可以实现这样的构造，由于外部可动部件沿第一方向的一体旋转，因此各个外部可动部件构造成将插入在各个内部可动部件之间的各个第一槽插入部朝向内部部件的中心方向推动。

此外，本发明的线圈形成方法包括：通过保持部件来保持多个线圈段的每一个的第一槽插入部，使得各个第一插入部沿与定子或转子的周向对应的第一方向以基本相等的间隔定位，该多个线圈段包括分别插入到定子或转子的槽中的一对槽插入部以及连接槽插入部的连接部；以及使多个线圈段绕各自的作为枢轴的第一槽插入部沿一个方向旋转，使得各个线圈段彼此重叠，并且一个线圈段的不同于第一槽插入部的第二槽插入部与另一线圈段的第一槽插入部重叠，从而一次形成两个线圈段层，其中，使保持部件移动使得当各个第二槽插入部与各个第一槽插入部重叠时，保持部件不会与第二槽插入部干涉。

在这样的线圈形成方法中，可以实现这样的方法，在将各个线圈段的第二槽插入部分别插入在多个外部可动部件之间的状态下执行旋转，多个外部可动部件放射状地布置且能沿第一方向一体旋转，并且该方法包括：在旋转之前，相对于与定子或转子的径向相对应的第二方向倾斜地布置多个线圈段中的至少一个，使得至少一个线圈段的连接部被支撑在外部可动部件上。

[发明的效果]

根据本发明，能够提高线圈组装操作的效率。

附图说明

[图1]图1是根据本发明的实施例的线圈形成装置的示意性平面图。

[图2]图2是沿图1中II-II线截取的示意性剖视图。

[图3A]图3A是示出了图1的线圈形成装置中的保持部件的平面图。

[图3B]图3B是沿图3A中III-III线截取的剖视图。

[图4A]图4A是示出了图1的线圈形成装置中的圆形块的平面图。

[图4B]图4B是沿图4A中IV-IV线截取的示意性剖视图。

[图5A]图5A是示出了图1的线圈形成装置中的顶板的平面图。

[图5B]图5B是沿图5A中V-V线截取的示意性剖视图。

[图6A]图6A是示出了图1的线圈形成装置中的底板的平面图。

[图6B]图6B是沿图6A中VI-VI线截取的示意性剖视图。

[图7]图7是示出了图1的线圈形成装置中的线圈段的插入位置的相关部分的透视图。

[图8]图8是示出了图1的线圈形成装置中的线圈段的布置状态的相关部分的放大平面图。

[图9]图9是示出了图1的线圈形成装置中的线圈段的布置状态的整体平面图。

[图10]图10是示出了图1的线圈形成装置中的线圈段的布置状态的整体透视图。

[图11]图11是示出了外部杆从图8的状态一体旋转之后的状态的相关部分的放大平面图。

[图12]图12是示出了外部杆从图11的状态进一步旋转之后的状态的相关部分的放大平面图。

[图13]图13是与图2相对应的视图，示出了图1的线圈形成装置中的保持部件被降低的状态。

[图14]图14是示出了这样的状态下的相关部分的放大平面图：通过使外部杆从图12的状态进一步向前旋转而完成了第一层和第二层的线圈形成。

[图15]图15是示出这样的状态下的相关部分的放大平面图：通过使外部杆和内部杆从图14的状态沿径向移动而形成用于第三层和第四层的线圈段的槽插入部的插入间隙。

[图16]图16是示出了从图15的状态开始布置第三层和第四层的线圈段的状态的相关部分的放大平面图。

[图17]图17是示出了外部杆从图16的状态一体旋转之后的状态的相关部分的放大平面图。

[图18]图18是示出了外部杆从图17的状态进一步旋转之后的状态的相关部分的放大平面图。

[图19]图19是示出了这样的状态下的相关部分的放大平面图：通过使外部杆从图18的状态进一步向前旋转而完成了第三层和第四层的线圈形成。

[图20A]图20A是图19的状态下的A部分的放大水平剖视图，并且是示出了完成第三层和第四层的线圈形成的状态的视图。

[图20B]图20B是示出了通过从图20A的状态将外部杆旋转半个间距来推动第三层和第四层的状态的图。

[图20C]图20C是示出了从图20B的状态形成用于插入下一层的槽插入部的间隙的状态的图。

[图21]图21是示出了定子的芯部的透视图，定子的芯部具有供由线圈形成装置形成的线圈插入的槽。

[图22A]图22A是示出了旋转电机的制造装置的示意性平面图。

[图22B]图22B是与图22A对应的示意性侧视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。

图1是示出了根据本实施例的线圈形成装置1的平面图，并且图2是沿图1中II-II线截取的放大剖视图。注意，图1示出了移除后述的顶板17的状态。如图2所示，线圈形成装置1包括：基座3；支柱5，其垂直固定到基座3的中央；支撑环7，其一体地固定到支柱5；圆形块11，其从支撑环7的上侧插入支柱5并通过四个螺栓9固定到支撑环7；多个容纳槽11a，其等间隔地形成在圆形块11的外周部上，每个容纳槽具有向径向外侧敞开的开口部；作为可动部件的多个内部杆13，其容纳在各个容纳槽11a中并且沿径向可移动；圆盘状的底板15，其覆盖相应容纳槽11a的下表面并固定到圆形块11的下表面；圆盘状的顶板17，其覆盖相应容纳槽11a的上表面并固定到圆形块11的上表面；圆盘状的保持部件19，其布置在底板15的下表面上并保持(限制)线圈段18的槽插入部之一；圆盘状的基板23，其通过轴承部件21可旋转地支撑在支柱5的下部处；四个支撑轴27，其以90°间隔布置在基板23的周缘上并通过螺栓25从基板23的下表面侧固定；环形部件29，其通过螺钉孔29a固定在这些支撑轴27的上表面上，并在环形部件29的上表面侧上沿周向基本上等间隔地设置有凹部29b(参见图1)；作为外部可动部件的多个外部杆33，其通过固定螺钉31固定，各个外部杆的外端容纳在环形部件29的相应凹部29b中，等等。上述部件中的圆形块11和多个内部杆13构成内部部件，并且环形部件29和外部杆33构成外部部件。

如图2所示，通过使导体(其外表面涂覆有绝缘材料)弯曲而形成的线圈段18呈U形，并且线圈段18具有沿直线延伸的槽插入部18a、18b，以及连接槽插入部18a、18b的连接部18c。连接部18c为曲柄形状(弯曲形状)，以使槽插入部18a、18b布置到不同层(变换轨道)。这些层是由多个线圈段的槽插入部形成的周向的行，并且在芯部的径向上对准的槽插入部的数量是层的数量(参见图20A至图20C中的L1、L2、L3和L4)。

如图3A和图3B所示的整体上为圆盘状的保持部件19通过将半圆形的分割板19A、19B彼此对接而形成。保持部件19整体上包括：插入孔19a，其直径大于中央的轴承部件21的外径；螺钉孔19b，四个长螺栓35的下端部分别拧入螺钉孔19b以固定；以及多个插入孔19c，其沿周向以基本相等的间隔形成在外周缘上，线圈段18的各个槽插入部(第一槽插入部18a)分别插入到多个插入孔19c。当形成两层的线圈之后形成下一个两层时，保持部件19应从长螺栓35移除并更换为另一个。由于保持部件19被对分，因此可以通过将分割板19A、19B沿大致垂直于支柱5的轴线的方向(该方向也是大致垂直于插入穿过插入孔19c的槽插入部18a的纵向的方向)拉出而将各个分割板19A、19B从线圈形成装置1移除，然后可以从相同方向插入新的分割板19A、19B，从而能够容易地进行保持部件19的更换。如将在后面描述的，该更换是在保持部件19比图2所示的状态下降(沿支柱5在远离底板15的方向上移动)的状态下进行的。保持部件19不限于对分构造，并且可以被分成三个或更多个部分。

保持部件19不固定于圆形块11。保持部件19固定到长螺栓35。就与圆形块11的关系而言，长螺栓35仅插入到插入孔11d中(参见图4A和图4B)。长螺栓35不固定于圆形块11。类似地，长螺栓35不固定到顶板17和底板15。

此外，在图2中，长螺栓35由未示出的支撑机构支撑，以便不向下掉落。换言之，支撑机构支撑长螺栓35，使得保持部件19不掉落，即，维持保持部件19保持线圈段18的槽插入部18a之一的状态。

如图4A和图4B所示，圆形块11包括：多个容纳槽11a，其用于容纳各个内部杆13；插入孔11b，其用于插入支柱5；插入孔11c，其用于插入各个螺栓9；插入孔11d，其用于插入各个长螺栓35；以及螺钉孔11e，其用于固定底板15和顶板17。以5°间隔形成72个容纳槽11a。因此，容纳在各个容纳槽11a中的内部杆13也是72个，且以5°间隔放射状地设置。内部杆13沿径向可移动地容纳在容纳槽11a中。容纳槽11a是由沿径向放射状地突出的突出边缘11f隔开的空间。

如图5A和图5B所示，顶板17包括：插入孔17a，其用于插入支柱5；插入孔17b，其用于插入长螺栓35；插入孔17c，其用于插入螺钉以将顶板17固定到圆形块11；多个螺钉孔17d，其沿周向(与由线圈形成装置1形成的线圈要插入的定子或转子的周向相对应的第一方向(参见图21))以基本相等的间隔形成在外周缘上。如图2所示，将固定螺钉37拧入每个螺钉孔17d中。通过用固定螺钉37按压内部杆13的上表面，将内部杆13固定在径向(与定子或转子的径向对应的第二方向)上的任意位置。即，固定螺钉37用作内部杆13的位置调节部件。如图1所示，在每个外部杆33上形成有长孔33a，使得能够调节沿径向的固定位置。每个外部杆33与每个内部杆13相对设置，因此外部杆33也是72个，且以5°间隔放射状地设置。在本实施例中，内部杆13和外部杆33以5°间隔放射状地布置，但是布置间隔(布置角度)并不限于此。

底板15是用于支撑每个内部杆13的下表面的支撑部件。如图6A和图6B所示，底板15包括：插入孔15a，其用于插入支柱5；插入孔15b，其用于插入长螺栓35；以及插入孔15c，其用于插入螺钉以将底板15固定到圆形块11。

将描述具有以上构造的线圈形成装置1中的线圈段18的布置。如图7所示，将线圈段18的一个槽插入部18a插入到间隙39中，并进一步插入到保持部件19的插入孔19c中，间隙39是在周向上相邻的内部杆13之间形成的第一接纳部。即，一个槽插入部18a由于插入到保持部件19的通孔19c而被限制在通孔19c的位置处，并且槽插入部18a成为线圈段18旋转时的枢轴。插入有槽插入部18a中的一个的间隙39的径向内侧被突出边缘11f隔开。为了清楚地示出内部杆13和外部杆33之间的关系，在图7中将圆形块11的高度示出为更大(在图10中相同)。实际上，如图2所示，内部杆13和外部杆33的高度类似于圆形块11的高度。

如图8所示，将线圈段18的另一槽插入部(第二槽插入部)18b插入间隙41中，该间隙41是形成在周向上相邻的外部杆33之间的第二接纳部。在本实施例中，布置了三种类型的不同线圈段18A、18B、18C以将线圈连接至电源。在本实施例中，布置具有宽度最小的连接部18c的六个线圈段18B，其跨越角度(在线圈完成的状态(图14中的状态)下分别定位槽插入部18a、18b的间隙39之间的角度)为25°。布置六个线圈段18A，并且其跨越角度为30°。从线圈段18B的上方布置具有最大宽度的连接部18c的六个线圈段18C，并且线圈段18C的跨越角度为35°。对于每种类型的线圈段，将应当插入外部杆33之间的间隙41的每个槽插入部18b的插入位置设定为这样：使得布置为具有上述跨越角度的线圈段18A、18B、18C在线圈段旋转时彼此紧密重叠以形成两层。

即，如图8所示，从插入有槽插入部18a的间隙39观察，线圈段18A的槽插入部18b在沿周向偏移一个间隙的位置处插入到间隙41中。线圈段18B的槽插入部18b插入到与插入有槽插入部18a的间隙39相对的间隙41中。从插入有槽插入部18a的间隙39观察，线圈段18C的槽插入部18a在沿周向偏移两个间隙的位置处插入到间隙41中。顺便提及，将槽插入部18a和槽插入部18b在偏移n个间隙的位置处插入到间隙中的布置在下文中称为“n个间隙跳跃”。

除了图8所示的布置之外，还可以构想这样的布置：线圈段18A布置成两个间隙跳跃，线圈段18B布置成一个间隙跳跃，并且线圈段18C布置成三个间隙跳跃。在这种布置中，所有线圈段18A、18B、18C相对于径向倾斜地布置，并且所有线圈段的连接部18c支撑在外部杆33的上表面上。图9是整体平面图，示出了图8中部分示出的线圈段18A、18B、18C的布置状态，并且图10是图9的整体透视图。

在图8至图10的实例中，“n个间隙跳跃”中的“偏移”方向是顺时针方向。但是，根据线圈段的形状，也可以沿逆时针方向进行“偏移”。

接下来，当从图8至图10所示状态顺时针方向(线圈段的连接部18c弯曲的方向)旋转一体地支撑每个外部杆33的环形部件29时，如图11所示，线圈段18A、18B、18C中的每一个的槽插入部18b围绕作为枢轴的槽插入部18a被推动并移位，使得线圈段18A、18B、18C中的每一个朝向内部杆13侧旋转。即，槽插入部18b在被外部杆33(其构成插入有槽插入部18b的间隙41)中沿旋转方向位于槽插入部18b的后侧的外部杆33的在旋转方向上的前侧表面按压的同时移动，并且槽插入部18b在该前侧表面上滑动。如图12所示，当线圈段的旋转进行时，在线圈段18A、18B、18C中的每一个之间沿径向的重叠程度(紧密度)增加。但是，从图7明显看出的是，由于线圈段18A、18B、18C中的每一个的槽插入部18b与保持部件19的外周面19d接触，因此不能获得比上述状态更紧密的状态。

这里，如图13所示，通过操作对固定到保持部件19的四个长螺栓35进行支撑的支撑机构来释放这些长螺栓35，使保持部件19下降(下落)，从而保持部件19从槽插入部18b的旋转区域缩回，并且槽插入部18a被释放。因此，消除(避免)了槽插入部18b与保持部件19之间的干涉，并且环形部件29可以进一步旋转。最后，如图14所示，线圈段18A、18B、18C中的每一个彼此紧密重叠，从而形成具有两层的线圈段层W1。在这种状态下，线圈段18A、18B和18C中的每一个的一个线圈段的槽插入部18a与另一线圈段的槽插入部18b重叠(参见图20A至图20C中的L1和L2)。反过来说，每个线圈段的跨越角度和布置被限定为形成这种重叠。降低保持部件19的时机可以是在槽插入部18b与保持部件19的外周面接触的时刻，也可以是紧接在该接触之前的时刻。

通常，沿径向而不是倾斜方向进行布置线圈段。然而，在这种布置中，不可能一次布置具有不同跨越角度的线圈段。因此，对于不同线圈段中的每一个，必须重复这样的步骤：将另一槽插入部旋转预定角度，然后沿径向定位下一类型的线圈段。这是很麻烦的。如本实施例中那样，通过倾斜地定位线圈段以便能够从一开始就吸收跨越角度的差异，能够一次布置具有不同跨越角度的线圈段，因此，能够提高线圈段的布置工作的效率。

接下来，将描述形成第三层和第四层的操作。从图14可以明显看出，在形成前两层的状态下，在内部杆13之间在周向上没有间隙39，因此不能定位用于形成下一层的线圈段18。因此，如图15所示，松开固定螺钉31，并且使外部杆33沿径向向外移动，并且松开固定螺钉37，使内部杆13沿径向向外移动，从而在内部杆13之间新形成间隙39。在图15中，附图标记m表示内部杆13沿径向的移动量。外部杆33移动相同的量。

此外，在内部杆13和外部杆33的位置调整之前或之后，将用于形成第一层和第二层的保持部件19从长螺栓35上移除，并更换为具有适于形成第三层和第四层的直径的另一保持部件19。在更换之后，将长螺栓35移动到图2所示的上限位置(保持部件19与底板15接触或保持部件19接近于底板15的位置)，并且长螺栓35由未示出的支撑机构支撑。

在此之后，如图16所示，线圈段18A、18B、18C中的每一个的一个槽插入部18a以与图7至图10的情况相同的方式插入到新形成的间隙39和保持部件19的插入孔19c中，并且另一槽插入部18b插入在外部杆33之间的间隙41中，以布置所有线圈段18。

如图17所示，当从图16所示状态沿顺时针方向旋转环形部件29时，线圈段18A、18B、18C中的每一个的槽插入部18b围绕作为枢轴的槽插入部18a被推动并移位，使得线圈段18A、18B、18C中的每一个朝向内部杆13侧旋转。如图18所示，当线圈段的旋转进行时，在线圈段18A、18B、18C中的每一个之间在径向上的紧密度增加。然而，由于线圈段18A、18B、18C中的每一个的槽插入部18b与更换后的保持部件19的外周面19d接触，因此不能获得比上述状态更紧密的状态。

这里，通过操作对固定到保持部件19的长螺栓35进行支撑的支撑机构来释放四个长螺栓35，使保持部件19下降(下落)，从而保持部件19从槽插入部18b的旋转区域缩回，并且槽插入部18a被释放。因此，消除了槽插入部18b与保持部件19之间的干涉，并且环形部件29可以进一步旋转。最后，如图19所示，线圈段18A、18B、18C中的每一个彼此紧密重叠，从而具有两层的线圈段层W2形成为与首先形成的两层的线圈段层W1相邻。通过重复上述操作，能够容易地形成多个层。

如上所述，通过将一个槽插入部18a保持在保持部件19中并使用该一个槽插入部18a作为枢轴，可以将线圈段18A、18B、18C中的每一个布置成其连接部18c进入另一线圈段下方的状态，因此不需要如专利文献1的情况那样的用于使连接部进入的提升操作。此外，可以在用于两层的所有线圈段的布置完成之后，共同进行保持部件19的移动，以消除与槽插入部18b的干涉。因此，不必每次插入一个线圈段就使保持部件19移动，从而使得效率提高。

如图20A所示，当完成由线圈段形成的第三层和第四层时，第三层和第四层沿周向略微偏移，并且第三层和第四层相比于内部杆13的外端更向外部杆33侧突出。为了改善这种状态，例如，如图20B所示，可以旋转环形部件29，以使每个外部杆33沿周向偏移半个间距(P/2)。以此方式，通过外部杆33的末端表面将第四层L4朝向圆形块11的中心方向推入内部杆13侧，并且第三层L3和第四层L4能够以如下状态被容纳：在内部杆13之间的间隙39中，第三层L3和第四层L4与先前形成的第一层L1和第二层L2对准。通过用环形部件限制处于该状态下的第三层和第四层的外周面的下部，可以防止在形成以后的层(第五层和第六层)时第三层和第四层未对准。即使在完成由线圈段形成第一层和第二层时，或者在完成由线圈段形成第五层和随后的层时，也可以类似地执行通过外部杆33推动线圈段和通过环形部件约束线圈段，以获得相同的效果。

此外，如图20C所示，当完成由线圈段形成第三层和第四层时，外部杆33和内部杆13沿径向向外移动，以从图20B的状态形成用于插入第五层和第六层的一个槽插入部18a的间隙39，因此，可以形成在所有四个侧面上都具有隔离物的间隙39。因此，与间隙39的径向向外侧是敞开的情况(参见图15)相比，槽插入部18a能够容易地以高可靠性插入间隙39中。即使在完成由线圈段形成第一层和第二层时，或者在完成由线圈段形成第五层和随后的层时，也可以类似地执行形成在所有四个侧面上具有隔离物的间隙39，以获得相同的效果。

当完成期望数量的层的线圈形成(组装)时，通过未示出的移动机构将线圈形成装置1定位在图21所示的定子的芯部70的上方，并且线圈形成装置1与芯部70在槽插入部的下端部插入到槽70a中的状态下对准。在图20C的状态下，各个层的位于相邻的内部杆13之间的一个间隙39中的槽插入部插入到一个槽70a中，并且位于各个间隙39中的槽插入部分别插入对应的槽70a中。此后，所有内部杆13向内移动，并且所有外部杆33向外移动，由此，由组装(编织)的线圈段18的每一层组成的线圈沿箭头A所示的方向释放并下落到槽70a中，并且完成插入。通常，一旦将编织线圈从线圈形成装置中拉出，就将编织线圈插入到芯部的槽中。然而，根据本实施例的构造，不需要拉出过程，并且具有的优点是可以将完成的线圈照原样放入槽中，而不必担心在拉出过程中这些层不对准。在此示出了向定子的芯部中插入的实例，但是对于转子的芯部也可以以相同的方式进行插入。

在本实施例中，大量的内部杆13和外部杆33的位置可以手动调节，或者也可以通过使用凸轮槽和伺服马达等同时移动所有内部杆13和外部杆33来调节。此外，可以从大致垂直于支柱5的轴向的方向自动地插入和更换保持部件19的分割板19A、19B中的每一个。还可以由机器人等自动地布置线圈段18。即，基于本发明的技术思想，通过自动地进行以下步骤可以构造用于自动形成期望数量的层的段线圈的装置：线圈段18的布置；各个外部杆33的一体旋转(尽管在上述实例中通过环形部件29的旋转实现，但是可以使用其他手段)；保持部件19的升降和更换；调节内部杆13和外部杆33的位置以形成间隙39；等等。

在下文中，参照图22A和图22B，描述结合有上述线圈形成装置1的旋转电机的制造设备100的实施例，即，自动执行从线材的供给到线圈形成(线圈组装)过程的系统的实施例。

旋转电机的制造设备100包括线圈段形成装置50和线圈形成装置1，该线圈形成装置1使由线圈段形成装置50形成的线圈段与沿旋转电机的周向环形地布置的槽相关联并组装线圈段。线圈段形成设备50包括：线材供给单元51；一次弯曲单元52，其构造成在一个平面(在本实施例中为xy平面)中将从线材供给单元51供给的预定长度的直线线材进行弯曲处理，以将线材弯曲成预定形状(在此实例中为U形)；以及二次弯曲单元53，其构造成在垂直于线圈段的槽插入方向和上述一个平面两者的另一平面(在本实施例中为yz平面)中对由一次弯曲单元52弯曲的线圈段(一次弯曲体)进行弯曲处理，从而在对应于连接部18c的部分处形成曲柄形状。

线材供给单元51包括绕线筒55、供给方向改变单元56、矫直和输送单元57、剥离单元58以及切割单元59。绕线筒55卷绕有扁线，即线材54，线材54的表面覆盖有绝缘层。供给方向改变单元56从绕线筒55拉出线材54，并改变线材54的供给方向。矫直和输送单元57包括：多个辊对57a，其构造成在夹持线材54的大致平坦表面的同时输送线材54；以及多个辊对57b，其构造成在夹持线材54的窄的边缘表面的同时输送线材54，并对线材54的纵向变形进行矫直。剥离单元58是用于线材的涂层剥离设备，其构造成在对于变形被矫直的线材54的每个预定长度设置的剥离区域中剥离绝缘层(涂膜)。切割单元59在剥离区域切割穿过剥离单元58的线材54。

剥离单元58可以采用机械剥离方法，其中通过切割部件刮擦剥离区域(待剥离绝缘层的部分)以剥离绝缘层。切割单元59在各剥离区域的中央部切割线材54。因此，由切割单元59切割的线材54成为预定长度的线材，其中在该预定长度的线材的两端绝缘层被去除。

一次弯曲单元52对通过由切割单元59切割而获得的线材54进行U形弯曲处理，从而形成一次弯曲体28。通过布置在一次弯曲单元52和二次弯曲单元53之间的传送机构60将U形一次弯曲体28传送至二次弯曲单元53。传送机构60设置有利用气缸的一对卡盘部(未示出)，该一对卡盘部在一次弯曲体28的两个腿部(对应于一对槽插入部18a、18b)由于弯曲而摆动的范围内使卡盘件张开而处于待作业状态。当卡盘部夹持一次弯曲体28的两个腿部时，传送机构60上升，以便从一次弯曲单元52移除一次弯曲体28，并将一次弯曲体28传送到二次弯曲单元53。由传送机构60传送的一次弯曲体28在其两个腿部的端部处被夹持部件61夹持。在已经将一次弯曲体28传送到夹持部件61的传送机构60缩回并且清除了线圈端部(对应于连接部18c)侧的空间的状态下，二次弯曲单元53执行弯曲处理，包括相对于线圈端部弯曲以形成阶梯形状状(曲柄形状)。

通过未示出的机器人将在二次弯曲单元53进行弯曲处理之后的二次弯曲体(线圈段18)顺序地布置在线圈形成装置1中，使得槽插入部18a和18b分别插入间隙39和41中，如参照图7等所描述的。当整个圆周的布置完成时，通过使多个外部杆33一体地旋转，使各个线圈段18旋转。

接着，在线圈段18的槽插入部18b抵接保持部件19的外表面的时刻，未示出的支撑机构释放长螺栓35或使长螺栓35下降，从而使保持部件19下降。然后，在消除槽插入部18b与保持部件19之间的干涉的状态下进行最终的紧固。

在图22A和图22B所示的构造中，线材供给单元51的供给方向改变单元56、矫直和输送单元57、剥离单元58和切割单元59，以及一次弯曲单元52布置成在图22A中沿横向的一排，二次弯曲单元53相对于一次弯曲单元52布置在图22A中的下侧，并且线圈形成装置1相对于二次弯曲单元53布置在图22A中的左侧。然而，供给方向改变单元56、矫直和输送单元57、剥离单元58、切割单元59、一次弯曲单元52、二次弯曲单元53和线圈形成装置1可以布置成在图22A中沿横向的一排。即，对线圈段形成部与线圈形成装置(线圈组装部)之间的相对布置位置(布局)没有限制。

以上描述了本发明的优选实施例。然而，本发明不限于这样的特定实施例，而是可以构想各种修改和变型。本发明的上述构造可以通过仅提取其一部分来实现，并且上述说明中描述的变型可以以任何组合应用，只要它们彼此不冲突即可。在本发明的实施例中描述的效果仅是由本发明产生的最优选效果的示例，根据本发明的效果并不限于在本发明的实施例中描述的效果。

[附图标记列表]

1线圈形成设备

13内部杆19保持部件18a、18b槽插入部18c连接部33外部杆。

Claims (9)

1.一种线圈形成装置，其包括：

内部部件，其包括第一接纳部，所述第一接纳部构造成接纳沿与定子或转子的周向对应的第一方向以基本相等的间隔插入的多个线圈段中的每一个的第一插入部，所述线圈段包括分别被插入到所述定子或所述转子的槽中的一对槽插入部以及连接所述槽插入部的连接部；

外部部件，其包括第二接纳部，所述第二接纳部构造成接纳沿所述第一方向以基本相等的间隔插入的所述多个线圈段中的每一个的第二槽插入部，所述第二槽插入部不同于所述第一插入部，所述外部部件构造成通过所述外部部件的旋转使每一个第二槽插入部移位以移动靠近所述内部部件；

保持部件，其构造成保持每一个第一槽插入部，使得当所述外部部件旋转时，所述第一槽插入部成为所述线圈段的枢轴；以及

机构，其构造成使所述保持部件移动从而避免由于所述外部部件的旋转而导致的所述第二槽插入部和所述保持部件之间的干涉。

2.根据权利要求1所述的线圈形成装置，其中，所述保持部件能够沿所述第一槽插入部的纵向移动，并且能够移动超过所述第一槽插入部的纵向长度。

3.根据权利要求1或2所述的线圈形成装置，其中，

所述内部部件包括多个内部可动部件，所述多个内部可动部件对应于所述槽的数量而放射状地布置并且能够沿与所述定子或所述转子的径向对应的第二方向移动，

所述外部部件包括多个外部可动部件，所述多个外部可动部件放射状地布置成分别与所述内部可动部件相对、能够沿所述第二方向移动、并且能够沿所述第一方向一体旋转，并且

每一个第一槽插入部构造成被插入形成在所述内部可动部件之间的所述第一接纳部中，并且每一个第二槽插入部构造成被插入形成在所述外部可动部件之间的所述第二接纳部中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的线圈形成装置，其中，所述保持部件包括多个插入孔，所述多个插入孔构造成容纳各个第一槽插入部，所述插入孔沿所述第一方向以基本相等的间隔布置，所述保持部件能够沿所述第一槽插入部的纵向移动，并且所述各个第一槽插入部构造成由于所述保持部件的移动而从各个插入孔退出。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的线圈形成装置，其中，所述保持部件根据所述线圈段的层的直径的不同而能够互换。

6.根据权利要求5所述的线圈形成装置，其中，所述保持部件是盘形的并且被分成两个半圆形部，每一个所述半圆形部能够沿垂直于所述线圈段的所述枢轴的方向从所述线圈形成装置拆卸。

7.根据权利要求3所述的线圈形成装置，其中，由于所述外部可动部件沿所述第一方向的一体旋转，各个外部可动部件构造成将插入在各个内部可动部件之间的各个第一槽插入部朝向所述内部部件的中心方向推动。

8.一种线圈形成方法，其包括：

通过保持部件来保持多个线圈段的每一个的第一槽插入部，使得各个第一插入部沿与定子或转子的周向对应的第一方向以基本相等的间隔定位，所述多个线圈段包括分别插入到所述定子或所述转子的槽中的一对槽插入部以及连接所述槽插入部的连接部；以及

使所述多个线圈段绕各自的作为枢轴的第一槽插入部沿一个方向旋转，使得各个线圈段彼此重叠，并且一个线圈段的不同于所述第一槽插入部的第二槽插入部与另一线圈段的所述第一槽插入部重叠，从而一次形成两个线圈段层，

其中，使所述保持部件移动使得当各个第二槽插入部与对应的第一槽插入部重叠时，所述保持部件不会与所述第二槽插入部干涉。

9.根据权利要求8所述的线圈形成方法，

其中，在将所述各个线圈段的所述第二槽插入部分别插入在多个外部可动部件之间的状态下执行所述旋转，所述多个外部可动部件放射状地布置且能够沿所述第一方向一体旋转，

所述方法包括：在所述旋转之前，相对于与所述定子或所述转子的径向相对应的第二方向倾斜地布置所述多个线圈段中的至少一个，使得所述至少一个线圈段的所述连接部被支撑在所述外部可动部件上。

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