CN114450874A - 马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够以低成本制造能实现高输出、小型化及省电化的马达的马达用线圈制造方法、包括该马达用线圈制造方法的马达制造方法、以及能够以低成本制造能实现高输出、小型化及省电化的马达的马达用线圈制造装置。马达用线圈制造方法具有：卷绕工序，将线材以第一卷绕直径多次卷绕于芯材而形成第一卷绕部，并且以比第一卷绕直径大的第二卷绕直径多次卷绕于芯材的长度方向上的与第一卷绕部不同的位置而形成第二卷绕部；塑性变形工序，对第一卷绕部及第二卷绕部施加外力，使第一卷绕部及第二卷绕部中的线材的横截面形状塑性变形；以及插入工序，将第一卷绕部插入第二卷绕部内。

Description

马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置

技术领域

本发明涉及马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置。

背景技术

已知具有卷绕线材而成的线圈的马达。例如，在日本公开公报特开2004-180396号公报的马达中，线材的剖面形状预先即从卷绕以前开始实质上形成为在上下左右具有直线部分的梯形。并且，线圈成为相邻线材的直线部分彼此相接、间隙少的紧密卷绕状态。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本公开公报：特开2004-180396号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，日本公开公报特开2004-180396号公报的马达在卷绕线材的过程中相邻的线材彼此的位置偏移而产生间隙的情况下，紧密卷绕状态变得不充分，结果，存在马达的输出不足的问题。另外，在专利文献1所记载的马达中，在考虑到在相邻的线材彼此之间产生间隙的情况下，必须使马达大型化该间隙量。大型的马达存在消耗电力增大、或者例如在设置于汽车中使用的情况下难以确保设置空间的问题。

本发明的目的在于提供一种能够以低成本制造能够实现高输出、小型化以及省电化的马达的马达用线圈制造方法、包括该马达用线圈制造方法的马达制造方法、以及能够以低成本制造能够实现高输出、小型化以及省电化的马达的马达用线圈制造装置。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明的马达用线圈制造方法的一个方式，其特征在于，具有：卷绕工序，在所述卷绕工序中，将线材以第一卷绕直径多次卷绕于芯材而形成第一卷绕部，并且以比所述第一卷绕直径大的第二卷绕直径多次卷绕于所述芯材的长度方向上的与所述第一卷绕直径不同的位置而形成第二卷绕部；塑性变形工序，在所述塑性变形工序中，对所述第一卷绕部及所述第二卷绕部施加外力，使所述第一卷绕部及所述第二卷绕部处的所述线材的横截面形状塑性变形；以及插入工序，在所述插入工序中，将所述第一卷绕部插入所述第二卷绕部内。

根据本发明的马达制造方法的一个方式，其特征在于，包括所述马达用线圈制造方法。

根据本发明的马达用线圈制造装置的一个方式，其特征在于，包括：芯材，以第一卷绕直径将线材卷绕于所述芯材而形成第一卷绕部，并且以比所述第一卷绕直径大的第二卷绕直径卷绕于所述芯材的长度方向上的、与所述第一卷绕直径不同的位置而形成第二卷绕部；以及外力施加部，所述外力施加部对所述第一卷绕部及所述第二卷绕部施加外力，以使所述第一卷绕部及所述第二卷绕部处的所述线材的横截面形状塑性变形。

发明效果

根据本发明的方式，例如能够制造能够以低成本实现高输出、小型化及省电化的马达。

附图说明

图1是示出包括用本发明的马达用线圈制造方法(第一实施方式)制造的马达用线圈的马达的纵剖图。

图2是示出本发明的马达制造方法(马达用线圈制造方法)中的工序顺序的图。

图3是示出卷绕工序的状态的立体图。

图4是图3中的A-A线剖视图。

图5是示出塑性变形工序的状态的俯视图。

图6是示出塑性形变工序的状态的剖视图。

图7是依次示出插入工序的状态的立体图。

图8是依次示出插入工序的状态的立体图。

图9是依次示出插入工序的状态的立体图。

图10是从图7中的箭头B方向观察的图。

图11是从图8中的箭头C方向观察的图。

图12是从图9中的箭头D方向观察的图。

图13是图9中的E-E线剖视图。

图14是依次示出整形工序的状态的俯视图。

图15是依次示出整形工序的状态的俯视图。

图16是由图14中的单点划线包围的区域[F]的放大图。

图17是由图15中的单点划线包围的区域[G]的放大图。

图18是用本发明的马达用线圈制造方法(第二实施方式)制造的马达用线圈的俯视图(包括辅助截面)。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选实施方式对本发明的马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置进行详细说明。

＜第一实施方式>

参照图1～图17，对本发明的马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置的第一实施方式进行说明。另外，以下，为了便于说明，有时将中心轴线J方向、即与Z轴方向平行的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。另外，在本说明书中，假定相互正交的X轴、Y轴、Z轴，XY平面与水平平面平行，Z轴方向为铅垂方向。另外，在本说明书中，上下方向、水平方向、上侧及下侧是仅用于说明各部的相对位置关系的名称，实际的配置关系等也可以是由这些名称示出的配置关系等以外的配置关系等。

图1所示的马达1是例如搭载在汽车等车辆上使用的内转子型的三相马达。马达1包括壳体2、转子3、定子10、轴承保持架4、轴承5a及轴承5b。

壳体2收纳转子3、定子10、轴承保持架4、轴承5a及5b。

转子3与定子10隔着间隙在径向上相对。在本实施方式中，转子3位于定子10的径向内侧。转子3具有轴3a和转子主体3b。

轴3a以中心轴线J为中心旋转。轴3a是以中心轴线J为中心沿着轴向延伸的圆柱状。轴3a由轴承5a及轴承5b支撑为能够绕中心轴线J旋转。

转子主体3b固定在轴3a的外周面上。虽然省略了图示，但转子主体3b具有固定在轴3a上的转子铁芯和固定在转子铁芯上的磁体。

轴承保持架4保持轴承5b。

定子10包括定子铁芯20和多个马达用线圈(以下简称为“线圈”)30。

定子铁芯20具有以中心轴线J为中心的圆筒状的芯背21和从芯背21向径向内侧延伸的多个极齿22。多个极齿22沿着极齿的周向等间隔地配置。

各线圈30安装在各极齿22上。各线圈30通过将线材6卷绕在极齿22的周围而构成。在本实施方式中，线材6是在表面具有瓷漆被膜的瓷漆线。另外，在各图中，省略瓷漆被膜的图示。

各线圈30通过本发明的马达用线圈制造方法制造。另外，马达1通过包括马达用线圈制造方法的本发明的马达制造方法来制造。如图2所示，马达制造方法具有卷绕工序、塑性变形工序、插入工序、整形工序和组装工序。马达用线圈制造方法中的工序是从卷绕工序到整形工序。

另外，在马达用线圈制造方法中，使用马达用线圈制造装置100。马达用线圈制造装置100包括：在卷绕工序中使用的卷绕夹具7、在塑性变形工序中使用的外力施加装置(外力施加部)8、在整形工序中使用的整形装置9。

以下，依次对各工序进行说明。

[1]卷绕工序

卷绕工序是在成为线圈30的线材6中形成第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63的工序。

如图3、图4所示，卷绕夹具7具有芯材71、设置在芯材71的长度方向的中途的隔板72及隔板73、设置在芯材71的两端的端板74及端板75。另外，卷绕夹具7构成为隔板72、隔板73、端板74及端板75分别相对于芯材71装拆自由。

芯材71是卷绕线材6的长条部分。芯材71的全长比沿着卷绕状态的线材6的中心线的长度长。另外，芯材71的外径沿着长度方向阶段性地变化。在本实施方式中，芯材71具有：端板74与隔板72之间的小径部711、隔板72与隔板73之间的中径部712和隔板73与端板75之间的大径部713。

另外，芯材71的横截面形状在本实施方式中为长圆形(包括椭圆形)，但不限于此，例如也可以是圆形、矩形等。

另外，在芯材71上卷绕有一根线材6。在卷绕工序中，作为线材6，使用横截面形状为圆形的圆线。圆线的通用性高，容易获得，因此，优选用于廉价的线圈30的制造。

如图4所示，小径部711配置在芯材71中的最右侧、即X轴方向正侧。在小直径部711中，能够将线材6以第一卷绕直径φD1多次卷绕而形成第一卷绕部61。第一卷绕部61成为在芯材71的长度方向上相邻的线材6彼此相互接触的状态。

中径部712配置在芯材71的长度方向的中央部。在中径部712中，能够在与第一卷绕部61不同的位置以比第一卷绕直径φD1大的第二卷绕直径φD2卷绕而形成第二卷绕部62。第二卷绕部62也与第一卷绕部61同样，成为在芯材71的长度方向上相邻的线材6彼此相互接触的状态。另外，优选第二卷绕直径φD2为比第一卷绕直径φD1大相当于线材6的直径的2倍量的尺寸。

大径部713在图4中配置在芯材71中的最左侧、即X轴方向负侧。在大径部713中，能够在与第一卷绕部61及第二卷绕部62不同的位置以比第二卷绕直径φD2大的第三卷绕直径φD3卷绕而形成第三卷绕部63。第三卷绕部63也与第一卷绕部61、第二卷绕部62同样，成为在芯材71的长度方向上相邻的线材6彼此相互接触的状态。另外，优选第三卷绕直径φD3为比第二卷绕直径φD2大相当于线材6的直径的2倍的量的尺寸。

第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63中的线材6的卷绕次数彼此相同。另外，各卷绕部中的卷绕次数在实施方式中为4次，但不限于此，例如也可以是2次、3次或5次以上。

另外，在卷绕工序中形成的卷绕部的形成数量在本实施方式中为第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63的合计三个，但不限于此，例如也可以是两个或四个以上。

[2]塑性变形工序

塑性变形工序是对线材6施加外力，使第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63处的线材6的横截面形状塑性变形的工序。

如图5所示，外力施加装置8是在线材6卷绕在卷绕夹具7上的状态下对第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63一并施加外力的装置。外力施加装置8具有第一模具81和第二模具82。在第一模具81和第二模具82之间能够配置卷绕在卷绕夹具7上的状态的线材6。另外，第一模具81和第二模具82被支撑为一个模具能够在Y轴方向接近或离开另一个模具。

第一模具81具有：第一按压面811，所述第一按压面811从Y轴方向正侧按压第一卷绕部61；第二按压面812，所述第二按压面812从Y轴方向正侧按压第二卷绕部62；以及第三按压面813，所述第三按压面813从Y轴方向正侧按压第三卷绕部63。第一按压面811、第二按压面812以及第三按压面813分别是相对于X轴方向倾斜的倾斜面。

第二模具82具有：第一按压面821，所述第一按压面821从Y轴方向负侧按压第一卷绕部61；第二按压面822，所述第二按压面822从Y轴方向负侧按压第二卷绕部62；以及第三按压面823，所述第三按压面823从Y轴方向负侧按压第三卷绕部63。第一按压面821、第二按压面822以及第三按压面823分别是相对于X轴方向倾斜的倾斜面。

另外，第一按压面811与第一按压面821在Y轴方向上相对，分离距离随着朝向X轴方向负侧而逐渐减小。同样地，第二按压面812与第二按压面822在Y轴方向上相对，分离距离随着朝向X轴方向负侧而逐渐减小。第三按压面813和第三按压面823在Y轴方向上相对，分离距离随着朝向X轴方向负侧而逐渐减小。

然后，使外力施加装置8成为开模状态，在第一模具81与第二模具82之间配置线材6。在配置线材6之后，使外力施加装置8成为合模状态。由此，能够从与芯材71的长度方向正交且隔着芯材71彼此相反方向的两个方向对第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63一并施加外力。即，在第一按压面811与第一按压面821之间第一卷绕部61在Y轴方向上被压缩，在第二按压面812与第二按压面822之间第二卷绕部62在Y轴方向上被压缩，在第三按压面813与第三按压面823之间第三卷绕部63在Y轴方向上被压缩。由此，能够对想要使线材6的横截面形状塑性变形的部分、即第一卷绕部61～第三卷绕部63的面向Y轴方向的部分可靠地实施塑性变形。

接着，使外力施加装置8再次成为开模状态，使线材6从外力施加装置8脱模。由此，得到图6所示的线材6。如图6所示，线材6在第一卷绕部61～第三卷绕部63的任一个中都成为与Y轴方向平行的长度L6(粗细)随着朝向X轴方向负侧(芯材71的长度方向的一个方向)而逐渐减小的横截面形状。由此，变成对得到尽可能紧密卷绕状态的线圈30而言有效的形状。

接着，使隔板72、隔板73、端板74及端板75分别从芯材71脱离，将线材6从芯材71拔去。

[3]插入工序

插入工序是将第一卷绕部61插入第二卷绕部62内，并且将第二卷绕部62插入第三卷绕部63内的工序。

如图7、图8、图9(俯视时为图10、图11、图12)依次所示，例如使第一卷绕部61及第二卷绕部62向第三卷绕部63接近。由此，如图13所示，得到第一卷绕部61位于最内侧、第三卷绕部63位于最外侧、第二卷绕部62位于第一卷绕部61与第三卷绕部63之间的状态(以下称为“同心卷绕状态”)的线材6。另外，在图13所示的状态下，第一卷绕部61和第二卷绕部62分离，在该卷绕部彼此之间产生间隙64。另外，第二卷绕部62和第三卷绕部63也分离，在该卷绕部彼此之间也产生间隙65。

另外，在插入工序中，在使第一卷绕部61及第二卷绕部62向第三卷绕部63接近时，也可以在将棒状的辅助件一并插入各卷绕部的状态下进行该作业。由此，能够准确且迅速地进行插入工序。

[4]整形工序

整形工序是对插入工序后的线材6的整体形状进行整理的工序。

如图14、图15所示，整形装置9是对第一卷绕部61、第二卷绕部62及第三卷绕部63一并施加外力的装置。整形装置9具有第一模具91、第二模具92、第三模具93、第四模具94和引导部件95。在第一模具91、第二模具92、第三模具93和第四模具94之间配置插入有引导部件95的同心卷绕状态的线材6。另外，第一模具91、第二模具92、第三模具93和第四模具94被支撑为能够以线材6为中心相互接近或分离。

引导部件95由贯通同心卷绕状态的线材6的内侧的柱状体构成。由此，能够维持整形装置9内的线材6的姿态，因此，能够对线材6稳定地施加外力。

第一模具91具有从X轴方向正侧按压同心卷绕状态的线材6的第一按压面911。第一按压面911是弯曲成以比第一按压面911靠X轴方向负侧的规定点(假想点)为中心的圆弧状的弯曲面。

第二模具92具有从X轴方向负侧按压同心卷绕状态的线材6的第二按压面921。第二按压面921是弯曲成以比第二按压面921靠X轴方向负侧的规定的点(假想点)为中心的圆弧状的弯曲面。

第三模具93具有从Y轴方向正侧按压同心卷绕状态的线材6的第三按压面931。第三按压面931是相对于引导部件95的长度方向、即X轴方向倾斜的倾斜面。

第四模具94具有从Y轴方向负侧按压同心卷绕状态的线材6的第四按压面941。第四按压面941是相对于X轴方向倾斜的倾斜面。另外，第一按压面911和第四按压面941在Y轴方向上相对，分离距离随着朝向X轴方向负侧而逐渐减小。

并且，如图14、图16所示，使整形装置9成为开模状态，在由第一按压面911、第二按压面921、第三按压面931和第四按压面941包围的空间中配置引导部件95贯通的同心卷绕状态的线材6。此时，第一按压面911成为与线材6接触的状态，但第二按压面921、第三按压面931及第四按压面941分别成为与线材6分离的状态。另外，如图16所示，在线材6中依然保留间隙64、间隙65。

接着，如图15、图17所示，使整形装置9成为合模状态。在合模状态下，线材6在第一按压面911与第二按压面921之间沿着X轴方向被压缩，在第三按压面931与第四按压面941之间沿着Y轴方向被压缩。由此，对于第一卷绕部61，能够进一步缩小在X轴方向上相邻的线材6彼此的间隔，使该线材6彼此紧贴。同样地，对于第二卷绕部62，也能够进一步缩小X轴方向相邻的线材6彼此的间隔，使该线材6彼此紧贴。另外，对于第三卷绕部63，也能够进一步缩窄X轴方向相邻的线材6彼此的间隔，使该线材6彼此紧贴。另外，如图17所示，能够使第一卷绕部61和第二卷绕部62之间的间隔进一步变小，消除间隙64。由此，能够使第一卷绕部61和第二卷绕部62紧贴。同样地，能够使第二卷绕部62与第三卷绕部63的间隔进一步变小，消除间隙65。由此，能够使第二卷绕部62和第三卷绕部63紧贴。另外，在线材6的横截面中，能够沿着压缩方向使线材6进一步塑性变形。

通过经过以上的工序，线材6成为图17所示的整体形状被整理的状态(以下称为“整形状态”)。

接着，使整形装置9再次成为开模状态，使线材6从整形装置9脱模。由此，能够直接取出整形状态的线材6。线材6作为线圈30使用。

[5]组装工序

在组装工序中，首先，除了由整形工序得到的整形状态的线圈30之外，还准备制造马达1所需的部件。作为除线圈30之外应该准备的部件，例如有壳体2、转子3、轴承保持件4、轴承5a及轴承5b、定子铁芯20等。

接着，能够将这些部件彼此组装而制造马达1。

如图17所示，线圈30为整形状态，以相邻的线材6彼此紧贴的紧密卷绕状态卷绕。由此，能够实现马达1的高输出化。另外，由于在相邻的线材6彼此之间不产生间隙，因此，能够相应地实现马达1的小型化，例如在将马达1设置在汽车中使用的情况下，容易确保马达1的设置空间。另外，小型的马达1能够抑制消耗电力，因此，能够实现省电力化。

另外，通过依次经过卷绕工序、塑性变形工序、插入工序、整形工序这样简单的制造方法，能够迅速地得到整形状态的线圈30。由此，能够抑制马达1的制造成本，即能够实现低成本化。

＜第二实施方式>

以下，参照图18对本发明的马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置的第二实施方式进行说明，但以与前述实施方式的不同点为中心进行说明，省略相同事项的说明。另外，在图18中，右侧的线材6示出本实施方式中的卷绕状态，左侧的线材6示出第一实施方式中的卷绕状态。

本实施方式除了线材的横截面形状不同以外，与上述第一实施方式相同。

如图18所示，在本实施方式的卷绕工序中，作为线材6使用扁平线。由此，能够将本实施方式中的线材6的卷绕状态的高度H6抑制得比第一实施方式中的线材6的卷绕状态的高度H6低。在此，“高度H6”是指线圈端部的高度。抑制了高度H6的结构有助于马达1的小型化，因此，容易确保车辆内的马达1的设置空间。另外，由于高度H6被抑制，因此，也能够相应地抑制线材6的全长。由此，能够抑制作为线材6整体的电阻，能够实现省电化。

以上，针对图示的实施方式说明了本发明的马达用线圈制造方法、马达制造方法以及马达用线圈制造装置，但本发明并不限定于此。构成马达用线圈制造装置的各部分能够置换为能够发挥同样功能的任意结构的部件。另外，也可以附加任意的构成物。

另外，本发明的马达用线圈制造方法、马达制造方法及马达用线圈制造装置也可以是将前述各实施方式中的任意两个以上的结构(特征)组合而成的。

Claims (8)

1.一种马达用线圈制造方法，其特征在于，包括：

卷绕工序，在所述卷绕工序中，将线材以第一卷绕直径多次卷绕于芯材而形成第一卷绕部，并且以比所述第一卷绕直径大的第二卷绕直径多次卷绕于所述芯材的长度方向上的与所述第一卷绕部不同的位置而形成第二卷绕部；

塑性变形工序，在所述塑性变形工序中，对所述第一卷绕部及所述第二卷绕部施加外力，使所述第一卷绕部及所述第二卷绕部中的所述线材的横截面形状塑性变形；以及

插入工序，在所述插入工序中，将所述第一卷绕部插入所述第二卷绕部内。

2.如权利要求1所述的马达用线圈制造方法，其特征在于，

在所述塑性变形工序中，从与所述芯材的长度方向正交且互为相反方向的两个方向对所述第一卷绕部及所述第二卷绕部施加所述外力。

3.如权利要求2所述的马达用线圈制造方法，其特征在于，

在所述塑性变形工序中，使所述横截面形状成为如下形状，即所述线材的粗细随着朝向所述芯材的长度方向的一个方向而逐渐减小。

4.如权利要求1～3中任一项所述的马达用线圈制造方法，其特征在于，

在所述插入工序之后具有整形工序，在所述整形工序中，对所述第一卷绕部及所述第二卷绕部施加外力，以使所述第一卷绕部及所述第二卷绕部中的相邻的所述线材彼此的间隔变小。

5.如权利要求1～4中任一项所述的马达用线圈制造方法，其特征在于，

在所述卷绕工序中，使用圆线作为所述线材。

6.如权利要求1～5中任一项所述的马达用线圈制造方法，其特征在于，

在所述卷绕工序中，使用扁平线作为所述线材。

7.一种马达制造方法，其特征在于，

包括权利要求1～6中任一项所述的马达用线圈制造方法。

8.一种马达用线圈制造装置，其特征在于，包括：

芯材，所述芯材供线材以第一卷绕直径卷绕而形成第一卷绕部，并且以比所述第一卷绕直径大的第二卷绕直径卷绕于所述芯材的长度方向上的与所述第一卷绕部不同的位置而形成第二卷绕部；以及

外力施加部，所述外力施加部对所述第一卷绕部及所述第二卷绕部施加外力，以使所述第一卷绕部及所述第二卷绕部中的所述线材的横截面形状塑性变形。

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