CN1539189A - 定子以及定子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种定子，该定子是在具有被分割的齿形铁心和背部铁心而构成的定子铁心中，可以容易地结合齿形铁心和背部铁心，同时可以切实地防止齿形铁心以及背部铁心在径向的脱落。在本发明的定子中，将磁轭部(24)设定为其圆周方向的宽度为从内周侧向外周侧扩大，即，将磁轭部侧面(24A、24A)之间的距离(a)设定为从内周侧向外周侧逐渐扩大，同时，将在隔开规定间隔而配置在规定圆周上的相邻的齿形铁心(11，11)之间相对的2个磁轭部侧面(24A、24A)之间的距离(b)，设定为从内周侧到外周侧为规定的值，或从内周侧向外周侧稍小。形成在相邻的齿形铁心(11，11)之间压入背部铁心(12)的定子(10)。另外，本发明还提供一种可以提高填充系数，同时可以使磁通量平顺的定子以及定子的制造方法。

Description

定子以及定子的制造方法
技术领域
本发明涉及发电电机的定子以及定子的制造方法。
背景技术
图19是表示与现有技术的一例相关的定子的主要部位的俯视图，定子铁心是由按各切槽分割的多个分割铁心2、…、2构成的。
但是，在该定子中，因为没有设置用于使各分割铁心2、…、2在相互规定位置结合的构成，所以存在难以进行结合作业的问题。
另外，图20是表示与现有技术的其它一例相关的定子的主要部位的俯视图，定子铁心是由磁轭部3、可以与磁轭部3连结的多个各齿部4、…、4构成的。
在该定子中，多个连结凹部3a、…、3a设置在磁轭部3上，在各齿部4、…、4上，设置可与磁轭部3的连结凹部3a嵌合的连结凸部4a，连结凸部4a形成为从与定子的轴线方向平行的方向插入连结凹部3a。
但是，在该定子中，在将各齿部4、…、4连结在磁轭部3上时，需要使安装在各齿部4、…、4上的各定子线圈的线圈端部成型这一烦杂劳动。
另外，图21是表示与现有技术的其它一例相关的定子的主要部位的俯视图，定子铁心是由磁轭部5、可以安装在磁轭部5上的多个各齿部6、…、6、磁轭部件7构成的，该磁轭部件7用于固定安装在磁轭部5上的齿部6。
但是，在该定子中，作为用于将齿部6固定在磁轭部5上的特殊部件，因为需要磁轭部件7，所以存在制造定子所需的费用增大的问题。
针对这些问题，已被公知的有象例如在特开2000-156943号公报中所公开的定子，将定子铁心分割为齿形铁心部和背部铁心部，在齿形铁心部之间的切槽部缠绕定子线圈后，从径向的外侧，将背部铁心部按压插入齿形铁心部之间而构成定子。
在该定子中，用内周侧的端部连续连接相邻的齿形铁心部，相邻的齿形铁心部的相对侧面间的距离形成为从内周侧向外周侧扩大的锥状。于是，为与该相对的侧面接触，背部铁心部形成为圆周方向的宽度从内周侧向外周侧扩大。
但是，在与上述现有技术相关的定子中，因为相邻的齿形铁心部的相对的侧面间的距离形成为从内周侧向外周侧扩大的锥状，所以仅将背部铁心部插入相邻的齿形铁心部之间，会存在背部铁心部容易向径向外方脱落的问题。
因此，要设置端缘部，该端缘部与背部铁心的外周面上的端部接触，作为限制向背部铁心的径向外方移动的部件，可以从齿形铁心部的外周侧的端部向圆周方向的外侧突出。
但是，因为需要设置特殊的部件，该特殊的部件用于将背部铁心部固定在象这样相邻的齿形铁心部之间，所以在制造定子时，产生了需要烦杂的劳动，同时增大了费用的问题。
本发明的第1课题是提供一种定子，在由具有被分割的齿形铁心和背部铁心(コアバツク铁心)而构成的定子铁心中，可以容易地将齿形铁心和背部铁心结合，同时可以切实地防止齿形铁心及背部铁心在径向脱落。
另外，在上述特开2000-156943号公报中所公开的定子中，作为将定子线圈缠绕到齿形铁心部之间的切槽部的方法，公开了嵌入缠绕法以及集中缠绕法。相对于在嵌入缠绕法中，难以降低线圈端，在集中缠绕法中，存在可以降低线圈端，缠绕于定子上的优点。
作为该种技术，有在例如特开平11-89188号公报、实开平2-17947号公报、实开平5-33652号公报、实开平4-101274号公报中公开的技术。
但是，在使用集中缠绕法缠绕的情况下，存在下述问题。在使用集中缠绕法缠绕的情况下，为了使工序简单化，希望能将定子线圈一次性缠绕到各切槽部上。这样，为了提高填充系数，需要使定子线圈张紧，缠绕为近似矩形状，紧靠规定的齿形铁心部。但是，在如上述那样，一次性缠绕定子线圈的情况下，因为定子线圈的厚度大，所以缠绕在上述齿形铁心部的角部的定子线圈扩张，在内周侧和外周侧，存在电阻值发生变化的可能。为了防止这种情况，需要对定子线圈全体施加相同的张力，进行缠绕，若这样一来，则必须要将定子线圈大幅弯曲，缠绕在上述角部，其结果为填充系数降低。即，例如图22的展开图所示，由于将定子线圈103弯曲而缠绕在齿形铁心102上，所以存在产生很大的空隙104、填充系数降低的问题。
另外，若如上所述，定子线圈弯曲缠绕，则因为在定子线圈的厚度上产生不均，所以磁通量不平顺，存在着影响定子性能的可能。因此，希望可以使磁通量平顺的定子。
再有，在三相电机等的多相电机的定子中，因为需要缠绕多相的定子线圈，所以存在上述填充系数的降低更加显著的问题。加上，若在同一切槽上，一相的线圈与另一相的线圈的端部重叠，则因为该端部的厚度增加，所以存在线圈端升高的问题。
本发明的第2课题是提供一种定子以及定子的制造方法，该定子可以提高填充系数，同时可以使磁通量平顺。
发明内容
为了解决上述课题，达到相关的目的，基于本发明的第1形态的定子，其特征在于，具有多个齿形铁心、定子线圈和背部铁心，该多个齿形铁心隔开规定间隔配置在规定圆周上，形成为在圆周方向的宽度从内周侧向外周侧扩大；该定子线圈通过同时供给多根定子线圈的多个筒口，从齿形铁心的外周侧被安装；该背部铁心从外周侧插入固定在相邻的上述齿形铁心之间。
根据上述构成的定子，通过使各齿形铁心的圆周方向的宽度形成为从内周侧向外周侧扩大，在隔开规定间隔将多个齿形铁心配置在规定圆周上的圆周方向上时，可以将例如相邻的齿形铁心之间的间隔设定为从内周侧向外周侧狭窄。
在这里，若将例如在圆周方向具有一定宽度等的背部铁心插入相邻的齿形铁心之间，则背部铁心通过相邻的齿形铁心的特别是外周部而被夹持固定，可以防止背部铁心以及齿形铁心在径向脱落。
基于本发明的第2形态的定子，具有多个齿形铁心、背部铁心和定子线圈，该多个齿形铁心隔开规定间隔配置在规定圆周上；该背部铁心设置在相邻的齿形铁心之间的外周侧上；该定子线圈并列连接通量线，该通量线将多根电线捆扎后，插入上述齿形铁心之间，其特征在于，将多相(例如3相)的通量线隔开规定的切槽数，多次缠绕为同心状，同时具有交织部，该交织部是将一相通量线的周方向的缠绕末端部分和其他相通量线的周方向的缠绕起始部分互相交织。
根据上述的构成，定子线圈作为多根电线的通量线，因为使该通量线多次缠绕在切槽上，所以即使是在缠绕于切槽的角部的情况下，也可以在外周侧与内周侧，使张力大致相等。因此，由于可以缠绕上述通量线，使其沿齿形铁心的侧面紧密接触，所以可以使线圈端保持在较低的位置，同时提高填充系数。
另外，因为可以大致均等地将通量线缠绕在各切槽上，所以可以使磁通量平顺。另外因为可以向相同的方向缠绕多相的通量线，所以使制造工序容易化。再有因为具有交织部，该交织部是将一相通量线的周方向的缠绕末端和其他相通量线的周方向的缠绕起始部分互相交织，所以不会增大与以往的通过重叠缠绕起始部分和缠绕末端部分而形成的线圈端的高度。
另外，基于本发明的第3形态的定子，其特征在于，上述通量线具有多个多次缠绕为同心状的通量线单元，在各相中的相邻的通量线单元，其缠绕起始位置错开规定的切槽数量，同时缠绕方向互为反方向。
根据上述构成，可以降低结合上述相邻的通量线单元的通量线被拧乱的可能，同时可以提高通量线单元的成型自由度，再有可以提高填充系数。
即，在各相中，在可使相邻通量线单元的缠绕方向为相同方向的情况下，一方的通量线单元的缠绕起始部分设置为接近另一方的通量线单元的缠绕末端部分，使各个通量线单元相对地一体化。因此，为了提高填充系数，若使一个通量线单元向径向内方移动，则对相邻的通量线单元也产生影响，存在连结相邻的通量线单元的通量线被拧乱的可能。
相对于此，在相邻的通量线单元的缠绕方向为反方向的情况下，是一方的通量线单元的缠绕起始部分与另一方的通量线单元的缠绕末端部分隔开，使各个通量线单元比较独立。因此，有降低上述那样的通量线被拧乱的可能，可以提高可靠性。
另外，在各通量线单元中，具有某些位移特性(例如，在有缠绕起始部分比缠绕末端部分的厚度稍大的倾向等)的情况下，存在使各通量线单元逐渐向同一方向缠绕，增加宽度、大幅位移的可能。
相对于此，在使相邻的通量线单元的缠绕方向为反方向的情况下，即使是在具有上述那样的位移的特性的情况下，作为全体，因为也可以消除上述的位移特性，所以可以使其成为更均一地被缠绕的定子。
另外，基于本发明的第4形态的定子，其特征在于，上述通量线的电线数，上述齿形铁心的外周侧比上述齿形铁心的内周侧多。
根据上述构成，通过使构成通量线的电线数，根据相邻的齿形铁心之间的径向位置发生变化，可以调整通量线的横截面积。据此，可以使因通量线的配线长度差而产生的电阻值的差，与因通量线的横截面积而产生的电阻值的差相互抵消，可以不拘泥于相邻的齿形铁心之间的径向的位置，将多条通量线的电阻值设定为相同的值。据此，可以抑制该定子产生的电阻损失，可以提高使用该定子的电机的运转效率。
另外，基于本发明的第5形态的定子，其特征在于，上述通量线的电线直径，上述齿形铁心的外周侧比上述齿形铁心的内周侧大。
根据上述的构成，因为可以不拘泥于相邻的齿形铁心之间的径向的位置，将多条通量线的电阻值设定为相同的值，所以可以抑制该定子产生的电阻损失，可以提高使用该定子的电机的运转效率。
另外，基于本发明的第6形态的定子，其特征在于，上述齿形铁心的圆周方向的宽度形成为从内周侧向外周侧扩大的锥状。
根据上述构成，可以降低被压入到背部铁心之间的齿形铁心在径向位移的可能，可以提高稳定性。
再有，在基于第7形态的定子中，其特征在于，上述背部铁心具有从外周侧的端部延伸的延伸部。
根据上述构成的定子，通过使背部铁心的延伸部向例如圆周方向延伸，在将背部铁心压入相邻的齿形铁心之间时，在背部铁心的延伸部与齿形铁心的外周面接触时，可以限制向背部铁心的径向内方的位移。
再有，将相邻的各背部铁心的延伸部设定为相互接触，由于通过焊接等将这些接触部分进行接合，可提高各背部铁心以及齿形铁心之间的连结力，可以防止向各铁心的圆周方向内方以及外方脱落。
再有，基于本发明的第8形态的定子，其特征在于，上述齿形铁心在外周侧的端部，具有上述背部铁心的上述延伸部可以卡合的切口部。
根据上述构成的定子，通过使背部铁心的延伸部与齿形铁心的切口部卡合，可以限制向背部铁心的径向内方的位移。再加上，可以将背部铁心的外周面与齿形铁心的外周面设置为平顺地连结，例如，安装环状的部件等以覆盖背部铁心的外周面和齿形铁心的外周面，可以提高各铁心的连结力。
另外，在基于本发明的第9形态的定子中，其特征在于，上述齿形铁心具有突出部，该突出部从径向的中途部突出，可以与上述背部铁心的内周侧的端部接触。
根据上述构成的定子，通过使齿形铁心的突出部向例如邻接的齿形铁心突出，在将背部铁心插入相邻的齿形铁心之间时，在背部铁心的内周侧的端部与齿形铁心的突出部接触时，可以限制向背部铁心的径向内方的位移，可以将背部铁心定位在规定位置。
而且，通过使安装在齿形铁心的内周侧的定子线圈与突出部接触，来防止定子线圈向径向外方的变位，可以防止定子线圈的填充系数的降低。
另外，基于本发明的第10形态的定子制造方法，其特征在于，包括以下三个步骤：第1步骤是隔开规定间隔在规定圆周上配置多个齿形铁心，该多个齿形铁心形成为在圆周方向的宽度从内周侧向外周侧扩大；第2步骤是通过同时供给多根定子线圈的多个筒口，从上述齿形铁心的外周侧，安装上述定子线圈；第3步骤是从外周侧将背部铁心插入相邻的上述齿形铁心之间。
根据这样的定子制造方法，因为是在将定子线圈安装在齿形铁心之后，从径向的外侧将背部铁心插入齿形铁心之间，所以可以防止定子线圈的填充系数的降低。而且，通过将多个齿形铁心配置为相邻的齿形铁心之间的间隔从内周侧向外周侧狭小，或从内周侧到外周侧为规定值，可以提高背部铁心与齿形铁心的连结力，防止背部铁心以及齿形铁心在径向脱落，该齿形铁心在圆周方向的宽度形成为从内周侧向外周侧扩大。
另外基于本发明的第11形态的定子制造方法是，具有多个齿形铁心，背部铁心和定子线圈，该多个齿形铁心隔开规定间隔配置在规定圆周上；该背部铁心设置在相邻的齿形铁心之间的外周侧上；该定子线圈将捆扎多根电线后的通量线插入上述齿形铁心之间，其特征在于，将多相的通量线隔开规定的切槽数，多次缠绕为同心状，使一相通量线的周方向的缠绕末端部分和其他相通量线的周方向的缠绕起始部分互相交织地环绕。
若按上述那样制造定子，则可以提高填充系数，同时将线圈端保持在较低，可以使磁通量平顺。
另外，本发明的定子也可以具有覆盖上述齿形铁心以及上述背部铁心的外周面的外周环。
根据上述构成的定子，可以防止背部铁心以及齿形铁心向径向外方的脱落。
再有，本发明的定子也可以是将相邻的各背部铁心的上述延伸部设定为相互接触或接近，通过焊接来固定相邻的延伸部的前端。
根据上述构成的定子，可以提高各背部铁心以及齿形铁心之间的连结力，更切实地防止向各铁心的圆周方向内方以及外方的脱落。
再有，本发明的定子也可以是通过焊接固定卡合部，该卡合部是将上述背部铁心的上述延伸部卡合在上述齿形铁心的切口部上而成。
根据上述构成的定子，可以提高各背部铁心以及齿形铁心之间的连结力，更切实地防止向各铁心的圆周方向内方以及外方的脱落，同时可以将背部铁心的外周面与齿形铁心的外周面配置为平顺地连结。
再有，在本发明的定子中，也可以是上述背部铁心以及上述齿形铁心是由方向性的电磁钢板构成，将上述背部铁心向定子的径向磁化，将上述齿形铁心向定子的圆周方向磁化。
根据上述构成的定子，可以使在磁力回路内的磁通量流平顺，从而降低磁力损失，可以提高定子的磁力特性，该磁力回路是由背部铁心以及齿形铁心形成的。
再有，在本发明的定子中，上述齿形铁心也可以是由多方向的方向性电磁钢板构成，使其向定子的圆周方向以及径向磁化。
根据上述构成的定子，可以使在由背部铁心以及齿形铁心形成的磁力回路内的磁通量流，特别是在背部铁心与齿形铁心的接触部附近的磁通量流平顺，可以进一步提高定子的磁力特性。
附图说明
图1是有关本发明的第1实施方式的定子的立体图。
图2是图1所示的定子的俯视图。
图3是图1所示的定子的齿形铁心的剖视图。
图4是图1所示的定子的背部铁心的剖视图。
图5是图2所示的定子的主要部位的俯视图。
图6是表示在规定间隔配置的齿形铁心上缠绕定子线圈工序的图。
图7是表示图1所示的定子的制造方法的工序图。
图8是有关本实施方式的定子的第2实施方式的齿形铁心以及背部铁心的剖视图。
图9是有关本实施方式的第3实施方式的定子的主要部位的俯视图。
图10是在本发明的第4实施方式中的定子的立体图。
图11是图10所示的定子的俯视图。
图12是表示在以规定间隔配置的齿形铁心上，缠绕定子线圈的工序的图。
图13是表示在本发明的第4实施方式中的定子的制造方法的、从径向见到的局部展开图。
图14表示从与图13正交的方向见到的定子制造方法的局部展开图。
图15是图14的交织部的放大图。
图16是通过图13的制造方法缠绕定子的局部展开图。
图17是图12所示的定子的主要部位的剖视图。
图18是从径向外周侧见到的图12所示的定子的主要部位的图。
图19是表示有关现有技术的一例的定子的主要部位的俯视图。
图20是表示有关现有技术的其他一例的定子的主要部位的俯视图。
图21是表示有关现有技术的其他一例的定子的主要部位的俯视图。
图22是以往的定子的展开图。
具体实施方式
下面，参照附图，就本发明的定子的实施方式进行说明。
图1是有关本发明的第1实施方式的定子10的立体图，图2是图1所示的定子10的俯视图，图3是图1所示的定子10的齿形铁心11的剖视图，图4是图1所示的定子10的背部铁心12的剖视图，图5是图2所示的定子10的主要部位的俯视图。
基于本实施方式的定子10形成为例如图1以及图2所示的大致圆筒状，其构成为，具有规定间隔，配置在规定圆周上的多个齿形铁心11、…、11，和配置在相邻的齿形铁心11、…、11之间的背部铁心12、…、12。
齿形铁心11例如如图3所示，是由硅钢板等的具有方向性的电磁钢板叠层而成，例如，将易于磁化的方向设定为定子10的径向。
齿形铁心11在与定子10的中心轴线平行的方向，具有规定的厚度，其构成为，具有内周侧的线圈部21、一对突出部22、22、一对爪部23、23、外周侧的磁轭部24。
线圈部21形成为在圆周方向具有规定宽度，在该线圈部21的外周侧的端部，设置向圆周方向的外侧突出的一对突出部22、22，在内周侧的端部，设置向圆周方向的外侧突出的一对爪部23、23。
在这里，在相邻的齿形铁心11、11之间相对的2个突出部22、22可以与插入齿形铁心11、11之间的背部铁心12的内周侧的端部接触，从而限制向背部铁心12的径向内方的移动。
另外，线圈部21的一对爪部23、23可防止向缠绕在线圈部21上的定子线圈(省略图示)的径向内方的脱落。
磁轭部24形成为圆周方向的宽度从内周侧向外周侧扩大，例如具有锥状的磁轭部侧面24A、24A。即，将磁轭部侧面24A、24A之间的距离a设定为从内周侧向外周侧逐渐增大。
这样，例如如图5所示，将相对的2个磁轭部侧面24A、24A之间的距离b设定为从内周侧到外周侧为规定的值，或者从内周侧向外周侧稍小，该相对的2个磁轭部侧面24A、24A隔开规定间隔配置在规定圆周上的相邻的齿形铁心11、11之间。
背部铁心12是由例如图4所示的，由硅钢板等的具有方向性的电磁钢板叠层而成，形成为大致正方体状，例如将易于磁化方向设定为定子10的圆周方向。
背部铁心12的厚度形成为例如与齿形铁心11的厚度相等，径向的长度d形成为例如与齿形铁心11的磁轭部24的径向长度c相等。
再有，背部铁心12的圆周方向的宽度f形成为从内周侧到外周侧为规定的值，例如与在相邻的齿形铁心11、11之间相对的2个磁轭部侧面24A、24A之间的距离b相等的值，或是稍大于该距离b的值。
在这里，在将磁轭部侧面24A、24A之间的距离b设定为从内周侧向外周侧减小的情况下，压入相邻的齿形铁心11、11之间的背部铁心12，是通过磁轭部侧面24A、24A的特别是外周部被夹持固定的。
另外，在将磁轭部侧面24A、24A之间的距离b设定为从内周侧到外周侧为规定值的情况下，是使背部铁心12的两侧面与磁轭部侧面24A、24A进行面接触，通过磁轭部侧面24A、24A的全面，可以从两侧夹持固定背部铁心12。
基于本实施方式的定子10具有上述构成，接着，一边参照附图，一边说明该定子10的制造方法。图6是表示在以规定间隔配置的齿形铁心11、…、11上，缠绕定子线圈25的工序的图，图7是表示定子10的制造方法的工序图。
首先，例如，如图6所示，在大致圆柱状的齿形固定夹具26的外周面上，隔开规定间隔配置多个齿形铁心11、…、11(步骤S01)。
接着，从适当的线圈机(省略图示)的多个筒口27、…、27向每个筒口27，供给多根捆扎在一起的定子线圈25，将定子线圈25缠绕到各齿形铁心11的线圈部21上(步骤S02)，该适当的线圈机可以沿固定在齿形固定夹具26上的齿形铁心11、…、11的外周面环绕移动，且可以在与定子10的轴线平行的方向摆动。
此时，使筒口27环绕，跨越各规定数量曲折穿过相邻的齿形铁心11、…、11而移动，将定子线圈25缠绕到齿形铁心11上，设定为在每次环绕中，将同相的定子线圈25缠绕在相同的齿形铁心11、…、11之间。上述筒口27具有与缠绕在定子10上的多个相的定子线圈25、…、25的相数相同的筒口27、…、27，例如，在3相电机的情况下，具有与U相、V相、W相对应的3个筒口27、27、27，构成为从各自的筒口27，同时以捆扎状态供给多根定子线圈25、…、25，使这3个筒口27、27、27环绕、同时曲折穿过齿形铁心11、…、11之间。据此，通过多次进行筒口27、27、27的环绕，来进行多相(例如U相、V相、W相)的缠绕。
这样，因为是从1个筒口27，供给多根定子线圈25、…、25，且隔开规定间隔，同时使多个筒口27、…、27在齿形铁心11、…、11之间环绕，缠绕定子线圈25，所以可以缩短安装定子线圈25所需的时间，同时可以提高填充系数。
接着，例如，如图5所示，将背部铁心12从外周侧压入到各相邻的齿形铁心11、11之间，使在相邻的齿形铁心11、11之间相对的2个突出部22、22与背部铁心12的内周侧的端部接触(步骤S03)。
这样，拆下齿形固定夹具26(步骤S04)，完成一系列的工序。
如上所述，根据基于本实施方式的定子10，通过使各齿形铁心11的磁轭部24的圆周方向的宽度，形成为从内周侧向外周侧扩大，在隔开规定间隔将多个齿形铁心11、…、11配置在规定圆周上的圆周方向上时，可以将相邻的齿形铁心11、11的磁轭部24、24之间的间隔设置为从内周侧向外周侧变窄，或者从内周侧到外周侧为规定值。
据此，为使被压入相邻的齿形铁心11、11之间的背部铁心1 2，通过磁轭部侧面24A、24A从两侧夹持固定，可以防止背部铁心1 2、…、1 2以及齿形铁心11、…、11在径向的脱落。
再有，根据基于上述本实施方式的定子的制造方法，在将定子线圈安装到齿形铁心11上后，因为从径向的外侧，将背部铁心1 2压入齿形铁心11、11之间，所以可以防止定子线圈的填充系数的降低。
而且，因为将在相邻的齿形铁心11、11之间相对的2个磁轭部侧面24A、24A之间的距离b，配置为从内周侧到外周侧为规定的值，或是从内周侧向外周侧稍小，所以可以防止压入到齿形铁心11、…、11以及各齿形铁心11、…、11的背部铁心12、…、12在径向的脱落。
另外，在上述的本实施方式中，是将各背部铁心12、…、12压入齿形铁心11、…、11之间而形成定子，例如，也可以是将多个齿形铁心11、…、11以及各背部铁心12、…、12压入适当的环状部件。
在该情况下，可以防止齿形铁心11、…、11以及背部铁心12、…、12向径向外方的脱落。
另外，在上述的本实施方式中，也可以是例如象图8所示的有关本实施方式的定子10的第2实施方式的齿形铁心31以及背部铁心32那样，设置从背部铁心32的外周侧的端部向圆周方向的外侧延伸的一对延伸部33、33，在齿形铁心31的外周侧的端部，设置切口部34，该切口部34可以使背部铁心32的延伸部33卡合。
在该情况下，通过背部铁心32的延伸部33与齿形铁心31的切口部34的卡合，可以控制向背部铁心32的径向内方的位移。
另外，也可以是例如象图9所示的有关本实施方式的第3实施方式的定子40的主要部位的俯视图那样，设置从背部铁心32的外周侧端部向圆周方向的外侧延伸的一对延伸部33、33，将相邻的背部铁心32、32的延伸部33、33设置为相互接触或接近，通过这些延伸部33、33，设定为覆盖齿形铁心11的外周面。
在该情况下，通过用焊接等将相邻的延伸部33、33的前端进行接合，可提高各背部铁心32、…、32以及齿形铁心11、…、11的连结力，可防止各铁心32、…、32、11、…、11向圆周方向的内方以及外方的脱落。
另外，在上述的本实施方式中，是将齿形铁心11的易于磁化方向设定为定子10的径向，也可以将易于磁化方向设定为定子10的径向以及圆周方向。
在该情况下，使在通过背部铁心12、…、12以及齿形铁心11、…、11而形成的磁力回路内的磁通量流，特别是在背部铁心12和齿形铁心11的接触部附近的磁通量流平顺，可以更进一步提高定子10的磁力特性。
接着，就本发明的第4实施方式进行说明。
图10是表示在本发明的第4实施方式中的定子110的立体图。另外，图11是图10所示的定子110的俯视图。基于本实施方式的定子110如图10或图11所示，其构成为，具有多个齿形铁心111和背部铁心112，该多个齿形铁心111形成为大致圆筒状，隔开规定间隔呈放射状配置在规定圆周上，该背部铁心112配置在相邻的齿形铁心111、111之间。
齿形铁心111在与定子110的中心轴线平行的方向具有规定的厚度，其内周侧为缠绕定子线圈116的线圈部119，其外周侧为与背部铁心112接触或压接的磁轭部121。
上述齿形铁心111其圆周方向的宽度形成为从内周侧向外周侧扩大的锥状。据此，可以降低压入到背部铁心112、112之间的齿形铁心111在径向位移的可能，可以提高稳定性。
上述齿形铁心111是由硅钢板等的具有方向性的电磁钢板叠层而成，例如将易于磁化方向设定为定子的径向。另外，上述背部铁心112为由硅钢板等的具有方向性的电磁钢板叠层而成，形成大致正方体状，例如将易于磁化方向设定为定子的圆周方向。
这样，例如如图12所示，定子线圈116缠绕在各齿形铁心111的线圈部119上。该定子线圈116是通过将规定的多根电线捆扎而成的多根通量线115并列连接而构成，将各通量线115设定为多次(例如5次)围绕定子110。在本实施方式中，3相的通量线115(115a、115b、115c)隔开6个切槽113，同心状被多次缠绕。因为是这样，所以即使在将各个通量线115缠绕在切槽113的角部的情况下，也可以使在外周侧和内周侧的各通量线115的张力接近相等。因此，可以将上述通量线115缠绕为沿齿形铁心111的线圈部119紧密接触。
再有，如图16所示，具有交织部118，该交织部118是将一相的通量线(例如通量线115a)的圆周方向的缠绕末端部分与其他相的通量线(例如通量线115b)的圆周方向的缠绕起始部分互相交织。因为是这样，所以不会象以往那样，因通量线115的缠绕起始部分与缠绕末端部分重叠，而增加线圈端的高度(详细后述)。
这样，将各相的通量线115设定为越是位于齿形铁心111、111之间的内周侧的通量线115，它与位于外周侧的通量线115相比，构成通量线115的电线直径就越小。
即，相对于将环绕的规定根数的电线捆扎而成的恰当的通量线115，在与该通量线115相比的外周侧的位置，配置将更大径的电线捆扎而成的通量线115。
在这里，构成通量线的电线的直径，例如设定为与通量线的周长L和横截面积A对应。
例如，如图12所示，在使各通量线115穿插齿形铁心111、…、111之间，仅环绕一次，进行波式缠绕的情况下，1相的每圈的通量线115的周长L如下述公式(1)所示，通过与齿形铁心111，111之间的径向的位置相对应的不同的通量线半径r(例如，图17所示的内周侧通量线115的半径r1，外周侧通量线115的半径r2)、极数P、叠厚t1(例如，图17所示的齿形铁心111的厚度t1)、线圈端高度t2(例如，如图18所示的齿形铁心111的侧面111A和定子线圈116之间的距离t2)进行表述。
L＝(t1+2×t2)×P+2π×r……公式(1)
这样，通过上述公式(1)计算出的周长L与横截面积A的比(L/A)，即与通量线115的电阻值相当的值，被设定为在各通量线115上都在规定的允许范围内的值。
因为是这样，所以详细如后所述，由于不拘泥于相邻的齿形铁心111、111之间的径向位置，可以将多根通量线115的电阻值设定为同等的值，所以可以抑制该定子110所产生的电阻损失，可以提高使用该定子110的电机的运转效率。
另外，如图13所示，在各相中的通量线115具有多个多次被缠绕为同心状的通量线单元120，在各相中的相邻通量线单元120，其缠绕起始位置错开规定切槽(例如6个切槽)，同时缠绕方向互为反向。若是这样，则可以降低拧乱连结上述相邻的通量线单元120的通量线115的可能，同时提高通量线单元120的成型自由度，可以进一步提高填充系数(详细后述)。
就上述那样构成的定子110的制造方法，说明如下。
首先，例如如图12所示，将多个齿形铁心111、…、111以规定间隔配置在大致圆柱状的齿形固定夹具126的外周面上。
接着，从适当的线圈机(省略图示)的多个筒口127、…、127向每个筒口127，供给将规定的多根电通量线在一起而成的通量线115，将通量线115缠绕到各齿形铁心111的线圈部119上，该适当的线圈机可以沿固定在齿形固定夹具126上的齿形铁心111、…、111的外周面环绕移动，且可以在与定子110的轴线平行的方向摆动。
此时，使筒口127多次环绕，以各规定数，跨越穿插相邻的齿形铁心111、…、111而转动，将通量线115缠绕到齿形铁心111上，形成通量线单元120。在各相中相邻的通量线单元120，其缠绕起始位置错开6个切槽，同时缠绕方向互为反向。图13是从径向所见的表示定子110的制造方法的局部展开图。另外，由于图示的关系，只表示了U1相的通量线单元120a，省略了其他的V1相、W1相的通量线单元120b、120c。这样，形成上述通量线单元120a的通量线115为3根。
首先，为穿过如图13所示的第(15)号和第(20)号的切槽113，而使通量线115a顺时针环绕，形成通量线单元120a1。于是，在使通量线单元120a1的缠绕末端的通量线115通过第(21)号的切槽113后，向第(26)号的切槽113移动，为从第(21)号通过第(26)号的切槽113，而使通量线115a逆时针环绕，形成通量线单元120a2。然后，与刚才一样，在使通量线单元120a2的缠绕末端的通量线115通过第(26)号的切槽113后，向第(32)号的切槽113移动，为从第(27)号通过第(32)号的切槽113，而使通量线115a顺时针环绕，形成通量线单元120a3。下面，重复上述工序。
象这样，在相邻的通量线单元120a(120a1，120a2…)的缠绕方向为反向的情况下，各自的通量线单元120a分别比较独立。因此，相邻的通量线单元120a的配置位置不会位移，可以使通量线单元120a中的一个向径向内侧移动，提高填充系数。因此，可以降低连结相邻的通量线单元120a的通量线115被拧乱的可能，提高定子110的可靠性。另外，对于其他相(V1相，W1相)的通量线单元120b、120c也同样。
另外，即使是在各通量线单元120中，具有某些位移特性(例如，缠绕起始部分比缠绕末端部分的厚度稍大等)的情况下，在通量线单元的缠绕方向为反方向的情况下，作为全体，因为也可以消除位移特性，所以可以更均一地缠绕通量线115。
图14是简单地表示从与图13正交的方向看到的定子的制造方法的展开图。另外，图中的箭头D表示向齿形铁心111的内侧的方向(中心方向)。如同图所示，U1相、V1相、W1相的各自的通量线115a、115b、115c是从径向内侧向外侧，多次缠绕在规定的切槽113之间，构成通量线单元120a、120b、120c。此时，一个通量线(例如通量线115b)的圆周方向的缠绕末端部分和与其相邻的其他相的通量线(例如通量线115a)的圆周方向的缠绕起始部分逐渐互相交织，形成交织部118。象这样，通过各个通量线115的缠绕起始部分与缠绕末端部分的重叠，可以一边较高地保持填充系数，一边抑制线圈端的高度。另外，因为是同时向同一方向缠绕各相，所以使工序容易化。
图15是图14的主要部位的放大图。如同图所示，在本实施方式中，对交织部118的位置进行位置控制，使交织部118的交错层数为2层，据此，可以任意设定线圈端的高度和填充系数。
再有，在环绕数达到规定次数的情况下，可以变更由筒口127供给的电线直径的尺寸。例如，在齿形铁心111、…、111之间的径向中，将其设定为与配置在内周侧的通量线115相比，越是配置在外周侧的通量线115，所供给的电线直径就越大。
另外，上述筒口127是具有与缠绕在定子110上的多个相的定子线圈116、…、116的相数相同数量的筒口127、…、127，例如，在3相电机的情况下，与U1相、V1相、W1相相对应，具有3个筒口127、127、127。各筒口127构成为在捆扎状态下，同时供给规定的多根电线，使这3个筒口127、127、127环绕，同时穿插齿形铁心111、…、111之间。据此，通过多次进行筒口127、127、127的环绕，来进行多相(例如，U1相、V1相、W1相)的缠绕。
接着，例如如图11所示，将背部铁心112从外周侧压入各相邻的齿形铁心111、111之间，使在相邻的齿形铁心111、111之间相对的2个突出部122、122与背部铁心112的内周侧端部112a接触。然后，拆下齿形固定夹具126。
接着，在各相上，并列连接多个通量线115的各引出线(省略图示)，完成一系列的工序，该多根通量线115是将不同根数的电线捆扎而成。
象这样，在本实施方式中，将3相的通量线115隔开规定的切槽数，多次同心状缠绕，形成通量线单元120，因为使其环绕交织为一相的通量线115的圆周方向的缠绕末端部分与其他相的通量线的圆周方向的缠绕起始部分可互相交织，所以实际缠绕通量线的状态如图16所示，可以减少空隙122的区域。因此，可以提高填充系数，同时将线圈端保持在较低，可以使磁通量平顺。
下面，就通过基于上述的实施方式的定子的制造方法而制造出的定子110的一例进行说明。
另外，在下面，定子线圈11 6是由例如3组通量线C1、C2、C3构成的，通量线C2配置于在最内周侧环绕的通量线C1的外周侧，再有，通量线C3配置在通量线C2的外周侧。另外，使构成各通量线C1、C2、C3的通量线的多根电线中的一根的横截面积为例如0.04mm2(S1)或0.0625mm2(S2)。
在这里，将形成定子线圈116的情况作为实施例1。该定子线圈116为构成通量线C1、C2、C3的电线的根数为10根，通量线C1是横截面积S1的根数为7根，S2的根数为3根，通量线C2是横截面积S1的根数为6根，S2的根数为4根，通量线C3是横截面积S1的根数为5根，S2的根数为5根。另外，将通过相互相等的横截面积S1的10根电线所构成的各通量线C1、C2、C3的情况作为比较例。
在表1中，是表示在实施例1中的通量线C1、C2、C3的横截面积A(各电线的横截面积的合计)、周长L、周长L与横截面积A的比(L/A)、因在以通量线C3为基准时的通量线C1、C2的横截面积差而产生的电阻值的差、周长差的比例、通量线的电阻值的差(比(L/A)的差)。
另外，在表2中，是表示相对于在比较例中的通量线C1、C2、C3，与表1一样，因横截面积差而产生的电阻值的差、周长L、周长差、周长L与横截面积A的比(L/A)、通量线的电阻值的差(比(L/A)的差)。
(以下空白)
[表1]    实施例1
    电线数/通量线组     C1     C2     C3
    12345678910     0.040.040.040.040.040.040.040.06250.06250.0625     0.040.040.040.040.040.040.06250.06250.06250.0625     0.040.040.040.040.040.06250.06250.06250.06250.0625
    横截面积A[mm2]横截面积的电阻差[％]周长L[mm]周长差[％]L/A电阻差(L/A的比)[％]     0.46758.78051268.3-9.012713-0.26-0.23     0.494.39021331.2-4.512717-0.12-0.12     0.5125013940.0027200.000.00
[表2]    比较例1
    电线数/通量线组     C1     C2     C3
    12345678910     0.040.040.040.040.040.040.040.040.040.04     0.040.040.040.040.040.040.040.040.040.04     0.040.040.040.040.040.040.040.040.040.04
    横截面积A[mm2]横截面积的电阻差[％]周长L[mm]周长差[％]L/A电阻差(L/A的比)[％]     0.401268.3-9.013171-9.01-9.01     0.401331.2-4.513328-4.51-4.51     0.4013940.0034850.000.00
在这里，例如若使因向定子线圈116通电时的发热而产生的温度变化与电阻值的变化的关系为0.4％/℃，使在定子线圈116内的局部产生的温度差的允许范围为10℃，则需要将定子线圈116内的电阻值的差设定为4％。
在表2所示的比较例中，因为构成各线圈C1、C2、C3的电线的根数以及横截面积相互相等，所以横截面积A相等，产生与各通量线C1、C2、C3的周长差相对应的电阻值的差。即，以最外周侧的通量线C3为基准，通量线C2的电阻值比通量线C3仅小4.51％，再有，最内周侧的通量线C1的电阻值比通量线C3仅小9.01％，超过了作为允许的电阻值的差的4％。
另一方面，在表1所示的实施例1中，越是内周侧的通量线，电线的横截面积就越小，产生了与各通量线C1、C2、C3的横截面积A相对应的电阻值的差。即，以最外周侧的通量线C3为基准，以通量线C2的横截面积A为起因的电阻值比通量线C3仅大4.39％，以最内周侧的通量线C1的横截面积A为起因的电阻值比通量线C3仅大8.78％。
再有，与上述的比较例相同，也产生与各通量线C1、C2、C3的周长差相对应的电阻值的差，以最外周侧的通量线C3为基准，越是内周侧的通量线，以周长L为起因的电阻值就越小。
据此，以横截面积A为起因的电阻值与以周长L为起因的电阻值相互抵消，结果是以最外周侧的通量线C3为基准，通量线C2的电阻值比通量线C3仅大0.12％，再有，最内周侧的通量线C1的电阻值比通量线C3仅大0.23％，成为不满作为允许的电阻值的差的4％的值。
即，通过使构成各通量线C1、C2、C3的电线的横截面积，根据在齿形铁心111、…、111之间的径向的位置而发生变化，可以将通量线C1、C2、C3的电阻值的差设定在大致1％以内，可以将在定子线圈116上产生的局部的温度差，包括到所希望的允许范围内。
如上所述，根据基于本实施方式的定子110，相对于构成定子线圈116的多根通量线，使以通量线的横截面积为起因的电阻值和以通量线的周长为起因的电阻值相互抵消，可以不拘泥于齿形铁心之间111、…、111的径向的位置，将多根通量线的电阻值设定为同等的值。据此，在将多根通量线的电阻值设定为同等的值时，可以防止填充系数的降低或线圈端的高度的升高。
另外，在上述的实施方式中，是减小了构成内周侧的通量线的电线的横截面积(扩大了构成外周侧的通量线的电线的横截面积)，也可以是减少构成内周侧的通量线的电线的根数(增加构成外周侧的通量线的电线的根数)。这如实施例2所示。实施例2与上述实施例1相同，例如是通过3组通量线C1、C2、C3构成，使构成各通量线C1、C2、C3的多根电线中的一根电线的横截面积为例如0.0625mm2(S2)。这样，使构成通量线C1的电线的根数为18根，通量线C2的电线的根数为19根，通量线C3的电线的根数为20根，从而形成定子线圈116。
在表3中，是相对于在实施例2中的通量线C1、C2、C3，与表1同样，表示横截面积A、因横截面积差而产生的电阻值的差、周长L、周长差、周长L与横截面积A的比(L/A)、通量线的电阻值的差(比(L/A)的差)。
(以下空白)
[表3]    实施例2
    电线数/通量线组     C1     C2     C3
    1234567891011121314151617181920     0.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.0625--     0.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.0625-     0.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.06250.0625
    横截面积A[mm2]横截面积的电阻差[％]周长L[mm]周长差[％]L/A电阻差(L/A的比)[％]     1.125101268.3-9.011127.41.09     1.18851331.2-4.511121.00.52     1.25001394.00.001115.20.00
在表3所示的实施例2中，越是内周侧的通量线，电线的根数就越少，与实施例1同样，产生与各通量线C1、C2、C3的横截面积A相对应的电阻值的差。即，以通量线C2、C1的横截面积A为起因的电阻值比通量线C3分别仅大5％、10％。
因此，与实施例1同样，以横截面积A为起因的电阻值与以周长L为起因的电阻值相互抵消，结局是以最外周侧的通量线C3为基准，通量线C2的电阻值比通量线C3仅大0.52％，再有，最内周侧的通量线C1的电阻值比通量线C3仅大1.09％，成为不满作为允许的电阻值的差的4％的值。
即，通过使构成各通量线C1、C2、C3的电线的根数，根据在齿形铁心111、…、111之间的径向的位置而发生变化，可以将通量线C1、C2、C3的电阻值的差设定在大致1％以内，可以将在定子线圈116上产生的局部的温度差包括到所希望的允许范围内。
如上述所说明，根据本发明的第1形态的定子，例如可以将相邻的齿形铁心之间的间隔设定为从内周侧向外周侧狭小，若压入背部铁心，则背部铁心通过相邻的齿形铁心的特别是外周部而被夹持固定，可以防止背部铁心以及齿形铁心在径向的脱落。
如上述所说明，根据本发明的第2形态的定子，可以使线圈端保持在较低，同时提高填充系数。另外，因为可以使通量线接近均等地缠绕在各切槽上，所以可以使磁通量平顺。
另外，根据本发明的第3形态的定子，可以降低连结相邻的通量线单元的电线被拧乱的可能，同时可以提高通量线单元的成型自由度，从而可以进一步提高填充系数。
另外，根据本发明的第4以及第5形态的定子，因为可以抑制定子所产生的电阻损失，所以可以提高使用该定子的电机的运转效率。
另外，根据本发明的第6形态的定子，因为可以使其相对于齿形铁心的径向稳定，所以可以提高定子的可靠性。
再有，根据本发明的第7形态的定子，在将背部铁心压入相邻的齿形铁心之间时，在背部铁心的延伸部与齿形铁心的外周面接触时，可以限制向背部铁心的径向内方的位移。
再有，根据本发明的第8形态的定子，通过使背部铁心的延伸部与齿形铁心的切口部卡合，可以限制向背部铁心的径向内方的位移。
再有，根据本发明的第9形态的定子，在将背部铁心插入相邻的齿形铁心之间时，在齿形铁心的突出部与背部铁心的内周侧端部接触时，可以限制向背部铁心的径向内方的位移，可以将背部铁心定位在规定位置。
另外，根据本发明的第10形态的定子的制造方法，因为是在将定子线圈安装到齿形铁心后，从径向的外侧，将背部铁心插入齿形铁心之间，所以可以防止定子线圈的填充系数的降低。
而且，通过将多个齿形铁心配置为相邻的齿形铁心之间的间隔为从内周侧向外周侧狭小，或从内周侧到外周侧为规定值，可以提高背部铁心与齿形铁心的连结力，防止背部铁心以及齿形铁心在径向的脱落，该多个齿形铁心在圆周方向的宽度形成为从内周侧向外周侧扩大。
另外，根据本发明的第11形态的定子的制造方法，可以提高填充系数，同时将线圈端保持在较低，可以使磁通量平顺。

Claims (11)

1.一种定子，其特征在于，具有多个齿形铁心、定子线圈和背部铁心，该多个齿形铁心隔开规定间隔配置在规定圆周上，形成为在圆周方向的宽度从内周侧向外周侧扩大；该定子线圈通过同时供给多根定子线圈的多个筒口、从齿形铁心的外周侧被安装；该背部铁心从外周侧插入固定在相邻的上述齿形铁心之间。
2.一种定子，具有多个齿形铁心、背部铁心和定子线圈，该多个齿形铁心隔开规定间隔配置在规定圆周上；该背部铁心设置在相邻的齿形铁心之间的外周侧上；该定子线圈并列连接通量线，该通量线将多根电线捆扎后插入上述齿形铁心之间，其特征在于，将多相的通量线隔开规定的切槽数，多次缠绕为同心状，同时具有交织部，该交织部是将一相通量线的周方向的缠绕末端部分和其他相通量线的周方向的缠绕起始部分互相交织。
3.如权利要求2所述的定子，其特征在于，上述通量线具有多个多次缠绕为同心状的通量线单元，在各相中的相邻的通量线单元，其缠绕起始位置错开规定的切槽数量，同时缠绕方向互为反方向。
4.如权利要求2所述的定子，其特征在于，上述通量线的电线数，上述齿形铁心的外周侧比上述齿形铁心的内周侧多。
5.如权利要求2所述的定子，其特征在于，上述通量线的电线直径，上述齿形铁心的外周侧比上述齿形铁心的内周侧大。
6.如权利要求2所述的定子，其特征在于，上述齿形铁心的圆周方向的宽度形成为从内周侧向外周侧扩大的锥状。
7.如权利要求1所述的定子，其特征在于，上述背部铁心具有从外周侧的端部延伸的延伸部。
8.如权利要求7所述的定子，其特征在于，上述齿形铁心在外周侧的端部具有上述背部铁心的上述延伸部可以卡合的切口部。
9.如权利要求1所述的定子，其特征在于，上述齿形铁心具有突出部，该突出部从径向的中途部突出，可以与上述背部铁心的内周侧的端部接触。
10.一种定子的制造方法，其特征在于，包括如下三个步骤：第1步骤是隔开规定间隔在规定圆周上配置多个齿形铁心，该多个齿形铁心形成为在圆周方向的宽度从内周侧向外周侧扩大；第2步骤是通过同时供给多根定子线圈的多个筒口，从上述齿形铁心的外周侧，安装上述定子线圈；第3步骤是从外周侧将背部铁心插入相邻的上述齿形铁心之间。
11.一种定子的制造方法，具有多个齿形铁心、背部铁心和定子线圈，该多个齿形铁心隔开规定间隔配置在规定圆周上；该背部铁心设置在相邻的齿形铁心之间的外周侧上；该定子线圈将捆扎多根电线后的通量线插入上述齿形铁心之间，其特征在于，将多相的通量线隔开规定的切槽数，多次缠绕为同心状，使一相通量线的周方向的缠绕末端部分和其他相通量线的周方向的缠绕起始部分互相交织地环绕。
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