TWI491146B - 鐵芯之繞線方法及定子 - Google Patents

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TWI491146B TW100128128A TW100128128A TWI491146B TW I491146 B TWI491146 B TW I491146B TW 100128128 A TW100128128 A TW 100128128A TW 100128128 A TW100128128 A TW 100128128A TW I491146 B TWI491146 B TW I491146B
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Takahiro Tanaka
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Description

鐵芯之繞線方法及定子
本發明係關於將繞線導體繞於具有拱狀(Arch)之軛部(Yoke)與由前述之軛部向內圓周方向突出裝設之齒(Teeth)部的鐵芯(Core)之繞線方法，以及以前述鐵芯之繞線方法製造之定子(Stator)。
為增加繞線導體之圈數(Number of Turns)，會有將鐵芯之軛部做成拱狀，將繞線導體繞於以該軛部之內圓周部的圓弧與連接該當圓弧之兩端的弦所圍成之弓形區域，以擴大收納繞線導體之區域的情況。
在一般的鐵芯之繞線方法中，於繞於狀軛部之內圓周部之圓弧與其弦所圍成之弓形區域之際，因管嘴(Nozzle)與軛部干涉，管嘴前端無法靠近齒部，而無法位置精確度良好的配置繞線。因此，難以用高容積率將繞線導體繞於鐵芯。
因此，做為將繞線導體對準配置於前述弓形區域的方法之一，已知有一種將管嘴逐次傾斜同時繞線之方法(例如參考專利文獻1)。
前述專利文獻1的分割鐵芯之繞線方法，係於對分割鐵芯之鐵心部的側面(構成分割鐵芯之鋼片的疊層面或沿鋼片疊層方向之面)捲繞繞線導體之際，為使管嘴不與分割鐵芯干涉，而制定了相對於通過軛鐵部、鐵心部及磁極片部的中心之中心面的管嘴之角度θ。而後，將繞線導體捲繞於鐵心部而填滿軛鐵部與磁極片部之間所形成的空間而形成繞線部。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平10-136620號公報(段落[0024]〉、第1圖)
前述以往的分割鐵芯之繞線方法，若欲對應複數個形狀之鐵芯，繞線裝置之管嘴的動作部不僅有使管嘴交替的往正交之3軸(x軸、y軸、z軸)移動，且需要使管嘴傾斜而朝θ軸方向移動之機構，而有設備之大型化及設備費用增多之問題。
並且，上述之方法由於管嘴之必要動作範圍擴大，難適用於管嘴之動作範圍限制較分割型鐵芯多之連結型鐵芯及一體型鐵芯之繞線。
再且，依上述之方法在不切斷繞線導體而連續繞線於複數個齒部之情況時，為確保管嘴動作範圍，有必要將複數個分割型鐵芯以某程度之分離後再安裝於繞線裝置。因此橫跨鄰接之分割型鐵芯之間的繞線導體超出必要長度，故於組合分割型鐵芯而组裝定子之際，將此跨接之繞線導體固定於位置之工時增加，有製造步驟及製造成本增多之問題。
本發明係為解決如前述之問題點而研創者，目的為藉由改良管嘴的繞行軌道及絕緣體(Insulator)之形狀，使用管嘴交替的朝正交之x軸、y軸、z軸方向移動之泛用繞線機，而可繞線於具有拱狀之軛部的鐵芯，以提高繞線導體之圈數(匝數)及繞線導體之容積率。
關於第1發明之鐵芯之繞線方法係為將用以供給繞線導體的管嘴旋繞具有拱狀之軛部與由前述之軛部之中央部向內圓周方向突出裝設之齒部與連接於前述齒部的前端之齒前端部的鐵芯而繞線的鐵芯之繞線方法，包含在繞線於前述軛部之內圓周圓弧與其弦所圍成之弓形區域的情況下，於繞線於前述鐵芯之端面時，將前述管嘴以前述弓形區域為基準，由前述齒前端部側向前述軛部側以描繪凸狀軌跡的方式移動而將前述繞線導體繞線之步驟、以及繞線於前述鐵芯之側面時，將前述管嘴以前述弓形區域的弦為基準由前述軛部側向前述齒前端部側回歸之後，沿前述鐵芯之側面移動而將前述繞線導體繞線之步驟。
關於第2發明之定子係為在裝著絕緣體而將繞線導體繞線之鐵芯組裝成複數個環狀之定子中，前述鐵芯係具有拱狀之軛部、由前述軛部之中央部向內圓周方向突出裝設之齒部與連接於前述齒部之前端的齒前端部，前述絕緣體係具有位於前述齒部之至少端面上之繞框部、位於前述軛部之至少端面上，其圓周方向兩端面比前述繞框部之端面更位於前述鐵芯之端面側之基部，以及位於前述齒前端部之至少端面上之繞框前端部，前述繞線導體係繞線於前述鐵芯及前述絕緣體之繞框部之至少前述弓形區域。
關於第3發明之定子係在裝著絕緣體而將繞線導體繞線之鐵芯組裝成複數個環狀之定子中，前述鐵芯係具有拱狀之軛部、由前述軛部之中央部向內圓周方向突出裝設之齒部，以及連接於前述齒部之前端的齒前端部，前述絕緣體係具有位於前述軛部之至少端面上之基部、位於前述齒部之至少端面上，於以前述基部之內圓周側之圓弧與其弦所圍成之弓形區域至少裝設1個用以定位前述繞線導體的溝之繞框部、及位於前述齒前端部之至少端面上之繞框前端部，前述繞線導體係繞線於前述鐵芯及前述絕緣體的繞框部之至少前述弓形區域。
若根據本發明，可使用管嘴交替的朝正交之x軸、y軸、z軸方向移動之泛用繞線機，而將繞線導體對準繞線至具有拱狀軛部的鐵芯之弓形區域。因此，可提高繞線導體之圈數(匝數)與繞線導體之容積率，另外，可抑制用於繞線之設備成本。
 (實施形態1)
第1圖(a)及(b)係為顯示根據本實施形態之分割型鐵芯及絕緣體之形狀之正視圖及斜視圖。第2圖至第8圖為用以說明根據本發明實施形態1之鐵芯之繞線方法的圖。
分割型鐵芯1係使用沖壓模具將矽鋼片等沖壓成同形狀之後，將沖壓之鋼片複數片疊層而構成。以疊層後之鋼片的固定手段而言，使用熔接、接著、鉚接加工等。此分割型鐵芯1係具有外圓周方向呈凸形狀之拱狀軛部12、由前述軛部12之中央部向內圓周方向突出裝設而捲繞繞線導體4之齒部11與連接於前述齒部11之前端的齒前端部13。而後，藉由將複數個分割型鐵芯1之各自之軛部12組合成環狀而構成定子。
為確保分割型鐵芯1與繞線導體4的電性絕緣，裝配有一對至少覆蓋分割型鐵芯1之兩端面的形狀之絕緣體2。如第1圖(a)所示，將分割型鐵芯1之齒部11或軛部12由正面所見時之絕緣體2，係與由正面所見之分割型鐵芯1大致呈同形狀。而後絕緣體2係具有位於分割型鐵芯1之齒部11的至少端面上而捲繞有繞線導體4的繞框部21、位於分割型鐵芯1之軛部12的至少端面上之基部22與位於分割型鐵芯1之齒前端部13之至少端面上的繞框前端部23。
絕緣體2之繞框部21，為將繞線導體4保持於定位，於以軛部12之內周側之圓弧與連結該當圓弧之兩端所圍成之弓形區域14具有相當於繞線導體4之繞線直徑的繞線溝24。另外，絕緣體2之基部22或繞框前端部23，為導入開始捲繞之繞線導體4，具有基部側導入溝25或繞框前端部側導入溝26。再且，為防止絕緣體2之基部22的圓周方向端部干涉管嘴3的移動，於絕緣體2之基部22之圓周方向兩端面，具有位於比繞框部21之端面更靠分割型鐵芯1之端面側而設置之凹部27。
另外，在第1圖(a)中，圖示以下所說明之在繞線過程中將繞線導體4捲繞於分割型鐵芯1之端面的情況下之管嘴3的軌跡31。
接著，根據第2圖至第8圖說明根據本實施形態的鐵芯之繞線方法。在第2圖至第8圖中，左側所示之圖(a)係為將裝配有絕緣體的分割型鐵芯以與第1圖(a)之同方向所見之正視圖，右側所示之圖(b)係為圖(a)之側視圖。
在第2圖至第8圖中，為顯示供給繞線導體4之管嘴3的移動方向，以分割型鐵芯之中心點為基點，將相互正交之3軸，即x軸、y軸、z軸分別顯示於圖中。x軸方向為顯示由分割型鐵芯1之外圓周側朝內圓周之方向，y軸方向為顯示分割型鐵芯1之幅寬方向(圓周方向)，z軸方向為顯示分割型鐵芯1之軸長方向。而後，將分割型鐵芯1之-z軸方向側之端面設為第1端面，+z軸方向側設為第2端面。
首先，如第2圖所示，將管嘴3定位於分割型鐵芯1的-z軸方向側之端面，即第1端面。而後，使由管嘴3所供給之繞線導體4之端部穿過絕緣體2之基部導入溝25之後，將該當繞線導體4之端部以未圖示之夾盤(Chuck)裝置把持。而後，在將管嘴3沿分割型鐵芯1之側面往+z軸方向移動時，將管嘴3移動至不會與分割型鐵芯1及絕緣體2干涉的位置。
接著，如第3圖所示，將管嘴3沿分割型鐵芯1之側面往+z軸方以大致直線狀移動，而開始供給繞線導體4。管嘴3由分割型鐵芯1之第2端面側的絕緣體2之端面朝+z軸方向移動達預定距離之位置。再者，於第2圖及第3圖時，為使管嘴3不與分割型鐵芯1及絕緣體2干涉，而由前述之弓形區域14之弦的位置移至齒前端部，亦即圖示上方側之位置。
接著，如第4圖所示，為使繞線導體4配置於距絕緣體2之基部22最近的繞線溝24，移動管嘴3。此時，管嘴3由弓形區域14之弦的位置向軛部側移動，亦即圖示下方側之位置。
接著，如第5圖所示，藉由將管嘴3往-y軸方向移動，將繞線導體4插入於距離絕緣體2之繞框部21側面之基部22最近之繞線溝24。
接著，如同第6圖所示，將管嘴3往-z軸方向移動，直到繞線導體4插入絕緣體2之繞框部21的繞線溝24為止。此時，為迴避管嘴3與絕緣體2干涉，於絕緣體2裝設有用以防止干涉管嘴之凹部27。此凹部27之端面，在+z軸方向中，位於較繞框部21之端面更近於鐵芯側之位置。
接著，如第7圖所示，於管嘴3沿分割型鐵芯1之側面移動至-z軸方向側之絕緣體2之際，移動管嘴3至不會與分割型鐵芯1及絕緣體2干涉之位置，。亦即，將管嘴3由弓形區域14的弦移動至齒前端部側之位置。此時，已位於絕緣部2之繞框部21上之繞線，係插入繞框部21之繞線溝24，並保持於定位。
在前述之第3圖至第7圖中，由齒部11、軛部12及齒前端部13正面所見時之管嘴3之軌跡，即成為以弓形區域14的弦之位置為基準，由前述齒前端部側朝前述軛部側之凸狀的軌跡。
接著，如第8圖所示，將管嘴3沿分割型鐵心1之側面直線狀移動至-z軸方向側的絕緣體2之第1端面。
即使對位於-z軸方向側之絕緣體2，也以前述同樣之方法將繞線導體4繞線。而後，一邊重複以上之步驟，一邊將繞線導體4朝絕緣體2之繞框前端部23對準繞線。
再者，在朝絕緣體2之弓形區域14以外的繞框部21繞線之際，省略前述之第4圖至第7圖的管嘴3之凸形狀軌跡，只要將管嘴3由第3圖之位置往-y軸方向直線移動至第7圖之位置即可。
另外，繞線於絕緣體2之繞框前端部23附近而完成第1層之繞線後，開始朝絕緣體2的基部22之側之第2層之繞線。而後，當再度朝弓形區域14繞線之際，因第1層之繞線具有與絕緣體之繞線溝相同之作用，藉由前述第2圖至第8圖之繞線方法，可進行與第1層繞線同樣之對準繞線。
第9圖(a)及(b)係為顯示將藉由前述之繞線方法所繞線之分割型鐵芯組裝成環狀之定子的正視圖及斜視圖。
在第9圖中，對具有拱狀之軛部12、由軛部12之中央朝內圓周方向突出裝設之齒部11與連接於齒部11之前端的齒前端部13之分割型鐵心1，裝著具有位於齒部11之端面上的繞框部21、位於軛部12之端面上，且其圓周方向兩端面之凹部27即位於由繞框部21之端面至鐵芯之端面側的基部22，以及位於齒前端部13之端面上之繞框前端部23的絕緣體2；而形成包含絕緣體之弓形區域14的繞框部21對準繞線之繞線導體4。而後，將如此對準繞線之複數的分割型鐵芯1藉由抵接各自之軛部圓周方向端面而組合成環狀而構成定子100。
若根據以上之本實施形態，可使用管嘴交替的往正交之x軸、y軸、z軸方向移動之泛用繞線機，將繞線導體對準繞線於具有拱狀之軛部的鐵芯之弓形區域。因此，可提高繞線導體之圈數與繞線導體之容積率，另外，可抑制用以繞線之設備成本。
另外，因管嘴之必要動作範圍小，即使對連結型的鐵芯或一體型的鐵芯，也可避免管嘴與鐵芯之干涉而繞線，泛用性高。
更進一步，進行連續繞線時，因可使跨接線之長度最小化，故可抑制組裝工時。
(實施形態2)
第10圖至第13圖係為說明根據本發明實施形態2的鐵芯之繞線方法的圖。在實施形態1中，雖由絕緣體之基部側開始繞線，惟在本實施形態中，說明關於由絕緣體之繞框前端部側開始繞線之情況。再者，因分割鐵芯及絕緣體之構造與實施形態1相同，故省略該說明。
首先，使由管嘴3所供給之繞線導體4之端部通過絕緣體2之繞框前端部側導入溝26之後，將該繞線導體4之端部以未圖示之夾盤裝置把持。
而後，藉由將管嘴3沿分割型鐵芯1之端面及側面捲繞，將繞線導體4由繞框前端部側朝基部側繞線於絕緣體2之繞框部21。
接著，在對以軛部12之內圓周側之圓弧與連結該圓弧之兩端部之弦所圍成之弓形區域14施行繞線之情況下，如第10圖至第13圖所示，將齒部11、軛部12及齒前端部13由正面所見時之管嘴3之軌跡，呈以弓形區域14之弦為基準而由齒前端部側朝軛部側之凸狀軌跡。前述之步驟與實施形態1之第4圖至第7圖所示之步驟相同。
在本實施形態中，雖未如實施形態1於絕緣體2之繞框部21設有繞線溝24，惟因藉由已配置之繞線導體4形成繞線段差4A，即使未裝設繞線溝，亦可一邊將繞線導體4掛於此繞線段差4A而一邊繞線。
若根據以上之本實施形態，除可得到與實施形態1同樣之效果外，亦可使用不具有繞線溝之絕緣體來繞線。
(產業上的利用可能性)
本發明之鐵芯之繞線方法，不僅適用於分割型鐵芯，對連結型鐵芯或一體型之鐵芯亦可適用。更近一步，本發明之定子，可得到高繞線導體之圈數與高繞線導體之容積率之定子。
1‧‧‧分割型鐵芯
2‧‧‧絕緣體
3‧‧‧管嘴
4‧‧‧繞線導體
4A‧‧‧繞線段差
11‧‧‧齒部
12‧‧‧軛部
13‧‧‧齒前端部
14‧‧‧弓型區域
21‧‧‧繞框部
22‧‧‧基部
23‧‧‧繞框前端部
24‧‧‧繞線溝
25‧‧‧基部側導入溝
26‧‧‧繞框前端部側導入溝
27‧‧‧凹部
31‧‧‧軌跡
100‧‧‧定子
x、y、-y、z、-z、+z、θ‧‧‧軸
θ‧‧‧角度
第1圖(a)及(b)係顯示根據本發明之實施形態之分割型鐵芯及絕緣體之形狀的正視圖及斜視圖。
第2圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第3圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第4圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第5圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第6圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第7圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第8圖(a)及(b)係為根據本實施形態1之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第9圖(a)及(b)係為顯示根據本發明之實施形態所製造之定子之圖。
第10圖(a)及(b)係為根據本實施形態2之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第11圖(a)及(b)係為根據本實施形態2之鐵芯之繞線方法之說明圖。
第12圖(a)及(b)係為根據本實施形態2之鐵芯之繞.線方法之說明圖。
第13圖(a)及(b)係為根據本實施形態2之鐵芯之繞線方法之說明圖。
1．．．分割型鐵芯
2．．．絕緣體
3．．．管嘴
11．．．齒部
12．．．軛部
13．．．齒前端部
14．．．弓型區域
21．．．繞框部
22．．．基部
23．．．繞框前端部
24．．．繞線溝
25．．．基部側導入溝
26．．．繞框前端部側導入溝
27．．．凹部
31．．．軌跡

Claims (7)

  1. 一種鐵芯之繞線方法，係將用以供給繞線導體之管嘴旋繞鐵芯而進行繞線者，該鐵芯具有拱狀之軛部、由前述軛部之中央部朝內圓周方向突出裝設之齒部、及連接於前述齒部之前端之齒前端部，該鐵芯之繞線方法包含：在將前述繞線導體朝裝著有絕緣體的前述鐵芯中以前述軛部之內圓周部之圓弧及其弦所圍成之弓形區域繞線之情況時，繞線於前述鐵芯之端面時，將前述管嘴以前述弓形區域之弦為基準而由前述齒前端部側向前述軛部側以描繪凸狀軌跡之方式移動而將前述繞線導體予以繞線之步驟，及繞線於前述鐵芯之側面時，前述管嘴以前述弓形區域之弦為基準，由前述軛部側向前述齒前端部側回歸之後，沿前述鐵芯之側面移動而將前述繞線導體予以繞線之步驟；而前述絕緣體係具有繞框部、基部、及繞框前端部，該繞框部係位於前述齒部之至少端面上，該基部係位於前述軛部之至少端面上，且該基部之圓周方向兩端面係位於較前述繞框部之端面更靠前述鐵芯之端面側，而該繞框前端部係位於前述齒前端部之至少端面上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鐵芯之繞線方法，其中，具備絕緣部，該絕緣部具有位於前述軛部之至少端面上 之基部、位於前述齒部之至少端面上，且於以前述基部之內圓周側之圓弧與其弦所圍成之弓形區域至少裝設1個用以將前述繞線導體的位置定位之溝之繞框部、及位於前述齒前端部之至少端面上之繞框前端部；且將前述繞線導體由前述絕緣體之基部側朝繞框前端部側開始繞線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鐵芯之繞線方法，其中，具備有絕緣體，該絕緣體具有位於前述軛部之至少端面上之基部、位於前述齒部之至少端面上之繞框部、及位於前述齒前端部之至少端面上之繞框前端部；且將前述繞線導體由前述絕緣體之繞框前端部側朝基部側開始繞線。
  4. 一種定子，係將裝設有絕緣體而將繞線導體予以繞線之鐵芯複數個組裝成環狀者；其中前述鐵芯係具有拱狀之軛部、由前述軛部之中央部朝內圓周方向突出裝設之齒部、及連接於前述齒部之前端的齒前端部，前述絕緣體係具有繞框部、基部、及繞框前端部，該繞框部係位於前述齒部之至少端面上，該基部係位於至少前述軛部之端面上，且該基部之圓周方向之兩端面係位於較前述繞框部之端面更靠前述鐵芯之端面側，而該繞框前端部係位於前述齒前端部之至少端面上，前述繞線導體係繞線於前述鐵芯及前述絕緣體之繞框部之至少弓形區域。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之定子，其中，前述繞框部，係於以前述基部之內圓周側之圓弧與其弦所圍成之弓形區域裝設有至少1個之用以定位前述繞線導體之位置的溝。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之定子，其中，前述絕緣體之基部係具有將開始捲繞的繞線導體導入之基部側導入溝。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之定子，其中，前述絕緣體之繞框前端部係具有將開始捲繞之繞線導體導入之繞框前端部側導入溝。
TW100128128A 2011-03-23 2011-08-08 鐵芯之繞線方法及定子 TWI491146B (zh)

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