扁線的繞線結構的製作方法

2023-06-29 18:44:06 2

專利名稱：扁線的繞線結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及扁線的繞線結構。本申請基於2011年10月31日在日本提出申請的日本專利特願2011-239121號要求優先權，並在此將其內容援引於此。
背景技術：
一般來說，在由設有磁鐵的轉子和卷裝有繞線的定子鐵心構成的電動機(無刷電動機)中，卷繞在該定子鐵心齒部的繞線的密度(佔空係數)越高，其性能就越好。因此，已知有一種結構是將包括齒部的層疊鐵心片沿著電動機的軸線在圓周方向上分割，以容易將繞線卷繞到齒部。通過具有這種結構，就能在將繞線卷繞在每個所分割的層疊鐵心片上後，組裝定子鐵心。因此，能夠提聞佔空係數。然而，作為繞線，已知有由截面呈圓形的所謂圓線構成的繞線和由截面呈大致長方形的所謂扁線構成的繞線。扁線因其形狀特徵而使其在定子鐵心內的繞線間的間隙比圓線在定子鐵心內的繞線間的間隙小。因此，能進一步提聞佔空係數。作為提高將扁線卷繞於層疊鐵心片的齒部時的佔空係數的技術，已知有在日本專利申請特開2008-61442號公報中公開的技術。在日本專利特開2008-61442號公報所公開的技術中，一邊將圓線成型為扁線，一邊使扁線的截面形狀隨著扁線的每次疊層(繞線層)而變化，同時以使扁線與齒部間的間隙最小的方式將繞線卷繞在齒部上，藉此來提高佔空係數。然而，一般用作電動機的繞線的電線是通過對銅線材的周圍覆蓋瓷漆來構成的。若要使這種在表面具有瓷漆覆膜的圓線的截面形狀變化來成型為扁線，則在將圓線成型為扁平形狀時，瓷漆覆膜會受到應力。因此，會使卷繞到齒部時的可撓性降低。在此，可撓性是指瓷漆覆膜相對於扁線彎曲的追隨性。一旦可撓性降低，則瓷漆覆膜便無法追隨著扁線的彎曲，有時會使瓷漆覆膜受損。因而，為了提高佔空係數，在從圓線成型為扁線時不能過度地改變截面形狀。

發明內容
本發明的目的在於提供一種扁線的繞線結構，其既能防止扁線的可撓性的降低，又能提聞扁線的佔空係數。本發明第一方案的扁線的繞線結構具有:構成磁心本體的鐵心；從上述鐵心朝徑向內側延伸形成的齒部；以及從上述齒部的徑向內側的前端沿圓周方向延伸形成的凸緣部，在由上述齒部、上述鐵心及上述凸緣部圍起而形成的槽中卷繞多層扁線來形成線圈，上述扁線的截面上的寬度尺寸與厚度尺寸之比、即扁平率隨著從上述線圈的內層朝向外層卷繞而增大，並且根據上述槽在上述線圈各層上的寬度尺寸，來將上述各層的上述扁線的扁平率設定為能抑制在槽與扁線之間形成間隙。本發明第二方案是在本發明第一方案的扁線的繞線結構的基礎上，上述磁心本體是將形成為大致圓筒狀的上述鐵心沿圓周方向分割成多個而形成的鐵心片，在分割後的各上述磁心本體上分別設置一個齒部，上述槽由分割後的各上述磁心本體、設於上述磁心本體上的上述齒部及在上述齒部上形成的上述凸緣部圍起形成，在卷繞在分割後的上述磁心本體的上述槽中的上述線圈的至少一部分層上，卷繞在徑向最內側的扁線的扁平率與在同一層上與所述扁線在其徑向外側相鄰卷繞的扁線的扁平率不同，上述線圈收容在上述槽的線圈收容部中。本發明第三方案是在本發明第一方案或第二方案的扁線的繞線結構的基礎上，上述槽的開口部的寬度是從上述槽的底部朝向開口側漸漸擴大，且根據上述槽在上述線圈各層上的寬度尺寸，來將上述各層的上述扁線的扁平率設定為能抑制在上述槽與上述扁線之間產生間隙。本發明第四方案是在本發明第二方案的扁線的繞線結構的基礎上，將卷繞在上述徑向最內側的扁線的扁平率設定為比上述相鄰卷繞的扁線的扁平率更大。本發明第五方案是在本發明第三方案的扁線的繞線結構的基礎上，將卷繞在上述徑向最內側的扁線的扁平率設定為比上述相鄰卷繞的扁線的扁平率更大。本發明第六方案是在本發明第一方案或第二方案的扁線的繞線結構的基礎上，上述線圈的始端及末端由圓線成型。本發明第七方案是在本發明第一方案或第二方案的扁線的繞線結構的基礎上，在分割後的上述磁心本體上夾著上述齒部而設置有一對上述槽，在上述齒部安裝有用於將上述線圈與上述磁心本體之間絕緣的絕緣部件，且將在上述絕緣部件上的一對上述槽底部間的尺寸設定為使上述齒部的徑向內側比徑向外側小。本發明第八方案是將本發明第一方案或第二方案的扁線的繞線結構應用於形成無刷電動機的定子鐵心上的線圈。根據本發明第一方案的扁線的繞線結構，通過使線圈最內層的扁線的扁平率最小，就能減少從圓線成型為最內層的扁線時的變形量，並能抑制最內層的扁線的可撓性下降。另外，在將繞線卷繞到槽中時使扁線呈圓弧狀地彎曲大約90度的部分上，越是朝向內側的層，扁線的曲率半徑就越小，從而受到的應力也越大，但由于越是朝向內側的層，扁線的扁平率越小，因此，越是內側的層，越不易受到應力。也就是說，由於扁線的扁平率隨著從線圈的內層朝向外層卷繞而增大，因此，能夠形成既不會降低扁線的可撓性又能維持絕緣性能的線圈。另外，根據槽在線圈各層上的寬度尺寸，來將上述各層扁線的扁平率設定為能防止槽與扁線之間產生間隙。因此能夠提高佔空係數。根據本發明第二方案的扁線的繞線結構，通過在分割後的磁心本體中的至少在一部分層上，使卷繞在徑向最內側的扁線的扁平率與在同一層上與所述扁線在其徑向外側相鄰卷繞的扁線的扁平率不同，就可進一步提高佔空係數。另外，還能夠將線圈收容在槽的線圈收容部內，因此在將分割的磁心本體連接時，能夠在鄰接的線圈不會彼此幹擾的範圍內提聞佔空係數。根據本發明第四方案的扁線的繞線結構，卷繞在徑向最內側的所述扁線的扁平率設定為比上述鄰接卷繞的扁線的扁平率更大。因此，能塞滿線圈收容部內的死區，能進一步提聞線圈的佔空係數。
根據本發明第五方案的扁線的繞線結構，線圈的始端及末端由圓線成型。因此，在與匯流條單元等接線部件連接時，可採用與過去相同的連接方法。其結果是，能最大限度地減少製造設備等的變更，並能降低製造成本。根據本發明第六方案的扁線的繞線結構，可將在絕緣部件上的一對槽底部間的尺寸設定為越朝向徑向內側越小。因此，能防止在槽中卷繞扁線時扁線朝徑向外側移動。根據本發明第七方案的扁線的繞線結構，在無刷電動機的定子上，既不會降低扁線的可撓性，又能提高線圈的佔空係數。其結果是，能提高無刷電動機的輸出密度，實現小型化和低成本化。


圖1是表示本發明一實施方式的無刷電動機的結構的剖視圖。圖2是表示本發明一實施方式的無刷電動機的定子結構的立體圖。圖3是表示本發明一實施方式的無刷電動機的定子的層疊鐵心片結構的立體圖。圖4是表示扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的狀態的立體圖。圖5是沿圖4的A —A線的剖視圖。圖6是沿圖5的B —B線的剖視圖。圖7是在本發明一實施方式中使用的扁線成型裝置的結構圖。圖8是對本發明一實施方式的扁線的成型方法進行說明的說明圖。圖9A是對將第一層的扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的順序進行說明的圖。圖9B是對將第一層的扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的順序進行說明的圖。圖9C是對將第一層的扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的順序進行說明的圖。圖1OA是對將第二層的扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的順序進行說明的圖。圖1OB是對將第二層的扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的順序進行說明的圖。圖1OC是對將第二層的扁線卷繞在本發明一實施方式的無刷電動機的層疊鐵心片上的順序進行說明的圖。圖11是本發明其它實施方式的層疊鐵心片及絕緣部件的剖視圖。
具體實施例方式以下，參照圖1 圖11，對本發明一實施方式進行說明。如圖1所不，無刷電動機I具有壓入殼體2中的定子3和設置成能相對於定子3自由旋轉的轉子4。無刷電動機I例如可用作電動轉向裝置(EPS:Electric Power Steering)的電動機使用。殼體2具有底部，並形成為筒狀。在筒狀部分的內周壓入有定子3。殼體2的端部(底部)2A的中央部壓入有軸承5。在該軸承5上支撐著能夠自由旋轉的轉子4的轉軸6。殼體2的開口部被支架7封閉。定子3具有大致圓筒狀的定子鐵心10。在將從定子鐵心10朝徑向內側延伸形成的齒部和插入到形成於齒部的槽內的後述的絕緣部件11安裝之後，對作為繞線的截面呈大致矩形的扁線12進行卷繞。通過卷繞扁線12來形成線圈8。在轉子4中，在轉軸6上依次配置有磁鐵13和位置檢出用的分解器14的分解器轉子14A。磁鐵13以其磁極沿圓周方向依次變化的方式磁化。支架7具有圓盤形狀。在支架7的中央部形成有孔20。在孔20內壓入固定著軸承21。轉軸6被軸承21支承成能自由旋轉。另外，構成分解器14的分解器定子14B與分解器轉子14A的位置對應而被固定。分解器定子14B能檢測出與轉軸6 —體旋轉的分解器轉子14A的旋轉位置。另外，在支架7的靠殼體2的一側配置有多個端子22。端子22具有將定子3側的扁線12的定子繞線與從支架7的外周拉入的引線23電連接的作用。端子22能從通過引線23連接的外部電源對扁線12供電。除此之外，在支架7的外周部穿設有在對無刷電動機I進行固定時使用的螺栓孔24。在此，在定子鐵心10中，使用能沿圓周方向分割的分割磁心方式。S卩，定子鐵心10通過將沿圓周方向分割成多個的層疊鐵心片30連接成環狀來構成。如圖2 圖5所示，層疊鐵心片30具有沿圓周方向延伸的磁心本體31。磁心主體31是在將層疊鐵心片30連接成環狀時形成定子鐵心10的環狀磁路的部分，並且是被壓入殼體2的內周面的部分。磁心本體31俯視呈大致圓弧狀。另外，磁心本體31具有相對於定子鐵心10的長度方向(無刷電動機的軸線方向)扭轉並傾斜的規定的扭斜角。磁心本體31的圓周方向兩端部形成連接部32A、32B，該連接部32A、32B通過壓入而與其它層疊鐵心片30連接。一個連接部32A具有凸出形狀，另一連接部32B具有能收納連接部32A的凹入形狀。突極、即齒部33從磁心本體31的徑向內側的圓周方向上的大致中央部朝向定子鐵心10的徑向內側(旋轉中心側)一體延伸設置。上述齒部33也與磁心本體31同樣地具有扭斜角。另外，在齒部33的徑向內側的端部形成有沿圓周方向延伸的凸緣部34。被這些齒部33、磁鐵本體31及凸緣部34包圍，來形成有用於卷繞扁線12的槽60。而在各層疊鐵心片30上，夾著齒部33設置有一對槽60。在此，將磁心本體31的圓周方向端部與凸緣34的圓周方向端部連接的假想線(圖5中的雙點劃線)的內側構成槽60中的線圈收容部61。在齒部33的徑向內側的端部的外表面上，以與齒部33相同的扭斜角度形成有兩條凹部35。利用兩條凹部35而在一個層疊鐵心片30上形成三個齒。另一方面，在凸緣34的面向槽60的部分形成有朝向槽60的開口部漸漸擴大的斜壁部(槽內側壁部)34A。由此，槽60構成為其開口寬度從槽底部33A朝向槽60的開口側漸漸擴大。絕緣部件11以將這樣形成的齒部33圍住的方式安裝。絕緣部件11由一對樹脂制的絕緣體40和一對紙狀的絕緣紙41構成，一對絕緣體40以從層疊鐵心片30的長度方向(軸向)的兩端部30A、30A夾著齒部33的方式一個一個地安裝，一對絕緣紙41被插入由齒部33、磁心本體31及凸緣部34圍起的槽60中，並具有可撓性。絕緣部件11整體形成為大致四邊形。利用由這些絕緣體40和絕緣紙41構成的絕緣部件11來對線圈8與層疊鐵心片30 (磁心本體31)之間進行絕緣，且將扁線12卷繞在齒部33上。
如圖4、圖5所示，扁線12從槽60的徑向外側沿著設置在齒部33側面的絕緣紙41配線。然後，扁線12經過安裝在層疊鐵心30兩端部30A、30A的絕緣體40而再次朝向槽60中卷繞。扁線12以這樣的順序在齒部33上卷繞多圈(在本實施方式中為二十一圈)，形成多個繞線層(在本實施方式中為五層)。具體來說，扁線12的繞線層在第一層至第三層中卷繞五圈，在第四層中卷繞四圈，在第五層中卷繞兩圈。在此，在將扁線12的截面上的寬度尺寸(在同一層上沿扁線12相鄰的方向測定到的尺寸)與厚度尺寸(沿層疊方向測定到的尺寸)之比定義為扁線12的扁平率時，將第一層扁線12a的扁平率設定為比第二層至第五層的各層扁線12b、12c、12d的扁平率小。另外，「扁線12」是包括扁線12a、12b、12c、12d在內的總稱。另外，第一層扁線12a的扁平率根據槽60在第一層上的寬度尺寸(沿著齒部33的側面測定到的徑向長度)來進行設定，從而在使第一層扁線12a相互接觸並卷繞時在槽60與扁線12a之間產生的間隙最小(換言之，抑制間隙產生)。這是為了提高佔空係數。而在本實施方式中，第一層扁線12a的截面形狀為大致正方形。此外，將第二層至第五層扁線12b、12c、12d的扁平率設定為比第一層扁線12a的扁平率大。第二層到第五層扁線12b、12c、12d的截面形狀為大致長方形。另外，除了第四層上的徑向最內側的扁線12c和第五層上的徑向最內側的扁線12d之外，第二層至第五層扁線12b的扁平率設定為全部相同。而從第二層至第三層扁線12b的扁平率設定為從線圈內層朝向外層稍稍增大。由此，對於以開口寬度從槽底部33朝向槽60的開口側漸漸擴大的槽60來說，在卷繞有五圈的各層(第一層至第三層)上根據各層的槽開口寬度尺寸來調節扁平率，以消除槽60與扁線12b間的間隙。另外，第二層和第三層扁線12b的扁平率則根據槽60在第二層和第三層上的寬度尺寸來設定，以便在第二層和第三層的各層上使扁線12b相互接觸並卷繞時在槽60與扁線12b之間產生的間隙最小(換言之，抑制間隙產生)。這是因為槽60在第一層上的寬度尺寸與槽60在第二層及第三層上的寬度尺寸不同。通過這樣根據不同的層來改變扁線12的扁平率，就能提聞佔空係數。關於第四層，將卷繞在徑向最內側的扁線12c的扁平率設定為比在第四層上卷繞在所述扁線12c的徑向外側的扁線12b的扁平率大。理由如下所述。若將第四層的扁線12的扁平率設定為與整體扁線12b的扁平率相同，則有時卷繞在徑向最內側的扁線12b的一部分不能收容在槽60的線圈收容部61內，並能從線圈收容部61突出。而一旦線圈8的一部分這樣從線圈收容部61突出，則在要將層疊鐵心片30連接成環狀來形成定子鐵心10時，卷繞在鄰接的槽60中的線圈8會彼此幹擾，而導致無法組裝定子鐵心10。為此，在第四層上對卷繞在徑向最內側的扁線12c的扁平率進行調節，將其設定為比扁線12b的扁平率更大。其結果是，不僅可使卷繞在第四層的徑向最內側的扁線12c收容在線圈收容部61內，而且能填滿線圈收容部61內的死區，來儘量抑制間隙產生。關於第五層，將卷繞在徑向最內側的扁線12d的扁平率設定為比在第五層中卷繞在上述扁線12d的徑向外側處的扁線12b的扁平率更大。理由與卷繞在上述第四層的徑向最內側的扁線12c相同。通過如上所述設定在第四層和第五層中卷繞在徑向最內側的扁線12c、12d的扁平率，就能在不使卷繞在相鄰的槽60內的線圈8彼此幹擾的範圍內，提聞佔空係數。另外，將第一層扁線12a的扁平率設定為比從第二層至第五層扁線12b、12c、12d的扁平率更小。理由如下所述。如後所述，扁線12是在用輥子73將由圓線構成的圓線材71壓扁而形成的。該圓線材71是通過將銅線材的周圍覆蓋瓷漆來構成的，因此，在將圓線材11壓扁而使其變形時，瓷漆覆膜會受到應力，有時會使扁線12的可撓性下降。在此，在從圓線材11成型為扁線12的情況下，成型後的扁線12的扁平率越大，瓷漆覆膜自身的變形量越大，受到的應力也越大，而成型後的扁線12的扁平率越小，瓷漆覆膜自身的變形量越小，受到的應力也越小。另一方面，在將扁線12卷繞到齒部33時，如圖6所示，存在對安裝在齒部33的端部30A上的絕緣體40的外側進行卷繞的部分，在從槽60卷繞到絕緣體40外側的部分和從絕緣體40的外側再度卷繞到槽60的部分(以下均稱為彎曲部15)上，扁線12分別呈圓弧狀地彎曲大約90度。而且，在卷繞扁線12時，扁線12的瓷漆覆膜會在這些彎曲部15處受到應力。此時，越是內側的層，扁線12越是彎曲成曲率半徑小的圓弧狀，因此，瓷漆覆膜受到的應力越大。因而，第一層扁線12a的可撓性最容易下降。因而，通過將第一層扁線12a的扁平率設定為比第二層至第五層扁線12b、12c、12d的扁平率小，來減小從圓線材11成型為最內層、即第一層扁線12a時的變形程度，以儘量減少瓷漆覆膜所受的應力，同時儘量減少在將第一層扁線12a卷繞到齒部33時彎曲部15處的瓷漆覆膜所受的應力。由此，能抑制第一層扁線12a的可撓性下降。也就是說，通過將扁線12的扁平率設定為從線圈8的內層朝向外層逐漸增大，就能形成扁線12的可撓性不會下降的線圈8。根據這種繞線結構，能將層疊鐵心片30的槽60的線圈收容部61內的間隙控制在最小範圍內。其結果是，能提高定子鐵心10的繞線佔空係數。另外，使扁線12的扁平率發生變化的部位(也就是說，使截面形狀發生變化的部位)並沒有特別限定。較為理想的是，使扁平率變化的部位不僅有槽60內，還有安裝於層疊鐵心片30兩端部30A、30A的絕緣體40上。其結果是，能將扁線12更正確地在槽60內無間隙地排列整齊，並能進一步提高佔空係數。以下，基於圖7、圖8對扁線12的成型方法進行說明。如圖7、圖8所示，扁線成型裝置70包括:繞線筒72，在該繞線筒72上卷繞截面呈圓形的圓線材71 ;以及用於形成扁線的扁線成型輥子73。繞線筒72被支承成能自由旋轉。扁線成型輥子73由第一輥子74、第二輥子75和第三輥子76這三個輥子74、75、76構成。第一輥子74是用於從上下方向將圓線材71壓扁的部件。在第一輥子74上設置有能自由旋轉的上下一對輥子74A、74B。第二輥子75是用於從橫向將圓線材71壓扁的部件。在第二輥子75上設置有能自由旋轉的左右一對輥子75A、75B。第三輥子76是用於再次從上下方向將圓線材71壓扁的部件。在第三輥子76上設置有能自由旋轉的上下一對輥子76A、76B。這些輥子76A、76B設置成分別能沿上下方向滑動。另外，第三輥子76與未圖示的控制部電連接，並能基於控制部的信號而適當地設定輥子76A、76B間距離。另外，在扁線成型輥子73的下遊側(圖7中的右側)設置有構成定子鐵心10的層疊鐵心片30，且使該層疊鐵心片30能朝向扁線12的卷繞方向旋轉。從繞線筒72拉出的圓線材71首先經過第一輥子74，從而在上下方向被壓扁。然後經過第二輥子75，從而在橫向被壓扁，來形成扁平率最小的、截面呈大致正方形的臨時扁線 12A。將該臨時扁線12a的扁平率設定為與作為第一層卷繞在層疊鐵心片30的齒部33上的扁線12a的扁平率相同。然後，使用第三輥子76將臨時扁線12A壓扁至規定的厚度，並從臨時扁線12A形成具有規定的扁平率的扁線12b、12c、12d。S卩，通過第三輥子76來確定扁線12的扁平率。接著，將形成為規定扁平率的扁線12卷繞到層疊鐵心片30的槽60中。而與第三輥子76電連接的控制部預先被程序控制為一旦臨時扁線12A經過第三輥子76達規定長度，就使輥子76A、76B間的距離變化。因此，在要形成第一層扁線12a時，將第三輥子76設定為最大寬度，並與臨時扁線12A分離，而與成型無關。也就是說，第三輥子76被程序控制為一旦臨時扁線12A經過在槽60中卷繞一圈的量(一層繞線層的量)的長度，則其輥子76A、76B朝相互靠近的方向滑動。由此，使槽60中的第二層之後的扁線12的厚度比第一層扁線12a的厚度更薄。即，第二層之後的扁線12的扁平率比第一層扁線12a的扁平率更大。就這樣，在第二層之後的扁線12中，通過將圓線材71在橫向上壓扁一次、在上下方向上壓扁兩次,就可確定其扁平率。在此，各輥子74、75、76對圓線材71的不同壓扁量(變形量)也會使圓線材71上的瓷漆覆膜所受的應力發生變化。尤其是進行扁平率較大的成型時，瓷漆覆膜所受的應力也會增大。而當在槽60中卷繞扁線12時，如圖5中的箭頭所示，在第一層、第三層、第五層這些奇數層上，扁線12是從徑向外側朝向徑向內側卷繞，在第二層和第四層這些偶數層上，扁線12是從徑向內側 朝向徑向外側卷繞。在這樣卷繞扁線12的情況下，當要從卷繞在第一層的徑向最內側的扁線12a的成型轉移到卷繞在第二層的徑向最內側的扁線12b的成型時，使第三輥子76的輥子76A、76B間的間隔縮小，以便與扁線12b的扁平率相對應。而當要從卷繞在第三層的徑向最內側的扁線12b的成型轉移到卷繞在第四層的徑向最內側的扁線12c的成型時，使第三輥子76的輥子76A、76B間的間隔縮小，以便與扁線12c的扁平率相對應。當在此狀態下使臨時扁線12A經過在槽60中卷繞一圈的長度後，使第三輥子76的輥子76A、76B間的間隔擴大，以便再度與扁線12b的扁平率相對應。而當要從卷繞在第五層的徑向最外側的扁線12b的成型轉移到卷繞在第五層的徑向最內側的扁線12d的成型時，使第三輥子76的輥子76A、76B間的間隔縮小，以便與扁線12d的扁平率相對應。通過這樣控制第三輥子76的輥子76A、76B間的尺寸，就能將扁平率不同的扁線12a、12b、12c、12d分別卷繞到所希望的繞線層的所希望的徑向位置上。其結果是，能將層疊鐵心片30的槽60的線圈收容部61內的間隙控制在最小範圍，從而能提高定子鐵心10的繞線、即扁線12的佔空係數。另外，如圖6所示，如果將卷繞到層疊鐵心片30上的扁線12的始端16和末端(省略圖示)成型為圓線材71，而不是成型為扁線12，則在將這些始端16及末端與匯流條(busbar,日文:〃 ^ 〃一)單元等接線部件連接時，能採用與過去相同的連接方法。因此，能最大限度地抑制製造設備等的改變，並能控制製造成本。然而，如圖5所示，層疊鐵心片30的磁心本體31具有所謂懸垂形狀，即面向槽60的外周側的槽相對面(槽外側壁部)36沒有與定子鐵心10 (層疊鐵心片30)的徑向正交，而是隨著朝向圓周方向內側延伸而朝向徑向外側傾斜。因此，在將扁線12卷繞到層疊鐵心片30的齒部33時，不能將扁線12從與定子鐵心10 (層疊鐵心片30)的徑向正交的方向插入槽60中。因此，如圖9A、圖9B及圖9C、圖10A、圖1OB及圖1OC所示，要用導向器50 —邊將扁線12引導到槽60內一邊卷繞扁線12。導向器50夾著層疊鐵心片30的齒部33而配置在兩側的槽60中。導向器50具有與磁心本體31的槽相對面(槽外側壁部)36大致平行地延伸的臂部51。該臂51上的、位於與槽相對面(槽外側壁部)36相對一側的面構成與扁線12滑動接觸而進行引導的導向面52。導向器50設置成能相對於層疊鐵心片30而沿層疊鐵心片30的徑向(圖9A、圖9B及圖9C、圖10A、圖1OB及圖1OC中的X方向)以及與上述徑向正交的方向(圖9A、圖9B及圖9C、圖10A、圖1OB及圖1OC中的Y方向)移動。通過使導向器50移動，就能使臂51進入槽60內或退讓到槽60外。另外，通過使導向器50沿X方向移動，就能對卷繞到每一層的扁線12進行引導。通過使導向器50沿Y方向移動，就能應對扁線12的層的切換。以下，參照圖9A、圖9B及圖9C、圖10A、圖1OB及圖1OC來對導向器50的作用進行說明。首先，參照圖9A、圖9B及圖9C來對卷繞第一層扁線12a的情況進行說明。在要將第一層扁線12a卷繞到齒部33時，首先，如圖9A所示，將臂51的導向面52與磁心本體31的槽相對面(槽外側壁部)36間的間隙設定為能使扁線12a沿著導向面52而基本無間隙地滑動的程度，同時將導向器50配置成在使第一層的徑向最外側的扁線12a與絕緣部件11接觸而進行了卷繞後，臂50的前端部53會從徑向內側對該扁線12a的側面的一部分進行支撐。在這樣配置導向器50的狀態下，開始第一層上的第一圈扁線12a的卷繞，一邊使導向器50與層疊鐵心片30 —同旋轉，一邊卷繞到齒部33上，在層疊鐵心片30旋轉一圈的過程中，使導向器50朝徑向內側移動與扁線12a的寬度尺寸相應的量。扁線12a被絕緣部件11 (絕緣體40、絕緣紙41)和導向面52引導被卷繞。圖9A是示意表示第一層上的第一圈扁線12a在卷繞途中的狀態的圖。同樣地，層疊鐵心片30每旋轉一圈，一邊使導向器50朝徑向內側移動與扁線12a的寬度尺寸相應的量，一邊將第一層扁線12a依次卷繞。這樣，扁線12a就被導向面52和在第一層上已被卷繞的扁線12a的徑向內側的壁面引導，而被卷繞五次。此時，雖然第一層扁線12a的截面形成為大致正方形，但實際的扁平率被調節為消除槽60與扁線12a間的間隙。圖9B是示意表示第一層上的第二圈扁線12a在卷繞途中的狀態的圖。圖9C是示意表示第一層上的第三圈扁線12a在卷繞途中的狀態的圖。至於導向器50的運動，在一邊使扁線12從徑向外側朝向徑向內側移動一邊進行卷繞的奇數層(第一層、第三層和第五層)上，與上述第一層上的導向器50的運動相同。以下，參照圖10A、圖1OB及圖10來對在第一層扁線12a上卷繞第二層扁線12b的情況進行說明。
如前所述，第二層扁線12a從徑向最內側朝向徑向外側進行卷繞。因此，當要卷繞在第二層上的第一圈扁線12b時，如圖1OA所示，將臂51的前端部53配置成與層疊鐵心片30的凸緣部34基本抵接，同時將導向器50配置成前端部53上的導向面52與凸緣部34的斜壁部34A基本共面。在這樣配置導向器50的狀態下，開始第二層上的第一圈扁線12b的卷繞，一邊使層疊鐵心片30旋轉，一邊在第一層扁線12a上進行卷繞。扁線12a受導向面52和絕緣部件11引導而被卷繞。圖1OA是示意表示第二層上的第一圈扁線12b在卷繞途中的狀態的圖。當第二層上的第一圈扁線12b卷繞結束後，就使導向器50移動到對第二層上的第二圈扁線12b的卷繞進行引導的位置。即，如圖1OB所示，將導向器50配置成使導向器50的臂51的前端53進入槽60的線圈收容部61內，且使臂51的前端53與第二層上的第一圈扁線12b抵接，同時臂51前端53的導向面52與第二層上的第一圈扁線12b的徑向外側的側面基本共面。在這樣配置導向器50的狀態下，開始第二層上的第二圈扁線12b的卷繞，一邊使導向器50與層疊鐵心片30 —同旋轉,一邊卷繞到第一層扁線12a上,在層疊鐵心片30旋轉一圈的過程中，使導向器50朝徑向外側移動與扁線12b的寬度尺寸相應的量。圖1OB是示意表示第二層上的第二圈扁線12a在卷繞途中的狀態的圖。同樣地，層疊鐵心片30每旋轉一圈，一邊使導向器50朝徑向外側移動與扁線12b的寬度尺寸相應的量，一邊通過導向面52和第二層扁線12b的徑向外側的壁面來引導第二層扁線12b，並依次卷繞五次。此時，第二層扁線12b的扁平率調節為消除槽60與扁線12b間的間隙。圖1OC是示意表示第二層上的第三圈扁線12b在卷繞途中的狀態的圖。第三層扁線12b與奇數層、即第一層扁線12a同樣地被卷繞。此時，第三層上的槽的槽開口寬度與第二層上的槽開口寬度不同。因此，第三層扁線12b的扁平率也可調節為消除槽60與扁線12b間的間隙。至於導向器50的運動，在一邊使扁線12從徑向內側朝向徑向外側移動一邊進行卷繞的偶數層(第二層和第四層)上，與上述第二層上的導向器50的運動相同。通過這樣使用導向器50，就能將扁線12引導到槽60內來進行卷繞。然而，當在奇數層上卷繞扁線12時，如圖9A、圖9B及圖9C所示，在卷繞中的扁線12中，通過卷繞在同一層上的扁線12的徑向內側的壁部和導向器50的臂51的前端53對徑向內側和外側進行引導。因此，卷繞中的扁線12不會朝向徑向移動。但是，當在偶數層上卷繞扁線12時，如圖10A、圖1OB及圖1OC所示，在卷繞中的扁線12中，利用已經卷繞在同一層上的扁線12的徑向內側的壁部對朝向徑向內側的移動進行了限制，但卷繞中的扁線12的徑向外側的空間擴大，不存在對移動進行限制的部件。因此，卷繞中的扁線12有可能滑動而向徑向外側移動。而一旦卷繞中的扁線12沿徑向移動，會對以後的扁線12的卷繞產生不良影響，並很難將扁線12無間隙地排列整齊。其結果是，可能降低佔空係數。因此，為了防止這種情況，如圖11所示，可以使位於槽底部33A的絕緣部件11的徑向外側的厚度比徑向內側的厚度更厚，來在絕緣部件11的外表面形成一定的錐度，並將槽60的底部間的尺寸設定為徑向內側的尺寸b比徑向外側的尺寸a小(a > b)其結果是，利用絕緣部件11表面的傾斜，就可抑制在偶數層上卷繞扁線12時，卷繞中的扁線12滑動而朝徑向外側移動。不過，也可以不使絕緣部件11的厚度變化，而是均勻地形成，並在不影響磁性特性的範圍內使層疊鐵心片30的齒部33在徑向內側的寬度比在徑向外側的寬度小，從而將槽60的底部間的尺寸設定為徑向內側比徑向外側小。如上所述，根據本實施方式，通過使線圈8的最內層扁線12a的扁平率最小，就可縮小從圓線材7成型為最內層扁線12a時的變形量，並減少瓷漆覆膜的應力，從而能抑制最內層扁線12a的可撓性下降。另外，在將扁線12卷繞到槽60中時，要在彎曲部15中將扁線12呈圓弧狀地彎曲大約90度。因此，越是朝向內側的層卷繞，扁線12的曲率半徑就越小，因此，會受到很大應力，而由于越是朝向內側的層，扁線12的扁平率越小，因此，越是靠內側的層的扁線12，就越不易受到應力。也就是說，由於扁線12的扁平率隨著從線圈8的內層朝向外層卷繞而增大，因此，能形成既不會降低扁線12的可撓性又能維持絕緣性能的線圈8。另外，根據線圈8各層的槽60的寬度尺寸，來將各層扁線12的扁平率設定為能抑制在槽60與扁線12之間產生間隙。因此，能提高佔空係數。此外，在採用了這種扁線的繞線結構的無刷電動機I的定子鐵心10上，既不會降低扁線12的可撓性，又能提高線圈8的佔空係數。因此，能提高無刷電動機I的輸出密度，實現小型化和低成本化。另外，本發明不局限於本實施方式，還可在不脫離本發明宗旨的範圍內對本實施方式作各種變更。

例如，在本實施方式中，將扁線12的繞線層數設定為五層，但不局限於五層，既可以是四層以下，也可以是六層以上。另外，扁線12在各層上的卷繞圈數也不局限於上述實施方式中的設定。總而言之，可根據槽60的形狀和大小來適當地設定層數和卷繞圈數。另外，在本實施方式中，第二層和第三層的扁線12b的扁平率也可根據各層上的槽開口寬度尺寸來進行調節。然而，同樣地，對於第四層和第五層的扁線12的扁平率，也可以與第二層和第三層的扁線12b的扁平率不同。此外，各層的扁線12b的扁平率也可以相同。也就是說，在考慮到抑制槽60與扁線12之間產生間隙的基礎上，根據槽60的形狀和大小來適當地設定各層的扁線12b的扁平率。而且，在本實施方式中，對通過將圓線材71在橫向上壓扁一次、在上下方向上壓扁兩次來設定扁線12的扁平率的情況進行了說明。但是，也可以通過將圓線材71在橫向上壓扁兩次、在上下方向上壓扁一次來設定扁線12的扁平率。另外，不局限於通過在一個方向上壓扁兩次來設定扁線12的扁平率的情況，也可以在一個方向上壓扁三次以上。在這種情況下，只要在扁線成型裝置70的第三輥子76的下遊側(圖7中的右側)另外設置第四輥子、第五輥子、……即可。另外，在本實施方式中，對定子鐵心10採用由沿圓周方向分割的層疊鐵心片30構成的所謂分割磁心的情況進行了說明。但是，即使定子鐵心10不是分割磁心，而是一體形成的部件，也能夠應用本實施方式的扁線12的繞線結構。另外，在本實施方式中，對磁心本體31 (齒部33)具有相對於定子鐵心10的長度方向(無刷電動機的軸線)而扭轉並傾斜的規定的扭斜角的情況進行了說明。但是，即使磁心本體31 (齒部33)不具有扭斜角，也能應用本實施方式的扁線12的繞線結構。另外，在本實施方式中，對在磁心本體31的槽60中插入紙狀的絕緣紙41的結構進行了說明。但是，不局限於這種結構，也可以是利用樹脂將插入槽60中的部分與絕緣體40 一體形成的結構。
權利要求
1.一種扁線的繞線結構，其特徵在於，具有:構成磁心本體的鐵心；從所述鐵心朝徑向內側延伸並形成的齒部；以及從所述齒部的徑向內側的前端沿圓周方向延伸形成的凸緣部，在由所述齒部、所述鐵心及所述凸緣部圍起並形成的槽中卷繞有多層扁線來形成線圈， 所述扁線的截面上的寬度尺寸與厚度尺寸之比、即扁平率隨著從所述線圈的內層朝向外層卷繞而增大， 根據所述槽在所述線圈各層上的寬度尺寸，來將所述各層的所述扁線的扁平率設定為能抑制在槽與扁線之間產生間隙。
2.如權利要求1所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，所述磁心本體是將形成為大致圓筒狀的所述鐵心沿圓周方向分割成多個而形成的鐵心片，在分割後的各所述磁心本體上分別設置一個齒部，所述槽由分割後的各所述磁心本體、設於所述磁心本體上的所述齒部及在所述齒部上形成的所述凸緣部圍起形成， 在卷繞在分割後的所述磁心本體的所述槽中的所述線圈的至少一部分層上，卷繞在徑向最內側的扁線的扁平率和在同一層上與所述扁線在其徑向外側相鄰卷繞的扁線的扁平率不同，所述線圈收容在所述槽的線圈收容部內。
3.如權利要求1或2所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，所述槽構成為其開口部的寬度從所述槽的底部朝向開口側漸漸擴大， 根據所述槽在所述線圈各層上的寬度尺寸，來將所述各層的所述扁線的扁平率設定為能抑制在所述槽與所述扁線之間產生間隙。
4.如權利要求2所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，將卷繞在所述徑向最內側的扁線的扁平率設定為比所述相鄰卷繞的扁線的扁平率更大。
5.如權利要求3所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，將卷繞在所述徑向最內側的扁線的扁平率設定為比所述鄰接卷繞的扁線的扁平率更大。
6.如權利要求1或2所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，所述線圈的始端及末端由圓線成型。
7.如權利要求1或2所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，在分割後的所述磁心本體上夾著所述齒部設置有一對所述槽，在所述齒部安裝有用於將所述線圈與所述磁心本體之間絕緣的絕緣部件，且將在所述絕緣部件上的一對所述槽底部間的尺寸設定為使所述齒部的徑向內側比徑向外側小。
8.如權利要求1或2所述的扁線的繞線結構，其特徵在於，將所述扁線的繞線結構應用於形成無刷電動機的定子鐵心上的線圈。
全文摘要
一種扁線的繞線結構，具有構成磁心本體的鐵心；從鐵心朝徑向內側延伸形成的齒部；以及從齒部的徑向內側的前端沿圓周方向延伸形成的凸緣部，在由齒部、鐵心及凸緣部圍起並形成的槽中卷繞多層扁線來形成線圈，扁線的截面上的寬度尺寸與厚度尺寸之比、即扁平率隨著從線圈的內層朝向外層卷繞而增大，根據槽在線圈各層上的寬度尺寸，來將各層扁線的扁平率設定為能抑制在槽與扁線之間形成間隙。
文檔編號H02K15/095GK103107659SQ20121042136
公開日2013年5月15日 申請日期2012年10月29日 優先權日2011年10月31日
發明者小林馨, 川村幹夫, 大田原昌弘, 高橋寬 申請人:株式會社美姿把