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定子線圈、定子、電磁裝置及定子線圈的製造方法與流程

2023-07-19 12:57:51 2


本發明涉及定子線圈、定子、電磁裝置及定子線圈的製造方法。



背景技術:

在旋轉式或者直動式的電動機等電磁裝置中,在定子鐵芯安裝線圈,並使電流在線圈中流動從而產生磁場,來使轉子等可動子動作。此外,在發電機等電磁裝置中,通過來自外部的動力使轉子等可動子動作從而發電。

這樣的電磁裝置被搭載於各種機械,特別是在搭載於汽車的電磁裝置中,由於向車輛的搭載空間有限或需要可代替發動機的大輸出,因此強烈需求小型化、高效化(=大輸出化)。

在專利文獻1中記載了在線圈端部設有移線部的定子線圈,其中,在集中繞組定子線圈中,在將導體卷繞於齒的情況下當卷繞移向下一圈(turn)時,該移線部用於使導體在卷繞軸方向上錯移1個節距。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2011-234516號公報



技術實現要素:

發明所要解決的課題

然而,像以往的集中繞組定子線圈那樣,從卷繞軸方向觀察時,僅在線圈端部的直線部形成移線部(段過渡部)的話,則存在卷繞部的尺寸增大,難以實現定子線圈、定子、電磁裝置的小型化的問題。

用於解決課題的手段

根據本發明的第1方式,一種定子線圈,以集中繞組被安裝於定子的槽(slot),具有導體按每圈1個節距(pitch)卷繞在定子的齒上的卷繞部、以及從卷繞部的兩端部延伸的連接端子部,卷繞部具有多個矩形環形狀的單位卷繞部,單位卷繞部具有一對第1直線部、一對第2直線部、以及將第1直線部與第2直線部連結的彎曲角部,在一對第1直線部中的一方形成將導體在卷繞軸方向上錯移1個節距的斜行部,在至少一個單位卷繞部中,斜行部的一部分由彎曲角部的一部分構成。

根據本發明的第2方式,一種定子線圈的製造方法,用於製造下述的定子線圈,該定子線圈具有導體按每圈1個節距卷繞於定子的齒的卷繞部、以及從卷繞部的兩端部延伸的連接端子部,且該定子線圈以集中繞組被安裝在定子的槽,在該定子線圈的製造方法中,在形成卷繞部時,形成多個單位卷繞部,單位卷繞部通過一對第1直線部、一對第2直線部、以及將第1直線部與第2直線部連結的彎曲角部而呈矩形環形狀,在形成至少一個單位卷繞部時,用模具進行衝壓使導體的直線部折彎,從而形成將導體在卷繞軸方向上錯移1個節距的斜行部,將斜行部的兩端附近彎曲,以斜行部的一部分由彎曲角部的一部分構成、且斜行部位於一對第1直線部中的一方的方式,形成彎曲角部。

發明效果

根據本發明能夠實現定子線圈、定子以及電磁裝置的小型化。

附圖說明

圖1為表示旋轉電機的部分截斷立體圖。

圖2為去掉殼體後的旋轉電機的立體圖。

圖3為去掉殼體後的旋轉電機的立體圖。

圖4為從軸向觀察定子的圖。

圖5為定子的立體圖。

圖6為定子鐵芯的立體圖。

圖7為表示在槽安裝了絕緣件的狀態下的定子鐵芯的立體圖。

圖8為表示絕緣件的立體圖。

圖9為表示防脫落片的立體圖。

圖10為表示定子線圈的立體圖。

圖11中(a)為定子線圈的俯視圖,(b)為定子線圈的主視圖,(c)為定子線圈的仰視圖,(d)為定子線圈的側視圖,(e)為(b)的E部放大示意圖。

圖12為定子的截面示意圖。

圖13為表示卷繞於一個齒的定子線圈的截面的部分放大示意圖。

圖14中(a)為表示形成在第1直線部的段過渡部的立體圖,(b)為在(a)中對表示段過渡部以及彎曲角部的部分施加陰影的圖。

圖15為用於說明製造旋轉電機的工序的圖。

圖16為用於說明製造定子線圈的工序的圖。

圖17為用於說明製造比較例所涉及的定子線圈的半成品的工序的圖。

圖18為表示比較例所涉及的定子線圈的半成品的圖。

圖19為表示將半成品安裝於齒後的狀態的圖。

圖20為示意性地表示對半成品進行衝壓加工來形成段過渡部的形態的圖。

圖21為表示在比較例中卷繞於一個齒的定子線圈的截面的部分放大示意圖。

具體實施方式

以下,參照附圖說明本發明的實施方式。

-第1實施方式-

圖1為表示旋轉電機100的部分截斷立體圖。在圖1中,截斷殼體9的一部分而進行表示。圖2以及圖3為去掉殼體9後的旋轉電機100的立體圖。圖3是從圖2的相反側觀察旋轉電機100時的立體圖。

本實施方式所涉及的旋轉電機100例如能夠適用於僅通過旋轉電機100行駛的純電動汽車、或通過發動機與旋轉電機100這兩方驅動的混合動力型的電動汽車。如圖1所示,旋轉電機100作為電動機或者發電機而運轉,並具有定子(以下記作定子1)、相對於定子1旋轉運動的轉子(以下記作轉子2)、以及將轉子2以及定子1容納保持的殼體9。

如圖2以及圖3所示那樣,轉子2以能夠旋轉的方式被配設在圓筒形狀的定子1的內側。轉子2具備圓筒形狀的轉子鐵芯(rotor core)以及永磁鐵。圓柱狀的軸(旋轉軸)8被壓入轉子鐵芯的中空部,轉子鐵芯被固定於軸8。在轉子鐵芯的外周附近沿周向等間隔配設有永磁鐵。若三相交流電流在後述的定子線圈5中流動,則在定子1產生旋轉磁場,該旋轉磁場作用於轉子2的永磁鐵而生成轉矩。

如圖1所示那樣,殼體9具備圓筒狀的中心支架9c、以封閉中心支架9c的兩端的開口的方式安裝的一對端部支架9a、9b。在端部支架9a、9b分別設置有軸承11。定子1被中心支架9c保持,轉子2的軸8通過分別設置在端部支架9a、9b的軸承11被旋轉自如地保持。

圖4為從軸向觀察定子1的圖,圖5為定子1的立體圖。如圖4以及圖5所示那樣,定子1具備圓筒形狀的定子鐵芯(stator core)4、以及構成U相、V相、W相繞組的定子線圈5(參照圖10)。

U相、V相、W相繞組以集中繞組卷繞於定子鐵芯4,在U相、V相、W相繞組的各自的端部設置有電源連接用端子59。電源連接用端子59經由未圖示的導電部件與電力轉換裝置(逆變器)連接。來自未圖示的電池的直流電通過電力轉換裝置被轉換為交流電,並經由電源連接用端子59向各相繞組供給,由此產生旋轉磁場,轉子2旋轉。

圖6為定子鐵芯4的立體圖。如圖6所示那樣,在定子鐵芯4的內周側,沿定子鐵芯4的中心軸CL方向(以下也僅記作軸向)延伸的多個槽40與齒41被交替地且沿周向等間隔地形成。定子鐵芯4例如通過層疊多張圓環形狀的芯板而形成,該芯板通過對厚度0.05~1.0mm左右的電磁鋼板衝壓加工而衝裁形成。各齒41沿周向以一定寬度形成為從環狀的芯背(core back)43朝向中心軸CL突出。各齒41將通過向定子線圈5供給交流電而產生的旋轉磁場導向轉子2,起到使轉子2產生旋轉轉矩的作用。

槽40被設為開口槽,構成為使後述的定子線圈5的卷繞部50(參照圖10)能夠從定子鐵芯4的內徑側插入。槽40通過由相鄰的一對齒41中的相互對置的周向側面以及芯背43的內周面構成的周壁劃分而成。

圖7為表示在槽40安裝了絕緣件20的狀態下的定子鐵芯4的立體圖。如圖7所示,在槽40安裝截面コ狀的絕緣件20。如圖5所示,作為集中繞組線圈的定子線圈5隔著絕緣件20被安裝於槽40。在槽40的開口側安裝截面コ狀的防脫落片21。

絕緣件20以及防脫落片21由聚苯硫醚(PPS)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等具有絕緣性的樹脂材料形成。

圖8為表示絕緣件20的立體圖,圖9為表示防脫落片21的立體圖。如圖8所示,絕緣件20具有覆蓋槽40的周壁的覆蓋部20a,以及在覆蓋部20a的長度方向一端與定子鐵芯4的軸向端面抵接的凸緣部20b。

如圖9所示,防脫落片21具有覆蓋槽40的內徑側開口部的覆蓋部21a,以及被插入齒41的周向側面與絕緣件20的覆蓋部20a之間的插入部21b。

如圖5所示,通過將絕緣件20以及防脫落片21安裝於定子鐵芯4,從而利用絕緣件20確保定子線圈5與定子鐵芯4的絕緣,利用防脫落片21防止定子線圈5向內徑側脫落。

圖10為表示定子線圈5的立體圖。如圖10所示,定子線圈5具有將導體60按每圈1個節距卷繞於定子1的齒41的卷繞部50,以及從卷繞部50的兩端部延伸的連接端子部52、53。一個定子線圈5的連接端子部52與其他的定子線圈5的連接端子部53接合(參照圖5)。通過使多個定子線圈5接合,從而形成單相(U相、V相、W相)繞組。構成定子線圈5的導體60是被實施了絕緣塗層的扁線。

圖11為表示定子線圈5的圖。圖11(a)為定子線圈5的俯視圖,圖11(b)為定子線圈5的主視圖。圖11(c)為定子線圈5的仰視圖,圖11(d)為定子線圈5的側視圖。圖11(e)為圖11(b)的E部放大示意圖。在圖11(a)中,對表示段過渡部54a、54b、54c的部分施加陰影,在圖11(b)以及圖11(e)中對表示彎曲角部55的部分施加陰影。

如圖10以及圖11所示,卷繞部50具有4個單位卷繞部51(51a、51b、51c、51d)。各單位卷繞部51(51a、51b、51c,51d)具有一對第1直線部56a、56b,一對第2直線部56c、56d,以及將第1直線部56a、56b與第2直線部56c、56d連結的彎曲角部55。

如圖11(b)所示,從卷繞軸X方向觀察時,單位卷繞部51分別呈矩形環形狀。第1直線部56a、56b以及第2直線部56c、56d是指從卷繞軸X方向觀察時成為直線狀的導體部分。

如圖11(e)所示,彎曲角部55是以點O為中心且內徑尺寸為R1、外徑尺寸為R2的方式在90度的範圍彎曲而成的部分(R2>R1)。本說明書中的彎曲角部55是指,在與卷繞軸X方向正交的面內,沿直線狀延伸的第1直線部56a、56b與沿直線狀延伸的第2直線部56c、56d之間的彎曲的導體部分。

圖12為定子1的截面示意圖,示意性地示出以與定子鐵芯4的中心軸CL正交的平面切斷後的截面。圖13為表示卷繞於一個齒41的定子線圈5的截面的部分放大示意圖,是圖12的XIII部放大示意圖。如上所述,在定子線圈5與齒41之間配置絕緣件20,確保了絕緣性。單位卷繞部51被配置為矩形狀的導體60的一側面與齒41的側面平行,且導體60的一側面隔著絕緣件20的覆蓋部20a與齒41緊貼。單位卷繞部51彼此也在相互對置的導體60的側面間緊貼。

如上所述,在齒41安裝有4個單位卷繞部51。為了方便說明,對於各單位卷繞部51,從槽40的外周側(芯背43側)起朝向內周側(槽開口側)依次稱作第1卷繞部51a、第2卷繞部51b、第3卷繞部51c、第4卷繞部51d。

如圖13所示,構成第1卷繞部51a的第2直線部56c與第2直線部56d夾著齒41對置地配置。對於第2卷繞部51b、第3卷繞部51c以及第4卷繞部51d也同樣地,構成各單位卷繞部51的第2直線部56c與第2直線部56d夾著齒41對置地配置。換言之,各個單位卷繞部51的第2直線部56c與第2直線部56d被配置成位於距定子鐵芯4的中心軸CL的距離相同的位置。

如圖11(a)、圖11(c)、圖11(d)、以及圖13所示,4個單位卷繞部51(51a、51b、51c、51d)在卷繞軸X方向上被排列成1列而配置,卷繞部50在定子鐵芯4的徑向上被設為多段構造(層疊構造)。如圖13所示,以下,從槽40的外周側(芯背43側)起朝向內周側(槽開口側)依次將配置有各導體60的槽40內的各段稱作第1段(S1)、第2段(S2)、第3段(S3)、第4段(S4)。

在集中繞組的定子線圈5中,在卷繞導體60的情況下,在卷繞移向下一圈時,需要在卷繞軸X方向(相當於定子鐵芯4的徑向)上使導體60錯移1個節距,即需要在卷繞軸X方向上使導體60移動卷繞軸X方向的導體寬度尺寸量。如圖10以及圖11(a)所示,在本實施方式中,用於從第1段(S1)向第2段(S2)過渡的段過渡部54a、用於從第2段(S2)向第3段(S3)過渡的段過渡部54b以及用於從第3段(S3)向第4段(S4)過渡的段過渡部54c分別形成於在槽40外配置的第1直線部56a。

也就是說,段過渡部54a是將從一個槽40的第1段(S1)向槽外伸出的導體60導向相鄰的另一槽40的第2段(S2)的斜行部。同樣地,段過渡部54b是將從一個槽40的第2段(S2)向槽外伸出的導體60導向相鄰的另一槽40的第3段(S3)的斜行部。段過渡部54c是將從一個槽40的第3段(S3)向槽外伸出的導體60導向相鄰的另一槽40的第4段(S4)的斜行部。

像這樣,段過渡部54a、54b、54c形成為在與定子鐵芯4的中心軸CL正交的平面內從規定的段朝向相鄰的段斜行。如圖11(a)所示,段過渡部54a、54b、54c以在卷繞部50的卷繞方向上稍微錯移的方式配置,以使相鄰的第1直線部56a彼此緊貼。

圖14(a)為表示形成在第1直線部56a的段過渡部54a、54b、54c的立體圖。圖14(b)為在圖14(a)中對表示段過渡部54a、54b、54c以及彎曲角部55的部分施加陰影的圖。如圖所示,在本實施方式中,各段過渡部54a、54b、54c的一部分由彎曲角部55的一部分構成。

段過渡部54a的一端側不與彎曲角部55(參照圖14(b)中的圖示近前側的彎曲角部55)重複,在段過渡部54a與彎曲角部55之間形成有非重複區域57(圖中,非陰影區域)。段過渡部54a的另一端側與彎曲角部55(參照圖14(b)中圖示內側的彎曲角部55)重複,從而形成有重複區域58。

段過渡部54b的一端側與彎曲角部55(參照圖14(b)中圖示近前側的彎曲角部55)重複從而形成有重複區域58。段過渡部54b的另一端側不與彎曲角部55(參照圖14(b)中圖示內側的彎曲角部55)重複,在段過渡部54b與彎曲角部55之間形成有非重複區域57(圖中,非陰影區域)。

段過渡部54c的一端側與彎曲角部55(參照圖14(b)中圖示近前側的彎曲角部55)重複從而形成有重複區域58。段過渡部54c的另一端側不與彎曲角部55(參照圖14(b)中圖示內側的彎曲角部55)重複,在段過渡部54c與彎曲角部55之間形成有非重複區域57(圖中,非陰影區域)。

如此,通過在段過渡部54a、54b、54c的端部構成彎曲角部55,從而能夠減小卷繞部50的齒寬度方向的尺寸,能夠實現定子線圈5的小型化。另外,在本說明書中,也將段過渡部54a、54b、54c一併記作段過渡部54。

對旋轉電機100的製造方法進行說明。圖15為用於說明製造旋轉電機100的工序的圖。如圖15所示,旋轉電機100的製造方法包括準備工序S100、線圈成形工序S110、定子組裝工序S120、線圈連接工序S130和轉子組裝工序S140。

-準備工序-

在準備工序S100中,準備構成旋轉電機100的各構件,例如中心支架9c,端部支架9a、9b,定子鐵芯4,轉子2等。對轉子2的轉子鐵芯事先安裝永磁鐵,軸8被壓入轉子鐵芯的中空部並成為一體。

-線圈成形工序-

在線圈成形工序S110中,對要向各齒41安裝的定子線圈5進行成形(參照圖10)。後述線圈成形工序S110的詳細內容。

-定子組裝工序-

在定子組裝工序S120中,通過熱套將定子鐵芯4固定於中心支架9c。將定子鐵芯4嵌入事先加熱從而通過熱膨脹擴大了內徑的中心支架9c。冷卻中心支架9c來使內徑收縮,從而通過該熱收縮將定子鐵芯4的外周部緊固。

-線圈連接工序-

在線圈連接工序S130中,將各定子線圈5安裝於齒41。從定子鐵芯4的內徑側向齒41安裝卷繞部50,將一個定子線圈5的連接端子部52與其他的定子線圈5的連接端子部53接合,形成各相(U相、V相、W相)繞組。另外,絕緣件20事先安裝於定子鐵芯4,之後,向齒41安裝定子線圈5,並從槽40的開口側安裝防脫落片21。

在槽40內配置構成單位卷繞部51的長邊側導體的第2直線部56c、56d,在槽40外配置構成單位卷繞部51的短邊側導體的第1直線部56a、56b。

-轉子組裝工序-

在轉子組裝工序S140中,向一方的端部支架9a的軸承11安裝軸8。以轉子2被配置在定子1的內側的方式,通過一方的端部支架9a封閉中心支架9c的一端側的開口,使端部支架9a固定於中心支架9c。通過另一方的端部支架9b封閉中心支架9c的另一端側的開口,並使端部支架9b固定於中心支架9c。以上,完成旋轉電機100。

參照圖16詳細說明線圈成形工序S110。圖16為用於說明製造定子線圈5的工序的圖。線圈成形工序S110通過對一根直線狀的導體60反覆進行彎曲加工,從而形成多個矩形環形狀的單位卷繞部51。另外,構成段過渡部54a、54b、54c的斜行部62如後述那樣,用模具70a、70b對直線狀的導體60進行衝壓加工從而形成,之後通過在斜行部前後實施彎曲加工從而形成包含斜行部62的一部分在內的彎曲角部55。

以下,說明斜行部62及其前後的彎曲角部55的形成工序。也就是說,對圖11所示的在第1直線部56a形成的段過渡部54、第2直線部56c與第1直線部56a之間的彎曲角部55、以及第2直線部56d與第1直線部56a之間的彎曲角部55的形成工序進行說明。另外,省略第2直線部56c與第1直線部56b之間的彎曲角部55、以及第2直線部56d與第1直線部56b之間的彎曲角部55的形成工序的圖示。

如圖16所示,線圈成形工序S110包括衝壓前定位工序S111、衝壓加工工序S112、彎曲前定位工序S114、彎曲加工工序S115、彎曲前定位工序S116和彎曲加工工序S117。另外,為方便說明,如圖所示那樣規定上下、前後左右方向。

-衝壓前定位工序-

如圖16(a)所示,在衝壓前定位工序S111中,將導體(扁線)60的直線部61配置在模具70a與模具70b之間。導體60的直線部61以沿前後方向延伸的方式配置。以矩形狀的導體60的左右兩側面分別與左右的模具70a、70b的按壓面對置的方式進行定位。另外,導體60通過未圖示的搬送裝置被支承為能夠向前方移動,並能夠通過驅動搬送裝置將導體60向前方搬送,通過停止搬送裝置使導體60定位於規定的位置。

-衝壓加工工序-

如圖16(b)所示,在衝壓加工工序S112中,通過模具70a與模具70b從左右夾壓導體60,使導體60塑性變形從而形成斜行部62。如圖16(c)所示,斜行部62的兩端向左右方向彎曲(折彎),相對於直線部61呈規定的角度,斜行部前後的直線部61形成為錯移1個節距量,即錯移導體60的左右寬度尺寸量。

-彎曲前定位工序-

如圖16(d)所示,在彎曲前定位工序S114中,通過搬送裝置將導體60向前方搬送規定量,以支承棒72位於斜行部62的前端附近的方式進行導體60的定位。導體60載置於支承棒72之上,輥71被配置於導體60的上方。支承棒72以及輥71以各自中心軸沿左右方向延伸的方式而配置。輥71構成為能夠以支承棒72為轉動中心轉動。

-彎曲加工工序-

如圖16(e)所示,在彎曲加工工序S115中,以將導體60卷在支承棒72上的方式使輥71動作。即,在彎曲加工工序S115中,將支承棒72作為轉動中心使輥71朝向前下方轉動,並將輥71按壓在斜行部62的前方的導體60上。考慮回彈量地使輥71轉動,使導體60向下方折彎多於90度,從而形成彎曲角部55。由此,能夠形成無脹圈的定子線圈5。輥71在彎曲導體60後,向相反方向轉動並返回原來的位置。

-彎曲前定位工序-

如圖16(f)所示,在彎曲前定位工序S116中,通過搬送裝置將導體60向前方搬送規定量,以支承棒72位於斜行部62的後端附近的方式,進行導體60的定位。

-彎曲加工工序-

如圖16(g)所示,在彎曲加工工序S117中,以導體60卷在支承棒72上的方式使輥71動作。即,在彎曲加工工序S117中,將支承棒72作為轉動中心使輥71朝向前下方轉動,並將輥71按壓在斜行部62的後端附近的導體60上。與彎曲加工工序S115同樣地,考慮回彈量地使輥71轉動,使導體60向下方折彎多於90度,從而形成彎曲角部55(參照圖16(h))。輥71在彎曲導體60後,向相反方向轉動並回到原來的位置。

另外,雖未圖示,第2直線部56c與第1直線部56b之間的彎曲角部55,以及第2直線部56d與第1直線部56b之間的彎曲角部55分別在線圈成形工序S110中,通過搬送裝置進行導體60的定位,並通過以支承棒72作為轉動中心的輥71進行彎曲加工從而形成。由搬送裝置進行的彎曲加工前的定位以使第1直線部56a、56b比第2直線部56c、56d短的方式進行。

線圈成形工序S110被反覆進行,形成多次卷繞而成的卷繞部50,在卷繞部50的兩端部通過未圖示的彎曲加工工序形成連接端子部52、53。

如此,通過分別將事先形成的斜行部62的前端附近與後端附近朝向與斜行部62的兩端部的彎曲方向(左右方向)正交的方向(下方向)彎曲,由此如上所述那樣能夠形成由彎曲角部55的一部分構成段過渡部54(斜行部62)的一部分的定子線圈5。

根據上述的第1實施方式,能夠得到下述的作用效果。

(1)本實施方式所涉及的定子線圈5是以集中繞組在定子1的槽40安裝的定子線圈。定子線圈5具有按每圈1個節距使導體60卷繞在定子1的齒41上的卷繞部50,以及從卷繞部50的兩端部延伸的連接端子部52、53。卷繞部50具有多個矩形環形狀的單位卷繞部51。各單位卷繞部51具有一對第1直線部56a、56b,一對第2直線部56c、56d,以及將第1直線部56a、56b與第2直線部56c、56d連結的彎曲角部55。在一對第1直線部56a、56b中的一方,即配置連接端子部52、53側的第1直線部56a,形成有在卷繞軸X方向上使導體60錯移1個節距的段過渡部54(斜行部62)。在各單位卷繞部51中,段過渡部54的一部分通過彎曲角部55的一部分構成。

由此,能夠減小卷繞部50的齒寬度方向的尺寸,因此與以往相比能夠實現定子線圈5、定子1以及旋轉電機100的小型化。

由於能夠不僅利用第1直線部56a而且還利用彎曲角部55進行段過渡,因此如圖13所示,即使相對於齒41的寬度尺寸(以下記作齒寬度WT),與齒寬度方向正交的導體60的寬度尺寸(以下記作導體寬度WC)較大的情況下(例如,WT:WC=4:1左右),也能夠進行段的過渡。由於能夠採用導體寬度WC相對於齒寬度WT較大的導體60,因此能夠實現旋轉電機100的效率的提高。

(2)定子線圈5的第1直線部56a、56b比第2直線部56c、56d形成得短。也就是說,段過渡部54形成於在槽40外配置的短邊側的第1直線部56a,而不是形成於在槽40內配置的長邊側的第2直線部56c、56d。由此,無需為了段過渡而增大槽40的形狀。由此,能夠實現定子1的小型化。

(3)製造定子線圈5的方法包括在形成卷繞部50時形成多個單位卷繞部51的工序,單位卷繞部51通過一對第1直線部56a、56b,一對第2直線部56c、56d,以及將第1直線部56a、56b與第2直線部56c、56d連結的彎曲角部55而呈矩形環形狀。在形成單位卷繞部51時,通過用模具70a、70b進行衝壓,從而使導體60的直線部61彎曲(折彎),形成將導體60在卷繞軸X方向上錯移1個節距的段過渡部54(斜行部62)。之後,針對段過渡部54的兩端附近,使導體60朝向相對於存在段過渡部54的虛擬平面正交的方向彎曲,以段過渡部54的一部分由彎曲角部55的一部分構成、且段過渡部54位於一對第1直線部56a、56b中的一方的第1直線部56a的方式形成彎曲角部55。

通過這樣的製造方法,能夠使槽40內的導體60如圖13所示那樣整齊排列。即,能夠使構成各單位卷繞部51的第2直線部56c與第2直線部56d夾著齒41對置地配置,能夠使導體60的一側面隔著絕緣件20緊貼於齒41。其結果,在導體60產生的熱高效地傳遞至定子鐵芯4,能夠提供散熱性能好的旋轉電機100。散熱性能的提高有助於降低電阻率,提高馬達效率。

以下,詳細說明與通過與圖16示出的製造方法不同的製造方法而形成的定子線圈905的例(以下記作比較例)相比,通過採用本實施方式的製造方法,能夠使導體60緊貼於齒41的作用效果(3)。

圖17為用於說明製造比較例所涉及的定子線圈905的半成品90(參照圖18)的工序的圖。圖18為表示比較例所涉及的定子線圈的半成品90的圖。比較例中的線圈成形工序通過反覆進行彎曲加工,形成多個矩形環形狀的單位卷繞部951,之後,通過如後述那樣對多段構造的第2直線部956c、956d進行衝壓加工從而形成段過渡部954(參照圖20)。

如圖17所示那樣,在比較例中,對導體60進行定位(參照圖17(a)),並通過輥71進行彎曲加工從而形成彎曲角部55(參照圖17(b))。之後,通過搬送裝置將導體60向前方搬送規定量,進行定位(參照圖17(c)),並通過輥71進行彎曲加工從而形成彎曲角部55(參照圖17(d)、圖17(e))。在比較例中,通過反覆進行基於搬送裝置的定位以及基於輥71的彎曲加工,從而成形圖18所示的半成品90。另外,導體60以在1圈中逐漸移位1個節距的方式,即在卷繞1周的過程中導體60逐漸在卷繞軸方向上移位矩形狀的導體60的寬度尺寸量的方式進行彎曲加工,從而形成卷繞成螺旋狀的卷繞部950。

圖18(a)為半成品90的俯視圖,圖18(b)為半成品90的主視圖,圖18(c)為半成品90的側視圖。如圖18所示,在半成品90中,在一圈中導體60在卷繞軸方向上一點點錯移,形成螺旋狀的卷繞部950。

圖19為表示將半成品90安裝於齒41後的狀態的圖。如圖19所示,假設在將半成品90作為定子線圈的完成品安裝於齒41的情況下,在與本實施方式相同的齒寬度WT且相同的導體寬度WC下,定子線圈的一端側從齒41伸出。此外,由於芯背43與導體60隔著絕緣件20的接觸面積也減少,散熱性能有可能降低。

因此,對半成品90進行衝壓加工來形成段過渡部954。圖20為示意性地示出對半成品90進行衝壓加工來形成段過渡部954的情形的圖。圖20(a)為形成段過渡部954前的半成品90的俯視示意圖,圖20(b)為表示形成了段過渡部954的定子線圈905的俯視示意圖。

如圖20(a)所示,半成品90由於以螺旋狀卷繞,因此構成一個單位卷繞部951的一對第2直線部956c、956d彼此並未夾著卷繞軸X對置地配置。換言之,各個單位卷繞部951的第2直線部956c與第2直線部956d並未配置在距定子鐵芯4的中心軸的距離相同的位置。

如圖20(b)中的中空箭頭所示,沿卷繞軸X方向且朝向卷繞部950的中央按壓卷繞部950的2個長邊側的導體(即第2直線部956c的束、以及第2直線部956d的束)。由此,能夠形成段過渡部954。通過該種製造方法也能夠形成段過渡部954的一部分由彎曲角部55的一部分構成的定子線圈905。此外,由於能夠減小卷繞軸X方向的尺寸,因此能夠在槽40內容納定子線圈905。因此,在比較例中也能夠實現與上述的實施方式的作用效果(1)以及(2)同樣的作用效果。

然而,用該種製造方法製作的定子線圈905如圖21所示那樣,相對於齒41的側面,構成第2直線部956c、956d的導體60被扭曲,導體60的一側面傾斜,導體60與齒41的緊貼性有可能惡化。即,在比較例中,散熱性能有可能降低。

與此相對,經圖16示出的線圈成形工序而製作的定子線圈5如圖13所示那樣,由於能夠使導體60的一側面隔著絕緣件20的覆蓋部20a而很好地緊貼於齒41的側面,因此是優選的。

以下的變形也在本發明的範圍內,也能夠將變形例中的一個或多個與上述的實施方式組合。

(變形例1)

在上述的實施方式中,作為電磁裝置的一例說明了旋轉電機100,本發明不限定於此。具備沿直線狀延伸的定子以及沿直線方向動作的可動子的直動式電動機(線性馬達)等電磁裝置也能夠適用本發明。也就是說,電磁裝置是指包括旋轉式、直動式的電動機、發電機以及發電電動機的裝置。另外,直動式的定子鐵芯相當於將圖6所示的圓筒狀(圓環狀)的定子鐵芯4切開並展開後的鐵芯。

(變形例2)

在上述的實施方式中,說明了使用具有矩形截面的導體(扁線)的例子,但本發明不限定於此。對於使用具有圓形截面的導體(圓線)來形成定子線圈5的情況,也能夠實現定子線圈5的小型化。另外,通過採用扁線,能夠增加導體60的截面積相對於槽40的截面積(即導體60的佔積率),能夠降低旋轉電機100的銅損,因此是優選的。也就是說,通過採用扁線,能夠實現旋轉電機100的小型化、高效化。

(變形例3)

在上述的實施方式中,對轉子2配置在定子1的徑向內側的內轉子型的旋轉電機100進行了說明,但也可以對於轉子2配置在定子1的徑向外側的外轉子型的旋轉電機適用本發明。

(變形例4)

在上述的實施方式中,對定子線圈的層數為1層的例子進行了說明,但本發明不限定於此。也可以對在定子鐵芯4的周向上具有多層構造的定子線圈適用本發明。

(變形例5)

在上述的實施方式中,對定子線圈的段數為4段的例子進行了說明,但本發明不限定於此。既可以是3段以下,也可以是5段以上。

(變形例6)

在上述的實施方式中,對在配置有定子線圈的連接端子部52、53一側的第1直線部56a設置段過渡部54的例子進行了說明,但本發明不限定於此。也可以在第1直線部56b設置段過渡部54。

(變形例7)

在上述的實施方式中,說明了在一個斜行部62(段過渡部54)中,在一端側構成彎曲角部55的一部分,在另一端側不構成彎曲角部55的一部分的例子,但本發明不限定於此。也可以分別在段過渡部54的兩端構成彎曲角部55的一部分。此外,至少在一個單位卷繞部51中,斜行部62(段過渡部54)的一部分由彎曲角部55的一部分構成即可。

本發明不限定於上述的實施方式,只要不損害本發明的特徵,在本發明的技術思想的範圍內能夠想到的其他方式也包含於本發明的範圍內。

下述的優先權基礎申請的公開內容以引用方式編入於此。

日本專利申請2014年第140466號(2014年7月8日申請)

標記說明:

1定子,2轉子,4定子鐵芯,5定子線圈,8軸,9殼體,9a、9b端部支架,9c中心支架,11軸承,20絕緣件,20a覆蓋部,20b凸緣部,21防脫落片,21a覆蓋部,21b插入部,40槽,41齒,43芯背,50卷繞部,51單位卷繞部,51a第1卷繞部,51b第2卷繞部,51c第3卷繞部,51d第4卷繞部,52、53連接端子部,54(54a、54b、54c)段過渡部,55彎曲角部,56a、56b第1直線部,56c、56d第2直線部,57非重複區域,58重複區域,59電源連接用端子,60導體,61直線部,62斜行部,70a模具,70b模具,71輥,72支承棒,90半成品,100旋轉電機,905定子線圈,950卷繞部,951單位卷繞部,954段過渡部,956c、956d第2直線部。

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