旋转电机的制作方法

1.本发明涉及旋转电机，特别涉及构成马达的定子的铁芯的绕组构造。


背景技术：

2.作为马达，例如已知有通过轴承支承于定子的外周的转子进行旋转的外转型马达。定子由多个铁芯(分割铁芯)沿周向组合而构成。在分割铁芯组装有绝缘材料的线圈架，在该线圈架上卷绕圆形截面、方形截面的漆包线的线圈，从而形成分割磁极。通过将这些多个分割磁极组装成环状从而构成定子。另一方面，转子通过在环状构件的内侧固定稀土类、铁氧体等永磁铁而构成。转子通过流过与定子的线圈相位不同的电流而将电能转换为机械能，从而旋转。
3.关于定子以及线圈架的绕组构造，在例如专利文献1中进行了公开。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2005-20875号公报
7.在线圈使用了方形截面电线的分割铁芯集中卷绕的马达中，如图1所示，以在由线圈架4构成的3个平面以及相邻的分割铁芯3的绝缘边界线9构成的梯形截面内使方形截面电线具有最大密度的方式来配置分割铁芯3。在该情况下，在分割铁芯3的轴向的端部，形成有使电线跳过多匝而移动的跳线10a、10b(总地以10表示)。(图1的(b)是图1的(a)的a-a向视图。)
8.在线圈架的绕组构造中，在圆形截面电线的情况下，能够利用构成下层的线圈的电线的凹谷间来约束线圈表面的位置，但在方形截面电线的情况下没有约束线圈表面的位置的机构。因此，由于绕组时的张力，跳线10以通过最短的路径的方式被拉伸，从而如图1的(a)中的跳线10a、10b那样，相对于理想的位置发生偏移。其结果是，如图1的(b)所示，跳线10产生相比于分割铁芯3的绝缘边界线9突出的突出部91。在该状态下，存在无法满足马达所要求的绝缘性能、且在更严重的情况下也不能进行分割磁极的周向的组装的课题。


技术实现要素：

9.发明要解决的课题
10.本发明的目的在于，防止使用了方形截面电线线圈的分割铁芯的电线的位置偏移。更具体而言，在于抑制在集中卷绕的分割铁芯马达中由于跳线引起的方形截面电线线圈的移动。
11.用于解决课题的方案
12.本发明的旋转电机的优选例为，旋转电机具有定子以及转子，所述定子具有包括线圈架以及在所述线圈架卷绕方形截面电线而成的多层线圈的齿部，其中，
13.所述多层线圈具有第一层、以及与所述第一层的外侧相邻地形成的第二层，
14.在所述第一层的规定的部位形成有凹陷或突起，
15.所述第二层的初始卷位于比所述第一层的终端卷靠外侧处，并且通过所述第一层的凹陷或所述突起限制所述第二层的初始卷的至少一部分向该齿部的伸长方向移动。
16.在优选例中，在所述线圈架的至少角部设置有突起，通过所述突起形成所述第一层中的所述凹陷或突起。
17.另外，在优选例中，在所述线圈架的对置的两侧的侧面沿该多层线圈的卷绕方向平行地设置有多个所述突起。
18.另外，在优选例中，经由跳线将所述方形截面电线的、所述第一层的终端卷与所述第二层的初始卷之间连接，该跳线与所述凹陷或突起抵接。
19.发明效果
20.根据本发明，能够防止线圈侧面的方形截面电线的位置偏移，且能够将横跨多匝的跳线配置于线圈的轴向的一端面上。由此，能够将跳线的延长部即线圈侧面的电线收容于绝缘边界线内，能够得到在梯形形状的绕组范围内高密度地卷绕了的方形截面电线的线圈，从而能够实现高效率、高输出的马达。
附图说明
21.图1是示出以往技术中的线圈架的绕组构造的图。
22.图2是示出外转型马达的结构的图。
23.图3是与转子的旋转轴正交的方向的定子的剖视图。
24.图4是示出实施例1中的线圈架的立体图。
25.图5是示出实施例1中的线圈架的绕组构造的立体图。
26.图6是示出实施例1中的线圈架的绕组的卷绕工序的图。
27.图7是用于说明实施例1中的线圈架的突起的宽度尺寸的图。
28.图8是示出实施例2中的线圈架的绕组的卷绕工序的图。
29.图9是用于说明实施例2中的线圈架的突起的宽度尺寸的图。
30.图10是用于说明线圈架突起的高度尺寸的图。
31.图11是用于说明线圈架突起的角部半径的尺寸的图。
32.图12是用于说明线圈架突起的角部尺寸的图。
33.图13是示出实施例3中的绕组步骤的图。
34.图14是用于说明实施例3中的绕组的宽度尺寸的图。
35.附图标记说明：
36.1：定子；
37.2：转子；
38.3：分割铁芯；
39.4：线圈架；
40.41：突起；
41.5：线圈；
42.6：分割磁极；
43.9：绝缘边界线；
44.10：跳线；
45.12：第一层绕组的突起；
46.13：第二层绕组的突起；
47.14：第三层绕组的突起；
48.15：第四层绕组的突起；
49.16：方形截面电线；
50.17：第二层绕组的凹陷；
51.18：第四层绕组的凹陷。
具体实施方式
52.以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
53.[实施例1]
[0054]
图2示出外转型马达的结构。外转型马达构成为具有定子1、以及通过轴承支承于定子1的外周而进行旋转的转子2。
[0055]
如图3所示，定子1如下那样形成：沿周向配置多个分割磁极6，在由线圈架4构成的3个平面和相邻的分割铁芯3的绝缘边界线9构成的梯形截面的空间中收纳线圈5。分割铁芯3通常通过冲裁、铆接、焊接、基于树脂的粘结等方式将厚度0.1mm～0.5mm程度的电磁钢板(表面具有绝缘膜以使得不通电)层叠而构成。
[0056]
在线圈5使用了方形截面电线的分割铁芯集中卷绕的马达中，以在该梯形截面内使方形截面电线成为最大密度的方式进行配置。在分割铁芯3的轴向(图2的a方向)的端部，形成有使电线跳过多匝而移动的跳线10(图6中的10a、10b这两处)。在梯形空间中，在相同匝数的条件下，越是卷绕单位导体截面积较大的电线则铜损越少，马达的效率提高。另一方面，在相同的单位导体面积的条件下，越是增加匝数则越得到安培匝数，因此马达的输出提高。因此，通过增加由线圈架4构成的3个平面、以及相邻的分割铁芯3的绝缘边界线9构成的梯形截面内的导体面积的比率，从而能够使马达的效率、输出增加。
[0057]
图4示出线圈架4的结构。
[0058]
线圈架4是由pbt、lcp等绝缘材料构成的四边形状，在其外周部卷绕漆包线等电线(绕组)而形成四边形状的线圈(方形截面电线线圈)，中空部42组装于分割铁芯3。图5示出将形成有方形截面电线线圈5的线圈架4装配于分割铁芯3的状态。
[0059]
特征点在于，在线圈架4的对置的两个侧面的外面侧分别与轴向(即转子2的旋转轴方向)平行地设置有两根突起411、413、412、414(总称为41)。该突起41在方形截面电线的卷层形成突起，从而抑制线圈侧面的位置偏移，特别是抑制方形截面电线线圈的跳线相对于齿部的伸长方向的移动。在一侧面侧形成的突起的数目与在该面侧产生的跳线10的数目相对应。例如，两个突起412、414与两根跳线10a、10b(图5)卡合以限制其位置偏移。
[0060]
另外，在线圈架4的对置的两个侧面的外面侧分别形成突起41的理由为，可应对将绕组从右起顺时针卷绕的情况、以及将绕组从左起逆时针卷绕的情况。即，在图示的例子中，一个线圈架4能够应对顺时针的绕组和逆时针的绕组这两方。需要说明的是，在仅顺时针的绕组或者仅逆时针的绕组的情况下，仅在线圈架4的对置的两个侧面中的一方的面具有突起即可。
[0061]
另外，突起41不需要为轴向上连续的构造，例如也可以是非连续的构造。为了大幅
防止跳线的位置偏移，优选至少在线圈架4的角部设置突起41。
[0062]
接下来，参照图6对线圈架的绕组的卷绕工序进行说明。
[0063]
在此，突起41在绕组的行进方向的位置设置于跳线10的结束位置的1匝前的位置。卷绕工序按照以下(1)～(8)的步骤进行。需要说明的是，(1)～(8)示出各阶段下的线圈末端的状态。
[0064]
(1)卷绕前的线圈架4的状态。
[0065]
(2)从下方(分割铁芯3侧)朝向上方(绕组的行进方向(x方向))卷绕第一层。此时，在4处突起41的上部形成绕组的突起12。
[0066]
(3)将绕组在上端部折回，从上方朝向下方(y方向(与x方向相反的方向))卷绕第二层。在第一层的突起上形成第二层的突起13。
[0067]
(4)从下端部形成第一跳线10a。在此，第一跳线10a的端部卡挂于第二层的突起13a而被定位。
[0068]
(5)从第一跳线10a的结束位置起，从下方朝向上方(x方向)卷绕第三层。此时，在第二层的突起13b上形成第三层的突起14。
[0069]
(6)将绕组在上端部折回，从上方向下方卷绕第四层。此时，在第三层的突起14之上形成第四层的突起15。
[0070]
(7)从下折回端部形成第二跳线10b。在此，第二跳线10b的端部卡挂于第四层的突起15b而被定位。
[0071]
(8)最后，从第二跳线10b的结束位置起，从下方朝向上方进行卷绕，并在上端部结束。最终完成了绕组的线圈架4如图5所示。
[0072]
如以上那样，跳线10的结束端部卡挂于在线圈架4的侧面的突起41卷绕线圈5而形成的突起13a、15b，从而能够约束线圈的位置，且能够抑制方形截面电线的位置偏移。由此，在线圈5的轴向的一端面上构成跳线10a、10b，能够将线圈侧面的电线收容在比绝缘边界线靠内侧处。
[0073]
在此，如图7所示，相对于方形截面电线16的宽度wc的最小宽度而将线圈架4的突起41的宽度wp设定得较小，由此能够对应于方形截面电线16的制造尺寸误差而在线圈架的上层无间隙地卷绕线圈。
[0074]
[实施例2]
[0075]
参照图8～图12对实施例2进行说明。
[0076]
实施例2使用与实施例1同样的线圈架4(图4)，但在将突起41在绕组的行进方向上的位置设置于跳线10的结束位置这一点上不同。其他结构与实施例1相同。
[0077]
以下，参照图8对卷绕的工序进行说明。(1)～(8)示出各阶段下的线圈末端的状态。
[0078]
(1)卷绕前的线圈架4的状态。
[0079]
(2)从下方(分割铁芯3侧)朝向上方(x方向)卷绕第一层。此时，在4处突起41的上部形成绕组的突起12。
[0080]
(3)将绕组在上端部折回，从上方朝向下方(y方向)卷绕第二层。在此，在第二层的卷绕后形成跳线10a，且避开作为其结束位置的突起12a而形成凹陷17a。在第三层中不形成跳线10a的位置的突起41上卷绕方形截面电线而形成第二层的突起13。
[0081]
(4)从下端部形成第一跳线10a。在此，第一跳线10a的端部埋设于第一层的凹陷17a而被定位。
[0082]
(5)从第一跳线10a的结束位置起，从下方朝向上方(x方向)卷绕第三层。此时，在第二层的突起13上形成第三层的突起14。
[0083]
(6)将绕组在上端部折回，从上方朝向下方卷绕第四层。此时，在第四层的卷绕后形成跳线，其避开作为其结束位置的突起14b而形成凹陷18b。
[0084]
(7)从下折回端部形成第二跳线10b。在此，第二跳线10b的端部埋设于第三层的凹陷18b而被定位。
[0085]
(8)最后，从第二跳线10b的结束位置向上方(x方向)进行卷绕，且在上端部结束。
[0086]
如以上那样，跳线10a、10b的结束端部埋设于以避开在线圈架4的侧面的突起41上卷绕线圈5而构成的突起12a、14b的方式卷绕形成的凹陷17a、18b，从而其位置被约束，能够抑制方形截面电线的位置偏移。由此，在线圈5的轴向的一端面上构成跳线10，能够将线圈侧面的电线收容在比绝缘边界线靠内侧处。
[0087]
在此，如图9所示，相对于方形截面电线16的宽度wc的最大宽度而将线圈架4的突起41的宽度wp设定得较大，从而能够对应于方形截面电线16的制造尺寸误差而使形成于第二层的凹陷17a的宽度wg比方形截面电线16的宽度wc小，能够将跳线10a的端部插入凹陷，从而得到稳定的固定力。
[0088]
可以说实施例1及2是共通的，但相比于图10的(b)而如图10的(a)所示那样，通过使线圈架的突起41的高度hp比方形截面电线16的角部的最小半径r大(r＜hp)，从而能够进一步减小方形截面电线16相对于突起41在绕组行进方向上的位置偏移。
[0089]
另外，可以说实施例1及2是共通的，但相比于图11的(b)而如图11的(a)所示那样，若使线圈架4的突起41的角部半径rp比突起以外的线圈架4的表面的角部半径rb小，则约束跳线的终端部的突起41的面积变大，因此可得到稳定的跳线的定位效果。
[0090]
另外，若将线圈架4的突起41的角部形状设为以突起的高度方向作为长边a(＝rb+hp)、以与突起41的高度垂直的方向作为短边b的椭圆形状，且使短边b比突起以外的线圈架4的表面的角部半径rb小，则同样地约束跳线的终端部的突起41的面积变大，因此可提高跳线终端部的定位效果。
[0091]
[实施例3]
[0092]
使用图13以及图14对实施例3进行说明。在实施例3中，在线圈架4不设置实施例1那样的突起41，而通过对绕组的构造进行改造以在卷层形成凹陷，并利用该凹陷来进行绕组相对于跳线的定位。
[0093]
以下，参照图13对卷绕的工序进行说明。(1)～(8)示出各阶段下的线圈末端的状态。
[0094]
(1)卷绕前的线圈架4的状态。
[0095]
(2)从下方(分割铁芯3侧)朝向上方(x方向)卷绕第一层。
[0096]
(3)将绕组在上端部折回，从上方向下方(y方向)卷绕第二层。在第二层的卷绕后形成跳线10a，避开其结束位置而形成凹陷17a。在此，如图14所示，通过在线圈架4的侧面隔开电线16的1根宽的间隔进行卷绕而形成凹陷17a。
[0097]
(4)从下端部形成第一跳线10a。在此，第一跳线10a的端部埋设于第二层的凹陷
17a而被定位。
[0098]
(5)从第一跳线10a的结束位置起，从下方朝向上方(x方向)卷绕第三层。
[0099]
(6)将绕组在上端部折回，从上方向下方卷绕第四层。此时，在第四层的卷绕后形成跳线，在其结束位置形成凹陷18b。
[0100]
(7)从下折回端部形成第二跳线10b。在此，通过在线圈架4的侧面将电线隔开1根宽的间隔进行卷绕而形成凹陷18b。将第二跳线10b的端部埋设于第三层的凹陷18b而对其进行定位。
[0101]
(8)最后，从第二跳线10b的结束位置朝向上方(x方向)进行卷绕，且在上端部结束。
[0102]
如以上那样，通过将跳线10a、10b的结束端部埋设于在线圈架4的侧面将电线隔开1根宽的间隔进行卷绕而形成的凹陷17a、18b，从而能够约束跳线的终端的位置，且能够抑制电线的偏移。其结果是，在线圈5的轴向的一端面上构成跳线10，能够将线圈侧面的电线收容于比绝缘边界线靠内侧处。
[0103]
需要说明的是，上述实施例对具有外转型的分割铁芯的集中卷绕马达进行了说明，但也能够应用于具有内转型的分割铁芯的集中卷绕马达。