同心卷绕线圈的成形方法以及成形装置的制造方法

文档序号:9332973阅读:453来源:国知局
同心卷绕线圈的成形方法以及成形装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及同心卷绕线圈的成形方法以及成形装置,特别涉及由缠绕规定多匝数的扁平导线成形出从定子铁芯的轴向端面突出的线圈端部形成为多个不同的非直线形状的同心卷绕线圈的成形方法以及成形装置。
【背景技术】
[0002]以往,公知有从定子铁芯的轴向端面突出的线圈端部形成为多个不同的非直线形状的定子线圈的成形方法以及成形装置(例如,参照专利文献I)。该专利文献I记载的成形装置具备:保持机构,其对剖面形成为矩形状的扁平导线进行保持;金属模,其将保持于保持机构的规定长度的扁平导线折弯加工成定子线圈;以及移动机构,其使金属模朝向保持机构行程移动。在上述成形装置中,若通过移动机构使金属模朝向保持机构行程移动,则保持于保持机构的规定长度的扁平导线被折弯加工成与定子线圈的线圈端部对应的对应部位形成为曲柄状、圆弧状以及屈曲状。若进行上述折弯加工,则成形出对线圈端部实施了曲柄成形、圆弧成形以及沿边成形的单层定子线圈。
[0003]专利文献1:日本特开2012-239371号公报
[0004]然而,上述专利文献I记载的技术是由扁平导线成形出单层定子线圈的技术,因此难以应用于由缠绕多匝数的扁平导线成形出同心卷绕线圈的情况。另外,即便应用,成形出同心卷绕线圈也花费功夫、时间,并且存在成形精度降低的可能性。

【发明内容】

[0005]本发明是鉴于上述点而完成的,其目的在于提供能够简易且在短时间内高精度地进行线圈端部形成为多个不同的非直线形状的同心卷绕线圈的成形的同心卷绕线圈的成形方法以及成形装置。
[0006]本发明的一实施方式是一种同心卷绕线圈(14)的成形方法,其由缠绕规定多匝数的扁平导线(28)成形出从定子铁芯(12)的轴向端面突出的线圈端部(34、36)形成为多个不同的非直线形状的同心卷绕线圈(14),其中,通过使金属模(42、44)相对于安置好的上述扁平导线(28)沿规定方向行程移动而以一道工序将上述线圈端部(34、36)形成为上述多个不同的非直线形状,使用具有在安置的上述扁平导线(28)的绕组的层叠方向上隔着规定的间隙而排列配置的多个翅片(62、84)的翅片状金属模(44),将上述扁平导线(28)的与上述线圈端部(34、36)对应的对应部位插入上述规定的间隙,由此朝向上述层叠方向进行折弯加工,且使用与上述翅片状金属模(44) 一体构成并具有朝向与安置的上述扁平导线(28)的上述层叠方向正交的正交方向的加工面(46、50、54、58)的外形成形用金属模(42,44)来朝向上述正交方向进行折弯加工,从该对应部位的中央侧朝向两外侧进行上述扁平导线(28)的上述对应部位的折弯加工。
[0007]本发明的一实施方式是一种同心卷绕线圈(14)的成形装置(40),其由缠绕规定多匝数的扁平导线(28)成形出从定子铁芯(12)的轴向端面突出的线圈端部(34、36)形成为多个不同的非直线形状的同心卷绕线圈(14),其中,所述成形装置(40)具备:翅片状金属模(44),其具有在安置的上述扁平导线(28)的绕组的层叠方向上隔着规定的间隙而排列配置的多个翅片(62、84),将上述扁平导线(28)的与上述线圈端部(34、36)对应的对应部位插入上述间隙,由此来朝向上述层叠方向进行折弯加工;外形成形用金属模(42、44),其与上述翅片状金属模(44) 一体构成,并具有朝向与安置的上述扁平导线(28)的上述层叠方向正交的正交方向的加工面(46、50、54、58),朝向上述正交方向对上述扁平导线(28)的上述对应部位进行折弯加工;以及移动机构(100、102、104、106),其使上述翅片状金属模(44)以及上述外形成形用金属模(42、44)相对于安置好的上述扁平导线(28)而沿规定方向行程移动,从该对应部位的中央侧朝向两外侧来进行上述扁平导线(28)的上述对应部位的折弯加工。
[0008]根据本发明,能够简易且以短时间高精度地进行线圈端部形成为多个不同的非直线形状的同心卷绕线圈的成形。
【附图说明】
[0009]图1是供由作为本发明的一实施例的同心卷绕线圈构成的线圈组搭载的定子的结构图。
[0010]图2是用于对使用多个本实施例的同心卷绕线圈来构成线圈组的方法进行说明的图。
[0011]图3是本实施例的同心卷绕线圈的成形完成前的结构图。
[0012]图4是本实施例的同心卷绕线圈的成形完成后的结构图。
[0013]图5是本实施例的同心卷绕线圈的成形装置的立体图。
[0014]图6是本实施例的同心卷绕线圈的成形装置的俯视图。
[0015]图7是本实施例的同心卷绕线圈的成形装置所具备的外形成形用金属模的凸模的结构图。
[0016]图8是本实施例的同心卷绕线圈的成形装置所具备的外形成形用金属模的凹模的结构图。
[0017]图9是本实施例的同心卷绕线圈的成形装置所具备的翅片状金属模的结构图。
[0018]图10是基于本实施例的同心卷绕线圈的成形装置的成形完成后的立体图。
[0019]图11是基于本实施例的同心卷绕线圈的成形装置的成形完成后的俯视图。
[0020]图12是呈现基于作为本发明的变形例的同心卷绕线圈的成形装置的成形顺序的图。
【具体实施方式】
[0021]以下,使用附图对本发明所涉及的同心卷绕线圈的成形方法以及成形装置的【具体实施方式】进行说明。
[0022]图1是表示供由作为本发明的一实施例的同心卷绕线圈构成的线圈组搭载的定子的结构图。此外,图1 (A)表示定子组装完成前的状态,另外,图1 (B)表示定子组装完成后的状态。图2是表示用于对使用多个本实施例的同心卷绕线圈来构成线圈组的方法进行说明的图。此外,图2(A)表示两个同心卷绕线圈组装完成前的状态,另外,图2(B)表示两个同心卷绕线圈的组装完成后的状态。图3表示本实施例的同心卷绕线圈成形完成前的结构图。另外,图4表示本实施例的同心卷绕线圈成形完成后的结构图。此外,图3(A)、图3(B)以及图4 (A)、图4 (B)表不立体图,另外,图3 (C)以及图4 (C)表不俯视图。
[0023]在本实施例中,定子10例如是在三相交流马达等旋转电机中使用的固定件。定子10相对于作为旋转件的转子隔着规定气隙地配置于径向外侧,通过通电产生使转子旋转的磁场。定子10具备定子铁芯12和定子线圈14。定子铁芯12是形成为中空圆筒状的部件。此外,定子铁芯12也可以是沿轴向层叠涂覆了绝缘层的多个电磁钢板而形成的。另外,在定子铁芯12的径向外侧面可以安装圆筒状的轭,该圆筒状的轭由涂覆了绝缘层的对软磁性体粉末压缩成型的材料形成。
[0024]定子铁芯12具有形成为圆环状的轭16和从轭16的径向内侧面朝向径向内侧(轴中心侧)突出的齿18。齿18在轭16的径向内侧面沿周向设置有多个(例如96个),且沿周向等间隔地设置。在周向上邻接的两个齿18之间形成有槽20。
[0025]在各齿18分别卷绕有上述定子线圈14。定子线圈14相对于定子铁芯12而在定子铁芯12的径向内侧沿周向配设有多个(例如96个)。定子线圈14通过沿周向配设多个而构成线圈组22。线圈组22通过以沿周向排列的方式配置多个定子线圈14而形成为圆环状。线圈组22是通过沿周向一个一个错开地配置收纳多个定子线圈14的槽20并且针对每一个槽20沿各定子线圈14的导线缠绕的层叠方向(即径向)重叠周向上分离规定距离而存在的两个定子线圈14构成的。
[0026]此外,在定子10例如应用于三相交流马达的情况下,各定子线圈14分别构成U相线圈、V相线圈以及W相线圈中的任一线圈。在该情况下,作为定子线圈14的U相线圈、V相线圈以及W相线圈沿周向依次卷绕于齿18。
[0027]定子铁芯12由周向上分割的多个(例如48个)分割式铁芯24构成。S卩,定子铁芯12在周向上分割为多个分割式铁芯24。全部的分割式铁芯24彼此具有相同的形状,具体而言,具有包括相互相同的周向角度的轭16和两个齿18的形状。
[0028]定子10另外还具备确保定子铁芯12与定子线圈14的绝缘性的绝缘部件26。绝缘部件26针对定子铁芯12所具有的每个分割式铁芯24而设置。绝缘部件26具有与分割式铁芯24的形状一致的形状。绝缘部件26由纸、树脂(例如热固化性树脂、热塑性树脂等)等构成,在分割式铁芯24与定子线圈14之间形成有薄膜绝缘层。
[0029]安装了绝缘部件26的分割式铁芯24以线圈组22所具有定子线圈14配置于两个齿18之间的槽20的方式从径向外侧插入线圈组22。而且,若全部的分割式铁芯24组装于线圈组22,则构成组装有定子铁芯12和定子线圈14的定子10。
[0030]定子线圈14由剖面形成为矩形状(具体而言为长方形)的扁平导线构成。周向上配设有多个的各定子线圈14分别是通过折弯加工缠绕规定多匝数(例如5周)的扁平导线而成形的同心卷绕线圈。以下,将定子线圈14成形完成前的扁平导线称为扁平导线28,另外,将成形完成后的定子线圈14称为同心卷绕线圈14。
[0031]扁平导线28通过将一根直线状的金属线卷绕于椭圆形状卷线装置的椭圆形状的金属模而如图3所示地形成为缠绕规定多匝数的近似椭圆形状。此外,扁平导线28的角部可以进行倒角加工。扁平导线28由导电性高的例如铜、铝等金属构成。另外,同心卷绕线圈14通过使用后述的成形装置折弯加工近似椭圆形状的扁平导线28而如图4所示地形成为缠绕规定多匝数的近似六边形状。
[0032]同心卷绕线圈14具有插槽部30、32和线圈端部34、36。插槽部30、32是收纳于定子铁芯12的槽20内的部位。线圈端部34、36是从定子铁芯12的轴向两端部朝向轴向外侧突出的部位。插槽部30、32以在轴向上贯穿定子铁芯12的周向上分离规定距离的相互不同槽20的方式而大致呈直线状地延伸。线圈端部34、36以在相对于定子铁芯12的轴向两端部位于轴向外侧的位置将周向两个插槽部30、32彼此连接起来的方式弯曲。
[0033]成形完成前的扁平导线28构成为与同心卷绕线圈14的插槽部30、32对应的槽对应部位大致形成为直线状且与同心卷绕线圈14的线圈端部34、36对应的线圈端部对应部位将两侧的槽对应部位彼此大致呈直线状地连接起来,在层叠方向上排列的导线彼此平行排列。在扁平导线28的层叠方向上排列的导线中各层的槽对应部位以及与线圈端部36对应的线圈端部对应部位形成于相同的平面上。另一方面,在扁平导线28的层叠方向上排列的导线中各层的与线圈端部34对应的线圈端部对应部位形成为通过倾斜地连接并度过两侧的槽对应部位之间来对在扁平导线28的层叠方向上排列的全部的导线分别进行一层的线道变更。
[0034]同心卷绕线圈14的两端为了与其他同心卷绕线圈14或端子连接而朝向定子铁芯12的轴向两端中相同的轴向侧(以下,称为轴向引线侧)突出。线圈端部34设置于轴向引线侧,另外,线圈端部36设置在与轴向引线侧相反的轴向引线相反侧。以下,将线圈端部34称为引线侧线圈端部34,另外,将线圈端部36称为引线相反侧线圈端部36。插槽部30设置于周向一侧,另外,插槽部32设置于周向另一侧。以下,将插槽部30称为一侧插槽部30,另外,将插槽部32称为另一侧插槽部32。
[0035]插槽部30、32彼此在与轴向正交的周向上分离规定角度距离。另外,同心卷绕线圈14构成为在扁平导线28的剖面短边方向上层叠有多根导线。同心卷绕线圈14构成为在层叠方向上相邻的导线间形成有规定的间隙。同心卷绕线圈14以插槽部30、32间的距离根据层叠方向位置而变化的方式形成为剖面呈梯形状。该剖面呈梯形状的形成是为了将同心卷绕线圈14的插槽部30、32分别适当地收纳于槽20而进行的。同心卷绕线圈14以导线的层叠方向和与定子铁芯12的轴向正交的径向一致的方式组装于定子铁芯12。
[0036]在上述同心卷绕线圈14中,当扁平导线28的缠绕匝数例如为“5”时,在引线相反侧线圈端部36、一侧插槽部30、以及另一侧插槽部32中,各自的导线的层叠数为5层,另一方面,在引线侧线圈端部34中,导线的层叠数为4层。
[0037]同心卷绕线圈14的线圈端部34、36分别形成为多个不同的非直线形状。具体而言,线圈端部34、36分别形成为3种非直线形状,即成形为朝向定子铁芯12的径向而呈阶梯状地屈曲的曲柄状(曲柄成形)、成形为配合圆环状的定子铁芯12的圆弧而弯曲的圆弧状(圆弧成形)、并且成形为在扁平导线28的剖面较长方向上屈曲的屈曲状(沿边成形)。
[0038]曲柄成形以及圆弧成形是在朝向扁平导线28的层叠方向的径向上的折弯加工,另外,沿边成形是朝向与扁平导线28的层叠方向正交的正交方向的折弯加工。曲柄成形是为了导线间在扁平导线28的层叠方向上的线道更改(lane change)而进行的折弯加工。圆弧成形是为了将同心卷绕线圈14高效地收
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