专利名称：旋转电机、定子线圈的制造方法及电动助力转向用电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机和发电机等旋转电机、定子线圈的制造方法及电动助力转向用电动机，尤其是涉及适用于具有被分割的定子铁芯的旋转电机、定子线圈的制造方法及电动助力转向用电动机。
背景技术：
在现有的旋转电机中，常见将定子铁芯分割为多个部分，在每个磁极集中地绕制线圈。第1类型，例如，如专利第3355700号和专利第3430521号所记载，将各磁极在铁芯底座沿周方向分割，被分割为齿部分的铁芯底座部分是一体化为T字状。第2类型，例如，如专利第2547131号和特开平6-133501号公报所记载，被分割为齿部分和环状铁芯底座部分。
这样，通过分割线圈，由于可确保对绕线机的嘴移动所需要的轨道而绕制线圈，故线圈的排列性好、可得到高的线圈层叠系数(laminationfactor)。而且，磁性无效部分的线圈端部变小，可使旋转电机的轴长缩短，并可减小铜损。由以上理由，可实现旋转电机的小型化和高效率化，故可有利于在搭载空间或重量有限制的汽车用旋转电机等中的采用。
而且，由于使旋转电机小型化、低成本化，将串连的同相线圈连续绕制，采用极力减少线圈末端的连接点数的结构。这里需要串联绕制的线圈间的连接线的处理，自线圈架到外侧有充分的空间余度的情况下，如特开平10-271718号公报和特开平11-18331号公报记载，常见在线圈架的外周以一体设导管、缠绕连接线的构造。
但是，特别是用于汽车的旋转电机中，径方向的尺寸限制严格，或线圈向粗线化方向发展，往往在线圈端部的背面不缠绕连接线。为此，例如，如“日经Automotive Technology Autumn、P186(2004)”所记载，在线圈端部的上部空间配置连接线。而连续绕制相邻的2个串联的线圈，在线圈端部的上部搭载埋入导体的树脂性接线用基板，将剩余的12根末端线连接成回路。但是，在线圈端部的上部，由于连接线突出大，故使接线用部件的底部变高，避免连接线和接线用部件之间的干涉。这样，若在线圈端部的上部空间配置连接线，则突出在线圈端部上部的连接线长，存在为了设置该容纳空间不能减小旋转电机的轴方向尺寸这一问题。尤其是即使在电动助力转向用电动机中，以在转向柱上安装电动机的柱式在车室内配置电动机，从其安装空间的点，期望缩短其轴方向的长度。
专利文献1专利第3355700号；专利文献2专利第3430521号；专利文献3专利第2547131号；专利文献4特开平6-133501号公报；专利文献5特开平10-271718号公报；专利文献6特开平11-18331号公报。
发明内容
本发明的目的在于，提供可缩短轴方向长度的旋转电机、定子线圈的制造方法及电动助力转向用电动机。
(1)为了达到上述目的，本发明为具有定子；和介于空隙与该定子相对配置的转子的旋转电机，上述定子具有定子铁芯；和安装在该定子铁芯上的多相定子线圈。上述定子铁芯，是通过结合被分割的多个铁芯片而形成的。上述定子线圈，集中绕制在上述铁芯片的齿部的外围安装的线圈架上，并且在相互邻接的齿部中连续绕制同相的方向不同的线圈，并且，连接绕制在第1上述齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线，底面位于比上述线圈架的轴方向的端部还要低的位置，比线圈架的最外周更近径方向的中心侧。
通过该构成可缩短旋转电机轴方向的长度。
(2)在上述(1)中，优选是上述连接线位于上述第2定子线圈的线圈端部上，上述连接线的底面在比上述线圈架的上端面还低的位置。
(3)在上述(1)中，优选是上述连接线紧密地位于上述第2定子线圈的线圈端部上。
(4)在上述(1)中，优选是上述连接线位于上述第1定子线圈的线圈架的旋转电机的轴方向的端面上，上述连接线的底面在比线圈的最外层还低的位置。
(5)在上述(1)中，优选是上述连接线配置在上述第2定子线圈的线圈端部的最外层与最外周和上述线圈架的轴环间的空隙内，上述连接线的底面在比上述线圈的最外层还低的位置。
(6)而且，为了达到上述目的，本发明是，在定子铁芯的齿部的外围安装的线圈架上，集中绕制同一形状的第1及第2定子线圈，同时，在相互邻接的齿部连续绕制同相、方向不同的线圈的定子线圈制造方法，上述第1及第2定子线圈的线圈轴心，以偏离定子的轴方向的状态连续绕制，将连接上述第1及第2定子线圈的连接线移动到上述第2定子线圈的线圈端部上后，使从上述连接线所在的线圈端部侧看到的两线圈的相对位置一致。
通过该构成可缩短旋转电机轴方向的长度。
(7)并且，为了达到上述目的，本发明是，在定子铁芯的齿部的外围安装的线圈架上，集中绕制同一形状的第1及第2定子线圈，同时，在相互邻接的齿部连续绕制同相、绕制方向不同的线圈的定子线圈制造方法，上述第1及第2定子线圈的线圈轴心，以偏离定子的轴方向的状态连续绕制，将连接上述第1及第2定子线圈的连接线移动到上述第2定子线圈的线圈端部上后，使上述第1及第2定子线圈相对反相，使从上述连接线所在的线圈端部侧看到的两线圈的相对位置一致。
通过该方法，可缩短旋转电机轴方向的长度。
(8)而且，为了达到上述目的，本发明是，由多相交流电驱动、输出控制方向用转矩的电动助力转向用电动机，具有定子；和介于空隙相对配置在该定子中的转子的旋转电机。上述定子具有定子铁芯；和装入在该定子铁芯的多相定子线圈。上述定子铁芯，是通过结合所分割的多个铁芯片形成的。上述定子线圈集中绕制在上述铁芯片的齿部的外围安装的线圈架上，并且在相互邻接的齿部连续绕制同相、绕制方向不同的线圈，并且，连接绕制在第1上述齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线，底面位于比上述线圈架的轴方向的端部还要低的位置，比线圈架的最外周更近径方向的中心侧。
通过该构成，可缩短旋转电机轴方向的长度。
(发明效果)根据本发明，可缩短旋转电机轴方向的长度。
图1是表示本发明一实施方式的旋转电机构成的横剖视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明一实施方式的旋转电机制造时的立体图。
图4是本发明一实施方式的旋转电机制造时的立体图。
图5是本发明一实施方式的旋转电机制造时的立体图。
图6是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主视图。
图7是本发明一实施方式的旋转电机制造时的立体图。
图8是本发明一实施方式的旋转电机制造时的立体图。
图9是本发明一实施方式的旋转电机制造时的俯视图。
图10是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主视图。
图11是本发明一实施方式的旋转电机制造时的俯视图。
图12是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分剖视图。
图13是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分剖视图。
图14是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分剖视图。
图15是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分剖视图。
图16是图14所示例中的本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分主视图。
图17是图15所示例中的本发明一实施方式的旋转电机制造时的俯视图。
图18是由本发明一实施方式的旋转电机第2方法制造时的主视图。
图19是由本发明一实施方式的旋转电机第2方法制造时的主视图。
图20是由本发明一实施方式的旋转电机第2方法制造时的俯视图。
图21是由本发明一实施方式的旋转电机第2方法制造时的俯视图。
符号说明10，10A-绕线模具；12-导轨；14-握持机构；16-衬垫；20-喷嘴；110-定子；112-T字型分割底座铁芯；112BO-线圈架；114-定子线圈；130-转子；EL-连接线。
具体实施例方式
以下，利用图1～图15，对由本发明一实施方式的旋转电机的构成及其制造方法进行说明。在此，以电动助力转向用电动机为一例进行说明。
首先，利用图1及图2，对由本发明一实施方式的旋转电机的构成进行说明。
图1是表示本实施方式的旋转电机构成的横剖视图。图2是图1的A-A剖视图。
如图1所示，旋转电机100是具有定子110、和在该定子110的内侧可旋转支持的转子130的表面磁铁型同步电动机。旋转电机100，用具有电池的车载电源、例如14伏系列电源(电池的输出电压为12伏)或24伏系列电源或42伏列系电源(电池的输出电压为36伏)或48伏系电源供电驱动。
定子110，具有用层叠硅钢板形成的磁性体形成的定子铁芯112，和保持在定子铁芯112的槽内的定子线圈114。定子铁芯112利用图2如后述，分割圆环状的底座铁芯，由所分割的定子铁芯和齿部一体化后的T字形状的铁芯构成。在多个齿部中，分别绕制定子线圈114。以集中绕的方式绕制定子线圈114。
通过将定子线圈114集中绕制，可使定子线圈114的线圈端部长度缩短。这样，可使旋转电机100的旋转轴方向的长度缩短。而且，由于可使定子线圈114的线圈端部长度缩短，故可减小定子线圈114的电阻，可抑制电动机的温度上升。而且，由于可使线圈电阻减小，可减小线圈的铜损。因此，对输入到电动机的能量内，可减小由铜损消耗的比例，可提高对应输入能量的输出转矩的效率。
旋转电机如上所述由搭载在车辆上的电源驱动。上述电源输出电压低的情况多。在电源端子间构成逆变器的开关元件和上述电动机、其它电流供给电路的连接机构等价地构成串联电路，在上述电路中，由于各电路构成元件的端子电压的合计为上述电源的端子间电压，因而用于向电动机提供电流的电动机的端子电压变低。在这样的状况下，为了确保流入电动机的电流，抑制电动机的铜损极其重要。从这点，搭载在车辆上的电源多为50伏以下的低电压系，希望集中绕制定子线圈114。尤其是使用12伏系电源时极其重要。
而且，在旋转电机置于操纵柱附近的情况下，有置于齿轮齿条附近的情况等，而都要求小型化。而且，需要以小型化的构造固定定子线圈，绕线作业容易也是重要的。与分布缠绕相比，集中绕的绕线作业、绕线固定作业容易。
定子线圈114的线圈端部被模块化。旋转电机希望将齿隙转矩等的转矩变动控制得非常小，有时在装配完定子部后再度切削加工定子内部。由于这样的机械加工，产生切削粉。需要防止该切削粉进入定子线圈的线圈端部，希望线圈端部模块化。线圈端部在定子线圈114的多个部位中，从定子铁芯112的轴方向两端部指向突出到轴方向的部位。而且，在本实施方式中，在覆盖定子线圈114的线圈端部的模型树脂和框架150之间有空隙感，而也可填充到与框架150、前法兰152F及后法兰152R接触的位置。由此，由于从线圈端部通过模型树脂，可直接将来自定子线圈114的发热，传递到框架150、前法兰152F及后法兰152R，散热到外部，故与通过空气热传导的情况相比，可降低定子线圈114的温度上升。
定子线圈114，由U相、V相、W相3相构成，分别由多个单位线圈构成。多个单位线圈，在每个3相的各相，由设在图示的左侧的接线环116连接。
旋转电机要求大的转矩。例如，在汽车停止行驶状态，或接近停止行驶的运行状态，若迅速转动操纵轮(方向盘)，则由于控制方向车轮和地面之间的摩擦阻力，对上述电动机要求大的转矩。此时，向定子线圈提供大电流。该电流因条件而不同，而有时在50安培以上。也有时被认为70安培或150安培。为了可安全地提供这样的大电流，而且为了降低因上述电流的发热，采用接线环116是非常重要的。通过上述接线环116向定子线圈提供电流，可降低连接阻抗，可抑制因铜损而引起的电压降低。由此，提供大电流的变得容易。而且，有伴随元件动作的电流上升时间常数变小的效果。
定子铁芯112和定子线圈114由树脂(有电气绝缘性的物质)模块化为一体，形成一体，构成定子组件(SubAssy)。该一体成形的定子组件，压入用铝等金属形成的圆筒状框架150的内侧，以被固定的状态铸模成型。而且，被一体成形的定子组件，以定子线圈114装入定子铁芯112的状态铸模成型，其后，也可压入框架1。
搭载在汽车上的EPS电动机上加有各种震动。而且，加上来自车轮的各种冲击。而且，在气温变化大的状态使用。既要考虑摄氏负40度的状态，又要考虑温度上升到100度以上。并且，电动机内必须不能进水。在这样的条件下，为了将定子固定在框架150上，至少筒状金属在定子铁芯的外周部不设螺钉孔以外的孔，优选将定子部(组件SubAssy)压入圆筒金属。而且，压入后优选从外围螺钉固定。优选是压入并实施销锁。
转子130具有由层叠硅钢板的磁性体构成的转子铁芯132；和由粘接剂固定到该定子铁芯132的表面的多个永久磁铁的磁体134；和由设在磁体134外围的非磁性体构成的磁罩136。磁体134是稀土类磁铁，例如，由钕构成。转子铁芯132固定在轴138上。在转子铁芯132的表面，由粘接剂固定多个磁体134，同时，通过用磁罩136覆盖其外围侧，防止磁体134的飞散。上述磁罩136用不锈钢(俗称SUS)构成，而也可缠绕带。用不锈钢易于制造。如上所述，旋转电机振动和热变化极大，有益于保持易破损的永久磁铁。而且，如上所述，即使破损，也可防止飞散。
在圆筒状框架150的一端部，设前法兰152F。框架150和前法兰152F用螺栓B1固定。而在框架150的另一端部，压入后法兰152R。在前法兰152F及后法兰152R中，分别安装轴承154F、154R。通过这些轴承154F、154R旋转自如地支撑轴138及固定在该轴138上的转子110。
在前法兰152F中设置圆环状的突出部(或延伸部)。前法兰152F的突出部沿轴方向突出，从前法兰152F的线圈端部侧的侧面延伸到线圈端部侧。在将前法兰152F固定到框架150上时，前法兰152F的突出部的前端部，插入到在前法兰152F侧的线圈端部的铸模材料和框架150之间形成的空隙内。而且，为了提高来自线圈端部的散热，前法兰152F的突出部，优选与前法兰152F侧的线圈端部的铸模材料紧密接触。
在后法兰152R中设置圆筒状的凹处。后法兰152R的凹处与轴138的中心轴同心，比框架150的轴方向端部还要进入轴方向内侧(定子铁芯112侧)。后法兰152R的凹处的前端部，延伸到后法兰152R侧的线圈端部的内径侧，与后法兰152R侧的线圈端部和径方向相对。在后法兰152R凹处的前端部保持轴承154。轴138的后法兰152R侧的轴方向端部，比轴承154还进一步延伸到轴方向外方(与转子铁芯132侧反对侧)，至后法兰152R的凹处的开口部附近或比开口部还要突出到若干轴方向外方位置。
在后法兰152R的凹处的内周面和轴138的外周面之间形成的空间，配置旋转变压器(resolver)156。旋转变压器156具有旋转变压器定子156S和旋转变压器转子156R，位于比轴承154R还向轴方向外侧(与转子铁芯132侧相反侧)。旋转变压器转子156R由螺母N1固定在轴138一方的端部(图示左侧的端部)。旋转变压器定子156S，通过将旋转变压器压板156B由螺丝SC1固定在后法兰152R上，而被固定在后法兰152R的凹处的内周侧，通过旋转变压器转子156R和空隙相对。由旋转变压器定子156S和旋转变压器转子156R构成旋转变压器156，通过由旋转变压器定子156S检测出旋转变压器转子156R的旋转，可检测多个磁体134的位置。若进一步具体说明，则旋转变压器具有外周表面凹凸状(例如椭圆形状或花瓣状)的旋转变压器转子156R，和2个输出用线圈(在电气上90°偏移)及励磁用线圈缠绕到铁芯上的旋转变压器定子156S。若对励磁用线圈施加交流电压，则在2个输出用线圈上，以与旋转角度成正比的相位差，产生对应旋转变压器转子156R和旋转变压器定子156S之间的空隙长度变化的交流电压。这样，旋转变压器是用于检测具有相位差的2个输出电压的。转子130的磁极位置，可由从所检测出的2个输出电压的相位差求出相位角检测出。在后法兰152R的外周，覆盖旋转变压器156那样，安装后支持架158。
通过电力电缆162，由外部蓄电池向由接线环116连接的U相、V相、W相供电。电力电缆162通过绝缘孔圈(grommet)164装配到框架150上。自旋转变压器定子156S检测出的磁极位置信号，由信号电缆166取出到外部。信号电缆166由绝缘孔圈168装配到后法兰158上。接线环116和电力电缆1的一部分，与线圈端部一起由铸模材料模块化。
下面，利用图2，进一步具体说明定子110及转子130的构成。图2是图1的A-A剖视图。而与图1相同符号表示相同部分。
首先，对定子110的构成进行说明。在定子110中，定子铁芯112由12个T字形状的齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、112(U1-)、112(U2+)、112(U2-)、112(V1+)、112(V1-)、112(V2+)、112(V2-)、112(W1+)、112(W1-)、112(W2+)、112(W2-)构成。亦即，圆环状的底座铁芯呈沿圆周方向12分割的形状。而在该所分割的底座铁芯部分，呈分别齿成为一体型的形状。齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、…、112(W2-)，为分别通过对硅钢板等磁性体薄板进行冲压成形而冲制，并将其层叠而构成。
在齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、…、112(W2-)的齿部分，在各自独立的12个齿各齿112T(U1+)、…、112T(W2-)中，以集中绕的方式绕制定子线圈114(U1+)、114(U1-)、114(U2+)、114(U2-)、114(V1+)、114(V1-)、114(V2+)、114(V2-)、114(W1+)、114(W1-)、114(W2+)、114(W2-)。
分别将定子线圈114(U1+)、…、114(W2-)缠绕到齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、…、112(W2-)上。在此，定子线圈114(U1+)和定子线圈114(U1-)流过线圈电流的方向为反方向那样绕制。定子线圈114(U2+)和定子线圈114(U2-)流过线圈电流的方向也为反方向那样绕制。而且，定子线圈114(U1+)和定子线圈114(U2+)流过线圈电流的方向为同方向那样绕制。定子线圈114(U1-)和定子线圈114(U2-)流过线圈电流的方向也为同方向那样绕制。定子线圈114(V1+)、114(V1-)、114(V2+)、114(V2-)电流流向的关系，以及定子线圈114(W1+)、114(W1-)、114(W2+)、114(W2-)电流流向的关系也与U相的情况相同。
接着，压入在齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、…、112(W2-)的周方向端面所形成的凹部和嵌合形状的凸部，定子110组装完毕。
下面，以将定子铁芯112B的外周侧多处压入框架150的内周侧的状态，由热硬化性树脂MR将定子铁芯112和定子线圈114一体铸模成型，构成定子组件。而在本实施方式中，以压入框架150的状态，将把定子线圈114装入定子铁芯112，对将定子铁芯112和定子线圈114一体模块化进行了说明，也可以把定子线圈114装入定子铁芯112的状态，将定子铁芯112和定子线圈114一体铸模，然后将定子铁芯112压入框架150。
在由铸模材料铸模成型时，由图示省略的模具(jig)和框架150，包围定子铁芯112和从定子铁芯112的轴方向端部突出到轴方向的定子线圈114的线圈端部那样，对由定子铁芯112和定子铁芯112和框架150构成的构造体安装图示省略的模具，将流体状铸模材料注入到由图示省略的模具和框架150包围的中间，将铸模材料填充到线圈端部、定子铁芯112的间隙、定子线圈114的间隙、定子铁芯112和定子线圈114之间的间隙及定子铁芯112和框架150之间的间隙，使铸模材料固化，若铸模材料固化，则取下图示省略的模具。
铸模成型的定子组件的内周面，即是齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、…、112(W2-)的齿部的前端部，对转子130和相对径方向的侧面实施切削加工。由此，降低定子110和转子130之间的间隙的偏差，进一步提高定子110内径的正圆度。而且，通过由铸模成型一体化，与未模块化时相比，可使因对定子线圈114通电而产生的热的散热性好。而且，通过铸模成型，可防止定子线圈和齿的振动。而且，铸模成型后，通过切削加工内径，可降低由于内径正圆度的齿隙转矩。通过降低齿隙转矩，可提高方向盘的控制感。
在框架150的内侧，形成凸部150T。在底座铁芯112B的外围，与凸部150T对应那样形成凹部112BO2。凸部150T和凹部112BO2，具有相互不同的曲率、构成相互结合的接合部IP，在轴方向连续、形成，且在周方向空出间隔，设置8个。接合部兼作压入部。即，在将定子铁芯112固定到框架150上时，接合部的凸部150T的突端面和凹部112BO2的底面压接那样，将底座铁芯112B的凹部112BO2压入框架150的凸部150T。这样，本实施方式通过部分压入，将定子铁芯112固定到框架150上。通过该压入，在框架150和定子铁芯112之间形成细小的空间。在本实施方式中，在由铸模材料MR将定子铁芯112和定子线圈114模块化时，在框架150和定子铁芯112之间形成的空隙中，同时填充铸模材料RM。而且，接合部对框架150，兼用于防止定子铁芯112沿周方向旋转的销锁部。
这样，在本实施方式中，由于将定子铁芯112部分压入到框架150中，故可使框架150和定子铁芯112之间的滑动增大且刚性减小。这样，在本实施方式中，可提高框架150和定子铁芯112之间的噪声衰减效果。而且，在本实施方式中，由于在框架150和定子铁芯112之间的空隙中填充铸模材料，故可进一步提高噪声衰减效果。
再者，凸部150T和凹部112BO2为非接触，两者也可仅用作销锁，对该凸部150T和凹部112BO2的部分以外的框架150的内周面，压入底座铁芯112B的外周面那样构成。
而且，定子线圈114(U1+)、114(U1-)，和114(U2+)、114(U2-)，对定子110的中心，配置在对称位置。即，定子线圈114(U1+)和114(U1-)邻接配置，而定子线圈114(U2+)和114(U2-)也邻接配置。并且，定子线圈114(U1+)、114(U1-)，和定子线圈114(U2+)、114(U2-)，对定子110的中心，配置为线对称。即，对应通过轴138中心的虚线C-C，定子线圈114(U1+)和114(U2+)配置为线对称，而且，定子线圈114(U1-)和114(U2-)配置为线对称。
定子线圈114(V1+)、114(V1-)，和114(V2+)、114(V2-)，也同样配置为线对称。定子线圈114(W1+)、114(W1-)，和114(W2+)、114(W2-)，也同样配置为线对称。
而且，同相邻接的定子线圈114，用1根线连续绕制。即，定子线圈114(U1+)和114(U1-)将1根线连续绕制，构成2个绕制线圈，成为分别绕到齿上的构成。定子线圈114(U2+)和114(U2-)也用1根线连续绕制。定子线圈114(V1+)和114(V1-)、定子线圈和114(V2+)和114(V2-)，定子线圈114(W1+)和114(W1-)、定子线圈114(W2+)和114(W2-)，也分别用1根线连续绕制。
若这样线对称配置，则通过用1根线绕制邻接的2个同相线圈，在用接线环连接各同相或异相时，可使接线环的构成简单。
下面，对转子130的构成进行说明。转子130，具有由磁性体构成的转子铁芯132；和由粘接剂固定在该转子铁芯132表面的10个磁体134(134A、134B、134C、134D、134E、134F、134G、134H、134I、134J)；和设置在磁体134外周的磁罩136。转子铁芯132固定在轴138上。
磁体134，若设其表面侧(与定子的齿112T相对侧)为N极，则其里面侧(接着转子铁芯132侧)为S极那样，在半径方向磁化。而且，磁体134，若设其表面侧(与定子的齿112T相对侧)为S极，则其里面侧(粘接在转子铁芯132侧)为N极那样，也在半径方向磁化。而邻接的磁体134，被磁化的极性沿周方向交互地被磁化。例如，磁体134A的表面侧若磁化为N极，则邻接的磁体134B、134J的表面侧磁化为S极。即，在磁体134A、134C、134E、134G、134I、的表面侧磁化为N极时，磁体134B、134D、134F、134H、134J的表面侧磁化为S极。
而且，各磁体134的断面形状呈拱形的形状。所谓拱形的形状，是在周方向，左右半径方向的厚度与中央半径方向的厚度相比薄的构造。通过以这样的拱形的形状，可使磁束分布为类似正弦波状，可使由使旋转电机旋转而产生的感应电压波形为正弦波状，可减少脉动成分。由可减小脉动成分，可提高方向盘的控制感。而当磁化于环状的磁性体、构成磁体时，通过控制着磁力，也可使磁束分布为类似正弦波状。
在定子铁芯132中，形成在同心圆上大的直径10个贯通孔132H，和在内周的小的直径5个凹坑132K。转子铁芯132，为通过压制成型冲制SUS等磁性体薄板、层叠其构成。凹坑132K在冲压成型时，通过挤压薄板成型的。在层叠多个薄板时，互相嵌合该凹坑132K进行定位。贯通孔132H是为了降低惯性，通过该132H孔，可进一步提高转子的平衡。磁体134的外周侧，由磁罩136覆盖，防止磁体134的飞散。而底座铁芯112B和转子铁芯132，由同样的薄板同时冲压成型。
如以上说明，本实施方式的转子130，具有10个磁体134，为10极。而且，如前所述，齿112T为12个，在相邻的齿间形成的定子数为12个。即，本实施方式的旋转电机，为10极12槽的表面磁体型同步电动机。
下面，利用图3～图17，对本实施方式的旋转电机的制造方法进行说明。
图3～图5、图7、图8是本发明一实施方式的旋转电机制造时的立体图。图6、图10是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主视图。图9、图11是本发明一实施方式的旋转电机制造时的俯视图。图12～图15是本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分剖视图。图16是图14所示例中的本发明一实施方式的旋转电机制造时的主要部分主视图。图17是图15所示例中的本发明一实施方式的旋转电机制造时的俯视图。而与图1及图2同一符号，表示同一部分。
在以下说明中，对将图2所示的多个定子线圈114内的为同相线圈的114(U1+)、114(U1-)连续集中绕制于T字形状的齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、112(U1-)的齿部的情况进行说明，而其它同相线圈的连续绕也同样进行。
在图3中，线圈架112BO，例如由塑料那样的绝缘物形成。用于齿一体型分割底座铁芯112(U1+)的线圈架，由2分割形状的线圈架112BO(U1+A)、112BO(U1+B)构成。分别塑料成形，为同一尺寸形状。线圈架112BO(U1+A)、112BO(U1+B)，分别为从中央分割框状物的形状。线圈架112BO(U1+A)，将其开口部从图示的上方向，插入齿一体型分割底座铁芯112(U1+)的齿部；而且，线圈架112BO(U1+B)，将其开口部从图示的下方向，插入齿一体型分割底座铁芯112(U1+)的齿部。用于齿一体型分割底座铁芯112(U1-)的线圈架，也由2分割形状的线圈架112BO(U1-A)、112BO(U1-B)构成。
安装了线圈架112BO(U1+A)、112BO(U1+B)的齿一体型分割底座铁芯112(U1+)、及安装了线圈架112BO(U1-A)、112BO(U1-B)的齿一体型分割底座铁芯112(U1-)，分别如图3所示，向外侧将两底座的内径侧固定到线圈模具10上。两个底座铁芯112(U1+)、112(U1-)，以确保对绕线所需要的喷嘴(在图4中后述)的移动空间的方式，带所定角度(图3情况为90度)，保持于绕线模具10。
在此，模具10为可绕轴C的周边旋转。而对最初绕线的底座铁芯112(U1+)，绕第2圈的底座铁芯112(U1-)的位置，从有连接线的线圈端部侧看，在仅距离X1远方的位置，固定于线圈模具10。在安装第2底座铁芯112(U1-)后，在第2底座铁芯的线圈架2b的背面配置导轨12。导轨12用螺栓等安装在绕线模具10上，可在第2圈的底座铁芯112(U1-)绕线后，沿箭头S1的方向取出。
下面，利用图4，对第1定子线圈114(U1+)的绕制工艺进行说明。使自动绕线机喷嘴4的旋转轨道面位于与第1底座铁芯112(U1+)的径方向垂直位置，使喷嘴20沿第1底座铁芯112(U1+)周围转动，绕制第1定子线圈114(U1+)。
下面，利用图5～图7，对第2定子线圈114(U1-)的绕制工艺进行说明。第2定子线圈114(U1-)，接着第1定子线圈114(U1+)，连续绕制。对应图4所示的状态，在绕制第2定子线圈114(U1-)时，使绕线模具10旋转。在此，如上所述，2个底座铁芯112(U1+)、112(U1-)由于仅离开所定角度(图3情况时为90度)，故旋转角度为90度。而示于图5的状态，对应示于图4的状态，为使线圈模具10沿箭头S2方向旋转90度的状态。而在图示的状态中，为了便于说明，示出了对应图4从将图示的角度按与箭头S2反方向旋转90度的位置看到的状态。
若使线圈模具10按箭头S2方向旋转90度，则如图5所示，第2底座铁芯112(U1-)的径方向和喷嘴20的旋转轨道面垂直。而将移动部的电线CA1引到导轨12上，从第2底座铁芯112(U1-)的线圈架112BO(U1-)背面的槽落入第2定子线圈114(U1-)开始绕电线。
在此，如图6所示，从第1定子线圈114(U1+)到第2定子线圈114(U1-)的移动部的电线CA1搭载在导轨12上的面，作为第2定子线圈114(U1-)(包括底座铁芯、线圈架)的轮廓的外周侧。在此，所谓第2底座铁芯114(U1-)(包含底座铁芯、线圈架的轮廓)，为图6中用虚线RK1表示的外径线。在该例中，由于线圈架112BO(U1-)的底座铁芯侧(图示的里面方向)的尺寸最大，故线圈架112BO(U1-)的外径为第2定子线圈114(U1-)(包括底座铁芯、线圈架)的轮廓。移动部的电线CA1搭载在导轨12上的面，成为比线圈架112BO(U1-)的外形尺寸还大的面。
下面，如图7所示，在第2底座铁芯112(U1-)上，与第1定子线圈114(U1+)反方向绕制第2定子线圈114(U1-)。
第1定子线圈114(U1+)和2定子线圈114(U1-)的绕制一结束，则如图8所示，将导轨12沿箭头S3的方向退出，其后，将两线圈114(U1+)、114(U1-)绕制后的底座铁芯112(U1+)、112(U1-)拉至箭头S4方向，从绕线模具10的上方取出。
其次，如图9所示，对应底座铁芯112(U1+)，使底座铁芯112(U1-)按箭头S5方向旋转，使取出的两个线圈114(U1+)、和114(U1-)、底座铁芯112(U1+)、和112(U1-)的分割面对上。在此，因由导轨12在线圈114(U1-)(包含底座铁芯、、线圈架)的外周侧形成移动部的电线CA1，故不干涉线圈114(U1+)和移动部的电线CA1。
其次，如图9所示，由于移动部的电线CA1从线圈架112BO(U1-)的背面缠绕在第2线圈114(U1-)上，故在使两线圈旋转后，将移动部的电线CA1的位置由线圈架2b的背面移动到内径侧。
其次，如图10(A)所示，将第1定子线圈114(U1+)(包含底座铁芯、线圈架)向旋转电机的轴方向(箭头S6方向)移动，如图10(B)所示，使第1定子线圈114(U1+)和第2定子线圈114(U1-)的轴方向位置一致。由该动作，如图10(B)所示，位于第2定子线圈114(U1-)的线圈端部的上部的移动部的电线CA1的一部分作为第1定子线圈114(U1-)的最终匝的一部分吸收，如图11所示的位置配置连接线EL，可比原来缩短连接线EL的长度。通过调整线圈模具10的底座铁芯安装位置的差X1，可使连接线EL的长度为所希望的尺寸。图3～图10中所说明的制造方法在用于线圈的导线线径细、易于弯曲加工的情况(例如，线径为1.6Φ以下)下有效。在一个定子线圈114上缠绕14T线圈时，安装位置差X1例如为8mm。当然，因齿的尺寸形状等不同，而差X1的值不同，选择使连接线EL最短那样的最佳值。
在此，利用图12～图15，对对应由本实施方式的旋转电机的制造方法所制造的定子线圈的定子铁芯的位置关系进行说明。
在图12所示的例子中，连接第1定子线圈114(U1+)和第2定子线圈114(U1-)的连接线EL位于第2定子线圈114(U1-)的线圈端部上，连接线EL的底面在与线圈架的上端面相比高度还仅低H1的位置。而，原来如虚线所示的连接线ELp所示，因连接线EL的底面配置在比线圈端部的上端还上侧的位置，即由于配置在从线圈架的上端高度仅高Hp的位置，故线圈端部变长。与之相反，在本实施方式中，可降低连接线的位置，故可缩短线圈端部。
再者，在如图13所示的例子中，连接第1定子线圈114(U1+)和第2定子线圈114(U1-)的连接线EL，紧贴着第2定子线圈114(U1-)的线圈端部上，连接线EL的底面在与线圈架的上端面相比仅低高度H2还底的位置。
并且，在图14所示的例中。连接第1定子线圈114(U1+)和第2定子线圈114(U1-)的连接线EL，位于线圈架112BO(U1+)的旋转电机轴方向的端面上，连接线EL的底面在比线圈的最外层还低的位置。
而且，在如图15所示的例子中，在线圈端部得最外层，使得最外周和线圈架112BO(U1-)的轴环之间有空隙那样绕线，连接第1定子线圈114(U1+)和第2定子线圈114(U1-)的连接线EL配置在该空隙内，连接线EL的底面在与线圈的最外层相比仅还低系数H3的位置。
图16如图14所示，示出了与线圈114(U1+)、114(U1-)的最外层相比，使线圈架112BO(U1+)、112BO(U1-)的旋转电机的轴方向的端面还低，将连接线EL在线圈114(U1+)的径向外侧通过线圈架112BO(U1-)的端面上部那样进行配置的情况的主视图。连接线EL的底面比线圈114(U1+)的最外层还低，可将结线用部件等搭载部件的下面接近到线圈端部的最外层+线径的高度。
图17是表示图15所示例的制造时状态的俯视图。如图17(A)所示，在第2线圈114(U1-)的最外层、最外周和线圈架112BO(U1-)的轴环之间具有空隙(箭头位置)那样绕线，如图17(B)所示，可将连接线5纳入该空间内。此时，连接线EL的底面比线圈最外层还低，可将结线用部件等搭载部件的下面接近到线圈端部的最外层+线径的高度。因将连接线纳入该框架内，故可降低因部件搬运和安装造成的线圈绝缘损伤的可能性。
作为在图12～图15的例中的共同要素，如图3～图11所示，第1及第2定子线圈的线圈轴心以偏离定子轴方向的状态连续绕线，将连接第1及第2定子线圈的连接线移动到第2定子线圈的线圈端部上后，使从具有上述连接线的线圈端部侧看到的两个线圈的相对位置一致，通过这样的制造方法缠绕定子线圈，由此连接线EL包括线圈架112BO(U1-)的最外周，位于比最外周的位置还内侧周侧。根据这样的构成，可缩短连接线，其结果可缩短线圈端部，故可缩短旋转电机轴方向的长度。
再者，若增加吸收移动部电线的余长的量，则如图10(B)所示，第1第定子线圈114(U1-)的最终半匝CA1在槽内以各线圈的角部为支点，在对角配置为直线状，可将连接线紧贴在第2线圈的线圈端部上。因没有连接线EL的间隙，故可完全避免第1第定子线圈114(U1-)的最终半匝CA1和第2第线圈114(U1+)的接触，消除同相内短路的危险。
而在此，说明了在T字型的分割底座铁芯安装线圈架、进行绕线的构造，设将线圈架插入模具的轴心，也可制造没有底座铁芯的2连续绕线圈，也可适用于分割为定子和环状的底座铁芯模型的底座铁芯。
如以上说明，根据本实施方式，减少连接线从线圈端部突出的长度，可缩短旋转电机的轴方向尺寸。而且，因连接线不通过线圈架的外周，故将该部分作为搭载结线用部件的底部等的空间可有效利用。
其次，利用图18～图21，对本实施方式的旋转电机的第2制造方法进行说明。而该例在用于定子线圈的导线线径粗的情况、例如2.3Φ以上的情况是有效的。
图18、图19是根据本发明的一实施方式的旋转电机的第2实施方式制造时的主视图。而图20、图21是根据本发明的一实施方式的旋转电机的第2实施方式制造时的俯视图。而与图1～图15相同的符号表示同一部分。
首先，如图18所示，在第1底座铁芯112(U1+)上安装线圈架112BO(U1-)，用握持机构14A固定子线圈模具10A上。其后，在安装于第1底座铁芯112(U1+)上的线圈架112BO(U1-)的周围绕制第1定子线圈114(U1+)。
其次，如图19及图20所示，在线圈模具10A上安装隔块16。而将以握持机构14B固定在隔块16上的第2底座铁芯112(U1-)安装在模具12上。而在第2底座铁芯112(U1-)上预先安装着线圈架112BO(U1-)。在这样的位置关系，将线圈的缠绕轴方向的相对位置与第1定子线圈114(U1-)错开，且线圈端部侧可相对配置。于是，将第2定子线圈114(U1-)与第1第定子线圈114(U1+)反方向绕制。在此，通过将两个底座铁芯的位置在线圈转轴方向错开，可使喷嘴20与第1定子线圈114(U+)不干涉。
其次，除去握持机构14A、14B，将两线圈114(U1+)、114(U1-)从线圈模具10A取出，使两线圈的缠绕轴方向的位置一致。因移动部的电线CA2从第2线圈3b的线圈架2b的背面绕入第2线圈，故由第2线圈的线圈架背面将移动部的电线CA2的位置移动到内径侧。
其次，如图21(A)所示，对应第2定子线圈114(U1-)，使第1定子线圈114(U1+)反转180度，如图21(B)所示，使从有连接线的线圈端部侧看到的两线圈的相对位置一致。通过调整固定在模具10A上的两线圈间的距离X2，可使连接线EL的长度为所希望的尺寸。
而第2制造方法也是以在T字型的分割底座铁芯上安装线圈架、并绕线的构造进行说明的，但设将线圈架插入模具的轴心，也可制造没有底座铁芯的2个连续线圈，也可适用于齿和分割为环状底座铁芯型的底座铁芯。
如以上说明，即使根据本实施方式，第1及第2定子线圈的线圈轴心以偏离定子轴方向的状态连续绕线，将连接第1及第2定子铁芯的连接线移动到第2定子线圈的线圈端部上部后，使第1及第2定子线圈相对地翻转，通过由使从具有连接线的线圈端部侧看到的两线圈的相对位置一致这一制造方法绕制线圈，连接线包含线圈架的最外周、位于比最外周的位置还内周侧。根据这样的构成，可缩短连接线，其结果，可缩短线圈端部，故可缩短旋转电机的轴方向长度。而且，因连接线不通过线圈框架的外周，故该部分作为搭载接线用部件的下部的空间可有效利用。
权利要求
1.一种旋转电机，具有定子和介于空隙相对配置在该定子中的转子，上述定子具有定子铁芯和装入该定子铁芯的多相定子线圈，上述定子铁芯是通过结合被分割的多个铁芯片而形成的，上述定子线圈，集中绕制在上述铁芯片的齿部的外周所安装的线圈架上，并且在相互邻接的齿部中连续绕制同相的绕制方向不同的线圈，并且，连接绕制在第1上述齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线，底面位于比上述线圈架的轴方向的端部还要低的位置，比线圈架的最外周更位于径方向的中心侧。
2.根据权利要求项1所述的旋转电机，其特征在于上述连接线位于上述第2定子线圈的线圈端部上，上述连接线的底面在比上述线圈架的上端面还低的位置。
3.根据权利要求项1所述的旋转电机，其特征在于上述连接线紧密地位于上述第2定子线圈的线圈端部上。
4.根据权利要求项1所述的旋转电机，其特征在于上述连接线位于上述第1定子线圈的线圈架的旋转电机的轴方向的端面上，上述连接线的底面在比线圈的最外层还低的位置。
5.根据权利要求项1所述的旋转电机，其特征在于上述连接线配置在上述第2定子线圈的线圈端部的最外层和/或最外周和上述线圈架的轴环间的空隙内，上述连接线的底面在比线圈的最外层还低的位置。
6.一种定子线圈的制造方法，在定子铁芯的齿部的外围所安装的线圈架上，集中绕制同一形状的第1及第2定子线圈，并且在相互邻接的齿部连续绕制同相的绕制方向不同的线圈，其中，上述第1及第2定子线圈的线圈轴心，以偏离定子的轴方向的状态连续绕制，将连接上述第1及第2定子线圈的连接线移动到上述第2定子线圈的线圈端部上后，使从上述连接线所在的线圈端部侧看到的两线圈的相对位置一致。
7.一种定子线圈的制造方法，在定子铁芯的齿部的外围所安装的线圈架上，集中绕制同一形状的第1及第2定子线圈，并且在相互邻接的齿部连续绕制同相的绕制方向不同的线圈，其中，上述第1及第2定子线圈的线圈轴心，以偏离定子的轴方向的状态连续绕制，将连接上述第1及第2定子线圈的连接线移动到上述第2定子线圈的线圈端上部后，使上述第1及第2定子线圈相对反转，使从上述连接线所在的线圈端部侧看到的两线圈的相对位置一致。
8.一种电动助力转向用电动机，由多相交流电驱动、输出控制方向用转矩，具有定子和介于空隙相对配置在该定子中的转子，上述定子具有定子铁芯和装入在该定子铁芯中的多相定子线圈，上述定子铁芯是通过结合被分割的多个铁芯片而形成的，上述定子线圈，集中绕制在上述铁芯片的齿部的外围所安装的线圈架上，并且在相互邻接的齿部连续绕制同相的绕制方向不同的线圈，并且，连接绕制在第1上述齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线，底面位于比上述线圈架的轴方向的端部还要低的位置，比线圈架的最外周更位于径方向的中心侧。
9.一种旋转电机，具有定子和介于空隙相对配置在该定子中的转子，上述定子具有定子铁芯和装入该定子铁芯的多相定子线圈，上述定子铁芯是通过结合被分割的多个铁芯片而形成的，上述定子线圈，集中绕制在上述铁芯片的齿部的外周所安装的线圈架上，并且在相互邻接的齿部中连续绕制同相的绕制方向不同的线圈，并且，连接绕制在第1上述齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线，包括上述线圈架的轴方向的端部，比该端部更位于轴方向的中心侧。
10.一种电动助力转向用电动机，由多相交流电驱动、输出控制方向用转矩，具有定子和介于空隙相对配置在该定子中的转子，上述定子具有定子铁芯和装入在该定子铁芯中的多相定子线圈，上述定子铁芯是通过结合被分割的多个铁芯片而形成的，上述定子线圈，集中绕制在上述铁芯片的齿部的外围所安装的线圈架上，并且在相互邻接的齿部连续绕制同相的绕制方向不同的线圈，并且，连接绕制在第1上述齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线，包括上述线圈架的轴方向的端部，比该端部更位于轴方向的中心侧。
全文摘要
旋转电机的定子(110)具有定子铁芯(112)和装入该定子铁芯的多相定子线圈(114)。定子铁芯(112)是通过结合被分割的多个铁芯片形成的。定子线圈(114)是在铁芯片的齿部的的外围安装的线圈架(112BO)上集中绕制，并且在相互邻接的齿部连续绕制同相的绕制方向不同的线圈。连接绕制在第1齿部的第1定子线圈和绕制在第2上述齿部的第2定子线圈的连接线(EL)，包含上述线圈架的轴方向的端部，比该端部还位于轴方向的中心侧。从而提供可缩短轴方向长度的旋转电机、定子线圈的制造方法及电动助力转向用电动机。
文档编号H02K15/095GK1874114SQ20061008479
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月22日 优先权日2005年5月30日
发明者石上孝, 北村正司, 小泉修, 美留町光明 申请人:株式会社日立制作所