专利名称：电动机的定子绕线方法
技术领域：
本发明，涉及向在层叠的一体的定子铁心上配置成辐射状的磁极直接进行集中绕线的电动机的定子及其绕线方法。
背景技术：
电动机的消耗电力在全部消耗电力中所占的比例大，在保护地球环境的呼声中，追求高效率化、省力化成为难以避免的命题。
作为电动机的高效率化的手段，提高定子线圈中的线圈占积率，成为开发绕线方法方面最大的课题而不断地进行追求。
参照图5对以往的绕线方法进行说明。
该以往的绕线方法，在直接向定子铁心10上辐射状地一体地配置的各磁极12进行集中绕线时，在由邻接的磁极12和磁极突出部13所形成的槽15的内部，将喷嘴(日文ノズル)41从定子铁心10的内侧插入，使该喷嘴41一边绕磁极12的周围进行围绕(日文周回)运动、一边进行绕线的槽内喷嘴摆动式绕线的喷嘴绕线方法是主流。
该喷嘴绕线方法能高速且简便地进行绕线，但在槽15的内部的喷嘴通过区域16中不能进行绕线，不能将绕线的线圈占积率提高至一定以上。
作为在该喷嘴通过区域16中进行绕线的以往的方法，虽然不是直接绕线的方法，但已有将插入(日文インサ一タ)绕线与喷嘴绕线进行组合的方法(例如，参照日本专利特开2002-142416号公报)。由此，通过使用2种方法来组合形成2个线圈，将有效利用所有的有效槽面积的绕线作为目标。
又，还已知有在槽内以不通过喷嘴进行绕线的方法(例如，参照日本专利特开2000-270524号公报或特开2001-103716号公报)。由此，能不使喷嘴41进入槽15内部地进行绕线，连喷嘴绕线中的喷嘴通过区域16也能进行绕线，并缓和对喷嘴大小的限制，能进行一次性供给多根导线的多线式绕线。
虽然开发了有效利用全部有效槽面积的绕线方法，但当追求实际的大量生产的方法、作为商品的有效性时、还存在各种问题。
例如，在特开2002-142416号公报所揭示的将插入绕线与喷嘴绕线进行组合的方法中，线圈相互的连接点增多，极数越多线圈数越增加，在质量、工时方面是不好的。又，由于插入绕线与喷嘴绕线不同、不能直接地对线圈进行卷装，故需要另外追加线圈的固定手段，同样，在质量、工时方面是不好的。
在不使喷嘴通过槽内的特开2000-270524号公报或特开2001-103716号公报所揭示的绕线方法中，由于喷嘴一边将线圈钩挂在钩子上、一边进行绕线，故不能使绕线转速高速化，因此，绕线所需的时间变长，圈数越多该问题就越大。又，卷装线圈的位置控制是非常困难的，尤其，越是所绕线的线圈的下层部由于离钩子的距离长而成为越不能进行位置控制的状态，即使能不使喷嘴通过槽内地利用槽全体，但要将线圈占积率提高至通过喷嘴的通常的喷嘴绕线以上是困难的。又，由于在内径侧存在喷嘴，并由于将线圈直接通过槽开口而向槽供给，故存在线圈受损伤等的确保线圈质量方面的问题。
发明内容
本发明，是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供能提高线圈占积率、并使线圈质量成为高质量的电动机的定子绕线方法。
为了解决上述问题，本发明的定子绕线方法，在将定子线圈卷装在定子铁心上配置成辐射状的磁极上时，由于具有将插入于由定子铁心的邻接的磁极和磁极突出部所形成的槽内的喷嘴，利用对所述磁极进行相对的围绕运动的喷嘴绕线方法、将所述喷嘴与所卷装的导线干扰作为限度地将第1线圈卷装在各相的对应的各磁极上的第1绕线工序；将插入于槽内的所述喷嘴从与第1线圈的干扰区域退避移动的喷嘴移动工序；将所述喷嘴在所述喷嘴移动工序中的退避移动位置一边对磁极进行相对的围绕运动、一边利用将从所述喷嘴所供给的导线由设在定子铁心的线圈尾端(日文エンド)上的钩子移载至规定的位置的钩子绕线方法、将第2线圈串联地卷装在所述第1线圈上的第2绕线工序，故能进行绕线至喷嘴的通过空间，能充分地有效利用以往的喷嘴绕线方法和钩子绕线方法的特点来提高线圈占积率，并成为能确保质量的绕线。又，通过利用各个搭接线形成连续的线圈，能实现使线圈相互的连接点数目少的绕线。
又，其特征在于，将在第1绕线工序中的喷嘴相对磁极的相对的围绕运动作为所述喷嘴的围绕运动。
又，其特征在于，在所述第2绕线工序中将与第1线圈串联地卷装的第2线圈向1个磁极的卷装，利用设在线圈尾端上的2个钩子，使导线沿与所述磁极邻接的两侧的槽的中心线向大致辐射方向进行移载。
又，其特征在于，利用设在定子铁心的线圈尾端上的钩子将从所述喷嘴所供给的导线移载至规定的位置，将在进行卷装的一侧的线圈尾端的钩子上所把持的导线进行放开，同时利用在另一方的线圈尾端上把持导线的钩子一边消除剩余线一边进行卷装，将因为在两侧的线圈尾端上借助钩子而必然发生的剩余线，通过在一方的线圈尾端的导线卷装时、把持另一方的线圈尾端的导线的钩子吸收剩余部分，不用再次向喷嘴返回，在不断地施加张力的状态下进行卷装，能进行由绕线引起的线圈损伤少、高质量、高占积率的线圈的绕线。
又，其特征在于，所述第1绕线工序或第2绕线工序，利用搭接线连续地依次进行卷装，通过利用搭接线连续地进行绕线，能对有效利用全部的有效槽面积的高占积率的线圈进行绕线，能进行绕线工时少的、且连接不良少的串联星形接线的定子的制造。
又，其特征在于，利用搭接线将所述各相的第1线圈、第2线圈及所述第1与第2线圈连续地依次进行卷装，通过利用搭接线连续地进行绕线，能对有效利用全部的有效槽面积的高占积率的线圈进行绕线，能进行绕线工时少的、且连接不良少的串联星形接线的定子的制造。
图1是表示本发明的电动机定子中3相4极6槽、1磁极2线圈结构中的绕线状态的剖视图。
图2是表示本发明的电动机定子中3相4极6槽、1磁极2线圈结构中的串联星形接线的接线图。
图3是表示本发明的第2绕线工序中的第1工序(a)、第2工序(b)、第3工序(c)和第4工序(d)的部分俯视图。
图4是表示将连接部设置在本发明的2个线圈间的连接方法的接线形态图。
图5是表示以往的喷嘴绕线的俯视图。
具体实施例方式
以下，参照图1～图4对本发明的各实施形态进行说明。
图1～图3表示实施形态1。
图1是表示本发明的电动机定子中3相4极6槽、1磁极2线圈结构中的绕线状态的剖视图。
定子铁心11，由进行绕线的磁极12、在磁极12的前端通常配置成宽度较宽的磁极突出部13、将各磁极12的基端进行连接的大致环状的轭铁部14构成。
在定子铁心11上进行集中绕线的电动机定子10，具有通过绝缘物构成的绝缘件30直接向磁极12卷装的第1线圈201、202、221、222、241、242；在第1线圈201、202、221、222、241、242上所卷装的第2线圈261、262、281、282、291、292。
第1线圈201、202、221、222、241、242，在第1绕线工序中利用以往的喷嘴绕线方法进行卷装，第2线圈261、262、281、282、291、292，在第1绕线工序后所执行的第2工序中，用与所述喷嘴绕线方法不同的方法进行卷装。
在卷装于所述1个磁极12上的所有线圈中，对于第1线圈与第2线圈的比率，将所述喷嘴与用喷嘴绕线方法卷装中的第1线圈干扰作为限度来决定第1线圈的量，就能进行最大限度地利用绕线速度快的以往的喷嘴绕线方法的特点的绕线。又，通过进行槽内喷嘴摆动式绕线，能获得最大限度地利用线圈位置控制性好的绕线的线圈占积率高的绕线。
图2表示图1所示的3相4极6槽中、在1个磁极12上卷装第1、第2线圈的串联星形接线的接线形态。
在对第1线圈201、202、221、222、241、242进行绕线的第1绕线工序中，利用以往的喷嘴绕线方法用3个喷嘴对各相同时进行绕线。
具体地说，在定子铁心11上所设置的多个的磁极12上进行集中绕线的2个线圈内，首先，将第1线圈201、221、241用3个喷嘴同时在槽内将喷嘴对磁极12一边进行相对的围绕运动一边高密度地进行卷装后，用搭接线24连续地进行连接，将第1线圈202、222、242同样地利用3个喷嘴同时执行喷嘴绕线方法。
另外，作为喷嘴相对磁极12进行相对的围绕运动的方法，有将喷嘴绕磁极12的周围进行围绕运动的方法、与喷嘴的上下移动同步地使定子铁心进行旋转移动的方法，若将两者进行比较，前者能进行绕线速度更快的绕线。
接着，在将导线连接着的状态下，将所述喷嘴位置再次地向卷装了第1线圈201、221、241的磁极12进行移动，使喷嘴位置位于不与槽内的线圈干扰的区域，进入第2绕线工序。
该第2绕线工序用图3(a)～(d)所示的工序来进行。
图3(a)中，第2绕线工序中的喷嘴41，位于不与接着要绕线的线圈干扰的区域。具体地说，表示喷嘴41位于邻接的磁极突出部13之间的槽开口18中的状态。在该位置，所述喷嘴41，为了向磁极12供给导线，在定子铁心11的槽开口18中进行向定子铁心11的轴心方向的移动和在绕线途中的线圈尾端上的水平移动，以进行绕线的磁极12为中心进行一定位置的围绕运动。
并且，如图3(b)所示，在第2绕线工序中，在绕线途中的各磁极的线圈尾端的上方，设有将前端的钩子部开闭自如的钩子421、422，喷嘴41通过所述围绕运动一边在线圈尾端上移动、一边由钩子421、422接受从喷嘴41送出的导线20。
接着，喷嘴41，在与所卷装的线圈不干扰的槽开口18中向所述轴心方向移动。在喷嘴41向该槽开口18中的轴心方向的移动时，如图3(c)所示，所述钩子421、422从假想线位置向实线位置移动至定子铁心11的外周侧且所述导线20到达规定的线圈卷装位置。另外，所述钩子421、422的位置和移动方向，是沿与所述磁极12邻接的两侧的槽的中心线的方向，通过追加、使所卷装的导线20向规定位置的移动变得可靠。这时，所述钩子421、422通过将前端钩子部开放就能将线圈从前端钩子部放开而卷装在规定的位置上。
这里，通过所述钩子421、422沿与磁极12邻接的两侧的槽的中心线向大致辐射方向移动至外侧，钩子421、422的所述移动方向成为沿在槽内剩余的绕线空间的方向，采用该方法，与将钩子在应成为所卷装的导线的线圈尾端的中央的位置进行钩挂并向绕线位置进行移动的方法相比，能更正确地将导线移载至规定的位置。这是由于在绕线时，所述空间是在槽内存在到最后的空间，通过向该方向移载，不会妨碍已卷装的线圈的缘故。
图3(c)中用实线所示的喷嘴41，在槽开口18中向下方脱离槽而向图3(d)所示的线圈尾端侧移动。如图3(d)所示，与所述钩子421、422同样的钩子423、424也位于该线圈尾端侧，钩子423、424从在线圈尾端上移动的喷嘴41接受导线20。
接着，喷嘴41，在槽开口18中向所述轴心方向上升至图3(a)所示的位置。在喷嘴41向该槽开口18的轴心方向移动时，所述钩子423、424向定子铁心11的外周侧移动且所述导线20到达规定的线圈卷装位置。另外，这时的所述钩子423、424的位置和移动方向，是所述钩子423、424沿与所述磁极12邻接的两侧的槽的中心线向大致辐射方向移动至外侧的方向，通过追加、利用钩子423、424使所卷装的线圈容易向规定的位置进行移动。这时，所述钩子423、424通过将前端钩子部开放、线圈从前端钩子部放开而被卷装在规定的位置。
如上所述，钩子423、424的所述移动方向也与钩子421、422的移动方向相同，由于成为沿在槽内所剩余的绕线空间的方向，故与将钩子在应成为所卷装的导线20的线圈尾端的中央的位置进行钩挂并向绕线位置进行移动的方法相比，能更正确地将导线移载至规定的位置。
以后，重复图3(a)～(d)的动作进行绕线，但这时的钩子421、422和钩子423、钩子424的各自的位置关系由于对所卷装的线圈的占积率有较大影响，故进行使线圈保持、移动、开放的动作取得同步而进行控制成向线圈尾端的最佳位置的卷装。
对于第2绕线工序中的线圈绕线位置的控制性，由于不是用日本专利特开2000-270524号公报中所揭示的以往的钩子绕线方法的弱点的线圈下层部、而是用钩子绕线方法将与钩子421、422、423、424接近的线圈上层部作为对象来进行卷装，故线圈绕线位置的控制性良好，能获得线圈占积率良好的线圈。
这样，在第1绕线工序中，利用绕线转速的高速化以及线圈绕线位置的控制性好的喷嘴摆动式绕线方法对第1线圈201、202、221、222、241、242进行绕线，在第2绕线工序中，由于利用在第1绕线工序中能在喷嘴通过部进行绕线的钩子式绕线方法，将第2线圈261、262、281、282、291、292卷装在第1线圈201、202、221、222、241、242上，故能进行有效地利用槽整个区域的线圈占积率高的绕线。
另外，在向钩子421、422、423、424钩挂并在槽内进行分配的第2绕线工序中向多个磁极12的线圈的卷装，在用3个喷嘴同时进行后，用搭接线24连续地进行连接，同样地进行第2线圈262、282、292相对已卷装了线圈202、222、242的磁极的卷装。
在上述绕线工序后，将第1线圈的线圈起始线211、213、215作为各相的电源线分别进行连接，并通过将线圈终端线212、214、216作为中性点进行连接，就完成3相4极6槽、串联星形接线的电动机定子。
另外，在上述实施形态中，喷嘴41通过了槽开口18的位置，但只要是与线圈不干扰的区域，即使不是槽开口18的位置，将所述喷嘴41配置在定子铁心11的铁心内径的空间17中并以进行绕线的磁极12为中心也能作成在一定位置进行围绕运动的状态。但是，该场合，在向钩子421、422、423、424钩挂并向槽内分配时，导线20与构成所述槽开口18的磁极突出部13干扰而往往使线圈受损伤，而在所述喷嘴41位于槽开口18中进行围绕运动的场合，由于线圈直接从喷嘴41向槽内供给，故不会使导线受损伤，就容易确保线圈的质量。
又，在上述各实施形态中，在第2绕线工序中，使喷嘴41相对定子11的磁极12进行围绕运动，但也能一边使所述喷嘴与定子铁心进行相对移动、一边将第2线圈利用钩子绕线方法串联地进行卷装。具体地说，是与上述第1绕线工序同样的，在使喷嘴41在线圈尾端上移动的工序中，仅使喷嘴41向定子铁心11的轴心方向上下移动，而通过定子铁心11进行旋转移动也能实现。
图4表示实施形态2。
在实施形态1中，第1绕线工序的第1线圈和第2绕线工序的第2线圈，用在途中不切断地连续的导线进行卷装，而通过在第1线圈卷装后进行线圈的切断、临时保存(日文预け)等的端末处理也能在其他工序中进行分离，在以下工序中也能作成在卷装第2线圈后将第1线圈与第2线圈进行电气连接的结构。
另外，这样的场合，将所述第1线圈的最终的线圈终端线以保存在规定位置的状态进行切断，并在将第2线圈的最初的起始线保存在所述规定的位置后，在从所述喷嘴与所述第1线圈干扰区域退避后的位置一边将所述喷嘴以外的喷嘴对磁极进行相对的围绕运动、一边卷装第2线圈。
关于具体的方法，参照图4对将连接部设置在2个线圈间的接线形态进行说明。图4中仅表示1相部分的线圈。
结束第1绕线工序中的卷装后，将绕线后的线圈的最终的线圈终端线217以保存在设置于定子铁心11上所安装的绝缘件30等上的端子座31上的状态进行切断。
接着，将卷装了第1线圈的定子向从所述喷嘴与所述第1线圈的干扰区域退避后的位置进行移载的第2绕线工序中，利用第1绕线工序中的喷嘴以外的喷嘴卷绕的第2线圈的最初的线圈起始线218在保存在所述端子座31上后开始绕线。通过利用端子等将保存在端子座31上的导线进行连接，能串联地将各个线圈进行连接。
并且，采用上述绕线方法，由于在各绕线工序中用不同的喷嘴进行绕线，故在制造线上也能容易地将第1绕线和第2绕线的工序进行分割，并且，能在各绕线工序中一边选择最适合的线径、一边对阻力自如地进行调整。
因此，该场合，能不妨碍喷嘴绕线的高速绕线性地构筑最适当的绕线生产线。又，例如，在进行电动机的设计方面若还需要在一磁极上增加线圈圈数的话，通过对在第2绕线工序中的导线的线径使用比第1绕线工序的导线更细的导线，就能将所述圈数增多。
钩子式绕线存在线圈绕线位置控制性的问题，而作为其主要原因在于，发生从钩子放开后的线圈被卷装为止的线圈的松弛。这不是喷嘴相对定子磁极直接卷装，而是暂时保存在钩子上后放开进行卷装所必然发生的情况。当然，钩子越靠近所卷装的对象物其影响就越小，但作为现实由于存在绝缘体等的定子结构体，故在对象物周边的钩子动作范围就被显著地限制。
为了吸收该线圈的松弛，也可考虑采用将插通于喷嘴41的导线拉回的方法，但由于将在喷嘴41中插通的导线拉回会在喷嘴41的内部通路中发生导线的摩擦、而成为容易发生线圈损伤而影响线圈质量的大的问题，故希望不要将由喷嘴所供给的线圈向喷嘴返回地进行控制。
在实施形态1的图3(d)中，在线圈尾端上移动的钩子423、424从喷嘴41接受导线20后，在喷嘴41向定子铁心11的轴心方向移动时，所述钩子423、424向定子铁心11的外周侧、向辐射方向移动而到达规定的线圈卷装位置。这时，图3(c)的钩子421、422通过将前端钩子部开放而将导线放开，卷装在规定的位置。
但是，在所述钩子421、422的前端钩子部的开放场所与卷装有线圈的场所之间存在距离，放开后的线圈在喷嘴41移动而被卷装之前为剩余线，在不施加张力的状态下被放置。
因此，在钩子421、422的前端钩子部的开放时，通过使钩子423、424向所述轴心方向离开线圈尾端的方向移动，能瞬时地吸收成为剩余线的量的导线，瞬时地施加张力将放开后的线圈进行卷装。
这样，通过线圈尾端上的钩子421、422与钩子423、424相互地重复该动作，能执行在进一步提高线圈绕线位置的控制性的状态下的钩子绕线方法，成为能进行有效地利用槽整个区域的线圈占积率更高的绕线。
另外，在上述的各实施形态中，将第1线圈201、202、221、222、241、242的全部卷装在各磁极12上后，接着，在第1线圈上卷装第2线圈261、262、281、282、291、292，但也可利用以下方法制造，即，利用与定子铁心11的磁极12的数目相同数目的喷嘴41，利用所述喷嘴绕线方法将第1线圈201、202、221、222、241、242一次性地卷装在各磁极12上，在该各第1线圈上，利用与定子铁心11的磁极12的数目相同数目的喷嘴41，用所述钩子绕线方法卷装第2线圈261、262、281、282、291、292。
如上所述，采用本发明，除了在用喷嘴绕线方法可绕线的区域以外，由于利用钩子绕线方法进行追加的线圈卷装，通过最大限度地有效利用这些绕线方法的优点，在发生用以往的单一方法难以解决的各种问题的区域中也能以高的占积率进行绕线，能容易地实现以往的方法所不能得到的高效率的电动机。
又，卷绕在磁极上的2个以上的线圈是将原来同一线圈进行分割而成的，而不能看作1个线圈的构成物，通过看作不同的线圈、作为用各自的绕线方法进行直接连接的线圈集团在分别形成后直接连接，用与以往的线圈结构相同的串联星形接线，能直接地对高占积率的线圈进行绕线，并且，能以容易的制造方法得到无连接不良的定子。
又，采用本发明的电动机的定子绕线方法，能直接对有效利用槽的整个有效面积的高占积率的线圈进行绕线，能用少的绕线工时、且能不通过槽开口，来实现连接不良少的、线圈质量高的高效率、低成本的电动机的制造。
又，采用本发明的制造方法，能在不使线圈松弛的情况下对以往的喷嘴绕线后的槽中剩余的空间进行线圈卷装的位置控制，可进行占积率高的绕线，能提供高效率的电动机的制造。
又，采用本发明的制造方法，将第2线圈向磁极的卷装通过设在线圈尾端上的2个钩子来进行，并且，由于使导线沿与所述磁极邻接的两侧的槽的中心线向大致辐射方向移载，故与将钩子在应成为所卷装的导线的线圈尾端的中央的位置进行钩挂并向绕线位置进行移动的方法相比，能更正确地将导线移载至规定的位置而能卷装在更正确的位置。
权利要求
1.一种电动机的定子绕线方法，其特征在于，在将定子线圈卷装在定子铁心上配置成辐射状的磁极上时，具有将插入于由定子铁心的邻接的磁极和磁极突出部所形成的槽内的喷嘴，利用对所述磁极进行相对的围绕运动的喷嘴绕线方法、将所述喷嘴与所卷装的导线干扰作为限度地将第1线圈卷装在各相的对应的各磁极上的第1绕线工序；将插入于槽内的所述喷嘴从与第1线圈的干扰区域退避移动的喷嘴移动工序；将所述喷嘴在所述喷嘴移动工序中的退避移动位置一边对磁极进行相对的围绕运动、一边利用将从所述喷嘴所供给的导线由设在定子铁心的线圈尾端上的钩子移载至规定的位置的钩子绕线方法、将第2线圈串联地卷装在所述第1线圈上的第2绕线工序。
2.如权利要求1所述的电动机的定子绕线方法，其特征在于，将在第1绕线工序中的喷嘴相对磁极的相对的围绕运动作为所述喷嘴的围绕运动。
3.如权利要求1所述的电动机的定子绕线方法，其特征在于，在第2绕线工序中将与第1线圈串联地卷装的第2线圈向1个磁极上的卷装，利用设在线圈尾端上的2个钩子，使导线沿与所述磁极邻接的两侧的槽的中心线向大致辐射方向进行移载。
4.如权利要求1所述的电动机的定子绕线方法，其特征在于，利用设在定子铁心的线圈尾端上的钩子，将从喷嘴所供给的导线移载至规定的位置，将在进行卷装的一侧的线圈尾端的钩子上所把持的导线放开，利用在另一方的线圈尾端上把持导线的钩子，一边消除剩余线一边进行卷装。
5.如权利要求1所述的电动机的定子绕线方法，其特征在于，第1绕线工序或第2绕线工序，利用搭接线连续地依次进行卷装。
6.如权利要求1所述的电动机的定子绕线方法，其特征在于，利用搭接线将各相的第1线圈、第2线圈及所述第1和第2线圈连续地依次进行卷装。
全文摘要
本发明的电动机的定子绕线方法，利用在邻接的磁极(12)的相互间通过喷嘴(41)并在所述磁极(12)的周围进行围绕运动的喷嘴绕线方法，围绕运动的所述喷嘴(41)进行绕线至与卷装后的线圈(201～242)干扰为止地进行占积率高的绕线后，在槽中剩余的空间中，通过利用使所述喷嘴(41)在与所述槽内的所述线圈(201～242)不干扰的区域中一边进行围绕运动、一边进行绕线的方法来进行绕线，在槽的全部空间中进行高的线圈占积率的绕线。
文档编号H02K15/08GK101079564SQ20071010981
公开日2007年11月28日 申请日期2003年9月29日 优先权日2002年10月4日
发明者山崎昭彦, 佐佐木健治, 关育刚 申请人:松下电器产业株式会社