专利名称：多层绕组线圈、定子、及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在用于马达的定子上缠绕线圈的技术，特别涉及多层地形成使用了导线的线圈的技术。
背景技术：
在车载用的马达中，希望用于车的驱动的马达实现尺寸的减小和输出功率的提高。因此，研究有将有利于提高占空系数的扁平导体用于线圈的技术。但是，当使用扁平导体作为线圈时，因为扁平导体的截面积大，所以难以将其缠绕成线圈形状。另外，虽然通过扩大扁平导体的截面积能够增大电流密度，但会产生涡电流的问题。因此，当缠绕扁平导体以形成线圈时，进行了各种各样的研究。在专利文献1中，公开有涉及扁平导线的构造、以及扁平导线的绕线方法和绕线装置的技术。当使用扁平导体形成线圈时，若形成为多层绕组，则因为采用了使用绕线机的方式，在缠绕中会产生扁平导线进行横向偏移的问题。为了解决该问题，在专利文献1中，在扁平导体的一部分形成凹状或凸状的保持部来进行缠绕。由此，能够防止缠绕在扁平导体上的第二层及第二层以后的扁平导体的偏移。在专利文献2中，公开有涉及电动机的绕线构造和其绕线方法以及其绕线装置的技术。在定子铁芯包括的齿上具有定位装置，所述定位装置以使扁平导体的截面相对于穿过齿的中心的直线以预定的角度倾斜的方式来进行定位，并且，在所述定子铁芯上多层地缠绕扁平导体来形成线圈。所述定位装置通过在绝缘体的表面设置凹凸来以使扁平导体沿绝缘体的凹凸倾斜的方式对扁平导体进行保持。这样，能够防止扁平导体的位置偏移。在专利文献3中，公开有涉及旋转电机的定子构造及其制造方法的技术。在该技术方案中，通过在定子铁芯包括的齿上成对地缠绕扁平导体来形成双层线圈。此时，所述技术方案的特征在于，齿间的绕组线之间存在N个间隔，所述间隔满足T = 3XSXPXN的关系，其中，P为供应给各齿的扁平导体的数目，T为整个定子的槽数，S为中性点。通过这样的构成，能够形成使用了扁平导体的线圈对，并抑制循环电流等损失，并且，因为能够减小每根扁平导体的截面积，所以能够抑制涡电流等的产生。但是，在专利文献1及专利文献2所述的缠绕扁平导体从而形成线圈的方法中，存在如下所述的问题。首先，主要采用如下方法进行缠绕从定子铁芯包括的齿的根侧沿齿表面依次向定子铁芯的直径方向的内侧进行缠绕，并在到达齿顶侧后折返来进行第二层的缠绕。这种方法被认为是使用绕线机来缠绕线圈时的最普遍的方法。但是，若采用这种缠绕方法，则第二层的折返部分为齿根侧，从而第一层的开始缠绕部分与第二层的结束缠绕部分重合。
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当电流流过线圈时，开始缠绕部分与结束缠绕部分的电位差最大，因此，当缠绕了第二层的线圈时，第一层的开始缠绕部分与第二层的结束缠绕部分处的电位差最大。因此，可以认为必须将能够承受所述电位差的绝缘涂层用于扁平导体，因此必须在扁平导体上设置厚的绝缘涂层。但是，当绝缘涂层的厚度变厚时，因为占空系数减小，所以可能会妨碍马达的输出功率的提高。另一方面，在专利文献3的定子中，扁平导体被成对地缠绕，因此不会产生专利文献1及专利文献2的上述问题。但是，为了进行成对的缠绕，绕线机的机构变得复杂，并且， 相比于线圈对的内周侧，外周侧的线圈的周长更长。因此，可能会产生电阻差从而使线圈的发热增多。因此，可能会妨碍马达的输出功率的提高。作为解决上述专利文献1至专利文献3的电位差的问题的方法，考虑使用在专利文献4中公开的缠绕方法。图10示出了专利文献4的线圈的截面。如图10所示，线圈200是被缠绕为两层四列的线圈，按外层、内层、内层、外层的顺序缠绕形成。通过这样进行缠绕，相邻的导体之间的电位差仅仅为四匝线圈的量，因此能够减小电位差。若电位差减小，则可以使设置于导体周围的绝缘涂层的厚度变薄，从而能够实现线圈200的小型化和高输出化。在先技术文献专利文献专利文献1 日本专利文献特开2001-359250号公报专利文献2 日本专利文献特开2007-244115号公报专利文献3 日本专利文献特开2008-109829号公报专利文献4 日本专利文献特开2005-85560号公报
发明内容
发明所要解决的问题但是，在专利文献4中存在以下说明的问题。图11示出了缠绕线圈的第一列。另外，图12示出了缠绕线圈的第二列。当利用专利文献4的方法实际进行缠绕时，若缠绕线圈200的顺序为A侧、B侧、 C侧、D侧，则从第二层(外侧)的A侧开始缠绕导线，并在缠绕了第二层的B侧、C侧、D侧后，移至第一层(内侧)的A侧。然后，在缠绕了第一层(内侧)的B侧、C侧后，移至第一层(内侧)的D侧。并且，在第一层的D侧形成从第一列过渡到第二列的过渡部分。然后，从第二列的第一层的A侧开始缠绕，并在缠绕了第一层的B侧、C侧、D侧后， 移至第二层的A侧。然后，缠绕第二层的B侧、C侧，随后，问题产生。在第二列中，已经缠绕过D侧，因此，为了使线圈200的层数被保持在两层，必须在第二列的第二层的C侧形成从第二列过渡到第三列的过渡部分。但是，配置于A侧和C侧的导线必须被收纳于定子的槽内，因此若在C侧形成过渡部分，则会使槽内的占空系数恶化。S卩，在专利文献4所示的方法中，即使使导线被缠绕成两层而形成了线圈，也难以提高定子的占空系数。因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供能够抑制绝缘涂层膜的厚度的多层绕组线圈、定子、及其制造方法。用于解决问题的手段为了达到所述目的，基于本发明的方式的定子具有以下特征。(1) 一种定子，包括定子铁芯和线圈，在所述定子铁芯上形成有齿和槽，所述线圈被插入所述槽，并且通过导体在被缠绕的状态下在所述定子铁芯的圆周方向上形成多层(η 层)而形成，所述定子的特征在于，所述线圈的第一列被从外层向内层缠绕，第二列被从内层向外层缠绕，第三列被从外层向内层缠绕，并且，相对于所述线圈的被插入所述槽的插入部分的层数η，至少一侧的线圈末端部分的层数大于等于η+1层。(2)如⑴所述的定子，其特征在于，优选所述线圈在所述一侧的线圈末端的最内层形成有连接所述第一列和所述第二列的第一过渡线部，在所述一侧的线圈末端的最外层形成有连接所述第二列和所述第三列的第二过渡线部。(3)如(1)或(2)所述的定子，其特征在于，优选所述第一过渡线部或所述第二过渡线部中的至少一者包括第一端部、第二端部、以及被夹在所述第一端部与所述第二端部之间的变线部，所述第一端部和所述第二端部沿相邻的层的所述导体而形成，所述导体在所述变线部被变线至相邻的列。另外，为了达到所述目的，基于本发明的其他方式的多层绕组线圈具有以下特征。(4) 一种多层绕组线圈，通过缠绕导体以形成多层(η层)而形成，其特征在于，所述导体的第一列被从外层向内层缠绕，第二列被从内层向外层缠绕，第三列被从外层向内层缠绕，并且，至少一侧的线圈末端的层数大于等于η+1层。(5)如(4)所述的线圈，其特征在于，优选在所述一侧的线圈末端的最内层形成有连接所述第一列和所述第二列的第一过渡线部，在所述一侧的线圈末端的最外层形成有连接所述第二列和所述第三列的第二过渡线部。(6)如(4)或(5)所述的多层绕组线圈，其特征在于，优选所述第一过渡线部或所述第二过渡线部中的至少一者包括第一端部、第二端部、以及被夹在所述第一端部与所述第二端部之间的变线部，所述第一端部和所述第二端部沿相邻的层的所述导体而形成，所述导体在所述变线部被变线至相邻的列。另外，为了达到所述目的，基于本发明的其他方式的定子的制造方法具有以下特征。(7) 一种定子的制造方法，将被缠绕为在所述定子铁芯的圆周方向上形成多层(η 层)的线圈插入形成于定子铁芯的槽部，所述定子的制造方法的特征在于，将由导体形成的所述线圈在第一列从外层向内层缠绕，在第二列从内层向外层缠绕，在第三列从外层向内层缠绕，所述线圈的至少一侧的线圈末端部分的层数η大于等于η+1层。(8)如(7)所述的定子的制造方法，其特征在于，通过使用成形夹具向所述线圈的轴方向加压，在所述一侧的线圈末端形成连接相邻的列的过渡线部。发明的效果
根据基于具有这样的特征的本发明的定子的一个方式，能够获得如下所述的作用、效果。上述(1)所述的发明的方式涉及一种定子，所述定子包括定子铁芯和线圈，在所述定子铁芯上形成有齿和槽，所述线圈被插入槽，并且通过导体在被缠绕的状态下在定子铁芯的圆周方向上形成多层(η层)而形成，所述线圈的第一列被从外层向内层缠绕，第二列被从内层向外层缠绕，第三列被从外层向内层缠绕，并且，相对于所述线圈的被插入所述槽的插入部分的层数η，至少一侧的线圈末端部分的层数大于等于η+1层。假设本发明的线圈为例如在定子铁芯的圆周方向上被缠绕成两层、在定子铁芯的直径方向上被缠绕成六列的线圈，所述线圈通过下述方法形成从第二层第一列开始缠绕导体，并向第一层第一列绕进，随后，将导体依次向第一层第二列、第二层第二列、第二层第三列、第一层第三列绕进…。并且，在至少一侧的线圈末端，形成比其他边的层数多一层的η+1层的线圈，在上述例子中，至少一侧的线圈末端层数为三层。关于这点，在专利文献4中并没有公开。根据本发明的方法，即使在形成两层的线圈时，也能够通过部分地形成三层线圈来使线圈不冲突地被形成为两层。这是因为通过如图12所示的那样从第二层的C侧向第三层的D侧绕进，能够避免第二层的D侧的导线的干涉。结果，用于导体的绝缘涂层只需要能够应对第二层第一列与第二层第二列之间的电位差的厚度即可。以采用从所述定子铁芯包括的齿的根侧沿齿表面依次向定子铁芯的直径方向的内侧进行缠绕、并在到达齿顶侧后折返来进行第二层的缠绕的方法来形成线圈的情况为例，如果线圈从缠绕开始到缠绕结束被施加有100V的电压，则在上述例子中，线圈必须能够承受100V的电位差。另一方面，如果是(1)中记载的发明的定子，则因为第一匝与第四匝相邻，所以线圈只需能够承受所述例子的1/3左右的电位差即可。并且，如果匝数增多，则能够进一步减小电位差。这样，能够抑制用于导体的绝缘涂层的厚度，因此在将线圈缠绕至定子铁芯时，能够实现占空系数的提高。另外，因为可以削薄绝缘涂层的厚度，所以可以节省为了制造绝缘涂层而花费的成本。上述(2)所述的发明的方式涉及如(1)所述的定子，其中，线圈在一侧的线圈末端的最内层形成有连接第一列和第二列的第一过渡线部，并且在一侧的线圈末端的最外层形成有连接第二列和第三列的第二过渡线部。因为在线圈末端形成有线圈的过渡线部，所以不必回避作为被插入槽内的插入部分的导线之间的干涉。因此，有助于实现槽内的占空系数的提高。上述C3)所述的发明的方式涉及如(1)或( 所述的定子，其中，第一过渡线部或所述第二过渡线部中的至少一者包括第一端部、第二端部、以及被夹在第一端部与第二端部之间的变线部，第一端部和第二端部沿相邻的层的导体而形成，导体在变线部被变线至相邻的列。通过在过渡线部设置第一端部和第二端部，并使导体在变线部被变线至相邻的列，能够利用由变线导致的导体的变形的影响，来抑制线圈的厚度的增加。在具有两层以上绕组的多层线圈中，根据缠绕方法，涉及变线的匝和不涉及变线的匝邻接地排列。利用如(1)所述的方法进行缠绕的线圈就属于这种情况。在该情况下，如果为了变线而使导体变形，则连导体的与设置有变线部的边邻接的边都会由于变线的影响而变形，从而使线圈的累积厚度增加。但是，通过采用将变线部设置于第一端部和第二端部之间的构成，并使第一端部和第二端部被形成为沿着相邻的层的形状，能够抑制变线部的导体的变形影响到邻接的边。结果，因为线圈的累积厚度不会增加，所以能够有助于提高定子的占空系数。另外，根据基于具有这样的特征的本发明的定子的一个方式，能够获得如下所述的作用、效果。上述(4)所述的发明的方式涉及一种多层绕组线圈，所述多层绕组线圈通过缠绕导体以形成多层(η层)而形成，其中，导体的第一列被从外层向内层缠绕，第二列被从内层向外层缠绕，第三列被从外层向内层缠绕，并且至少一侧的线圈末端的层数大于等于η+1层。因此，能够形成如下的线圈所述线圈能够减小相邻的导体在通电时的电位差，并且能够削薄用于导体的绝缘涂层的厚度。上述(5)所述的发明的方式涉及如(4)所述的线圈，其中，在一侧的线圈末端的最内层形成有连接第一列和第二列的第一过渡线部，并且在一侧的线圈末端的最外层形成有连接第二列和第三列的第二过渡线部。因此，与(3)相同，能够形成如下的线圈所述线圈能够减小相邻的导体在通电时的电位差，并且能够削薄用于导体的绝缘涂层的厚度。上述(6)所述的发明的方式涉及如(4)或(5)所述的多层绕组线圈，其中，第一过渡线部或第二过渡线部中的至少一者包括第一端部、第二端部、以及被夹在第一端部与第二端部之间的变线部，第一端部和第二端部沿相邻的层的导体而形成，导体在变线部被变线至相邻的列。因此，与如( 所述的定子相同，通过设置第一端部和第二端部，并在第一端部和第二端部之间形成使导体变线至相邻的列的变线部，能够抑制变线部中的导体的变形的影响波及与设置了变线部的边邻接的边。结果，能够抑制线圈的累积厚度。另外，根据基于具有这样的特征的本发明的定子的一个方式，能够获得如下所述的作用、效果。上述(7)所述的发明的方式涉及一种定子的制造方法，所述定子的制造方法将被缠绕为在定子铁芯的圆周方向上形成多层(η层)的线圈插入形成于定子铁芯的槽部，在所述定子的制造方法中，将由导体形成的线圈的第一列从外层向内层缠绕，第二列从内层向外层缠绕，第三列从外层向内层缠绕，并且，线圈的至少一侧的线圈末端部分的层数η大于等于η+1层。通过利用这样的方法形成电位差在相邻的导体之间小的线圈，并将所述线圈插入定子铁芯，能够制造占空系数高的定子。上述(8)所述的发明的方式涉及如(7)所述的定子的制造方法，在所述定子的制造方法中，通过使用成形夹具向所述线圈的轴方向加压，在所述一侧的线圈末端形成连接相邻的列的过渡线部。通过采用使用成形夹具向线圈的轴方向加压的制造方法，能够以将成形夹具安装
8至线圈缠绕装置来连续地缠绕导体的方式形成线圈。
图1是第一实施方式的线圈的立体图；图2是第一实施方式的线圈被插入了分体式的定子铁芯时的截面图；图3是第一实施方式的定子的立体图；图4是第一实施方式的线圈的分解立体图；图5是第一实施方式的线圈的引导侧的截面图；图6是第一实施方式的装置概略图；图7是第一实施方式的缠绕顺序1的模式图；图8是第一实施方式的缠绕顺序2的模式图；图9是第一实施方式的关于线圈和齿的关系的截面图；图10是专利文献4的线圈的截面图；图11是示出了专利文献4的缠绕线圈的第一列的顺序的模式图；图12是示出了专利文献4的缠绕线圈的第二列的顺序的模式图；图13是第二实施方式的线圈的俯视图；图14是第二实施方式的线圈的侧面截面图；图15是第二实施方式的线圈的侧面截面图；图16是第二实施方式的线圈的侧面图；图17是示出了第二实施方式的形成变线部时的情况的模式图；图18是为了进行比较而示出的利用未设置变线部的线圈缠绕方法形成的线圈的立体图；图19是为了进行比较而示出的利用未设置变线部的线圈缠绕方法形成的线圈的模式截面图。
具体实施例方式首先，针对本发明的第一实施方式进行说明。(第一实施方式)图1示出了第一实施方式的线圈的立体图。图2示出了线圈被插入了分体式的定子铁芯时的截面图。此外，为了便于说明，在图2中，设线圈为八匝。图3示出了定子的立体图。线圈10通过缠绕扁平导体20形成。扁平导体20是在铜等导电性良好的金属线材的外表面上设置绝缘涂层膜21而成的线材，其截面为矩形形状。所述扁平导体20被缠绕成两层六列的线圈的情况如图1中的线圈10所示。若以分体铁芯单元25的直径方向为列、以分体铁芯单元25的圆周方向为层，则线圈10通过将扁平导体20缠绕成包括两层六列的十二匝来形成。定子铁芯芯块30是形成分体式的分体铁芯单元25的部件，是层叠电磁钢板而形成的。在定子铁芯芯块30上形成有齿31，定子铁芯芯块30呈圆筒状排列，由此形成分体铁芯单元25。在齿31上隔着绝缘体沈插入有线圈10，通过在该状态下以呈圆筒状排列的方式配置定子铁芯芯块30并在定子铁芯芯块30的外周安装外环27，来形成定子50。此外，在图3中，出于应对振动等目的，对每块定子铁芯芯块30进行树脂塑模。接下来，对线圈10的缠绕顺序进行说明。图4示出了线圈的分解立体图。通过对比着图2观察图4能够了解，从图2的第二层第一列开始缠绕线圈10。因此，缠绕开始部IOA被配置于第二层第一列。此外，写在图2的扁平导体20的截面的中央的数字表示匝数。匝数通过利用后述的缠绕装置100使线圈10缠绕一周形成，当线圈10 缠绕一周，匝数加一。线圈10的第一匝通过绕作为线圈10的外周侧的第二层第一列缠绕一周形成。并且，第二匝是缠绕作为线圈10的内周侧的第一层第一列。即，从第一匝到第二匝的缠绕是向分体铁芯单元25的圆周方向的内侧绕进的缠绕。然后，在线圈10的引导侧IOX形成第一过渡线部10C1，以从第一层第一列过渡到
第一层第二列，从而缠绕进行至第三匝。第三匝是缠绕作为线圈10的内周侧的第一层第二列。在引导侧10X，缠绕进行至第二层第二列。并且，第四匝是缠绕作为线圈10的外周侧的第二层第二列。然后，在线圈10的引导侧IOX形成从第二层第二列过渡到第二层第三列的第二过渡线部10C2，从而缠绕进行至第五匝。即，线材从第二匝折返，第三匝和第四匝的缠绕是向分体铁芯单元25的圆周方向的外侧绕进的缠绕。第五匝是缠绕作为线圈10的外周侧的第二层第三列。并且，第六匝是缠绕作为线圈10的内周侧的第一层第三列。然后，在线圈10的引导侧IOX形成从第一层第三列过渡到第一层第四列的第三过渡线部10C3，从而缠绕进行至第七匝。即，线材从第四匝折返，第五匝和第六匝的缠绕是向分体铁芯单元25的圆周方向的内侧绕进的缠绕。第七匝是缠绕作为线圈10的内周侧的第一层第四列。并且，第八匝是缠绕作为线圈10的外周侧的第二层第四列。图5是线圈的引导侧的截面图，也是沿箭头A方向观察图2的图。当以上述顺序进行缠绕时，在线圈10的引导侧的相反侧IOY及线圈10的两个侧面，扁平导体20被形成为两层，在线圈10的引导侧10X，扁平导体20被形成为三层。这是因为如图5所示，为了向内侧缠绕扁平导体20，第二过渡线部10C2及第四过渡线部10C4必须被形成于上侧，并且，为了向外侧缠绕扁平导体20，第一过渡线部10C1、 第三过渡线部10C3、以及第五过渡线部10C5必须被形成于下侧。结果，线圈10的奇数匝形成于第二层，偶数匝形成于第一层或第三层。接下来，对线圈10的缠绕装置进行简单的说明。图6示出了装置概略图。图7示出了缠绕顺序1的模式平面图。图8示出了缠绕顺序2的模式平面图。缠绕装置100包括开卷机140、进给机构120、嵌位器130、以及缠绕机构150。进给机构120是传送扁平导体20的装置，在利用进给嵌位器121固定扁平导体20
10后，从开卷机140引出扁平导体20。通过与伺服马达122连接的滚珠丝杠123对进给嵌位器121进行控制，从而传送预定量的扁平导体20。嵌位器130包括固定嵌位器131和进给辊132，固定嵌位器131与进给嵌位器121交替进行嵌位。利用缠绕机构150沿边弯曲加工扁平导体20，从而形成线圈10。内周夹具151是在扁平导体20被形成为线圈10时对作为内周侧的面进行保持的部件。第一旋转夹具152及第一弯曲夹具IM如图7和图8所示的那样进行旋转移动，由此沿边弯曲加工扁平导体20。第二旋转夹具153也同样用于沿边弯曲加工扁平导体20。第一导板155及第二导板156是在沿边弯曲加工扁平导体20时、对第一旋转夹具 152及第二旋转夹具153的与扁平导体20抵接的那侧的相反侧的面进行引导的夹具，第一导板巧5及第二导板156被构成为当缠绕线圈10时，能够适当地进行退让。上表面支架157是用来支撑线圈10的上表面的引导部件，上表面支架157被构成为伴随着线圈10的缠绕的进行而逐渐上升。固定导板159的目的在于作为扁平导体20的前进时的保持器。这些机构被配置在底座158上。通过这样的机构，如图7和图8所示的那样沿边弯曲加工扁平导体20从而形成线圈10。详细说明从略。第一实施方式的线圈10具有这样的构成及作用，因此能够起到以下说明的效果。首先，能够使扁平导体20的厚度变薄。第一实施方式的定子50包括定子铁芯芯块30和线圈10，其中，在定子铁芯芯块 30上形成有齿31和槽32，线圈10被插入槽32，并且作为导体在被缠绕的状态下在定子铁芯芯块30的圆周方向上形成多层(两层)。在定子50中，线圈10的第一列从外层向内层缠绕，第二列从内层向外层缠绕，第三列从外层向内层缠绕，并且，线圈10的插入槽32的插入部分的层数为二，与此相对，至少一侧的线圈末端部分的层数大于等于三层。如图1和图2所示，线圈10在分体铁芯单元25的圆周方向上被形成为两层，在分体铁芯单元25的直径方向上被形成为六列(在图2中，省略为四列)。此外，在引导侧10X， 线圈10被形成为三层。因此，分体铁芯单元25的圆周方向为数目少的方向，线圈10向分体铁芯单元25 的圆周方向绕进。并且，在缠绕了两层之后，向相反方向折返。在缠绕装置100中事先设定有用于缠绕线圈10的程序，因此，缠绕装置100的进给机构120、嵌位器130、开卷机140、以及缠绕机构150按照程序进行运转，由此能够缠绕线圈10。通过这样进行缠绕，相邻的扁平导体20之间的电位差为第一匝与第四匝之差、第三匝与第五匝之差、第六匝与第八匝之差……，最多为三匝线圈的量。如专利文献1和专利文献2所示，当使用向数目多的方向绕进的方法时，如果假设十二匝的线圈10的缠绕开始部IOA与缠绕结束部IOB的电位差为100V，则因为缠绕开始部 IOA与缠绕结束部IOB是相邻的扁平导体20，所以必须在扁平导体20的周围设置能够承受 100V的电位差的绝缘涂层膜21。但是，如果采用第一实施方式的方法，则在十二匝的线圈10中，电位差仅仅为原来的三分之一，因此，绝缘涂层膜21的厚度也可以减小相应的量。这样，能够减小绝缘涂层膜21的厚度，由此可以减小绝缘涂层膜21在定子50的槽内所占的比例，从而能够实现占空系数的提高。
另外，因为能够减小绝缘涂层膜21的厚度，所以还可以节省为了制造保护膜而花费的成本。此外，在专利文献4中公开有线圈200，却没有公开对线圈末端的处理，在这种状态下，不能够制造线圈200。因此，可以说专利文献4所述的发明是未完成的发明。而在本发明的本实施方式中，对线圈10的制造进行了详细的说明。关于线圈10的引导侧IOX的处理，具体地说，通过形成第一过渡线部10C1、第三过渡线部10C3等内层侧的过渡线部和第二过渡线部10C2等外层侧的过渡线部，并使引导侧IOX被形成为三层，能够进行线圈10 的缠绕。另外，线圈10与分体铁芯单元25之间的绝缘通过绝缘体沈实现，而关于形成于分体铁芯单元25的两个端面的线圈末端的引导侧IOX与引导侧的相反侧IOY之间的绝缘， 考虑有使用相关纸等方法，因此，只需简单地根据相邻的扁平导体20之间的电位差确定绝缘涂层膜21的厚度即可。另外，通过将开始缠绕线圈10的位置选在分体铁芯单元25的圆周方向的最外侧， 能够减少列的数目。在本实施方式的线圈10中，缠绕开始部IOA位于线圈10的外周侧，缠绕结束部 IOB也位于线圈10的外周侧，因此，缠绕开始部IOA及缠绕结束部IOB与线圈10互不干涉。例如，当缠绕开始部IOA或缠绕结束部IOB来到线圈10的第一层侧时，缠绕开始部IOA或缠绕结束部IOB必须避开引导侧IOX侧的扁平导体20进行缠绕。此时，需要向线圈10的外侧或内侧偏移与扁平导体20的厚度对应的量。因此，需要多余的厚度。另外，通过将线圈10设置为双层线圈，能够抑制定子50的线圈末端的厚度。当利用缠绕装置100沿边弯曲加工扁平导体20时，难以将扁平导体20的半径沿边弯曲加工至小于等于扁平导体20的宽度。因此，相比于将具有二倍宽度的扁平导体20沿边弯曲加工为单层线圈的情况，能够使线圈末端的宽度被维持在同等水平。图9示出了关于线圈和齿的关系的截面图。线圈10的被插入形成于齿31之间的槽32的部分必须保持平直。因此，在单层线圈中，线圈末端的厚度为弯曲半径R+宽度X，在双层线圈中，线圈末端的厚度为弯曲半径R+宽度XX3。弯曲半径R与宽度X相等，因此，对于单层线圈来说，线圈末端需要2X的厚度，对于双层线圈来说，线圈末端需要4X的厚度。假设宽度X为 10mm，则在单层线圈中，线圈末端的厚度为20mm，并且，在双层线圈中，线圈末端的厚度也是 20mm。因此，在理论上，无论是在单层线圈还是在双层线圈中，引导侧IOX的厚度相同。单层线圈的引导侧的相反侧IOY的厚度为2X，双层线圈的引导侧的相反侧IOY的厚度为3X，因此，相比于单层线圈，双层线圈更能够削薄线圈末端的厚度。因此，从定子50的整体看，使线圈10被形成为两层更能够削薄线圈末端的厚度。接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。(第二实施方式)本发明的第二实施方式与第一实施方式相比，在线圈10的圈数和所述过渡线部的形状上存在一些不同。以下，对所述不同的部分进行说明。图13是第二实施方式的线圈的俯视图。
图14示出了线圈的侧面截面图，即图13的BB截面。图15示出了线圈的侧面截面图，即图13的CC截面。与第一实施方式的线圈10相同，在第二实施方式的线圈10中，扁平导体20被缠绕成两层，作为线圈末端部的一者的引导侧IOX被形成为三层。在这点上，第二实施方式与第一实施方式相同。但是，第二实施方式的线圈10被缠绕成包括两层八列的16匝。因此，从缠绕开始部IOA开始进行缠绕，在第二层第一列形成第一匝Tl，在第一层第一列形成第二匝T2，并且，在第一层第一列与第一层第二列之间形成第一过渡线部 IOCl，从而缠绕进行至第一层第二列的第三匝T3。然后，在第二层第二列形成第四匝T4，并在第三层第二列与第三层第三列之间形成第二过渡线部10C2，从而缠绕进行至第二层第三列的第五匝T5。在第五匝T5之后形成的第六匝T6被形成于第一层第三列，并且，在第一层第三列到第一层第四列之间形成有第三过渡线部10C3，从而第七匝T7被形成于第一层第四列。然后，在第二层第四列形成第八匝T8，在第三层第四列到第三层第五列之间形成第四过渡线部10C4，从而在第二层第五列形成第九匝T9。在第九匝T9之后形成的第十匝TlO被形成于第一层第五列，并且，在第一层第五列到第一层第六列之间形成有第五过渡线部10C5，从而第十一匝Tll被形成于第一层第六列。然后，在第二层第六列形成第十二匝T12，在第三层第六列与第三层第七列之间形成第六过渡线部10C6，从而在第二层第七列形成第十三匝T13。在第十三匝T13之后形成的第十四匝T14被形成于第一层第七列，并且，在第一层第七列到第一层第八列之间形成有第七过渡线部10C7，从而第五匝T15被形成于第一层第八列。然后，在第二层第八列形成第十六匝T16，从而缠绕进行至缠绕结束部10B。图16示出了线圈的侧面图，即沿箭头DD方向观察图13的图。如图16所示，第二过渡线部10C2、第四过渡线部10C4、以及第六过渡线部10C6形成于线圈10的引导侧IOX的外侧，即，形成于第三层，并且，第一过渡线部10C1、第三过渡线部10C3、第五过渡线部10C5、以及第七过渡线部10C7形成于未图示的线圈10的引导侧 IOX的内侧，S卩，以相同的方式形成于第一层。另一方面，如图15所示，如以上说明的那样，线圈10的引导侧的相反侧IOY与其他两条边同样只被形成为两层，并且不具有过渡线部。第一过渡线部IOCl至第七过渡线部10C7由第一端部10D1、第二端部10D2、以及连接第一端部IODl和第二端部10D2的变线部10D3这三个区域构成。图17是示出了形成变线部形成时的情况的模式图。变线部10D3的形成利用被设置于图6所示的缠绕装置100的底座158的上模181 和下模182进行。在上模181上设置有用于形成变线部10D3的第一成形面181a，在下模 182上设置有第二成形面18加。然后，将沿边弯曲加工后的扁平导体20夹在上模181与下模182之间进行加压， 由此在第一端部IODl和第二端部10D2之间形成变线部10D3。所述变线部10D3被形成于被缠绕成长方形的线圈10的短边侧。上模181及下模182与未图示的推力产生机构连接，所述推力产生机构具有以下功能使上模181及下模182移动，并对此二者加压，以使上模181及下模182在图17的上下方向上夹住扁平导体20。另外，上模181及下模182被构成为当缠绕扁平导体20从而形成线圈10时，上模181及下模182能够退让至与扁平导体20互不干涉的区域。此外，第一端部IODl及第二端部10D2只需具有数毫米的宽度即可发挥其功能，因此，根据形成变线部10D3所必需的宽度来确定第一端部IODl及第二端部10D2的宽度。并且，第一端部IODl及第二端部10D2被形成为沿着相邻的层的扁平导体20的形状。即，如图16所示，第一过渡线部IOCl的第一端部IODl为沿着形成于第二层的第一匝 Tl和第二匝T2的连接边的形状，其中，所述第一匝Tl和第二匝T2在引导侧IOX的短边SSC 处相邻。另外，第一过渡线部IOCl的第二端部10D2为沿着形成于第二层的第三匝T3和第四匝T4的连接边的形状，其中，所述第三匝T3和第四匝T4在引导侧IOX的短边SSC处相邻。通过将作为线圈10的扁平导体20缠绕成第二实施方式所示的构成，能够起到以下说明的作用、效果。首先，能够抑制被缠绕的线圈的厚度，从而能够提高定子50的占空系数。图18示出了利用未设置变线部的线圈缠绕方法形成的线圈的形状立体图。图19示出了利用未设置变线部的线圈缠绕方法形成的线圈的模式截面图。第二实施方式的定子50由第一过渡线部IOCl或第二过渡线部10C2中的至少一者、第一端部10D1、第二端部10D2、以及夹在第一端部IODl和第二端部10D2之间的变线部 10D3组成，第一端部IODl和第二端部10D2沿着相邻的层、即第二层的扁平导体20形成， 扁平导体20在变线部10D3变线至相邻的列(例如在第一过渡线部IOCl为第一列到第二列)。通过如上述那样在第一过渡线部IOCl至第七过渡线部10C7设置变线部10D3，能够将线圈10的厚度抑制为最小。如果在不设置变线部10D3的情况下缠绕扁平导体20来形成线圈10，则根据过渡线部的形状，线圈10会如图18所示的那样产生与膨胀X2对应的量的膨胀。相对于设置有过渡线部的引导侧IOX的厚度为引导侧厚X3，引导侧的相反侧IOY的厚度为引导侧的相反侧厚XI，因此，厚度增加了与引导侧厚X3和引导侧的相反侧厚Xl之间的差对应的量。这样的膨胀是在将线圈10插入分体铁芯单元25时占空系数恶化的重要原因。产生这种情况的原因被认为在于以对过渡线部的处理为起因的扁平导体20之间的干涉。第一过渡线部IOCl至第七过渡线部10C7中的任一个过渡线部都被形成在线圈10 的短边SSC。但是，根据扁平导体20的材质和短边SSC的长度，过渡线部可能成为图19所示的状态，由于在长边上形成上侧干涉区域Zl及下侧干涉区域Z2而在引导侧IOX产生膨胀。S卩，如果如图19所示的那样在短边SSC形成第一过渡线部10C1，则长边LSC侧的扁平导体20也被扭曲，从而可能在长边LSC形成上侧干涉区域Zl和下侧干涉区域Z2。所述上侧干涉区域Zl和下侧干涉区域Z2是可能引起相邻的扁平导体20之间的干涉的区域， 并且主要被形成于靠近引导侧IOX的长边LSC。所述上侧干涉区域Zl和下侧干涉区域Z2的影响是微乎其微的，但随着匝数的增力口，该影响变得显著。
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并且，产生上侧干涉区域Zl和下侧干涉区域Z2导致的问题仅限于多层缠绕的线圈10。S卩，如图19所示，从缠绕开始部IOA开始缠绕的第一匝Tl的A侧被形成为水平， 并且C侧也同样被形成为水平。然后，直到第二匝T2的A侧，线圈10被形成为水平，但在第二匝的C侧，因为形成有用于与形成于相邻的列的第三匝T3的A侧连接的第一过渡线部 IOCl，所以线圈10在第二匝T2的C侧和第三匝T3的A侧被扭曲。然后，第三匝T3的C侧被形成为水平，第四匝T4的A侧也被形成为水平，第四匝 T4的C侧和第五匝T5的A侧因为与第二过渡线部10C2连接而被扭曲。也就是说，由于被形成为水平的边和被扭曲的边同时存在于长边LSC，上侧干涉区域Zl和下侧干涉区域Z2引发问题，导致受到扭曲的影响大的引导侧IOX的厚度增大。这样的问题不容易在各列被缠绕成相同的形状的单层线圈中产生，可以说是多层线圈特有的问题。但是，通过如第二实施方式的线圈10那样形成变线部10D3，可以解决上述问题。这是因为通过设置形成于变线部10D3的两侧的第一端部IODl和第二端部 10D2,能够在变线部10D3集中地完成变线，从而使变线能够不影响到长边LSC。S卩，如上所述，第一端部IODl和第二端部10D2被形成为沿着相邻的层的形状，因此能够抑制变线部10D3的影响波及到长边LSC，从而能够在抑制线圈10的厚度的情况下进行缠绕。另外，考虑有如下方法在长边LSC或长边LSC与短边SSC的连接部分扭曲线材， 使得长边LSC的长度长于分体铁芯单元25的宽度，由此将设置于分体铁芯单元25的槽内的扭曲的影响、即上侧干涉区域Zl和下侧干涉区域Z2的影响抑制在最小程度。但是，这样会导致定子50的线圈末端变长，从而不利于实现小型化，另外，还必须增加用于线圈10的扁平导体的长度，从而不利于削减成本，因此，这种方法不是优选的。S卩，通过在过渡线部设置第一端部IODl和第二端部10D2，即使所述第一端部IODl 和第二端部10D2短，也有助于实现小型化和削减成本。以上，利用本实施方式对发明进行了说明，但本发明并不仅限于所述实施方式，而是也能够在不脱离发明的主旨的范围内通过适当地变更构成的一部分来实施。例如，关于线圈10的材质和绝缘涂层的材质等，也可以不使用举例说明的材质而改为使用其他材质。此外，利用缠绕装置100进行的缠绕不过是进行缠绕的一个例子，因此也可以使用其他方式的缠绕装置来形成线圈10。另外，可以增减线圈10的匝数。特别在引导侧和引导侧的相反侧的线圈末端部， 虽然优选缩短线圈末端，但可以增加层数。并且，关于本实施方式所示的缠绕方式，应该根据槽32的宽度和线圈10的必要匝数来适当地进行选择。标号说明10:线圈；IOA 缠绕开始部；IOB 缠绕结束部；IOCl 第一过渡线部；10C2 第二过渡线部；
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10C3 第三过渡线部；10C4:第四过渡线部；10C5 第五过渡线部；IOX 引导侧；IOY 引导侧的相反侧；20 扁平导体；21 绝缘涂层膜；25 分体铁芯单元；26:绝缘体；27 外环；30:定子铁芯芯块；31 齿；32 槽；50:定子；100:缠绕装置。
权利要求
1.一种定子，包括定子铁芯，在所述定子铁芯上形成有齿和槽；以及线圈，所述线圈被插入所述槽，并且通过导体在被缠绕的状态下在所述定子铁芯的圆周方向上形成多层(η层)而形成， 所述定子的特征在于，所述线圈的第一列被从外层向内层缠绕，第二列被从内层向外层缠绕，第三列被从外层向内层缠绕，并且相对于所述线圈的被插入所述槽的插入部分的层数η，至少一侧的线圈末端部分的层数大于等于η+1层。
2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述线圈在所述一侧的线圈末端的最内层形成有连接所述第一列和所述第二列的第一过渡线部，所述线圈在所述一侧的线圈末端的最外层形成有连接所述第二列和所述第三列的第二过渡线部。
3.如权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述第一过渡线部和所述第二过渡线部中的至少一者包括第一端部、第二端部、以及被夹在所述第一端部与所述第二端部之间的变线部，所述第一端部和所述第二端部沿相邻的层的所述导体而形成， 所述导体在所述变线部被变线至相邻的列。
4.一种多层绕组线圈，通过缠绕导体以形成多层(η层)而绕成，其特征在于，所述导体的第一列被从外层向内层缠绕，第二列被从内层向外层缠绕，第三列被从外层向内层缠绕，并且至少一侧的线圈末端的层数大于等于η+1层。
5.如权利要求4所述的多层绕组线圈，其特征在于，在所述一侧的线圈末端的最内层形成有连接所述第一列和所述第二列的第一过渡线部，在所述一侧的线圈末端的最外层形成有连接所述第二列和所述第三列的第二过渡线部。
6.如权利要求4或5所述的多层绕组线圈，其特征在于，所述第一过渡线部和所述第二过渡线部中的至少一者包括第一端部、第二端部、以及被夹在所述第一端部与所述第二端部之间的变线部，所述第一端部和所述第二端部沿相邻的层的所述导体而形成， 所述导体在所述变线部被变线至相邻的列。
7.一种定子的制造方法，所述定子包括被插入形成于定子铁芯的槽部的线圈，所述线圈被缠绕成在所述定子铁芯的圆周方向上形成多层(η层)，所述定子的制造方法的特征在于，将导体在第一列从外层向内层缠绕，在第二列从内层向外层缠绕，在第三列从外层向内层缠绕，由此形成所述线圈，所述线圈的至少一侧的线圈末端部分的层数η大于等于η+1层。
8.如权利要求7所述的定子的制造方法，其特征在于，通过使用成形夹具向所述线圈的轴方向加压，在所述一侧的线圈末端形成连接相邻的列的过渡线部。
全文摘要
本发明提供多层绕组线圈、定子、及其制造方法。所述定子包括定子铁芯和线圈，其中，所述定子铁芯由积层钢板形成，所述线圈被缠绕于形成在定子铁芯上的齿部，并且在定子铁芯的圆周方向上形成多层，比较在定子铁芯的直径方向上相邻的导体的数目和在定子铁芯的圆周方向上相邻的导体的数目，线圈以向数目少的方向卷进、并在数目少的方向的端部折返的方式进行缠绕，由此能够减小相邻的导体之间的电位差，从而能够在削薄绝缘涂层膜的情况下确保相邻的导体之间的绝缘。
文档编号H02K3/18GK102474145SQ201080029560
公开日2012年5月23日 申请日期2010年4月27日 优先权日2009年6月29日
发明者原田健司, 奥村圭太, 雪吹晋吾 申请人:丰田自动车株式会社