扁平线定子线圈的制造方法与流程

本发明涉及电动机等所使用的扁平线(flat wire)定子线圈的制造方法。

背景技术：

电动机等的定子线圈卷绕于圆筒形状的定子铁芯上。定子铁芯在内周以相等的角度间隔具备多个齿。在邻接的齿间形成槽。构成线圈的线材料通过夹持一个或多个齿而形成的一对槽而卷绕于齿上。

卷绕于齿的线材料在一对槽间使线圈端部从定子铁芯的端面向轴方向突出。在线材料不是跨过一个齿，而是跨过多个齿而卷绕的情况下，换言之，在线材料通过的一对槽之间存在其它槽的情况下，线圈与通过其它槽的线圈沿电动机轴方向交叉。交叉在线圈端部进行。交叉部的数量根据线圈绕组的间距，即绕组跨过几个齿进行而各异，交叉部的数量也根据绕组的间距数而增加。

线圈端部的交叉为了抑制使线圈端部从定子铁芯的端面向轴方向的突出长度增大即、线圈端部的轴方向的突出长度，因此，目前进行着例如将交叉的线圈端部的导线彼此编织成网眼状。

该方法中，一根一根地编织线圈的线材料，因此，避免不了线圈的绕组作业的复杂化。为了使绕组作业容易，日本国特许厅在2010年发行的JP2010－166803A中提出了，通过将把多个线材料整理成线圈状的线材料集合体嵌入一对槽，进行线圈的绕组，并且通过在线材料集合体的线圈端部设置曲柄部，在线圈端部预先成形轴方向的台阶部的方案。

该现有技术中，线圈端部的台阶部在线圈端部和定子铁芯的端面之间创造出空间，使邻接的其它线圈的导线集成体通过该空间，由此，使线圈端部彼此的交叉变得容易。

但是，该现有技术中，随着线圈和其它线圈的交叉部的数量，换言之，绕组的间距数变多，也避免不了线圈端部的轴方向的突出长度变大。

另外，通过形成台阶部，交叉部的处理变得更容易，但将预先成形的线材料卷绕于定子铁芯的齿的作业负载依然不会减轻。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，对于定子线圈的绕组，抑制线圈端部的轴方向的突出长度，并且减轻线圈的绕组的作业负载。

为了实现以上目的，本发明适用于将扁平线卷绕在定子铁芯上的扁平线定子线圈的制造方法，定子铁芯具有：第一端面、第二端面、在第一端面和第二端面之间延伸的多个齿、形成于邻接的齿间的槽。

在制造方法中，将成形成大致U字形的扁平线元件从第一端面插通各一对槽，使扁平线元件的各端部从第二端面突出，并将从第二端面突出的扁平线元件的规定的端部间连接，由此，将形成定子线圈的多个扁平线片预先作为副组件而成形，并将副组件配置于第二端面，将副组件的扁平线片与从第二端面突出的扁平线元件的规定的端部间接合。

本发明的详细内容以及其它特征及优点在说明书的以下的记载中进行说明，并且在附图中表示。

附图说明

图1A和1B是通过本发明第一实施方式的扁平线定子线圈的制造方法制造的定子线圈的立体图和主要部分的放大立体图；

图2是扁平线定子线圈的主要部分横剖面图；

图3是构成扁平线定子线圈的扁平线元件和扁平线片的、从定子铁芯的中心方向观察的主要部分侧面图；

图4是从定子的轴方向观察的扁平线元件和扁平线片的主要部分正面图；

图5是外侧的扁平线元件的立体图；

图6是插入定子铁芯的1列的扁平线元件的、从定子铁芯的中心方向观察的主要部分侧面图；

图7是插入定子铁芯的1列的扁平线元件的、从定子铁芯的轴方向观察的主要部分正面图；

图8是内侧的扁平线元件的立体图；

图9是组装2列的内侧的扁平线元件而成的内侧扁平线组件的立体图；

图10是组装2列的外侧的扁平线元件而成的外侧扁平线组件的立体图；

图11是组合内侧扁平线组件和外侧扁平线组件的扁平线组件的立体图；

图12是定子铁芯的立体图；

图13是插入定子铁芯的外侧扁平线组件的立体图；

图14是由多个扁平线片形成的副组件的立体图；

图15是扁平线元件和扁平线片的结合状态的立体图；

图16是扁平线元件和扁平线片的结合部的平面图；

图17A和17B是本发明第二实施方式的扁平线元件和扁平线片的结合部的立体图；

图18A和18B是本发明第三实施方式的扁平线元件和扁平线片的结合部的立体图；

图19A和19B是本发明第四实施方式的扁平线元件和扁平线片的结合部的立体图；

图20A－20C是说明与扁平线元件及扁平线片的前端形状相关的变化的、扁平线元件和扁平线片的结合部的立体图；

图21A－21C是说明与接合部的位置关系的扁平线元件和扁平线片的结合部的立体图；

图22A－22C是表示绝缘材料的配置的、扁平线元件和扁平线片邻接的两个结合部的立体图；

图23是表示冷却通路的配置的定子铁芯和副组件的侧面图；

图24是表示散热片的配置的定子铁芯和副组件的侧面图；

图25是说明与形成于副组件的间隙形状相关的变化的副组件主要部分的纵剖面图。

具体实施方式

参照附图的图1A和1B、图2－7及图12说明应用本发明的扁平线定子线圈的基本结构。

参照图1A和1B，用于电动机等的定子1具备通过将扁平线6卷绕在圆筒形状的定子铁芯2而构成的多组线圈3。扁平线6由在铜线外周涂敷了绝缘材料的导线构成。

参照图12时，定子铁芯2具备轴方向的第一端面2A和第二端面2B。在定子铁芯2的内周以相等的角度间隔形成齿4。在齿4之间形成使扁平线6插通的槽5。槽5分别在定子铁芯2的内周面、第一端面2A和第二端面2B开口。

参照图2，线圈3由扁平线6构成，该扁平线6如图的斜线所示向跨过5个齿4的一对槽5卷绕4周。这样，向跨过5个齿4的所有对的槽5卷绕扁平线6。将安装于定子铁芯2的多组线圈3在以下的说明中统称为定子线圈。

参照图3，构成各线圈3的扁平线6由从第一端面2A向第二端面2B贯通定子铁芯2的规定的一对槽5的扁平线元件6A和从第二端面2B向轴方向外侧突出的固定于扁平线元件6A的端部的扁平线片6B构成。

参照图5，扁平线元件6A通过将扁平线6预先切断成规定的尺寸，并利用弯曲装置等折弯加工成大致U字型而构成。相当于U字底部的部位折弯成大致直角。这样形成的折弯部61在使扁平线元件6A贯通定子铁芯2的状态下与第一端面2A形成平行。

再次参照图3，扁平线元件6A从第一端面2A插入规定的一对槽5。如上述，扁平线6在各对槽5使卷绕4圈。在各对槽5中插入4个扁平线元件6A。

参照图6、图7，在第一端面2A，扁平线元件6A的折弯部61在电动机轴方向上与其它扁平线元件6A的折弯部61交叉。为了使该交叉容易，在折弯部61形成台阶部62。此外，图6和图7中仅记载有沿最外周侧的周方向排列的一列的扁平线元件6A，但实际上，各4个扁平线元件6A沿径向重叠配置于各对槽5中。

参照图4，在贯通定子铁芯2的槽5且从端面2B将各端部向轴方向突出的扁平线元件6A上固定扁平线片6B。

扁平线片6B由较短地切断的扁平线6构成。扁平线片6B具备与扁平线元件6A的折弯部61相同的折弯部63和从折弯部63的两端沿直角方向延伸的前端64。在折弯部63形成与折弯部61相同的台阶部62。扁平线片6B的两个前端64在将扁平线片6B的折弯部63与定子铁芯2的第二截面平行地配置的状态下，与扁平线元件6A的端部形成平行。

将这样形成的扁平线片6B的前端64保持成使侧面沿周方向与扁平线元件6A的端部接合的状态，并将它们前端的顶面彼此利用焊接金属20接合。将前端的顶面彼此与扁平线片6B的前端64和扁平线元件6A的端部在以下说明中称为接合对。

此外，图中，与扁平线片6B的一端接合的扁平线元件6A和与扁平线片6B的另一端接合的扁平线元件6A不是相同的扁平线元件6A。图中，在扁平线片6B的一端接合第一扁平线元件6A的端部，在扁平线片6B的另一端接合与第一扁平线元件6A邻接且贯通槽5的第二扁平线元件6A的端部。

这样，使4个扁平线元件6A贯通各对槽5，在从端面2A向轴方向突出4个扁平线元件6A的各端部分别接合4个扁平线片6B的各端部，由此，形成线圈3。换言之，线圈3由4个扁平线元件6A、4个扁平线片6B、将它们连接的8个接合对构成。

此外，就使扁平线元件6A贯通的一对槽5间的距离而言，在定子铁芯2的外周侧较大，在内周侧较小。因此，就扁平线元件6A的U字宽度而言，配置于越靠近径向内侧，预先越窄地形成。

线圈3的基本结构如以上所述。

接着，参照图14－16，以下说明本发明第一实施方式的扁平线定子线圈的制造方法。

按照以上说明的顺序依次结合扁平线元件6A和扁平线片6B时，直到定子线圈完成为止，花费大量的工时。

参照图14，本发明第一实施方式的扁平线定子线圈的制造方法中，预先将所有的扁平线片6B配置成规定的重叠状态，并使用树脂进行一体化。通过将这样成形的副组件7固定在使所有的扁平线元件6A贯通所有的槽5的定子铁芯2上，可以减少制造定子线圈的工时。

参照图15和16，该实施方式中，以扁平线片6B的前端64和从定子铁芯2的第二端面2B向轴方向突出的扁平线元件6A的端部沿着周方向排列的方式，将扁平线片6B预先配置于规定位置，并使用树脂进行模制。该实施方式中，就扁平线片6B的折弯方向而言，将外侧的2列向外侧折弯，将向内侧的2列向内侧折弯。通过这样将扁平线片6B的折弯方向分成外侧和内侧，可以减少扁平线片6B的电动机轴方向的重叠数量。其结果，可以进一步将线圈端部从线圈3的第二端面2B向轴方向的突出长度抑制得较小。

树脂中优选使用传热性树脂。树脂上分别形成使扁平线元件6A的端部贯通扁平线片6B的在周方向上邻接的前端64之间的间隙21。具体而言，将整形成规定形状的扁平线片6B以图14所示那样的规定的重叠状态下配置于铸模的内侧，进一步配置用于形成间隙21的芯，之后使树脂流入铸模。由此，扁平线片6B在规定位置利用树脂相互固定。另外，在树脂固化后将芯拆下，由此，在向轴方向外侧折弯的扁平线片6B的前端64之间形成贯通扁平线元件6A的端部的间隙21。

将这样形成的副组件7安装于使所有的扁平线元件6A贯通槽5的定子铁芯2。此时，使从定子铁芯2的第二端面2B向轴方向突出的扁平线元件6A的端部分别贯通副组件7的间隙21。

再次参照图15和16，扁平线元件6A的端部贯通于副组件7的间隙21，由此，与扁平线片6B的前端64在沿着周方向排列的位置突出。在该状态下，如图16所示，将扁平线元件6A的端部的顶面和扁平线片6B的前端64的顶面接合固定。具体而言，以从上方跨过双方顶面的方式使焊接金属20熔接。在邻接的扁平线元件6A和扁平线片6B之间进行的该接合作业通过使用例如专用的接合机、例如激光焊接机、钎焊机等，可以同时进行。由此，可以大幅减少线圈3的绕组作业的工时。通过接合，扁平线元件6A和扁平线片6B的前端64密接，由此，如图16所示，在扁平线元件6A和位于相反侧的其它扁平线片6B的前端64之间产生间隙。该间隙在防止邻接的绕组间的电短路的方面被优选。

接合作业的结果，如图1A和1B所示，所有的线圈3的绕组完成。

减少线圈3的绕组作业的工时之后，将扁平线元件6A预先作为以下那样的组件进行组装，作为组件一次插入到定子铁芯2，该情况在使定子1的制造作业容易的方面被优选。

参照图9，将槽5中沿径向重叠4层的扁平线元件6A中的内侧2层，使用扁平线元件6A作为内侧扁平线组件11进行组装。

参照图10，将外侧的2层使用图5所示的扁平线元件6A作为外侧扁平线组件12进行组装。

为了使组装的内侧扁平线组件11和外侧扁平线组件12可以独立，使用树脂固定相重叠的折弯部61。

参照图11，通过使内侧扁平线组件11从轴方向侵入这样组装的外侧扁平线组件12的内侧，4列的所有扁平线元件6A成为作为1个扁平线组件而组装的状态。将该扁平线组件一次插入定子铁芯2的槽5。

参照图13时，作为另一方法，也可以首先仅使外侧扁平线组件12贯通槽5，之后，使内侧扁平线组件11贯通外侧扁平线组件12的内侧的槽5。

这样，也将扁平线元件6A组件化，由此，可以进一步减少制造作业定子线圈的工时。

还优选通过内侧扁平线组件11和外侧扁平线组件12将扁平线元件6A的折弯部61的折弯方向设为相反。即，将内侧扁平线组件11的折弯部61向径向内侧折弯，将外侧扁平线组件12的折弯部61向径向外侧折弯。通过这样将内侧扁平线组件11和外侧扁平线组件12的折弯部61的折弯方向设为相反，内侧扁平线组件11的折弯部61和外侧扁平线组件12的折弯部61在电动机轴方向上不会交叉，因此，可以更进一步减小扁平线元件6A的线圈端部的轴方向的突出长度。

如以上，本发明第一实施方式的扁平线定子线圈的制造方法中，预先将多个扁平线片6B作为副组件7进行一体化，因此，可以降低卷绕线圈3的工时。另外，利用扁平线片6B的折弯部63缩小定子线圈的一方的线圈端部的轴方向长度，并且利用扁平线元件6A的折弯部61还缩小定子线圈的另一方的线圈端部的轴方向长度。

另外，通过将扁平线片6B的折弯部63利用径向的外侧和内侧的折弯部构成，可以减少折弯部63的重叠数量。

另外，通过对副组件7使用传热性树脂，可以提高线圈3的散热性。

接着，说明与扁平线元件6A和扁平线片6B的结合方法相关的本发明的其它实施方式。

参照图17A和17B，说明本发明第二实施方式的扁平线元件6A和扁平线片6B的结合方法。

该实施方式中，在扁平线元件6A的端部预先形成切口65。而且，在将扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64接合之前，在使扁平线片6B的前端64与切口65卡合的状态下，将扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64利用由电绝缘材料构成的约束部件(捆扎部件)66进行固定。扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64在这样约束成一体的状态下，如图16所示，将扁平线元件6A的端部的顶面和扁平线片6B的前端64的前端的顶面使用焊接金属20接合。

根据该实施方式，可以将扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64在更密接的状态下接合。其结果，可以在被约束部件66约束的扁平线片6B的前端64和周方向上邻接的被其它约束部件66约束的其它扁平线元件6A的端部之间确保更大的间隙。因此，在防止线圈3邻接的绕组间的电短路的方面，能得到令人满意(优选)的效果。

约束部件66也可以利用卷绕于扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64的带状部件构成，也可以利用将扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64通过铆接进行固定的刚性部件构成。

参照图18A和18B，说明本发明第三实施方式的扁平线元件6A和扁平线片6B的结合方法。

该实施方式中，将扁平线元件6A的端部的一部分和扁平线片6B的前端64的一部分的绝缘材料预先切削成带状，形成铜线的露出部66和67。而且，在使它们邻接的状态下，将扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64利用由导电材料构成的约束部件68进行固定。在将扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64这样约束成一定的状态下，如图16所示，将扁平线元件6A的端部的顶面和扁平线片6B的前端64的前端的顶面使用焊接金属20进行接合。

根据该实施方式，可以期待使扁平线元件6A和扁平线片6B的电连接更加完美。另一方面，约束部件68将扁平线片6B的前端64和扁平线元件6A的端部约束成密接状态，由此，在周方向上邻接的接合对之间，换言之在周方向上邻接的绕组之间能确保间隙，因此，也可以实现防止线圈3的绕组间的电短路。此外，为了期待使绕组间的电短路的防止更加完美，还优选使用将与约束部件68的露出部66和67接合的面利用导电材料构成，且将露出在约束部件68的外侧的面利用绝缘材料构成的、层叠型的约束部件68。

参照图19A和19B，说明本发明第四实施方式的扁平线元件6A和扁平线片6B的结合方法。

该实施方式中，在扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64分别预先形成较小的切口69。除扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64相接的部分以外形成切口69。

在扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64相接的状态下，将由于切口69而成为小截面的扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64利用由电绝缘材料构成的约束部件70进行固定。在扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64这样约束成一体的状态下，将扁平线元件6A的端部的顶面和扁平线片6B的前端64的前端的顶面使用焊接金属20进行接合。

根据该实施方式，通过扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64密接，在邻接的绕组之间能确保间隙，因此，可以实现防止线圈3的绕组间的电短路。另外，与第二及第三实施方式相比，约束部件70的使用量较少即可。另外，与第二及第三实施方式相比，约束部件70将扁平线元件6A和扁平线片6B的更前端侧约束，因此，可以容易地进行约束部件70的施工。

参照图20A－20C，说明与扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64的形状相关的变化。

在图20A所示的扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64，与第四实施方式同样地分别预先形成较小的切口69。在不管是否对约束部件70进行施工，均确保部件的配置空间及确保散热性的方面优选这种前端形状。

在图20B所示的扁平线元件6A的端部的一部分和扁平线片6B的前端64形成锥形部70，来代替形成切口69。这样，锥形部70也在确保部件的配置空间及确保散热性的方面带来与切口69同样的令人满意的效果。

在图20C所示的扁平线元件6A的端部的一部分和扁平线片6B的前端64形成有圆锥部71，来代替形成切口69。这样，圆锥部71也在确保部件的配置空间及确保散热性的方面带来与切口69同样的令人满意的效果。

这些前端形状的共同点是前端变细的形状。即使在采用前端变细的前端形状的情况下，在扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64的前端也分别确保平坦的顶面72。使用焊接金属20进行的扁平线元件6A的端部和扁平线片6B的前端64的前端的接合如图21A－21C所示，在它们剩余的顶面72上进行。

另外，如图22A－22C所示，上述较小的切口69、锥形部70、或圆锥部71、和周方向上邻接的绕组的较小的切口69、锥形部70或圆锥部71之间介设绝缘材料73也在邻接的绕组间确保间隙的方面被优选。

参照图23，可以在副组件7的树脂部分预先形成冷却用通路75。通过使制冷剂在冷却用通路75中循环，可以实现工作状态的定子1的冷却。

参照图24，为了促进工作状态的定子1的冷却，还优选在副组件7朝向轴方向外侧形成散热片76。

参照图24，也可以在副组件7形成间隙21时，朝向轴方向外侧缩小间隙21的直径。在此，轴方向外侧是指图3及图24的上方。图24中，扁平线元件6A的端部相对于间隙21从下方向上方贯通。当这样以朝向上方缩小直径的方式形成间隙21时，间隙21本身作为引导扁平线元件6A的端部的导向件发挥作用。由此，可以精确地进行从间隙21向轴方向外侧突出的扁平线元件6A的端部的定位。

以上，通过一些特定的实施例说明了本发明，但本发明不限定于上述各实施例。对于本领域技术人员来说，当然可以在本发明请求的技术范围内对这些实施例施加各种修正或变更。

产业上的可利用性

如以上所述，本发明抑制定子线圈的线圈端部的轴方向的突出长度，并且减轻线圈绕组向定子铁芯的作业负载。因此，例如在车辆用的电动机的小型化和生产的合理化上得到令人满意的效果。

本发明的实施例包含的排他性的性质或优点如本发明请求的范围。