本发明涉及对线圈的排列状态进行保持，并且生产率优异的旋转电机的电枢。
背景技术：
近年，在电动机或者发电机的旋转电机中，要求小型高输出及高效率。为了将这种旋转电机实现小型化且高输出化，存在将定子的导线高密度地插入至在铁心设置的槽部的方法。为了将导线高密度地插入，需要确保排列有导线的状态。因此，提出了将排列的线圈由绝缘材料卷绕，对该排列进行保持的方法(例如，参照专利文献1)，或者将排列的线圈由片材覆盖的构造(例如，参照专利文献2)。另外，提出了将绝缘材料的层叠而成的叠加部设置于内径侧，通过其他部件进行按压而固定有绝缘材料的旋转电机(例如，参照专利文献3)。
专利文献1：日本特开2008－312313
专利文献2：日本特开2010－263764
专利文献3：日本特开2012－239322
技术实现要素：
关于专利文献1中的现有的旋转电机，存在用于卷绕的装置变得繁琐，生产率恶化的问题。另外，关于专利文献2中的现有的旋转电机，记载有将粘接剂涂敷而进行固定，但没有粘接剂的涂敷方法的记载，另外需要大范围地实施粘接，因此存在担心生产率的恶化的问题。另外，关于专利文献3中的现有的旋转电机，存在下述问题，即，无法对线圈的排列进行保持而直至插入至槽部为止，假设在对叠加部进行粘接时，需要暂时在将叠加部打开后涂敷粘接剂并按压，因此在设备附着有粘接剂、自动化是困难的。另外，存在下述问题，即，关于使热的工具按压而熔接，有可能对线圈造成损伤而无法采用。
本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于提供对线圈的排列状态进行保持，并且生产率优异的旋转电机的电枢。
本发明的旋转电机的电枢具有：
环状的后轭部；
多个齿部，其在所述后轭部的周向隔开间隔而在径向凸出；以及
线圈，其配置于相邻的所述齿部间的多个槽部，
在该旋转电机的电枢中，
在各所述槽部和所述线圈之间具有绝缘部，该绝缘部由将所述线圈包围的片材构成，
所述绝缘部具有：层叠部，其是所述片材的端部之间相互叠加而成的；以及接合部，其是所述层叠部向轴向的两侧分别凸出而成的。
发明的效果
根据本发明的旋转电机的电枢，对线圈的排列状态进行保持，并且生产率优异。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的定子的结构的斜视图。
图2是表示使用图1所示的定子的旋转电机的结构的侧视图。
图3是表示图1所示的定子的径向的剖面的横剖视图。
图4是表示仅图1所示的绝缘部的结构的斜视图。
图5是表示将图4所示的绝缘部的层叠部重叠前的状态的斜视图。
图6是表示在图1所示的定子中的线圈对绝缘部进行设置的设置方法的斜视图。
图7是表示在图1所示的定子中的线圈对绝缘部进行设置的设置方法的斜视图。
图8是表示在图1所示的定子中的线圈对绝缘部进行设置的设置方法的斜视图。
图9是表示在图8所示的线圈设置有绝缘部的状态的放大斜视图。
图10是用于对图9所示的线圈和绝缘部的关系进行说明的纵剖视图。
图11是用于对图9所示的绝缘部的接合部的接合方法进行说明的纵剖视图。
图12是用于对图9所示的绝缘部的接合部的其他接合方法进行说明的纵剖视图。
图13是表示在图8所示的线圈对绝缘部进行设置，将接合部接合后的状态的斜视图。
图14是表示向图13所示的线圈将后轭部及齿部插入的工序的斜视图。
图15是表示本发明的实施方式2中的定子的径向的剖面的横剖视图。
图16是表示将图15所示的定子的绝缘部的层叠部重叠前的状态的斜视图。
图17是表示在本发明的实施方式2中的定子的线圈对绝缘部进行设置的设置方法的斜视图。
图18是表示在本发明的实施方式2中的定子的线圈对绝缘部进行设置的设置方法的斜视图。
图19是用于对图18所示的线圈和绝缘部的关系进行说明的纵剖视图。
图20是用于对图19所示的绝缘部的接合部的接合方法进行说明的纵剖视图。
图21是用于对图19所示的绝缘部的接合部的其他接合方法进行说明的纵剖视图。
图22是用于对本发明的实施方式3中的旋转电机的电枢的线圈及绝缘部的制造方法进行说明的斜视图。
图23是用于对本发明的实施方式3中的旋转电机的电枢的线圈及绝缘部的制造方法进行说明的斜视图。
图24是用于对本发明的实施方式3中的旋转电机的电枢的线圈及绝缘部的制造方法进行说明的斜视图。
图25是用于对本发明的实施方式3中的旋转电机的电枢的线圈及绝缘部的制造方法进行说明的斜视图。
图26是用于对图25所示的电枢的线圈及绝缘部的接下来的制造方法进行说明的平面图。
图27是表示通过保持工具保持有图26所示的线圈的状态的俯视图。
图28是用于对图27所示的线圈和绝缘部的关系进行说明的纵剖视图。
图29是用于对图28所示的绝缘部的接合部的接合方法进行说明的纵剖视图。
图30是用于对图28所示的绝缘部的接合部的其他接合方法进行说明的纵剖视图。
具体实施方式
实施方式1.
下面，对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机的定子的结构的斜视图。图2是表示使用图1所示的定子的旋转电机的结构的侧视图。图3是表示图1所示的定子的径向的剖面的横剖视图。图4是表示仅图1所示的绝缘部的结构的斜视图。图5是表示将图4所示的绝缘部的层叠部重叠前的状态的斜视图。图6至图8是表示在图1所示的定子中的线圈对绝缘部进行设置的设置方法的斜视图。图9是表示在图8所示的线圈设置有绝缘部的状态的放大斜视图。
图10是用于对图9所示的线圈和绝缘部的关系进行说明的纵剖视图。图11是用于对图9所示的绝缘部的接合部的接合方法进行说明的纵剖视图。图12是用于对图9所示的绝缘部的接合部的其他接合方法进行说明的纵剖视图。图13是表示在图8所示的线圈对绝缘部进行设置，将接合部接合后的状态的斜视图。图14是表示向图13所示的线圈将后轭部及齿部插入的工序的斜视图。
在图2中，旋转电机100具有：作为电枢的定子101；以及转子105，其配置于该定子101的环状内。而且，旋转电机100收容在壳体109内，该壳体109具有有底圆筒状的框架102和将该框架102的开口进行封口的端板103。定子101以嵌合状态固接于框架102的圆筒部的内部。转子105固接于旋转轴106，该旋转轴106经由轴承104能够旋转地支撑于框架102的底部及端板103。
转子105由转子铁心107和永磁铁108形成，该转子铁心107固接于旋转轴106，在轴心位置插入贯穿，该永磁铁108埋设于转子铁心107的外周面侧而在周向以规定的间距排列，构成磁极。在这里，转子105以永磁铁型示出，但并不限定于此，可以使用将没有实施绝缘覆膜的导体线收容于槽部，将两侧通过短路环短路的鼠笼式的转子，或将实施了绝缘覆膜的导体线装载于转子铁心的槽部的绕线式的转子。
在图1及图3中，定子101具有：后轭部11，其形成为环状；多个齿部12，其在后轭部11的内周的周向Z以等间隔隔开，向径向X的内侧凸出而形成；以及线圈14，其配置于在相邻的齿部12间形成的多个槽部13。
在这里为了便于说明，示出将极数设为8极，将定子101的槽部13的数量设为48个，将线圈14设为三相绕组的例子。即，槽部13以对应每极每相为2个的比例形成于定子101。定子101通过构成磁极的齿部12间分隔，形成供线圈14插入的槽部13。而且，后轭部11将各齿部12磁性连接。后轭部11(还包含各齿部12)在周向Z分割为24个，由分割铁心110形成。
线圈14由以将12根实施有绝缘覆膜的导体线蛇形蜿蜒的方式编成的波形绕组线圈形成。线圈14是该波形绕组线圈的内层和外层这两层配置为同心状而构成的。线圈14成为下述状态，即，插入至槽部13的直线状的部分在径向X排成一列，插入至槽部13、在槽部13内构成线圈14的导体线排列为一列(参照图3)。
而且，在各槽部13和线圈14之间具有绝缘部15，该绝缘部15配置为将线圈14包围，由1张片材5形成。作为形成绝缘部15的片材5，例如考虑利用由聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯等绝缘树脂材料或者芳香族聚酰胺(全芳香族聚酰胺)聚合物形成的绝缘纸等。
如图4及图5所示，绝缘部15具有：层叠部150，其是片材5的在轴向Y延伸的端部15A、15B之间相互叠加而成的；以及接合部160、161，其是层叠部150从槽部13向轴向Y的两侧即向上下分别凸出而进行接合的。图5示出绝缘部15的层叠部150将端部15A、15B相互叠加前的状态。
绝缘部15的厚度具有能够与施加至线圈14的电压相应地确保所需的绝缘距离的厚度。如图3所示，绝缘部15在槽部13的最外的径向X的位置形成有将片材5重叠2张而成的层叠部150，确保所需的沿面距离。接合部160、161向与槽部13不同的方向，在这里向径向X的外侧弯折。
接下来，对如上述构成的实施方式1的旋转电机的定子的制造方法进行说明。首先，如图6所示，形成线圈14。而且，对线圈14的直线状的排列的部分(下面，称为“直线状的部分”)，即，随后向槽部13插入的部位，将片材5的绝缘部15的两端部15A、15B设为扩开(分离)的状态，从径向X的内侧方向插入而进行包覆。
接下来，如图7所示，将绝缘部15的两端部15A、15B在轴向Y相互叠加，如图8、图9及图10所示，形成层叠部150，绝缘部15形成为将线圈14的直线状的部分包围。接下来，如图11所示，将达到片材5的绝缘材料的熔解温度的熔接工具51从接合部160、161的轴向Y的上下相互按压。而且，将接合部160、161熔接而通过熔解接合而形成。而且，线圈14的直线状的部分由绝缘部15保持。另外，作为其他接合方法，如图12所示，从喷嘴52将粘接剂60涂敷于接合部160、161之间，通过粘接接合而形成。
如上所述，通过具有从槽部13向轴向Y凸出的位置关系的接合部160、161而进行了接合，因此能够容易地设置熔接工具51，另外，能够限定接合范围而涂敷粘接材料。在将接合部160、161通过熔解接合而形成的情况下，通过由熔接工具51施加热和压力，从而能够实现通过熔接进行的固定，因此生产率变得良好。
而且，如图13所示，在线圈14的全部直线状的部分对绝缘部15进行安装。而且，通过如上所述的接合部160、161进行接合，从而绝缘部15能够对线圈14的直线状的部分的排列状态进行保持。接下来，如图14所示，向设置有绝缘部15的线圈14从径向X的外侧将分割铁心110插入，绝缘部15形成为配置于槽部13内，形成定子101。
如上所述，线圈14在通过绝缘部15进行排列而被固定的状态下，能够插入至分割铁心110的齿部12间的槽部13。因此，线圈14的直线状的部分稳定而插入至槽部13。由此，能够防止由齿部12和线圈14的摩擦引起的绝缘部15的劣化，能够得到生产率良好、绝缘品质高的旋转电机100。
根据如上述构成的实施方式1的旋转电机的电枢，用于在槽部和线圈之间确保绝缘的绝缘部构成为，在各槽部内配置为将线圈包围，在端部之间相互叠加的层叠部，通过从槽部向轴向的两侧分别凸出的接合部而进行接合，因此能够由从槽部内向外部形成、将片材重叠而成的接合部实现接合，该接合部的形成变得容易，能够确保槽部内的线圈的排列状态不变而进行保持，并且生产率提高。
另外，接合部向与槽部不同的方向弯折，因此能够不妨碍向槽部插入的线圈，接合部的接合工序容易进行，且不对线圈造成影响而对接合部进行配置。
此外，在本实施方式中，示出将接合部在径向设置，将该接合部向与槽部不同的方向的径向弯折的例子，但并不限定于此，为了不对线圈造成影响，也能够将接合部在周向设置，进行使该接合部向周向弯折的接合工序。如上所述通过使接合部向径向或者周向弯折，从而接合工序容易进行。
另外，在上述中，示出在经过接合工序后，仍构成为保持将接合部向径向或者周向弯折的状态不变的例子，但并不限定于此，例如，也可以在通过接合工序将接合部接合之后，将该接合部恢复为轴向，即，在从层叠部沿轴向延伸的方向构成接合部。
另外，接合部是通过熔解接合而形成的，因此能够将接合部容易地形成，且能够形成可靠的接合部位。
另外，接合部是通过粘接接合而形成的，因此能够扩展片材的材质的利用可能性。
实施方式2.
图15是表示本发明的实施方式2中的定子的径向的剖面的横剖视图。图16是表示将图15所示的绝缘部的层叠部重叠前的状态的斜视图。图17至图18是表示在本发明的实施方式2中的定子的线圈对绝缘部进行设置的工序的斜视图。图19是用于对图18所示的线圈和绝缘部的关系进行说明的纵剖视图。图20是用于对图19所示的绝缘部的接合部的接合方法进行说明的纵剖视图。图21是用于对图19所示的绝缘部的接合部的其他接合方法进行说明的纵剖视图。
在图15及图16中，对与上述实施方式1相同的部分标注同一标号而省略说明。在本实施方式2中，绝缘部15是由在轴向Y分割的2张片材5A、5B形成的。由此，绝缘部15除了在轴向Y延伸的端部15A、15B以外，还具有端部15C、15D。而且，在绝缘部15形成位于2个部位的层叠部150、151，该层叠部150是端部15A、15B之间相互叠加而成的，该层叠部151是端部15C、15d之间相互叠加而成的。
而且，在层叠部150分别形成有接合部160、161，在层叠部151分别形成有接合部162、163。接合部162、163是层叠部151从槽部13向轴向Y的两侧即向上下分别凸出并进行接合而形成的。接合部162、163向与槽部13不同的方向，在这里向径向X的内侧弯折。而且，如图15所示，绝缘部15在槽部13的最外的径向X的位置形成有片材5A、5B重叠2张而成的层叠部150，并且在槽部13的最内的径向X的位置形成有片材5A、5B重叠2张而成的层叠部151，确保所需的沿面距离。
接下来，对如上述构成的实施方式2的旋转电机的定子的制造方法进行说明。首先，与上述实施方式1同样地，如图17所示，形成线圈14。而且，对线圈14的直线状的部分，即，随后向槽部13插入的部位，将绝缘部15的片材5A、5B的两端部15A、15B彼此、及两端部15C、15D彼此设为分离的状态，从径向X的内侧或者外侧方向插入而进行包覆。
接下来，如图18及图19所示，使绝缘部15的片材5A、5B的两端部15A、15B及两端部15C、15D从周向Z相对移动，在轴向Y相互叠加，从而形成层叠部150、151，将绝缘部15形成为将线圈14的直线状的部分包围。接下来，如图20所示，将达到片材5A、5B的绝缘材料料的熔解温度的熔接工具51从接合部160、161、162、163的轴向Y的上下相互按压。而且，将接合部160、161、162、163熔接而通过熔解接合而形成。而且，线圈14的直线状的部分由绝缘部15保持。另外，作为其他接合方法，如图21所示，从喷嘴52将粘接剂60涂敷于接合部160、161、162、163之间而通过粘接接合形成。
如上所述，通过具有从槽部13在轴向Y凸出的位置关系的接合部160、161、162、163而进行了接合，因此能够容易地设置熔接工具51，另外，能够限定接合范围而涂敷粘接材料。在将接合部160、161、162、163通过熔解接合而形成的情况下，通过由熔接工具51施加热和压力，从而能够实现通过熔接进行的固定，因此生产率变得良好。而且，下面，经过与上述实施方式1相同的工序，形成定子101。
如上述构成的实施方式2的旋转电机的电枢，当然实现与上述实施方式1相同的效果，绝缘部由在轴向分割的2张片材形成，层叠部分别形成于2个部位，而且接合部分别形成于2个部位的层叠部，因此如果与上述实施方式1相比较，则能够不使绝缘部变形而设置于线圈。如上所述，绝缘部向线圈设置的对应的自由度增加，设置容易进行。因此，没有复杂的组装工序，自动化容易进行，生产率提高。
实施方式3.
图22至图25是用于对本发明的实施方式3中的旋转电机的电枢的线圈及绝缘部的制造方法进行说明的斜视图。图26是用于对图25所示的电枢的线圈及绝缘部的接下来的制造方法进行说明的平面图。图27是表示通过保持工具保持有图26所示的线圈的状态的俯视图。图28是用于对图27所示的线圈和绝缘部的关系进行说明的纵剖视图。图29是用于对图28所示的绝缘部的接合部的接合方法进行说明的纵剖视图。图30是用于对图28所示的绝缘部的接合部的其他接合方法进行说明的纵剖视图。
在图中，对与上述各实施方式相同的部分标注同一标号而省略说明。在本实施方式3中，对线圈14使用将实施有绝缘覆膜的导体线多次绕线为同轴状而形成的环状线圈的例子进行说明。关于其他结构，由于与上述实施方式2相同，因此省略其说明。在图22中，卷框6是用于形成线圈14的部件。卷框6分别形成有纸面上左右2个部位的直线部61、纸面上下2个部位的端部62、1个部位的导入槽63和8个部位的固定槽64。
直线部61是用于形成线圈14的向槽部13插入的直线状部分的部分，在卷框6形成于2个部位。即，制作向2个部位的槽部13分别插入的线圈14的2个部位的直线状部分。端部62是在将线圈14设置于铁心时，用于形成通过铁心的轴向的上下端部将向槽部13插入的导体线彼此电气接合的线圈端部的部分。导入槽63是用于将导体线的卷绕初始部导入的部分。固定槽64是为了将形成绝缘部15的任一个片材5A、5B的接合部160、161、162、163固定支撑于卷框6，在各直线部61的轴向Y的上下分别形成的部分。
接下来，对如上述构成的实施方式3的旋转电机的电枢的制造方法进行说明。首先，如图22所示，向卷框6的各固定槽64，将绝缘部15的片材5A、5B的接合部160、161、162、163分别插入。于是如图23所示，在卷框6分别对绝缘部15的片材5A、5B固定支撑。接下来，如图24所示，从导入槽63将由绝缘覆膜覆盖的导体线导入，将导体线卷绕，或者使卷框6旋转，将导体线卷绕于卷框6，制作线圈14。
接下来，如果将线圈14卷绕结束，则如图25所示，将绝缘部15的片材5A、5B残留于线圈14侧，将卷框6从线圈14拆下。接下来，使绝缘部15的另一个片材5B、5A的两端部15B、15A及两端部15D、15C相对移动，在轴向Y相互叠加，形成层叠部150、151，形成为使绝缘部15将线圈14的直线状的部分包围(图26)。
接下来，在该状态下，接合部160、161、162、163还未接合，因此如图27及图28所示，设置用于对线圈14的排列进行保持的保持工具70，暂时进行保持。接下来，与上述实施方式2同样地，如图29所示，将达到片材5A、5B的绝缘材料料的熔解温度的熔接工具51从接合部160、161、162、163的轴向Y的上下相互按压。而且，将接合部160、161、162、163熔接而通过熔解接合而形成。而且，线圈14的直线状的部分由绝缘部15保持。
另外，作为其他接合方法，如图30所示，从喷嘴52将粘接剂60涂敷于接合部160、161、162、163之间而通过粘接接合形成。而且，将保持工具70拆下。此时刻，接合部160、161、162、163已接合，因此线圈14的直线状的部分能够将该形状由绝缘部15保持。下面，经过与上述各实施方式相同的工序，形成定子101。
如上述构成的实施方式3的旋转电机的电枢，即使在线圈的形状不同的情况下，也能够实现与上述各实施方式相同的效果。
另外，由于在卷框对预先分割的片材进行固定，因此片材不会对线圈造成妨碍，能够进行绕线作业，生产率提高。
在上述各实施方式中，示出了由在周向分割的分割铁心构成的例子，但在本实施方式3中，也能够向在周向没有分割的一个铁心的槽部，将通过本实施方式3说明的线圈插入而形成。
此外，本发明在该发明的范围内，能够将各实施方式自由地组合，或将各实施方式适当地变形、省略。