旋转电机用线圈的制作方法

本发明涉及一种旋转电机用线圈。详细而言，涉及由重叠线圈类型的波绕式线圈构成的旋转电机用线圈。

背景技术：

以往，作为安装于电动机或发电机等旋转电机的定子铁芯的槽中的线圈，公知以下的波绕式线圈，其由线圈线材构成为波型形状，该线圈线材具有：槽收纳部，其收纳在槽内；以及线圈末端部，其将相邻的槽收纳部的端部彼此连接为山形状。

在该波绕式线圈中，作为收纳在相邻的槽中的配置模式，公知线圈线材的槽收纳部交替地配置在第1层与第2层的编织型、以及线圈线材的槽收纳部配置在第1层与第1层、第2层与第2层的模式即重叠线圈类型(例如参照专利文献1、2)。其中，线圈线材的槽收纳部在槽内配置于相同层的重叠线圈类型由于不需要多个线圈线材的编织作业，具有能够缩短波绕式线圈的制作时间并且能够减少对线圈线材的损坏等优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-282996号公报

专利文献2：日本特开2016-92997号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在用重叠线圈类型的波绕式线圈制作旋转电机用线圈，将收纳在槽内的各层的波绕式线圈以在周向上连接的方式进行接线从而构成为大致螺旋状的情况下，成型为大致螺旋状之前的波绕式线圈的总长较长，因此输送波绕式线圈的输送装置的尺寸较大，且输送距离也较长。因此，存在伴随输送的时间也较长的问题。

此外，以往的重叠线圈类型的波绕式线圈由于重叠的各线圈线材未通过编织等一体化，仅层状地重叠，因此存在输送中线圈线材散开的问题。

而且，在将重叠线圈类型的波绕式线圈成型为大致螺旋状的工序中，例如，存在从构成最内层的波绕式线圈依次卷绕的制造方法，但以往的重叠线圈类型的波绕式线圈未像编织线圈类型那样通过相互的线圈线材缠绕而实现一体化，因此存在因卷绕时的张力导致各线圈线材散开、变形的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种旋转电机用线圈，其由重叠线圈类型的波绕式线圈构成，尽管是重叠线圈类型的波绕式线圈，但能够使成型为环状前的全长紧凑从而使包括线圈的输送在内的处理容易，能够容易进行将各线圈线材组装到槽中的作业。

用于解决课题的手段

(1)本发明的旋转电机用线圈(例如后述的线圈100)安装于在周向上具有多个槽(例如后述的槽201)的定子铁芯(例如后述的定子铁芯200)的所述槽中，所述旋转电机用线圈由重叠线圈类型的波绕式线圈构成，所述重叠线圈类型的波绕式线圈由线圈线材(例如后述的线圈线材1)构成，所述线圈线材具有：多个槽收纳部(例如后述的槽收纳部11)，它们收纳于所述槽中；以及多个线圈末端部(例如后述的线圈末端部12)，它们在所述定子铁芯的轴向上的所述槽的外部，将相邻的所述槽收纳部彼此连接，至少2层(例如后述的层10～60)以上的所述线圈线材通过由连续线构成的连结部(例如后述的连结部15)连结，并在所述连结部处折回而层叠。

根据(1)，重叠线圈类型的波绕式线圈成为折回并层叠的层叠结构，因此能够使成型为环状前的波绕式线圈的全长紧凑。由此，能够使输送线圈的输送装置的尺寸小型化，并且线圈的处理变容易，能够容易进行将各线圈线材组装到槽中的作业。

(2)在(1)所述的旋转电机用线圈中优选为，所述层是通过将多个所述线圈线材依次重叠而构成的，相邻的所述层间的多个所述线圈线材的重叠顺序反转，且在所述连结部处，维持多个所述线圈线材的重叠顺序而折回。

根据(2)，将事先实施了折回成型的各线圈线材从折回方向依次插入，由此能够容易制作层叠为多层的波绕式线圈。

(3)在(1)或(2)所述的旋转电机用线圈中优选为，构成配置在所述定子铁芯的径向外侧的层的所述线圈线材的所述线圈末端部的顶部(例如后述的顶部122)与构成配置在所述定子铁芯的径向内侧的层的所述线圈线材的所述线圈末端部的顶部相比，在所述定子铁芯的轴向上高。

根据(3)，即使将环状成型前的槽收纳部的间隔保持为均等，也能够在环状成型后容易使配置在定子铁芯的径向外侧的层与配置在径向内侧的层的线圈末端高度一致。

(4)在(1)至(3)中的任意一项所述的旋转电机用线圈中优选为，关于所述线圈线材的相邻的所述槽收纳部的间隔，与配置在所述定子铁芯的径向外侧的层相比，配置在所述定子铁芯的径向内侧的层的所述间隔短。

根据(4)，能够容易使配置在定子铁芯的径向外侧的线圈线材与配置在径向内侧的线圈线材的周长一致。

(5)在(4)所述的旋转电机用线圈中优选为，所述线圈线材的折回部位附近的所述槽收纳部的间隔比所述线圈线材的折回部位附近以外的部位处的所述槽收纳部的间隔小。

根据(5)，在折回的线圈线材中，在使各层的中心位置一致的状态下，能够容易使配置在定子铁芯的外周侧的线圈线材与配置在内周侧的线圈线材的周长一致。

(6)在(1)至(5)中的任意一项所述的旋转电机用线圈中优选为，所述线圈线材的各层在沿着所述定子铁芯的周向的同一方向上各自错开多个槽的量而层叠。

根据(6)，在将制作的线圈卷为环状时，未形成端部彼此交错的结构，而成为阶梯状的端部形状，因此仅将端部彼此重叠就能够形成为环状。

(7)在(1)至(6)中的任意一项所述的旋转电机用线圈中优选为，遍及各层(例如后述的层10～60)的所述线圈线材是连续线。

根据(7)，能够用一根连续线制作整个线圈，因此能够无限减少接合点数，能够简化制造工序。

(8)在(1)至(7)中的任意一项所述的旋转电机用线圈中优选为，所述线圈线材由在所述定子铁芯的周向上被分割的线材(例如后述的线圈线材1a～1c)构成。

根据(8)，当为了将制作的线圈从定子铁芯的内径侧插入槽中而使线圈沿周向变形时，能够容易使其变形。

发明效果

根据本发明，能够提供一种旋转电机用线圈，其由重叠线圈类型的波绕式线圈构成，尽管是重叠线圈类型的波绕式线圈，但能够使成型为环状前的全长紧凑从而使包括波绕式线圈的输送在内的处理容易，且能够容易进行将各线圈线材组装到槽中的作业。

附图说明

图1是示出安装有本发明的旋转电机用线圈的定子铁芯的立体图。

图2是示出安装于定子铁芯前的平坦片状地延伸的状态的旋转电机用线圈的一个实施方式的立体图。

图3是分解示出图2所示的旋转电机用线圈的立体图。

图4是图2所示的旋转电机用线圈的主视图。

图5是分解示出图4所示的旋转电机用线圈的主视图。

图6是图2所示的旋转电机用线圈的a部的局部俯视图。

图7是从b方向观察图2所示的旋转电机用线圈的侧视图。

图8是示出图3及图5所示的旋转电机用线圈的层中的一根线圈线材的主视图。

图9是示出将成型为相同波型形状的2根线圈线材排列并依次重叠的状态的图。

图10是示出将成型为相同波型形状的6根线圈线材排列并依次重叠从而构成为一个层的状态的图。

图11示出了将图8所示的构成层的1根线圈线材折回而层叠成另一个层的状态。

图12是示意性地示出旋转电机用线圈的层叠结构的图。

图13是示意性地示出旋转电机用线圈的层叠结构的图。

图14是示意性地示出将配置在定子铁芯的径向外侧的层的一部分和配置在径向内侧的层的一部分横向排列的状态的图。

图15是示意性地示出将配置在定子铁芯的径向外侧的层的一部分和配置在径向内侧的层的一部分重叠的状态的图。

图16是示意性地示出将配置在定子铁芯的径向外侧的层的一部分和配置在径向内侧的层的一部分上下排列的状态的图。

图17是示意性地示出对齐了折回的线圈线材的各层的中心位置的情形的图。

图18是示意性地示出将线圈线材在沿着定子铁芯的周向的同一方向上各自错开多个槽的量而折回并重叠的情形的图。

图19是示意性地示出将图20所示的线圈成型为环状的情形的图。

图20是线圈线材的槽收纳部的横截面图。

标号说明

100：旋转电机用线圈；

1：线圈线材；

10～60：层；

11：槽收纳部；

12：线圈末端部；

122：顶部；

15：连结部；

201：槽；

200：定子铁芯；

301～303：线材。

具体实施方式

以下使用附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

图1是示出安装有本发明的旋转电机用线圈的定子铁芯的立体图。本实施方式的定子铁芯200形成为圆筒状，在其内周侧具有多个槽201，后述的线圈100安装于这些槽201中。各槽201沿定子铁芯200的轴向(图1中的d1方向)贯通，并且分别具有向径向(与图1中的d1方向垂直的放射方向)的内侧敞开的形状。本实施方式的定子铁芯200具备放射状地排列的48个槽201，通过遍及各槽201地安装后述的线圈100，构成48槽的定子。

接下来，对安装于该定子铁芯200的旋转电机用线圈100(以下仅称作线圈100)进行说明。图2是示出安装于定子铁芯200前的平坦片状地延伸的状态的线圈100的一个实施方式的立体图，图3是分解示出图2所示的线圈100的立体图。此外，图4是图2所示的线圈100的主视图，图5是分解示出图4所示的线圈100的主视图。进而，图6是图2所示的线圈100的a部的局部俯视图，图7是从b方向观察图2所示的线圈100的侧视图。

如图3及图5所示，本实施方式的线圈100通过将各个成型为规定的波型形状的线圈线材1曲折状地折回并依次层叠而具有由层10～层60构成的6层结构。线圈100是通过将分别成型为波型形状的6根线圈线材1在定子铁芯200的周向(d2方向)上各自错开规定间距地排列而构成的。规定间距具体是指定子铁芯200的槽201的排列间距。

此处，对构成线圈100的线圈线材1进行说明。图8是示出图3及图5所示的线圈100的层10中的一根线圈线材1的主视图。

线圈线材1由扁平线形成为长条的波型形状，扁平线由铜或铝等截面矩形的导体和覆盖该导体的外表面的绝缘覆皮构成。线圈线材1具有：多个槽收纳部11，它们以规定的间隔排列配置在定子铁芯200的周向(d2方向)上；以及多个线圈末端部12，它们分别将相邻的槽收纳部11彼此连接成山形状。本实施方式的线圈线材1中，8个槽收纳部11以在它们之间隔开5个槽的间隔的方式排列配置，这8个槽收纳部11的端部彼此通过7个线圈末端部12交替地连接。

槽收纳部11是收纳在定子铁芯200的槽201内的部位，以沿着定子铁芯200的轴向(d1方向)的方式大致笔直状地形成。另一方面，线圈末端部12是从定子铁芯200的槽201的上下端面200a(参照图1)向轴向(d1方向)的外部突出的部位，通过将各槽收纳部11的上下端部侧弯曲成型为山形状，而连接相邻的槽收纳部11。线圈末端部12沿着定子铁芯200的周向(d2方向)交替地连接槽收纳部11的上端部或下端部。因此，一根线圈线材1被成型为夹着槽收纳部11而上下起伏。

另外，线圈线材1在线圈100的两端部分别具有引脚部13、14。引脚部13、14与配置于线圈线材1的端部的槽收纳部11的上端部连接，从槽收纳部11向斜上方倾斜地延伸，进而其端部被弯曲成型为沿着定子铁芯200的轴向(d1方向)立起。

本实施方式的线圈100是通过将成型为一样的线圈线材1以槽收纳部11并列的方式在定子铁芯200的周向(d2方向)上各自错开规定间距地排列并依次重叠而构成的。图9是示出将成型为相同波型形状的2根线圈线材1排列并依次重叠的状态的图。2根线圈线材1以槽收纳部11彼此按定子铁芯200的槽201的排列间距在周向(d2方向)上错位的方式排列并重叠。同样地，6根线圈线材1依次排列并重叠，由此如图10所示，得到与定子铁芯200的槽201的数量相同的48根槽收纳部11按与槽201的排列间距相同的间距并列配置而成的一个层10。

此处，对线圈线材1的结构进一步进行说明。线圈线材1的山形状的各线圈末端部12具有：弯曲部121，其相对于各槽收纳部11弯曲地连接；以及线圈末端部12的山形状的顶部122。如图7所示，弯曲部121被成型为相对于槽收纳部11在定子铁芯200的径向(图7所示的d3方向)上分别移位线圈线材1的线宽w的一半宽度w/2。另一方面，如图7所示，顶部122被成型为在定子铁芯200的径向(d3方向)上分别移位与线圈线材1的线宽w相同的宽度w。

具体而言，与槽收纳部11的下端部连接的线圈末端部12在弯曲部121处相对于槽收纳部11向定子铁芯200的径向外侧(图7所示的d31方向侧)移位w/2(+w/2)后，向顶部122倾斜状地延伸。接下来，线圈末端部12在顶部122处向定子铁芯200的径向内侧(图7所示的d32方向侧)移位1w(-1w)后，向下一个弯曲部121倾斜状地延伸，在该弯曲部121中再次向定子铁芯200的径向外侧(图7所示的d31方向侧)移位w/2(+w/2)。因此，合计为(+w/2)+(-1w)+(+w/2)＝0，排列并重叠6根的线圈线材1的48个槽收纳部11配置在定子铁芯200的径向(d3方向)的相同位置。即，即使通过排列并重叠6根线圈线材1来构成一个层，槽收纳部11的部位也仅有与线圈线材1的宽度w相当的宽度。

在图8～图10中未示出，但本实施方式的线圈线材1同样地以槽收纳部11并列配置的方式，进一步沿着槽收纳部11的排列方向、即定子铁芯200的周向(d2方向)延伸。排列的6根线圈线材1以48个槽收纳部11为1个单位，如图3及图5所示交替地反转，成为曲折状地折回的形状。即，如图3及图4所示，排列并重叠的6根线圈线材1在与从线圈线材1的端部起第48个槽收纳部11和第49个槽收纳部11之间对应的线圈末端部12的顶部122处折回。

图11示出了将图8所示的构成层10的1根线圈线材1折回而构成层20的状态。折回的部分以斜线示出。折回的线圈末端部12构成了由连续线构成的连结部15，该连续线遍及层叠方向上相邻的层而不具有分断部及接合部。即，通过折回而层叠的各层通过由连续线构成的连结部15连接成一体。同样地，6根线圈线材1在由连续线构成的连结部15处依次反转并曲折状地折回，由此如图3及图5所示，在层10上层叠有层20，在层20上层叠有层30，在层30上层叠有层40，在层40上层叠有层50，在层50上层叠有层60，得到了安装于定子铁芯200前的6层结构的片状的线圈100。

由此，6根线圈线材1在连结部15处曲折状地折回而层叠，由此各层10～60的槽收纳部11彼此在径向上最多层叠成6层。在连结部15中，线圈线材1的径向的位移量被调整为，槽收纳部11在径向上错开，各层10～60的槽收纳部11彼此层叠。

参照图7具体地进行说明，在连结部15中，在线圈末端部12的弯曲部121处相对于槽收纳部11向定子铁芯200的径向外侧(d31方向侧)移位w/2(+w/2)后，在顶部122处向定子铁芯200的径向内侧(d32方向侧)移位1w(-1w)，这一点与连结部15以外的部位相同，但在那之后，再次向定子铁芯200的径向内侧(d32方向侧)移位w/2(-w/2)。因此，合计为(+w/2)+(-1w)+(-w/2)＝-1w，在连结部15处折回的层相对于与径向的外侧(d31方向侧)相邻的层，向径向内侧(d32方向侧)错开1w。其结果是，曲折状地折回的各层10～60的各槽收纳部11彼此在径向(d3方向)上重合。

得到的线圈100被卷成环状后，插入到定子铁芯200的中心，通过在各槽201中分别收纳6层量的槽收纳部11而安装于定子铁芯200。由于一层量的线圈线材1的槽收纳部11的部位仅有一根量的线圈线材1的宽度w，即使由6根线圈线材1构成的层层叠6层的量，如图7所示，槽收纳部11的部位的宽度尺寸(沿着定子铁芯200的径向的尺寸)也仅为6根量的线圈线材1的宽度(w×6)，能够紧凑地收纳于定子铁芯200内的槽201中。

由此，线圈100具有通过将成型为规定的波型形状的长条的线圈线材1折回成曲折状而层叠的结构，因此能够使成型为环状前的线圈100的总长紧凑。因此，能够使输送线圈100的输送装置的尺寸小型化。此外，折回的连结部15由连续线构成，因此层10～层60不会在连结部15处散开，线圈100的处理变容易。并且，为了安装于定子铁芯200，将层叠为6层的线圈线材1仅卷绕一圈即可，不需要像以往那样卷成大致螺旋状，因此能够容易将各线圈线材1组装到槽201中。

本实施方式的线圈100中，像层10与层20、层20与层30那样相邻的层间的6根线圈线材1的重叠方向反转，且在连结部15处，6根线圈线材1的重叠方向与折回方向一致。使用图12进一步说明该结构。图12是示意性地示出本实施方式的线圈100的层叠结构的图。图12中的上下方向表示定子铁芯200的径向(d3方向)。将6根线圈线材1以其重叠顺序分别设为线圈线材1a～1f，则该线圈线材1a～1f沿着定子铁芯200的径向(d3方向)依次重叠。即，从配置在最里侧的线圈线材1a到线圈线材1f，以重叠方向从d31朝向d32的方向依次重叠。

此处，例如着眼于线圈线材1a，在层10中线圈线材1a配置在径向的最里侧(d31方向侧)，与此相对，当层10在连结部15处折回时，在该连结部15，线圈线材1a配置在连结部15的最外侧。其结果是，当线圈线材1a折回时，在层20中，线圈线材1a配置在径向的最近前侧(d32方向侧)。即，各线圈线材1a～1f在连结部15处维持着各层内的重叠顺序而折回，由此重叠方向反转为从d32朝向d31的方向。在连结部15中，由于维持了重叠顺序，因此在各连结部15中，观察线圈线材1a～1f的折回顺序，则在紧前的层(图12的上侧的层)中越是靠最里侧(d31方向侧)的层，就越是配置在外侧并折回。同样的重叠顺序的反转及维持重叠顺序的折回在每个连结部15处被重复。

由此，通过将事先实施了折回成型的各线圈线材1(1a～1f)从折回方向(沿着图12所示的d2方向的方向)依次插入，能够容易制作层叠为多层的波绕式线圈。即，在将6根线圈线材1(1a～1f)分别单独地成型为折回形状后，在6根折回成型后的线圈线材1(1a～1f)各自的层间插入其他的线圈线材1，从而容易得到本实施方式的线圈100。例如像图13所示的线圈101那样，在连结部15处未维持相邻的层间的6根线圈线材1的重叠顺序而折回的情况下，各连结部15的线圈线材1a～1f成为彼此编织的状态，因此不能从折回方向(沿着图13所示的d2方向的方向)依次插入。因此，难以制作层叠为多层的波绕式线圈。

但是，关于层叠为片状的线圈100，在为了安装于定子铁芯200而被卷绕时，相对于定子铁芯200的径向外侧的层10，越是接近径向内侧的层60，直径越短，越是接近径向内侧的层60，周向的长度也越短，因此会产生内外周差。因此，如以下所示，优选使得能够消除该内外周差。

图14是示意性地示出将配置在定子铁芯200的径向外侧的层10的一部分和配置在径向内侧的层20的一部分横向排列的状态的图。如图14所示，构成配置在定子铁芯200的径向外侧的层10的线圈线材1的线圈末端部12的顶部122与构成配置在定子铁芯200的径向内侧的层20的线圈线材1的线圈末端部12的顶部122相比，在定子铁芯200的轴向(d1方向)上更高地成型。据此，即使环状成型前的各线圈末端部12的槽收纳部11的间隔相同，越是接近配置在定子铁芯200的径向外侧的层10的各线圈线材1，线圈末端部12就越是能够通过环状成型而借助在轴向上形成得高的顶部122在周向(d2方向)上扩展。因此，即使在各线圈线材1的成型阶段将各线圈线材1的槽收纳部11的间隔保持为均等，也能够在安装于定子铁芯200时容易使配置在定子铁芯200的径向外侧的层10与配置在径向内侧的层20的线圈末端部12的顶部122的高度一致。对于其他的层30～层60也与上述同样地构成。此外，可以如图15那样构成为通过改变线圈末端部12的倾斜来改变顶部122的高度。

图16是示意性地示出将配置在定子铁芯200的径向外侧的层10的一部分和配置在径向内侧的层20的一部分上下排列的状态的图。如图16所示，可以将各线圈线材1成型为，对于线圈线材1的相邻的槽收纳部11的间隔，与配置在定子铁芯200的径向外侧的层10相比，配置在定子铁芯200的径向内侧的层20的所述间隔短。由此，能够容易使配置在定子铁芯200的径向外侧的层10与配置在径向内侧的层20的周长一致，能够更容易进行定子铁芯200向槽201的组装作业。对于其他的层30～层60也与上述同样地构成。此外，也可以这样使槽收纳部11的间隔变化，同时如上所述使线圈末端部12的倾斜、顶部122的高度变化。

另外，在使槽收纳部11的间隔变化的情况下，可以成型为，线圈线材1的折回部位、即构成连结部15的线圈末端部12的附近的槽收纳部11的间隔比线圈线材1的折回部位的附近以外的部位处的槽收纳部11的间隔小。即，不使层10～层60中的中央部附近的各槽收纳部11的间隔变化，将折回部位即构成各个连结部15的线圈末端部12的附近的槽收纳部11的间隔成型得小。据此，能够使层10～层60的中央部附近的槽收纳部11的位置一致，因此如图17所示，在折回的线圈线材1中，能够使层10～层60的中心位置o一致。

如图18所示，构成线圈100的线圈线材1的层10～层60可以通过在沿着定子铁芯200的周向(d2方向)的同一方向上各自错开多个槽的量地折回而层叠。由此，线圈100的端部形状成为阶梯状，因此在将线圈100卷成环状并安装在定子铁芯200内时，不必编织各层10a～10f的端部。因此，如图19所示，仅将端部彼此重叠就能够容易成型为环状，能够轻松地进行线圈100的组装作业。

此外，在本实施方式的线圈100中，各线圈线材1优选为遍及层叠的层10～层60的整体而连续的连续线。能够用一根连续线制作整个线圈100，因此能够无限减少接合点数，能够使线圈100的制造工序简化。

图20是线圈线材1的1个槽收纳部11的横截面图。这样，由扁平线构成的线圈线材1优选为由在定子铁芯200的周向(d2方向)上分割为多个的线材301～303构成。即，该情况下的线圈线材1是通过将由薄的扁平线构成的线材301～303沿着定子铁芯200的周向(d2方向)层叠而构成的。该线圈线材1中，各线材301～303间能够容易移位，由此，在为了将线圈100插入定子铁芯200的槽201中而使其以卷弯压缩的方式变形时，能够使线圈线材1容易变形，能够更轻松地进行向定子铁芯200的组装作业。图20示出了线圈线材1分割为3根线材301～303的例子，但分割数是多个即可，不限于3个。

本发明能够在本发明的范围内适当对实施方式进行变形、省略。例如，构成线圈的层数不限于6层，至少2层以上即可。此外，构成一个层的线圈线材的数量也不限于6根。