旋转电机用定子的制作方法

本实用新型涉及一种旋转电机用定子(stator)。

背景技术：

以往，已知有一种电动机，其在形成于定子芯(statorcore)的槽(slot)中，经由绝缘薄膜(film)而安装有线圈(coil)(例如参照专利文献1)。

但是，在使用绝缘薄膜的结构中，零件个数增加，从而导致电动机的制作成本及制作的增加。

相对与此，提出有下述结构的旋转电机的定子，即，在定子芯的槽中，插入多个曲柄(crank)状的线圈段(coilsegment)(例如参照专利文献2)。线圈段一体地包括：直线状的插入部，沿定子芯的轴方向延伸，且被插入槽内；以及延伸部，从插入部的两端分别沿定子芯的周方向延伸。在沿定子芯的周方向形成有多个的槽的各个中，插入线圈段的插入部。延伸部在相对于槽为轴方向的外侧，沿定子芯的周方向延伸。多个线圈段将延伸部的端部彼此电性连接，由此来形成定子的线圈。线圈段是由具有导体及包覆导体的绝缘包覆的线材所形成。由此，在槽内，绝缘包覆介隔在线圈段的导体与槽的内周面之间，由此，不需要绝缘薄膜。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2014-187739号公报

专利文献2：日本专利特开2000-228852号公报

技术实现要素：

[实用新型所要解决的问题]

但是，如上所述的线圈段在插入部的两端部，在沿定子线圈的轴方向延伸的插入部与沿周方向延伸的延伸部之间，具有弯曲部。当将线圈段的插入部插入至槽内时，若线圈段的弯曲部接触至定子芯的端部的角等而使线圈段的绝缘包覆剥落，则会导致绝缘性受损。

因此，线圈段使插入部的长度形成为大于槽的轴方向长度，以使得在插入至槽内的状态下，插入部的两端部从槽朝轴方向两侧突出。即，线圈段的插入部在槽的轴方向两侧具有余长。由此，当使插入部两端部的弯曲部朝槽的轴方向两侧分离，而进行插入部向槽内的插入时，避免弯曲部与定子芯发生干涉。

但是，若使插入部的轴方向长度大于槽而具有余长，则形成线圈段所需的线材(导体及绝缘包覆)的长度将变大。其结果，会导致线圈重量增加、材料成本增加及线圈中的电阻值增加。

因此，本实用新型的目的在于提供一种旋转电机用定子，能够缩短形成线圈段的线材的长度，实现线圈重量的降低、材料成本的降低及线圈的电阻值降低。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，本实用新型采用以下手段。

即，本实用新型的旋转电机用定子(例如实施方式中的旋转电机用定子10)包括：圆环状的定子芯(例如实施方式中的定子芯11)，形成有多个开口槽(例如实施方式中的槽12)；以及线圈群(例如实施方式中的线圈15)，由从所述定子芯的径方向插入至所述多个开口槽内的多个导体段(conductorsegment)(例如实施方式中的线圈段20)连接而成，当将所述导体段插入至所述开口槽时，对所述定子芯的轴方向其中一端(例如实施方式中的轴方向dc的第1方向)的所述导体段的轴方向位置进行规定，由此，将所述轴方向其中一端的所述多个导体段的各端部(例如实施方式中的各前端部22s、22t)与所述定子芯的端面(例如实施方式中的端面11e)之间的距离设定为相同。

根据此种结构，以定子芯的轴方向其中一端的导体段的轴方向位置受到规定的方式，将导体段插入至开口槽内。由此，轴方向其中一端的多个导体段的各端部与定子芯的端面之间的距离设定为相同。因此，能够相对于定子芯而在轴方向上高精度地配置多个导体段，从而能够抑制对应于导体段插入时的位置误差及位置不均而预先设置的导体段的余长的增大。其结果，例如在导体段的外形形成为弯曲形状的情况等下，即使将导体段相对于开口槽的余长抑制得较小，也能够防止形成导体段的线材的绝缘包覆干涉到定子芯而受到损伤，并能够适当地进行导体段向开口槽的安装。

另外，本实用新型的旋转电机用定子中，优选的是，所述轴方向其中一端的所述导体段的所述轴方向位置是在所述导体段被插入至所述开口槽时，由引导构件(例如实施方式中的引导构件40)予以规定。

根据此种结构，能够通过引导构件来容易地规定导体段的轴方向位置。因此，能够相对于定子芯而在轴方向上高精度地配置多个导体段。

另外，本实用新型的旋转电机用定子中，优选的是，所述定子芯具备设在所述轴方向的其中一个端面的紧固构件安装用的座面(例如实施方式中的座面11a)，所述引导构件是接触至所述座面而定位。

根据此种结构，引导构件相对于定子芯而被定位于紧固构件安装用的座面，因此能够抑制引导构件与插入至定子芯的开口槽内的导体段意外干涉。因此，能够适当地进行将导体段插入开口槽内的作业，从而能够抑制作业性的下降。

另外，本实用新型的旋转电机用定子中，优选的是，所述引导构件包括：板状部(例如实施方式中的板状部51)，具有所述多个导体段的各端部所接触的引导面(例如实施方式中的引导面51a)；以及支撑部(例如实施方式中的支撑部52)，通过接触至所述端面，从而在所述轴方向其中一端隔开规定距离(例如实施方式中的规定距离l)而使所述引导面与所述定子芯的所述端面平行地支撑所述板状部。

根据此种结构，能够容易且高精度地设定定子芯的轴方向其中一端的定子芯的端面与引导构件的引导面的平行度及距离。由此，能够高精度地规定由引导面所引导的多个导体段的各端部与定子芯的端面之间的距离。因此，能够抑制对应于导体段插入时的位置误差及位置不均而预先设置的导体段的余长的增大。

[实用新型的效果]

根据本实用新型，能够缩短形成导体段的线材的长度，实现线圈重量的降低、材料成本的降低以及线圈的电阻值降低。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子的立体图。

图2是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子的一部分的放大立体图。

图3是表示在本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子中，设在槽中的线圈段的布局的图。

图4是本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子的相对于周方向的剖面图，是通过图1所示的a-a线的位置处的切剖面而剖开的图。

图5是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子的制造中所用的引导构件及线圈组装装置的概略结构的立体图。

图6是将线圈段插入槽内后的、通过图5所示的b-b线的位置处的切剖面而剖开的剖面图。

图7是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子的制造中所用的线圈组装装置的保持部的动作例的图。

符号的说明

10：旋转电机用定子

11：定子芯

11a：座面

11e：端面

12：槽

15：线圈(线圈群)

20：线圈段(导体段)

22s、22t：前端部(端部)

40：引导构件

41：线圈组装装置

51：板状部

51a：引导面

52：支撑部

dc：轴方向

dr：周方向

s02：步骤(插入工序)

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本实用新型的旋转电机用定子的一实施方式进行说明。

图1是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子10的立体图。图2是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子10的一部分的放大立体图。

如图1及图2所示，旋转电机用定子10主要包括圆环状的定子芯11、及设于定子芯11的线圈15。

定子芯11的外形是形成为圆环状。定子芯11例如由经层叠的多片圆环状的电磁钢板所形成。在定子芯11的内周面11i上，设有沿着定子芯11的周方向dr而等间隔地排列的多个槽12。

槽12是所谓的开口槽(openslot)，沿轴方向贯穿定子芯11，并且朝向径方向内侧开放。槽12例如形成为从定子芯11的内周面11i朝向定子芯11的径方向外侧凹陷的凹槽状。槽12沿轴方向dc延伸，从定子芯11的轴方向dc的第1端部11e连续至第2端部11f为止。槽12是在定子芯11的第1端部11e及第2端部11f的各个中，朝轴方向dc开口。

图3是表示在本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子10中，设于槽12中的线圈段20的布局的图。

如图2及图3所示，线圈15包括设在定子芯11的多个槽12的各个中的多个线圈段20。各线圈段20是所谓的磁线(magnetwire)，包含线材20w，所述线材20w包含导体和包覆所述导体的绝缘覆膜。

线圈段20一体地具有呈直线状地延伸的插入部21、从插入部21的轴方向dc的第1端部21a延伸的第1延伸部22、及从插入部21的轴方向dc的第2端部21b延伸的第2延伸部23。进而，线圈段20在插入部21的第1端部21a与第1延伸部22之间具有弯曲部24，在插入部21的第2端部21b与第2延伸部23之间具有弯曲部25。第1延伸部22从插入部21的第1端部21a斜向延伸至定子芯11的周方向dr的第1方向侧，第2延伸部23从插入部21的第2端部21b斜向延伸至周方向dr的第2方向侧。由此，第1延伸部22与第2延伸部23是从插入部21朝周方向dr上互不相同的方向延伸。即，线圈段20的外形是形成为曲柄状。

另外，在各槽12中，沿径方向层叠地设有多个线圈段20。图3中的定子芯11的径方向是与轴方向dc及周方向dr正交的方向。在定子芯11的径方向上彼此相邻的线圈段20中，第1延伸部22及第2延伸部23朝向周方向dr的延伸方向互不相同。

各线圈段20的插入部21被插入至各槽12中。在各槽12中插入有插入部21的状态下，弯曲部24及第1延伸部22相对于定子芯11的第1端部11e而配置在轴方向dc的外侧，弯曲部25及第2延伸部23相对于定子芯11的第2端部11f而配置在轴方向dc的外侧。

在定子芯11的沿周方向dr而设的多个槽12中所保持的多个线圈段20中，同相的线圈段20彼此电性连接。即，在u相、v相及w相的三相交流旋转电机的情况下，线圈15在三相的各相中，多个线圈段20彼此电性连接。

在同相的多个线圈段20中，位于定子芯11的径方向第1方向侧的线圈段20a的第1延伸部22a、与位于径方向第2方向侧的线圈段20b的第1延伸部22b朝周方向dr中互不相同的方向延伸。同样地，位于径方向第1方向侧的线圈段20a的第2延伸部23a、与位于径方向第2方向侧的线圈段20b的第2延伸部23b朝周方向dr中互不相同的方向延伸。

在同相的线圈段20彼此中，径方向第1方向侧的线圈段20a的第1延伸部22a及第2延伸部23a的各前端部22s、23s与径方向第2方向侧的线圈段20b的第1延伸部22b及第2延伸部23b的各前端部22t、23t彼此重迭地连接。另外，所谓连接，是指对形成各线圈段20a、20b的线材20w的导体进行覆盖的绝缘覆膜被去除，而导体彼此电性连接的状态。

这样，通过重复在定子芯11的径方向上彼此相邻的多个线圈段20彼此的连接，从而构成线圈15。如图1所示，在线圈15上，连接有与u相、v相及w相的各相对应的母条(busbar)18。

图4是本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子10的相对于周方向dr的剖面图，是通过图1所示的a-a线的位置处的切剖面而剖开的图。

如图4所示，在如上所述的旋转电机用定子10中，轴方向dc的第1方向侧的多个线圈段20的各端部(例如图3所示的各第1延伸部22a、22b的各前端部22s、22t)与定子芯11的端面(例如图3所示的第1端部11e的端面11e)之间的距离是设定为相同的规定距离l。另一方面，对于轴方向dc的第2方向侧的多个线圈段20的各端部(例如图3所示的各第2延伸部23a、23b的各前端部23s、23t)与定子芯11的端面(例如图3所示的第2端部11f的端面11f)之间的距离，在规定容许范围内，容许比轴方向dc的第1方向侧更大的不均。

图5是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子10的制造中所用的引导构件40及线圈组装装置41的概略结构的立体图。图6是将线圈段20插入槽12内后的、通过图5所示的b-b线的位置处的切剖面而剖开的剖面图。图7是表示本实用新型的实施方式中的旋转电机用定子10的制造中所用的线圈组装装置41的保持部61的动作例的图。

如图5及图6所示，如上所述的线圈段20是一边由安装于定子芯11的引导构件40予以引导，一边由线圈组装装置41组装至定子芯11。

引导构件40是配置在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧。引导构件40包括板状部51及多个支撑部52。

板状部51的外形例如形成为与定子芯11为同程度大小的圆板状。板状部51具备引导面51a，所述引导面51a是相对于定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的端面(例如图3所示的第1端部11e的端面11e)隔开规定距离l而相向地平行配置。

多个支撑部52支撑板状部51。各支撑部52例如是碰抵至紧固构件安装用的座面11a而定位，所述紧固构件安装用的座面11a是设于定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的端面(例如图3所示的第1端部11e的端面11e)。座面11a是在定子芯11的端面中，安装在设于定子芯11的安装孔11a内的紧固构件(省略图示，例如螺栓等)所接触的部位。例如，多个支撑部52在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧，使定子芯11的端面11e与板状部51的引导面51a隔开规定距离l而平行地支撑板状部51。

如图6所示，线圈组装装置41在将线圈段20插入槽12内时，在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧，使线圈段20的端部(例如图3所示的各第1延伸部22a、22b的各前端部22s、22t)以碰抵至引导构件40的引导面51a的状态而滑动移动。由此，线圈组装装置41对定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的各线圈段20的轴方向位置进行规定，将多个线圈段20的各端部(例如各前端部22s、22t)与定子芯11的端面(例如第1端部11e的端面11e)之间的距离设定为相同的规定距离l。

如图5所示，线圈组装装置41是配置在定子芯11的轴方向dc的第2方向侧。例如，线圈组装装置41包括保持部61、臂(arm)部62及控制部63。

保持部61是设在臂部62的前端。保持部61保持至少一个线圈段20。例如，保持部61包括握持固定三个线圈段20的握持机构64。例如，握持机构64包括三个手(hand)部65、及设在各手部65前端的握持部66。

如图7所示，握持部66包括一对支撑构件66a及推出构件66b。

一对支撑构件66a握持一个线圈段20的插入部21(例如图7所示的状态a)。一对支撑构件66a在使线圈段20的插入部21的一部分从支撑构件66a的前端突出的状态下，从厚度方向的两侧包夹支撑线圈段20。一对支撑构件66a在从前端突出的线圈段20的插入部21的一部分被插入至定子芯11的槽12内后，解除线圈段20的支撑(例如图7所示的状态b至状态c)。

推出构件66b被收容在手部65的内部，且可朝手部65的外部突出地构成。例如，推出构件66b在一对支撑构件66a之间朝向各支撑构件66a的前端突出，由此，将由一对支撑构件66a所支撑的线圈段20推出至外部(例如图7所示的状态c)。推出构件66b将解除了一对支撑构件66a的支撑的线圈段20，即，插入部21的一部分已被插入槽12内的线圈段20推入槽12内。

臂部62使保持部61移动至规定位置。例如，臂部62使保持部61移动至待机位置及插入位置的各位置。待机位置是在定子芯11的外部由保持部61从保存部(省略图示)获取线圈段20的位置。例如，保存部为保存有多个线圈段20的箱体等。插入位置是在定子芯11的内侧由保持部61将线圈段20插入槽12内的位置。例如，插入位置是在定子芯11的大致径方向(径方向以及相对于径方向而在规定的容许角度范围内倾斜的方向等)上，隔开规定间隔而面向成为处理对象的槽12的位置等。

如图5所示，臂部62至少包括径方向致动器(actuator)62a、轴方向致动器62b及周方向致动器(省略图示)。径方向致动器62a使保持部61沿定子芯11的径方向移动。轴方向致动器62b使保持部61沿定子芯11的轴方向dc移动。周方向致动器使保持部61与定子芯11在周方向dr上相对移动。

控制部63对保持部61及臂部62各自的动作进行控制。例如，控制部63是通过由中央处理器(centralprocessingunit，cpu)等处理器(processor)执行规定的程序(program)而发挥功能的软件(software)功能部。软件功能部是包括cpu等处理器、保存程序的只读存储器(readonlymemory，rom)、暂时存储数据的随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)及计时器(timer)等电子电路的电控单元(electroniccontrolunit，ecu)。另外，控制部63的至少一部分也可为大规模集成电路(largescaleintegration，lsi)等集成电路。

控制部63通过臂部62来使保持部61移动到待机位置及插入位置的各位置，使保持部61在待机位置获取线圈段20，并且在插入位置使线圈段20插入至槽12内。

以下，对于在如上所述的旋转电机用定子10的制造方法中，尤其在多个定子芯11的各个中组装多个线圈段20的方法进行说明。

再者，在以下所示的一连串处理的执行之前，定子芯11被设置于工件保持台(省略图示)，线圈组装装置41被配置于定子芯11的轴方向dc的第2方向侧，引导构件40被配置于定子芯11的轴方向dc的第1方向侧。

首先，控制部63通过保持部61来保持应组装至定子芯11的线圈段20。继而，使臂部62运行，使保持部61从定子芯11的轴方向dc的第2方向侧的外部的待机位置移动至定子芯11内侧的插入位置(步骤s01)。由此，控制部63使保持部61的线圈段20相对于定子芯11的规定的槽12，以在径方向上隔开规定间隔的状态而相向。

在此工序中，进而，控制部63在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧，使保持部61的线圈段20的端部(例如各前端部22s、22t)碰抵至引导构件40的引导面51a。由此，控制部63在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧，规定线圈段20的端部(例如各前端部22s、22t)与定子芯11的端面(例如第1端部11e的端面11e)之间的距离为规定距离l。

接下来，控制部63在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧，一边使线圈段20的端部(例如各前端部22s、22t)接触至引导构件40的引导面51a，一边利用径方向致动器62a来使线圈段20沿径方向滑动移动，以将插入部21插入至规定的槽12(步骤s02)。由此，控制部63在定子芯11的轴方向dc的第1方向侧，一边规定线圈段20的端部(例如各前端部22s、22t)与定子芯11的端面(例如第1端部11e的端面11e)之间的距离为规定距离l，一边将线圈段20插入槽12内。

继而，控制部63利用径方向致动器62a来使保持部61返回插入位置后，使臂部62运行，使保持部61从定子芯11内侧的插入位置移动至轴方向dc的第2方向侧的外部的待机位置。

然后，控制部63一边使保持线圈段20的保持部61与定子芯11沿周方向dr相对旋转，一边依序重复如上所述的步骤s01及步骤s02的处理，由此，将规定数量的线圈段20组装至定子芯11的所有槽12中。

再者，各线圈段20在插入部21被插入槽12内后，与其他的线圈段20使第1延伸部22的前端部22s、22t彼此，以及第2延伸部23的前端部23s、23t彼此，通过激光熔接等而连接。

由此，旋转电机用定子10的装配完成。

如上所述，根据本实施方式的旋转电机用定子10，以对定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的线圈段20的轴方向位置进行规定的方式，将线圈段20插入槽12内。由此，轴方向dc的第1方向侧的多个线圈段20的各端部(例如各前端部22s、22t)与定子芯11的端面(例如第1端部11e的端面11e)之间的距离被规定为相同。因此，能够相对于定子芯11而在轴方向dc上高精度地配置多个线圈段20。由此，能够防止线圈段20的插入部21与第1延伸部22及第2延伸部23之间的弯曲部24、25干涉到定子芯11而受到损伤。

其结果，能够抑制对应于各线圈段20插入时的位置误差及位置不均而预先设置的线圈段20的余长的增大。并且，即使将线圈段20相对于插入部21的槽12的余长抑制得较小，也能防止绝缘包覆的损伤，并能够适当地进行线圈段20向槽12内的插入。因此，能够缩短形成线圈段20的线材20w的长度，实现线圈15的重量降低、材料成本的降低以及线圈15的电阻值降低。

另外，各线圈段20是在轴方向dc的第1方向侧，一边由配置于定子芯11的引导构件40予以引导一边插入槽12内。由此，能够容易且精度良好地进行多个线圈段20相对于定子芯11的轴方向dc的对位。

另外，引导构件40是碰抵至紧固构件安装用的座面11a而定位，所述紧固构件安装用的座面11a是设于定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的端面(例如第1端部11e的端面11e)。由此，能够抑制引导构件40与插入至定子芯11的槽12内的线圈段20或线圈组装装置41意外干涉。因此，能够适当地进行将线圈段20插入槽12内的作业，从而能够抑制作业性的下降。

另外，引导构件40包括：板状部51，具有引导面51a；以及支撑部52，通过接触至定子芯11的座面11a，从而在轴方向dc的第1方向侧隔开规定距离l而使引导面51a与定子芯11的端面(例如第1端部11e的端面11e)平行地支撑板状部51。由此，能够容易且高精度地设定定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的定子芯11的端面与引导构件40的引导面51a的平行度及距离。

另外，所述的旋转电机用定子10的制造方法是一边规定定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的多个线圈段20的各端部(例如各前端部22s、22t)与定子芯11的端面(例如端面11e)之间的距离为规定距离l，一边将多个线圈段20插入多个槽12内。

根据此种方法，能够相对于定子芯11而在轴方向dc上高精度地配置线圈段20。因此，能够抑制形成线圈段20的线材20w的绝缘包覆干涉到定子芯11而受到损伤。其结果，可提供一种能够实现线圈15重量降低、材料成本降低及线圈15的电阻值降低的旋转电机用定子10。

另外，各线圈段20是一边使定子芯11的轴方向dc的第1方向侧的端部(例如各前端部22s、22t)接触至引导构件40的引导面51a，一边插入槽12内。

根据此种方法，能够通过引导构件40来容易地规定线圈段20的轴方向位置。因此，能够相对于定子芯11而在轴方向dc上高精度地配置多个线圈段20。

以下，对实施方式的变形例进行说明。

所述实施方式中，线圈组装装置41的保持部61具备握持固定线圈段20的握持机构64，但并不限定于此。

线圈组装装置41的保持部61也可取代握持机构64，而具备例如通过负压来吸附固定线圈段20的吸附支架(holder)等。

本实用新型的实施方式仅为例示者，并不意图限定实用新型的范围。这些实施方式能以其他的各种方式来实施，在不脱离实用新型的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在实用新型的范围或主旨中，则同样地，包含在实施方式所记载的实用新型及其均等的范围内。