CN104426304A - 旋转电机的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机的制造方法。多个线圈末端(4d)被配置为从旋转电机的定子铁芯(2)的定子槽(2a)突出且在定子铁芯(2)的径向上排列形成多个层，保持从定子槽(2a)突出的各线圈末端(4d)的顶端部(4e)，使顶端部(4e)在圆周方向上移动的同时扭弯各线圈末端(4d)。线圈末端(4d)的弯折中立线每层都不相同，越是外层一侧的线圈末端(4d)越是位于弯折中立线的外侧。

Description

旋转电机的制造方法

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的制造方法、特别是涉及扭弯导体的端部从而制造旋转电机的旋转电机的制造方法。

背景技术

在现有技术中，已被提案有一种导体(线圈段)的端部扭弯的装置，所述导体从在定子铁芯的圆周方向上排列而形成的定子槽突出。例如，在特开2001-197709号公报中，记载有以下方法：在多个导体被配置为从定子铁芯的定子槽突出且形成在定子铁芯的径向上排列的多个层的状态下，保持各导体的端部，让这些端部向圆周方向上移动，同时扭弯导体。在此方法中，用到与各层的导体对应的圆环的夹具(引导部件)。

让导体端部向圆周方向上移动时，必然使得导体端部在轴向上也产生移动，因此在扭弯导体时，需要让导体端部在圆周方向以及轴向上移动。在上述发明公开公报中所记载的方法中，使夹住各层的导体端部的两侧面从而对该导体端部进行保持的圆环状的夹具向圆周方向旋转，同时，针对各层，使圆环状的夹具对应于导体端部在轴向的移动距离单独在轴向上也移动。

为提高旋转电机的磁束密度等性能，优选于使扭弯后的各层的导体端部的突出高度相同。但是，让导体端部向圆周方向移动相同的角度时，由于径向外侧的导体和内侧的导体在圆周方向上的移动距离不同，必然使得导体端部在轴向上的移动距离也不同。因此，例如，在上述发明公开公报记载的方法中，使扭弯前的导体端部的突出长度与外侧的层的导体端部一样长，并使外侧的夹具与内侧的夹具都向圆周方向上旋转相同的角度。

像这样，为使扭弯前的导体端部的突出长度对应每层而产生变化，则需要准备长度不同的多种导体作为素材，并且，需要将这些导体对应每层进行顺序良好地排列并配置在定子槽上。因此，产生了导体扭弯工序的准备工序复杂化从而造成生产效率下降的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种导体扭弯工序的准备工序不复杂并能够使扭弯后的各层的导体端部的突出高度相同的旋转电机的制造方法。

本发明为具备以下工序的旋转电机的制造方法，该工序为：多个导体被配置为从旋转电机的定子铁芯的定子槽突出，并且，形成在所述定子铁芯的径向上排列的多个层，保持各个所述导体的端部，并使所述端部在圆周方向上移动的同时扭弯所述导体，所述导体的弯折中立线针对所述每层都不相同。

根据本发明，由于导体的弯折立线针对每层都不相同，在扭弯导体时，使各层的导体的端部在圆周方向上移动相同角度的情况下，能够调整各层的导体的端部在周向上的移动距离。

在弯折中立线产生扭弯时，越是外层侧的导体扭弯后的导体端部的突出长度越长。

因此，在本发明中，优选为越是外层侧的所述导体其弯折中立线越是往外侧。在这种情况下，在扭弯导体时，使各层的导体的端部在圆周方向上移动相同的角度时，能够抑制外侧导体端部的突出高度变短的程度。

由此，即使扭弯前的各层的导体的端部的突出高度处于相同水平，也能够使扭弯后的各层的导体的端部的突出高度成为相同水平。由此，能够使扭弯后的各层导体端部的突出高度处于相同水平，而不会导致导体扭弯工序的准备工序的复杂化。

而且，在本发明中，优选于扭弯后的各层的所述导体的端部的突出高度相同。

并且，优选于扭弯前的各层的所述导体的端部的突出高度相同。

在这些情况下，即使扭弯前的各层的导体的端部的突出高度相同，也能够使扭弯后的各层的导体的端部的突出高度相同。由此，能够使扭弯后的各层的导体的端部的突出高度相同，而不会导致扭弯导体的工序的准备工序的复杂化。于是，由于扭弯后的各层的导体端部的突出高度相同，提高了旋转电机的磁束密度等性能。

附图说明

图1是表示利用本发明的制造方法制造的旋转电机的定子的一个实例的斜视图

图2是表示线圈段的斜视图。

图3的A是表示线圈段的突出部分的斜视图。图3的B是表示上述突出部分的仅其中一相的斜视图。

图4是表示将线圈段排列在圆周方向上的状态的斜视图。

图5是表示本实施方式的扭弯装置的模式剖视图。

图6是表示保持部的扩大剖视图。

图7是表示贯穿孔的形状的扩大图。

图8是说明绘制贯穿孔轮廓的图。

图9是说明线圈末端扭弯前后的图。图9的A是表示线圈末端位于外侧的层时的图。图9的B是表示线圈末端位于内侧层时的图。

标号说明

1：定子，2：定子铁芯，2a：定子槽，2b：细缝，3：线圈，4：线圈段(导体)，4a：脚部，4b：头部，4d：突出部分、线圈末端，4e：顶端部(端部)，10：扭弯装置，11：支承体，12：旋转体、内侧旋转体，13：旋转体、外侧旋转体，14：旋转驱动装置，15、15-1～15-4：保持夹具、奇数层用保持夹具，16、16-1～16-4：保持夹具、偶数层用保持夹具，15a、16a：保持部，15b、16b：贯穿孔，17：连接杆、奇数层用连接杆，18：连接杆、偶数层用连接杆，19：固定杆，21：定子铁芯保持体，22：引导体，31：斜面部，32：垂直面，33：内壁面。

具体实施方式

首先，参照图1至图3，说明利用本发明的旋转电机的制造方式制造的旋转电机的构造的一个实例。

电动机和发电机等的旋转电机由形成为圆筒形的定子1以及在定子1的内侧旋转自如地配置的转子(图示省略)构成。

定子1由定子铁芯2和线圈3构成。定子铁芯2为圆筒形状，沿旋转轴方向贯穿的多个定子槽2a在圆周方向上以保持一定间隔的形式设置多个。各定子槽2a形成为：其在定子铁芯2的径向的横面形状上是从定子铁芯2的中心一侧向径向以放射状延伸而成。各定子槽2a经由形成于定子铁芯2上的细缝2b与定子铁芯2的内周面连通。另外，也可以不设置细缝2b。

图2所示的线圈段4从定子槽2a的一方***，将从定子槽2a的另一方突出的突出部分沿着圆周方向扭弯接合，从而形成线圈3。多根导体、实施方式中为4根断面呈长方形的导体(平角线导线)以宽幅较大的面相向排列成一列而形成一束后，弯折成U字型，从而形成线圈段4。线圈段4由一对的脚部4a、4a和将两脚部4a、4a的一方端部(图中为上端)连结而形成的头部4b组成。

另外，线圈段4只要是多跟平角线在宽度方向上排列形成线束即可，例如，也可以是多根平角线以宽幅窄面相向排列成一列来形成线圈段4。

在头部4b的中央部分形成有在平角线的排列方向上弯曲成S字型的S字型部4c。而且，头部4b从其中央(S字型4c的中央)朝向两脚部4a、4a向下方倾斜。线圈段4的脚部4a从对应的定子槽2a的一方***。线圈段4的脚部4a从定子槽2a的另一方突出。

将从该定子槽2a的另一方突出的脚部4a的突出部分4d，按图3的A所示那样，沿定子1的圆周方向扭弯，并通过TIG焊接等将对应的突出部分4d的顶端部4e彼此进行接合。另外，本实施方式中的线圈3是由U相、V相、W相构成的三相线圈，***于各定子槽2a中的线圈段4的脚部4a在圆周方向上以U相、U相、V相、V相、W相、W相的顺序排列。在图3的B中，仅表示了三个相中的一相(例如，U相线圈)。

接着，说明线圈段4的制造方法。

首先，将多根平角线、实施方式中为4根平角线以宽幅较大的面相互相对的形式排列成一列，制作成一束平角线束。接着，将平角线束的中央部弯曲为S字型，形成S字型部4c。之后，需要把平角线束沿定子线圈2的圆周方向弯折。这是因为定子槽2a在圆周方向上保持间隔的形式配置。

然后，将平角线束从其中央(S字型部4c的中央)向下方倾斜而弯曲。接着，将平角线束的两端部向下方折弯形成脚部4a、4a。通过这种方式，使图2所示的线圈段4成型。

按上述方式成型的线圈段4对应于定子槽2a(参照图3的A)的位置，在圆周方向上以一部分重合的形式排列，脚部4a***到定子铁芯2的定子槽2a中。脚部4a被设计为只从定子槽2a向下方突出预先设定的长度。

从定子槽2a的下方突出的脚部4a的直线状的突出部分4d利用扭弯设置10沿圆周方向上被扭弯。被扭弯的突出部分4d的直线状的顶端部4e，将其相邻的顶端部4e用TIG焊接等进行接合。通过这种方式，完成在径向上层积配置了8层(8根)线圈段4的定子1。在此，从径向外侧向内侧，依次以1层、2层、···、8层的顺序排列。

另外，扭弯后的直线状的突出部分4d的长度为各层相同。在这里指的相同并不要求完全相同，可以是在不对旋转电机的磁束密度的性能等带来不好影响的程度下有所不同。例如，不同的程度可以在0.1mm以下或者0.3mm以下的范围。

以下，参照图5至图9，对扭弯装置10进行说明。

扭弯装置10是将从定子槽2a突出的线圈段4的突出部分(以下，称为线圈末端)4d扭弯的装置。

另外，扭弯前的直线状的突出部分，即，线圈末端4d的长度，在各层都相同。在这里指的相同并不要求完全相同，而是可以在一定程度上不同。例如，不同的程度可以在0.1mm以下或者0.3mm以下的范围。

扭弯装置10具备：支承体11，2个旋转体12、13，旋转驱动装置14，对应于各层的线圈末端4d的保持夹具15-1～15-4、16-1～16-4(以下，也一并单称为“保持夹具15、16”)，两根连接杆17、18，固定杆19，以及定子铁芯保持体21。

支承体11，其上端被固定在天棚等上。

两个旋转体12、13构成为相对于支承体11各自可以旋转。在此，各自经由轴承被设置为内侧旋转体12相对于支承体11旋转自如且旋转体13相对于内侧旋转体12的外侧旋转自如。

旋转驱动装置14让内侧旋转体12和外侧旋转体13以相反的方向在圆周方向上旋转。在此，旋转驱动装置14让内侧旋转体12以顺时针方向旋转，让外侧旋转体13以逆时针方向旋转。旋转驱动装置14为电动机，通过齿轮列让内侧旋转体12以及外侧旋转体13旋转。

保持夹具15、16由4个奇数层用保持夹具15-1～15-4和4个偶数层用保持夹具16-1～16-4构成。这里的所述4个奇数层用保持夹具15-1～15-4分别对应于多个奇数层、这里是1层、3层、5层、7层的线圈末端4d。这里的所述4个偶数层用保持夹具16-1～16-4分别对应于多个偶数层、这里是2层、4层、6层、8层的线圈末端4d。各保持夹具15、16为各自具有高低差异的圆筒形状，按层顺序被配置为同心状。

奇数层用连接杆17被固定于外侧旋状体13，连结4个奇数层用保持夹具15-1～15-4。具体为，在将奇数层用保持夹具15-1～15-4的上部延长的顶端部，形成有以外侧旋转体13的轴向为较长方向的长圆形状的贯穿孔，将全部的贯穿孔用一根奇数层用连接杆17插通。由此，伴随外侧旋转体13的旋转，4个奇数层用保持夹具15-1～15-4在轴向上各自独立从而移动自如，且同时仅旋转相同的角度。

形成了奇数层用保持夹具15-1～15-4的贯穿孔的顶端部位于相邻的偶数层用保持夹具16-1～16-4的顶端的上方位置，奇数层用连接杆17与偶数层用保持夹具16-1～16-4不相干涉。

偶数层用连接杆18被固定于内侧旋转体12，连结4个偶数层用保持夹具16-1～16-4。偶数层用连接杆18与奇数层用连接杆17相同，插通于在偶数层用保持夹具16-1～16-4的各上端部形成的长圆形状的贯穿孔。由此，伴随内侧旋转体12旋转，4个偶数层用保持夹具16-1～16-4在上下方向上各自独立，从而移动自如，且同时仅旋转相同的角度。

形成了偶数层用保持夹具16-1～16-4的贯穿孔的顶端部位于相邻的奇数层用保持夹具15-1～15-4的顶端的上方位置，偶数层用连接杆18与奇数层用保持夹具15-1～15-4不相干涉。另外，也可以在保持夹具15、16上形成以轴向为较长方向且上端部被开放的长圆形状的缺口。

如图6所示，各保持夹具15、16，在其下端形成有***并保持线圈末端4d的顶端部4e的保持部15a、16a。保持部15a、16a与定子槽2a数量相同，在圆周方向上排列并被穿设。

另外，保持夹具15、16的下端面，对应于线圈末端4d的长度，位于同一个面上。由此，***到保持部15a、16a的线圈末端4d的顶端部4e的突出长度为相同。

各保持部15a、16a对应于线圈段4的矩形断面，具有矩形断面。

但是，保持夹具15、16的前进方向一侧的保持部15a、16a的入口部分具有斜面部31。由此，保持部15a、16a的入口部分被扩张，线圈末端4d的顶端部4e更容易进入。

另外，与保持夹具15、16的前进方向一侧相反一侧的保持部15a、16a的入口部分与轴向平行，即形成垂直面32。由此，保持部15a、16a的入口部分的面32的下端侧的角部与弯曲后的线圈末端4d的内侧面弯曲部分、即与顶端部4e的内侧角部相接，也就是说，成为咬紧的状态，保持夹具15、16把持线圈末端4d的把持力变大。

于是，保持部15a、16a的深部断面扩大。由此，保持部15a、16a的中间部的深部成为反力的支承点，在防止***到保持部15、16的线圈末端4d弹出的同时，保持夹具15、16把持线圈末端4d的把持力变大。

如上所述，由于保持夹具15、16把持线圈末端4d的把持力大，所以保持夹具15、16能够对线圈末端4d施加拉伸力或者压缩力。

另外，斜面部31虽在图6中为直线状，但也可以为曲线状。另外，在保持夹具15、16的前进方向一侧的保持部15a、16a的入口部分，存在垂直面，也可以在其深处设置斜面部。

而且，在各保持夹具15、16的外周面，形成有图7所示的各个不同形状的贯穿孔15b、16b。贯穿孔15b、16b，向着圆周方向逐渐向着轴向延伸。于是，成为插通于这些贯穿孔15b、16b的圆杆的固定杆19被固定在支承体11上。

形成于各保持夹具15、16的贯穿孔15b、16b的轮廓，相应于由被该保持夹具15、16扭弯的线圈末端4d的形状而决定。

具体的为，例如如图8所示，通过为使扭弯的弯曲中立线(中立面)成为线圈末端4d的宽幅方向的中心线(中心面)的弯曲的工序，绘制扭弯前(直线状)、扭弯途中以及扭弯后的各个线圈末端4d的图，求出线圈末端4d的顶端部4e的移动轨迹L。

然后，参照图9的A，对于像这样求出的移动轨迹L，当线圈末端4d是位于外侧的层的线圈末端时，扭弯的中立线向着比线圈末端4d的宽幅方向的中心线往外侧的位置修正。另外，越是位于外侧的层的线圈末端4d，其扭弯的中立线越是向外侧位置修正。

于是，为使线圈末端4d沿着该修正的扭弯中立线被扭弯，参照图7，绘制固定杆19移动的外形图，来决定贯穿孔15b、16b的外形即可。具体为，扭弯线圈末端4d时，决定贯通孔15b、16b的外形，以使保持夹具15、16给与线圈末端4d的顶端部4e拉伸力的同时，扭弯线圈末端4d形成拉伸弯曲。

另外，参照图9的B，当线圈末端4d是位于内侧的层的线圈末端时，修正移动轨迹L，使得扭弯的中立线比线圈末端4d的宽幅方向中心线靠内侧的位置。还有，越是位于内侧的层的线圈末端4d，扭弯的中立线被修正为越靠内侧。同样，线圈末端4d是位于中间的层的线圈末端时，也可以不修正扭弯的中立线。

并且，为使线圈末端4d沿着该修正的扭弯的中立线被扭弯，参照图7，只需绘制固定杆19移动的外形图来规定贯穿孔15b、16b的外形即可。具体为，扭弯线圈末端4d时，规定贯穿孔15b、16b的外形，使得保持夹具15、16在对线圈末端4d的顶端部4e施加压缩力的同时，扭弯线圈末端4d从而形成压缩弯曲。

并且，参照图9的A以及图9的B，贯穿孔15b、16b的外形优选于将扭弯后的各层的线圈末端4d的顶端部4e的突出高度规定成一样。通过这样的规定，使得旋转电机的磁束密度等性能提高。

还有，通过拉伸弯折或者压缩弯折，使得线圈末端4d的顶端部4e的高度仅有微小改变。但是，例如假设线圈末端4d的宽度约为2mm，各层的线圈末端4d的高度变化总共约为4mm，定子铁芯2的外径约为300mm，则可以吸收各层的线圈末端4d的高度变化。

当旋转体12、13旋转时，贯穿孔15b、16b的内面相对于固定杆19滑动，各保持夹具15、16由此仅下降仿效各贯穿孔15b、16b的轮廓(profile)的量。

最内侧的保持夹具15-1的内周面受支承体11得外周面约束，从而使得最内侧的保持夹具15-1向径向内侧的移动受到制约。由此，支承体11的外周面起到作为引导保持夹具15、16的内侧的引导部的作用。

另外，最外侧的保持夹具16-4的外周面受固定在支承体11和固定杆19上的圆环状的引导体22的内周面的约束，从而使得最外侧的保持夹具16-4向径向外侧的移动受到制约。像这样，引导体22起到作为引导保持夹具15、16的外侧的引导部的作用。

定子铁芯保持体21对***于定子槽2a内的线圈段4的脚部4a的定子铁芯2进行保持。并且，定子铁芯保持体21被构成为通过未图示的升降工具相对于支承体11能够上下移动。

以下，对通过扭弯装置10扭弯线圈末端4d的方法进行说明。

首先，由定子铁芯保持体21对向定子槽2a***了线圈段4的脚部4a的定子铁芯2进行保持。

然后，通过所述升降手段使定子铁芯保持体21上升，将各线圈段4的顶端部4e分别***到保持夹具15、16的保持部15a、16a。由此，各线圈段4的顶端部4e被保持在保持部15a、16a上。***到保持部15a、16a的顶端部4e的长度与层的不同无关为固定数值。

接着，通过旋转驱动装置14，使内侧旋转体12和外侧旋转体13朝向互为相反的圆周方向同时旋转。在此，使内侧旋转体12向顺时针方向旋转，使外侧旋转体13向逆时针方向旋转。另外，也可以依次让内侧旋转体12和外侧旋转体13旋转。

伴随着外侧旋转体13的逆时针旋转，4个奇数层用保持夹具15-1～15-4向逆时针方向仅旋转相同的角度，同时，各保持夹具15-1～15-4仿效各贯穿孔15b的轮廓向轴向(向下方向)移动。由此，被各保持夹具15-1～15-4的保持部15a保持的线圈末端4d仿效各贯穿孔15b的轮廓向逆时针方向被弯曲并被扭向下方。

另外，伴随着内侧旋转体12的顺时针旋转，4个偶数层用保持夹具16-1～16-4向顺时针方向仅旋转相同的角度，同时，各保持夹具16-1～16-4仿效各贯穿孔16b的轮廓向轴向(向下方向)移动。由此，被各保持夹具16-1～16-4的保持部16a保持的线圈末端4d仿效各贯穿孔16b的轮廓，向顺时针方向被弯曲并被扭向下方。

像这样，在保持夹具15、16的外周面分别形成不同形状的贯穿孔15b、

16b，固定杆19插通于这些贯穿孔15b、16b。由此，通过旋转驱动装置14旋转旋转体12、13时，各保持夹具15、16在圆周方向上旋转的同时，分别仿效各个贯穿孔15b、16b的轮廓向下方移动。

于是，通过利用旋转驱动装置14并经由旋转体12、13使保持夹具15、16旋转，位于外侧的层的线圈末端4d的顶端部4e受保持夹具15、16拉伸并并同时被扭弯，扭弯中立线位于比线圈末端4d的宽度方向的中心线靠内侧的位置。另一方面，位于内侧的层的线圈末端4d的顶端部4e受保持夹具15、16压缩并同时被扭弯，扭弯中立线位于比线圈末端4d的宽度方向的中心线靠外侧的位置。

由此，扭弯后的各层的线圈末端4d的顶端部4e的突出高度形成同一数值。

保持夹具15、16旋转时，如图6所示，箭头表示的前进方向侧的保持部15a、16a的内壁面33受到反力。由于该反力离线圈段4的支点A越远作用于支点A的力矩越大，即使在入口有斜面部31，也基本不影响反力的减小。

另外，由于与前进方向相反一侧的保持部15a、16a的入口部为垂直面32，可以将线圈末端4d的顶端部4e的根部作为扭弯的起点。另外，由于保持部15a、16a的中间部的断面与顶端部4e的断面大致相同，并且该中间部具有一定的长度，而且，顶端部4e在保持部15a、16a内不斜行，所以能够使顶端部4e形成为直线形状。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不仅限于此。例如，对分别同时扭弯奇数层的线圈段4和偶数层的线圈段4的情况进行了说明。但是，不仅限于此。例如像上述专利公开公报公开的那样，也可以单独对各层的线圈段4进行扭弯。

另外，对利用贯穿孔15b、16b的轮廓对线圈末端4d的顶端部4e施加拉伸力或者压缩力的同时对该顶端部4e进行扭弯的情况进行了说明。但是，不仅限于此，也可以设置独立个体的设备来对线段末端4d的顶端部4e施加拉伸力或者压缩力。

Claims (5)

1.一种旋转电机的制造方法，具备以下工序：多个导体被配置为从旋转电机的定子铁芯的定子槽突出，并且，形成在所述定子铁芯的径向上排列的多个层，保持各个所述导体的端部，并使所述端部在圆周方向上移动的同时扭弯所述导体，

该旋转电机的制造方法的特征在于：所述导体的弯折中立线针对所述每层都不相同。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的制造方法，其特征在于，越是位于外层一侧的所述导体，其弯折中立线越是往外侧。

3.根据权利要求1或者2所述的旋转电机的制造方法，其特征在于，扭弯后的各层的所述导体端部的突出高度相同。

4.根据权利要求1或者2所述的旋转电机的制造方法，其特征在于，扭弯前的各层的所述导体端部的突出高度相同。

5.根据权利要求3所述的旋转电机的制造方法，其特征在于，扭弯前的各层的所述导体端部的突出高度相同。