CN108574353B - 旋转电机的定子及其制造装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转电机的定子，包括定子线圈，在该定子线圈中，向定子周向弯折的导体段的头端与其他同相的导体段的头端接合。所述导体段的头端露出导体，在定子周向上相邻的异相的头端的间隔比在定子周向上相邻的同相的头端的间隔大。

Description

旋转电机的定子及其制造装置
技术领域
本发明涉及旋转电机的定子及其制造装置，尤其涉及具备使从定子芯的槽突出的导体段的头端与其他同相的导体段的头端接合的定子线圈的旋转电机的定子及其制造装置。
背景技术
作为卷绕安装于旋转电机的定子芯的定子线圈，有线圈段。线圈段是例如通过将由弯折成U字状的扁平导线形成的导体段***定子芯的槽，将从槽突出的部分向定子周向弯折并与其他导体段的头端焊接接合而构成的。
导体段的表面被绝缘被膜覆盖，在焊接时，被接合的导体段的头端的绝缘被膜被去除。并且，被去除了绝缘被覆的头端(导体露出部)通过TIG焊接(Tungsten Inert Gas焊接)或由激光照射实现的焊接而接合(例如，参照日本特开2014-007795)。
发明内容
近年来，具有谋求旋转电机的小型化、减小具备线圈段的定子芯的直径的倾向。当减小定子芯的直径时，形成线圈段的导体段的接合部(头端)与相邻的异相的导体段的接合部的距离变短，难以确保接合部间的绝缘性。
尤其是，如日本特开2014-007795所记载的定子那样，在没有设置导体段的直线部而通过激光照射导体段的交叉部使所述交叉部接合的构造的线圈段的情况下，导体段的接合部间的沿面距离也变短，难以确保绝缘性。
另外，也可以考虑用绝缘树脂被覆导体段的接合部，但需要在焊接后对接合部进行绝缘处理的工序，也需要用于被覆的绝缘树脂材料，从而成本增加。
因此，在本发明中，要提高具备线圈段的定子中的导体段的接合部的绝缘性。
本发明的第1技术方案是一种旋转电机的定子。所述定子包括：定子芯，其具有在周向上多个部位设置的槽；和定子线圈，其从所述槽的定子芯轴向端面突出并且向所述定子芯的周向弯折的导体段的头端与其他同相的所述导体段的所述头端接合。所述导体段的所述头端露出导体，在所述定子芯的周向上相邻的异相的所述头端间隔比在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述头端间隔大。
根据上述构成，能够提高具备线圈段的定子中的导体段的接合端的绝缘性。
在所述旋转电机的所述定子中，在所述定子芯的周向上相邻的异相的所述导体段间隔也可以比在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述导体段间隔大。
在所述旋转电机的所述定子的制造装置中，可以具备治具，所述治具使从所述槽的所述定子芯轴向端面突出的所述导体段向所述定子芯的周向弯折。所述治具可以包括第1治具和第2治具，所述第1治具使在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述导体段中的一方的所述导体段弯折，所述第2治具使另一方的所述导体段弯折。所述第2治具可以构成为，在所述第1治具使一方的所述导体段弯折时，使另一方的所述导体段弯折以使得另一方的所述导体段的头端接近一方的所述导体段的头端。
在所述旋转电机的所述定子的所述制造装置中，第1治具可以包括使所述导体段弯折的突起。突起可以包括：压倒面，其与所述导体段的头端抵接，将所述导体段向周向压倒而使其弯折；和位置规定面，在将所述导体段弯折后，该位置规定面规定所述导体段的头端的位置。
附图说明
以下将参考附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：
图1是旋转电机的定子的线圈端部周边的放大立体图。
图2是向定子芯组装之前的导体段的概略主视图。
图3是说明各相的导体段的接合部的配置关系的线圈段的示意图。
图4是图3的A部放大图。
图5是将导体段弯折的弯折装置的概略构成图。
图6是弯折装置的治具的局部放大图，是示出治具与定子芯的配置关系的图。
图7表示图6的VII-VII剖视图。
图8是说明定子的制造工序的流程图。
图9是将导体段弯折时的治具的动作说明图。
图10是将导体段弯折时的治具的另一动作说明图。
具体实施方式
参照附图对旋转电机的定子20的构成进行说明。此外，在以下的说明中，“轴向”、“周向”、“径向”表示旋转电机的定子20的轴向、周向、径向。
如图1所示，旋转电机的定子20具有定子芯22和定子线圈24。定子芯22是在轴向上层叠多个电磁钢板而构成的。定子芯22包括大致圆筒形的磁轭26和比磁轭26的内周缘向径向内侧突出的多个齿28。多个齿28在周向上等间隔地配设，在相邻的两个齿28之间形成有作为配置定子线圈24的空间的槽30。
定子线圈24包括U相线圈、V相线圈以及W相线圈。定子线圈24构成为线圈段，线圈段是通过将多个导体段32接合而构成的。
图2示出组装于定子芯22之前的一个导体段32。如图2所示，导体段32是通过使被绝缘树脂被覆的截面大致矩形的扁平导体弯折成形为大致U字状而形成的。导体段32在组装于定子芯22之前的阶段具有一对直线部50和将一对直线部50连结的连结部34。
在将导体段32组装于定子芯22时，一对直线部50分别被***槽30。由此，连结部34在定子芯22的轴向另一端侧以跨过多个齿28的方式沿周向延伸。另外，在直线部50的头端部40被***槽30之后，如图2中的双点划线所示，在其途中向周向弯折。由此，直线部50成为在槽30内沿轴向延伸的脚部36和在定子芯22的轴向一端侧沿周向延伸的搭接部38。
导体段32如上所述被绝缘树脂被覆，仅直线部50的头端部40被去除了绝缘树脂。这是为了确保与其他导体段32的电连接。头端部40通过焊接等互相接合。后述该接合。
接着，参照图3、4对导体段32以及头端部40的配置进行说明。图3示意性地示出了线圈端部处的导体段32的头端部40的配置关系，图4是图3中的A部的放大图。在A部放大图中示出了U1相、U2相、V1相、V2相的头端部40。此外，在图3、4中，对导体段32以及头端部40标注了对应的各相的标号。
如图3所示，导体段32在周向上反复配置U1相、U2相、V1相、V2相、W1相、W2相。并且，如图4所示，在周向上相邻的异相(例如U2相和V1相)的头端部40U2、40V1的头端部间隔G1a比在周向上相邻的同相(U1相和U2相)的头端部40U1、40U2的头端部间隔G2a大。即，为异相的头端部间隔G1a＞同相的头端部间隔G2a的关系。
另外，在周向上相邻的异相(例如U2相和V1相)的导体段32U2、32V1的轴向上的导体段间隔G1b比在周向上相邻的同相(例如U1相和U2相)的导体段32U1、32U2的轴向上的导体段间隔G2b大。即，为异相的导体段间隔G1b＞同相的导体段间隔G2b的关系。而且，相对于导体段32的表面正交的方向上的异相的导体段间隔G1c也比同相的导体段间隔G2c大。
回到图3，作为规定这样的头端部间隔G1a、G2a以及导体段间隔G1b、G1c、G2b、G2c的大小的方法，在将导体段32U2弯折时，对导体段32U2的头端部40U2的位置进行调整，以使得导体段32U2的头端部40U2接近导体段32U1的头端部40U1。
即，以往的导体段的头端部等间隔(间隔P1)地配置，但在本实施方式中，以使得头端部40U2接近头端部40U1即以使得作为同相的头端部40U2与头端部40U1的间隔成为比间隔P1小的间隔P2(P2＜P1)的方式将导体段32U2弯折。因此，作为异相的头端部40U2与头端部40V1的间隔成为比间隔P1大的间隔P3(P3＞P1)。另外，将使头端部40U2接近头端部40U1的距离设为距离L1(＝P1-P2)。距离L1基于导体段32U2和头端部40U2的规格进行适当设定。其结果，成为间隔P3＞间隔P2、头端部间隔G1a＞头端部间隔G2a的关系。
另外，对于导体段32V2、32W2的头端部40V2、40W2也同样，在将导体段32V2、32W2弯折时，对头端部40V2，40W2的位置进行调整。此外，后述头端部40U2、40V2、40W2的具体的位置调整的相关情况。
接着，参照图5～8对导体段32的弯折以及该弯折时的头端部40的位置调整进行说明。图5示出了使导体段32弯折成形的弯折装置60的概略构成。如图5所示，弯折装置60具备：定子芯固定部62，其对槽30中***有导体段32的定子芯22进行固定；圆环状的治具64，其将导体段32弯折；治具保持部66，其使治具64旋转并且使治具64在轴向上升降；以及控制部68，其对定子芯固定部62、治具64以及治具保持部66的动作进行控制。
此外，治具64之外的弯折装置60的构成为与众所周知的弯折装置(参照日本特开2006-136082号公报)同样的构成，因此省略其说明，在此详细说明将导体段32弯折的治具64。
图6示出了从侧面观察治具64时的局部放大图。如图6所示，治具64包括将导体段32U1、32V1、32W1弯折的第1治具70和将导体段32U2、32V2、32W2弯折的第2治具72。第1治具70具有使导体段32U1、32V1、32W1弯折的突起71。突起71以与导体段32U1、32V1、32W1的配置位置对应的间隔P20分别配设。间隔P20是间隔P10的两倍间隔，间隔P10是与图3所示的间隔P1相同的间隔。另外，突起71包括：压倒面71a，其与导体段32的头端部40抵接，将导体段32向周向压倒而使其弯折；和位置规定面71b，在将导体段32弯折后，该位置规定面71b规定导体段32的头端部40的位置。
第2治具72为直径比第1治具70小的圆环形状，配设于第1治具70的内侧。如图7所示，第1治具70的内周面与第2治具72的外周面可滑动地接触。另外，第2治具72为与第1治具70类似的形状。第2治具72的突起73与导体段32U2、32V2、32W2的配置位置对应地配设。配设间隔与突起71相同，以间隔P20分别配设。间隔P20是间隔P10的两倍间隔，间隔P10是与图3所示的间隔P1相同的间隔。因此，突起71、73以与图3所示的间隔P1相同的间隔P10配设。
保持第1治具70以及第2治具72的治具保持部66具备分别旋转驱动第1治具70以及第2治具72的致动器，单独地驱动第1治具70以及第2治具72旋转。这些致动器由控制部68控制，例如，能够在第1治具70旋转后使第2治具72反转，或者也可以在第1治具70的旋转期间停止第2治具72的旋转。此外，后述第1治具70以及第2治具72的动作的详细情况。
接着，参照图8对定子20的制造工序进行说明。制造定子20的制造装置包括：***装置，其将导体段32***定子芯22；弯折装置60，其将从槽30突出的导体段32弯折；以及焊接装置，其将弯折后的导体段32的头端部40接合。并且，如图8所示，定子20的制造进行如下工序：将导体段32***定子芯22的槽30的***工序(步骤S10)、继***工序之后将从槽30突出的导体段32弯折的弯折工序(步骤S20)、以及将该弯折后的导体段32的头端部40接合的接合工序(步骤S30)。
在步骤S10中，从轴向一端侧将图2所示的导体段32***定子芯22的槽30。在将导体段32***所有的槽30之后，将该定子芯22向弯折装置60搬入。
在步骤S20中，通过定子芯固定部62将搬入到弯折装置60的定子芯22固定。在固定定子芯22之后，使治具64下降，使第1治具70的突起71以及第2治具72的突起73分别与对应的导体段32的头端部40抵接。从该状态起，使第1治具70以及第2治具72下降并旋转，从而压倒导体段32使其弯折成形。
参照图9对该弯折动作进行说明。图9示出了导体段32U1和与该导体段32U1相邻的导体段32U2的弯折动作。如图9所示，从突起71与导体段32U1的头端部40U1抵接的位置H1a起，通过使突起71下降并旋转，由此突起71向位置H1a、位置H2a、位置H3a移动，使得突起71的压倒面71a按压头端部40U1而将导体段32U1压倒(弯折)。并且，当突起71移动至位置H4a时，头端部40U1脱离压倒面71a而与位置规定面71b抵接。当突起71从位置H4a进一步移动至位置H5a时，头端部40U1的周向的位置由突起71的位置规定面71b规定。此外，由标号K1表示突起71从位置H1a移动至位置H5a时的移动轨迹。另外，也示出将该移动轨迹K1取出表示的特性图。
另一方面，在图9中，突起73与突起71的下降以及旋转联动，与突起71同样地将导体段32U2压倒(弯折)。即，突起73从位置H1b直到位置H5b与突起71同样地动作。在突起71的动作结束后，突起73从位置H5b向位置H6b反转。反转角度为与距离L1相当的角度。距离L1是与图3所示的距离L1相同的距离。即，将头端部40U2回推距离L1来调整头端部40U2的位置。通过将头端部40U2回推距离L1使其接近头端部40U1。另外，由标号K2表示突起73从位置H1b移动至位置H6b时的移动轨迹，也示出将该移动轨迹K2取出表示的特性图。
对突起71的移动轨迹K1与突起73的移动轨迹K2进行比较可知，在突起71的动作结束后，突起73独立于突起71地进行反转。通过该反转，如图3所示，头端部40U2被回推距离L1而接近头端部40U1。其结果，如图4所示，作为同相的头端部40U1与头端部40U2的间隔窄，并且，作为异相的头端部40U2与头端部40V1的间隔扩大，成为头端部间隔G1a＞头端部间隔G2a的关系。
另外，通过其他治具64使与导体段32U1的头端部40U1接合的其他同相的导体段32U1在周向上反向弯折，同相的导体段32的头端部40彼此配置于互相抵接的位置。其他导体段32V1、32V2、32W1、32W2也同样的弯折成形。
在步骤S30中，对同相的导体段32U1的头端部40U1互相接触的部分照射激光将该部分焊接。激光焊接能够局部地加热，因此，即使头端部密集也能够仅对所希望的头端部40U1进行焊接。其结果，能够将多个导体段32U1电连接。并且，通过对所有的导体段32的头端部40进行焊接，从而完成定子线圈24。
这样，在周向以及轴向上，能够使同相的头端部40的间隔窄并且扩大异相的头端部40的间隔。另外，也能够增大异相的头端部40的沿面距离。例如，如图4所示，能够使作为异相的头端部40U2与头端部40V1的周向以及轴向上的间隔(异相间隔)比作为同相的头端部40U1与头端部40U2的周向以及轴向上的间隔(同相间隔)大。因此，能够提高在电位差大的异相间头端部40的绝缘性。其结果，不需要用绝缘部件覆盖头端部40，从而不需要头端部40的绝缘处理工序，能够抑制成本的增加。
另外，与头端部40同样，在周向以及轴向上，能够使同相的导体段32的间隔窄并且扩大异相的导体段32的间隔。因此，能够提高异相的导体段32之间的绝缘性。另外，也可以减薄覆盖导体段32的绝缘树脂的被膜，能够降低绝缘树脂的使用量。
另外，在将导体段32的直线部50弯折后对交叉的头端部40进行激光焊接，因此，能够减短定子20的轴向上的长度。其结果，在确保头端部40和导体段32的绝缘性的基础上也能够与定子20的小型化相应。
而且，通过使用了治具64的弯折装置60实现的导体段32的弯折成形，能够在同一工序中制造同相的头端部40的间隔小、异相的头端部40的间隔大的线圈段。因此，能够抑制制造成本并且高效地制造提高了头端部40的绝缘性的定子20。
接着，参照图10对导体段32的另一弯折动作进行说明。图10与图9同样地示出了导体段32U1和与该导体段32U1相邻的导体段32U2的弯折动作。在图10中，导体段32U1的弯折动作与图9所示的导体段32U1的弯折动作相同，因此省略其说明。对图10中的通过突起73实现的导体段32U2的弯折动作进行说明。
在图10中，突起73与突起71的下降以及旋转联动，与突起71同样地将导体段32U2压倒(弯折)。在该弯折动作中，从位置H1c直到位置H4c的动作与图9所示的从位置H1b到位置H4b的动作相同。
突起73在位置H4c处停止旋转动作并停留于该位置H4c。由于继续进行下降动作，因此，突起73沿周向从位置H4c向位置H5c移动。在位置H4c，头端部40U2与突起73的位置规定面73b抵接，因此，头端部40U2与突起73一起移动至位置H5c。
位置H4c以及位置H5c是在周向上距位置H5a靠前距离L1的位置，该距离L1是与图3所示的距离L1相同的距离。即，使头端部40U2停留于距头端部40U1靠前距离L1的位置。因此，头端部40U2与头端部40U1接近。另外，由标号K3表示突起73从位置H1c移动至位置H5c时的移动轨迹，也示出将该移动轨迹K3取出表示的特性图。
对突起71的移动轨迹K1与突起73的移动轨迹K3进行比较可知，突起73在旋转途中停止旋转从而停止周向上的移动并停留于该位置。由于突起73停留，因此头端部40U2停留于距头端部40U1靠前距离L1的位置，如图3所示，头端部40U2与头端部40U1接近。其结果，如图4所示，作为同相的头端部40U1与头端部40U2的间隔窄并且作为异相的头端部40U2与头端部40V1的间隔扩大，成为头端部间隔G1a＞头端部间隔G2a的关系。
通过这样的导体段32的弯折动作，也能够在周向以及轴向上使同相的头端部40的间隔窄并且扩大异相的头端部40的间隔。例如，如图4所示，能够使头端部40U2与头端部40V1的周向以及轴向上的间隔(异相间隔)比头端部40U1与头端部40U2的周向以及轴向上的间隔(同相间隔)大。
此外，对在将导体段32弯折后使交叉的交叉部焊接接合的构成进行了说明，但也可以将本发明的构成应用于对使导体段32从交叉部沿轴向延伸而得到的直线部焊接接合的构成。

Claims (5)

1.一种旋转电机的定子，其特征在于，包括：
定子芯，其具有在周向上多个部位设置的槽；和
定子线圈，其从所述槽的定子芯轴向端面突出并且向所述定子芯的周向弯折的导体段的头端与其他同相的所述导体段的所述头端接合，
所述导体段的所述头端在周向上排列并且露出导体，在所述定子芯的周向上相邻的异相的所述头端间隔比在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述头端间隔大。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，
在所述定子芯的周向上相邻的异相的所述导体段间隔比在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述导体段间隔大。
3.一种旋转电机的定子的制造装置，制造权利要求1或2所述的旋转电机的定子，该制造装置具备：
治具，其构成为使从所述槽的所述定子芯轴向端面突出的所述导体段向所述定子芯的周向弯折，
所述治具包括第1治具和第2治具，所述第1治具使在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述导体段中的一方的所述导体段弯折，所述第2治具使另一方的所述导体段弯折，
所述第2治具构成为，在所述第1治具使一方的所述导体段弯折时，使另一方的所述导体段弯折以使得另一方的所述导体段的头端接近一方的所述导体段的头端。
4.根据权利要求3所述的旋转电机的定子的制造装置，
第1治具包括使所述一方的导体段弯折的突起，
突起包括：压倒面，其与所述一方的导体段的头端抵接，将所述一方的导体段向周向压倒而使其弯折；和位置规定面，在将所述一方的导体段弯折后，该位置规定面规定所述导体段的头端的位置。
5.一种旋转电机的定子，其特征在于，包括：
定子芯，其具有在周向上多个部位设置的槽；和
定子线圈，其从所述槽的定子芯轴向端面突出并且向所述定子芯的周向弯折的导体段的头端与其他同相的所述导体段的所述头端接合，所述导体段的头端在周向上排列，
在所述定子芯的周向上相邻的异相的所述头端间隔比在所述定子芯的周向上相邻的同相的所述头端间隔大。
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