CN113258704A - 线圈骨架、定子铁芯及分布绕组径向间隙型旋转电机 - Google Patents

线圈骨架、定子铁芯及分布绕组径向间隙型旋转电机 Download PDF

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CN113258704A CN202011120077.4A CN202011120077A CN113258704A CN 113258704 A CN113258704 A CN 113258704A CN 202011120077 A CN202011120077 A CN 202011120077A CN 113258704 A CN113258704 A CN 113258704A
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冲田诚治
铃木启介
江藤昂平
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Abstract

本发明提供一种线圈骨架、定子铁芯及分布绕组径向间隙型旋转电机，抑制径向间隙型旋转电机的定子铁芯的铁损、且可靠性高且容易地组装分布绕组结构的线圈导体。本发明的线圈骨架安装于分布绕组径向间隙型旋转电机的定子铁芯，具备由绝缘体形成的T型架保持部以及插槽绝缘件，上述T型架保持部具有覆盖上述定子铁芯的T型架的第一圆周方向侧面的第一壁面、覆盖上述T型架的第二圆周方向侧面的至少一部分的第二壁面、覆盖上述T型架的轴向侧面双方的第三壁面，上述插槽绝缘件与上述T型架保持部的上述第一壁面一体地形成，具有在上述轴向上延伸且在径向上排列的多个贯通孔。

Description

线圈骨架、定子铁芯及分布绕组径向间隙型旋转电机
技术领域
本发明涉及线圈骨架、定子铁芯及分布绕组径向间隙型旋转电机。
背景技术
在作为工业机械的动力源、汽车驱动用而使用的电机(旋转电机)中要求高效化。为了使电机高效化，需要降低电机的损失，探讨用于降低作为电机损失的两大要因的线圈铜损与铁芯铁损的设计的方法是普通的。若电机要求方式的输出特性(转数与扭矩)确定，由于机械损失唯一确定，因此降低铁损与铜损的设计变得重要。
铁损可通过使用软磁性材料而降低。在一般的电机中，在铁芯部分采用电磁钢板，能利用损失等级因其厚度、Si含量等不同的材料。在软磁性材料中存在透磁率比电磁钢板高、铁损低的铁基非晶态金属、细晶体金属、能期待高磁通密度的纳米结晶材料等的高性能材料，这些材料中，其板厚为0.025mm非常薄，另外，硬度在维氏硬度中为900而为电磁钢板的5倍以上坚硬等，由于在廉价地制造电机方面的课题多，因此不会出现在电机中适用那些高性能材料的情况。另一方面，铜损主要由线圈的电阻值与电流的关系确定，进行通过冷却降低线圈电阻值、通过抑制磁铁的残留磁通密度的降低而降低电流值的对策。
而且，在近年来的汽车驱动用电机等中，进行提高相对于定子插槽的截面积的导体的比率(占积率)、达到理论极限地缩小电阻值的设计。为了提高插槽内的占积率而使用平角线线圈，可是，插槽两端部的线圈末端部分的引回为复杂的结构，通过焊接等的方法那些导体彼此，线圈末端部分的体积(线长)会变大，而存在电阻值稍微增大等的问题。
例如在专利文献1中记载在电机的定子线圈2中***2根脚部的发夹形状导体分段、在***侧与相反侧的线圈末端部中折弯成形各个分段、与配置于圆周方向上的其他发夹形状导体分段的折弯成形的线圈末端部焊接而形成圆环状线圈的方法。可是，专利文献1中记载的方法中，在具有增大插槽占积率的效果的对立面，由于需要在制造时折弯成形粗且硬的平角导体，因此会残留对定子铁芯的应力、对插槽绝缘部的损坏、连接部弯曲时的残留应力。因此，会存在焊接接合时的可靠性确保变得困难的课题，作为制造方法有改善的余地。另外，由于为了进行焊接而必须保留焊接部周围的空间，因此在焊接侧线圈末端部变大。
在尝试那些的改善的方法中举出专利文献2。在专利文献2中表示在轴向上分割分段导体***方式的定子线圈，使分割的端面为作为V字形状可组合的形状，使用导电粘接剂在该V形状的组合部中进行接合而形成导体线圈的方法。在该方法中，由于没有线圈末端部中的焊接，因此通过适当地设计线圈末端部的形状而能够期待较低地抑制线圈的电阻值的效果。可是，由于需要通过粘接剂的喷涂而各组装一个导体彼此，在工序的增加与可靠性的确保存在课题。在没有使用导电粘接剂的情况下，了解V形状的嵌合部一般而言用面接触困难，在V面的某个位置中变为线接触。而且，若考虑制造不均则难以考虑用同一的轴向面保持全部线，在好好地连接(接触)每根线圈导体的位置上进行管理困难。
在专利文献3中表示用突起与孔、或凸形状与凹形状连接在轴向上分割的线圈的结构。在专利文献3中，也将为了确保线圈的连接可靠性而在能观察连接部的状态下进行连接作为特征。成为在进行连接处理之后从圆周方向***分割的定子铁芯的一部分进行组装的内容。在专利文献3中也会存在接触连接部的***的可靠性确认、工序的增加、铁芯组装工序的增多等的课题。
在专利文献4中公开与专利文献3相同地连接凹凸的线圈端面彼此的方法。记载了：通过在插槽中***线圈之后对线圈的一部分施加应力，扩宽***的线圈，通过铆接效果满足可靠性高的连接(导电性的确保)。专利文献4中，未明确在铁芯中***线圈之后扩宽方法的记载，若在全部的连接位置中实施扩宽工序，则担忧工序的增加。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-239651号公报
专利文献2：日本特开2015-23771号公报
专利文献3：日本特开2013-208038号公报
专利文献4：日本特开2016-187245号公报
在专利文献1～4中公开了通过改良线圈导体结构而使线圈末端部小型化、降低接触电阻的技术，可是，关于不增加工序、且以高的位置精度组装线圈导体的课题未进行探讨。
另外，如专利文献3等中记载，在圆周方向上分割定子铁芯的分割铁芯层叠电磁钢板、其他软磁性材料的薄板而形成，需要为使用铆接、粘接能够单独维持形状的层叠体。可是，由于铆接、粘接会对T型铁芯施加应力，而成为使磁力特性劣化的主要原因，会引起电机的铁损增大。
发明内容
因此，本发明提供一种抑制径向间隙型旋转电机的定子铁芯的铁损、且可靠性高且容易地组装分布绕组结构的线圈导体的技术。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明的线圈骨架安装于分布绕组径向间隙型旋转电机的定子铁芯，具备由绝缘体形成的T型架保持部以及插槽绝缘件，上述T型架保持部具有覆盖上述定子铁芯的T型架的第一圆周方向侧面的第一壁面、覆盖上述T型架的第二圆周方向侧面的至少一部分的第二壁面、覆盖上述T型架的轴向侧面双方的第三壁面，上述插槽绝缘件与上述T型架保持部的上述第一壁面一体地形成，具有在上述轴向上延伸且在径向上排列的多个贯通孔。
本发明的其他特征从本说明书的记述、附图中变得清楚。另外，本发明的方案通过添加要素、多要素的组合以及之后的详细记述的技术方案而实现。
本说明书的记述只是典型的示例，本发明的技术方案或适用例定义为何种意义并不限定。
本发明的效果如下。
根据本发明的线圈骨架，能够抑制径向间隙型旋转电机的定子铁芯的铁损、且可靠性高且容易地组装分布绕组结构的线圈导体。
上述以外的课题、结构以及效果通过以下实施方式的说明变得清楚。
附图说明
图1(a)是表示径向间隙型旋转电机的一体型定子铁芯的立体图，图1(b)是表示在一体型定子铁芯上安装第一实施方式的线圈骨架的状态的立体图，图1(c)是表示在全部的T型架上安装线圈骨架的状态的立体图。
图2(a)是表示第一实施方式的线圈骨架的构造例的立体图，图2(b)是表示线圈骨架的其他构造例的立体图。
图3(a)是表示在T型分割铁芯上安装图2(b)的线圈骨架之前的状态的立体图，图3(b)是表示在T型铁芯上安装线圈骨架的状态的立体图，图3(c)是表示在全部的T型分割铁芯上安装线圈骨架并组装定子铁芯的状态的立体图。
图4(a)是表示在I型分割铁芯上安装图2(b)的线圈骨架之前的状态的立体图，图4(b)是表示在I型分割铁芯上安装线圈骨架的状态的立体图，图4(c)是表示I型分割铁芯的后轭的立体图，图4(d)是表示在全部的T型铁芯上安装线圈骨架并嵌合于后轭的状态的立体图。
图5(a)是表示I型分割铁芯的T型铁芯与线圈骨架的固定方法的一例的立体图，图5(b)是表示其他固定方法的立体图。
图6(a)是表示I型分割铁芯的T型铁芯与后轭的嵌合状态的俯视图，图6(b)是垂直于其纸面的平面中的剖视图。
图7是表示关于采用了I型分割铁芯的旋转电机进行电磁场解析的结果的图。
图8(a)是表示用于向I型分割铁芯的间隙注入树脂的注塑成型装置的剖视图，图8(b)是表示树脂注入后的定子铁芯的立体图，图8(c)是表示树脂成型件的立体图。
图9是表示I型分割铁芯的T型铁芯的制造装置的一例的概略图。
图10(a)是表示现有的分布绕组电机用的绝缘纸槽衬板的图，图10(b)是表示在插槽中***绝缘纸且***线圈导体的状态的立体图，图10(c)是图10(b)的俯视图，图10(d)是表示全部组装了线圈导体的状态的立体图。
图11(a)是用于说明现有的集中绕组电机用的线圈骨架的立体图，图11(b)是表示组装了集中绕组结构的定子的状态的立体图。
图12(a)是表示在插槽中***分段导体之前的状态的立体图，图12(b)是分段导体的连接部附近的放大立体图，图12(c)是用于说明向线圈骨架中***分段导体的***方法的图。
图13(a)是表示适用了本实施方式的线圈骨架的定子与转子的立体图，图13(b)是电机的剖视图。
图中：1—线圈骨架，2—T型架保持部，21—第一壁面，22—第二壁面，23—第三壁面，3—插槽绝缘件，31—贯通孔，32—隔壁，33—第四壁面，34—切槽部，5—定子铁芯，51—铁芯后部，52—T型架，53—插槽，54—T型分割铁芯，55—I型分割铁芯的T型铁芯，56—I型分割铁芯的后轭，57—凹部，6—间隙，61—间隙，7—粘接层，8—粘接剂，9—树脂成型体，10—集中绕组用线圈骨架，11—转子铁芯，12—永久磁铁，13—线圈导体，13a、13b—分段导体，14—线圈，15—下金属模具，16—上金属模具，151—凹部，161—凹部，17—缸体，18—柱塞，19—绝缘纸，20—软磁性材料，201—下模支架，202—上模支架，203—下切割刀，204—上切割刀，205、206—辊，301—输出侧轴承保持部，302—反输出侧轴承保持部，303a、303b—树脂模制环部，304、305—滚珠轴承，306、307—螺栓，308—壳体，401—轴，100—注塑成型装置，200—T型铁芯的制造装置，300—电机，400—转子，500—定子。
具体实施方式
以下，参照附图关于本发明的实施方式进行说明。以下说明是表示本发明的技术具体例的内容，本发明的技术并不限于这些说明，可在本说明书中公开的技术性思想的范围内进行由本领域技术人员进行的多种变更以及修正。另外，在用于说明实施方式的全图中，在具有相同功能的元件上标注同一符号，存在省略其重复的说明的情况。
在本说明书中，将沿径向间隙型旋转电机的转子(未图示)的旋转轴的方向作为“轴向”，将以旋转轴为中心时的转子的动径方向(半径方向)作为“径向”，将沿转子的旋转方向的方向作为“圆周方向”。
[第一实施方式]
＜定子铁芯的构造例＞
图1(a)是表示径向间隙型旋转电机的一体型定子铁芯5的一般结构的立体图。如图1(a)所示，一体型定子铁芯5的圆环形状的铁芯后部51、多个T型架52为一体而形成，例如通过在轴向上层叠多张冲压了的电磁钢板或软磁性材料而形成。T型架52从铁芯后部51向径向内侧突出并在圆周方向上相互离开地配置。相邻的两个T型架52之间的空间成为插槽53。T型架52的垂直于轴向的平面中的截面形状为大致等腰梯形，具备从径向内侧向外侧扩大的形状。在图1(a)的一体型定子铁芯5中，形成48个T型架以及插槽53，但并不限于该数量。
图1(b)是表示在一体型定子铁芯5中只安装一个本实施方式的线圈骨架1的状态的立体图。关于线圈骨架1的详细内容后述，但线圈骨架1具备T型架保持部2以及插槽绝缘件3，这些为一体而形成。T型架保持部2具有从径向内侧向外侧扩大的形状，形成与T型架52相同的形状的空间，通过具有这样的结构，能够在T型架52上从径向内侧向外侧安装T型架保持部2。插槽绝缘件3配置于一体型定子铁芯5的插槽53中。
图1(c)是表示在全部48个T型架52上安装线圈骨架1的状态的立体图。如图1(c)所示，在全部的T型架52上安装线圈骨架1的情况下，相邻的线圈骨架1彼此互相接触。
＜线圈骨架的构造例＞
图2(a)是表示第一实施方式的线圈骨架1的构造例的立体图。本实施方式的线圈骨架1安装于径向间隙型旋转电机的定子铁芯(如图1(a)所示的一体型定子铁芯)，为了组装分布绕组矩形线圈而使用。
如图2(a)所示，线圈骨架1具备T型架保持部2、插槽绝缘件3，这些为一体而形成。T型架保持部2安装于定子铁芯的T型架上，插槽绝缘件3配置于定子铁芯的插槽中。
T型架保持部2具有第一壁面21、第二壁面22以及2个第三壁面23，在由这些第一～第三壁面21～23包围的空间中收纳T型架。第一壁面21覆盖T型架的圆周方向侧面的一侧(T型架的第一圆周方向侧面)，第二壁面22覆盖T型架的圆周方向侧面的另一侧(T型架的第二圆周方向侧面)。2个第三壁面23分别覆盖T型架的轴向侧面。并且，在如图2(a)所示的示例中，T型架保持部2不具有覆盖T型架的径向内侧的侧面的壁面，但也可以具有该壁面。
插槽绝缘件3与T型架保持部2的第一壁面21作为一体而形成，具有多个贯通孔31、多个隔壁32以及第四壁面33。多个隔壁32在径向上排列，分别在轴向上延伸设置。第四壁面33与第一壁面21对置。通过第一壁面21、多个第二隔壁32以及第四壁面33划分分别在轴向上延伸的多个贯通孔31。各贯通孔31具有能***矩形线圈导体的形状以及大小。通过这样的贯通孔31，可相对于插槽与轴向平行而容易地***线圈导体。
线圈骨架1的材质例如是PBT树脂、PPS树脂、LCP树脂、聚酰胺树脂、ABS树脂等的绝缘性高的树脂(高分子化合物)、玻璃、云母、陶瓷等的绝缘体。绝缘性树脂、尤其PPS树脂以及LCP树脂成型性优越，由于能够用注塑成型制造线圈骨架1，因此能够以高的尺寸精度使绝缘厚度变薄。通过在T型架上安装绝缘体的线圈骨架1而能够防止线圈导体与定子铁芯的短路。
T型架保持部2以及插槽绝缘件3的各构成要素例如以0.2mm～0.4mm的壁厚(存在称为“绝缘厚度”或“绝缘距离”的情况)构成。如此，通过减小绝缘厚度，提高占积率，也会提高热传导性能。参照图1(c)，如上述，在全部的T型架上安装线圈骨架1的情况下，某线圈骨架1的第一壁面21与相邻的线圈骨架1的第四壁面33接触。因此，在第一壁面21与第四壁面33的接触位置，绝缘体的总厚度(绝缘厚度)变厚。
图2(b)是表示线圈骨架1的其他构造例的立体图。在图2(b)的线圈骨架1中，代替覆盖T型架的一方的圆周方向侧面(第二圆周方向侧面)的全面的第二壁面22，在具有仅覆盖径向两端部的两根柱状的第二壁面22a以及22b的方面上，与图2(a)的线圈骨架1不同。另外，在插槽绝缘件3的第四壁面33的径向两端部设置有切槽部34，可进行与相邻的线圈骨架1的第二壁面22a以及22b的组装。通过为这样的结构，能够防止相邻的两个线圈骨架1的接触位置中的绝缘体的厚度(绝缘厚度)增大、还能够防止在线圈骨架1之间产生间隙。换而言之，能够使覆盖T型架的圆周方向侧面的绝缘体的厚度(绝缘厚度)为恒定。
＜定子铁芯的其他构造例＞
图3(a)是表示在T型分割铁芯54上安装图2(b)的线圈骨架1之前的状态的立体图。如图3(a)所示，未限于一体型定子铁芯，也能将本实施方式的线圈骨架1应用于在圆周方向上一极一极分割定子铁芯的T型分割铁芯54。
图3(b)是表示在T型分割铁芯54上安装图2(b)的线圈骨架1的状态的立体图。如图3(b)所示，即使第二壁面22a以及22b仅位于T型架的径向两端部也能够理解为能够保持T型架。
图3(c)是表示在全部的T型分割铁芯54上安装线圈骨架1而组装定子铁芯的状态的立体图。如图3(c)所示，通过预先组装线圈骨架1与T型分割铁芯54一体化的装置而能得到定子铁芯。
图4(a)是表示在I型分割铁芯的T型铁芯55上安装图2(b)的线圈骨架1之前的状态的立体图。如图4(a)所示，在一极极被分割的T型铁芯55中也能够适用本实施方式的线圈骨架1。T型铁芯55的材质可以是电磁钢板，也能够为如铁基非晶态金属、细晶体金属、纳米晶体材料等的软磁性材料。通过使I型分割铁芯的T型铁芯55为软磁性材料，能够降低电机的损失。
图4(b)是表示在I型分割铁芯的T型铁芯55上安装图2(b)的线圈骨架1的状态的立体图。如图4(b)所示，即使第二壁面22a以及22b仅配置于T型架的径向两端部上也能够理解为能够保持T型架。
图4(c)是表示I型分割铁芯的后轭56的立体图。后轭56具有圆环形状，具有沿内周设置的多个凹部57。能够在后轭56的凹部57中嵌合T型铁芯55，由此，T型铁芯55向径向内侧突出，构成定子铁芯的T型架。
后轭56的材质例如能够为电磁钢板。通过用软磁性材料形成T型铁芯55、用电磁钢板形成后轭，与用任一软磁性材料形成的情况比较，能够降低材料成本。并且，可以用相同的材料形成T型铁芯55与后轭56。
图4(d)是表示在全部的T型铁芯55中安装线圈骨架1、嵌合于后轭56的状态的立体图。如图4(d)所示，通过预先组装线圈骨架1与T型铁芯55一体化的结构，能得到定子铁芯。
上述的一体型定子铁芯、T型分割铁芯以及I型分割铁芯(图1、图3以及图4)是具有任一相同功能的结构。通过在插槽绝缘件3的贯通孔31中***组装线圈导体而能够构成定子。
一直以来，在T型分割铁芯、I型分割铁芯中，层叠电磁钢板、其他软磁性材料的薄板而形成的T型铁芯需要使用铆接、粘接而成为能够单独维持形状的层叠体。可是，由于铆接、粘接会对T型铁芯施加应力，因此成为使磁特性劣化的主要原因而引起电机铁损的增大。相对于此，根据本实施方式的线圈骨架1，通过T型架保持部2与T型架的轴向摩擦、圆周方向的摩擦，不施加应力就能够保持T型分割铁芯、I型分割铁芯的T型架。T型架保持部2由于能够牢固地保持T型架，因此能够一直以良好的位置关系且高精度地构成T型架与线圈骨架1。
另外，本实施方式的线圈骨架1一体地形成T型架保持部2与插槽绝缘件3，由于能够无装配间隙地配置***线圈导体的贯通孔31，因此能够以高的位置精度组装线圈导体。由此，提高电机的可靠性。如以上，本实施方式的线圈骨架1能够兼具T型架的保持、线圈导体以及定子铁芯之间的绝缘。
图5(a)是表示I型分割铁芯的T型铁芯55与线圈骨架1的固定方法的一例的图。如图5(a)所示，首先，向线圈骨架1的T型架保持部2的内面喷涂热可塑性的粘接层7。作为粘接层7，例如能够使用在比电机的驱动边界温度(例如，如果是F种则为155℃等)高的温度下熔融的材质。其次，在向线圈骨架1的T型架保持部2中***T型铁芯55之后，通过恒温槽或连续炉等的加热处理加热至粘接层7的熔融温度并冷却。由此，能够牢固地使T型铁芯55与线圈骨架1一体化。此时，作为线圈骨架1的材质需要使用玻璃转变点以及软化温度比粘接层7的熔融温度高的材料。
图5(b)是表示I型分割铁芯的T型铁芯55与线圈骨架1的固定方法的其他示例的图。在本方法中，首先，如图5(b)所示，在线圈骨架1的T型架保持部2中***T型铁芯55。其次，向T型铁芯55喷涂粘度低的粘接剂8。T型铁芯55由于是如软磁性材料的层叠体，因此具有间隙，能够通过毛细管现象吸收粘度低的液体。通过在粘接剂8的喷涂时会喷涂不会引起T型铁芯55、线圈骨架1的表面的尺寸变化的适合量，能够使T型铁芯55、线圈骨架1牢固地一体化。作为粘接剂8，例如能够使用丙烯酸树脂类、环氧树脂类等的所熟知的材料。
其次，关于定子铁芯的组装进行说明。图6(a)是表示在后轭56上组装已安装线圈骨架1的T型铁芯55的状态的俯视图。为了在后轭56中嵌合T型铁芯55，在这些之间需要间隙。因此，在成为图6(a)的状态之前，在以具有若干间隙的方式在后轭56中安装T型铁芯55之后，使T型铁芯55向径向外侧移动，使T型铁芯55的圆周方向侧面与后轭56的圆周方向侧面密合。此时，如图6(a)所示，在径向中的T型铁芯55与后轭56之间产生间隙6。
图6(b)是垂直于图6(a)的纸面(轴向)的平面中的剖视图。如图6(b)所示，线圈骨架1的第一壁面21的尺寸A、隔壁32的尺寸B如上述能够为0.2～0.4mm。如此，通过尽量薄地成型线圈骨架1而能够期待占积率的提高、热传导性的提高。另外，T型铁芯55与后轭56的间隙6的径向尺寸C、后轭56与插槽绝缘件3的间隙61的径向尺寸D也期望尽量小。另外，如图6(b)所示，在第二壁面22a以及22b与相邻的线圈骨架1接触的位置上，由于插槽绝缘件3具有切槽部34，因此即使第二壁面22a以及22b与插槽绝缘件3重合，T型架与线圈导体之间的绝缘厚度也不会增加而为恒定。
图7是表示关于采用了I型分割铁芯的旋转电机进行电磁场解析的结果的图。如图6所示，在I型分割铁芯的T型铁芯55上安装线圈骨架1，在后轭56上组装该T型铁芯55而形成定子铁芯，在贯通孔31中***线圈导体13。然后，设置转子铁芯11以及永久磁铁12进行电磁场解析，预测作为电机的性能。从永久磁铁12向转子铁芯11流动的磁通线、从永久磁铁12向定子铁芯流动的磁通线如图7所示。观察从T型铁芯55向后轭56流动的磁通线会发现几乎都在圆周方向上流动、在径向上流动的磁束少的情况。如此，会理解即使存在上述间隙6电机的性能也没有问题。
图8(a)是表示用于使I型分割铁芯的T型铁芯55与后轭56一体化的注塑成型装置100的剖视图。如图8(a)所示，注塑成型装置100具备下金属模具15、上金属模具16、缸体17以及柱塞18。下金属模具15以及上金属模具16分别具备圆环形状的凹部151以及161。可在缸体17填充树脂，通过柱塞18的操作射出树脂而进行加压成型。组装线圈骨架1、T型铁芯55以及后轭56的定子铁芯设置于下金属模具15与上金属模具16之间，向T型铁芯55与后轭56之间的间隙6中注入树脂。
图8(b)是表示注入树脂后的定子铁芯的立体图。如图8(b)所示，通过向间隙6注入树脂进行加压成型而形成树脂成型体9。树脂成型体9具有由下金属模具15以及上金属模具16的凹部151以及161产生的圆环形状的凸缘部91。凸缘部91以覆盖T型铁芯55与后轭56的边界的方式跨过T型铁芯55以及后轭56的轴向侧面。
图8(c)是表示树脂成型体9的立体图。如图8(c)所示，树脂成型体9具备由T型铁芯55与后轭56之间的间隙6产生的柱状部92、由下金属模具15以及上金属模具16的凹部151以及161产生的圆环形状的凸缘部91。如此，树脂成型体9在定子铁芯的内部成为篮状，由于各自的面与T型铁芯55以及后轭56粘接，因此能够牢固地使这些一体化。
图9是表示I型分割铁芯的T型铁芯55的制造装置的200一例的概略图。如图9所示，制造装置200具备下模支架201、上模支架202、下切割刀203a以及203b、上切割刀204a以及204b、辊205以及206。成为T型铁芯55的材料的软磁性材料20以箔带或薄板的状形态被夹持于辊205以及206之间，通过辊25以及26的旋转向下模支架201与上述支架202之间送出一定量。上模支架202可上下移动地构成，通过下切割刀203a以及203b与上切割刀204a以及204b剪断软磁性材料20。由于T型铁芯55为大致梯形形状，因此能通过同时切断两张而每次以相同的动作互不相同地制造两个T型铁芯55。
＜现有的线圈***方法＞
为了明确地理解相对于本实施方式的定子铁芯组装分布绕组结构的线圈的方法，首先，关于向现有的定子铁芯***线圈导体的***方法进行说明。图10(a)是表示设置于定子铁芯的插槽的现有的绝缘纸19的立体图。如图10(a)所示，一直以来，空出间隔谷折由如难燃材料(注册商标)等的芳族聚酰胺形成的绝缘纸19，形成截面为B字形状的槽衬板，在定子铁芯的插槽中配置多个该槽衬板。通过在这样的槽衬板中***发夹形状(U字形状)的线圈导体而能够形成分布绕组结构的线圈。
图10(b)是表示在定子铁芯5的插槽53中***绝缘纸19以及线圈导体13的状态的立体图。如图10(b)所示，表示作为槽衬板的绝缘纸19在径向上配置于三个插槽53内，***三根线圈导体13的状态。线圈导体13具有发夹形状，***一个脚部的插槽、***另一个脚部的插槽离开。在设置8个插槽以及T型架的情况下，一个插槽角度为7.5度，线圈导体13的开角为45度。由此，线圈导体13在***一脚部的插槽的6个前的插槽中***另一脚部。
图10(c)是表示线圈导体13的配置的轴向俯视图。在图10(c)中仅图示第一象限。插槽53以7.5度间距设置，将第一象限的插槽53的编号从角度0度的位置依次为1号～12号。另外，将一个插槽53中的线圈导体13的***孔(贯通孔31)的编号从径向内侧依次为第一层～第六层。位于径向最内侧的线圈导体13的右侧的脚部配置于5号插槽的第一层，左侧的脚部配置于11号插槽的第二层。同样，径向第二个的线圈导体13的右侧的脚部配置于5号插槽的三层，左侧的脚部配置于11号插槽的第四层。同样，径向最外侧的线圈导体13的右侧的脚部配置于5号插槽的五层，左侧的脚部配置于11号插槽的第六层。
图示省略，在定子铁芯5的轴向相反侧上，以线圈连接后的形状作为整体为波状的方式配置线圈导体13。如从图10(b)以及(c)中会清楚，在只***一个发夹形状的线圈导体13的状态下，能够理解为在相邻的插槽中不能***线圈导体13。具体的说，在图10(c)所示的状态下，会理解为若例如在6号插槽的第一层中***线圈导体13，则因已经***的5号插槽的线圈导体13堵塞***孔而不能***线圈导体13。可以说可勉勉强强地***9号插槽以后的第一层等中。因此，为了在插槽53中***波状线圈导体，在作为全部组装圆周方向的线圈导体的状态之后需要平行于轴向地***。
图10(d)是表示在全部的插槽53中***线圈导体13的定子的立体图。如图10(d)所示，线圈导体13重合地配置。
在图10所示的使用绝缘纸19的方法中，由于线圈导体13间的绝缘纸19、线圈导体13以及定子线圈5间的绝缘纸19为双层而变厚，降低线圈的占积率、且也会降低从线圈导体13向定子铁芯5的热传导率。另外，绝缘纸19由于在轴向上不能固定而在线圈导体13的***时会引起轴向位置偏离、纸的破损，成为电机的制造不良的原因。
图11(a)是用于说明现有的集中绕组电机用的线圈骨架的立体图。图11(a)的左侧表示在I型分割铁芯的T型铁芯55中安装集中绕组结构用的线圈骨架10的状态，右侧表示在线圈骨架10上卷绕线圈14的状态。如图11(a)所示，在集中绕组结构的情况下，由于在一个T型铁芯55中卷绕线圈14，因此线圈骨架10从轴向观察为大致H字形状。在该情况下，线圈14以开放的状态卷绕，由于在线圈14的覆膜中没有露出瓷漆的部分，因此不需要使每根线圈14都绝缘。可是，线圈骨架10能够保持T型铁芯55，但不能保持每根线圈14而存在在线圈14的位置精度上产生偏移的可能性。
图11(b)是表示组装了集中绕组结构的定子的状态的立体图。如图11(b)所示，通过在安装于T型铁芯55上的线圈支架10上预先卷绕线圈14之后嵌合于后轭56中而组装集中绕组结构的定子。
＜本实施方式的线圈的***方法＞
其次，关于向安装了本实施方式的线圈支架1的定子铁芯***线圈导体的***方法进行说明。在以下所示的示例中，采用在轴向上分割分布绕组结构的线圈导体的分段导体。详细内容后述，通过从轴向两侧向线圈骨架1的贯通孔31中***分段导体并在贯通孔31的内部连接分段导体彼此而组装定子线圈。并且，作为使用本实施方式的线圈骨架1而组装分布绕组结构的定子线圈的方式并不限于以下说明的方式，能够采用所有的方式。
图12(a)是表示在插槽中***分段导体13a以及13b之前的状态的立体图。如图12(a)所示，分段导体13a(第一分段导体)以及分段导体13b(第二分段导体)是具有两个脚部的发夹形状(U字形状)。分段导体13a的前端部为凸形状，分段导体13b的前端部为凹形状。分段导体13a以及13b从轴向相反侧***插槽。分段导体13a与分段导体13b以形成波形绕组的方式在线圈骨架1的轴向的贯通孔中连接。
图12(b)是分段导体13a与分段导体13b的连接部附近的放大立体图。图12(b)的左侧表示连接前的状态，右侧表示连接后的状态。分段导体13a与分段导体13b的连接部以凸形状与凹形状以大致相同的形状啮合的方式形成，成为与轴向平行的面比分段导体的截面积大的形状。由此，在平行于轴向的面上进行接触连接。通过为在图12(b)表示分段导体13a以及13b的连接部的结构，能够与轴向平行地向分段导体13a以及13b的整体均匀地施加应力而能够牢固且稳定地连接。
即使在圆周方向以及径向上配置多个的线圈导体的轴向长度不同的情况等、多个线圈导体的全部中在轴向的同一位置上连接分段导体13a以及13b困难，也能够通过向轴向施加应力而接触，因此能够抑制制造误差、装配误差。
并且，分段导体13a以及13b的连接部的形状并不限于图12(b)所示的凸形状以及凹形状，可以作为V字形状相对于轴向倾斜的面接触。
图12(c)是用于说明向线圈支架1***分段导体13a以及13b的***方法的图。如图12(c)所示，分段导体13a的右侧脚部与分段导体13b的左侧脚部在轴向上***线圈骨架1的第一层的贯通孔31。如此，分段导体13a的左侧脚部与分段导体13b的右侧脚部分别配置于圆周方向相反侧，在分段导体13a以及13b接触时形成波状的线圈。
贯通孔31的尺寸与分段导体13a以及13b的平角的外形尺寸大致相等。由此，由于平行于轴向地***分段导体13a以及13b而连接，能够以高的位置精度组装线圈，实现可靠性高的连接。另外，能够提高相对于插槽的分段导体13a以及13b的占积率。
在分段导体13a以及13b的连接部中，由于剥离了平角线的瓷漆的部分会露出，因此需要好好地确保与定子铁芯的T型铁芯55之间的绝缘距离(空间距离、沿面距离)。因此，配置每根线圈导体的部分需要用绝缘体覆盖。相对于此，通过使用本实施方式的线圈骨架1，能够确保分段导体13a以及13b与T型铁芯55的绝缘距离，能够防止短路。而且，通过为分段导体13a以及13b那样的形状，不需要线圈末端部的焊接，因此能够减小电阻值。
图12的线圈结构记载于专利申请2018-134662中。该专利申请的公开内容作为构成本说明书的一部分的内容而引用。
如此，本实施方式的线圈骨架1由于具有在轴向上延伸的贯通孔31，因此尤其适于在组装中需要向轴向的线圈施加应力的分割线圈的组装方法。本实施方式的线圈组装方法相比较于现有的发夹线圈***、反***侧部折弯、焊接方法，线圈对绝缘部件、定子铁芯施加的影响极小。定子铁芯由于也会有相对于应力敏感而铁损增大的情况，因此本实施方式的方法相对于高等级电磁钢板、无定形等的低损失材料能够获得优势。另外，在线圈***时的线圈、绝缘物的损伤、线圈变形等的防止也会有效果以外，还能减少必要的线圈的种类，能够降低所需要的组装治具、设备投资。而且，由于装配工序能够简化，因此能够期待在电机的成本削减方面有效果。
＜分布绕组径向间隙型电机的结构＞
其次，关于具有适用本实施方式的线圈骨架1的定子的分布绕组径向间隙型电机进行说明。在本实施方式的电机中使用组装图12所示的分段导体13a以及13b的分布绕组结构的定子。
图13(a)是表示转子400以及定子500的立体图。如图13(a)所示，转子400通过在轴37上固定旋转的转子铁芯11而构成。本实施方式中举例说明永磁同步电机，永久磁铁12配置于转子铁芯11的内部或表面。转子400配置于定子500的内侧，转子400的表面与定子500的内面通过隔着间隙对置，通过进行磁通的交替而作为电机进行动作。并且，转子既可以是感应电机的笼型导体转子，也可以是磁阻电机的磁体突极转子。
定子500具备定子铁芯5、分段导体13a以及13b、树脂模制环部303a以及303b。分段导体13a在***圆周方向的状态下排列的状态下，通过树脂模制环部303a对包括线圈末端的顶点部的部分进行模制。由此，树脂模制环部303a与分段导体13a的线圈组被一体化。
通过固定发夹线圈组的线圈末端的一部分，线圈组能够不使用大型夹具地稳定地进行处理。通过树脂模制环部303a一体化的发夹线圈组***安装于定子铁芯5的T型架的本实施方式中的线圈骨架(图13中未图示)的贯通孔中。
另一方面，由轴向相反侧的分段导体13b组成的线圈组也同样，包括线圈末端的顶点部的部分通过树脂模制环部303b模制。由此，树脂模制环部303b与分段导体13b的线圈组被一体化。被树脂模制环部303b一体化的线圈组***安装于定子铁芯5的T型架的线圈骨架(图13中未图示)的贯通孔中。然后，再次通过冲压等的加压装置推入至预定的位置，从而连接分段导体13a与分段导体13b。
图13(b)是表示组装了电机300的结构的剖视图。如图13(b)所示，电机300具备转子400、定子500、输出侧轴承保持部301、反输出侧轴承保持部302、滚珠轴承304以及305、螺栓306以及307、壳体308。
滚珠轴承304与转子400的轴401的输出侧连接，滚珠轴承305与反输出侧接触。在固定滚珠轴承304以及305的外周的状态下，滚珠轴承304以及305的内周面与轴401成为一体而可旋转地被保持。
滚珠轴承304的外周被输出侧轴承保持部301保持。滚珠轴承305的外周被反输出侧轴承保持部302保持。输出侧轴承保持部301以及反输出侧轴承保持部302通过在轴向上通过螺栓306以及307对壳体308施加应力紧固而被保持，由此能够保持同轴度。
树脂模制环部303a以及303b分别与输出侧轴承保持部301以及反输出侧轴承保持部302的轴向内面接触，在向轴向施加应力的状态下被保持。由此，即使在转子400因扭矩脉动、负载变动而振动、对定子500施加振动、应力的情况下，壳体308也能够防止拔出分段导体13a以及13b。
根据图13(b)所示的结构，也能够从线圈末端部向输出侧轴承保持部301以及反输出侧轴承保持部302热传导在分段导体13a以及13b中产生的因模制损失而导致的发热而冷却。另外，一般而言，在未进行树脂模制的线圈末端部中采用浸入冷却油(润滑油)中的冷却方法多，由于直接向未用树脂包围的线圈末端涂布，因此不会减少油冷效果。
＜总结＞
如以上，本实施方式的线圈骨架1的T型架保持部2与插槽绝缘件3成为一体而形成，用单体部件就能够进行牢固地保持T型架的动作。插槽绝缘件3具有多个在轴向上各***一根线圈导体的贯通孔。由此，通过在轴向上好好地持续保持线圈而能够完全固定线圈，不需要现有线圈的固定所需要的油漆处理(由树脂进行的线圈固定)工序，能够缩短电机的制造工序。油漆处理由于需要干燥油漆的干燥炉(通常为连续炉)，因此也会涉及到该干燥炉的投资费用、制造时的热量(电费)等的费用的降低。
另外，本实施方式的线圈骨架1由于能够绝缘且保持线圈导体彼此，因此能一并确保沿面距离、绝缘距离。
[变形例]
本发明并不限于上述实施方式，包括多种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的内容，未必需要具备说明的全部结构。还能将某实施方式的一部分置换为其他实施方式的结构。另外，关于各实施方式结构的一部分能够追加、删除或置换其他实施方式的结构的一部分。

Claims (18)

1.一种线圈骨架，其安装于分布绕组径向间隙型旋转电机的定子铁芯，该线圈骨架的特征在于，
具备由绝缘体形成的T型架保持部以及插槽绝缘件，
上述T型架保持部具有覆盖上述定子铁芯的T型架的第一圆周方向侧面的第一壁面、覆盖上述T型架的第二圆周方向侧面的至少一部分的第二壁面以及覆盖上述T型架的轴向侧面双方的第三壁面，
上述插槽绝缘件与上述T型架保持部的上述第一壁面一体地形成，具有在上述轴向上延伸且在径向上排列的多个贯通孔。
2.根据权利要求1所述的线圈骨架，其特征在于，
上述第二壁面仅覆盖上述T型架的上述第二圆周方向侧面的径向两端部。
3.根据权利要求1所述的线圈骨架，其特征在于，
上述插槽绝缘件构成为能够以在组装多个上述线圈骨架时绝缘厚度恒定的方式与相邻的上述线圈骨架的上述第二壁面组装。
4.根据权利要求1所述的线圈骨架，其特征在于，
上述第二壁面覆盖上述T型架的上述第二圆周方向侧面的整面。
5.根据权利要求1所述的线圈骨架，其特征在于，
上述插槽绝缘件具有：
与上述第一壁面对置的第四壁面；以及
对上述第一壁面与上述第四壁面之间进行分隔的多个隔壁，
上述多个贯通孔由上述第一壁面、上述第四壁面以及上述多个隔壁划定。
6.根据权利要求1所述的线圈骨架，其特征在于，
上述多个贯通孔分别具有能够***线圈导体的尺寸。
7.根据权利要求1所述的线圈骨架，其特征在于，
上述第一壁面的厚度、上述第二壁面的厚度以及上述第三壁面的厚度分别为0.2mm～0.4mm。
8.根据权利要求5所述的线圈骨架，其特征在于，
上述第四壁面的厚度以及上述多个隔壁的厚度分别为0.2mm～0.4mm。
9.一种定子铁芯，其为分布绕组径向间隙型旋转电机的定子铁芯，该定子铁芯的特征在于，
具备：
圆环形状的铁芯后部；
从上述铁芯后部向径向内侧突出的T型架；以及
安装于上述T型架的权利要求1所述的线圈骨架。
10.根据权利要求9所述的定子铁芯，其特征在于，
是上述铁芯后部与上述T型架为一体的一体型定子铁芯。
11.根据权利要求9所述的定子铁芯，其特征在于，
具有在圆周方向上被分割的T型分割结构。
12.根据权利要求9所述的定子铁芯，其特征在于，
具有被分割为构成上述T型架的T型铁芯和构成上述铁芯后部的后轭的I型分割结构，
上述后轭具有圆环形状，具有沿内周设置的凹部，
上述T型铁芯从上述径向的内侧向外侧***上述凹部。
13.根据权利要求12所述的定子铁芯，其特征在于，
还具备树脂成型体，该树脂成型体具有埋入上述后轭内周面与上述T型铁芯之间的间隙的柱状部和跨越上述T型铁芯以及上述后轭的轴向侧面的凸缘部，并粘接上述T型铁芯以及上述后轭。
14.根据权利要求12所述的定子铁芯，其特征在于，
上述T型铁芯由软磁性材料形成。
15.根据权利要求9所述的定子铁芯，其特征在于，
粘接上述线圈骨架和上述T型架。
16.一种分布绕组径向间隙型旋转电机，其特征在于，
具备：
权利要求9所述的定子铁芯；以及
分布卷绕于上述定子铁芯的线圈导体。
17.根据权利要求16所述的分布绕组径向间隙型旋转电机，其特征在于，
上述线圈导体具备具有U字形状的第一分段导体以及第二分段导体，
上述第一分段导体从上述轴向的一侧***上述线圈骨架的上述贯通孔，
上述第二分段导体从上述轴向的另一侧***上述线圈骨架的上述贯通孔，
上述第一分段导体以及上述第二分段导体在上述贯通孔的内部连接。
18.根据权利要求17所述的分布绕组径向间隙型旋转电机，其特征在于，
上述第一分段导体在前端部具有凸形状，
上述第二分段导体在前端部具有凹形状，
上述凸形状和上述凹形状具有与上述轴向垂直的面为接触面的组合面。
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