CN113632343A - 定子、定子的制造方法、马达 - Google Patents
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Abstract
定子具有：定子铁芯，其具有多个齿；以及分布卷绕的线圈。多个齿包含：第1齿，其具有伞状部；以及第2齿，其不具有伞状部。第1齿和第2齿沿定子铁芯的周向交替地配置。相邻的第1齿与第2齿之间的槽具有在径向上开口的径向开口部。径向开口部具有比线圈的线径大且比线圈的线径的2倍小的周向宽度。
Description
技术领域
本发明涉及定子、定子的制造方法、马达。
背景技术
以往，在分布卷绕的定子中，例如如日本公开公报特开2018-082554号公报所记载的那样，采用将对齐排列的线圈***至定子铁芯的槽中的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开公报：日本特开2018-082554号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，要想在不使对齐排列的线圈变形的情况下将其***到槽中，需要使用在齿前端不具有伞状部的定子铁芯。不具有伞状部的定子与具有伞状部的定子相比，存在与转子对置的齿前端的面积小而扭矩降低的课题。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种定子，其具有定子铁芯，其具有沿着绕中心轴线的周向排列的多个齿；以及分布卷绕的线圈，其以包围多个所述齿的方式卷绕。所述多个齿包含：第1齿，其具有伞状部；以及第2齿，其不具有伞状部。所述第1齿和所述第2齿沿所述定子铁芯的周向交替地配置。相邻的所述第1齿与所述第2齿之间的槽具有在径向上开口的径向开口部。所述径向开口部具有比所述线圈的线径大且比所述线圈的线径的2倍小的周向宽度。
发明效果
根据本发明的一个方式，提供了在使用具有伞状部的定子铁芯的同时提高了线圈的占空系数的定子。
附图说明
图1是实施方式的马达的剖视图。
图2是实施方式的定子的横剖视图。
图3是分布卷绕的说明图。
图4是示出定子的制造方法的图。
图5是示出定子的制造方法的变形例的图。
图6是示出定子的制造方法的变形例的图。
图7是示出定子的制造方法的变形例的图。
图8是示出定子的制造方法的变形例的图。
图9是示出定子的制造方法的变形例的图。
具体实施方式
各图中适当示出的Z轴方向是以正侧作为“上侧”、以负侧作为“下侧”的上下方向。各图中适当示出的中心轴线J是与Z轴方向平行且沿上下方向延伸的假想线。在以下的说明中，将中心轴线J的轴向、即与上下方向平行的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。
在本实施方式中，上侧相当于轴向一侧。在本实施方式中，下侧相当于轴向另一侧。另外，上下方向、上侧以及下侧仅是用于说明各部的配置关系等的名称，实际的配置关系等也可以是由这些名称表示的配置关系等以外的配置关系等。
如图1所示，本实施方式的马达1具有壳体2、转子10、定子3、轴承保持架4以及轴承5a、5b。壳体2在内部收纳转子10、定子3、轴承保持架4以及轴承5a、5b。定子3位于转子10的径向外侧。定子3具有定子铁芯31和多个线圈30。多个线圈30隔着未图示的绝缘件而安装在定子铁芯31上。轴承保持架4保持轴承5b。
转子10能够以中心轴线J为中心进行旋转。转子10具有轴11和转子主体12。轴11呈以中心轴线J为中心而沿轴向延伸的圆柱状。轴11被轴承5a、5b支承为能够绕中心轴线J旋转。转子主体12固定于轴11的外周面。转子主体12具有转子铁芯和多个磁铁。在转子主体12中使用的磁铁可以是永磁铁，也可以是电磁铁。马达1也可以是在转子主体12中不使用磁铁的磁阻马达。
如图2所示，定子铁芯31具有沿周向延伸的圆筒状的铁芯背部31a和从铁芯背部31a的内周面向径向内侧延伸的多个齿31b。多个齿31b包含：第1齿131，其具有伞状部131a；以及第2齿132，其不具有伞状部。
伞状部131a从第1齿131的内周端向周向的两侧延伸。第1齿131和第2齿132沿周向交替地配置。伞状部131a与第2齿132的朝向周向的侧面在周向上隔开间隙而对置。
定子铁芯31在沿周向相邻的第1齿131与第2齿132之间具有槽133。槽133具有朝向轴向的两侧分别开口的轴向开口部133a、133b和向径向内侧开口的径向开口部133c。在多个槽133中分别***有线圈30。
如图3所示，线圈30是以包围多个齿31b的方式卷绕的分布卷绕的线圈。在本实施方式的情况下，1个线圈30包含内侧线圈30A和包围内侧线圈30A的外侧线圈30B。1个线圈30***至2个槽133中。
如图1所示，线圈30相对于1个槽133以沿周向排列有2根绕组的状态沿径向对齐排列。在1个线圈30所***的2个槽133中，相对地位于周向的内侧的6根绕组是内侧线圈30A，相对地位于周向的外侧的6根绕组是外侧线圈30B。另外，配置于槽133内的绕组的根数是一个例子，可以适当变更。
在本实施方式中，在线圈30的线圈边处，外侧线圈30B的6根绕组分别与内侧线圈30A的绕组在周向上相邻。即，配置于槽133内的12根绕组在径向×周向上对齐排列成6根×2列。并且，在本实施方式的情况下，由于沿轴向观察时槽133为矩形形状，因此对齐排列的线圈30与齿31b的间隙变小。因此，根据定子3，能够使线圈30的占空系数和槽133内的线圈占有率都变高。另外，槽133内的绕组的排列数也能够适当变更。例如，也可以对齐排列成3根×4列。
在本实施方式的定子3中，第1齿131和第2齿132沿周向交替地配置。因此，槽133的径向开口部133c在槽133的内周侧的端部处不是位于周向的中央而是位于第2齿132侧的端部。通过该结构，能够在不扩大径向开口部133c的情况下将线圈30以高占空系数配置在槽133内。以下，参照图4具体地进行说明。
在定子3的制造工序中，首先执行如下工序：将绕组卷绕多匝而制作出成为内侧线圈30A的模卷线圈和成为外侧线圈30B的模卷线圈。如图4所示，制作出的内侧线圈30A和外侧线圈30B的绕组在配置于槽133内的线圈边处沿径向排成一列。
在制作出模卷线圈后，如图4所示，执行将内侧线圈30A沿径向***至定子铁芯31的槽133中的工序。由于绕组在内侧线圈30A的线圈边处沿径向排成一列，因此槽133的径向开口部133c只要在周向上具有1根绕组以上的宽度即可。
内侧线圈30A在***至槽133内之后，向第1齿131侧移动。由此，内侧线圈30A配置在伞状部131a的径向外侧。之后，外侧线圈30B穿过径向开口部133c而***至槽133内。此时，内侧线圈30A向侧方退避，因此外侧线圈30B容易***至槽133的深处。
以上，能够将线圈30以高占空系数配置在槽133中。而且，在本实施方式中，伞状部131a与第2齿132之间的径向开口部133c的周向宽度为比线圈30的线径大且比线圈30的线径的2倍小的大小。由此，能够将槽133的径向开口部133c的大小抑制得较小。即，能够增大第1齿131的伞状部131a的周向的长度。因此，根据本实施方式，能够增大与转子10对置的齿31b的内周侧端面的面积，从而能够增大马达1的扭矩。因此，根据本实施方式的定子3，能够实现小型且高扭矩的马达1。
在本实施方式中，径向开口部133c的周向宽度优选比线圈30的线径大且为线圈30的线径的1.5倍以下。通过减小径向开口部133c的宽度，能够增大伞状部131a的长度。能够增加定子3与转子10的对置面积，从而能够提高扭矩。
在本实施方式中，径向开口部133c的周向宽度优选为线圈30的线径的1.2倍以上且1.5倍以下。若径向开口部133c的宽度过于接近线圈30的线径，则难以进行将线圈30***至槽133中的作业。在径向开口部133c内配置有槽133内的绝缘纸的端部，因此为了使径向开口部133c为供绕组穿过的宽度，需要成为比将线圈的线径、2张绝缘纸的厚度、绕组与线圈的间隙合计后的长度大的宽度。通过将径向开口部133c的下限值设为线径的1.2倍，能够得到在抑制马达1的扭矩降低的同时在制造时容易进行线圈向槽133的***作业的定子3。
在本实施方式中，内侧线圈30A和外侧线圈30B各自的线圈边成型为沿着槽133的内壁的形状。根据该结构，能够进一步提高线圈30的占空系数。作为构成线圈30的绕组，可以使用圆线、方线中的任一种。在使用圆线作为绕组的情况下，模卷线圈的制作变得容易。在使用方线作为绕组的情况下，容易提高占空系数。在本实施方式的定子3中，即使在使用了圆线的绕组的情况下，也容易提高占空系数。
本实施方式的定子3具有偶数列线圈30。在各齿上设置有伞状部的现有的定子中，槽的径向开口部位于齿间的中央。因此，在使用偶数列的线圈的情况下，即使使线圈一边退避一边***到伞状部的径向外侧，最终也会在槽内残留间隙，导致线圈的占空系数变低。根据本实施方式的定子3，如图4所示，即使在使用了偶数列的线圈的情况下，也能够提高线圈30的占空系数。定子3也可以为具有奇数列的线圈30的结构。
另外，在使定子的齿为仅在周向的单侧具有伞状部的构造的情况下，与本实施方式同样地，能够在槽内无间隙地配置线圈，也能够得到同等的扭矩。但是，在该单侧伞状部构造中，马达的特性会根据转子10的旋转方向而改变。在本实施方式中，由于第1齿131和第2齿132均具有以径向为轴的线对称的形状，因此不会产生基于转子10的旋转方向的马达1的特性差。
在本实施方式中，采用了槽133为矩形形状的结构，但也可以采用沿轴向观察时槽133为梯形形状的结构。即，第1齿131和第2齿132也可以为具有恒定的周向的宽度并沿径向延伸的形状。根据该结构，与图1所示的定子3相比，线圈占有率难以提高，但由于能够增大槽的容积，因此容易提高马达输出。
(变形例)
参照图5至图9对定子的制造方法的变形例进行说明。在变形例的制造方法中，如图5所示，首先执行如下工序：将绕组卷绕多次而制作出由模卷线圈构成的线圈30。此时，制作出包含图1至图3所示的内侧线圈30A和外侧线圈30B的双层构造的模卷线圈。
接着，执行如下工序：对线圈30中的配置于槽133内的线圈边30a进行加压而成型为槽133的内部形状。在本实施方式的情况下，如图1所示，线圈边30a在从轴向观察时成型为矩形形状。通过对线圈30的线圈边30a进行加压成型，即使在使用圆线来制作线圈30的情况下，也能得到高占空系数的线圈边。另外，即使在使用方线的情况下，也可以进行线圈边的成型。例如，在沿轴向观察时槽133为梯形形状的情况下，通过将由方线构成的模卷线圈的截面形状从矩形形状成型为梯形形状，能够提高线圈的占空系数。
接着，在线圈30的一侧的线圈端30b处，通过使线圈边30a与线圈端30b这两个部位的边界部30c弯曲，使线圈端30b向线圈边30a侧倾倒。此时，在边界部30c的附近的线圈端30b形成有多个绕组沿着线圈边30a所延伸的方向排成一列而成的绕组排列部30d。
如图7至图9所示，绕组排列部30d由绕组在内侧线圈30A的线圈端处排成一列而成的第1排列部130A和绕组在外侧线圈30B的线圈端处排成一列而成的第2排列部130B构成。
在线圈30的线圈边处，内侧线圈30A与外侧线圈30B沿周向排列。为了形成绕组排成一列而成的绕组排列部30d，内侧线圈30A的线圈端的弯折位置和外侧线圈的线圈端的弯折位置以在线圈边所延伸的方向上相互不重叠的方式配置。
在本实施方式的情况下，内侧线圈30A的线圈端在比外侧线圈30B的线圈端的弯折位置靠图示上侧的位置处弯折。而且，如图8所示，内侧线圈30A的线圈端以绕入外侧线圈30B的弯折位置的上侧的方式弯曲。由此，内侧线圈30A的第1排列部130A和外侧线圈30B的第2排列部130B沿着线圈边所延伸的方向配置成一列。
如图6所示，在线圈端30b处弯折的线圈30相对于定子铁芯31的两个部位的槽133一边使绕组排列部30d穿过径向开口部133c一边沿轴向***。
线圈30的绕组在绕组排列部30d中沿轴向排成一列，因此如图7和图8所示，绕组排列部30d沿轴向通过径向开口部133c。线圈30的线圈边从槽133的下侧的轴向开口部133b***至槽133内。线圈30的上侧的线圈端30b配置在定子铁芯31的径向内侧。
线圈30在槽133内沿轴向移动，如图9所示，在线圈端30b要从槽133的上侧的轴向开口部133a向外侧脱出的位置处停止移动。线圈30的线圈端30b以从朝向定子铁芯31的径向内侧倾倒的状态向上侧立起的方式伸长，并配置在定子铁芯31的上侧。这是因为，如果线圈端30b处于向径向内侧倾倒的状态，则接下来会与***至定子铁芯31的线圈30发生干涉。
在线圈端30b立起之后，向定子铁芯31依次***其他相的线圈30。通过将所有的线圈30***至定子铁芯31来制造定子3。
根据以上说明的变形例的制造方法，由于内侧线圈30A和外侧线圈30B一并***至定子铁芯31，因此能够高效地制造定子铁芯31。
Claims (11)
1.一种定子，其具有：
定子铁芯，其具有沿着绕中心轴线的周向排列的多个齿；以及
分布卷绕的线圈，其以包围多个所述齿的方式卷绕，
所述多个齿包含：
第1齿，其具有伞状部；以及
第2齿，其不具有伞状部，
所述第1齿和所述第2齿沿所述定子铁芯的周向交替地配置，
相邻的所述第1齿与所述第2齿之间的槽具有在径向上开口的径向开口部，
所述径向开口部具有比所述线圈的线径大且比所述线圈的线径的2倍小的周向宽度。
2.根据权利要求1所述的定子，其中，
所述径向开口部具有比所述线圈的线径大且为所述线圈的线径的1.5倍以下的周向宽度。
3.根据权利要求1所述的定子，其中，
所述径向开口部具有为所述线圈的线径的1.2倍以上且1.5倍以下的周向宽度。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的定子，其中，
所述线圈具有成型为沿着所述槽的内壁的形状的线圈边。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的定子，其中，
沿轴向观察时，所述槽为矩形形状。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的定子，其中，
沿轴向观察时，所述槽为梯形形状。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的定子，其中，
该定子具有偶数列的所述线圈。
8.一种马达，其中，
该马达具有权利要求1至7中的任意一项所述的定子。
9.一种定子的制造方法，该定子具有定子铁芯和分布卷绕的线圈，该定子铁芯具有沿着绕中心轴线的周向排列的多个齿，该分布卷绕的线圈以包围多个所述齿的方式卷绕，其中，
该定子的制造方法具有如下工序：
准备如下的定子铁芯：该定子铁芯的具有伞状部的第1齿和不具有伞状部的第2齿沿周向交替地配置，相邻的所述第1齿与所述第2齿之间的槽具有在径向上开口的径向开口部，所述径向开口部具有比所述线圈的线径大且比所述线圈的线径的2倍小的周向宽度；
将绕组卷绕多次而制作出多个模卷线圈；
将1个所述模卷线圈的绕组在线圈边处沿径向排成一列地配置并从所述定子铁芯的径向开口部沿径向***；
使***至槽中的所述线圈边向所述第1齿侧移动；以及
将其他所述模卷线圈的绕组在线圈边处沿径向排成一列地配置并从所述径向开口部沿径向***。
10.一种定子的制造方法，该定子具有定子铁芯和分布卷绕的线圈，该定子铁芯具有沿着绕中心轴线的周向排列的多个齿，该分布卷绕的线圈以包围多个所述齿的方式卷绕，其中，
该定子的制造方法具有如下工序：
准备如下的定子铁芯：该定子铁芯的具有伞状部的第1齿和不具有伞状部的第2齿沿周向交替地配置，相邻的所述第1齿与所述第2齿之间的槽具有在径向上开口的径向开口部，所述径向开口部具有比所述线圈的线径大且比所述线圈的线径的2倍小的周向宽度；
将绕组卷绕多次而制作出多个模卷线圈；
在所述模卷线圈的一侧的线圈端处，通过使线圈边与线圈端这两个部位的边界部弯曲而使所述线圈端向所述线圈边侧倾倒；
在所述边界部的附近的所述线圈端形成将多个所述绕组沿着所述线圈边所延伸的方向排成一列而成的绕组排列部；以及
相对于所述定子铁芯的两个部位的所述槽，一边使所述绕组排列部穿过所述径向开口部一边将所述模卷线圈沿轴向***。
11.根据权利要求10所述的定子的制造方法，其中，
在通过对所述模卷线圈的线圈边进行加压而形成了成型部之后，将所述模卷线圈沿轴向***至所述槽中。
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