CN113746227A - 定子及定子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定子及定子的制造方法，提高线圈线的占空系数。定子(1)具备：定子铁芯，其具有沿轴向贯通的多个狭槽(23)；以及多个线圈线(11、12)，其配置于狭槽(23)。在一个狭槽(23)配置有一个相的线圈线(11、12)。一个狭槽(23)具有沿径向排列的多个区(R1～R10)，配置于至少一个区(R1、R2)的线圈线(11)的直径尺寸和配置于其它至少一个区(R3～R10)的线圈线(12)的直径尺寸不同。

Description

定子及定子的制造方法

技术领域

本发明涉及一种定子及定子的制造方法

背景技术

以往，已知具备具有狭槽的定子铁芯和配置于狭槽的多个线圈线的定子。例如，在日本特开平8－275422号公报(专利文献1)中公开了一种多个线圈各自由相互并联的直径尺寸不同的多种铜线形成的定子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8－275422号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述专利文献1的定子中，公开了在一个狭槽容纳有不同的相的多个线圈(第0010段及第0020段)。与上述专利文献1不同，本发明者的课题在于，在将一个相的线圈配置于一个狭槽的定子中，提高线圈线的占空系数。

用于解决课题的方案

来自本发明的第一观点的定子具备：定子铁芯，其具有沿轴向贯通的多个狭槽；以及多个线圈线，其配置于狭槽，在一个狭槽配置有一个相的线圈线，一个狭槽具有沿径向排列的多个区，配置于至少一个区的线圈线的直径尺寸和配置于其它至少一个区的线圈线的直径尺寸不同。

来自本发明的第二观点的定子的制造方法为具备具有沿轴向贯通的多个狭槽的定子铁芯的定子的制造方法，其具备以下工序：将第一直径尺寸的线圈线卷绕成环状，形成第一线圈束；将与第一直径尺寸不同的第二直径尺寸的线圈线卷绕成环状，形成第二线圈束；将第一线圈束及第二线圈束保持于在定子铁芯的径向内侧沿定子铁芯的周向并排配置且沿轴向延伸的针杆；以及利用配置于针杆的径向内侧的线圈移动机构使第一线圈束及第二线圈束沿轴向移动，由此将第一线圈束及第二线圈束***狭槽，在保持的工序中，按照在狭槽内从径向外侧朝向内侧配置的顺序将第一线圈束及第二线圈束设置于针杆。

发明效果

本发明能够提供一种定子及定子的制造方法，在将一个相的线圈线容纳于一个狭槽的定子中，能够进一步提高线圈线的占空系数。

附图说明

图1是实施方式的定子的与轴向垂直的截面的剖视图。

图2是实施方式的配置于一个狭槽的线圈线的放大图。

图3是图2的示意图。

图4是表示定子的制造工序的图。

图5是变形例的配置于一个狭槽的线圈线的示意图。

图6是另一变形例的配置于一个狭槽的线圈线的示意图。

图7是另一变形例的配置于一个狭槽的线圈线的示意图。

图8是另一变形例的配置于一个狭槽的线圈线的示意图。

图中：

1—定子，10、11、12—线圈线，20—定子铁芯，21—芯背，22—齿，23—狭槽，24—狭槽开口，40—楔子，D11、D12—直径尺寸，D23—周向宽度，R1～R10—区，RA—损耗区，RB—整齐排列区。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下的附图中，对相同或相应的部分标注相同的参照符号，不重复其说明。

另外，在以下的说明中，将定子1的中心轴延伸的方向、即狭槽的贯通方向设为“轴向”。将沿着轴向的一侧设为上侧，将另一侧设为下侧。上下方向用于指定位置关系，并非限定实际的方向。即，下方向不一定指重力方向。轴向没有特别限制，包括铅垂方向、水平方向、与这些方向交叉的方向等。

另外，将与定子1的中心轴正交的方向设为“径向”。将沿着径向的一侧设为内侧，将另一侧设为外侧。而且，将沿着以定子1的中心轴为中心的圆弧的方向设为“周向”。

另外，在以下的说明中使用的附图出于强调特征部分的目的，有时为了方便放大表示成为特征的部分。因此，各构成要素的尺寸及比率不一定与实际相同。另外，出于相同的目的，有时省略不是特征的部分进行图示。

(定子)

如图1所示，定子1是马达的构成部件，与未图示的转子相互作用，产生旋转扭矩。定子1具备线圈线10、定子铁芯20以及楔子40。本实施方式的定子1采用横跨几个狭槽23卷绕线圈线10的分布卷绕。

＜定子铁芯＞

定子铁芯20为一体型。定子铁芯20形成为中空的圆柱形状。定子铁芯20通过重叠薄的硅钢板而形成。定子铁芯20包括环状的芯背21、多个齿22以及多个狭槽23。

多个齿22从芯背21沿径向延伸。齿22沿周向配置有多个。

多个狭槽23设于在周向上相邻的齿22之间。另外，多个狭槽23沿轴向贯通。狭槽23的周向宽度D23(参照图3)随着朝向径向外侧而变大。本实施方式的狭槽23的周向宽度D23随着朝向径向外侧而逐渐变大。

狭槽23具有作为狭槽23的径向开口部的狭槽开口24。狭槽开口24比在狭槽23中容纳线圈线10的空间的周向宽度小。

＜线圈线＞

构成线圈线10的材料没有限制，但在本实施方式中为铜线。线圈线10是分布绕组。详细而言，线圈线10是将卷绕成环状的线圈束***多个狭槽23的分布卷绕。本实施方式的线圈线10是圆线，但没有特别限制，也可以是扁平线等。

环状的线圈束具有两个线圈边部和线圈跨接部。两个线圈边部容纳于狭槽23内。具体而言，收纳有一方的线圈边部的狭槽23和收纳有另一方的线圈边部的狭槽23不同。收纳有一方的线圈边部的狭槽23和收纳有另一方的线圈边部的狭槽23可以相邻，也可以隔着其它狭槽23沿周向配置。

线圈跨接部连接两个线圈边部。线圈跨接部配置于轴向两侧。具体而言，位于轴向上侧的线圈跨接部是连结两个线圈边部的上端部的上侧线圈末端。位于轴向下侧的线圈跨接部是连结线圈边部的下端部的下侧线圈末端。

＜楔子＞

楔子40配置于线圈线10与狭槽开口24之间。楔子40堵塞狭槽开口24。

本实施方式的楔子在轴向视角下为U字形状。楔子40的轴向长度比狭槽23的轴向长度小。在此，楔子40配置于狭槽23内的上端部。此外，楔子40的形状及轴向长度没有限制。另外，也可以省略楔子40。

＜狭槽及线圈线＞

参照图1～图3，对配置于一个狭槽23的线圈线10进行说明。图2是放大了图1的一个狭槽23的放大图。图3是夸张地表示与图2相同的状态的示意图。在图3中仅示出了配置于一个区的一部分(在此为两根)线圈线。

在一个狭槽23配置有一个相的线圈线10。具体而言，在一个狭槽23配置有U相、V相以及W相的任一个的线圈线10。

如图2及图3所示，一个狭槽23具有沿径向排列的多个区R1～R10。在图2及图3中，一个狭槽23从径向内侧朝向外侧具有十个区R1～R10。位于径向的最内侧的区R1包括狭槽开口24。此外，各区R1～R10的面积可以相同，也可以不同。

狭槽23具有损耗区RA和整齐排列区RB。损耗区RA是不能整齐排列线圈线10的区。即，配置于损耗区RA的线圈线10不规则地排列。在图2及图3中，损耗区RA由区R1、R2构成。整齐排列区RB是使线圈线10整齐排列的区。即，配置于整齐排列区RB的线圈线10规则地排列。整齐排列区RB由区R3～R10构成。

配置于一个狭槽23的线圈线10的直径尺寸为两种。由此，能够抑制定子1的生产性的降低。详细而言，线圈线10包括第一线圈线11和第二线圈线12。第一线圈线11具有第一直径尺寸D11。第二线圈线12具有第二直径尺寸D12。第一直径尺寸D11和第二直径尺寸D12不同。在本实施方式中，第一直径尺寸D11大于第二直径尺寸D12。

配置于至少一个区R1、R2的第一线圈线11的直径尺寸D11和配置于其它至少一个区R3～R10的第二线圈线12的直径尺寸D12不同。具体而言，在区R1、R2配置有第一线圈线11。在区R3～R10配置有第二线圈线12。即，在损耗区RA配置有第一线圈线11，在整齐排列区RB配置有第二线圈线12。因此，配置于损耗区RA的线圈线11的直径尺寸D11和配置于整齐排列区RB的线圈线12的直径尺寸D12不同。

在图2及图3中，配置于区R1、R2的第一线圈线11的直径尺寸D11大于配置于其它区R3～R10的第二线圈线12的直径尺寸D12。即，配置于第一区(图2及图3中的区R3～R10)的第二线圈线12的直径尺寸D12小于配置于第二区(图2及图3中的区R1、R2)的第一线圈线11的直径尺寸D11，第二区位于第一区的径向内侧。因此，由配置有较大的直径尺寸D11的第一线圈线11的区R1、R2构成的损耗区RA位于比由配置有较小的直径尺寸D12的第二线圈线12的区R3～R10构成的整齐排列区RB靠径向内侧。

在本实施方式中，在包括狭槽开口24的区R1配置有直径尺寸最大的第一线圈线11。在此，在包括占空系数容易降低的狭槽开口24的区配置直径尺寸D11最大的第一线圈线11。因此，能够进一步提高占空系数。

另外，在本实施方式中，在一个区R1～R10配置有相同直径尺寸的线圈线。在此，在区R1、R2配置有第一线圈线11。即，区R1、R2配置有仅具有第一直径尺寸D11的线圈线。在区R3～R10配置有第二线圈线12。即，在区R3～R10配置有仅具有第二直径尺寸D12的线圈线。

另外，在本实施方式中，在一个区R1～R10配置有相同的线圈线。详细而言，在各区R1～R10仅配置有由相同的直径尺寸及相同的材料构成的线圈线。

另外，配置于各区R1～R10的线圈线11、12的根数相同。即，配置于各区R1～R10的线圈线11、12由相同的圈数构成。在图2中，在一个区配置有九根线圈线11、12。

(定子的制造方法)

参照图1～图4，对本实施方式的具备具有沿轴向贯通的多个狭槽23的定子铁芯20的定子1的制造方法进行说明。详细而言，为具备一体型的定子铁芯的定子1的制造方法，上述一体型的定子铁芯包括环状的芯背21、从芯背21沿径向延伸，并且沿周向配置有多个的齿22、以及设于在周向上相邻的齿22之间且沿轴向贯通的多个狭槽23。

＜线圈束的形成＞

如图4所示，将第一直径尺寸D11的第一线圈线11卷绕成环状，形成第一线圈束(步骤S10)。在该工序(S10)中，将第一线圈线11卷绕成环状，形成具有容纳于狭槽23内的两个线圈边部和连接两个线圈边部且配置于定子铁芯的轴向两侧的线圈跨接部的第一线圈束。在本实施方式中，通过将第一直径尺寸D11的九根第一线圈线11卷绕于卷绕模，形成第一线圈束。第一线圈束形成有多个(在此为两个)。

另外，将与第一直径尺寸D11不同的第二直径尺寸D12的第二线圈线12卷绕成环状，形成第二线圈束(步骤S20)。在该工序(S20)中，将第二线圈线12卷绕成环状，形成具有容纳于狭槽23内的两个线圈边部和连接两个线圈边部且配置于定子铁芯的轴向两侧的线圈跨接部的第一线圈束。在本实施方式中，通过将第二直径尺寸D12的九根第二线圈线12卷绕于卷绕模，形成第二线圈束。第二线圈束形成有多个(在此为八个)。

＜保持于针杆＞

使第一线圈束及第二线圈束保持于针杆(未图示)，该针杆在定子铁芯20的径向内侧沿定子铁芯20的周向并排配置，且沿轴向延伸(步骤S30)。在该工序(步骤S30)中，按照在狭槽23内从径向外侧朝向内侧配置的顺序将第一线圈束及第二线圈束设置于针杆。

在本实施方式中，将卷绕第二直径尺寸D12的第二线圈线12而成的八个第一线圈束设置于针杆，然后将卷绕第一直径尺寸D11的第一线圈线11而成的两个第一线圈束设置于相同的针杆。

＜***狭槽＞

接下来，利用配置于针杆的径向内侧的线圈移动机构(未图示)使第一线圈束及第二线圈束沿轴向移动，由此将第一线圈束及第二线圈束***狭槽23(步骤S40)。在该工序(S40)中，按照在进行保持的工序(步骤S30)中设置于针杆的线圈束的顺序从狭槽23的径向的外侧向内侧配置。

具体而言，在定子铁芯20的轴向的下方配置保持于针杆的第一线圈束及第二线圈束。然后，利用线圈移动机构使第一线圈束及第二线圈束朝向轴向的上方移动。由此，当将线圈边部***狭槽23时，下侧的线圈跨接部在定子铁芯20的底部横跨狭槽23之间，并且上侧的线圈跨接部从定子铁芯20突出。

在本实施方式中，在步骤S30中将八个第一线圈束及两个第二线圈束保持于针杆的状态下，利用线圈移动机构向轴向上侧移动，从狭槽23的内径侧朝向外径侧依次***。由此，在卷绕第二线圈线12而成的八个第一线圈束从狭槽23的径向外侧起依次配置后，卷绕第一线圈线11而成的两个第二线圈束配置于第一线圈束的径向内侧。即，线圈束按照设置于针杆的顺序配置于区R10～R1。

此外，在本实施方式中，如图1所示，***第一线圈束及第二线圈束的两个狭槽23为隔着四个狭槽23的一狭槽23和另一狭槽23，但不限于此。

＜楔子的***＞

接下来，如图1所示，***楔子40(步骤S50)。在该工序(S50)中，在线圈线10与狭槽开口24之间设置楔子40，以堵塞狭槽开口24。在本实施方式中，从上侧***楔子40。此外，***楔子的工序(S50)也可以在***线圈的工序(S40)时实施。即，也可以在进行***的工序(S40)中，在向狭槽23***线圈时***楔子40。

通过实施以上的工序(步骤S10～S50)，能够制造图1～图3所示的定子1。

(作用)

本发明者深入研究的结果发现，在将一个相的线圈线10配置于一个狭槽23的定子1中，如果为了提高占空系数而要在狭槽23整齐排列线圈线10，则有时在沿径向排列的多个区R1～R10中产生不能整齐排列的损耗区RA。即，狭槽23有时具有整齐排列线圈线10的整齐排列区RB和不能整齐排列线圈线10的损耗区RA。

因此，本发明者想到使损耗区RA的线圈线10的直径尺寸与整齐排列区RB的线圈线10的直径尺寸不同，通过将抑制占空系数的降低的直径尺寸的线圈线10配置于损耗区，进一步提高整体的占空系数，从而完成本实施方式的发明。根据本实施方式，在将一个相的线圈线10容纳于一个狭槽23的定子1中，能够进一步提高线圈线10的占空系数。

而且，本发明者深入研究的结果发现，在一体型的定子铁芯20分布卷绕有线圈线10的定子1中产生上述损耗区RA。因此，在本实施方式中，定子铁芯20为一体型，线圈线10是分布卷绕。因此，本实施方式尤其在将线圈线10分布卷绕于一体型的定子铁芯20的定子1中能够提高占空系数。

[变形例1]

在上述的实施方式中，在损耗区RA配置有直径尺寸D11较小的第一线圈线11，在整齐排列区RB配置有直径尺寸D12较大的第二线圈线12，但不限于此。如图5所示，也可以在损耗区RA配置有直径尺寸D12较大的第二线圈线12，在整齐排列区RB配置有直径尺寸D11较小的第一线圈线11。即，配置于损耗区RA的第二线圈线12的直径尺寸D12也可以比配置于整齐排列区RB的第一线圈线11的直径尺寸D11小。

[变形例2]

在上述的实施方式中举例说明了损耗区RA位于整齐排列区RB的径向内侧的情况，但不限于此。损耗区RA根据狭槽23的形状、线圈线10的形状等任意地设定。

具体而言，如图6所示，损耗区RA也可以位于整齐排列区RB的径向外侧。在图6中，损耗区RA由径向外侧的区R9、R10构成。整齐排列区RB由径向内侧的区R1～R8构成。

另外，如图7所示，损耗区RA也可以位于径向中央部。在图7中，损耗区RA由径向中央部的区R5、R6构成。整齐排列区RB由径向内侧的区R1～R4和径向外侧的区R7～R10构成。

另外，如图8所示，损耗区RA也可以是分离的多个区。在此，损耗区RA夹着整齐排列区RB。在图8中，损耗区RA由径向内侧的区R1、R2和径向外侧的区R9、R10构成。整齐排列区RB由径向中央部的区R3～R8构成。

此外，损耗区RA与整齐排列区RB的比没有特别限制。在本实施方式及其变形例中，构成损耗区RA的区数量比构成整齐排列区RB的区数量少。

[变形例3]

在上述的实施方式中，配置于一个狭槽23的线圈线的直径尺寸为两种，但不限于此。配置于一个狭槽23的线圈线10的直径尺寸也可以是三种以上。

[变形例4]

在上述的实施方式中，在一个区R1～R10配置有相同的直径尺寸的线圈线，但不限于此。也可以在一个区R1～R10配置有不同的直径尺寸的线圈线。在该情况下，配置于至少一个区R1～R10的至少一根线圈线10的直径尺寸和配置于其它至少一个区R1～R10的至少一根线圈线10的直径尺寸不同。

[变形例5]

在上述的实施方式中，配置于各区R1～R10的线圈线11、12的根数相同，但不限于此。配置于多个区R1～R10的至少一个区的线圈线11、12的根数也可以与配置于其它区的线圈线11、12的根数不同。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面只是示例，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书而非上述的实施方式表示，并且意图包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有的变更。

Claims (9)

1.一种定子，其特征在于，具备：

定子铁芯，其具有沿轴向贯通的多个狭槽；以及

多个线圈线，其配置于上述狭槽，

在一个上述狭槽配置有一个相的上述线圈线，

一个上述狭槽具有沿径向排列的多个区，

配置于至少一个上述区的上述线圈线的直径尺寸和配置于其它至少一个上述区的上述线圈线的直径尺寸不同。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

上述定子铁芯为一体型，

上述线圈线是分布卷绕。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

配置于各上述区的上述线圈线的根数相同。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的定子，其特征在于，

上述狭槽的周向宽度随着朝向径向外侧而变大。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的定子，其特征在于，

配置于第一上述区的上述线圈线的直径尺寸小于配置于第二上述区的上述线圈线的直径尺寸，

上述第二区位于上述第一区的径向内侧。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的定子，其特征在于，

上述狭槽具有作为径向开口部的狭槽开口，

在包括上述狭槽开口的上述区配置有直径尺寸最大的上述线圈线。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的定子，其特征在于，

配置于一个上述狭槽的上述线圈线的直径尺寸为两种。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的定子，其特征在于，

在一个上述区配置有相同的直径尺寸的上述线圈线。

9.一种定子的制造方法，该定子具备具有沿轴向贯通的多个狭槽的定子铁芯，上述定子的制造方法的特征在于，具备以下工序：

将第一直径尺寸的线圈线卷绕成环状，形成第一线圈束；

将与上述第一直径尺寸不同的第二直径尺寸的线圈线卷绕成环状，形成第二线圈束；

将上述第一线圈束及上述第二线圈束保持于针杆，该针杆在上述定子铁芯的径向内侧沿上述定子铁芯的周向并排配置，且沿轴向延伸；以及

利用配置于上述针杆的径向内侧的线圈移动机构使上述第一线圈束及上述第二线圈束沿轴向移动，由此将上述第一线圈束及上述第二线圈束***上述狭槽，

在上述保持的工序中，按照在上述狭槽内从径向外侧朝向内侧配置的顺序将上述第一线圈束及上述第二线圈束设置于上述针杆。

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