電動機的定子及電動的制造方法

電動機的定子及電動的制造方法
【專利摘要】本發明的目的是提供一種電動機的定子及電動機，電動機的定子具有能夠保持繞線槽的占空系數并且防止搭載在基板上的IC和在定子上繞線的線圈的干涉的線圈形狀，該基板組裝在定子上。電動機的定子具備：具有多個齒的定子鐵芯；在各個齒上繞線的線圈；和基板，搭載有用于驅動電動機的IC，與線圈之間隔著間隙地被組裝。線圈由橫截面形狀形成為大致長方形和大致梯形的線圈構成，在以便齒成為內側以圓環狀形成定子鐵芯的狀態下，橫截面形狀形成為大致長方形的線圈和橫截面形狀形成為大致梯形的線圈沿周向交替地配置，橫截面形狀形成為大致梯形的線圈的外周側的邊比內周側的邊長，IC在組裝了基板時位于橫截面形狀形成為大致長方形的線圈上。
【專利說明】電動機的定子及電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動機的定子及電動機，尤其是涉及其線圈形狀。
【背景技術】
[0002]一般來說，電動機的定子為了實現低損失化和小型化，優選提高收容線圈的繞線槽的占空系數。從這樣的觀點出發，作為現有技術，變更相鄰的線圈形狀，防止線圈彼此的干涉，并且盡可能沒有間隙地在特定部位大量繞線，來提高繞線槽的占空系數(參照專利文獻I~7)。
[0003]【現有技術文獻】
[0004]【專利文獻】
[0005]【專利文獻I】日本特開2005-117821號公報(例如，參照[0009]、[0010]、圖1)
[0006]【專利文獻2】日本特開平03-3625號公報(例如，參照第2頁、第3頁、圖1~圖5)
[0007]【專利文獻3】日本特開平10-174331號公報(例如，參照[0030]~[0032]、圖1)
[0008]【專利文獻4】日本特開平11-032457號公報(例如，參照[0014]~[0018]、圖1、圖2)
[0009]【專利文獻5】日本特開平10-174331號公報(例如，參照[0015]~[0023]、圖1) [0010]【專利文獻6】日本特開平04-150749號公報(例如，參照第3頁、圖1)
[0011]【專利文獻7】W02007/141830號(例如，參照[0010]~[0014]、圖1、圖2)
[0012]但是，在專利文獻I~7記載的技術中，成為相鄰的線圈彼此不干涉的線圈形狀，但沒有考慮搭載在基板上的IC (集成電路)和線圈的干涉，該基板組裝在定子上。由此，如上所述地在一個繞線線圈中，在特定部位大量繞線時，在該部位，不僅在定子的周向，還在定子上的基板方向上，線圈也鼓起。其結果，若成為線材的線徑粗且匝數多的線圈，則線圈和基板的間隙消失，存在線圈與搭載在基板上的IC干涉的課題。

【發明內容】

[0013]發明要解決的課題
[0014]本發明是為解決上述課題而做出的，其目的是提供具有如下線圈形狀的電動機的定子及電動機，即，能夠保持繞線槽的占空系數，并且防止搭載在基板上的IC和在定子上繞線的線圈的干涉的線圈形狀，該基板組裝在定子上。
[0015]用于解決課題的技術方案
[0016]本發明的電動機的定子，具有:定子鐵芯，其具有多個齒；線圈，其纏繞在各個齒上；和基板，其搭載有用于驅動電動機的集成電路，并且與線圈之間隔著間隙地被組裝，線圈由橫截面形狀形成為大致長方形的線圈和橫截面形狀形成為大致梯形的線圈構成，在將定子鐵芯形成為圓環狀以便齒成為內側的狀態下，橫截面形狀形成為大致長方形的線圈和橫截面形狀形成為大致梯形的線圈沿周向交替地配置，橫截面形狀形成為大致梯形的線圈的外周側的邊比內周側的邊長，集成電路，在組裝了基板時，位于橫截面形狀形成為大致長方形的線圈上。
[0017]發明的效果
[0018]根據本發明的電動機的定子，能夠保持繞線槽的占空系數，并且防止搭載在基板上的IC和在定子上繞線的線圈的干涉，該基板組裝在定子上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示在本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯上繞線之后而將定子鐵芯正彎的定子的立體圖。
[0020]圖2是表示將本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯反彎而進行繞線的定子的立體圖。
[0021]圖3是本發明的實施方式的電動機的帶狀定子鐵芯的立體圖。
[0022]圖4是使用本發明的實施方式的電動機的定子的12槽/8極的同步電動機(無刷DC馬達)的橫剖視圖。
[0023]圖5是本發明的實施方式的電動機的定子繞線的接線圖。
[0024]圖6是表示本發明的實施方式的反彎的繞線前的電動機的定子鐵芯的圖。
[0025]圖7是表示在本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯上繞線的繞線機的圖。
[0026]圖8是從定子側面觀察在本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯上繞線的線圈形狀的概要圖。
[0027]圖9是表示在本發明的實施方式的電動機的定子中，正彎后組裝了基板的狀態的側視圖。
[0028]圖10是表示本發明的實施方式的電動機的定子的、相鄰的線圈彼此的干涉的橫首1J視圖。
[0029]圖11是表示本發明的實施方式的電動機的定子的、消除了相鄰的線圈彼此的干涉的線圈形狀及其配置的橫剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，基于【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施方式。
[0031]實施方式
[0032]圖1是表示在本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯上繞線之后而將定子鐵芯正彎的定子的立體圖，圖2是表示將本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯反彎而進行繞線的定子的立體圖，圖3是本發明的實施方式的電動機的帶狀定子鐵芯的立體圖。此外，正彎是指彎曲定子100，以便齒Ia成為內側，反彎是指彎曲定子100，以便齒Ia成為外側。
[0033]本實施方式的電動機的定子100與使用永磁鐵的轉子組合而構成同步電動機(無刷DC馬達)。
[0034]定子100將線圈2繞線在定子鐵芯I上，并且如圖1所示，彎曲定子鐵芯I的薄壁連結部lc，對定子鐵芯對接部63進行焊接并在焊接部64進行固定，而形成為圓環狀。設置有從鐵芯背部Ib分別向內側沿半徑方向延伸的齒la。在齒Ia的前端部兩側具有沿周向延伸的前端部la-Ι，在由鐵芯背部lb、齒Ia和前端部la_l包圍的部分形成有繞線槽le。覆蓋繞線槽Ie的內表面地一體成形絕緣部3，經由該絕緣部3將線圈2纏繞在齒Ia上而構成定子100。
[0035]在本實施方式中，對12槽/8極的電動機的定子100進行說明。該電動機的定子100具有以下所示的特征。此外，關于各附圖標記在后面說明。
[0036](I)定子鐵芯I的槽數是12 (定子鐵芯I具有12個齒la)。
[0037](2)線圈2是三相的單Y接線，極數是8極。線圈2是分別纏繞在12個齒Ia上的集中繞組方式。
[0038](3)定子鐵芯I是將厚度為0.1?0.7_左右的電磁鋼板沖壓成帶狀，通過將它們鉚接(々L.A )、焊接、粘接等層疊而形成的。帶狀的定子鐵芯I具有12個齒la。
[0039](4)在帶狀的定子鐵芯I上，設置有實施線圈2和定子鐵芯I之間的絕緣的絕緣部
3。絕緣部3使用例如PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)等熱塑性樹脂與定子鐵芯I 一體地成形。絕緣部3按每個齒Ia設置。因此，這里，具有12個絕緣部3。
[0040](5)若在帶狀的定子鐵芯I上設置了絕緣部3，則將三個電源端子4和一個中性點端子5插入絕緣部3的一個軸向端部(接線側)的規定部位。
[0041](6)將帶狀的定子鐵芯I向與完成后的電動機的定子100相反的方向彎曲，齒Ia彼此之間的開口部擴大。由此，容易將線圈2纏繞在齒Ia上。
[0042](7)在繞線后，將定子鐵芯I正彎(向規定方向彎曲而成為大致環狀)，以便齒Ia成為內側。
[0043](8)焊接定子鐵芯I的定子鐵芯對接部63，并在焊接部64固定。
[0044](9)電源端子4和中性點端子5被熔融。
[0045](10)而且，將與外部連接的省略圖示的接線零件組裝到電動機的定子100，而機械地且電氣地接合。
[0046]如圖2所示，在將薄壁連結部Ic彎曲以便定子鐵芯I的齒Ia成為外側，并擴大地形成了由鐵芯背部lb、齒Ia和前端部Ia-1包圍的繞線槽Ie空間的狀態下，線圈2被卷繞在齒Ia上。
[0047]在與定子鐵芯I 一體成形的絕緣部3的一端(軸向上側)，三個電源端子4 (U端子4a、V端子4b、W端子4c)和一個中性點端子5分別被插入圖2所示的部位，并被熔融。此夕卜，熔融是指通過加熱使線圈2的涂層熔化，通過鉚接的方法機械地及電氣地連接該熔化的端部和電源端子4、以及該熔化的端部和中性點端子5。
[0048]另外，在供中性點端子5插入的絕緣部3的一端(軸向上側)，設置有中性點端子5的布線用突起(引爸回用突起)7。
[0049]而且，在絕緣部3的一端(軸向上側)，具備將各相的連接線從定子鐵芯I的軸向端面起的高度保持在規定位置的突起8。
[0050]因為本實施方式的電動機的定子100是12槽，所以齒Ia也是12個。
[0051]定子鐵芯I是將厚度為0.1?0.7mm左右的電磁鋼板沖壓成帶狀，并通過將它們鉚接、焊接、粘接等層疊而形成的。
[0052]如圖3所示，定子鐵芯I由齒la、前端部la_l、鐵芯背部lb、薄壁連結部lc、鐵芯端面Id和繞線槽Ie構成。
[0053]設置有從鐵芯背部Ib分別向內側沿半徑方向延伸的齒la，鐵芯背部Ib和齒Ia在俯視觀察時呈大致T字形。另外，在齒Ia的前端部具有前端部la-Ι，正面觀察時呈大致四邊形。鄰接的鐵芯背部Ib彼此經由薄壁連結部Ic被連結了共計12個。由此，定子鐵芯I能夠自由地進行反彎、正彎。
[0054]在兩端的鐵芯背部lb，在與其他的鐵芯背部Ib不鄰接的一側的端面上設置有鐵芯端面Id。
[0055]在由鐵芯背部lb、齒Ia和前端部Ia-1包圍的部分形成有繞線槽le，連結兩端的鐵芯端面Id彼此時，具有12個繞線槽le。另外，絕緣部3覆蓋繞線槽Ie的內表面地成形。此時，雖然未圖示，但在轉子和電動機的定子100之間需要徑向尺寸為1mm以下的空隙，因而在前端部Ia-1不設置絕緣部3。
[0056]圖4是使用了本發明的實施方式的電動機的定子的12槽/8極的同步電動機(無刷DC馬達)的橫剖視圖。
[0057]如圖4所示，本實施方式的同步電動機(無刷DC馬達)是12槽/8極，齒Ia的數量與轉子的磁極的數量之比是3:2。
[0058]該定子100的線圈的配置是將各相的繞線按照U、V、W的順序排列地配置，分別流動120°相位差的交流電流，由此驅動同步電動機(無刷DC馬達)。
[0059]U相的線圈由線圈U1、線圈U2、線圈U3、線圈U4構成。線圈Ul的纏繞始端被連接在電源端子4之一的U端子4a上。而且，線圈U4的纏繞終端被連接在中性點端子5上。
[0060]V相的線圈由線圈V1、線圈V2、線圈V3、線圈V4構成。線圈Vl的纏繞始端被連接在電源端子4之一的V端子4b上。而且，線圈V4的纏繞終端被連接在中性點端子5上。如圖1所示，V端子4b被 設置在成形于設有U端子4a的鐵芯背部Ib的鄰近的鐵芯背部Ib上的絕緣部3的一端(軸向上側)。
[0061]W相的線圈由線圈W1、線圈W2、線圈W3、線圈W4構成。線圈Wl的纏繞始端被連接在電源端子4之一的W端子4c上。而且，線圈W4的纏繞終端被連接在中性點端子5上。如圖1所示，W端子4c被設置在成形于設有V端子4b的鐵芯背部Ib的鄰近的鐵芯背部Ib上的絕緣部3的一端(軸向上側)。
[0062]此外，纏繞在各齒Ia上的線圈2的纏繞方向全部是相同的方向。
[0063]圖5是本發明的實施方式的電動機的定子繞線的接線圖。
[0064]如圖5所示，電動機的定子100的定子繞線被接線成單Y。即，U相的線圈Ul( + )、線圈U2 (_)、線圈U3 (_)、線圈U4 ( + )被串聯連接。另外，V相的線圈Vl (_)、線圈V2 ( + )、線圈V3 ( + )、線圈V4 (_)被串聯連接。而且，W相的線圈Wl ( + )、線圈W2 (_)、線圈W3 (-)、線圈W4 ( + )被串聯連接。而且，線圈U4 ( + )、線圈V4 (-)、線圈W4 ( + )的纏繞終端被連接在中性點N上。
[0065]圖6是表示本發明的實施方式的反彎的繞線前的電動機的定子鐵芯的圖，圖7是表示向本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯繞線的繞線機的圖。
[0066]向電動機的定子鐵芯I的繞線通過繞線機進行。在圖7中，繞線機具有線嘴71、快轉件(7 7 ^ Y) 72、成型機(7才一7) 73、引導部74、軸76、支柱75。
[0067]線嘴71被安裝在快轉件72上。線嘴71形成為中空的筒狀，放出線材70。快轉件72能夠向旋轉方向77動作。成型機73被設置在配置于快轉件72的旋轉軸上的支柱75的上方。成型機73通過引導部74及軸76能夠向快轉件72的進給方向(旋轉軸上)78移動。該成型機73沿進給方向78推壓線材70，進行繞線位置的定位。[0068]以下，對向電動機的定子鐵芯I的繞線動作進行說明。
[0069]線材70的繞線是將從圍繞齒Ia的軸旋轉的快轉件72供給的線材70通過沿進給方向78移動的成型機73引導地進行繞線。
[0070]成型機73朝向進給方向78，即定子鐵芯I的連接線側的方向，推壓線材70，由此進行繞線位置的定位。
[0071]而且，快轉件72旋轉，經由絕緣部3將從線嘴71放出的線材70卷繞在齒Ia上。
[0072]此時，相鄰的齒Ia的前端部Ia-1間的距離81比快轉件72的寬度窄，在快轉件72朝向進給方向78時，不能進入到齒Ia的里側。由此，以即使是相鄰的齒Ia的前端部la_l間的距離81也能夠進入的尺寸制作的成型機73被設置在快轉件72上。該成型機73代替快轉件72進入到齒Ia的里側，由此，從線嘴71供給的線材70沿著成型機73的側面到達齒Ia的里側，從而能夠繞線到齒Ia的里側。
[0073]此外，在快轉件72在進給方向78動作時，快轉件72和成型機73的相互的位置關系不變。另外，在繞線時，快轉件72進行旋轉動作，而成型機73不進行旋轉動作。
[0074]以上，通過反復進行快轉件72在旋轉方向77的動作及快轉件72和成型機73在進給方向78的動作，能夠得到在齒Ia上繞線的線圈2。
[0075]圖8是從定子側面觀察在本發明的實施方式的電動機的定子鐵芯上繞線的線圈形狀的概要圖，圖9是表示在本發明的實施方式的電動機的定子中，在正彎之后組裝了基板的狀態的側視圖。
[0076]在由繞線機進行了電動機的定子繞線之后，如圖9所示，將定子100正彎，從其軸向上側組裝基板87。此時，進行繞線以便間隙86如圖8所示地形成于搭載在定子100側的基板87上的IC88和在定子100的齒Ia上繞線的線圈2這兩者之間，因此，避免IC88和線圈2相互干涉。
[0077]但是，為了保持繞線槽Ie的占空系數，線圈2的匝數不減少，而將在與IC88干涉的部分繞線的線材70轉移到有空間余量的部分，由此消除干涉。
[0078]如上所述地進行繞線而形成后述的圖10所示的橫截面形狀為大致長方形的線圈A91，使IC88位于其上方，由此能夠防止兩者的干涉。
[0079]圖10是表示本發明的實施方式的電動機的定子的、相鄰的線圈彼此的干涉的橫剖視圖。圖11是表示本發明的實施方式的電動機的定子的、消除了相鄰的線圈彼此的干涉的線圈形狀及其配置的橫剖視圖。
[0080]如圖10所示，橫截面形狀為大致長方形的線圈A91和橫截面形狀為大致梯形的線圈B92沿周向交替地配置。
[0081]橫截面形狀為大致長方形的線圈A91如上所述地不與IC88干涉，但如圖10所示，在增加了線圈2的匝數的干涉部分89，與相鄰的橫截面形狀為大致梯形的線圈B92干涉。因此，將在處于內周側的干涉部分89上繞線的橫截面形狀為大致梯形的線圈B92的線材70轉移到有空間余量的外周側，由此消除干涉。
[0082]此時的橫截面形狀為大致梯形的線圈B92是如圖11所示的橫截面形狀為大致梯形的線圈B93，與橫截面形狀為大致梯形的線圈B92相比，成為外周側的邊比內周側的邊長的形狀。
[0083]由此，如圖11所示，在橫截面形狀為大致長方形的線圈A91和橫截面形狀為大致梯形的線圈B93中，相互相鄰的邊分別大致平行，如消除干涉的部分90所示地，能夠消除橫截面形狀為大致長方形的線圈A91和橫截面形狀為大致梯形的線圈B93的干涉。
[0084]此外，這里所謂的邊是指在繞線于各齒Ia的線圈2的橫截面中，將在最外側繞線的部分彼此連結的線，因此嚴格地來說不是直線。
[0085]另外，在橫截面形狀為大致梯形的線圈B93中，通過使外周側的匝數比減少了的內周側的匝數多，由此，不僅能夠保持繞線槽Ie的占空系數，還提高繞線槽Ie的占空系數。
[0086]以上，能夠得到具有如下線圈形狀的電動機的定子，S卩，能夠保持繞線槽Ie的占空系數，并且防止搭載在基板87上的IC和在定子上繞線的線圈的干涉，該基板87組裝在定子上。
[0087]此外，在本實施方式中，對12槽/8極的電動機的定子100進行了說明，但也可以是其他的槽數及極數。
[0088]附圖標記的說明
[0089]I定子鐵芯，Ia齒，Ia-1前端部，Ib鐵芯背部，Ic薄壁連結部，Id鐵芯端面，Ie繞線槽，2線圈，3絕緣部，4電源端子，4aU端子，4bV端子，4cW端子，5中性點端子，7布線用突起，8突起，63定子鐵芯對接部，64焊接部，70線材，71線嘴，72快轉件，73成型機，74引導部，75支柱，76軸，77旋轉方向，78進給方向，81相鄰的齒的前端部間的距離，86間隙，87基板，88IC，89干涉部分，90消除干涉的部分，91橫截面形狀為大致長方形的線圈A，92橫截面形狀為大致梯形的線圈B，93消除了與線圈A的干涉的橫截面形狀為大致梯形的線圈B，100定子。
【權利要求】
1.一種電動機的定子,具有: 定子鐵芯，其具有多個齒； 線圈，其纏繞在各個所述齒上；和 基板，其搭載有用于驅動電動機的集成電路，并且與所述線圈之間隔著間隙地被組裝， 所述電動機的定子的特征在于， 所述線圈由橫截面形狀形成為大致長方形的線圈和橫截面形狀形成為大致梯形的線圈構成， 在將所述定子鐵芯形成為圓環狀以便所述齒成為內側的狀態下， 橫截面形狀形成為大致長方形的線圈和橫截面形狀形成為大致梯形的線圈沿周向交替地配置， 所述橫截面形狀形成為大致梯形的線圈的外周側的邊比內周側的邊長， 所述集成電路，在組裝了所述基板時，位于所述橫截面形狀形成為大致長方形的線圈上。
2.如權利要求1所述的電動機的定子，其特征在于，在所述橫截面形狀形成為大致長方形的線圈和所述橫截面形狀形成為大致梯形的線圈中，相互相鄰的邊分別大致平行。
3.一種電動機，其特征在于，具有權利要求1或2所述的電動機的定子。
【文檔編號】H02K15/08GK103715788SQ201310446838
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2012年10月4日
【發明者】小野洵一, 加藤丈晴 申請人:三菱電機株式會社