交流電動機的制作方法

本發明涉及交流電動機。

背景技術：

作為交流電動機的一種，具有感應電動機。感應電動機中，通過使交流電流流過槽內的定子線圈，從而產生旋轉磁場。轉子槽內的轉子導體與該旋轉磁場交鏈，從而在轉子導體中產生感應電動勢。利用該感應電動勢，在構成閉合電路的轉子導體中流過感應電流，在轉子鐵心產生磁極。通過該磁極與旋轉磁場的磁極的相互作用，轉子產生圓周方向的力。該力成為感應電動機的轉軸的輸出轉矩。

在以感應電動機為代表的交流電動機中，要求希望在不增大電動機的體積的情況下增大輸出。雖然需要增大流過用于產生旋轉磁場的定子線圈的電流，然而為了減少對體積的影響，要求在設置于定子鐵心的槽內盡量有效地使用定子線圈所占的空間。為了盡量有效地使用空間，使用模繞線圈(formed coil)。模繞線圈中使用截面積較大的長方形截面形狀的導體，成形為在卷繞所需匝數后沿線圈邊排列的整個導體保持長方形形狀。

并且，為了增大所產生的磁通，需要應用能增加線圈數的雙層卷繞方式。定子線圈的各線圈邊插入于隔開規定間隔的兩個槽。在雙層卷繞方式的情況下，一個線圈邊配置于槽的里側，另一個線圈邊配置于另一個槽的入口側。定子鐵心的各槽中分別插入有兩個不同的定子線圈的線圈邊。

將用于驅動鐵道車輛的現有的交流電動機(感應電動機)的槽稱為開口槽(例如參照專利文獻1的圖1)，插入有定子線圈的槽的寬度從入口起到底部為止是均勻的。利用長方形截面形狀的導體而成形的模繞線圈能從槽入口插入到槽內，能增大定子線圈的線圈截面積在槽內所占的比例，并且在定子鐵心的外側能容易地連接線圈彼此。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2011-87373號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

在組裝定子時，依次反復執行將定子線圈插入到槽中的工序。因此，在該工序的最終階段，需要在已插入到槽(入口側的部分)中的定子線圈的線圈邊的里側插入其他定子線圈的線圈邊。該情況下，抬起已配置好的線圈邊，使其暫時離開槽以進行作業。

由于該作業，存在定子的組裝作業所需時間變長的問題。特別在定子鐵心的內徑較小的情況下，抬起線圈邊的作業并不容易，定子的組裝作業所需時間變得非常長。并且，在抬起配置于槽的入口側的線圈邊時，配置于槽的里側的線圈邊被較大力地按壓到槽的內壁面及定子鐵心的角部，從而還存在使定子線圈的外側的絕緣覆膜發生損傷的可能性。

本發明鑒于上述情況而完成，其目的在于，提供一種線圈組裝作業容易且能降低線圈表面的絕緣覆膜損傷的可能性的交流電動機。

解決技術問題的技術方案

為了達到上述目的，在本發明的交流電動機的定子鐵心上所設置的多個槽中設有在將另一個線圈邊從另一個槽抬起的情況下能使一個線圈邊在槽的里側進行轉動的空間。

發明效果

根據本發明，設有在將另一個線圈邊從另一個槽抬起的情況下能使一個線圈邊在槽的里側進行轉動的空間，因此能毫無困難地將另一個線圈邊從另一個槽抬起。其結果是，線圈組裝作業變得容易，能降低線圈表面的絕緣覆膜發生損傷的可能性。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式1所涉及的交流電動機的縱截面圖。

圖2是圖1的A-A’的截面圖。

圖3是表示定子線圈插入于槽中的狀態的圖。

圖4是定子槽的放大圖。

圖5是表示抬起定子線圈的線圈邊并將其他定子線圈的線圈邊插入于槽中時的狀況的圖。

圖6是現有的交流電動機的定子槽的截面圖。

圖7是表示在現有的交流電動機中抬起定子線圈的線圈邊并將其他定子線圈的線圈邊插入于槽中時的狀況的圖。

圖8是本發明的實施方式2的交流電動機的定子槽的截面圖。

圖9是圖8的定子的槽的放大圖。

圖10是本發明的實施方式3的交流電動機的定子槽的截面圖。

圖11是圖10的定子的槽的放大圖。

圖12是本發明的實施方式4的交流電動機的定子槽的截面圖。

圖13是圖12的定子的槽的放大圖。

圖14是本發明的實施方式5的交流電動機的定子槽的截面圖。

圖15是圖14的定子的槽的放大圖。

圖16是本發明的實施方式6的交流電動機的定子槽的截面圖。

圖17是圖16的定子的槽的放大圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。

實施方式1.

以下，對本發明的實施方式1進行說明。

圖1示出實施方式1所涉及的交流電動機的縱截面。縱截面是沿著交流電動機1的轉軸AX切斷交流電動機1時的切斷面。該交流電動機1是感應電動機。

如圖1所示，交流電動機1包括產生旋轉磁場的定子2及以轉軸AX為中心進行旋轉的轉子5。定子2和轉子5設置于框架9內。

定子2固定于交流電動機1的框架9，配置為以轉軸AX為中心包圍轉子5。

定子2包括定子鐵心3和多個定子線圈4。定子鐵心3是層疊鐵心，也稱為定子鐵芯。

圖2示出交流電動機1的圖1所示的定子2的A-A’的橫截面。如圖2所示，定子鐵心3中，多個槽12等間隔地排列在定子鐵心3的內周側。該槽12中插入有定子線圈4。通過在該定子線圈4中流過交流電流，從而在定子2中產生旋轉磁場。

轉子5經由軸承配置于定子2的內側，能以轉軸AX為中心進行旋轉。

轉子5包括以轉軸AX為中心進行旋轉的轉子軸8、設置于轉子軸8的周圍的圓筒狀的轉子鐵心6及插入到轉子鐵心6的槽中的旋轉導體7。若將交流電輸入至定子線圈4，則在定子鐵心3中產生旋轉磁場。通過該旋轉磁場在轉子導體7中感應出電流，通過因該感應電流而在轉子鐵心6中產生的磁極與旋轉磁場的磁極的相互作用，在轉子鐵心6產生轉矩，轉子軸8進行旋轉。

對定子2的結構進行更為詳細的說明。如圖2所示，定子線圈4將具有絕緣被覆的長方形截面形狀的導體卷繞所需匝數而呈線圈狀，利用絕緣膠帶等覆蓋絕緣被覆導體的外側，使得沿線圈邊排列的整個導體保持長方形形狀。

如圖3所示，定子線圈4跨過定子鐵心3上所設置的多個槽12進行插入。定子線圈4的一個線圈邊插入到多個槽12中的一個槽12的里側，被稱為下口線圈4b。定子線圈4的另一個線圈邊插入到多個槽12中的隔開規定間隔的另一個槽12的入口側，被稱為上口線圈4a。即，交流電動機1中，定子線圈4以雙層卷繞方式插入于槽12。

將槽12的寬度設定成對利用絕緣膠帶等將絕緣被覆導體保持為長方形形狀的線圈邊(上口線圈4a、下口線圈4b)的最大寬度加上0.3～0.5mm的間隙后的值。由此，定子線圈4可容易地插入槽12，降低了插入時定子線圈4表面的絕緣層發生損傷的可能性。

如圖2所示，槽12中，2個定子線圈4的線圈邊(上口線圈4a、下口線圈4b)在槽12的深度方向上進行排列。各槽12的入口部12a配置有用于防止定子線圈4脫落的槽楔10，并且設有用于形成在交流電動機1運轉時使冷卻風流通的通路的后退部11。

各槽12中設有在將定子線圈4的上口線圈4a側的線圈邊從槽12抬起的情況下、下口線圈4b側的線圈邊能在槽12的里側進行轉動的空間。

圖4示出槽12的放大圖。如圖4所示，槽12設有以與作為其開口部的入口部12a相同寬度而相對的內壁呈平行的平行槽部12b、作為槽12的底面的槽底部12d、以及槽12的寬度擴展的擴大部12c。

槽12中，到從入口部12a到槽底部12d的槽深L的a％的深度為止的部分為平行槽部12b。以下，也將a％的深度位置稱為深度位置e。a％約為60％，例如能設為50％以上、70％以下的數值。

從a％的深度位置e到槽底部12d的部分為擴大部12c。擴大部12c中，從a％的深度位置起以與兩側分別呈α度的張開角度朝向槽底部12d擴展槽寬。α度例如為10度。

擴大部12c中，從槽底部12d起朝向入口部12a以與兩側分別呈β度的張開角度擴大槽寬。β度例如為45度。

由此，本實施方式1中，通過從各槽12的規定深度位置e起朝向槽底部12d以α度(第1角度)擴展槽寬，從而形成空間。規定深度位置e為全體深度L的約60％的深度位置，α度為10度。

此外，各槽12中，通過從槽底部12d起朝向入口側以β度(第2角度)擴展槽寬，從而形成空間，β度例如為45度。

槽12整體的截面形狀呈八邊形形狀。

接著，對交流電動機1的定子線圈4組裝到定子2的情況進行說明。

一個定子線圈4跨2個槽12來進行插入。例如，在槽12的個數為36個的交流電動機1中，每一臺有合計36個的定子線圈4插入槽12。對于大半的定子線圈4，能毫無問題地將各自的線圈邊(上口線圈4a、下口線圈4b)插入到隔開規定間隔的兩處的槽12中。然而，在將最后幾個定子線圈4的一個線圈邊作為下口線圈4b插入到槽12的里側時，已插入的其他定子線圈4的線圈邊作為上口線圈4a存在于槽12的入口側。因此，需要在將上口線圈4a從槽12抬起的狀態下將作為下口線圈4b的線圈邊插入。

槽12中，從槽深度的a(約60)％的位置起朝向槽底部12d以與兩側分別呈α度(10度)的張開角度對槽寬進行擴大。因此，能使已插入槽12中的定子線圈4的下口線圈4b在槽12的里側傾斜至α度(10度)的角度。因此，如圖5所示，能容易地將上口線圈4a抬起到槽12的外側。由此，通過將已插入的其他定子線圈4的上口線圈4a抬起至槽12的外側，使其他的定子線圈4的下口線圈4b向箭頭B的方向移動，從而能容易地進行插入到槽12的作業。另外，下口線圈4b能自由地傾斜至槽12的擴大部12c的錐形的內壁的傾斜度，因此下口線圈4b不會強壓槽12的槽壁，能防止定子線圈4表面的絕緣層受到損傷。

槽12中，從入口部12a起到槽深L的a％(約60％)的深度位置e為平行槽部12b。因此，在所有定子線圈4插入到規定位置的狀態下，雖然槽12的里側的槽寬被擴大了，但下口線圈4b的上部由平行槽部12b所保持。規定深度位置e被決定為使得下口線圈4b的上部位于平行槽部12b的范圍內，且在槽部里側的空間中下口線圈4b能進行轉動。

并且，決定從a％(約60％)的深度位置e起向兩側擴大槽寬的張開角度α度(10度)如圖2所示那樣確保槽12間的定子鐵心齒13的齒根部13b的寬度比齒頭部13a的寬度要大。由此，由定子線圈4產生的磁通通過時的齒根部13b的磁通密度比齒頭部13a的磁通密度要小，能將交流電動機1的功率因數維持為與現有的槽形狀的情況下的功率因數基本同等。

即使定子鐵心3上所設置的槽12的個數為36以外，只要根據槽12的個數設定用于從槽12的a％(約60％)的深度位置e起擴大槽寬的張開角度α，就能設定槽12間的定子鐵心齒13的齒根部13b的齒寬比齒頭部13a的齒寬要大的槽12的截面形狀。

在現有的交流電動機的定子鐵心71中，從齒頭部73a到齒根部73b設置于定子鐵心齒73間的槽72如圖6所示那樣整體為平行槽。定子線圈4的上口線圈4a及下口線圈4b設有規定間隙地插入到槽72的內側，該槽72為平行槽。在定子線圈4插入到槽72的最終階段，若要插入下口線圈4b，則由于已插入的其他定子線圈4的上口線圈4a存在于槽72內，因此若要插入其他定子線圈4的下口線圈4b，則需要抬起已插入的上口線圈4a。

然而，在槽72是平行槽的情況下，定子線圈4的下口線圈4b在槽內的傾斜度較小，因此如圖7所示，無法容易地將已插入的上口線圈4a移動到槽72的外側。因此，需要邊沿箭頭C的方向抬起已插入的定子線圈4的上口線圈4a，邊將其他的定子線圈4的下口線圈4b插入槽72的里側。由于未形成下口線圈4b能進行旋轉的空間，因此該上口線圈4a的抬起多少伴隨著所成形的定子線圈4的變形，因此需要較大的力。在插入最后的定子線圈4的階段，需要抬起多個上口線圈4a，因此除了導致需要耗費大量時間在線圈的插入作業上以外，與所抬起的上口線圈4a對應的下口線圈4b在槽72內被強壓于槽壁等，定子線圈4表面的絕緣層可能發生損傷。

與此相對，根據本實施方式所涉及的交流電動機1，將槽12設為如下形狀：將到從槽12的入口部12a到槽底部12d的槽深L的a％(約60％)的深度位置e為止的部分設為平行槽部12b，從a％(約60％)的深度位置e起朝向槽底部12d以與槽寬方向兩側分別呈α度(10度)的張開角度擴大槽寬，從槽底部12d朝向入口部12a以與槽寬方向兩側分別呈β度(45度)的張開角度擴大槽寬。因此，抬起上口線圈4a的作業變得容易，即使是定子鐵心3的內徑較小的交流電動機1的情況，也能縮短組裝定子鐵心4的作業時間。

并且，在抬起上口線圈4a時，能使下口線圈4b傾斜至與槽12的錐形的內壁相抵接的傾斜度，因此不會有強行按壓至槽12的壁面或定子鐵心3的端部的角部的情況，能降低使定子線圈4表面的絕緣層發生損傷的可能性。

實施方式2.

接著，對本發明的實施方式2進行說明。

實施方式2所涉及的交流電動機1的結構中，僅槽22的截面形狀與上述實施方式1所涉及的交流電動機1的結構不同。

本實施方式2中，如圖8及圖9所示，從約60％的深度位置e起到槽底部22d的擴大部22c中，從深度位置e起以與槽寬方向單側呈α度(10度)的張開角度朝向槽底部22d擴大槽寬。并且，擴大部22c成為如下形狀：從槽底部22d起朝向入口側以β度(45度)的張開角度向同一方向的單側擴大槽寬。由此，將定子線圈4插入到槽22中的方向限定為一個方向，但能期待與上述實施方式1同等的效果。

本實施方式2中，槽22的槽寬僅單側擴大。由此，能確保定子鐵心齒23的齒根部23b的齒寬比齒頭部23a要大的同時，使擴大槽寬的張開角度大至20度。由此，在插入定子線圈4的最終階段，也能期待如下效果：能更容易地進行已插入的線圈的上口線圈部4a的抬起作業。

實施方式3.

接著，對本發明的實施方式3進行說明。

實施方式3所涉及的交流電動機1的結構中，僅槽32的形狀與上述實施方式1所涉及的交流電動機1的結構不同。

本實施方式3中，如圖10及圖11所示，從約60％的深度位置e起到槽底部32d為止的擴大部32c中，從約60％的深度位置e起以與槽寬方向的兩側分別呈α度(10度)的張開角度朝向槽底部32d擴大槽寬。并且，對于擴大部32c的槽底側的面，使從槽底部32d向槽寬方向兩側延伸的面成為凹曲面。

即使將槽32的截面形狀設為上述形狀，也能期待與上述實施方式1同等的效果。

實施方式4.

接著，對本發明的實施方式4進行說明。

實施方式4所涉及的交流電動機1的結構中，僅槽42的形狀與上述實施方式3所涉及的交流電動機1的結構不同。

本實施方式4中，如圖12及圖13所示，從約60％的深度位置e起到槽底部42d為止的擴大部42c中，從約60％的深度位置e起以與槽寬方向單側呈α度(10度)的張開角度朝向槽底部42d擴大槽寬。并且，對于擴大部42c的槽底側的面，在與從槽底部42d擴大槽寬的方向相同一側，使槽底側的面成為凹曲面。由此，將定子線圈4插入到槽42中的方向限定為一個方向，但能期待與上述實施方式3同樣的效果。

并且，槽42的槽寬僅單側擴大，能如上所述那樣確保定子鐵心齒43的齒根部43b的齒寬比齒頭部43a要大的同時，使擴大槽寬的張開角度大至20度，能在插入定子線圈4的最終階段，更容易地進行已插入的上口線圈部4a的抬起作業。

實施方式5.

接著，對本發明的實施方式5進行說明。

實施方式5所涉及的交流電動機1的結構中，僅槽52的形狀與上述實施方式1所涉及的交流電動機1的結構不同。

本實施方式5中，如圖14及圖15所示，將從約60％的深度位置e起到槽底部52d為止的擴大部52c從深度位置e起以與兩側分別呈α度(10度)的張開角度朝向槽底部52d擴大槽寬。槽52的整體形狀呈六邊形形狀。即使將槽52的截面形狀設為上述形狀，也能期待與實施方式1同樣的效果。

實施方式6.

接著，對本發明的實施方式6進行說明。

實施方式6所涉及的交流電動機1的結構中，僅槽62的形狀與上述實施方式5所涉及的交流電動機1的結構不同。

本實施方式6中，如圖16及圖17所示，采用如下形狀：將從約60％的深度位置e起到槽底部62d為止的擴大部62c從深度位置e起以與單側呈α度(10度)的張開角度朝向槽底部62d擴大槽寬。槽整體的形狀為五邊形形狀。由此，將定子線圈4插入到槽62中的方向限定為一個方向，但能期待與上述實施方式5同樣的效果。

并且，槽62的槽寬僅單側擴大，能如上所述那樣在確保定子鐵心齒63的齒根部63b的齒寬比齒頭部63a要大的同時，使擴大槽62的寬度的張開角度大至約20度，能在插入定子線圈4的最終階段，更容易地對已插入的上口線圈部4a進行抬起作業。

槽的截面形狀并不限于上述各實施方式。能任意地決定擴大部的入口側的擴大開始位置e的深度a％，此外，也能任意地設定擴大部的張開角度α、β，也能任意地設定槽寬擴大部的槽底側形狀。

如以上詳細說明的那樣，根據上述各實施方式，設置有在將上口線圈4a從其他的槽12等抬起的情況下能使下口線圈4b在槽的里側進行轉動的空間。利用該空間，能毫無困難地將另一個線圈邊從其他的槽抬起。其結果是，線圈組裝作業變得容易，能降低線圈表面的絕緣覆膜發生損傷的可能性。

將第1角度決定為使得定子鐵心齒的齒根部的寬度不比齒頭部的寬度窄，能將交流電動機1的功率因數維持為與在槽的里側未設置空間的情況基本同等。

各槽22、42、62中，上述空間設置于槽寬方向單側，定子線圈4的插入方向被限制于一個方向，但能增大槽里側的空間的第1角度。實施方式的說明中示出能增大至20度的情況，但將定子鐵心齒的齒根部寬度設定得比齒頭部寬度要寬即可，并不限定于20度。

工業上的實用性

本發明適于作為雙層卷繞方式的交流電動機的定子結構來采用。交流電動機可以是感應電動機，也可以是同步電動機。

標號說明

1交流電動機、2定子、3定子鐵心、4定子線圈、4a上口線圈、4b下口線圈、5轉子、6轉子鐵心、7轉子導體、8轉子軸、9框架、10槽楔、11后退部、12槽、12a入口部、12b平行槽部、12c擴大部、12d槽底部、13定子鐵心齒、13a齒頭部、13b齒根部、21定子鐵心、22槽、22a入口部、22b平行槽部、22c擴大部、22d槽底部、23定子鐵心齒、23a齒頭部、23b齒根部、31定子鐵心、32槽、32a入口部、32b平行槽部、32c擴大部、32d槽底部、33定子鐵心齒、33a齒頭部、33b齒根部、41定子鐵心、42槽、42a入口部、42b平行槽部、42c擴大部、42d槽底部、43定子鐵心齒、43a齒頭部、43b齒根部、51定子鐵心、52槽、52a入口部、52b平行槽部、52c擴大部、52d槽底部、53定子鐵心齒、53a齒頭部、53b齒根部、61定子鐵心、62槽、62a入口部、62b平行槽部、62c擴大部、62d槽底部、63定子鐵心齒、63a齒頭部、63b齒根部、71定子鐵心、72槽、73定子鐵心齒、73a齒頭部、73b齒根部、AX轉軸、B下口線圈的插入方向、C上口線圈的抬起方向。