同心卷繞線圈的成形方法以及成形裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及同心卷繞線圈的成形方法以及成形裝置，特別涉及由纏繞規定多匝數的扁平導線成形出從定子鐵芯的軸向端面突出的線圈端部形成為多個不同的非直線形狀的同心卷繞線圈的成形方法以及成形裝置。
【背景技術】
[0002]以往，公知有從定子鐵芯的軸向端面突出的線圈端部形成為多個不同的非直線形狀的定子線圈的成形方法以及成形裝置(例如，參照專利文獻I)。該專利文獻I記載的成形裝置具備:保持機構，其對剖面形成為矩形狀的扁平導線進行保持；金屬模，其將保持于保持機構的規定長度的扁平導線折彎加工成定子線圈；以及移動機構，其使金屬模朝向保持機構行程移動。在上述成形裝置中，若通過移動機構使金屬模朝向保持機構行程移動，則保持于保持機構的規定長度的扁平導線被折彎加工成與定子線圈的線圈端部對應的對應部位形成為曲柄狀、圓弧狀以及屈曲狀。若進行上述折彎加工，則成形出對線圈端部實施了曲柄成形、圓弧成形以及沿邊成形的單層定子線圈。
[0003]專利文獻1:日本特開2012-239371號公報
[0004]然而，上述專利文獻I記載的技術是由扁平導線成形出單層定子線圈的技術，因此難以應用于由纏繞多匝數的扁平導線成形出同心卷繞線圈的情況。另外，即便應用，成形出同心卷繞線圈也花費功夫、時間，并且存在成形精度降低的可能性。
【發明內容】
[0005]本發明是鑒于上述點而完成的，其目的在于提供能夠簡易且在短時間內高精度地進行線圈端部形成為多個不同的非直線形狀的同心卷繞線圈的成形的同心卷繞線圈的成形方法以及成形裝置。
[0006]本發明的一實施方式是一種同心卷繞線圈(14)的成形方法，其由纏繞規定多匝數的扁平導線(28)成形出從定子鐵芯(12)的軸向端面突出的線圈端部(34、36)形成為多個不同的非直線形狀的同心卷繞線圈(14)，其中，通過使金屬模(42、44)相對于安置好的上述扁平導線(28)沿規定方向行程移動而以一道工序將上述線圈端部(34、36)形成為上述多個不同的非直線形狀，使用具有在安置的上述扁平導線(28)的繞組的層疊方向上隔著規定的間隙而排列配置的多個翅片(62、84)的翅片狀金屬模(44)，將上述扁平導線(28)的與上述線圈端部(34、36)對應的對應部位插入上述規定的間隙，由此朝向上述層疊方向進行折彎加工，且使用與上述翅片狀金屬模(44) 一體構成并具有朝向與安置的上述扁平導線(28)的上述層疊方向正交的正交方向的加工面(46、50、54、58)的外形成形用金屬模(42,44)來朝向上述正交方向進行折彎加工，從該對應部位的中央側朝向兩外側進行上述扁平導線(28)的上述對應部位的折彎加工。
[0007]本發明的一實施方式是一種同心卷繞線圈(14)的成形裝置(40)，其由纏繞規定多匝數的扁平導線(28)成形出從定子鐵芯(12)的軸向端面突出的線圈端部(34、36)形成為多個不同的非直線形狀的同心卷繞線圈(14)，其中，所述成形裝置(40)具備:翅片狀金屬模(44)，其具有在安置的上述扁平導線(28)的繞組的層疊方向上隔著規定的間隙而排列配置的多個翅片(62、84)，將上述扁平導線(28)的與上述線圈端部(34、36)對應的對應部位插入上述間隙，由此來朝向上述層疊方向進行折彎加工；外形成形用金屬模(42、44)，其與上述翅片狀金屬模(44) 一體構成，并具有朝向與安置的上述扁平導線(28)的上述層疊方向正交的正交方向的加工面(46、50、54、58)，朝向上述正交方向對上述扁平導線(28)的上述對應部位進行折彎加工；以及移動機構(100、102、104、106)，其使上述翅片狀金屬模(44)以及上述外形成形用金屬模(42、44)相對于安置好的上述扁平導線(28)而沿規定方向行程移動，從該對應部位的中央側朝向兩外側來進行上述扁平導線(28)的上述對應部位的折彎加工。
[0008]根據本發明，能夠簡易且以短時間高精度地進行線圈端部形成為多個不同的非直線形狀的同心卷繞線圈的成形。
【附圖說明】
[0009]圖1是供由作為本發明的一實施例的同心卷繞線圈構成的線圈組搭載的定子的結構圖。
[0010]圖2是用于對使用多個本實施例的同心卷繞線圈來構成線圈組的方法進行說明的圖。
[0011]圖3是本實施例的同心卷繞線圈的成形完成前的結構圖。
[0012]圖4是本實施例的同心卷繞線圈的成形完成后的結構圖。
[0013]圖5是本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置的立體圖。
[0014]圖6是本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置的俯視圖。
[0015]圖7是本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置所具備的外形成形用金屬模的凸模的結構圖。
[0016]圖8是本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置所具備的外形成形用金屬模的凹模的結構圖。
[0017]圖9是本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置所具備的翅片狀金屬模的結構圖。
[0018]圖10是基于本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置的成形完成后的立體圖。
[0019]圖11是基于本實施例的同心卷繞線圈的成形裝置的成形完成后的俯視圖。
[0020]圖12是呈現基于作為本發明的變形例的同心卷繞線圈的成形裝置的成形順序的圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，使用附圖對本發明所涉及的同心卷繞線圈的成形方法以及成形裝置的【具體實施方式】進行說明。
[0022]圖1是表示供由作為本發明的一實施例的同心卷繞線圈構成的線圈組搭載的定子的結構圖。此外，圖1 (A)表示定子組裝完成前的狀態，另外，圖1 (B)表示定子組裝完成后的狀態。圖2是表示用于對使用多個本實施例的同心卷繞線圈來構成線圈組的方法進行說明的圖。此外，圖2(A)表示兩個同心卷繞線圈組裝完成前的狀態，另外，圖2(B)表示兩個同心卷繞線圈的組裝完成后的狀態。圖3表示本實施例的同心卷繞線圈成形完成前的結構圖。另外，圖4表示本實施例的同心卷繞線圈成形完成后的結構圖。此外，圖3(A)、圖3(B)以及圖4 (A)、圖4 (B)表不立體圖，另外，圖3 (C)以及圖4 (C)表不俯視圖。
[0023]在本實施例中，定子10例如是在三相交流馬達等旋轉電機中使用的固定件。定子10相對于作為旋轉件的轉子隔著規定氣隙地配置于徑向外側，通過通電產生使轉子旋轉的磁場。定子10具備定子鐵芯12和定子線圈14。定子鐵芯12是形成為中空圓筒狀的部件。此外，定子鐵芯12也可以是沿軸向層疊涂覆了絕緣層的多個電磁鋼板而形成的。另外，在定子鐵芯12的徑向外側面可以安裝圓筒狀的軛，該圓筒狀的軛由涂覆了絕緣層的對軟磁性體粉末壓縮成型的材料形成。
[0024]定子鐵芯12具有形成為圓環狀的軛16和從軛16的徑向內側面朝向徑向內側(軸中心側)突出的齒18。齒18在軛16的徑向內側面沿周向設置有多個(例如96個)，且沿周向等間隔地設置。在周向上鄰接的兩個齒18之間形成有槽20。
[0025]在各齒18分別卷繞有上述定子線圈14。定子線圈14相對于定子鐵芯12而在定子鐵芯12的徑向內側沿周向配設有多個(例如96個)。定子線圈14通過沿周向配設多個而構成線圈組22。線圈組22通過以沿周向排列的方式配置多個定子線圈14而形成為圓環狀。線圈組22是通過沿周向一個一個錯開地配置收納多個定子線圈14的槽20并且針對每一個槽20沿各定子線圈14的導線纏繞的層疊方向(即徑向)重疊周向上分離規定距離而存在的兩個定子線圈14構成的。
[0026]此外，在定子10例如應用于三相交流馬達的情況下，各定子線圈14分別構成U相線圈、V相線圈以及W相線圈中的任一線圈。在該情況下，作為定子線圈14的U相線圈、V相線圈以及W相線圈沿周向依次卷繞于齒18。
[0027]定子鐵芯12由周向上分割的多個(例如48個)分割式鐵芯24構成。S卩，定子鐵芯12在周向上分割為多個分割式鐵芯24。全部的分割式鐵芯24彼此具有相同的形狀，具體而言，具有包括相互相同的周向角度的軛16和兩個齒18的形狀。
[0028]定子10另外還具備確保定子鐵芯12與定子線圈14的絕緣性的絕緣部件26。絕緣部件26針對定子鐵芯12所具有的每個分割式鐵芯24而設置。絕緣部件26具有與分割式鐵芯24的形狀一致的形狀。絕緣部件26由紙、樹脂(例如熱固化性樹脂、熱塑性樹脂等)等構成，在分割式鐵芯24與定子線圈14之間形成有薄膜絕緣層。
[0029]安裝了絕緣部件26的分割式鐵芯24以線圈組22所具有定子線圈14配置于兩個齒18之間的槽20的方式從徑向外側插入線圈組22。而且，若全部的分割式鐵芯24組裝于線圈組22，則構成組裝有定子鐵芯12和定子線圈14的定子10。
[0030]定子線圈14由剖面形成為矩形狀(具體而言為長方形)的扁平導線構成。周向上配設有多個的各定子線圈14分別是通過折彎加工纏繞規定多匝數(例如5周)的扁平導線而成形的同心卷繞線圈。以下，將定子線圈14成形完成前的扁平導線稱為扁平導線28，另外，將成形完成后的定子線圈14稱為同心卷繞線圈14。
[0031]扁平導線28通過將一根直線狀的金屬線卷繞于橢圓形狀卷線裝置的橢圓形狀的金屬模而如圖3所示地形成為纏繞規定多匝數的近似橢圓形狀。此外，扁平導線28的角部可以進行倒角加工。扁平導線28由導電性高的例如銅、鋁等金屬構成。另外，同心卷繞線圈14通過使用后述的成形裝置折彎加工近似橢圓形狀的扁平導線28而如圖4所示地形成為纏繞規定多匝數的近似六邊形狀。
[0032]同心卷繞線圈14具有插槽部30、32和線圈端部34、36。插槽部30、32是收納于定子鐵芯12的槽20內的部位。線圈端部34、36是從定子鐵芯12的軸向兩端部朝向軸向外側突出的部位。插槽部30、32以在軸向上貫穿定子鐵芯12的周向上分離規定距離的相互不同槽20的方式而大致呈直線狀地延伸。線圈端部34、36以在相對于定子鐵芯12的軸向兩端部位于軸向外側的位置將周向兩個插槽部30、32彼此連接起來的方式彎曲。
[0033]成形完成前的扁平導線28構成為與同心卷繞線圈14的插槽部30、32對應的槽對應部位大致形成為直線狀且與同心卷繞線圈14的線圈端部34、36對應的線圈端部對應部位將兩側的槽對應部位彼此大致呈直線狀地連接起來，在層疊方向上排列的導線彼此平行排列。在扁平導線28的層疊方向上排列的導線中各層的槽對應部位以及與線圈端部36對應的線圈端部對應部位形成于相同的平面上。另一方面，在扁平導線28的層疊方向上排列的導線中各層的與線圈端部34對應的線圈端部對應部位形成為通過傾斜地連接并度過兩側的槽對應部位之間來對在扁平導線28的層疊方向上排列的全部的導線分別進行一層的線道變更。
[0034]同心卷繞線圈14的兩端為了與其他同心卷繞線圈14或端子連接而朝向定子鐵芯12的軸向兩端中相同的軸向側(以下，稱為軸向引線側)突出。線圈端部34設置于軸向引線側，另外，線圈端部36設置在與軸向引線側相反的軸向引線相反側。以下，將線圈端部34稱為引線側線圈端部34，另外，將線圈端部36稱為引線相反側線圈端部36。插槽部30設置于周向一側，另外，插槽部32設置于周向另一側。以下，將插槽部30稱為一側插槽部30，另外，將插槽部32稱為另一側插槽部32。
[0035]插槽部30、32彼此在與軸向正交的周向上分離規定角度距離。另外，同心卷繞線圈14構成為在扁平導線28的剖面短邊方向上層疊有多根導線。同心卷繞線圈14構成為在層疊方向上相鄰的導線間形成有規定的間隙。同心卷繞線圈14以插槽部30、32間的距離根據層疊方向位置而變化的方式形成為剖面呈梯形狀。該剖面呈梯形狀的形成是為了將同心卷繞線圈14的插槽部30、32分別適當地收納于槽20而進行的。同心卷繞線圈14以導線的層疊方向和與定子鐵芯12的軸向正交的徑向一致的方式組裝于定子鐵芯12。
[0036]在上述同心卷繞線圈14中，當扁平導線28的纏繞匝數例如為“5”時，在引線相反側線圈端部36、一側插槽部30、以及另一側插槽部32中，各自的導線的層疊數為5層，另一方面，在引線側線圈端部34中，導線的層疊數為4層。
[0037]同心卷繞線圈14的線圈端部34、36分別形成為多個不同的非直線形狀。具體而言，線圈端部34、36分別形成為3種非直線形狀，即成形為朝向定子鐵芯12的徑向而呈階梯狀地屈曲的曲柄狀(曲柄成形)、成形為配合圓環狀的定子鐵芯12的圓弧而彎曲的圓弧狀(圓弧成形)、并且成形為在扁平導線28的剖面較長方向上屈曲的屈曲狀(沿邊成形)。
[0038]曲柄成形以及圓弧成形是在朝向扁平導線28的層疊方向的徑向上的折彎加工，另外，沿邊成形是朝向與扁平導線28的層疊方向正交的正交方向的折彎加工。曲柄成形是為了導線間在扁平導線28的層疊方向上的線道更改(lane change)而進行的折彎加工。圓弧成形是為了將同心卷繞線圈14高效地收