同心卷繞線圈的成形方法以及成形裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(guī)定多匝數(shù)的扁平導(dǎo)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(gè)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(shù)】
[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(gè)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(xiàn)I)。該專利文獻(xiàn)I記載的成形裝置具備:保持機(jī)構(gòu)，其對(duì)剖面形成為矩形狀的扁平導(dǎo)線進(jìn)行保持；金屬模，其將保持于保持機(jī)構(gòu)的規(guī)定長(zhǎng)度的扁平導(dǎo)線折彎加工成定子線圈；以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使金屬模朝向保持機(jī)構(gòu)行程移動(dòng)。在上述成形裝置中，若通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)使金屬模朝向保持機(jī)構(gòu)行程移動(dòng)，則保持于保持機(jī)構(gòu)的規(guī)定長(zhǎng)度的扁平導(dǎo)線被折彎加工成與定子線圈的線圈端部對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)部位形成為曲柄狀、圓弧狀以及屈曲狀。若進(jìn)行上述折彎加工，則成形出對(duì)線圈端部實(shí)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(xiàn)1:日本特開(kāi)2012-239371號(hào)公報(bào)
[0004]然而，上述專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)是由扁平導(dǎo)線成形出單層定子線圈的技術(shù)，因此難以應(yīng)用于由纏繞多匝數(shù)的扁平導(dǎo)線成形出同心卷繞線圈的情況。另外，即便應(yīng)用，成形出同心卷繞線圈也花費(fèi)功夫、時(shí)間，并且存在成形精度降低的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是鑒于上述點(diǎn)而完成的，其目的在于提供能夠簡(jiǎn)易且在短時(shí)間內(nèi)高精度地進(jìn)行線圈端部形成為多個(gè)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(fā)明的一實(shí)施方式是一種同心卷繞線圈(14)的成形方法，其由纏繞規(guī)定多匝數(shù)的扁平導(dǎo)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(gè)不同的非直線形狀的同心卷繞線圈(14)，其中，通過(guò)使金屬模(42、44)相對(duì)于安置好的上述扁平導(dǎo)線(28)沿規(guī)定方向行程移動(dòng)而以一道工序?qū)⑸鲜鼍€圈端部(34、36)形成為上述多個(gè)不同的非直線形狀，使用具有在安置的上述扁平導(dǎo)線(28)的繞組的層疊方向上隔著規(guī)定的間隙而排列配置的多個(gè)翅片(62、84)的翅片狀金屬模(44)，將上述扁平導(dǎo)線(28)的與上述線圈端部(34、36)對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)部位插入上述規(guī)定的間隙，由此朝向上述層疊方向進(jìn)行折彎加工，且使用與上述翅片狀金屬模(44) 一體構(gòu)成并具有朝向與安置的上述扁平導(dǎo)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(lái)朝向上述正交方向進(jìn)行折彎加工，從該對(duì)應(yīng)部位的中央側(cè)朝向兩外側(cè)進(jìn)行上述扁平導(dǎo)線(28)的上述對(duì)應(yīng)部位的折彎加工。
[0007]本發(fā)明的一實(shí)施方式是一種同心卷繞線圈(14)的成形裝置(40)，其由纏繞規(guī)定多匝數(shù)的扁平導(dǎo)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(gè)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(dǎo)線(28)的繞組的層疊方向上隔著規(guī)定的間隙而排列配置的多個(gè)翅片(62、84)，將上述扁平導(dǎo)線(28)的與上述線圈端部(34、36)對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)部位插入上述間隙，由此來(lái)朝向上述層疊方向進(jìn)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(gòu)成，并具有朝向與安置的上述扁平導(dǎo)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?qū)ι鲜霰馄綄?dǎo)線(28)的上述對(duì)應(yīng)部位進(jìn)行折彎加工；以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)(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(duì)于安置好的上述扁平導(dǎo)線(28)而沿規(guī)定方向行程移動(dòng)，從該對(duì)應(yīng)部位的中央側(cè)朝向兩外側(cè)來(lái)進(jìn)行上述扁平導(dǎo)線(28)的上述對(duì)應(yīng)部位的折彎加工。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，能夠簡(jiǎn)易且以短時(shí)間高精度地進(jìn)行線圈端部形成為多個(gè)不同的非直線形狀的同心卷繞線圈的成形。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是供由作為本發(fā)明的一實(shí)施例的同心卷繞線圈構(gòu)成的線圈組搭載的定子的結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2是用于對(duì)使用多個(gè)本實(shí)施例的同心卷繞線圈來(lái)構(gòu)成線圈組的方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0011]圖3是本實(shí)施例的同心卷繞線圈的成形完成前的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖4是本實(shí)施例的同心卷繞線圈的成形完成后的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖5是本實(shí)施例的同心卷繞線圈的成形裝置的立體圖。
[0014]圖6是本實(shí)施例的同心卷繞線圈的成形裝置的俯視圖。
[0015]圖7是本實(shí)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(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖8是本實(shí)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(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖9是本實(shí)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(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖10是基于本實(shí)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(shí)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(xiàn)基于作為本發(fā)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(shí)施方式】
[0021]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)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(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0022]圖1是表示供由作為本發(fā)明的一實(shí)施例的同心卷繞線圈構(gòu)成的線圈組搭載的定子的結(jié)構(gòu)圖。此外，圖1 (A)表示定子組裝完成前的狀態(tài)，另外，圖1 (B)表示定子組裝完成后的狀態(tài)。圖2是表示用于對(duì)使用多個(gè)本實(shí)施例的同心卷繞線圈來(lái)構(gòu)成線圈組的方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。此外，圖2(A)表示兩個(gè)同心卷繞線圈組裝完成前的狀態(tài)，另外，圖2(B)表示兩個(gè)同心卷繞線圈的組裝完成后的狀態(tài)。圖3表示本實(shí)施例的同心卷繞線圈成形完成前的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖4表示本實(shí)施例的同心卷繞線圈成形完成后的結(jié)構(gòu)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(shí)施例中，定子10例如是在三相交流馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)中使用的固定件。定子10相對(duì)于作為旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)子隔著規(guī)定氣隙地配置于徑向外側(cè)，通過(guò)通電產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。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?qǐng)A筒狀的部件。此外，定子鐵芯12也可以是沿軸向?qū)盈B涂覆了絕緣層的多個(gè)電磁鋼板而形成的。另外，在定子鐵芯12的徑向外側(cè)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(duì)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(huán)狀的軛16和從軛16的徑向內(nèi)側(cè)面朝向徑向內(nèi)側(cè)(軸中心側(cè))突出的齒18。齒18在軛16的徑向內(nèi)側(cè)面沿周向設(shè)置有多個(gè)(例如96個(gè))，且沿周向等間隔地設(shè)置。在周向上鄰接的兩個(gè)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(duì)于定子鐵芯12而在定子鐵芯12的徑向內(nèi)側(cè)沿周向配設(shè)有多個(gè)(例如96個(gè))。定子線圈14通過(guò)沿周向配設(shè)多個(gè)而構(gòu)成線圈組22。線圈組22通過(guò)以沿周向排列的方式配置多個(gè)定子線圈14而形成為圓環(huán)狀。線圈組22是通過(guò)沿周向一個(gè)一個(gè)錯(cuò)開(kāi)地配置收納多個(gè)定子線圈14的槽20并且針對(duì)每一個(gè)槽20沿各定子線圈14的導(dǎo)線纏繞的層疊方向(即徑向)重疊周向上分離規(guī)定距離而存在的兩個(gè)定子線圈14構(gòu)成的。
[0026]此外，在定子10例如應(yīng)用于三相交流馬達(dá)的情況下，各定子線圈14分別構(gòu)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(gè)(例如48個(gè))分割式鐵芯24構(gòu)成。S卩，定子鐵芯12在周向上分割為多個(gè)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(gè)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(duì)定子鐵芯12所具有的每個(gè)分割式鐵芯24而設(shè)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(shù)脂(例如熱固化性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂等)等構(gòu)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(gè)齒18之間的槽20的方式從徑向外側(cè)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(gòu)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(zhǎng)方形)的扁平導(dǎo)線構(gòu)成。周向上配設(shè)有多個(gè)的各定子線圈14分別是通過(guò)折彎加工纏繞規(guī)定多匝數(shù)(例如5周)的扁平導(dǎo)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(dǎo)線稱為扁平導(dǎo)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(dǎo)線28通過(guò)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(guī)定多匝數(shù)的近似橢圓形狀。此外，扁平導(dǎo)線28的角部可以進(jìn)行倒角加工。扁平導(dǎo)線28由導(dǎo)電性高的例如銅、鋁等金屬構(gòu)成。另外，同心卷繞線圈14通過(guò)使用后述的成形裝置折彎加工近似橢圓形狀的扁平導(dǎo)線28而如圖4所示地形成為纏繞規(guī)定多匝數(shù)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(nèi)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(cè)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(guī)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(duì)于定子鐵芯12的軸向兩端部位于軸向外側(cè)的位置將周向兩個(gè)插槽部30、32彼此連接起來(lái)的方式彎曲。
[0033]成形完成前的扁平導(dǎo)線28構(gòu)成為與同心卷繞線圈14的插槽部30、32對(duì)應(yīng)的槽對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的線圈端部對(duì)應(yīng)部位將兩側(cè)的槽對(duì)應(yīng)部位彼此大致呈直線狀地連接起來(lái)，在層疊方向上排列的導(dǎo)線彼此平行排列。在扁平導(dǎo)線28的層疊方向上排列的導(dǎo)線中各層的槽對(duì)應(yīng)部位以及與線圈端部36對(duì)應(yīng)的線圈端部對(duì)應(yīng)部位形成于相同的平面上。另一方面，在扁平導(dǎo)線28的層疊方向上排列的導(dǎo)線中各層的與線圈端部34對(duì)應(yīng)的線圈端部對(duì)應(yīng)部位形成為通過(guò)傾斜地連接并度過(guò)兩側(cè)的槽對(duì)應(yīng)部位之間來(lái)對(duì)在扁平導(dǎo)線28的層疊方向上排列的全部的導(dǎo)線分別進(jìn)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(cè)(以下，稱為軸向引線側(cè))突出。線圈端部34設(shè)置于軸向引線側(cè)，另外，線圈端部36設(shè)置在與軸向引線側(cè)相反的軸向引線相反側(cè)。以下，將線圈端部34稱為引線側(cè)線圈端部34，另外，將線圈端部36稱為引線相反側(cè)線圈端部36。插槽部30設(shè)置于周向一側(cè)，另外，插槽部32設(shè)置于周向另一側(cè)。以下，將插槽部30稱為一側(cè)插槽部30，另外，將插槽部32稱為另一側(cè)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(guī)定角度距離。另外，同心卷繞線圈14構(gòu)成為在扁平導(dǎo)線28的剖面短邊方向上層疊有多根導(dǎo)線。同心卷繞線圈14構(gòu)成為在層疊方向上相鄰的導(dǎo)線間形成有規(guī)定的間隙。同心卷繞線圈14以插槽部30、32間的距離根據(jù)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(dāng)?shù)厥占{于槽20而進(jìn)行的。同心卷繞線圈14以導(dǎo)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(dāng)扁平導(dǎo)線28的纏繞匝數(shù)例如為“5”時(shí)，在引線相反側(cè)線圈端部36、一側(cè)插槽部30、以及另一側(cè)插槽部32中，各自的導(dǎo)線的層疊數(shù)為5層，另一方面，在引線側(cè)線圈端部34中，導(dǎo)線的層疊數(shù)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(gè)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(huán)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(dǎo)線28的剖面較長(zhǎng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線間在扁平導(dǎo)線28的層疊方向上的線道更改(lane change)而進(jìn)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