專利名稱：定子以及用于定子的單位線圈的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及定子以及用于定子的單位線圈的制造方法，所述定子包括定子鐵芯和被組裝在定子鐵芯上的分布卷繞型的多相線圈，多相線圈由將扁平導線卷繞多次而成的多個單位線圈構成。
背景技術：
近年來，混合動力車和電動汽車等的需求提高，作為其驅(qū)動源而被使用的車載用馬達的開發(fā)正在進行。這里，車載用馬達被要求高輸出化且小型化。特別是在混合動力車中，由于需要將馬達容納在發(fā)動機艙中，因此小型化的要求更為嚴格。因此，對車載用馬達的小型化、高輸出化進行了各種研究。例如，下述的專利文獻I中所記載的定子具有通過將矩形導線(扁平導線)卷繞多次而形成的多個單位線圈。多個單位線圈被組裝到定子鐵芯的槽中，按照每個相被連接而構成分布卷繞型的多相線圈。單位線圈包括被插入到定子鐵芯的槽內(nèi)的直線部以及被配置在定子鐵芯的兩端面上的線圈末端部。在線圈末端部形成不伴隨扭轉(zhuǎn)的彎曲形狀部。各單位線圈跨過異相用的槽而以被同芯卷繞的形狀被組裝到定子鐵芯上。這里，如專利文獻I所記載的那樣，作為定子的多相線圈的形式而具有集中繞組型和分布卷繞型。集中繞組型按照定子鐵芯的每個齒集中來卷繞線圈。分布卷繞型是跨過定子鐵芯的多個槽來卷繞多個單位線圈，在線圈末端部以異相或同相的單位線圈之間重疊的方式被配置。具有集中繞組型的多相線圈的定子能夠減小線圈末端部，對馬達的小型化和高效率化有效。具有分布卷繞型的多相線圈的定子能夠使定子內(nèi)周的旋轉(zhuǎn)磁場更接近正弦波，與集中繞組型相比能夠以高輸出實現(xiàn)低噪聲。對兩種類型共用，通過在線圈電線上使用扁平導線來提高槽中的線圈填充系數(shù)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)馬達的高輸出化。另一方面，在下述的專利文獻2中，記載了多相線圈在定子鐵芯上被單相同芯卷繞而被構成的定子。這里，多相線圈包括分別是單位線圈的第一U相線圈、第二U相線圈、第一 V相線圈、第二 V相線圈、第一 W相線圈以及第二 W相線圈。第一 U相線圈通過將第一電線線圈、第二電線線圈以及第三電線線圈進行單相同芯卷繞來構成。并且，第一電線線圈的卷繞結束端部和第二電線線圈的卷繞開始端部彼此被連接，第二電線線圈的卷繞結束端部和第三電線線圈的卷繞開始端部彼此被連接。即，第一U相線圈以被同芯卷繞的三層電線線圈彼此構成一個單位線圈來構成。第一電線線圈的卷繞開始端部和第三電線線圈的卷 繞結束端部分別成為與第二 U相線圈連接的一對連接端部。對于第二U相線圈、第一V相線圈、第二 V相線圈、第一 W相線圈以及第二 W相線圈的構成也是與上述同樣的。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特開2008-104293號公報；專利文獻2 :日本專利文獻特開2008-099441號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明想要解決的問題這里，考慮如專利文獻2所記載的那樣，將在專利文獻I中記載的單位線圈構成為多層同芯繞組。但是，在那樣構成的情況下，必須將各層線圈的卷繞開始端部和卷繞結束端部彼此連接。因此，需要繁瑣的連接操作。另外，由于所述連接部有多個，因此定子的線圈末端體積大，有可能妨礙定子的小型化。本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種定子以及用于該定子的單位線圈的制造方法，所述定子為了構成多相線圈而使單位線圈的連接操作簡單化，并能夠減少線圈末端的體積。用于解決問題的手段(I)為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方式主旨在于，一種定子，包括定子鐵芯， 定子鐵芯具有多個槽；以及分布卷繞型的多相線圈，多相線圈被設置在定子鐵芯上，多相線圈包括通過將扁平導線卷繞多次而形成的多個單位線圈，多個單位線圈被組裝到定子鐵芯的多個槽中而被連接，單位線圈包括被同芯卷繞的多層線圈，多層線圈通過連續(xù)的一根扁平導線形成，多層線圈包括最外層線圈和最內(nèi)層線圈，最外層線圈的卷繞開始端部或卷繞結束端部和最內(nèi)層線圈的卷繞結束端部或卷繞開始端部構成單位線圈的第一連接端部和第二連接端部，第一連接端部和第二連接端部被分開配置在單位線圈的軸線方向上的兩端。根據(jù)上述(I)的構成，分布卷繞型的多相線圈由彼此相不同的線圈構成，例如由U相線圈、V相線圈以及W相線圈構成。各相的線圈通過將多個單位線圈彼此串聯(lián)連接來構成。這里，在定子鐵芯上，只要將相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部相互連接、并將第二連接端部相互連接即可。因此，與使用了以往的單位線圈的定子不同，不需要將構成相同單位線圈的多層線圈之間彼此連接。(2)為了實現(xiàn)上述目的，在上述⑴的構成中，優(yōu)選的是，被設置在各單位線圈上的第一連接端部和第二連接端部這兩者被配置在定子鐵芯的軸線方向上的一個端面上，并且第一連接端部和第二連接端部中的一者被配置在定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置，另一者被配置在定子鐵芯的靠外周的位置，多個單位線圈中構成同相的相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部被互相連接，同樣地，構成同相的相鄰的單位線圈彼此的第二連接端部被互相連接。根據(jù)上述(2)的構成，具有上述(I)的構成的作用，并且構成同相的相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部的連接部和第二連接端部的連接部被分開配置在定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置和靠外周的位置。(3)為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第二方式主旨在于，一種定子包括定子鐵芯，定子鐵芯具有多個槽；以及分布卷繞型的多相線圈，多相線圈被設置在定子鐵芯上，多相線圈包括通過將扁平導線卷繞多次而形成的多個單位線圈，多個單位線圈被組裝到定子鐵芯的多個槽中而被連接，單位線圈包括被同芯卷繞的多層線圈，多層線圈通過連續(xù)的一根扁平導線形成，多層線圈包括最外層線圈和最內(nèi)層線圈，最外層線圈的卷繞開始端部或卷繞結束端部和最內(nèi)層線圈的卷繞結束端部或卷繞開始端部構成單位線圈的第一連接端部和第二連接端部，第一連接端部和第二連接端部這兩者被配置在單位線圈的軸線方向上的兩端中的一端。
根據(jù)上述(3)的構成，分布卷繞型的多相線圈由彼此相不同的線圈構成，例如由U相線圈、V相線圈以及W相線圈構成。各相的線圈通過將多個單位線圈彼此串聯(lián)連接來構成。此時，在定子鐵芯上，只要將相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部相互連接、并將第二連接端部相互連接即可。因此，與使用了以往的單位線圈的定子不同，不需要將構成相同單位線圈的多層線圈之間彼此連接。(4)為了實現(xiàn)上述目的，在上述(3)的構成中，優(yōu)選的是，被設置在各單位線圈上的第一連接端部和第二連接端部這兩者被配置在定子鐵芯的軸線方向上的一個端面上，并且第一連接端部和第二連接端部這兩者被配置在定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置或者靠外周的位置，多個單位線圈中構成同相的相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部被互相連接，同樣 地，構成同相的相鄰的單位線圈彼此的第二連接端部被互相連接。根據(jù)上述(4)的構成，具有上述(3)的構成的作用，并且構成同相的相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部的連接部和第二連接端部的連接部被一起配置在定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置或靠外周的位置。(5)為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第三方式的主旨在于，一種單位線圈的制造方法，所述單位線圈被用于上述(I)的構成中的定子，所述制造方法依次通過以下工序來制造包括被同芯卷繞的多層線圈的單位線圈，所述工序為卷繞工序，使用卷繞模具在各卷繞體部的外周將一根扁平導線從卷繞模具的一端側向另一端側卷繞成螺旋狀，并在臺階部的外周延長扁平導線來形成連結部，其中，卷繞模具具有大致棱柱形，并被形成為在卷繞模具的外周至少形成一個臺階部，并且以臺階部為邊界在軸線方向上依次連接多個尺寸不同的卷繞體部；脫模工序，將被卷繞的扁平導線從卷繞模具中取出；以及移動工序，通過使連結部發(fā)生塑性變形來使多個卷繞體部中在小的卷繞體部被卷繞的小線圈部向在大的卷繞體部被卷繞的大線圈部的內(nèi)側相對移動。根據(jù)上述(5)的構成，能夠通過一根連接的扁平導線容易地使多層線圈進行同芯卷繞。(6)為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第四方式的主旨在于，一種單位線圈的制造方法，所述單位線圈被用于上述(3)的構成中的定子，所述制造方法依次通過以下工序來制造包括被同芯卷繞的兩層線圈的單位線圈，所述工序為內(nèi)層卷繞工序，通過將一根扁平導線從具有大致棱柱形的內(nèi)層卷繞模具的一端側向另一端側在內(nèi)層卷繞模具的外周卷繞成螺旋狀，從而形成內(nèi)層線圈；外層卷繞模具移動工序，使具有大致方形筒狀的外層卷繞模具向內(nèi)層線圈的外側移動；外層卷繞工序，經(jīng)由延長了內(nèi)層線圈的卷繞結束端部而成的連結部從外層卷繞模具的一端側向另一端側在外層卷繞模具的外周將扁平導線向與內(nèi)層線圈的卷入方向相反的方向卷繞成螺旋狀，從而形成外層線圈；以及脫模工序，將被形成的內(nèi)層線圈和外層線圈從內(nèi)層卷繞模具和外層卷繞模具中取出。根據(jù)上述(6)的構成，能夠通過一根連接的扁平導線容易地使多層線圈進行同芯卷繞。發(fā)明效果根據(jù)上述(I)至(4)的構成，能夠簡化為了構成多相線圈而進行的單位線圈的連接操作，并能夠減少定子的線圈末端的體積。根據(jù)上述(5)和(6)的構成，能夠通過一根扁平導線容易制造至少由外層線圈和內(nèi)層線圈構成的單位線圈。


圖I涉及第一實施方式，是示出定子的立體圖；圖2涉及第一實施方式，是示出一個單位線圈的正面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖；圖3涉及第一實施方式，是示出一個單位線圈的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖；圖4涉及第一實施方式，是示出一個單位線圈的平面圖；、圖5涉及第一實施方式，是示出被重疊的兩個單位線圈的立體圖；圖6涉及第一實施方式，是概略地示出在線圈籠中插入定子鐵芯的被分割的塊的情況的立體圖；圖7涉及第一實施方式，是對被設置在定子鐵芯的構成W相線圈的八個單位線圈僅概略性地示出它們的外層線圈的配置的平面圖；圖8涉及第一實施方式，是對被設置在定子鐵芯的構成W相線圈的八個單位線圈僅概略性地示出它們的內(nèi)層線圈的配置的平面圖；圖9涉及第一實施方式，是示出構成單位線圈的線圈末端的部分的立體圖；圖10涉及第一實施方式，是示出定子的線圈末端的一部分的立體圖；圖11涉及第一實施方式，是對單位線圈的制造方法示出一系列的工序的流程圖；圖12涉及第一實施方式，是概略性地示出“卷繞工序”的狀態(tài)的截面圖；圖13涉及第一實施方式，是概略性地示出“脫模工序”的狀態(tài)的截面圖；圖14涉及第一實施方式，是概略性地示出“移動工序”的狀態(tài)的截面圖；圖15涉及第一實施方式，是概略性地示出“移動工序”的狀態(tài)的截面圖；圖16涉及第二實施方式，是示出定子的立體圖；圖17涉及第二實施方式，是示出一個單位線圈的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖；圖18涉及第二實施方式，是對單位線圈的制造方法示出一系列的工序的流程圖；圖19涉及第二實施方式，是概略性地示出“內(nèi)層卷繞工序”的狀態(tài)的截面圖；圖20涉及第二實施方式，是概略性地示出“外層卷繞模具移動工序”的狀態(tài)的截面圖；圖21涉及第二實施方式，是概略性地示出“外層卷繞工序”的狀態(tài)的截面圖；圖22涉及第二實施方式，是概略性地示出“脫模工序”之后的狀態(tài)的截面圖。標號說明I 定子3 槽4定子鐵芯5多相線圈7單位線圈7A單位線圈7B單位線圈8外層線圈8a卷繞開始端部
8b卷繞結束端部9內(nèi)層線圈9a卷繞結束端部9b卷繞開始端部10扁平導線11第一連接端部12第二連接端部26連結部27小線圈部28大線圈部31卷繞模具31a臺階部31b小徑卷繞體部31c大徑卷繞體部38內(nèi)層卷繞模具39外層卷繞模具41 定子46內(nèi)層線圈46a卷繞結束端部46b卷繞開始端部47連結部48外層線圈48a卷繞結束端部
具體實施例方式<第一實施方式>下面參考附圖，詳細地說明對本發(fā)明中的定子以及使用在定子上的單位線圈的制造方法進行具體化的第一實施方式。圖I通過立體圖示出該實施方式的定子I。該定子I被使用在具有U相、V相以及W相的三相馬達上。定子I包括具有多個齒2 (參考圖6 圖8)和多個槽3 (參考圖6 圖8)的定子鐵芯4 ;被設置在定子鐵芯4上的分布卷繞型的多相線圈5 ;以及被裝配在定子鐵芯4的外周的外環(huán)6。多相線圈5包括多個(在本實施方式中是24個)單位線圈7，這些多個單位線圈7被組裝到定子鐵芯4的多個槽3中而被連接。該實施方式的定子鐵芯4如后所述是將多個塊17 (參考圖6)連接成圓環(huán)狀而被形成的分割類型的定子鐵芯。在圖I中，為了方便，定子鐵芯4被作為一體類型而示出。在該實施方式中，多相線圈5包括構成U相的U相線圈、構成V相的V相線圈、以及構成W相的W相線、圈。各相線圈分別由八個單位線圈7構成。構成各相線圈的單位線圈7跨越被組裝有其他不同的相線圈的異相用槽3而以被同芯卷繞的形狀被組裝到定子鐵芯4的多個槽3中。
圖2通過立體圖示出一個單位線圈7的正面?zhèn)?。圖3通過立體圖示出一個單位線圈7的背面?zhèn)?。圖4通過平面圖示出一個單位線圈7。該單位線圈7整體構成大致六邊形狀，包括被同芯卷繞的外層線圈8和內(nèi)層線圈9。外層線圈8和內(nèi)層線圈9通過將連續(xù)的一根扁平導線10卷繞多次而形成。在該實施方式中，外層線圈8的卷繞開始端部8a和內(nèi)層線圈9的卷繞結束端部9a構成被設置在一個單位線圈7上的一對第一連接端部11和第二連接端部12。第一連接端部11和第二連接端部12分別被分開到單位線圈7的軸線方向(圖2、圖3的前 后方向)的兩端來配置。即，如圖2、圖3所示，第一連接端部11被配置在單位線圈7的背面?zhèn)取Ｈ鐖D2、圖3所示，第二連接端部12被配置在單位線圈7的正面?zhèn)?。如此被構成的單位線圈7如圖4所示，在平面觀察具有彎曲成大致S形的形狀。這里，如圖4所示，單位線圈7能夠分為以下三個部分被配置在定子鐵芯4的外周側的外周配置部7a、被配置在定子鐵芯4的內(nèi)周側的內(nèi)周配置部7b、以及被配置在定子鐵芯4的內(nèi)周側和外周側的中間的中間配置部7c。被使用在單位線圈7上的扁平導線10在具有矩形截面的金屬線的周圍涂布絕緣性樹脂而被形成。金屬線采用銅等導電性高的金屬。絕緣性的樹脂采用琺瑯或PPS等絕緣性聞的樹脂。為了制造定子I,將多個單位線圈7重疊成圓環(huán)籠狀來形成線圈籠16 (參考圖6),并對該線圈籠16組裝分割式的定子鐵芯4。在圖5中通過立體圖示出在形成線圈籠16 (參考圖6)的過程中被重疊的兩個單位線圈7A、7B。在圖5中，被設置在兩個單位線圈7A、7B的里側的是用于對各單位線圈7A、7B進行定位的定位夾具21。在圖5中，彼此具有相同形狀的兩個單位線圈7A、7B被配置為中間配置部7c彼此相鄰。在圖5中，在一個單位線圈7B的中間配置部7c的下方配置另一個單位線圈7A的內(nèi)周配置部7b。另外，一個單位線圈7B的外周配置部7a被配置在另一個單位線圈7A的中間配置部7c的下側。在圖6中，通過立體圖概略地示出構成定子鐵芯4的被分割的塊17插入線圈籠16中的情況。線圈籠16如圖5所示是通過將24個單位線圈7彼此重疊而形成的。定子鐵芯4通過將各塊17從線圈籠16的外周側嵌入到間隙來形成圓環(huán)狀。如圖6所示，各塊17包括兩個齒2以及位于這兩個齒2之間的一個槽3。塊17以該齒2被插入到構成線圈籠16的單位線圈7的間隙的方式被組裝。之后，如圖I所示，將外環(huán)6熱裝在定子鐵芯4的外周。另外，構成U相線圈、V相線圈以及W相線圈各個的八個單位線圈7經(jīng)由連接端部11、12而被彼此串聯(lián)連接。如此，最終能夠形成如圖I所示的定子I。如圖I所示，在定子I中，在各單位線圈7中所設置的第一連接端部11和第二連接端部12這兩者被配置在定子鐵芯4的軸線方向的上端面之上。另外，內(nèi)層線圈9的第二連接端部12被配置在定子鐵芯4的靠外周位置，外層線圈8的第一連接端部11被配置在定子鐵芯4的靠內(nèi)周位置。并且，多個單位線圈7中構成某相的線圈(例如“U相線圈”)的相鄰的單位線圈7彼此的第二連接端部12在定子鐵芯4的靠外周位置被相互連接。相同地，構成某相的線圈(例如“U相線圈”)的相鄰的單位線圈7彼此的第一連接端部11在定子鐵芯4的靠內(nèi)周的位置被相互連接。在圖7中，對于被設置在定子鐵芯4的構成W相線圈的八個單位線圈7通過平面圖概略地僅示出它們的外層線圈8的配置。在圖8中，對于被設置在定子鐵芯4的構成W相線圈的八個單位線圈7通過平面圖概略地僅示出它們的內(nèi)層線圈9的配置。在圖7、圖8中，定子鐵芯4為了方便而被示出為一體類型。這里，如圖7、圖8所示，能夠?qū)⒍ㄗ予F芯4分成第一 第八塊B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8。各塊BI B8包括用于U相線圈、V相線圈以及W相線圈各個的六個槽3作為一組。例如，第一塊BI包括與兩個U相Ul、U2對應的兩個槽3、與兩個V相VI、V2對應的兩個槽3、以及與兩個W相Wl、W2對應的兩個槽3作為一組。對于其他的塊B2 B8也是同樣的。并且，如圖7所示，例如在與第一塊BI的W相W2對應的槽3中被插入構成一個單位線圈7的外層線圈8的一部分。另外，如圖7所示，在與第二塊B2的W相W2對應的槽3中被插入構成相鄰的其他的單位線圈7的外層線圈8的一部分。另一方面，如圖8所示，在與第一塊BI的W相Wl對應的槽3中被插入構成一個單位線圈7的內(nèi)層線圈9的一部分。另外，如圖8所示，在與第二塊B2的W相Wl對應的槽3中被插入構成相鄰的其他的單位線圈7的內(nèi)層線圈9的一部分。 在圖9中，對該實施方式的單位線圈7通過立體圖示出構成線圈末端的部分。在圖10中，通過立體圖示出該實施方式的定子I的線圈末端的一部分。如圖9所示，單位線圈7的第一連接端部11和第二連接端部12被分開在單位線圈7的兩端而被配置。在圖9中，第一連接端部11和第二連接端部12以彼此相同的形狀示出。但是，實際上對相鄰單位線圈7彼此的各連接端部11、12相互不使用匯流條(bus bar)等進行連接，因此預先被準備兩種單位線圈7。S卩，一種單位線圈7是使第一連接端部11較長地延伸，并縮短第二連接端部12。另一種單位線圈7是縮短第一連接端部11，并使第二連接端部12較長地延伸。接著，對該實施方式的單位線圈7的制造方法進行說明。在圖11中，對該制造方法通過流程圖示出一系列的工序。在圖12 圖15中通過截面圖概略地示出各工序的狀態(tài)。首先，在圖11的⑴所示的“卷繞工序”中，如圖12所示，使用卷繞模具31將扁平導線10卷繞多次。卷繞模具31在外周被形成一個臺階部31a，以該臺階部31a為邊界在軸線方向上依次連續(xù)形成尺寸不同的小徑卷繞體部31b和大徑卷繞體部31c，構成大致棱柱形。在各卷繞體部31b、31c的外周形成與扁平導線10的寬度相匹配的臺階狀的級差。并且，將一根扁平導線10從該卷繞模具31的大徑卷繞體部31c的下端側向小徑卷繞體部31b的上端側在各卷繞體部31c、31b的外周卷繞成螺旋狀，并在臺階部31a的外周延長扁平導線10來形成連結部26。在圖12中，各四角表示扁平導線10的截面(省略陰影線。)，該截面中的數(shù)字表示卷繞數(shù)。在其他的圖13 15中也是同樣的。接著，在圖11的⑵所示的“脫模工序”中，如圖13所示，將被卷繞的扁平導線10從卷繞模具31中脫離。在該狀態(tài)下，被卷繞的扁平導線10復制了卷繞模具31的外周形狀。在該狀態(tài)下，將在小徑卷繞體部31b被卷繞的部分稱為小線圈部27，將在大徑卷繞體部31c被卷繞的部分稱為大線圈部28。接著，在圖11的⑶所示的“移動工序”中，如圖14、圖15所示，通過使連結部26發(fā)生塑性變形來將小線圈部27向大線圈部28的內(nèi)側進行相對的移動。在該實施方式中，如圖14所示，通過將小線圈部27和大線圈部28由一對壓縮板36、37壓縮來使兩線圈部27、28相對移動。經(jīng)過如上所述的各個工序，如圖15所示，能夠制造包括被同芯卷繞的外層線圈8和內(nèi)層線圈9的單位線圈7。在圖15中，如用“I”所示，外層線圈8的卷繞開始端部8a位于單位線圈7的軸線方向的一端側，如用“10”所示，內(nèi)層線圈9的卷繞結束端部9a位于相同軸線方向的另一端側。該卷繞開始端部8a和卷繞結束端部9a為一個單位線圈7中的一對連接端部11、12。這里，在圖12 圖15中，雖然省略了圖示，但是如已經(jīng)說明的那樣，各連接端部11、12為了進行相鄰的單位線圈7之間的連接，以一個長另一個短的方式來被設定長度。如以上說明那樣，根據(jù)該實施方式的定子1，分布卷繞型的多相線圈5通過多個單位線圈7被組裝到定子鐵芯4的多個槽3中并連接而被構成。這里，多相線圈5由彼此相不同的線圈構成，例如由U相線圈、V相線圈以及W相線圈構成。各相的線圈通過將多個單位線圈7彼此串聯(lián)連接來構成。此時，在定子鐵芯4上，只要將相鄰的單位線圈7彼此的第一連接端部11相互連接、并將第二連接端部12相互連接即可。因此，與使用了以往的單位線圈的定子不同，在該實施方式的定子I中，不需要按照每個單位線圈7將構成它們的外層線圈8和內(nèi)層線圈9之間彼此連接。因此，能夠簡化為了構成多相線圈5而進行的單位線圈7的連接操作。另外，能夠以對每個單位線圈7減少連接端部11、連接端部12的連接位置的量來減少定子I中的線圈末端的體積。并且，其結果是能夠使定子I的上下兩端的線圈末端的聞度彼此相等。 另外，根據(jù)該實施方式的定子1，構成同相線圈的相鄰的單位線圈7彼此的第一連接端部11的連接部和第二連接端部12的連接部被分開配置在定子鐵芯4的靠內(nèi)周的位置和靠外周的位置。因此，對于多個形成的各連接端部11、連接端部12的連接部，能夠?qū)⑾噜彽倪B接部之間的間隔設定得比較寬，在進行連接操作時，與其他連接部發(fā)生干擾的可能變小，能夠?qū)崿F(xiàn)連接操作的有效化。并且，根據(jù)該實施方式的單位線圈7的制造方法，通過一根連接的扁平導線10能夠容易地同芯卷繞外層線圈8和內(nèi)層線圈9。因此，通過一根扁平導線10能夠容易地制造將外層線圈8和內(nèi)層線圈9同芯卷繞而成的單位線圈7。〈第二實施方式〉接著，參考附圖來詳細地說明對本發(fā)明中的定子以及被使用在定子上的單位線圈的制造方法進行具體化的第二實施方式。另外，在以下的說明中，對于與所述第一實施方式同等的構成要素標注相同的標號來省略說明，以不同點為中心進行說明。在圖16中通過立體圖示出了該實施方式的定子41。在圖17中通過立體圖示出一個單位線圈7的背面?zhèn)取Ｔ搶嵤┓绞降亩ㄗ覫在各連接端部11、12的配置的方面上與第一實施方式的構成不同。即，如圖17所示，該實施方式的單位線圈7中，內(nèi)層線圈9的卷繞開始端部9b和外層線圈8的卷繞結束端部Sb構成單位線圈7的第一連接端部11和第二連接端部12。并且，第一連接端部11和第二連接端部12這兩者被配置在單位線圈7的軸線方向的兩端的一端、即正面?zhèn)鹊亩?。如圖16所示，在定子41中，被設置在各單位線圈7上的第一連接端部11和第二連接端部12這兩者被配置在定子鐵芯4的軸線方向的上端面的上方。另外，內(nèi)層線圈9的第一連接端部11和外層線圈8的第二連接端部12這兩者在定子鐵芯4的上端面被配置在靠外周的位置。并且，對多個單位線圈7中構成同相線圈(例如“U相線圈”)的相鄰的單位線圈7，第一連接端部11被相互連接，第二連接端部12被相互連接。
另一方面，在該實施方式中，在單位線圈7的制造方法的方面與第一實施方式的構成不同。下面對該制造方法進行說明。在圖18中對于該制造方法通過流程圖示出一系列的工序。在圖19 圖22中，通過截面圖概略地示出各個工序。首先，在圖18的(I)所示的“內(nèi)層卷繞工序”中，如圖19所示，使用構成大致棱柱形的內(nèi)層卷繞模具38對扁平導線10卷繞多次。該內(nèi)層卷繞模具38在其外周具有與扁平導線10的寬度匹配的臺階狀的級差。在該階段中，在內(nèi)層卷繞模具38的下方放置有外層卷繞模具39。并且，通過從內(nèi)層卷繞模具38的基端側向頂端側在其外周將一根扁平導線10卷繞成螺旋狀，由此形成內(nèi)層線圈46。在圖19中，各四角示出扁平導線10的截面(省略了陰影線。)，該截面中的數(shù)字表示卷繞數(shù)。對于其他的圖20 圖22也是同樣的。接著，在圖18的(2)所示的“外層卷繞模具移動工序”中，如圖20所示，使構成大致方形筒狀的外層卷繞模具39向內(nèi)層線圈46的外側(外周)移動。該外層卷繞模具39在其外周具有與扁平導線10的寬度匹配的臺階狀的級差。接著，在圖18的(3)所示的“外層卷繞工序”中，如圖21所示，經(jīng)由延長了內(nèi)層線 圈46的卷繞結束端部46a而成的連接部47在外層卷繞模具39的外周將扁平導線10卷繞多次，由此形成外層線圈48。此時，將扁平導線10從外層卷繞模具39的頂端側向基端側、向與內(nèi)層線圈46的卷繞前進方向相反方向卷繞成螺旋狀。接著，在圖18的(4)所示的“脫模工序”中，從內(nèi)層卷繞模具38和外層卷繞模具39取下被形成的內(nèi)層線圈46以及外層線圈48。由此，如圖22所示，能夠制造包括被同芯卷繞的內(nèi)層線圈46和外層線圈48的一個單位線圈7。在圖22中，如“ I”所示的內(nèi)層線圈46的卷繞開始端部46b與如“ 10”所示的外層線圈48的卷繞結束端部48a —起位于單位線圈I的軸線方向的一端側。這些卷繞開始端部46b和卷繞結束端部48a成為一個單位線圈7的一對連接端部11、12。這里，在圖12 圖15中，雖然省略了圖示，但是如已經(jīng)說明的那樣，各連接端部11、12為了相鄰單位線圈7之間的連接而按照一個長另一個短的方式被設定長度。這里，在圖19 22中，雖然省略了圖示，但是如已經(jīng)說明的那樣，各連接端部11、12為了相鄰單位線圈7之間的連接而按照一個長另一個短的方式被設定長度。如以上說明的那樣，根據(jù)該實施方式的定子41，分布卷繞型的多相線圈15通過多個單位線圈7被組裝到定子鐵芯4的多個槽3中并被連接來構成。這里，多相線圈5由彼此相不同的線圈構成。各相的線圈通過將多個單位線圈7彼此串聯(lián)連接來構成。此時，在定子鐵芯4上，只要將相鄰單位線圈7彼此的第一連接端部11相互連接、并將第二連接端部12相互連接即可。因此，與使用了以往的單位線圈的定子不同，在該實施方式的定子I中，不需要按照每個單位線圈7將構成它們的外層線圈8和內(nèi)層線圈9之間彼此連接。因此，能夠簡化為了構成多相線圈5而進行的單位線圈7的連接操作。另外，能夠以對每個單位線圈7減少連接端部11、連接端部12的連接位置的量來減少定子41中的線圈末端的體積。并且，其結果是能夠使定子41的上下兩端的線圈末端的高度彼此相等。另外，根據(jù)該實施方式的定子41，構成同相線圈的相鄰的單位線圈7彼此的第一連接端部11的連接部和第二連接端部12的連接部被一起配置在定子鐵芯4的靠外周位置。因此，對于定子鐵芯4的上端面，能夠確保多相線圈5的內(nèi)側的空間。另外，第一連接端部11和第二連接端部12的連接部均在定子鐵芯4的靠外周的位置并被對齊在大致相同的圓周上，因此能夠?qū)崿F(xiàn)連接操作的有效化。
并且，根據(jù)該實施方式的單位線圈7的制造方法，通過一根連接的扁平導線10能夠容易地同芯卷繞外層線圈8和內(nèi)層線圈9。因此，通過一根扁平導線10能夠容易地制造將外層線圈8和內(nèi)層線圈9同芯卷繞而成的單位線圈7。此外，本發(fā)明并不被限定于所述各實施方式，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，也能夠適當?shù)馗淖儤嫵傻囊徊糠植嵤?I)在所述各實施方式中，使用了將外層線圈8和內(nèi)層線圈9的兩層線圈同心卷繞而成的單位線圈7。與此相對，也能夠使用將外層線圈、中層線圈和內(nèi)層線圈三層線圈同芯卷繞而成的單位線圈、或者將四相線圈同芯卷繞而成的單位線圈。(2)在所述第一實施方式中，對于將外層線圈8和內(nèi)層線圈9的兩層線圈同心卷繞而成的單位線圈7的制造方法進行了說明，但是也能夠?qū)⒃撝圃旆椒☉糜趯⑷龑泳€圈或四層線圈同芯卷繞而成的單位線圈的制造方法中。 (3)在所述第二實施方式中，將第一連接端部11、第二連接端部12的連接部一起配置在定子鐵芯4的靠外周的位置。與此相對，也可以將第一連接端部和第二連接端部的連接部一起配置在定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置。產(chǎn)業(yè)上的實用性本發(fā)明例如能夠利用在混合動力車或電動車等的車載用馬達上。
權利要求
1.一種定子，包括 定子鐵芯，所述定子鐵芯具有多個槽；以及 分布卷繞型的多相線圈，所述多相線圈被設置在所述定子鐵芯上， 所述多相線圈包括通過將扁平導線卷繞多次而形成的多個單位線圈，所述多個單位線圈被組裝到所述定子鐵芯的所述多個槽中而被連接， 所述定子的特征在于， 所述單位線圈包括被同芯卷繞的多層線圈，所述多層線圈通過連續(xù)的一根扁平導線形成， 所述多層線圈包括最外層線圈和最內(nèi)層線圈，所述最外層線圈的卷繞開始端部或卷繞結束端部和所述最內(nèi)層線圈的卷繞結束端部或卷繞開始端部構成所述單位線圈的第一連接端部和第二連接端部， 所述第一連接端部和所述第二連接端部被分開配置在所述單位線圈的軸線方向上的兩端。
2.如權利要求I所述的定子，其特征在于， 被設置在所述各單位線圈上的所述第一連接端部和所述第二連接端部這兩者被配置在所述定子鐵芯的軸線方向上的一個端面上，并且所述第一連接端部和所述第二連接端部中的一者被配置在所述定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置，另一者被配置在所述定子鐵芯的靠外周的位置， 所述多個單位線圈中構成同相的相鄰的單位線圈彼此的所述第一連接端部被互相連接，同樣地，構成同相的相鄰的單位線圈彼此的所述第二連接端部被互相連接。
3.一種定子，包括 定子鐵芯，所述定子鐵芯具有多個槽；以及 分布卷繞型的多相線圈，所述多相線圈被設置在所述定子鐵芯上， 所述多相線圈包括通過將扁平導線卷繞多次而形成的多個單位線圈，所述多個單位線圈被組裝到所述定子鐵芯的所述多個槽中而被連接， 所述定子的特征在于， 所述單位線圈包括被同芯卷繞的多層線圈，所述多層線圈通過連續(xù)的一根扁平導線形成， 所述多層線圈包括最外層線圈和最內(nèi)層線圈，所述最外層線圈的卷繞開始端部或卷繞結束端部和所述最內(nèi)層線圈的卷繞結束端部或卷繞開始端部構成所述單位線圈的第一連接端部和第二連接端部， 所述第一連接端部和所述第二連接端部這兩者被配置在所述單位線圈的軸線方向上的兩端中的一端。
4.如權利要求3所述的定子，其特征在于， 被設置在所述各單位線圈上的所述第一連接端部和所述第二連接端部這兩者被配置在所述定子鐵芯的軸線方向上的一個端面上，并且所述第一連接端部和所述第二連接端部這兩者被配置在所述定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置或者靠外周的位置， 所述多個單位線圈中構成同相的相鄰的單位線圈彼此的所述第一連接端部被互相連接，同樣地，構成同相的相鄰的單位線圈彼此的所述第二連接端部被互相連接。
5.一種單位線圈的制造方法，所述單位線圈被用于權利要求I所述的定子，所述制造方法的特征在于，依次通過以下工序來制造包括被同芯卷繞的多層線圈的單位線圈，所述工序為 卷繞工序，使用卷繞模具在各卷繞體部的外周將一根扁平導線從所述卷繞模具的一端側向另一端側卷繞成螺旋狀，并在臺階部的外周延長所述扁平導線來形成連結部，其中，所述卷繞模具具有大致棱柱形，并被形成為在所述卷繞模具的外周至少形成一個所述臺階部，并且以所述臺階部為邊界在軸線方向上依次連接多個尺寸不同的所述卷繞體部； 脫模工序，將所述被卷繞的扁平導線從所述卷繞模具中取出；以及移動工序，通過使所述連結部發(fā)生塑性變形來使所述多個卷繞體部中在小的卷繞體部被卷繞的小線圈部向在大的卷繞體部被卷繞的大線圈部的內(nèi)側相對移動。
6.一種單位線圈的制造方法，所述單位線圈被用于權利要求3所述的定子，所述制造方法的特征在于，依次通過以下工序來制造包括被同芯卷繞的兩層線圈的單位線圈，所述工序為 內(nèi)層卷繞工序，通過將一根扁平導線從具有大致棱柱形的內(nèi)層卷繞模具的一端側向另一端側在所述內(nèi)層卷繞模具的外周卷繞成螺旋狀，從而形成內(nèi)層線圈； 外層卷繞模具移動工序，使具有大致方形筒狀的外層卷繞模具向所述內(nèi)層線圈的外側移動； 外層卷繞工序，經(jīng)由延長了所述內(nèi)層線圈的卷繞結束端部而成的連結部從所述外層卷繞模具的一端側向另一端側在所述外層卷繞模具的外周將所述扁平導線向與所述內(nèi)層線圈的卷入方向相反的方向卷繞成螺旋狀，從而形成外層線圈；以及 脫模工序，將所述被形成的內(nèi)層線圈和外層線圈從所述內(nèi)層卷繞模具和所述外層卷繞模具中取出。
全文摘要
定子包括定子鐵芯和分布卷繞型的多相線圈。多相線圈包括通過將扁平導線卷繞多次而形成的多個單位線圈，并且通過將多個單位線圈組裝到定子鐵芯的多個槽中并連接而構成。單位線圈包括被同芯卷繞的外層線圈和內(nèi)層線圈，這兩層線圈通過連續(xù)的一根扁平導線來形成。外層線圈的卷繞開始端部和內(nèi)層線圈的卷繞結束端部為單位線圈的第一連接端部和第二連接端部。第一連接端部和第二連接端部被分開配置在單位線圈的兩端。第一連接端部和第二連接端部被配置定子鐵芯的上端面上。第一連接端部被配置在定子鐵芯的靠內(nèi)周的位置，第二連接端部被配置在定子鐵芯的靠外周的位置。構成相同相的相鄰的單位線圈彼此的第一連接端部被相互連接，相鄰的單位線圈彼此的第二連接端部被相互連接。
文檔編號H02K15/04GK102668332SQ201080017079
公開日2012年9月12日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權日2010年6月11日
發(fā)明者北村學, 安藤富士夫, 渡邊敦, 芳賀正宜 申請人:豐田自動車株式會社