线圈插入装置及定子的制造方法与流程

1.本发明涉及线圈插入装置及定子的制造方法。


背景技术：

2.以往，已知有将线圈插入定子铁芯的槽中的线圈插入装置。例如，在日本特开平5-236712号公报(专利文献1)中公开了一种线圈插入装置，该线圈插入装置具备：保持线圈的第一及第二可动叶片；以及将线圈插入槽内的分离装置。在使第一及第二可动叶片与分离装置一起前进到定子铁芯内的第一预定位置的状态下，仅使第二可动叶片在线圈不脱离的范围内后退，在再次使第一及第二可动叶片与分离装置一起进一步前进到第二预定位置的状态下，仅使第二可动叶片在线圈不脱离的范围内后退。
3.现有技术文献
4.专利文献1：日本特开平5-236712号公报
5.在上述专利文献1的线圈插入装置中，反复进行第二可动叶片的前进及后退的一系列动作。因此，由于在第二可动叶片与定子铁芯之间产生摩擦，因此对定子铁芯施加负荷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种降低定子铁芯的负荷地插入线圈的线圈插入装置及定子的制造方法。
7.本发明的第一方面的线圈插入装置是通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对地移动而将线圈插入到沿定子铁芯的轴向贯通的多个槽中的线圈插入装置，具备：多个叶片，其沿轴向移动，配置在定子铁芯的径向内侧，并保持线圈；以及线圈移动机构，其沿轴向移动，配置在叶片的径向内侧，并使线圈移动，叶片包括：第一叶片，其配置在线圈移动机构的径向外侧；以及第二叶片，其配置在第一叶片的径向外侧。
8.本发明的第二方面的定子的制造方法使用第一方面的线圈插入装置，通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而将线圈插入到沿定子铁芯的轴向贯通的多个槽中，从而制造定子。
9.本发明的效果如下。
10.本发明能够提供一种降低定子铁芯的负荷地插入线圈的线圈插入装置及定子的制造方法。
附图说明
11.图1是实施方式的与定子的轴向垂直的剖面的示意图。
12.图2是示意性地示出实施方式的线圈插入装置的剖视图。
13.图3是示意性地示出实施方式的线圈插入装置的剖视图。
14.图4是示意性地示出实施方式的线圈插入装置的剖视图。
15.图5是示意性地示出实施方式的线圈插入装置的剖视图。
16.图6是示意性地示出实施方式的线圈插入装置的剖视图。
17.图7是示意性地示出实施方式的叶片附近的剖视图。
18.图8是图7的放大图。
19.图9是实施方式的定子的制造方法的流程图。
20.图中：1—定子，10—线圈，20—定子铁芯，23—伞部，24—槽，100—线圈插入装置，110—叶片，111—第一叶片，112—第二叶片，113—唇部，120—分离装置。
具体实施方式
21.以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照符号，不重复其说明。
22.另外，在以下的说明中，将定子1的中心轴延伸的方向、即槽的贯通方向作为“轴向”。将沿轴向的一侧作为下(后)侧，将另一侧作为上(前)侧。上下(前后)方向是为了确定位置关系而使用的，并不限定实际的方向。即，向下方向不一定意味着重力方向。轴向没有特别限定，包括铅垂方向、水平方向、与这些方向交叉的方向等。
23.另外，将与定子1的中心轴正交的方向作为“径向”。将沿径向的一侧作为内侧，将另一侧作为外侧。并且，将沿着以定子1的中心轴为中心的圆弧的方向作为“周向”。
24.另外，为了强调特征部分，在以下的说明中使用的附图有时为了方便而将成为特征的部分放大示出。因此，各构成要素的尺寸及比率未必与实际相同。另外，出于同样的目的，有时省略不成为特征的部分而进行图示。
25.(定子)
26.如图1所示，定子1是马达的构成部件，与未图示的转子相互作用而产生旋转转矩。将本实施方式的定子1设为跨过几个槽24而卷绕线圈线的分布绕组。定子1具备线圈10和定子铁芯20。
27.＜定子铁芯＞
28.定子铁芯20形成为中空的圆柱形状。定子铁芯20重叠薄的硅钢板而形成。定子铁芯20包括铁芯背部21、多个齿22和多个伞部23。本实施方式的定子铁芯20是一体型的定子铁芯。
29.铁芯背部21为环状。本实施方式的铁芯背部21由一个部件构成。即，铁芯背部21不是能够在周向上分割的多个部件，而是一个部件。
30.多个齿22从铁芯背部21沿径向延伸。齿22在周向上配置有多个。
31.详细地说，齿22从铁芯背部21向径向内侧延伸。齿22在铁芯背部21的径向内侧端沿周向等间隔地配置。另外，本实施方式的齿22的周向的宽度是恒定的，但也可以不是恒定的。
32.在周向上相邻的齿22之间设置有槽24。槽24是周向的空隙。
33.多个槽24沿轴向贯通。槽24的周向宽度随着朝向径向外侧而变大。本实施方式的槽24的周向宽度随着朝向径向外侧而逐渐变大。
34.槽24具有位于径向内侧端部的槽开口25。槽开口25比在槽24中收纳线圈10的空间的周向宽度小。
35.多个伞部23位于槽24的周向两侧并向周向突出。详细地说，多个伞部23与齿22的各自的径向内侧端部连接，向周向两侧延伸。即，伞部23的周向宽度比齿22的径向内端部的周向宽度大。多个伞部23在周向上等间隔地配置。在用于马达的情况下，多个伞部23与转子相对。
36.＜线圈＞
37.线圈10是将线圈线卷绕成环状而成的环状的线圈束。本实施方式的线圈线是圆线，但没有特别限定，也可以是扁平线等。
38.线圈10具有两个线圈边部和线圈端部。两个线圈边部收纳在槽24内。具体而言，收纳一个线圈边部的槽24与收纳另一个线圈边部的槽24不同。收纳一个线圈边部的槽24和收纳另一个线圈边部的槽24可以如图1所示隔着其他槽沿周向配置，也可以相邻配置(未图示)。
39.(线圈插入装置)
40.参照图1～图8，对线圈插入装置100进行说明。图2～图6示意性地示出将线圈插入装置100沿轴向切断的状态。通过线圈插入装置100，按照图2～图6的顺序将线圈10插入槽24中。图7示意性地示出将配置在定子铁芯20的径向内侧的叶片110沿轴向切断的状态。图9将图8的叶片110附近放大而示出。图2～图8所示的线圈插入装置100通过使线圈10从轴向一侧朝向另一侧相对移动而将线圈10插入到沿定子铁芯20的轴向贯通的多个槽24中。详细地说，线圈插入装置100以跨过定子铁芯20的几个槽24的方式从各个槽开口25插入卷绕有线圈线的环状的线圈10。
41.线圈插入装置100具备多个叶片110和作为线圈移动机构的分离装置120。
42.＜叶片＞
43.如图2～图6所示，叶片110沿轴向移动，配置在定子铁芯20的径向内侧，并保持线圈10。在此，叶片110配置在分离装置120的径向外侧。通过叶片110能够容易地将线圈10插入槽24中。
44.多个叶片110沿定子铁芯20的周向排列配置。在此，叶片110经由多个齿22而配置。详细地说，多个叶片110与齿22对应地配设在同一圆周上。
45.叶片110具有配置于槽开口25的形状。叶片110是沿轴向延伸的棒状部件。
46.本实施方式的叶片110的径向外侧端缘位于比定子铁芯20的径向内侧端缘靠径向内侧的位置，但也可以位于比定子铁芯20的径向内侧端缘靠径向外侧的位置。
47.叶片110包括第一叶片111和第二叶片112。第一叶片111配置在分离装置120的径向外侧。第二叶片112配置在第一叶片111的径向外侧。在将配置在径向外侧的第二叶片112配置成与定子铁芯20接触之后，能够通过比第二叶片112靠径向内侧配置的第一叶片111及分离装置120将线圈10插入到槽24中。由此，即使为了插入线圈10而使第一叶片111进行从轴向一侧向另一侧的相对移动以及从轴向另一侧向一侧的相对移动，也不需要使与定子铁芯20接触的第二叶片112移动。因此，能够抑制在与第二叶片112接触的定子铁芯20上产生的摩擦，因此能够降低定子铁芯20的负荷。
48.第一叶片111和第二叶片112是不同的部件。叶片110还可以包括作为与第一叶片111及第二叶片112不同的部件的第三叶片，但在本实施方式中，叶片110由第一叶片111和第二叶片112构成。
49.第二叶片112的至少一部分配置在第一叶片111的径向外侧。在此，第二叶片112整体配置在第一叶片111的径向外侧。另外，在图7及图8中，在轴向观察时，第一叶片111从径向内侧及周向两侧覆盖第二叶片112。
50.第一叶片111与第二叶片112接触。由此，能够使第一叶片111沿着以与定子铁芯20接触的方式配置的第二叶片112相对移动。因此，能够顺畅地进行第一叶片111的轴向的相对移动。
51.第一叶片111与第二叶片112可以点接触，但在本实施方式中，第一叶片111与第二叶片112面接触。由此，能够更顺畅地进行第一叶片的轴向的相对移动。
52.第一叶片111和第二叶片112的相对的面111a、112a没有特别限定，但优选没有角部。具体而言，如图8所示，优选第一叶片111与第二叶片112的相对的面111a、112a在轴向观察时朝向径向内侧弯曲。由此，能够抑制在第一叶片111相对移动时产生的应力集中。
53.详细地说，第一叶片111具有与第二叶片112相对的面111a。第二叶片112具有与第一叶片111相对的面112a。第一叶片111与第二叶片112的相对的面111a、112a为u字形状。第一叶片111与第二叶片112的相对的面111a和112a彼此接触。
54.在图8中，第一叶片111及第二叶片112在轴向观察时相对于齿22的中心轴对称。
55.第一叶片111的轴向的可动区域大于第二叶片112的轴向的可动区域。由此，容易通过第一叶片111插入线圈10。
56.另外，如图3所示，第一叶片111的轴向的可动区域从定子铁芯20的轴向一侧移动到比定子铁芯20的轴向另一侧端面靠轴向另一侧。如图2～图5所示，第二叶片112的轴向的可动区域从定子铁芯20的轴向一侧移动到定子铁芯20的轴向另一侧端面附近。
57.第二叶片112的轴向长度为第一叶片111的轴向长度以上。在本实施方式中，如图2～图6所示，第二叶片112的轴向长度比第一叶片111的轴向长度长。
58.如图7及图8所示，叶片110包括覆盖伞部23的周向外侧的至少一部分的唇部113。第一叶片111构成唇部113的至少一部分。由此，能够在伞部23的周向外侧配置根据线圈10的插入而相对移动的第一叶片111。因此，能够容易地从设置在伞部23之间的槽开口25插入线圈10。
59.在本实施方式中，第一叶片111和第二叶片112分别包括唇部113。由此，在以使第二叶片112与伞部23接触的方式配置之后，能够通过第一叶片111及分离装置120将线圈10插入到槽24中。因此，能够抑制在与第二叶片112接触的伞部23上产生的摩擦，因此能够进一步降低定子铁芯20的负荷。
60.在图8中，仅第二叶片112与伞部23接触，而第一叶片111不与伞部23接触。进而，仅第二叶片112与定子铁芯20接触，而第一叶片111不与定子铁芯20接触。另一方面，仅第一叶片111与线圈10接触，而第二叶片112不与线圈10接触。
61.在叶片110的径向外侧，第一叶片111和第二叶片112中的任一个都可以位于周向两端部，但在本实施方式中，第一叶片111位于周向两端部。
62.另外，本实施方式的线圈插入装置100还具备使第一叶片111沿轴向移动的第一驱动机构和使第二叶片112沿轴向移动的第二驱动机构。第一驱动机构和第二驱动机构是不同的部件。
63.＜分离装置＞
64.如图2～图6所示，分离装置120是使线圈10移动的线圈移动机构(线圈插入夹具)。分离装置120配置在定子铁芯20的径向内侧，并沿轴向移动。
65.分离装置120从轴向一侧朝向另一侧插入线圈10。分离装置120与线圈10接触。通过分离装置120，线圈10在定子铁芯20的径向内侧沿轴向移动，并且线圈10的一部分被从槽开口25插入槽24内部。具体而言，分离装置120钩挂线圈10的径向内侧，沿着叶片110将线圈10提起。
66.本实施方式的分离装置120的径向外侧端缘位于比定子铁芯20的径向内侧端缘靠径向内侧的位置，但也可以位于比定子铁芯20的径向内侧端缘靠径向外侧的位置。
67.(定子的制造方法)
68.参照图1～图9，对定子1的制造方法进行说明。图9是示出本实施方式的定子1的制造方法的流程图。定子1的制造方法使用上述的线圈插入装置100，通过使线圈10从轴向一侧朝向另一侧相对移动而将线圈10插入到在定子铁芯20的轴向上贯通的多个槽24中，从而制造定子1。
69.首先，如图9所示，实施形成工序s1，形成将线圈线卷绕多圈而成的环状的线圈。在形成工序s1中，将线圈线卷绕成环状，形成具有收纳在槽24内的两个线圈边部和连接两个线圈边部并配置在定子铁芯20的轴向两侧的线圈端部的线圈10。
70.接着，实施将线圈10保持在叶片110上的保持工序s2。在保持工序s2中，在定子铁芯20的轴向一侧配置线圈插入装置100。另外，在多个叶片110的径向的中央且轴向一侧配置分离装置120。然后，如图2所示，以将在形成工序s1中形成的环状的线圈10保持在多个叶片110之间的方式配置线圈10。在本实施方式中，将环状的线圈10保持于第一叶片111。
71.接着，实施使第二叶片112向轴向另一侧移动的第一工序s3。在该第一工序s3中，使第二叶片112以与定子铁芯20接触的方式沿轴向移动。
72.接着，如图3所示，实施使第一叶片111及分离装置120向轴向另一侧移动的第二工序s4。在第二工序s4中，使第一叶片111沿着第二叶片112向轴向另一侧移动。
73.在第一工序s3和第二工序s4中，仅第二叶片112与定子铁芯20接触。即，即使实施第二工序s4，第一叶片111也不与定子铁芯20接触。
74.在第二工序s4中，在第一工序s3之后，在固定了第二叶片112的状态下，如图3所示，使第一叶片111及分离装置120向轴向另一侧移动。
75.在第二工序s4中，通过使保持线圈10的第一叶片111及上推线圈10的分离装置120移动，将线圈10从轴向一侧朝向另一侧插入槽24内。
76.在第二工序s4的实施中，基于线圈10的插入阻力等，实施使第一叶片111及分离装置120向轴向一侧移动的第三工序s5。需要说明的是，插入阻力是向槽24插入时对线圈10施加的载荷。即，插入阻力是通过分离装置120插入线圈10时的阻力。在该第三工序s5中，在固定了第二叶片112的状态下，如图4所示，使第一叶片111及分离装置120向轴向一侧移动。因此，在第三工序s5中，仅第二叶片112与定子铁芯20接触。
77.例如，在将线圈10插入到图3的状态时，若检测到插入阻力大于阈值，则如图4所示，实施使第一叶片111及分离装置120返回到轴向一侧的第三工序s5。于是，在线圈10从第一叶片111脱离时，通过由反作用力(回弹)引起的弹性变形，其一部分向外径侧移动。
78.另外，在第三工序s5中，使第一叶片111沿着第二叶片111向轴向一侧移动。
79.接着，如图5所示，再次实施使第一叶片111及分离装置120向轴向另一侧移动的第二工序s4。当实施该第二工序s4时，能够使第一叶片111的径向内侧的线圈10向径向外侧移动。
80.通过该第二工序s4，能够将线圈10的两个线圈边部配置在槽24内。另外，轴向一侧的线圈端部在定子铁芯20的一侧跨过槽24之间。另外，轴向另一侧的线圈端部从定子铁芯20的轴向另一侧的端面突出，跨过槽24之间。
81.在第二工序s4中，优选将线圈10中的被保持在第一叶片111的径向内侧的线圈端部分成多个组，并使每个组向第一叶片111的径向外侧且定子铁芯的径向另一侧移动。多个组例如为2～4组。通过使轴向另一侧的线圈端部分多次向径向外侧移动，与一次使线圈端部向叶片110的径向外侧且定子铁芯20的轴向另一侧移动的情况相比，能够缩短线圈端部。
82.另外，在第二工序s4中，与第一工序s3中的第二叶片112相比，使第一叶片111向轴向另一侧移动。详细地说，第一工序s3中的第二叶片112固定在图2所示的位置。如图3所示，第二工序s4中的第一叶片111移动到从定子铁芯20的轴向另一侧端面露出一半以上的位置。这样，使第二工序s4中的第一叶片111的轴向的可动区域比第一工序s3中的第二叶片112的轴向的可动区域大。
83.接着，实施将线圈插入装置100从定子铁芯20拆卸的工序s6。具体而言，如图6所示，使第一叶片111、第二叶片112及分离装置120朝向轴向一侧移动。
84.通过实施以上的工序s1～s6，能够制造图1所示的定子1。其中，第三工序s5和第二工序s4根据定子1的规格而反复进行。
85.通过实施第一工序s3，能够将配置在径向外侧的第二叶片112配置成与定子铁芯20接触。之后，通过实施使比第二叶片112更靠径向内侧配置的第一叶片111及分离装置120向轴向另一侧移动的第二工序s4，能够将线圈10插入到槽24中。由此，即使为了插入线圈10而使第一叶片111进行从轴向一侧向另一侧的相对移动s4以及从轴向另一侧向一侧的相对移动s5，也不需要使与定子铁芯20接触的第二叶片112移动。因此，能够抑制在与第二叶片112接触的定子铁芯20上产生的摩擦，因此能够降低定子铁芯20的负荷。
86.在本实施方式中，定子铁芯20是将薄的硅钢板重叠而形成的，因此刚性小。与该定子铁芯20接触并滑动的仅是第一工序s3和拆卸工序s6这两次。因此，能够抑制定子铁芯20的变形。
87.另外，在本实施方式中，使线圈10和第一叶片111一起沿轴向移动。由此，能够降低用于高占空系数的线圈10与第一叶片111的摩擦。
88.(变形例1)
89.在上述实施方式中，叶片110的唇部113由第一叶片111及第二叶片112构成，但并不限定于此。唇部113也可以仅由第二叶片112构成，但在本变形例中，叶片110的唇部113仅由第一叶片111构成。
90.在上述实施方式及变形例1中，以包括唇部113的叶片110为例进行了说明，但也可以省略唇部113。
91.(变形例3)
92.在上述实施方式中，如图1所示，插入线圈的两个槽24为夹着三个槽24的一个槽24和另一个槽24，但并不限定于此。
93.(变形例4)
94.在上述实施方式中，以在两个槽24中插入一个线圈10的方法为例进行了说明。也可以在四个以上的槽24中同时插入多个线圈10。
95.应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是示例，而不是限制性的。本发明的范围不是上述的实施方式，而是由技术方案的范围示出，包含与技术方案的范围均等的意义及范围内的所有变更。

技术特征：
1.一种线圈插入装置，通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而将线圈插入到沿定子铁芯的轴向贯通的多个槽中，该线圈插入装置的特征在于，具备：多个叶片，其沿轴向移动，配置在所述定子铁芯的径向内侧，并保持所述线圈；以及线圈移动机构，其沿轴向移动，配置在所述叶片的径向内侧，并使所述线圈移动，所述叶片包括：第一叶片，其配置在所述线圈移动机构的径向外侧；以及第二叶片，其配置在所述第一叶片的径向外侧。2.根据权利要求1所述的线圈插入装置，其特征在于，所述第一叶片与所述第二叶片接触。3.根据权利要求2所述的线圈插入装置，其特征在于，所述第一叶片与所述第二叶片面接触。4.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈插入装置，其特征在于，在轴向观察时，所述第一叶片与所述第二叶片相对的面朝向径向内侧弯曲。5.根据权利要求1～4中任一项所述的线圈插入装置，其特征在于，所述第一叶片的轴向的可动区域比所述第二叶片的轴向的可动区域大。6.根据权利要求1～5中任一项所述的线圈插入装置，其特征在于，所述定子铁芯包括位于所述槽的周向两侧且向周向突出的伞部，所述叶片包括覆盖所述伞部的周向外侧的至少一部分的唇部，所述第一叶片构成所述唇部的至少一部分。7.根据权利要求1～6中任一项所述的线圈插入装置，其特征在于，所述定子铁芯包括位于所述槽的周向两侧且向周向突出的伞部，所述叶片包括覆盖所述伞部的周向外侧的至少一部分的唇部，所述第一叶片及所述第二叶片分别包括所述唇部。8.一种定子的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～7中任一项所述的线圈插入装置，通过使所述线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而将线圈插入到沿所述定子铁芯的轴向贯通的多个所述槽中，从而制造定子。9.根据权利要求8所述的定子的制造方法，其特征在于，具备下述工序：使所述第二叶片向轴向另一侧移动的第一工序；以及使所述第一叶片及所述线圈移动机构向轴向另一侧移动的第二工序，在所述第一工序及所述第二工序中，仅所述第二叶片与所述定子铁芯接触。10.根据权利要求8或9所述的定子的制造方法，其特征在于，具备下述工序：使所述第二叶片向轴向另一侧移动的第一工序；以及使所述第一叶片及所述线圈移动机构向轴向另一侧移动的第二工序，在所述第二工序中，在所述第一工序之后，在固定了所述第二叶片的状态下，使所述第一叶片及所述线圈移动机构向轴向另一侧移动。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的定子的制造方法，其特征在于，具备下述工序：使所述第二叶片向轴向另一侧移动的第一工序；以及使所述第一叶片及所述线圈移动机构向轴向另一侧移动的第二工序，在所述第二工序中，与所述第一工序中的所述第二叶片相比，使所述第一叶片向轴向另一侧移动。12.根据权利要求8～11中任一项所述的定子的制造方法，其特征在于，具备下述工序：使所述第二叶片向轴向另一侧移动的第一工序；以及使所述第一叶片及所述线圈移动机构向轴向另一侧移动的第二工序，在所述第二工序中，将所述线圈中的被保持在所述第一叶片的径向内侧的线圈端部分为多个组，按每个所述组向所述第一叶片的径向外侧且所述定子铁芯的径向另一侧移动。

技术总结
本发明提供一种线圈插入装置及定子的制造方法。线圈插入装置通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而将线圈插入到沿定子铁芯的轴向贯通的多个槽中，该线圈插入装置具备：多个叶片，其沿轴向移动，配置在定子铁芯的径向内侧，并保持线圈；以及线圈移动机构，其沿轴向移动，配置在叶片的径向内侧，并使线圈移动，叶片包括：第一叶片，其配置在线圈移动机构的径向外侧；以及第二叶片，其配置在第一叶片的径向外侧。径向外侧。径向外侧。


技术研发人员：桥本步
受保护的技术使用者：日本电产株式会社
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/10/19