軸向間隙型電動(dòng)機(jī)及其繞組的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)，特別涉及軸向間隙型電動(dòng)機(jī)及其繞組的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，全球變暖正在深化，對(duì)于電氣設(shè)備的節(jié)能化的要求正在提高。當(dāng)前，日本國(guó)內(nèi)的年耗電量的約55%是被電動(dòng)機(jī)消耗的，所以對(duì)于電動(dòng)機(jī)的高效率化的關(guān)注較高。以往，為了電動(dòng)機(jī)的高效率化，采用使用具有高磁能積的稀土類(lèi)磁體的設(shè)計(jì)。
[0003]但是，作為稀土類(lèi)磁體的原料的Nd (釹)和Dy (鏑)，因最大生產(chǎn)國(guó)即中國(guó)的出口配額限制，近年來(lái)價(jià)格正在上漲。中國(guó)的出口配額限制的方針是為了防止Nd和Dy的開(kāi)采引起的環(huán)境破壞，今后稀土類(lèi)的價(jià)格上漲和供給困難持續(xù)的可能性也較高。
[0004]因此，作為不使用稀土類(lèi)磁體，僅用鐵氧體磁體實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效率化的一種手段，軸向間隙型電動(dòng)機(jī)受到關(guān)注。軸向間隙型電動(dòng)機(jī)能夠使磁體面積比現(xiàn)有的徑向間隙型更大，所以能夠補(bǔ)償代替鐵氧體磁體的情況下的保持力的降低，能夠使效率成為現(xiàn)有的同等以上。
[0005]軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有單轉(zhuǎn)子-雙定子型、雙轉(zhuǎn)子-單定子型、單轉(zhuǎn)子-單定子型等組合。
[0006]下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，示出了連續(xù)卷繞4個(gè)同相線(xiàn)圈，以Y形連接構(gòu)成軸向間隙型電動(dòng)機(jī)(單轉(zhuǎn)子-單定子型)的情況，通過(guò)連續(xù)卷繞減少連接點(diǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的廉價(jià)化。此外，通過(guò)使連接線(xiàn)圈之間的連接線(xiàn)集中在線(xiàn)圈的內(nèi)徑側(cè)，將線(xiàn)圈外徑側(cè)作為自由空間，通過(guò)使線(xiàn)圈外徑側(cè)與電動(dòng)機(jī)殼體接觸，提高冷卻性能。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008-172859號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]但是，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的結(jié)構(gòu)中，高密度地卷繞絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)而提高槽滿(mǎn)率(占積率)，在使連接線(xiàn)從線(xiàn)圈突出的狀態(tài)下制造連續(xù)卷繞線(xiàn)圈時(shí)，轉(zhuǎn)子的軸與連接線(xiàn)的距離縮短，發(fā)生了不能確?？臻g絕緣距離的問(wèn)題。于是，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠不使高密度地卷繞了絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)的連續(xù)卷繞線(xiàn)圈的連接線(xiàn)從線(xiàn)圈突出而實(shí)現(xiàn)廉價(jià)化和高輸出化的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)及其繞組的制造方法。
[0012]用于解決課題的技術(shù)方案
[0013]于是，本發(fā)明中，為了達(dá)成上述目的，首先，提供一種軸向間隙型電動(dòng)機(jī)，包括:將多個(gè)線(xiàn)圈配置成圓環(huán)狀而構(gòu)成的定子；和轉(zhuǎn)子，其安裝成與所述定子的一方或兩方的主面相對(duì)且可轉(zhuǎn)動(dòng)，具有與所述定子的多個(gè)線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)的多個(gè)永磁體，構(gòu)成所述定子的多個(gè)線(xiàn)圈，分別將1根以上的絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)作為線(xiàn)圈線(xiàn)跨2個(gè)以上的分割鐵芯來(lái)連續(xù)卷繞在該2個(gè)以上的分割鐵芯的周?chē)纬桑麒F芯的疊層厚度“L1’”與各線(xiàn)圈的徑向長(zhǎng)度“L2”的關(guān)系為L(zhǎng)2<L1’，并且，在各線(xiàn)圈中，跨所述2個(gè)以上的分割鐵芯來(lái)連續(xù)卷繞的絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)的連接線(xiàn)的長(zhǎng)度與所述線(xiàn)圈的徑向長(zhǎng)度“L2 ”相等。
[0014]此外，本發(fā)明中，為了達(dá)成上述目的，提供一種構(gòu)成軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的定子的多個(gè)線(xiàn)圈的繞組的制造方法，所述軸向間隙型電動(dòng)機(jī)包括:將多個(gè)線(xiàn)圈配置成圓環(huán)狀而構(gòu)成的定子；和轉(zhuǎn)子，其安裝成與所述定子的一方或兩方的主面相對(duì)且可轉(zhuǎn)動(dòng)，具有與所述定子的多個(gè)線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)的多個(gè)永磁體，構(gòu)成所述定子的多個(gè)線(xiàn)圈，分別將1根以上的絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)作為線(xiàn)圈線(xiàn)跨2個(gè)以上的分割鐵芯來(lái)連續(xù)卷繞在該2個(gè)以上的分割鐵芯的周?chē)纬桑⑶?，各鐵芯的疊層厚度“L1’”與各線(xiàn)圈的徑向長(zhǎng)度“L2”的關(guān)系為L(zhǎng)2 < L1’，通過(guò)繞線(xiàn)治具將構(gòu)成所述各線(xiàn)圈的2個(gè)以上的分割鐵芯的線(xiàn)軸直列地配置在同軸上而進(jìn)行繞線(xiàn)，使各線(xiàn)圈的卷繞終點(diǎn)線(xiàn)和下一個(gè)線(xiàn)圈的卷繞起點(diǎn)線(xiàn)在所述繞線(xiàn)治具的中間附近傾斜來(lái)形成連接線(xiàn)，在卷繞所述連續(xù)卷繞線(xiàn)圈之后，以所述連接線(xiàn)為基準(zhǔn)，將鄰接線(xiàn)圈各自折回90°來(lái)形成連續(xù)卷繞線(xiàn)圈。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)上述本發(fā)明，能夠高密度地卷繞絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)而提高槽滿(mǎn)率，不使連接線(xiàn)從線(xiàn)圈突出(連接線(xiàn)的冗余長(zhǎng)度為0mm)而制造連續(xù)卷繞線(xiàn)圈。此外，即使在定子鐵芯的鐵芯疊層厚度變長(zhǎng)的情況下也能夠與鐵芯疊層厚度無(wú)關(guān)地調(diào)整連接線(xiàn)的長(zhǎng)度，因此能夠提供能夠?qū)崿F(xiàn)廉價(jià)化(連接點(diǎn)數(shù)少)和高輸出化(槽滿(mǎn)率大)的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)及其繞組的制造方法。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的12槽的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的各相線(xiàn)圈的連接線(xiàn)和引線(xiàn)的配置的示意圖。
[0018]圖2是表示上述12槽的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)的各相線(xiàn)圈的接線(xiàn)的電路圖。
[0019]圖3是表示上述12槽的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中的U相的2連卷繞線(xiàn)圈的配置的示意圖。
[0020]圖4是表示上述軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中的U相的2連卷繞線(xiàn)圈的繞線(xiàn)結(jié)構(gòu)的詳情的局部放大立體圖。
[0021]圖5是為了與本發(fā)明比較，表示一般的2連卷繞線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法的立體圖。
[0022]圖6是表示能夠用本發(fā)明制造的鐵芯疊層厚度比線(xiàn)圈的徑向長(zhǎng)度長(zhǎng)的2連卷繞線(xiàn)圈的理想的配置、結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0023]圖7是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法的立體圖。
[0024]圖8是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第一工序)的立體圖。
[0025]圖9是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第二工序)的立體圖。
[0026]圖10是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第三工序)的立體圖。
[0027]圖11是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第四工序)的立體圖。
[0028]圖12是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第五工序)的立體圖。
[0029]圖13是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第六工序)的立體圖。
[0030]圖14是說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法(第七工序)的立體圖。
[0031]圖15是說(shuō)明用上述繞線(xiàn)方法制造的線(xiàn)圈，在鐵芯疊層厚度比線(xiàn)圈的徑向長(zhǎng)度長(zhǎng)的情況下，也是理想的2連卷繞線(xiàn)圈的立體圖。
[0032]圖16是說(shuō)明用上述繞線(xiàn)方法制造的線(xiàn)圈的卷繞層數(shù)是奇數(shù)的情況下的繞線(xiàn)方法的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，對(duì)于本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的詳情，用附圖進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]實(shí)施例1
[0035]圖1中示意地表示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的12槽的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)中的各相線(xiàn)圈的連接線(xiàn)和引線(xiàn)的配置。其中，此處“連接線(xiàn)”定義為連續(xù)卷繞的線(xiàn)圈(圖1中例如是“U+”和“U ”的2連卷繞線(xiàn)圈)的、連接相鄰的線(xiàn)圈與線(xiàn)圈的絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)部分的名稱(chēng)。此外，“引線(xiàn)”定義為線(xiàn)圈的卷繞起點(diǎn)線(xiàn)或卷繞終點(diǎn)線(xiàn)等、所謂被用作電動(dòng)機(jī)的配線(xiàn)的絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)部分的名稱(chēng)。
[0036]在軸向間隙型電動(dòng)機(jī)100中，例如準(zhǔn)備多個(gè)在使硅鋼板疊層形成的分割鐵芯(core) 3的周?chē)B續(xù)卷繞絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)而形成的線(xiàn)圈，將它們配置成圓環(huán)狀，例如，使定子1構(gòu)成為圓盤(pán)狀，與該定子1的上下兩個(gè)主面或其中一方相對(duì)地可轉(zhuǎn)動(dòng)地配置轉(zhuǎn)子2。此處，從圖中可知，上述鐵芯3示出了截面形狀為梯形的鐵芯，但本發(fā)明不限定于此，除此以外，例如能夠?qū)⑵浣孛嫘螤钸m當(dāng)變更為三角形或四邊形。
[0037]此外，上述轉(zhuǎn)子2與配置在電動(dòng)機(jī)的中心的旋轉(zhuǎn)軸4 (更具體而言，是與旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的未圖示的圓盤(pán)狀部件)連結(jié)，而且，相對(duì)于定子1隔開(kāi)一定的間隙地配置。
[0038]此外，雖然未圖示，但是在轉(zhuǎn)子2的與上述定子1 (stator)的相對(duì)面(環(huán)狀的面)上，多個(gè)磁體(本例中為鐵氧體磁體)在周向上使N極與S極交替地配置。此外，以下說(shuō)明的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)100是一例，能夠適當(dāng)變更各相的線(xiàn)圈數(shù)、即槽數(shù)。
[0039]此外，該圖1中，U相的2個(gè)線(xiàn)圈10a、10b經(jīng)由連接線(xiàn)連續(xù)卷繞，本例中，關(guān)于線(xiàn)圈的卷繞方向，“u+”表示順時(shí)針，“U ”表示逆時(shí)針，而且，連接線(xiàn)都集中在線(xiàn)圈的內(nèi)徑側(cè)。此夕卜，引線(xiàn)布設(shè)在線(xiàn)圈的外徑側(cè)與殼體之間，被用作電動(dòng)機(jī)的配線(xiàn)。此外，另一對(duì)U相的2個(gè)線(xiàn)圈10g、10h，W相的兩對(duì)(4個(gè))線(xiàn)圈10(:、10(1、10丨、10」，和￥相的兩對(duì)(4個(gè))線(xiàn)圈10e、10f、10k、101也與上述同樣地連續(xù)卷繞，并且連續(xù)卷繞的卷繞方向和連接線(xiàn)的配置也與上述相同。
[0040]圖2是表示本發(fā)明的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)100中的、以上說(shuō)明了其繞線(xiàn)結(jié)構(gòu)的定子1 (stator)的接線(xiàn)的狀態(tài)的電路圖。即，從圖中可知，U相的線(xiàn)圈10U的一方是使引線(xiàn)10U1、線(xiàn)圈10a、連接線(xiàn)10U2、10b、引線(xiàn)10U3直列地連結(jié)構(gòu)成的。此外，另一方的線(xiàn)圈也是使引線(xiàn)10U1’、線(xiàn)圈10h、連接線(xiàn)10U2’、10g、引線(xiàn)10U3’直列地連結(jié)構(gòu)成的。進(jìn)而，其他相、即V相的線(xiàn)圈10V、W相的線(xiàn)圈10W的結(jié)構(gòu)，包括其線(xiàn)圈的卷繞方向，也與上述U相的線(xiàn)圈10U相同。
[0041]S卩，本實(shí)施例的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)100由使用了 6組2連卷繞線(xiàn)圈的所謂2串聯(lián)2并聯(lián)的Δ形連接構(gòu)成。
[0042]進(jìn)而，為了更詳細(xì)地表示各2連卷繞線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)、配置，以上述線(xiàn)圈U相10U為一例，在圖3中表示其示意圖，并且在圖4中表示其放大立體圖。當(dāng)然，其他的V相的線(xiàn)圈10V和W相的線(xiàn)圈10W也是相同的結(jié)構(gòu)、配置。此外，線(xiàn)圈此處示出了卷繞了 1根絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)的狀態(tài)，但本發(fā)明不限定于此，也可以改為2根以上的多根卷繞。
[0043]<繞組的制造方法>
[0044]此處，設(shè)定子1的鐵芯疊層厚度為“L1”，線(xiàn)圈的徑向長(zhǎng)度為“L2”時(shí)，從圖4可知，LI < L2的關(guān)系成立(此外，關(guān)于其詳情，在下文中也有所敘述)。此處，不使連接線(xiàn)從線(xiàn)圈突出(即，連接線(xiàn)冗余長(zhǎng)度0_)而配置理想的連接線(xiàn)時(shí)，成為圖4中用粗實(shí)線(xiàn)示出的連接線(xiàn)10U2。這樣，如果能夠配置理想的連接線(xiàn)，則可以使轉(zhuǎn)子的軸與連接線(xiàn)的距離較長(zhǎng)，因此能夠充分地確?？臻g絕緣距離。
[0045]< 一般的繞線(xiàn)方法>
[0046]圖5中示出了一般進(jìn)行的2連卷繞線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方法。一般而言，如圖所示，使2個(gè)繞線(xiàn)用線(xiàn)軸10a、10b以其旋轉(zhuǎn)軸(圖中用點(diǎn)劃線(xiàn)表示)相互鄰接且平行的方式，在橫向排成一排的狀態(tài)下配置，然后，將它們搭載在能夠分別前后(點(diǎn)劃線(xiàn)的方向)驅(qū)動(dòng)的前后移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)上。其中，該圖5中，示出了直到第二個(gè)鐵芯、即2個(gè)線(xiàn)軸10a和10b的繞線(xiàn)已結(jié)束的狀態(tài)。以該狀態(tài)為例說(shuō)明，供給絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)的噴嘴(未圖示)具有3軸方向的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且能夠形成各線(xiàn)圈之間的連接線(xiàn)，然而，在該例中，為了使說(shuō)明簡(jiǎn)單，設(shè)噴嘴是固定的，而且，通過(guò)使包括另一方的工件的繞線(xiàn)部整體旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行繞線(xiàn)。當(dāng)然，使噴嘴移動(dòng)(在線(xiàn)軸的周?chē)D(zhuǎn))的方式也能夠同樣形成2連卷繞線(xiàn)圈。
[0047]此處，在結(jié)束第二個(gè)鐵芯(線(xiàn)軸10b)的繞線(xiàn)之后，如圖所示，成為第一個(gè)鐵芯(線(xiàn)軸10a)后退(參考圖中的箭頭)、使第二個(gè)鐵芯(線(xiàn)軸10b)前進(jìn)至能夠確保繞線(xiàn)軌道的距離的狀態(tài)(即，在第二個(gè)鐵芯(線(xiàn)軸10b)的周?chē)砝@絕緣包覆導(dǎo)線(xiàn)時(shí)不會(huì)造成妨礙的狀態(tài))。此時(shí)的連接線(xiàn)10U2的長(zhǎng)