轴向间隙型电动机及其绕组的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动机和发电机等旋转电机，特别涉及轴向间隙型电动机及其绕组的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，全球变暖正在深化，对于电气设备的节能化的要求正在提高。当前，日本国内的年耗电量的约55%是被电动机消耗的，所以对于电动机的高效率化的关注较高。以往，为了电动机的高效率化，采用使用具有高磁能积的稀土类磁体的设计。
[0003]但是，作为稀土类磁体的原料的Nd (钕)和Dy (镝)，因最大生产国即中国的出口配额限制，近年来价格正在上涨。中国的出口配额限制的方针是为了防止Nd和Dy的开采引起的环境破坏，今后稀土类的价格上涨和供给困难持续的可能性也较高。
[0004]因此，作为不使用稀土类磁体，仅用铁氧体磁体实现电动机的高效率化的一种手段，轴向间隙型电动机受到关注。轴向间隙型电动机能够使磁体面积比现有的径向间隙型更大，所以能够补偿代替铁氧体磁体的情况下的保持力的降低，能够使效率成为现有的同等以上。
[0005]轴向间隙型电动机的结构有单转子-双定子型、双转子-单定子型、单转子-单定子型等组合。
[0006]下述专利文献1中，示出了连续卷绕4个同相线圈，以Y形连接构成轴向间隙型电动机(单转子-单定子型)的情况，通过连续卷绕减少连接点数，实现了电动机的廉价化。此外，通过使连接线圈之间的连接线集中在线圈的内径侧，将线圈外径侧作为自由空间，通过使线圈外径侧与电动机壳体接触，提高冷却性能。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2008-172859号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]但是，上述专利文献1中记载的结构中，高密度地卷绕绝缘包覆导线而提高槽满率(占積率)，在使连接线从线圈突出的状态下制造连续卷绕线圈时，转子的轴与连接线的距离缩短，发生了不能确保空间绝缘距离的问题。于是，本发明的目的在于提供一种能够不使高密度地卷绕了绝缘包覆导线的连续卷绕线圈的连接线从线圈突出而实现廉价化和高输出化的轴向间隙型电动机及其绕组的制造方法。
[0012]用于解决课题的技术方案
[0013]于是，本发明中，为了达成上述目的，首先，提供一种轴向间隙型电动机，包括:将多个线圈配置成圆环状而构成的定子；和转子，其安装成与所述定子的一方或两方的主面相对且可转动，具有与所述定子的多个线圈对应的多个永磁体，构成所述定子的多个线圈，分别将1根以上的绝缘包覆导线作为线圈线跨2个以上的分割铁芯来连续卷绕在该2个以上的分割铁芯的周围而形成，各铁芯的叠层厚度“L1’”与各线圈的径向长度“L2”的关系为L2<L1’，并且，在各线圈中，跨所述2个以上的分割铁芯来连续卷绕的绝缘包覆导线的连接线的长度与所述线圈的径向长度“L2 ”相等。
[0014]此外，本发明中，为了达成上述目的，提供一种构成轴向间隙型电动机的定子的多个线圈的绕组的制造方法，所述轴向间隙型电动机包括:将多个线圈配置成圆环状而构成的定子；和转子，其安装成与所述定子的一方或两方的主面相对且可转动，具有与所述定子的多个线圈对应的多个永磁体，构成所述定子的多个线圈，分别将1根以上的绝缘包覆导线作为线圈线跨2个以上的分割铁芯来连续卷绕在该2个以上的分割铁芯的周围而形成，并且，各铁芯的叠层厚度“L1’”与各线圈的径向长度“L2”的关系为L2 < L1’，通过绕线治具将构成所述各线圈的2个以上的分割铁芯的线轴直列地配置在同轴上而进行绕线，使各线圈的卷绕终点线和下一个线圈的卷绕起点线在所述绕线治具的中间附近倾斜来形成连接线，在卷绕所述连续卷绕线圈之后，以所述连接线为基准，将邻接线圈各自折回90°来形成连续卷绕线圈。
[0015]发明效果
[0016]根据上述本发明，能够高密度地卷绕绝缘包覆导线而提高槽满率，不使连接线从线圈突出(连接线的冗余长度为0mm)而制造连续卷绕线圈。此外，即使在定子铁芯的铁芯叠层厚度变长的情况下也能够与铁芯叠层厚度无关地调整连接线的长度，因此能够提供能够实现廉价化(连接点数少)和高输出化(槽满率大)的轴向间隙型电动机及其绕组的制造方法。
【附图说明】
[0017]图1是表示本发明的一个实施方式的12槽的轴向间隙型电动机的各相线圈的连接线和引线的配置的示意图。
[0018]图2是表示上述12槽的轴向间隙型电动机的各相线圈的接线的电路图。
[0019]图3是表示上述12槽的轴向间隙型电动机中的U相的2连卷绕线圈的配置的示意图。
[0020]图4是表示上述轴向间隙型电动机中的U相的2连卷绕线圈的绕线结构的详情的局部放大立体图。
[0021]图5是为了与本发明比较，表示一般的2连卷绕线圈的绕线方法的立体图。
[0022]图6是表示能够用本发明制造的铁芯叠层厚度比线圈的径向长度长的2连卷绕线圈的理想的配置、结构的立体图。
[0023]图7是说明本发明的线圈的绕线方法的立体图。
[0024]图8是说明本发明的线圈的绕线方法(第一工序)的立体图。
[0025]图9是说明本发明的线圈的绕线方法(第二工序)的立体图。
[0026]图10是说明本发明的线圈的绕线方法(第三工序)的立体图。
[0027]图11是说明本发明的线圈的绕线方法(第四工序)的立体图。
[0028]图12是说明本发明的线圈的绕线方法(第五工序)的立体图。
[0029]图13是说明本发明的线圈的绕线方法(第六工序)的立体图。
[0030]图14是说明本发明的线圈的绕线方法(第七工序)的立体图。
[0031]图15是说明用上述绕线方法制造的线圈，在铁芯叠层厚度比线圈的径向长度长的情况下，也是理想的2连卷绕线圈的立体图。
[0032]图16是说明用上述绕线方法制造的线圈的卷绕层数是奇数的情况下的绕线方法的立体图。
【具体实施方式】
[0033]以下，对于本发明的多个实施例的详情，用附图进行说明。
[0034]实施例1
[0035]图1中示意地表示了本发明的一个实施方式的12槽的轴向间隙型电动机中的各相线圈的连接线和引线的配置。其中，此处“连接线”定义为连续卷绕的线圈(图1中例如是“U+”和“U ”的2连卷绕线圈)的、连接相邻的线圈与线圈的绝缘包覆导线部分的名称。此外，“引线”定义为线圈的卷绕起点线或卷绕终点线等、所谓被用作电动机的配线的绝缘包覆导线部分的名称。
[0036]在轴向间隙型电动机100中，例如准备多个在使硅钢板叠层形成的分割铁芯(core) 3的周围连续卷绕绝缘包覆导线而形成的线圈，将它们配置成圆环状，例如，使定子1构成为圆盘状，与该定子1的上下两个主面或其中一方相对地可转动地配置转子2。此处，从图中可知，上述铁芯3示出了截面形状为梯形的铁芯，但本发明不限定于此，除此以外，例如能够将其截面形状适当变更为三角形或四边形。
[0037]此外，上述转子2与配置在电动机的中心的旋转轴4 (更具体而言，是与旋转轴连结的未图示的圆盘状部件)连结，而且，相对于定子1隔开一定的间隙地配置。
[0038]此外，虽然未图示，但是在转子2的与上述定子1 (stator)的相对面(环状的面)上，多个磁体(本例中为铁氧体磁体)在周向上使N极与S极交替地配置。此外，以下说明的轴向间隙型电动机100是一例，能够适当变更各相的线圈数、即槽数。
[0039]此外，该图1中，U相的2个线圈10a、10b经由连接线连续卷绕，本例中，关于线圈的卷绕方向，“u+”表示顺时针，“U ”表示逆时针，而且，连接线都集中在线圈的内径侧。此夕卜，引线布设在线圈的外径侧与壳体之间，被用作电动机的配线。此外，另一对U相的2个线圈10g、10h，W相的两对(4个)线圈10(:、10(1、10丨、10」，和￥相的两对(4个)线圈10e、10f、10k、101也与上述同样地连续卷绕，并且连续卷绕的卷绕方向和连接线的配置也与上述相同。
[0040]图2是表示本发明的轴向间隙型电动机100中的、以上说明了其绕线结构的定子1 (stator)的接线的状态的电路图。即，从图中可知，U相的线圈10U的一方是使引线10U1、线圈10a、连接线10U2、10b、引线10U3直列地连结构成的。此外，另一方的线圈也是使引线10U1’、线圈10h、连接线10U2’、10g、引线10U3’直列地连结构成的。进而，其他相、即V相的线圈10V、W相的线圈10W的结构，包括其线圈的卷绕方向，也与上述U相的线圈10U相同。
[0041]S卩，本实施例的轴向间隙型电动机100由使用了 6组2连卷绕线圈的所谓2串联2并联的Δ形连接构成。
[0042]进而，为了更详细地表示各2连卷绕线圈的结构、配置，以上述线圈U相10U为一例，在图3中表示其示意图，并且在图4中表示其放大立体图。当然，其他的V相的线圈10V和W相的线圈10W也是相同的结构、配置。此外，线圈此处示出了卷绕了 1根绝缘包覆导线的状态，但本发明不限定于此，也可以改为2根以上的多根卷绕。
[0043]<绕组的制造方法>
[0044]此处，设定子1的铁芯叠层厚度为“L1”，线圈的径向长度为“L2”时，从图4可知，LI < L2的关系成立(此外，关于其详情，在下文中也有所叙述)。此处，不使连接线从线圈突出(即，连接线冗余长度0_)而配置理想的连接线时，成为图4中用粗实线示出的连接线10U2。这样，如果能够配置理想的连接线，则可以使转子的轴与连接线的距离较长，因此能够充分地确保空间绝缘距离。
[0045]< 一般的绕线方法>
[0046]图5中示出了一般进行的2连卷绕线圈的绕线方法。一般而言，如图所示，使2个绕线用线轴10a、10b以其旋转轴(图中用点划线表示)相互邻接且平行的方式，在横向排成一排的状态下配置，然后，将它们搭载在能够分别前后(点划线的方向)驱动的前后移动机构(未图示)上。其中，该图5中，示出了直到第二个铁芯、即2个线轴10a和10b的绕线已结束的状态。以该状态为例说明，供给绝缘包覆导线的喷嘴(未图示)具有3轴方向的移动机构，并且能够形成各线圈之间的连接线，然而，在该例中，为了使说明简单，设喷嘴是固定的，而且，通过使包括另一方的工件的绕线部整体旋转而进行绕线。当然，使喷嘴移动(在线轴的周围旋转)的方式也能够同样形成2连卷绕线圈。
[0047]此处，在结束第二个铁芯(线轴10b)的绕线之后，如图所示，成为第一个铁芯(线轴10a)后退(参考图中的箭头)、使第二个铁芯(线轴10b)前进至能够确保绕线轨道的距离的状态(即，在第二个铁芯(线轴10b)的周围卷绕绝缘包覆导线时不会造成妨碍的状态)。此时的连接线10U2的长