本發(fā)明涉及一種具有8字形的波繞式線圈的電動機及其制造方法。

背景技術(shù)：

在具備永磁體的電動機中，存在被稱為齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque)的脈動、被稱為轉(zhuǎn)矩波動(torque ripple)的轉(zhuǎn)矩變動。以往，作為能夠降低齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動的極數(shù)與槽數(shù)的組合，能夠列舉出具有槽數(shù)除以極數(shù)所得到的值為既約分數(shù)的分數(shù)槽的電動機(例如日本特開2004-023950號公報)。

另一方面，作為將線圈纏繞(插入)到電動機的定子上形成的槽的方法或裝置，提出了各種方案。例如日本特開2011-030309號公報中記載了以下技術(shù)：對于12槽10極的單Y形接線的電動機的定子，能夠在形成有絕緣部的帶狀的定子芯上容易地形成線圈，并且試圖使不同相的連接線不接觸。

另外，日本特開2015-126661號公報中記載了如下一種繞線插入機：使多個線圈與插入工具的葉片對應地排列在線圈設置臺上，由此能夠?qū)⑷烤€圈一次性地配置于插入工具，并且，能夠通過一次作業(yè)使插入工具的線圈插入到定子的槽。

在槽數(shù)除以極數(shù)所得到的值為既約分數(shù)的所謂的分數(shù)槽的電動機中，能夠以使極數(shù)與槽數(shù)的最小公倍數(shù)大的方式選定極數(shù)和槽數(shù)，另外，能夠減小高次的分布卷繞系數(shù)的值，因此能夠使齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動減少。例如，在槽數(shù)6N大于極對數(shù)P的1.5倍且為極對數(shù)P的3倍以下的電動機(1.5P<6N≤3P)的情況下，能夠構(gòu)成槽節(jié)距為1的集中卷繞式電動機。在該情況下，能夠在相鄰的槽中卷繞一個線圈，因此能夠利用繞線機的線嘴(Nozzle)直接卷繞到定子的齒部(進行所謂的直接卷繞)，作為電動機的制造方法而言非常有利。

另外，還存在以下方法：預先將線圈纏繞在以能夠插入到槽中的方式形成絕緣構(gòu)件而制作出的卷繞筒(bobbin)上，將纏繞有該線圈的卷繞筒整個插 入到槽。通過采用這種集中繞法，能夠?qū)崿F(xiàn)制造工時的削減，但是要逐次地制作一個一個的線圈，因此工時的削減有局限性。

另一方面，在具有槽數(shù)6N比極對數(shù)P的3倍大的分數(shù)槽的電動機(6N>3P)中，存在齒槽和轉(zhuǎn)矩波比集中卷繞式的分數(shù)槽電動機的齒槽和轉(zhuǎn)矩波動更小的趨勢，因此具備優(yōu)異的性能。但是，插入到槽的繞線的線圈節(jié)距(coil pitch)大于1槽，只能通過分布繞法來卷繞線圈。特別是，在槽數(shù)除以極對數(shù)所得到的值是分母為4以上的既約分數(shù)的電動機中，繞線的配置變得更復雜，因此插入到槽的繞線的線圈數(shù)變多，難以在制造工序中進行繞線的自動化。并且，隨著線圈數(shù)增加，將線圈之間連接的連接線的條數(shù)也變多，這也成為繞線之間復雜地纏在一起的主要原因。

另一方面，在基于插入器(Inserter)方式的自動繞線機中，使繞線機的線嘴或者錠翼(Flyer)繞卷線筒回旋來制作一個一個的線圈，將制作出的線圈插入到插入器，并將插入器逐漸插入到定子中，由此將線圈卷繞安裝在定子上。在該工序中，當要制作的線圈的數(shù)量變多時，向插入器進行插入的次數(shù)也變多，因此需要很多工時。另外，在插入器中插入有大量的線圈，因此在線圈間的連接線的條數(shù)多的情況下，有時繞線會復雜地纏在一起而引起制造不良。

這樣，在具有復雜的繞線配置的分數(shù)槽的電動機中，雖然性能高，但是存在線圈數(shù)變多、結(jié)果制造工時也變多的問題，還存在將各線圈之間連接的連接線變多、容易復雜地纏在一起的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有整體的線圈數(shù)減少且線圈間的連接線的條數(shù)也減少的定子的電動機以及該電動機的制造方法。

為了達到上述目的，本申請發(fā)明的一個方式提供一種三相交流電動機，該三相交流電動機具備：轉(zhuǎn)子，其具有多對磁極；定子，其具有在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向上形成的、且沿周向進行排列的多個槽，該定子被配置成在徑 向上與所述轉(zhuǎn)子相向；以及多個繞線，所述多個繞線被插入到所述槽來卷繞安裝于所述定子，其中，具有以下關系：在將所述轉(zhuǎn)子的極對數(shù)設為P、將所述定子的用于插入繞線的槽數(shù)設為6N時，槽數(shù)6N除以極對數(shù)P所得到的值是分母為2以上的既約分數(shù)，所述繞線以卷繞成規(guī)定的匝數(shù)且呈8字形的多個線圈的形態(tài)配置于所述槽內(nèi)，在所述8字形的線圈中，包括相互重疊的繞線的第一線圈部分被插入到一個槽，在構(gòu)成所述8字形的多個圈的各圈中位于在所述定子的周向上與所述第一線圈部分相反的一側(cè)且繞線不重疊的第二線圈部分配置于一個槽內(nèi)，對每相配置多個所述8字形的線圈，該8字形的線圈配置于所述定子的規(guī)定的位置。

在優(yōu)選的實施方式中，在將槽數(shù)6N除以極數(shù)2P所得到的商設為X時，各所述8字形的線圈的所述第一線圈部分和所述第二線圈部分以槽節(jié)距X配置于多個槽。

在優(yōu)選的實施方式中，三個相的每相的各所述8字形的線圈通過連接線而相互串聯(lián)連接。

在優(yōu)選的實施方式中，各所述8字形的線圈具有兩個所述第一線圈部分，具備兩個所述第二線圈部分。

在優(yōu)選的實施方式中，各所述8字形的線圈具有兩個所述第一線圈部分，具備一個所述第二線圈部分。

在優(yōu)選的實施方式中，極對數(shù)P是5，槽數(shù)6N是12。

在優(yōu)選的實施方式中，極對數(shù)P是5，槽數(shù)6N是36。

另外，本申請發(fā)明的其它方式提供一種三相交流電動機的制造方法，該三相交流電動機具備：轉(zhuǎn)子，其具有多對磁極；定子，其具有在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向上形成的、且沿周向進行排列的多個槽，該定子被配置成在徑向上與所述轉(zhuǎn)子相向；以及多個繞線，所述多個繞線被插入到所述槽來卷繞安裝于所述定子，所述三相交流電動機的制造方法包括以下工序：a.將多個卷繞筒相隔規(guī)定的距離地進行配置，所述多個卷繞筒分別能夠以覆蓋所述定子的一個齒的方式安裝于所述定子，由絕緣材料形成；b.用線材以覆蓋所 述卷繞筒的整周的方式卷繞規(guī)定的匝數(shù)來形成線圈；c.通過將卷繞有所述線材的多個卷繞筒中的至少一個卷繞筒扭轉(zhuǎn)180度來形成8字形的線圈；d.將卷繞有所述8字形的線圈的多個卷繞筒同時以跨3個以上的槽的方式插入到定子的齒；以及e.將所述工序a至d重復多次，來在所述定子中構(gòu)成規(guī)定的繞線配置。

附圖說明

通過參照附圖來說明以下的優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明的上述或其它目的、特征以及優(yōu)點會變得更明確。

圖1是表示10極36槽的電動機的概要構(gòu)造的截面圖，

圖2是10極36槽雙層卷繞的電動機的繞線配置的展開截面圖，

圖3是10極12槽雙層卷繞的電動機的繞線配置的展開截面圖，

圖4a是表示單純的圓環(huán)形狀的線圈的圖，

圖4b是表示通過扭轉(zhuǎn)圓環(huán)形狀的線圈而形成的8字形線圈的圖，

圖4c是表示將8字形線圈插入到電動機的定子的槽的狀態(tài)的圖，

圖5是表示10極12槽的三相交流電動機的繞線配置的展開截面圖，并且是表示將本發(fā)明應用于該繞線配置的情況下的一例的圖，

圖6a是表示以圍繞兩個卷繞筒的方式纏繞繞線的狀態(tài)的圖，

圖6b是表示將一方的卷繞筒扭轉(zhuǎn)180°來形成8字形波繞式線圈64的狀態(tài)的圖，

圖6c是表示將兩個卷繞筒同時插入到定子芯的動作的圖，

圖6d是表示8字形波繞式線圈被插入到三個槽的狀態(tài)的圖，

圖7是表示10極36槽雙層卷繞的三相交流電動機的繞線配置的展開截面圖，并且是表示將本發(fā)明應用于該繞線配置的情況下的一例、將8字形線圈插入到槽的狀態(tài)、以及作為比較例而將以往的環(huán)狀線圈插入到槽的狀態(tài)的圖，

圖8是表示10極36槽三層卷繞的三相交流電動機的繞線配置的展開截面 圖，并且是表示將本發(fā)明應用于該繞線配置的情況下的一例的圖，

圖9是表示能夠應用于圖8的繞線配置的8字形線圈的一個結(jié)構(gòu)例的圖，

圖10是說明圖9的8字形線圈的制造方法的圖，

圖11是表示能夠應用于圖8的繞線配置的8字形線圈的其它結(jié)構(gòu)例的圖，

圖12a是說明在圖11的8字形線圈的制造方法中形成具有三個圈的波繞式線圈的狀態(tài)的圖，

圖12b是說明將三個圈中的一個圈折回來形成圖11的8字形線圈的狀態(tài)的圖。

具體實施方式

圖1是表示本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式所涉及的電動機40的概要構(gòu)造的徑向截面圖。圖示例的電動機40是10極36槽的三相交流電動機，具備：轉(zhuǎn)子42，其具有多對磁極；定子48，其具有在轉(zhuǎn)子42的旋轉(zhuǎn)軸44的方向上延伸的、且沿旋轉(zhuǎn)軸44的周向進行排列的多個槽46，該定子48被配置成在徑向上與轉(zhuǎn)子42相向；以及多個繞線(后述)，所述多個繞線被插入到槽46來卷繞安裝于定子48，其中，具有以下關系：定子48的用于插入繞線的槽數(shù)6N(在此6N＝36)除以轉(zhuǎn)子42的極對數(shù)P(在此P＝5)所得到的值是分母為2以上的既約分數(shù)。

轉(zhuǎn)子42具備轉(zhuǎn)子芯52、轉(zhuǎn)子的軸54以及10個(永)磁體50，以旋轉(zhuǎn)軸44為中心進行旋轉(zhuǎn)。磁極的數(shù)量P為10，與磁體50的數(shù)量相同。此外，本發(fā)明主要涉及到插入到定子48的定子芯56上形成的槽46中的繞線(線圈)，因此在下面的說明中省略轉(zhuǎn)子42的說明。

圖2是10極36槽雙層卷繞、即在極數(shù)為10且槽數(shù)為36的分數(shù)槽的電動機的各槽46中配置兩層繞線58而得到的繞線配置的展開截面圖。在圖2中，對各槽46標注的數(shù)字(1～36)表示槽識別號。定子48原本為圓筒狀，但是在此為了易于理解說明，表示為將圓筒狀的定子48直線地展開的展開截面圖。

圖3是作為能夠應用本發(fā)明的其它例的、10極12槽(分數(shù)槽)的繞線配置的展開截面圖。與圖2同樣地，在圖3中也是，對各槽60標注的數(shù)字(1～12)表示 槽識別號。

圖2和圖3的“U”、“V”、“W”表示三相交流的各相，“+”和“-”表示電流的方向。圖2和圖3表示雙層卷繞的例子，在各槽中，各配置有+U、-U、+V、-V、+W、-W相這總計六個相帶中的任兩個相帶。在各配置中，插入了相同數(shù)量的銅線等流通電流的線材。

此外，在本申請說明書中，將流通電流的銅線等線材或該線材的束稱為“繞線”，使用該線材來形成閉合的圈的形狀(也包括后述的8字形)，將以同一形狀連結(jié)且重疊成束狀所得之物稱為“線圈”。

圖4a～圖4c是說明本發(fā)明所涉及的8字形的波繞式線圈的構(gòu)造例的圖。通過將如圖4a所示的一個圓環(huán)狀線圈62的一部分扭轉(zhuǎn)來形成如圖4b所示的8字形的線圈64，如圖4c所例示的那樣將該線圈64插入、配置于三個槽66a、66b及66c。更具體地說，在8字形的線圈64中，包括相互重疊的兩個邊(繞線)的第一線圈部分68被插入到中央的槽66b，另外兩個邊(即，在構(gòu)成8字形的多個圈的各圈中位于在定子的周向上與第一線圈部分68相反的一側(cè)且繞線不重疊的第二線圈部分)70及72分別被插入到槽66b的兩側(cè)的槽66a及66c。

在此，在將槽數(shù)6N除以極數(shù)2P所得到的商設為X時，通過將8字形的線圈全部以與X相等的槽節(jié)距配置于定子，僅利用該8字形的線圈就能夠?qū)崿F(xiàn)圖2和圖3的全部繞線配置。此外，圖4c例示了槽節(jié)距(X)為2的情況，該圖中的箭頭表示線圈內(nèi)的電流流動的方向。另外，如圖4b所示，線圈64的形狀為波繞狀，因此在本申請說明書中將其也稱為8字形(波繞式)線圈。

圖5的A部分是表示10極12槽單層卷繞的三相交流電動機的繞線配置的展開截面圖，圖5的B部分是表示將本發(fā)明應用于圖5的A部分的繞線配置的情況下的一例的圖。如圖5的B部分所示，共計6個如圖4b所示那樣的8字形線圈64以槽節(jié)距1被插入到槽60內(nèi)。

另外，圖6a～圖6d是說明本發(fā)明所涉及的電動機的定子的制造方法的一例的圖，具體地說，示出了將各線圈64插入到槽60內(nèi)的過程。首先，如圖6a所示，將由絕緣材料形成的多個(在圖示例中為兩個)卷繞筒74a及74b相隔規(guī) 定距離地進行配置，以圍繞兩個卷繞筒的方式將繞線卷繞規(guī)定的匝數(shù)。接著，如圖6b所示，通過將一方的卷繞筒74(在此為卷繞筒74b)扭轉(zhuǎn)180°(使其旋轉(zhuǎn))來制作8字形波繞式線圈64。

接著，如圖6c所示，從圖6b的狀態(tài)將兩個卷繞筒74a及74b以維持著兩個卷繞筒的位置關系的狀態(tài)同時插入到定子芯(具體地說，定子芯的兩個齒76a及76b)，由此將線圈64配置于三個槽66a、66b及66c內(nèi)。各卷繞筒構(gòu)成為能夠以覆蓋定子的一個齒的方式進行安裝，因此通過圖6a～圖6c的操作，能夠如圖6d所示那樣跨三個槽地插入8字形波繞式線圈64。通過將圖6a～圖6d所示的操作重復多次(在本例中為6次)，能夠得到如圖5所示的繞線配置的定子。

圖7的C部分是表示10極36槽雙層卷繞的三相交流電動機的繞線配置的展開截面圖，圖7的D部分是表示將本發(fā)明應用于圖7的C部的繞線配置的情況下的一例的圖。共計六個如圖4b所示的8字形線圈64以槽節(jié)距3被插入到槽46內(nèi)。但是為了清楚，在圖7中，關于36個槽中的25個槽僅顯示U相，以展開圖的形式示出四個線圈64。

圖7的C部分所示的繞線配置能夠如圖7的D部分所示那樣全部展開為槽節(jié)距為3的線圈。此時，作為比較例，如圖7的F部分所示的圓環(huán)狀線圈65那樣，以往是兩個圓環(huán)狀線圈65以共享一個線圈邊的方式跨三個槽地進行配置。因此，需要將該兩個線圈65連結(jié)的連接線67。

與此相對，在本實施方式中，能夠如圖7的E部分所示那樣將兩個線圈65置換為一個8字形的波繞式線圈64，另外，在每相中有6個8字形的連結(jié)線圈，三相總計18個就夠了。因而，在本實施方式中，與以往的復雜的線圈配置不同，只需準備多個同一形狀的線圈單元就能夠構(gòu)成全部的繞線配置，因此具有電動機(定子)的制造變得容易的優(yōu)點。另外，在本實施方式中，將同相的各線圈之間利用連接線相互串聯(lián)連接，另一方面，不再需要如圖7的F部分所示的連接線67，因此能夠使連接線的條數(shù)較之以往減少，從而還能夠得到連接線之間不容易纏在一起的優(yōu)點。

圖8的G部分是表示作為本發(fā)明的應用例的10極36槽三層卷繞的繞線配 置的展開截面圖。在本應用例中，如示出僅與U相有關的繞線配置的圖8的H部那樣，利用后述的兩種8字形波繞式線圈78、84來構(gòu)成這種繞線配置。

圖9是表示在圖8中跨四個槽地以槽數(shù)36除以極數(shù)10時的商即3的槽節(jié)距進行配置的波繞式線圈78的一個結(jié)構(gòu)例的圖，圖10是說明線圈78的制造方法的圖。能夠使用三個如參照圖6a～圖6d說明的那樣的卷繞筒來制作線圈78。即，以圍繞相隔規(guī)定距離地進行配置的三個卷繞筒的方式將繞線卷繞規(guī)定的匝數(shù)，進行兩次(例如，左右的卷繞筒各進行一次)將卷繞筒扭轉(zhuǎn)180°的操作，由此形成線圈78，該線圈78如圖10所示那樣，具備兩個第一線圈部分80并且具備兩個第二線圈部分82，該第一線圈部分80包括相互重疊的兩個邊(繞線)，該第二線圈部分82在構(gòu)成8字形的多個圈的各圈中位于在定子的周向上與第一線圈部分80相反的一側(cè)且繞線不重疊。

然后，與圖6c同樣地將三個卷繞筒以維持著它們的位置關系的狀態(tài)同時插入到定子芯，由此線圈78(的第一線圈部分80和第二線圈部分82)被配置于四個槽(在圖9的例子中是槽號為20、23、26及29這四個槽)內(nèi)。

圖11是表示在圖8中跨三個槽地以槽數(shù)36除以極數(shù)10時的商即3的槽節(jié)距進行配置的波繞式線圈84的一個結(jié)構(gòu)例的圖，圖12a～圖12b是說明線圈84的制造方法的圖。首先，如圖12a所示，利用與圖10同樣的方法來制作具有三個環(huán)的線圈78，并且將線圈78的三個環(huán)中的一個(在圖示例中為右端的環(huán))以與中央的環(huán)重疊的方式(沿著圖12a的虛線)折回，由此得到如圖12b所示的8字形的波繞式線圈84。具體地說，線圈84具備兩個第一線圈部分86并且具備一個第二線圈部分88，該第一線圈部分86包括相互重疊的兩個邊(繞線)，該第二線圈部分88在構(gòu)成8字形的多個圈的各圈中位于在定子的周向上與第一線圈部分86相反的一側(cè)且繞線不重疊。這樣構(gòu)成的線圈84(的第一線圈部分86和第二線圈部分88)能夠配置于三個槽(在圖11的例子中是槽號為27、30及33這三個槽)內(nèi)。

此外，圖9或圖10所示的線圈78具有三個環(huán)(圈)，但是像這樣利用實質(zhì)上不間斷的繞線形成三個以上的環(huán)的線圈并如圖11或圖12a～圖12b所示的線圈84那樣通過將三個以上的環(huán)中的至少一個以與其它環(huán)重疊的方式折回來使得實質(zhì)上的環(huán)數(shù)比原本的數(shù)量少的線圈也是包括8字形的線圈，因此也包含于本申請說明書中的8字形波繞式線圈中。

在圖8所示的繞線配置中，如上所述那樣使用兩種線圈78及84，但是根據(jù)圖12a也可知，能夠用同一尺寸的繞線來制作線圈78及84。因而，線圈78及84的制造工序除了圖12a所示的工序以外是共通的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)定子的制造工時的削減。

此外，在上述的實施方式中，均不需要在一個線圈的構(gòu)成8字的環(huán)之間設置連接線，因此能夠利用比以往少的連接線構(gòu)成電動機的定子。其中，三個相的每相的各8字形的線圈通過連接線而相互串聯(lián)連接，對每相配置多個8字形的線圈，該8字形的線圈配置于定子的規(guī)定的位置。

根據(jù)本發(fā)明，在具有復雜的繞線配置的分數(shù)槽的電動機中，通過采用8字形的線圈，能夠削減線圈數(shù)，還能夠削減電動機的制造工時。并且，也能夠削減將各線圈之間連接的連接線的條數(shù)，因此連接線復雜地纏在一起的可能性大幅降低。