專利名稱：旋轉磁場電機的電樞的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種旋轉磁場電機的電樞，特別是涉及使繞組具有最大密度的改進的電樞結構和簡化的纏繞方法。
背景技術：
對傳統纏繞方法及其線圈進行改進的線圈繞組及其制造方法已經被提出了。這種結構及其制造方法公開在題為“旋轉磁場電機的線圈結構及其制造方法”的共同待審的專利申請中，序號是09/683764，2001年2月12日申請并轉讓給本申請的受讓人。
在這種改進的結構和方法中，將被纏繞的導線從纏繞針分出，纏繞針沒有任何明顯程度地進入繞有導線的磁性極齒之間的槽。事實上在某些實施例中纏繞針絕不進入該槽。不過，使纏繞針稍稍插進極齒端部上提供的圈環的背面側是有利的。但是，希望防止針的頂部引出的導線由于與圈環的側面接觸而被損壞。再有，當針的頂部稍稍插進槽的時候，它可能干擾已經繞在槽中的線圈繞組，從而有可能出現損壞繞組或其絕緣的危險。
因此，本發明的一個主要目的是提供一個改進的線圈繞組及其制造方法，它允許纏繞針至少部分地進入被纏繞的齒之間的槽，而不損壞已經纏繞的線圈或針。

發明內容
一個旋轉電機的電樞，它具有一個磁性材料做的環形磁心和多個磁極齒，磁極齒從上述環形磁心徑向延伸并終止于與上述環形磁心隔開的終端。每個磁性極齒形成一個磁心，在磁心的端部有一個放大部分。這在相鄰的磁性極齒之間形成槽。每個槽具有一個開口，形成在相鄰的放大部分之間。一個絕緣件至少沿著面對環形磁心的放大部分的側邊延伸，以保護纏繞針形成的繞組不受纏繞針的損害。


圖1是根據本發明一個實施例的穿過旋轉電機的橫截面視圖；圖2是從一側看去的磁性磁心的磁心片的端部立面圖；
圖3是磁心的側立面視圖；圖4是在與圖2相反方向看去的磁心的端立面圖；圖5是一個端立面圖，部分與圖2相似，但示出在遮蔽絕緣體一部分的適當位置中的絕緣體結構，以表示絕緣體一邊是如何形成有助于纏繞操作。
圖6是一個側立面圖，部分與圖3相似，但示出在適當位置的具體絕緣體的磁心組件。
圖7是端立面視圖，從與圖5相反方向看去，部分與圖4相似，表示遮蔽的絕緣體的一部分以示出絕緣體的側邊是怎樣的錐形。
圖8是具有移動線圈繞組的實施例的極齒的一個橫截面圖。
圖9是在圖8箭頭9的方向中截取的部分端立面圖。
圖10是沿圖8同一平面截取的上半個繞線架的橫截面視圖。
圖11是在圖9相同方向看去的端立面圖。
圖12a-12k是沿圖8長度等間隔截取的一系列橫截面視圖，起始于極齒(左手邊)的基座，終止于其頂部(右手邊)。
圖13是圖解示圖表示圓周變化元件是如何影響繞組圓周。
圖14是一個局部類似于圖5的視圖，表示在纏繞操作期間纏繞針與槽之間的關系圖15是伸出側立面圖，它表示當纏繞一個線圈的時候針采取的路徑。
圖16是在垂直于圖15的方向中看去的側視圖，它表示纏繞針移動的相同路徑。
圖17是根據本發明的另一個實施例的磁性磁心裝置的絕緣體部分的放大的部件分解透視圖。
圖18是一個在兩相鄰極齒之間區域的局部側立面圖，它具有一個斷開部分并示于截面中，表示在纏繞過程中當纏繞針伸進槽的時候保護纏繞線圈免受損害的絕緣結構的第一實施例。
圖19是一個局部類似圖18的兩相鄰極齒之間區域的局部側立面圖，它具有一個斷開部分并示于截面圖中，表示第二個實施例。
圖20是一個局部類似于圖18的兩相鄰極齒之間區域的局部側立面圖，它具有一個斷開部分并示于截面圖中，這是第三個實施例。
圖21是一個局部類似于圖18，19，20的兩相鄰極齒之間區域的局部側立面圖，它具有一個斷開部分并示于截面圖中，這是第四個實施例。
圖22是一個局部類似于圖18，19，20，21的兩相鄰極齒之間區域的局部側立面圖，它具有一個斷開部分并示于截面圖中，這是第五實施例。
圖23是一個局部類似于圖18，19，20，21和22的兩相鄰極齒之間的局部側立面圖，它具有斷開部分并示于截面圖中，這是第六實施例。
旋轉電機31由定子組件和轉子組件組成，定子組件用數字32表示，轉子組件用數字33表示。這些部件包容在一個外殼組件之中，外殼組件由一個杯狀的主外殼件34和一個蓋板35組成，它們適當地連接在一起而形成一個外殼罩36，定子組件32和轉子組件33就安排在它里面。
轉子組件33有一個中心部分，一組具有交替極性的圓周隔開的永久磁鐵38按已知方式固定在它上面。轉子組件33的端部包括軸部39和41，它們被分別安排在由杯形主外殼件34的整體封閉壁43所攜帶的軸承座42中，和蓋板35的凹進部分45中所攜帶的軸承座44中。
轉子組件33的結構可以被認為是一般傳統的型式和已被使用的這種技術中的已知的任何一種型式。同時，雖然所述電機使用了一種裝置，其中用數字46標示的線圈繞組組件是被安排在定子組件32上形成的單獨的電樞磁極上，應該理解，線圈繞組組件46也可以安排在轉子組件33上，永久磁鐵38可以作為包括杯形主外殼件34的定子組件的部件被安裝。
定子組件32由電樞磁心組成，它用數字47標示，由一組分層的電樞板組成，如圖2-4所示。在本實施例中，由于電樞磁心47是旋轉電機31的外部元件，它由圓形部分48組成，一組極齒從這里延伸，每一個極齒用數字49標示。極齒49一般有一個矩形部分51，它從圓形部分48向外延伸并終止于放大的伸出端52。帽53形成在這些伸出端52的相鄰端之間，它形成槽54的外部終端，槽54形成在相鄰極齒49之間。
為了幫助電樞磁心47的磁心件的層疊片對準，每個磁心件都在圓形部分48的外圓周上的一個基準槽55中形成。這個槽55幫助對準以及安排在杯形的主外殼件中。
與電樞磁心47的環形部分48相鄰的槽54的端部是由每個極齒49的基座的對面上的成角安排的表面56形成。這起一個伸出部作用，它與齒49的外端上的伸出端52相配合從而幫助安排一個絕緣繞線架形成件57，在其周圍，線圈繞組組件46形成，并還幫助安排單獨的繞組本身。
絕緣繞線架形成件57由右手和左手截面57a和57b組成，它們具有完全相等的結構，除了下面所述情況。圖17是另一個實施例的視圖，它更詳細地表示這個實施例的絕緣繞線架形成件57。
象電樞磁心47一樣，絕緣繞線架形成元件57是由一個圓形部分58組成，它有一個L形橫截面，從中一個V形的單獨的腿59延伸出來，它被適當地接收在磁心極齒49上。這些腿59的基座的傾斜表面60和上述在極齒49外端上形成的成角安排的表面56相結合，從而提供一個停止件或支座，靠著它線圈繞組實際進行連接。這種結構也使對準工作簡化。
從圖5-7可以看到，絕緣繞線架形成件57的圓形部分58的外圓周延伸到一個比電樞磁心47的圓周部分48的外圓周較小的圓周范圍。
在絕緣件腿59的外圓周上和在槽間隙53之間的區域中，絕緣繞線架形成件57具有軸向延伸凸緣部分61。這些凸緣部分61基本上和電樞磁心部分51的伸出端52共同擴張。再者，弓形部分62與這些軸向延伸的凸緣部分61相連并軸向向外延伸，從而提供一個支座，靠著它線圈繞組組件46將被限制，如下所述。
另一種伸出件，用63表示，它們形成在絕緣繞線架形成件57的周圍圓周的圓周隔開的位置，至少一個與絕緣件腿59對準，另一個與傾斜表面60之間的相交點相鄰，如圖5所示。這個結構形成在絕緣繞線架形成件57a或57b之一上的絕緣件的一側上。這些伸出件的間隔被選擇以便簡化導線連接線圈繞組組件46的單個線圈的通路。另一方面，還有類似的進一步的伸出件，用64表示，它們可能形成類似的目的。
根據本發明的一個重要特點，專有的絕緣件插入物用數字65表示，它被安排在一個或最好是兩個絕緣件的絕緣件59的表面上，絕緣件安排在各個弓形部分62和伸出件63和64之間的區域中。這些絕緣件用線示于圖6和8中，以表示它們與各個絕緣繞線架形成件57a和57b的關系。
這些絕緣件插入物65的形狀的選擇，是使它們起圓周改變元件的作用，為此目的，現在參照圖8-12進行描述。本發明的圓周改變元件65代替前往的錐形元件65而被使用。圓周改變元件65可以是和絕緣繞線架形成元件57分開的元件，或是一個整體模制的元件。
如圖12所示，圓周改變元件65是如65a所示的倒角，在上表面的相反端上，朝著外圓周，這例角的數量從位置a到k逐漸增加。這樣逐漸縮短圓周改變元件65的表面長度和長度或圓周，圍繞著圓周，線圈繞組組件46的每一匝就朝著極齒51的頂端前進。
用這種方式逐步縮短圓周提供一個繞組抽出支持點，它是把將被安排在外圓周邊上的針抽出，并且繞組在內圓周邊周圍的時候使繞組容易向外滑動。因此，在槽54的外邊(本例中是在內圓周的外面)或鄰近槽54的入口不必把針插到槽54中，針的繞線操作使被繞在磁性極齒51上的繞組到槽54的底邊。在這種情況下，就針的纏繞操作而論，希望增加圈環的軌跡位移，達到放弛繞組的程度以便執行纏繞操作。
因此，抽出針的繞組抽出支點是安排在槽的底部，以便對針的纏繞操作提供一個繞組松動，它使繞組向下平穩滑動，以便當保持圓周改變元件65的高度不變的時候，在磁極極齒51上形成線圈46。
不過，圓周改變元件65的上表面可能朝向底邊向下傾斜，如前述圓錐形元件65。形成這樣一個傾斜表面，使槽的入口側上的圓周改變元件的高度變大，導致線圈端部一個大的凸起，因而在徑向方向上有一個大的外形，如前所述，關于這一點，在圖8-12所示例中保持高度不變，就能獲得外形緊湊的定子。
應該注意，伸出件63和64不必形成在每個極齒49的基座上，因為傾斜表面60形成這樣一個傾斜表面也使繞組向下滑到底部，如前所述。不過形成在這里，它將阻礙導線沿這點下面的斜面向下滑動。不過，伸出件63有進一步的目的，不僅僅是阻止導線線圈超過這點下滑，這將是很明顯的。
通過參考圖14-16，繞組形成的方法可以更好地被理解和描述。繞線設備包括一個針載體71，它承載具有合適形狀的纏繞針72。針載體71，針72和導線引導孔73一起形成，通過這個孔，單獨的光滑的導線股69從供給滾子通過。導線移動的路徑在圖16中用箭頭R表示。
開始，導線一端被夾緊裝置夾緊在圖16所示X的位置，這樣徑向向外的安排超出電樞磁心47的端部，以形成線圈繞組組件46的線圈繞組之一的一端。然后針沿著齒徑向移動，但是是在這樣一個區域中，這個區域最好稍稍在齒之間的槽54的內部和在一個軸線邊上，以后參考圖18-23將更詳細地描述。用這種方法，當繞組形成的時候，覆蓋在導線端P上的凸出部分將不填充槽54，而是從這些間隙并沿單獨極齒49的一個側面軸向向外安排。
針載體71通常以矩形方式在單獨極齒49和它們上面的絕緣繞線架形成元件57周圍移動，如圖18所示。纏繞針72也旋轉，如圖17箭頭所示，當它圍繞單獨極齒49旋轉時，通過一個弧W。以后將會明顯看到，在纏繞期間，針72或者直接徑向安排在槽54的內側并位于形成在極齒49的端部的伸出端52之間的間隙53中的區域中，或者徑向安排在這個區域內部，只要在繞線操作期間，導線將與絕緣繞線架形成元件57的弓形部分62內部邊緣接觸即可。
隨著導線被繞制，它將由這些邊緣收集并與絕緣件插入物65的軸向最外部連接。因此，針將橫過圖18中箭頭P所示的路徑，導線股69將與絕緣件插入物65的軸線最外部連接。在橫過這個區域以后，針72和針載體71在相鄰極齒49之間的徑向方向中箭頭Q表示的區域中移動，特別是在槽54的區域中移動。
隨著每個繞組被完成，下一個繞組將連接前面的繞組并迫使它向下傾斜絕緣件插入物65，從而將導線收集在槽54的徑向外圓周上。在這兒導線將受到絕緣繞線架形成件57的傾斜表面60的限制。
然后，下一組繞組被制做，它被提供一個非常整齊的而無凸起部的繞組，它基本上占有槽54中極齒49之間間隙的一半。這提供一個非常密的線圈，保證最大的電機輸出。
在這種情況下，繞組從針72的頂部拔出，達到松動繞組的程度，使針72的頂部的圈環的移動軌跡大于線圈匝的長度。繞組的抽出支持點X固定地安排在比槽54的底邊端遠的外邊點上，因此為纏繞操作提供了繞組松弛，從而，通過一個套索操作繞組被安排在抽出支持點X的方向中，而線圈被繞在磁性極齒51上。
在這種情況下，針是這樣安排的，松弛部分的數量連續變小或分級地一匝一匝地變小，使繞組連續地向磁性極齒51的內部纏繞以便使線圈從根部繞在磁性極齒周圍。
因此，下述提供繞組松弛的方法被使用(1)增加垂直方向位移的方法。
(2)增加水平方向(旋轉方向)的位移的方法。
(3)把針安排在各部分之間的徑向方向中的方法，其中針被安排在槽的開口表面的外邊(見圖15中E，F，G或H)，以及綜合所有這些方法的合適的方法。
雖然只有一個針載體71和針72被解釋，最好是若干個針載體或針可被安排在圓周隔開的位置以便加快纏繞的過程。例如可以安排三個這樣的組件，每相繞組一個。它們可以同時纏繞。
在所希望的纏繞方法被執行以后，任何所希望型式的控制組件82(圖1)被安裝在絕緣繞線架形成件57a的伸出件64上。
到現在為止的描述中，絕緣件65都起到圓周改變元件的作用，幫助纏繞過程而不使針72在槽54中徑向移動。寧可不使用圓周改變元件，絕緣件65也可以用其圓錐形幫助纏繞操作。這種絕緣件的一些實施例示于同族專利申請中，題為“旋轉磁場電機的定子線圈結構及其制造方法”；序號09/683764；2002年2月12日申請，并轉讓給本申請的受讓人。可以理解，所述本發明使用任何這種結構都是有利的。
只有一個這樣的例子示于圖17中，進一步的描述，對于要使用具有那些早已是圓錐形絕緣件結構的本發明的，熟悉技術的人來說是不必要的。
如所指出的，希望通過槽開孔53安排針72的頂部，但這可能引起針72的頂部與繞制的導線相連，損壞其絕緣。下面參照圖18-23描述幾個防止這種損壞的實施例。這些附圖僅僅是局部視圖，它是全部被認為允許熟知技術的人員實踐本發明和它所公開的特定實施例的視圖。
在每一個附圖中針的頂部用數字91表示，這個頂部具有一個空間隔開的減少直徑部分92，它緊密與頂端相鄰。在現有技術中，繞線架57，特別是它的腿部59終接在極齒51的放大的伸出端部分52的基座上。
現在參考圖18的實施例，繞線架腿部59和象放大件101一樣的圈一起形成，它沿著極齒5 1的放大的伸出的端部52延伸，包圍住纏繞針72的頂部。這就防止繞在磁性極齒51的線圈繞組(未示出)受針72的頂部91的干擾。
圖19是抗干擾裝置的第二個實施例。在這個實施例中，繞線架腿59的伸出圈環111具有一個槽，它接收噴管頂部91。圈環的其余部分緊密把包圍在頂部減少直徑部分92，并部分地蓋在導線放出口周圍區域的頂部91上。
圖20是干擾防止裝置的第三實施例。在這個實施例中，圈環部分121包圍在噴管頂部91周圍并且其另一部分122蓋在齒51的放大頭部52的表面以提供進一步的保護。這個實施例不僅防止線圈繞組受針72的頂部的干擾，而且也防止針的頂部和齒51的放大頭部分52直接接觸。
圖21是干擾防止裝置的第四個實施例。在這個實施例中，面對槽54的齒51的放大頭部分52的凹進部分用131表示，它接收并蓋住噴咀72的頂部91的一部分。繞線腿59的延伸部分132包圍在噴咀72的頂部91的其余部分。
圖22是干擾防止裝置的第五實施例。它綜合了圖19和21的實施例的特點，因此在這個實施例中使用以前的數字標號表示相同的元件。
圖23是干擾防止裝置的第六實施例。它綜合了圖20和21的實施例的特點并在本實施例中使用以前的參考數字表示相同的元件。在這個視圖中，本實施例及其優點的進一步描述被認為是不必要的。
因此，從上述描述，顯然可知，與現有技術的結構和方法相比，所述結構提供了非常密的線圈線組和快速繞線方法而且成本比較低。再者，由于與繞組噴咀接觸而損壞已經繞好的導線的可能性已被完全消除。當然，上面的描述是本發明的最佳實施例，除此而外，各種變化和修改可以做出而不脫離本發明的精神和范圍，如所附權利要求書所限定的那樣。
權利要求
1.一種旋轉電機的電樞，它具有一個磁性材料做的圓形磁心和一組磁極齒，磁極齒從上述圓形磁心徑向延伸并終止于與環形磁心隔開的終端，每個上述磁極齒形成一個磁心和在上述磁心終端上形成的放大部分，以便在相鄰磁極齒之間形成槽，每個槽具有一個形成在相鄰放大部件之間的開口，一個絕緣件至少沿著面對上述圓形磁心的上述放大部件的邊延伸，以便保護繞線針形成的繞組免受纏繞針的損壞。
2.一種如權利要求1所述旋轉電機的電樞，其特征在于，極齒至少部分地被絕緣繞線架蓋住，在繞線架周圍纏繞針安排繞組。
3.一種如權利要求2所述旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣繞線架具有腿部分，它至少延伸槽邊上極齒的長度。
4.一種權利要求3所述旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件的厚度比絕緣繞線架腿部分的厚度大。
5.一種權利要求3所述旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件形成一個槽，用以接收繞組噴咀頂部。
6.一種權利要求5所述旋轉電機的電機樞，其特征在于，槽形成在絕緣件各部分之間，以形成一個小于接收繞組噴咀頂部直徑的開口。
7.一種權利要求3所述的旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件是繞線架腿部帶有的。
8.一種權利要求7所述的旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件的厚度大于絕緣繞線架腿部的厚度。
9.一種權利要求7的旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件形成一個槽，以接收繞組噴咀頂部。
10.一種權利要求9的旋轉電機的電樞，其特征在于，槽形成在絕緣件各部分之間，它形成一個小于接收繞組噴咀頂部直徑的開口。
11.一種權利要求4所述的旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件和繞線架腿部整體形成。
12.一種權利要求11所述的旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件的厚度大于絕緣繞線架腿部的厚度。
13.一種權利要求11的旋轉電機的電樞，其特征在于，絕緣件形成一個槽以接收繞組噴咀頂部。
14.一種權利要求13的旋轉電機的電樞，其特征在于，槽形成在絕緣件各部分之間，它形成一個小于接收繞組噴咀頂部直徑的開口。
全文摘要
本發明公開了幾個旋轉電機及其繞制方法的實施例，它提供了高的空間利用率和非常有效的繞制，在纏繞過程中損壞繞組導線絕緣的可能性很小。裝置基本上不需要纏繞針在磁極之間的槽中來回移動，但是更愿意使用絕緣插入物，它被安排在間隙的磁極外邊的軸面上，以引導線從一端到另一端，從而提供高度的空間利用率。另外公開了幾個保護裝置的實施例，它們保護已繞線圈不受纏繞針的損壞，即使通過它可以伸出磁極之間的槽。
文檔編號H02K15/095GK1399392SQ0212860
公開日2003年2月26日 申請日期2002年7月11日 優先權日2001年7月11日
發明者高野正, 安藤勸 申請人:株式會社萌利克