JP2005253271A - ステータコアを備えた回転電動機および製造治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造時または組立時における上下判別の基準およびベースへの取付け時における取付け角度の基準を有するステータコアを備えた回転電動機および当該基準に対応した組立治具を提供する。
【解決手段】 ステータコア３３は複数のヨーク部材３で構成されている。ステータコア３３には切欠き凹部９および１１が配設されている。切欠き凹部９および１１の中央Ｂとステータコア３３の中心Ｃとを結ぶ線Ｄを基準線としたときに、切欠き凹部９および１１は左右非対称の位置に配置されている。展開機１３はステータコア３３に設けられた切欠き凹部９および１１に係合する係合ピン２３および２５を備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数の分割子で構成された分割型のステータコアを備えた回転電動機および製造治具に関するものである。

分割型ステータコアを備えた回転電動機としては、種々のものが知られている。例えば、特許文献１は、互いに分離された複数のヨーク部材（分割子）で構成された、いわゆる関節円弧型の回転電動機用ステータコアを開示している。このステータコアには、そのコアの周方向に沿って等間隔に位置決め穴が形成されている。ステータコアの組立時においては、製造治具に設けられた周方向に沿って等間隔の位置決めピンをステータコアの位置決め穴に差し込むことでステータコア内の各分割子の位置決めを行っている。

特許文献２は、複数のヨーク部材（分割子）が連結されて円筒状に構成された、いわゆる提灯コアから直線状に展開された複数のヨーク部材（分割子）に対してコイル成形した後に一定の長さで切断・分離し、折り曲げて環状に組み立てられた回転電動機用ステータコアおよびこのステータコアを利用した回転電動機を開示している。このようなステータコアは、特許文献３および特許文献４にも開示されている。

特開平９−３２２４９３号公報（請求項４、図１） ＷＯ−０２／１９４９８−Ａ１ 特開２００２−３５９９４０号公報 特開２００３−１５３５０７号公報

特許文献１に開示された従来の分割型ステータコアを備えた回転電動機は以上のように構成されているので、使用されるステータコアに位置決め穴があっても、位置決め穴が均等に配置されているため、ステータコアを上下どちらからでも製造治具上にセットすることが可能である。このため、作業者の不注意でステータコアの上下を間違えて組み立ててしまうという単純な作業ミスを招き易いという問題がある。この場合、回転電動機のベース上にステータコアを配設する際に、上下逆さにしたステータコアをベース上に正規の取付け角で固定できず、位相ずれを起こすという更なる作業ミスを招き易い。このような作業ミスを製品が許容しない場合には、当該製品は当然不良品となるという問題がある。また、上記作業ミスを製造治具が許容しない場合には、治具または設備の停止または故障を招来し、復旧までの間、生産停止状態が続き、生産能力が著しく低下するという問題もある。

また、特許文献２に開示された提灯コアから得られたステータコアを備えた回転電動機は以上のように構成されているので、提灯コアを上下どちらからでも展開機上にセットすることが可能である。このため、作業者のミスで提灯コアを展開機上にセットする際に上下を間違えてしまうおそれがあるという問題がある。その場合には、提灯コアから正常に展開できないことから、展開機の停止を招き、展開機の復旧のために一定時間、生産不能に陥ることになる。さらに、提灯コアから正常に展開して得られたステータコアを回転電動機のベース上にセットする際に、取付け基準がないため、ステータコアをベース上に正規の位相で固定できず、位相ずれを起こすという作業ミスを誘発するおそれがあるという問題もある。

なお、上述の問題を解決するための手段は、特許文献３および特許文献４に開示されていない。

この発明は、従来の回転電動機における欠点を克服するためになされたもので、その目的とするところは、製造時または組立時における上下判別の基準およびベースへの取付け時における取付け角度の基準を有するステータコアを備えた回転電動機および当該基準に対応した製造治具を提供する点にある。

この発明に係る回転電動機は、複数の分割子で構成されたステータコアを備え、上記ステータコアに複数の位置決め部を配設し、該複数の位置決め部の中央と上記ステータコアの中心とを結ぶ線を基準線としたときに、上記複数の位置決め部を左右非対称としたことを特徴とするものである。

この発明に係る回転電動機の製造治具は、複数の分割子で構成されかつ位置決め部を有するステータコアを備えた回転電動機の上記位置決め部に係合する位置決め係合部を備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、ステータコアに複数の位置決め部を配設し、該複数の位置決め部の中央と上記ステータコアの中心とを結ぶ線を基準線としたときに、上記複数の位置決め部を左右非対称の位置に配置するように構成したので、ステータコアの組立工程において作業者が誤ってステータコアを上下逆さにセットしようとしてもできないことから、上下逆さにステータコアを組み立てるという作業ミスを確実に防止することができ、回転電動機のベースへの取付けに際して上記位置決め部を利用してベース上に正規の位相で固定することができるという効果がある。これにより、回転電動機の製造工程での不良品の発生を防止できるので、製品歩留まりの低減を図ることができ、回転電動機の製品としての信頼性を高めることができるという効果がある。

この発明によれば、複数の分割子で構成されかつ位置決め部を有するステータコアを備えた回転電動機の上記位置決め部に係合する位置決め係合部を備えるように構成したので、ステータコアの組立工程において作業者が誤ってステータコアを上下逆さにセットしようとしても上記位置決め係合部が位置決め部に係合できないことから、上下逆さにステータコアを組み立てるという作業ミスを確実に防止することができるという効果がある。

実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１による回転電動機におけるステータコア前駆体（いわゆる提灯コア）およびその展開機を示す概略斜視図であり、図２は図１に示した展開機を矢印Ａ方向から見た正面図であり、図３は図１に示した提灯コアからステータコアへの製造方法を説明するための概略斜視図であり、図４は図３に示した提灯コアから得られたステータコアを備えた回転電動機の構成を示す概略平面図である。

提灯コア１は、図３に示すように複数のヨーク部材（分割子）３を互いに連結したヨーク部材列（分割子列）５で略円筒状に構成したものであり、その中央には中央孔７が形成されている。提灯コア１を構成する複数のヨーク部材３の中から選択された特定のヨーク部材３の外側には、図４に示すように切欠き凹部（位置決め部）９および１１が形成されている。上記特定のヨーク部材３は提灯コア１において上下（軸線方向）に積層されており、これにより、切欠き凹部９および１１は提灯コア１の外周面１ａに軸線方向に沿って延在しかつ互いに平行関係にある溝をそれぞれ構成している。一方の切欠き凹部９は他方の切欠き凹部１１よりも大きな断面積を有しており、これら切欠き凹部９および１１は提灯コア１の外周面１ａ上にあって両者の中央に位置する点Ｂと提灯コア１の中央孔７の中心Ｃとを結ぶ仮想線Ｄを基準線とするときに、左右非対称になっている。したがって、提灯コア１の上面から見た場合と下面から見た場合とではそれぞれ切欠き凹部９および１１で構成されるパターンが異なっている。

提灯コア１の展開機（製造治具）１３は、図１に示すように、円盤状のコア受け台１５と、このコア受け台１５の中央に立設されかつ提灯コア１の中央孔７に挿通可能な円柱体１７と、上記コア受け台１５に形成された２つの貫通孔１９および２１内にそれぞれ配設されかつ貫通孔１９および２１から上方に突出可能に構成された係合ピン２３および２５と、これら係合ピン２３および２５を昇降可能に保持するシリンダ２７と、上記コア受け台１５上における切欠き凹部９および１１に対する係合ピン２３および２５の係合の有無を観察するセンサ２９とから概略構成されている。ここで、コア受け台１５と円柱体１７と係合ピン２３および２５とシリンダ２７とは提灯コア１を展開用に仮固定するコアセットユニットを構成している。なお、センサ２９は作業ミスを作業者に警告する警報装置（図示せず）に接続されており、このセンサ２９としては、レーザセンサあるいは近接センサ等の周知の検出手段が使用可能である。

次に提灯コア１からのステータコアの製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、金型（図示せず）で製造したヨーク部材列５を積層し、絶縁塗装を施して円筒状の提灯コア１を得る。次に、この提灯コア１を、図１に示した展開機１３のコアセットユニット上に装着する。具体的には、シリンダ２７により係合ピン２３および２５をコア受け台１５の貫通孔１９および２１から上方に突出させてから、提灯コア１の中央孔７内に円柱体１７を挿通しつつコア受け台１５上に降下させる。次に、提灯コア１を若干回動させながら切欠き凹部９に係合ピン２３を係合させかつ切欠き凹部１１に係合ピン２５を係合させる。このとき、提灯コア１の上下が展開機１３に対して正規であれば、係合により提灯コア１の下面がコア受け台１５の上面に接触することから提灯コア１の展開機１３への装着は完了する。

しかし、提灯コア１の上下が展開機１３に対して逆さであれば、係合しないため、提灯コア１の下面はコア受け台１５の上面に対して浮く。この浮きの有無を、図２に示すように、センサ２９で検出することにより提灯コア１のセットに作業ミスが発生したことを知ることになる。この取付けミスは警報装置（図示せず）により作業者に対して警告され、取付け作業のやり直しが促される。

次に、提灯コア１を展開機１３上に装着したのを確認した後に、シリンダ２７により係合ピン２３および２５を降下させて各係合を解く。これは、係合を維持したまま提灯コア１からヨーク部材列５の展開を行うと支障を来すからである。次に、図３に示すように提灯コア１の下側からヨーク部材列５を直線状に展開しながら、ヨーク部材列５を構成する複数のヨーク部材３に巻線機３１で巻線してコイルを成形する。次に、ヨーク部材列５を所定の長さで切断して分離し、環状に折り曲げてステータコア３３を得る。

このステータコア３３の各ヨーク部材３の内側には、図４に示すように、それぞれ巻線されたコイル３５を有する３つの磁極歯部３ａが設けられ、その外側には磁極歯部３ａを支持するヨーク部３ｂが設けられている。特定のヨーク部３ｂの外側には上述した切欠き凹部９および１１が形成されている。ヨーク部材列５を構成する６つのヨーク部材３の間には、等間隔で穴部３７が設けられている。一方、回転電動機３９のベース４１上には、ステータコア３３の穴部３７に挿通可能なピン部材４３が突設されている。ステータコア３３をベース４１上に実装する際には、上記切欠き凹部９および１１をステータコア３３の取付け基準として利用することが可能である。なお、ステータコア３３内のベース４１上にはロータ４５が回転可能に配設されている。

以上のように、この実施の形態１によれば、ステータコア３３に切欠き凹部９および１１を配設し、これら切欠き凹部９および１１の中央に位置する点Ｂと上記ステータコア３３の中心Ｃとを結ぶ線Ｄを基準線としたときに、上記切欠き凹部９および１１を左右非対称の位置に配置するように構成したので、ステータコア３３の組立工程において作業者が誤ってステータコア３３を上下逆さにセットしようとしてもできないことから、上下逆さにステータコア３３を組み立てるという作業ミスを確実に防止することができるという効果がある。また、回転電動機３９のベース４１への取付けに際して上記切欠き凹部９および１１を利用してベース４１上に正規の位相で固定することができるという効果がある。これにより、回転電動機３９の製造工程での不良品の発生を防止できるので、製品歩留まりの低減を図ることができ、回転電動機の製品としての信頼性を高めることができるという効果がある。

この実施の形態１によれば、回転電動機３９の上記切欠き凹部９および１１に係合する係合ピン２３および２５を備えるように構成したので、ステータコア３３の組立工程において作業者が誤ってステータコア３３を上下逆さにセットしようとしても上記係合ピン２３および２５が切欠き凹部９および１１に係合できないことから、上下逆さにステータコア３３を組み立てるという作業ミスを確実に防止することができるという効果がある。

なお、この実施の形態１では、ステータコア３３に２つの位置決め部を設けるように構成したが、この発明はこれに限定されるものではなく、基準線に対して左右非対称であれば、３つ以上の位置決め部を設けるようにしてもよい。また、この実施の形態１では、２つの位置決め部の大きさや形状が互いに異なるように構成したが、基準線に対して左右非対称であれば、同一の大きさや形状であってもよい。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による回転電動機のステータコア（分割型コア）およびその製造治具を示す分解斜視図である。なお、この実施の形態２における構成要素のうち、実施の形態１における構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。

この実施の形態２の特徴は、実施の形態１の場合と異なり、互いに分離された３つのヨーク部材（分割子）４７で円筒状のステータコア４９を構成した点にある。各ヨーク部材４７には、ステータコアの軸線方向に貫通する断面円形状の円形孔（位置決め部）５１および断面矩形状の矩形孔（位置決め部）５３が形成されている。これら円形孔５１および矩形孔５３は左右非対称になっている。また、３つのヨーク部材４７で構成されたステータコア４９の中央には、その軸線方向に貫通する中央孔５５が形成されている。

この実施の形態２におけるコア組立治具（製造治具）５７は、円盤状のコア受け台５９と、このコア受け台５９の中央に突設されかつ上記ステータコア４９の中央孔５５に挿通可能な円柱体６１と、この円柱体６１の周囲のコア受け台５９上に配設された係合ピン（位置決め係合部）６３および６５とから概略構成されている。係合ピン６３は上記各ヨーク部材４７の円形孔５１内に挿通可能な断面円形状をなしており、係合ピン６５は上記各ヨーク部材４７の矩形孔５３内に挿通可能な断面矩形状をなしている。

次にステータコアの組立方法について説明する。
まず、３つのヨーク部材４７に対して巻線を施してコイル成形を行う。次に、３つのヨーク部材４７の円形孔５１および矩形孔５３内にコア受け台５９上の係合ピン６３および６５を係合するように全体が円筒状になるように揃えてヨーク部材４７をコア組立治具５７のコア受け台５９上に搭載する。次に、各ヨーク部材４７同士を溶接やカシメ等の手段により互いに固定してステータコア４９を得る。次に、このステータコア４９をコア受け台５９から取り外した後に、回転電動機（図示せず）のベース（図示せず）上に取り付ける。

なお、作業ミスによりヨーク部材４７のうち、少なくとも１つのヨーク部材４７の上下が逆さになった状態でコア受け台５９上に搭載しようとしても、ヨーク部材４７の円形孔５１と矩形孔５３との位置が逆になるため、コア受け台５９上の係合ピン６３および６５とは係合されない。このため、その時点で逆さになったヨーク部材４７の存在が作業者に伝わることから、作業のやり直しが可能になる。

以上のように、この実施の形態２によれば、ステータコア４９を構成する３つのヨーク部材４７にそれぞれ形状の異なって左右非対称となる２つの位置決め部として円形孔５１と矩形孔５３を設けるように構成したので、ステータコア４９の組立工程において作業者が誤ってステータコア４９を構成するヨーク部材４７を上下逆さにセットしようとしてもできないことから、上下逆さにステータコア４９を組み立てるという作業ミスを確実に防止することができるという効果がある。

この実施の形態２によれば、ステータコア４９を構成するヨーク部材４７の円形孔５１および矩形孔５３に係合する係合ピン６３および６５をコア受け台５９上に備えるように構成したので、ステータコア４９の組立工程において作業者が誤ってステータコア４９を構成するヨーク部材４７を上下逆さにセットしようとしてもできないことから、上下逆さにステータコア４９を組み立てるという作業ミスを確実に防止することができるという効果がある。また、この実施の形態２によれば、係合部位を基準にして、ステータコア４９を回転電動機（図示せず）のベース（図示せず）上に正規の取付け位相角で固定することができるという効果がある。

なお、この実施の形態２では、ステータコア４９を３つのヨーク部材４７で構成するようにしたが、この発明はこれに限定されるものではなく、２つあるいは４つ以上のヨーク部材でステータコア４９を構成するようにしてもよい。また、この実施の形態２では、各ヨーク部材４７に２つの位置決め部を設けるようにしたが、左右非対称であれば、３つ以上の位置決め部を設けるようにしてもよい。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による回転電動機のステータコア（分割型コア）およびその製造治具を示す分解斜視図である。なお、この実施の形態３における構成要素のうち、実施の形態１等における構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。

この実施の形態３の特徴は、実施の形態２の場合と異なり、互いに分離された３つのヨーク部材（分割子）６７と環状のフレーム６９とを組み合わせて環状のステータコア７１を構成した点にある。各ヨーク部材６７の外周部には、ステータコア７１の軸線方向に沿って延在する２つの断面矩形状の突起部（位置決め部）７３および７５が形成されている。一方の突起部７３は他方の突起部７５よりも断面積が大きく設定されており、両突起部７３および７５は左右非対称に設定されている。全てのヨーク部材６７を円筒状に構成した際には、その中央に中央孔７７が形成される。また、フレーム６９の内周部には、上記ヨーク部材６７に設けられた突起部７３に係合する３つの切欠き凹部（位置決め係合部）７９と、突起部７５に係合する３つの切欠き凹部（位置決め係合部）８１とが形成されている。

この実施の形態３におけるコア組立治具（製造治具）８３は、円盤状のコア受け台８５と、このコア受け台８５の中央に突設されかつ上記中央孔７７に挿通可能な円柱体８７とから概略構成されている。

次にステータコアの組立方法について説明する。
まず、３つのヨーク部材６７に対して巻線を施してコイル成形を行った後に、これら３つのヨーク部材６７を円筒状に揃え、その中央孔７７内にコア受け台８５の円柱体８７を挿入するようにして円柱体８７の周囲にヨーク部材６７を配置する。次に、これら３つのヨーク部材６７の突起部７３および７５をフレーム６９の切欠き凹部７９および８１に係合するようにして上記３つのヨーク部材６７をフレーム６９内に挿入して複合体を得る。このとき、上記３つのヨーク部材６７のうち、少なくとも１つの上下が逆さである場合には、その逆さのヨーク部材６７とフレーム６９との組み合わせが正規ではないから、当該ヨーク部材６７をフレーム６９内に挿入することができない。これにより、その組立作業にミスがあることが作業者に知れる。この作業をやり直すことで、正規の組立作業を行うことが可能となる。次に、正規の複合体が得られた場合には、この複合体からコア受け台８５を取り外した後に、その複合体に対して焼き嵌めを施して環状のステータコア７１を得る。

以上のように、この実施の形態３によれば、互いに分離された３つのヨーク部材６７と環状のフレーム６９とで環状のステータコア７１を組み立て、各ヨーク部材６７の外周部に左右非対称の突起部７３および７５を形成しかつフレーム６９に突起部７３および７５と係合する切欠き凹部７９および８１を形成するように構成したので、フレーム６９内にヨーク部材６７を逆さに挿入することができないことから、組立作業ミスを確実に防止することができるという効果がある。

この実施の形態３によれば、ステータコア７１をヨーク部材６７とフレーム６９とで構成するようにしたので、ヨーク部材６７およびフレーム６９の係合部位を基準にして、ステータコア７１を回転電動機（図示せず）のベース（図示せず）上に正規の取付け位相角で固定することができるという効果がある。

なお、この実施の形態３では、ステータコア７１を３つのヨーク部材６７で構成するようにしたが、この発明はこれに限定されるものではなく、２つあるいは４つ以上のヨーク部材でステータコア７１を構成するようにしてもよい。また、この実施の形態３では、各ヨーク部材６７に２つの位置決め部を設けるようにしたが、左右非対称であれば、３つ以上の位置決め部を設けるようにしてもよい。

この発明の実施の形態１による回転電動機におけるステータコア前駆体（いわゆる提灯コア）およびその展開機を示す概略斜視図である。 図１に示した展開機を矢印Ａ方向から見た正面図である。 図１に示した提灯コアからステータコアへの製造方法を説明するための概略斜視図である。 図３に示した提灯コアから得られたステータコアを備えた回転電動機の構成を示す概略平面図である。 この発明の実施の形態２による回転電動機のステータコア（分割型コア）およびその製造治具を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態３による回転電動機のステータコア（分割型コア）およびその製造治具を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 提灯コア（ステータコア前駆体）、３ ヨーク部材（分割子）、３ａ 磁極歯部、３ｂ ヨーク部、５ ヨーク部材列（分割子列）、７ 中央孔、９ 切欠き凹部（位置決め部）、１１ 切欠き凹部（位置決め部）、１３ 展開機（製造治具）、１５ コア受け台、１７ 円柱体、１９ 貫通孔、２１ 貫通孔、２３ 係合ピン（位置決め係合部）、２５ 係合ピン（位置決め係合部）、２７ シリンダ、２９ センサ、３１ 巻線機、３３ ステータコア、３５ コイル、３７ 穴部、３９ 回転電動機、４１ ベース、４３ ピン部材、４５ ロータ、４７ ヨーク部材（分割子）、４９ ステータコア、５１ 円形孔（位置決め部）、５３ 矩形孔（位置決め部）、５５ 中央孔、５７ コア組立治具（製造治具）、５９ コア受け台、６１ 円柱体、６３ 係合ピン（位置決め係合部）、６５ 係合ピン（位置決め係合部）、６７ ヨーク部材（分割子）、６９ フレーム、７１ ステータコア、７３ 突起部（位置決め部）、７５ 突起部（位置決め部）、７７ 中央孔、７９ 切欠き凹部（位置決め係合部）、８１ 切欠き凹部（位置決め係合部）、８３ コア組立治具（製造治具）、８５ コア受け台、８７ 円柱体。

Claims (2)

1. 複数の分割子で構成されたステータコアを備えた回転電動機であって、前記ステータコアに複数の位置決め部が配設され、該複数の位置決め部の中央と前記ステータコアの中心とを結ぶ線を基準線としたときに、前記複数の位置決め部は左右非対称であることを特徴とする回転電動機。
2. 複数の分割子で構成されかつ位置決め部を有するステータコアを備えた回転電動機の製造治具であって、前記位置決め部に係合する位置決め係合部を備えたことを特徴とする回転電動機の製造治具。

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