JP2009136091A - ステータの製造方法及びステータ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の分割ステータで構成されるステータの放熱性を向上させることができるステータの製造方法及びステータそのものの提供を課題とする。
【解決手段】複数の分割ステータ１０をその側面同士を当接してリング状に配置し、その外周に締結用リング２０を焼きバメによって組み付けることにより一体化したステータ１を得るようにしたステータ１の製造方法であって、分割ステータ１０を構成するインシュレータ１２を熱可塑性樹脂とし、該インシュレータ１２を焼きバメ時の締結リング２０からの伝熱によって軟化させることでステータコア１１に密着させることを特徴とするステータ１の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステータの製造方法及びステータに関する。

複数の分割ステータにより構成されるステータとして、例えば下記特許文献１がある。下記特許文献１は、電動機のステータの製造方法に関する発明で、ステータをモールドするための金型の下型にステータの外周を保持するための突起を複数個設けるようにした技術が開示されている。
特開２００１−２６８８６２号公報

上記特許文献１の製造方法では、ステータの内径の精度を向上させることができるメリットがある。
しかし、モータに関する要求特性としての放熱性の向上に関する構成は何ら開示されているものではない。
車両駆動用としてモータを用いる場合にはエンジンコンパートメント内での収納スペースを小さくするため、小型高出力化が必要であるところ、出力密度向上のため、発熱温度が上がってしまうという問題が生じる。この発熱温度の上昇はコイルに使用されるエナメル線の劣化や、それに伴う絶縁劣化を引き起こし、モータの動作不良を引き起こす可能性を増大させる。よって放熱性の向上が極めて重要となる。

そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、複数の分割ステータで構成されるステータの放熱性を向上させることができるステータの製造方法及びステータの提供を課題とする。

本発明のステータの製造方法は、複数の分割ステータをリング状に配置し、その外周に締結用リングを焼きバメによって組み付けることにより一体化したステータを得るようにしたステータの製造方法であって、前記分割ステータに用いるインシュレータを熱可塑性樹脂で構成し、この熱可塑性のインシュレータを、前記焼きバメの際に締結リングからの伝熱によって軟化させることで、分割ステータコアに密着させるようにしたことを第１の特徴としている。

上記本発明の第１の特徴によれば、分割ステータに用いるインシュレータを熱可塑性樹脂で構成し、このインシュレータを焼きバメの際に締結リングからの伝熱によって軟化させることで、分割ステータコアに密着させるようにする構成としてあるので、焼きバメ時の熱を利用することで別途新たに伝熱工程を設けることなくインシュレータを軟化させ分割ステータコアに密着させることができる。よってインシュレータと分割ステータコア間に空気層がなくなることで熱抵抗が低減され、放熱性を向上させることができる。

また本発明のステータの製造方法は、上記本発明の第１の特徴に加えて、分割ステータコアに外嵌挿されたインシュレータは、予めその肉厚を、焼きバメの際の重力方向に向けて変化させてあることを第２の特徴としている。

上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、分割ステータコアに外嵌挿されたインシュレータは、予めその肉厚を、焼きバメの際の重力方向に向けて変化させてある構成としてあることから、熱可塑性樹脂で構成されるインシュレータは焼きバメ時の軟化により必然的に重力方向に降下しつつ変形していくところインシュレータの肉厚を予め焼きバメの際の重力方向に向けて変化させてあることで軟化させたインシュレータの重力による軸方向の偏肉を防止することができる。

また本発明のステータの製造方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、分割ステータコアを圧粉磁心で構成してあることを第３の特徴としている。

上記本発明の第３の特徴によれば、上記第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、分割ステータコアを圧粉磁心で構成してあることから、形状自由度が高く加工が容易な圧粉磁心を用いることで小型化へのニーズにマッチした分割ステータコアとすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで分割ステータコアの放熱性も向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることからリサイクル可能なコスト面に配慮した分割ステータコアとすることができる。

また本発明のステータの製造方法は、上記第３の特徴に加えて、分割ステータコアのコイルエンド部分を弧状に傍出させてあることを第４の特徴としている。

上記本発明の第４の特徴によれば、上記第３の特徴による作用効果に加えて、分割ステータコアのコイルエンド部分を弧状に傍出させてある構成としてあることから、軟化されたインシュレータは巻回されたコイルに内向きに押圧されながら分割ステータコアに密着されるところ弧状に傍出させたコイルエンド部分の形状に沿わせて分割ステータコアに密着させることができる。よってコイルエンド部分からの放熱が可能となることでステータの放熱性を向上させることができる。

また本発明のステータの製造方法は、上記第３又は第４の特徴に加えて、インシュレータのコイルエンド部分を弧状に傍出させてあることを第５の特徴としている。

上記本発明の第５の特徴によれば、上記第３又は第４の特徴による作用効果に加えて、インシュレータのコイルエンド部分を弧状に傍出させてある構成としてあることから、インシュレータのコイルエンド部分をインシュレータの軟化前からコイルと密着させることができる。よってインシュレータの軟化時におけるコイルからの押圧力をロスなくインシュレータに伝達させることができる。よって軟化されたインシュレータを一段と強固に分割ステータコアに密着させることができる。従ってコイルエンド部分からの放熱性を向上させ、ステータの放熱性を一段と向上させることができる。

また本発明のステータは、ステータコアのティース部がインシュレータを介してコイルで巻回されてなるステータであって、前記インシュレータが熱可塑性樹脂で構成されていることを第６の特徴としている。

上記本発明の第６の特徴によれば、インシュレータが熱可塑性樹脂で構成されてあることから、インシュレータを熱により容易に軟化させて変形させることができる。

また本発明のコイル成形体の製造方法は、上記第６の特徴に加えて、インシュレータを熱軟化させてステータコアに密着させてあることを第７の特徴としている。

上記本発明の第７の特徴によれば、上記第６の特徴による作用効果に加えて、インシュレータを熱軟化させてステータコアに密着させてある構成としてあることから、インシュレータとステータコアとを密着させることでインシュレータとステータコア間に空気層がなくなる。よって熱抵抗が低減され、放熱性を向上させることができる。

本発明のステータの製造方法及びステータによれば、インシュレータを熱可塑性とすることで焼きバメ時の熱を有効に利用してインシュレータを軟化させ分割ステータコアに密着させることができる。よってインシュレータと分割ステータコア間に空気層がなくなることで熱抵抗が低減され、放熱性を向上させることができる。

以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るステータの製造方法及びステータを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。

図１は本発明に係るステータの製造方法で製造されるステータを示す全体斜視図である。図２は本発明に係るステータの製造方法で用いられる分割ステータの分解斜視図である。図３は本発明に係るステータの製造方法で用いられる分割ステータの一体化された状態を示す全体斜視図である。図４は図３の水平断面図で、（ａ）は焼きバメ前の状態を示す図、（ｂ）は焼きバメ後の状態を示す図である。図５は図３の正面図である。図６は本発明に係るステータの製造方法で用いられる分割ステータの変形例を示す斜視図である。

以下、図１〜図６を参照して、本発明の実施形態に係るステータ１の製造方法及びステータ１について説明する。

まず図１を参照して、本発明の実施形態に係るステータ１の製造方法は、複数の分割ステータ１０をその側面同士で当接してリング状に配置し、その外周に締結用リング２０を焼きバメによって組み付けることによりステータ１を製造する。すなわち、図２に示すように、まずステータコア１１に熱可塑性樹脂で構成するインシュレータ１２を外嵌挿させた状態でコイル１３を巻回させ分割ステータコア１０を構成する。そして複数の分割ステータ１０をリング状に配置し、その外周に締結用リング２０を焼きバメによって組み付け、一体化させる。その際、焼きバメ時の熱をインシュレータ１２に伝熱させることでインシュレータ１２を軟化させ、ステータコア１１に密着させる。

次に図２〜図５を参照して、本発明の実施形態に係るステータ１をより具体的に説明する。

図２、図３を参照して、本発明の実施形態に係るステータ１を構成する分割ステータ１０は、ステータコア１１と、インシュレータ１２と、コイル１３とを組み付けることにより一体形成される。尚、説明の便宜上図２、図３におけるコイル１３を構成する電線の巻回数を少なく表示するものとする。

前記ステータコア１１は、図２に示すように、通常のステータコアと同様にヨーク部１１ａとティース部１１ｂとから構成され、その外形を平面視略Ｔ字状としてある。また図３に示すように、前記ティース部１１ｂにインシュレータ１２を外嵌挿させる。
ここでステータコア１１は、その材質を圧粉磁心として金型成形される。圧粉磁心は形状自由度が高く、熱伝導率が高いという特性を有する。よって従来ステータコアとして用いられていた電磁鋼板ではエネルギー損失の観点等から薄い鋼板を積層する必要があったが、このような必要がなく、ステータコア１１を１部品として成形することができる。よって電磁鋼板を用いる場合に、ステータコアに生じた積層に伴う段差や隙間を生じさせることがない。よってステータコアに空気層が形成されることなく放熱性を向上させることができる。また形状自由度が高いことから、ステータコア１１の形状を多様な形状とすることができると共に、小型化へのニーズに応え易いステータコア１１とすることができる。更に圧粉磁心は衝撃荷重をかけることで容易に破壊できるため、リサイクル可能なコスト面に配慮したステータコア１１とすることができる。

前記インシュレータ１２は、図３に示すように、ステータコア１１のティース部１１ｂに外嵌挿させてステータコア１１を絶縁するためのものである。
このインシュレータ１２は、図３に示すように、ティース部１１ｂの外周面積と同等若しくはやや大きい空洞部１２ａを有し、該空洞部１２ａをティース部１１ｂに外嵌挿させる。よって図４（ａ）に示すように、ステータコア１１のティース部１１ｂにインシュレータ１２を外嵌挿させた状態において、ティース部１１ｂの外周とインシュレータ１２との間に隙間１２ｂが生じる。

ここで本実施例においては、インシュレータ１２を熱可塑性樹脂とする構成としてある。このようにインシュレータ１２を熱可塑性樹脂で構成することで、締結用リング２０の焼きバメ時に生じる熱は、図４の（ａ）で示す矢印方向にインシュレータ１２へと伝わるところ、この熱によりインシュレータ１２が軟化されて変形される。よって後発的に図４の（ｂ）に示すように、インシュレータ１２をステータコア１１に密着させて隙間１２ｂを埋めることができる。よってティース部１１ｂとインシュレータ１２との間に生じた空気層を埋めることができる。従って分割ステータ１０の放熱性を向上させることができる。

更にインシュレータ１２は、図２〜図４に示すように、ティース部１１ｂの側面と接する面を内向き傾斜させ、その肉厚を重力方向に向けて薄くする構成としてある。このような構成とすることで、軟化したインシュレータ１２は必然的に重力方向に降下しつつ変形するところ、ティース部１１ｂの側面に密着するインシュレータ１２の上部が肉薄となり下部が肉厚となるような偏肉を防止し、略均一な肉厚とさせることができる。よってティース部１１ｂの側面に密着するインシュレータ１２の肉厚が略均一となることで、ばらつきのない放熱を実現させることができる。

ここで「重力方向」とは、ステータ１の中心軸方向を意味するものとする。
尚、熱可塑性樹脂としては、通常用いられる塩化ビニール樹脂、ポリエチレン樹脂等を使用することができるが、その軟化点が締結用リング２０の焼きバメ温度未満であることが必要である。具体的には締結用リング２０の焼きバメ温度を３００℃とし、軟化点が２５０℃未満の熱可塑性樹脂を用いることが望ましく、特にフッ素樹脂とすることが望ましい。フッ素樹脂とすることで低温化での加工が可能となると共に、柔軟性、加工性に優れたインシュレータ１２とすることができ、小型化へのニーズに十分に対応させることが可能となる。
またコイル１３のインシュレータ１２への巻きつけは、線材状態のコイル１３をインシュレータ１２に巻回させるようなものでもよいし、予め巻回された状態のコイル１３をインシュレータ１２に装着するようなものでも、何れであってもよい。

次に図５、図６を参照して、本発明に係るステータ１の製造方法で用いられる分割ステータ１０の変形例を説明する。

まず図２、図３、図５を参照して、本発明の実施形態に係るステータ１においては、ステータコア１１におけるコイルエンド部１１ｃとインシュレータ１２におけるコイルエンド部１２ｃとが共に平坦である構成である。よって、コイルエンド部１１ｃ、１２ｃとコイル１３のＲ部１３ａとの間に空間３０が生じる。
ここで「コイルエンド部」とは、ステータコア１１、インシュレータ１２においてコイル１３のＲ部１３ａと対面する面を意味するものとする。

次に図６を参照して、本変形例においてはステータコア１１のコイルエンド部１１ｃとインシュレータ１２のコイルエンド部１２ｃとを共に平坦とせず、コイル１３のＲ部１３ａと略同一となるように弧状に傍出させる構成としてある。その他の構成については前記本発明の実施形態に係る分割ステータ１０と同じである。同一部材、同一機能を果たすものには同一番号を付して以下説明を省略する。

このようにステータコア１１のコイルエンド部１１ｃとインシュレータ１２のコイルエンド部１２ｃとを共に平坦とせず、コイル１３のＲ部１３ａと略同一となるように弧状に傍出させる構成とすることで、まず締結リング２０の焼きバメ時の伝熱により軟化されたインシュレータ１２は、弧状に傍出されたコイルエンド部１１ｃにおいてはコイルエンド部１１ｃの形状に沿ってステータコア１１へと密着される。よってインシュレータ１２をステータコア１１に密着させた状態において、コイルエンド部１１ｃとコイル１３との間に隙間が生じることを防止することができる。よってコイルエンド部１１ｃからも放熱させることが可能となり、分割ステータ１０の放熱性を向上させることができる。

更にインシュレータ１２のコイルエンド部１２ｃをコイル１３のＲ部１３ａと略同一となるように弧状に傍出させる構成とすることで、インシュレータ１２のコイルエンド部１２ｃにおいては、インシュレータ１２とコイル１３のＲ部１３ａの内周とを密着させた状態でインシュレータ１２を軟化させることができる。よって軟化時におけるコイル１３からの押圧力をロスなくインシュレータ１２に伝えることができる。

つまり図２〜図４に示すように、インシュレータ１２の外周にはコイル１３が多重に巻回されている。よってインシュレータ１２はコイル１３から内向き荷重を受ける。このことは特に線材状態のコイル１３をインシュレータ１２に順次巻回させる場合に顕著である。従ってインシュレータ１２を焼きバメによる伝熱により軟化させた際、インシュレータ１２は軟化による変形と共にコイル１３により内向きに押圧されステータコア１１に密着される。よってコイルエンド部１２ｃをコイル１３のＲ部１３ａと略同一となるように弧状に傍出させることで、インシュレータ１２をステータコア１１に一段と強固に密着させることができる。従ってコイルエンド部１１ｃ、１２ｃにおけるステータコア１１、インシュレータ１２、コイル１３が相互に密着することで、分割ステータ１０の熱抵抗を低下させることができ、放熱性を一段と向上させることができる。
尚、本変形例においてはステータコア１１のコイルエンド部１１ｃとインシュレータ１２のコイルエンド部１２ｃとを共に弧状に傍出させる構成としたが、何れかのみを傍出させる構成であっても勿論よい。

本発明は、ステータとして、種々のステータを必要とするモータに利用することができる。

本発明に係るステータの製造方法で製造されるステータを示す全体斜視図である。 本発明に係るステータの製造方法で用いられる分割ステータの分解斜視図である。 本発明に係るステータの製造方法で用いられる分割ステータの一体化された状態を示す全体斜視図である。 図３の水平断面図で、（ａ）は焼きバメ前の状態を示す図、（ｂ）は焼きバメ後の状態を示す図である。 図３の正面図である。 本発明に係るステータの製造方法で用いられる分割ステータの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ ステータ
１０ 分割ステータ
１１ ステータコア
１１ａ ヨーク部
１１ｂ ティース部
１１ｃ コイルエンド部
１２ インシュレータ
１２ａ 空洞部
１２ｂ 隙間
１２ｃ コイルエンド部
１３ コイル
１３ａ Ｒ部
２０ 締結用リング
３０ 空間

Claims (7)

1. 複数の分割ステータをリング状に配置し、その外周に締結用リングを焼きバメによって組み付けることにより一体化したステータを得るようにしたステータの製造方法であって、前記分割ステータに用いるインシュレータを熱可塑性樹脂で構成し、この熱可塑性のインシュレータを、前記焼きバメの際に締結リングからの伝熱によって軟化させることで、分割ステータコアに密着させるようにしたことを特徴とするステータの製造方法。
2. 分割ステータコアに外嵌挿されたインシュレータは、予めその肉厚を、焼きバメの際の重力方向に向けて変化させてあることを特徴とする請求項１に記載のステータの製造方法。
3. 分割ステータコアを圧粉磁心で構成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータの製造方法。
4. 分割ステータコアのコイルエンド部分を弧状に傍出させてあることを特徴とする請求項３に記載のステータの製造方法。
5. インシュレータのコイルエンド部分を弧状に傍出させてあることを特徴とする請求項３又は４に記載のステータの製造方法。
6. ステータコアのティース部がインシュレータを介してコイルで巻回されてなるステータであって、前記インシュレータが熱可塑性樹脂で構成されていることを特徴とするステータ。
7. インシュレータを熱軟化させてステータコアに密着させてあることを特徴とする請求項６に記載のステータ。

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