JP2010104102A - 固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分割コア組立に焼き嵌めリングを装着するときに、固定子コアの内周の真円度を高くすることのできる固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置を提供すること。
【解決手段】分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）の内周を外側に押圧する内径コレット１１Ａ〜１１Ｒと、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）の外周を内側に押圧する外周コレット１２Ａ〜１２Ｒとにより、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）を位置決めする第１工程と、位置決めされた分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）を、上押え部材１４と下押え部材１５により上下に挟んで保持する第２工程と、外周コレット１２Ａ〜１２Ｒを外して、加熱膨張させた焼き嵌めリング１９を嵌める第３工程を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の分割コアにより組み立てられた分割コア組立の外周に、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌め、該焼き嵌めリングが冷やされ収縮することにより、固定子コアを製造する固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置に関するものである。

分割コアを焼き嵌めリングで固定することにより製造された固定子は、一体型の固定子コアと比較して、真円度が大きくなる問題があった。ここで、真円度とは、円であるべき部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいう。平面内にある線は、その線上のすべての点が二つの同心円の間にあり、円の半径方向の距離の差が最小となる場合のこの二つの同心円の半径方向の距離の差で現す。従って、真円度が大きくなれば、精度が悪くなり、真円度が小さくなれば、精度がよくなることである。
一体型の固定子コアの場合、真円度は、５０μｍ程度であるが、分割コアを焼き嵌めした場合には、真円度が１００μｍ以上となる問題があった。真円度が大きいと、固定子コアとロータとの距離の差にばらつきが生じるため、モータの性能が悪くなる恐れがある。
特許文献１には、焼き嵌め時に分割コア組立の内周に内径リングを設けることにより、固定子の内径の真円度を小さくする、すなわち、精度を良くする方法が記載されている。

特開2008-061319号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、次のような問題があった。
（１）内周リングを、非磁性体金属で形成した場合に、厚みが薄いため、リング形状では、真円度が５０μｍ以下のリングを製作することが困難である。さらに、内周リングには、大きな開口部が形成されているため、真円度以上に、円筒度を確保することが困難な問題がある。
また、内周リングでは、剛性が低いため、分割コア組立の形状に倣ってしまい、分割コア組立の位置決めをすることができない恐れが大きい。

（２）焼き嵌めリングは、加熱膨張させて分割コア組立に装着するため、加熱膨張時には、その内径と分割コア組立の外周とに間には隙間が存在する。特許文献１に開示された発明では、内周リングを用いて、分割コア組立の内周を位置決めしているが、分割コア組立の外周を位置決めしていないため、分割コア組立が外周方向に移動して、内周の真円度が大きくなる恐れがあった。

この発明は上記問題点を解決するためのものであって、分割コア組立に焼き嵌めリングを装着するときに、固定子コアの内周の真円度を小さくすることのできる固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置は、次の構成を有している。
（１）複数の分割コアにより組み立てられた分割コア組立の外周に、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌め、該焼き嵌めリングが冷やされ収縮することにより、固定子コアを製造する固定子コア製造方法において、分割コア組立の内周を外側に押圧する内径治具と、分割コア組立の外周を内側に押圧する外周治具とにより、分割コア組立を位置決めする第１工程と、位置決めされた分割コア組立を、保持部材により上下に挟んで保持する第２工程と、外周治具を外して、加熱膨張させた前記焼き嵌めリングを嵌める第３工程とを有する。
（２）（１）に記載する固定子コアの製造方法において、前記内周治具及び前記外周治具が、前記分割コアに一対一で対応して設けられていることを特徴とする。

（３）複数の分割コアにより組み立てられた分割コア組立の外周に、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌め、該焼き嵌めリングが冷やされ収縮することにより、固定子コアを製造する固定子コア製造方法に用いる固定子コア製造装置おいて、分割コア組立の内周を外側に押圧する内径治具と、分割コア組立の外周を内側に押圧する外周治具とにより、分割コア組立を位置決めする位置決め手段と、位置決めされた分割コア組立を、上下に挟んで保持する保持手段と、外周治具を外して、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌めるリング装着手段とを有する。
（４）（３）に記載する固定子コア製造装置において、前記内周治具及び前記外周治具が、前記分割コアに一対一で対応して設けられていることを特徴とする。

次に、上記構成を有する本発明の固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置の作用・効果について説明する。
本発明の固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置は、複数の分割コアにより組み立てられた分割コア組立の外周に、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌め、該焼き嵌めリングが冷やされ収縮することにより、固定子コアを製造する固定子コア製造方法において、分割コア組立の内周を外側に押圧する内径治具と、分割コア組立の外周を内側に押圧する外周治具とにより、分割コア組立を位置決めする第１工程を有するので、分割コア組立を内周側から、及び外周側から位置決めできるため、この段階で、内周の真円度を小さく保持できる。特に、内周治具と外周治具とが共に、剛性の高いもので構成しているので、分割コアを内周治具、及び外周治具に倣わせることができるため、分割コア組立の内周の円筒度を小さくすることができる。これにより、分割コア組立の内周の精度がよくなり、固定子コアとロータとの隙間が一定となるため、モータの性能が良くなる。

次に、位置決めされた分割コア組立を、保持部材により上下に挟んで保持する第２工程を有するので、分割コア組立を構成する各分割コアを上下に挟んで固定するため、第３工程で、外周治具を外して、加熱膨張させた前記焼き嵌めリングを嵌めるときに、分割コア組立の外周と、加熱膨張された焼き嵌めリングの内周との間に隙間があるが、分割コアが移動することがなく、分割コア組立の内周の真円度を小さく維持することができる。

特に、前記内周治具及び前記外周治具が、前記分割コアに一対一で対応して設けられているので、各分割コアの位置決めを、一対一で対応する一対の内周治具と外周治具とで位置決めできるため、各分割コアを精度よく位置決めすることができる。

以下、本発明における固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置を具体化した一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に、固定子コア製造装置の主要部を断面図で示す。図４に、分割コアの組立工程を示す。図５に、分割コア組立に焼き嵌めリングを装着した状態の固定子コア３０を示す。

図４の（ａ）に示すように、分割コア８は、成形済みのコイルが装着されるティース部２１を備えている。分割コア８は、プレス打ち抜きで製造された鋼板を積層して構成している。本実施の形態では、分割コア８は、１８個組み合わさることにより、環状の完成した固定子コアになる構造とする。
次に、分割コア８のティース部２１に、インシュレータ２２が装着された状態を図４の（ｂ）に示す。インシュレータ２２は、ティース部２１を覆う筒部２２ｂ、分割コア８のティース部２１が突き出した以外の内面部分を覆い、上下方向に延設されたカバー部２２ａ、筒部２２ｂの上下に突き出した２箇所の突起部２２ｃを備えている。

図４の（ｃ）に、成形済みのエッジワイズコイル２３をインシュレータ２２の筒部２２ｂを介して、ティース部２１に装着した図を示す。
エッジワイズコイル２３は、カバー部２２ａを介して、分割コア８に密着している。また、エッジワイズコイル２３は、左右方向は筒部２２ｂを介してティース部２１により位置決めされている。また、上下方向は、インシュレータ２２の突起部２２ｃにより位置決めされている。これにより、エッジワイズコイル２３は、分割コア８に対して、定位置に位置決めされている。

本実施例では、成形済みコイルとして、エッジワイズコイル２３について説明するが、断面が丸形でも、角形でも、成形されて形状が確定しているものであれば、他の種類のコイルでも同じである。
図４の（ｄ）に、樹脂モールドされた分割固定子１０を示す。（ｃ）のエッジワイズコイル２３部分が樹脂モールド２４されている。
本実施例では、分割コア８を個別に樹脂モールドして分割固定子１０とした後で、後述するように、焼き嵌めリングを装着しているが、分割コア８をそのままの状態で焼き嵌めリングを装着し、後から樹脂モールドを行っても良い。

図１に基づいて、固定子コア製造装置７の構成を説明する。分割コア８と樹脂モールド２４を備える分割固定子１０が固定子コア製造装置７内の所定の位置に登載されている。
図１の状態では、分割コア８内周面、すなわちティース部２１の内面には、内周コレット１１が当接している。内周コレット１１は、スライドガイド１７により、分割コア８と当接または離間する方向に摺動可能に保持されている。また、図１の状態では、分割コア８の外周面には、外周コレット１２の内周面が当接している。外周コレット１２のテーパ面１２ａは、スライドガイド１６のテーパ面１６ａに沿って摺動可能に保持されている。

分割コア８、内周コレット１１、外周コレット１２、及びスライドガイド１６の位置関係を、図３に平面図で示す。図３に示すように、分割コア８は、８Ａ、８Ｂ、・・・８Ｒと１８個の分割コア８により、１個の固定子コアを構成する。分割コア８Ａの内周面には、内周コレット１１Ａが当接している。分割コア８Ａの外周面には、外周コレット１２Ａが当接している。
内周コレット１１の内周面には、下側に行くほど内径が小さくなる方向にテーパ面１１ａが形成されている。内周コレット１１のテーパ面１１ａには、ロッド１３のテーパ面である拡径部１３ａが当接している。拡径部１３ａのテーパ面の向きは、テーパ面１１ａとは逆向きである。ロッド１３は、装置本体１８により、上下動可能に保持され、図示しない上下動手段により、上下動される。

外周コレット１２の外周面には、テーパ面１２ａが形成されている。テーパ面１２ａは、スライドガイド１６の内周に形成されたテーパ面１６ａと当接している。スライドガイド１６は、図示しない上下機構により、外周コレット１２と共に上下動可能に保持されている。外周コレット１２は、図示しない圧縮バネにより上方に付勢されている。それにより、外周コレット１２は、分割コア８に強く押圧された場合には、下方に逃げる構造になっている。
ロッド１３の外周には、上押え部材１４が固設されている。上押え部材１４の下方の先端１４ａは、分割コア８の上面に当接している。先端１４ａは、分割コア８に対して、一周の円弧状に当接している。
装置本体１８には、下押え部材１５が固設されている。下押え部材１５の上方の先端１５ａは、分割コア８の下面に当接している。先端１５ａは、分割コア８に対して、一周の円弧状に当接している。

次に、固定子コア製造方法の工程を説明する。
図１の前段階では、ロッド１３、上押え部材１４は上方に位置している。また、内周コレット１１は、内周側に移動している。また、外周コレット１２は、図１に示す位置にある。その状態で、下押え部材１５の先端１５ａに、１８個の分割固定子１０Ａ〜１０Ｒを、分割コア８Ａ〜８Ｒの下面を先端１５ａに当接させて登載する。
次に、ロッド１３が下降される。それにより、拡径部１３ａがテーパ面１１ａに当接し、内周コレット１１を外周方向に移動させる。１８個の内周コレット１１Ａ〜１１Ｒは、同時に拡径するので、１８個の分割コア８Ａ〜８Ｒを一様な力で外側に向けて押圧する。分割コア８Ａ〜８Ｒに外側に向かって過度の力が加わったときには、外周コレット１２Ａ〜１２Ｒがスライドガイド１６のテーパ面１６ａに沿って下降する。そのため、分割コア８Ａ〜８Ｒは、内周コレット１１Ａ〜１１Ｒを基準として、位置決めされる。

これにより、ロッド１３が所定の高さで停止したときに、１８個の分割コア８Ａ〜Ｒは、１８対の内周コレット１１Ａ〜１１Ｒにより、所定の位置に位置決めされる。これが、第１工程である。
次に、１８個の内周コレット１１Ａ〜１１Ｒと、１８個の外周コレット１２Ａ〜１２Ｒにより、１８個の分割コア８Ａ〜８Ｒが位置決めされると同時に、上押え部材１４の先端１４ａが、分割コア８Ａ〜８Ｒの上面に当接して、下押え部材１５と共に、位置決めされた分割コア８Ａ〜８Ｒを挟んで保持する。これが、第２工程である。この状態を図１に示している。

次に、内径コレット１１、上押え部材１４は、そのままにした状態で、外周コレット１２をスライドガイド１６と共に、図２に示す位置まで、下降手段により下降させる。外周コレット１２を分割コア８の外周から離間させても、上押え部材１４と下押え部材１５とが、１８個の分割コア８Ａ〜８Ｒは、内周コレット１１Ａ〜１１Ｒに、内周が当接された位置で保持される。
この状態で、図２に示すように、焼き嵌めリング１９を装着する。焼き嵌めリング１９は、外周に巻かれたバンドヒータ２０により、加熱され膨張しているため、内径が大きくなっており、分割コア８Ａ〜８Ｒの外周に対して、余裕を持って装着することができる。
焼き嵌めリング１９を図２に示す位置に装着した後、バンドヒータへの通電を遮断して、焼き嵌めリング１９を冷却する。これにより、焼き嵌めリング１９が収縮して、焼き嵌めリング１９の内周面が、分割コア８Ａ〜８Ｒの外周面と当接して、固定子コアが完成する。これが、第３工程である。

以上詳細に説明したように、本実施例の固定子コア製造方法、及び固定子コア製造装置によれば、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）の内周を外側に押圧する内径コレット１１Ａ〜１１Ｒと、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）の外周を内側に押圧する外周コレット１２Ａ〜１２Ｒとにより、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）を位置決めする第１工程と、位置決めされた分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）を、上押え部材１４とした押え部材１５により上下に挟んで保持する第２工程と、外周コレット１２Ａ〜１２Ｒを外して、加熱膨張させた焼き嵌めリング１９を嵌める第３工程を有するので、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）内周の真円度を小さく保持できると共に、外周コレット１２Ａ〜１２Ｒを外して、加熱膨張させた焼き嵌めリング１９を嵌めるときに、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）の外周と、加熱膨張された焼き嵌めリング１９の内周との間に隙間があるが、分割コア８Ａ〜８Ｒ（分割コア組立）が移動することがなく、分割コア組立の内周の真円度を小さく維持することができる。また、内周コレット１１Ａ〜１１Ｒの外周の円筒度を小さくしているので、分割組立の内周の円筒度を小さくすることができる。

特に、内周コレット１１Ａ〜１１Ｒ及び外周コレット１２Ａ〜１２Ｒが、分割コア８Ａ〜８Ｒに一対一で対応して設けられているので、各分割コア８Ａ〜８Ｒの位置決めを、一対一で対応する一対の内周コレット１１Ａ〜１１Ｒと外周コレット１２Ａ〜１２Ｒとで位置決めで着るため、各分割コア８Ａ〜８Ｒを精度よく位置決めすることができ、全体としての分割コア組み立ても精度よく位置決めすることができる。

図６には、本発明と従来方法により、固定子コアの内径真円度及び内径円筒度を測定したデータを示す。左側のデータは、従来の傾き防止無しの方法において（N数は９である）、測定したものである。右側のデータは、本発明の傾き防止有りの方法において（N数は24である）、測定したものである。両組データについて、各測定値の平均値に、３σを加えた数値の統計量である。
内径真円度の測定位置は、図６の下部に示したように、フランジ側（a）、中央（b）及び反フランジ側（c）３箇所である。
図７には、図６に示した内径真円度の測定データ及び変化傾向をグラフで示している。横軸は測定位置であり、縦軸は内径真円度である。従来方法による測定データを三角形とし、本発明の方法による測定データを円形とする。
図８には、図６に示した内径円筒度の測定データ及び変化傾向をグラフで示している。

図６、図７及び図８に示したように、フランジ側（a）の位置において、従来方法による内径真円度が0.100mmに対して、本発明の方法による内径真円度が0.054mmまで下がっている。中央（b）の位置において、従来方法による内径真円度が0.106mmに対して、本発明の方法による内径真円度が0.055mmまで下がっている。また、反フランジ側（c）の位置において、従来方法による内径真円度が0.126mmに対して、本発明の方法による内径真円度が0.063mmまで下がっている。すなわち、本発明の方法による分割コア組立の内径真円度は、前記３箇所のいずれかにおいても、半分ぐらい下がって、一体型の固定子コアの内径真円度と同レベルにできるようになった。

また、内径真円度が大幅に小さくなることにより、内径円筒度も当然小さくなる。内径円筒度の測定データに示したように、従来方法による内径円筒度が0.091mmに対して、本発明の方法による内径円筒度が0.061mmまで、約三分の二程度下がっている。これにより、固定子コアの内径精度がよくなって、固定子コアとロータとの隙間の誤差も小さくなるため、モータの性能が良くなる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
例えば、本実施例では、上押え部材１４が分割コアに対して、一周の円弧状に当接しているが、ピンポイントで各分割コアに当接させてもよい。
また、本実施例では、内周コレット１１の拡径により、分割コア８は外側に押圧されるとき、外周コレット１２がスライド１６のテーパ面１６aに沿って下降するが、径方向にスライドする機構を設けて、径方向に沿って外側に移動させてもいい。
また、本実施例では、モールドされた分割固定子１０を用いて焼き嵌めしているが、モールドされていない状態の分割コアを、そのまま焼き嵌めリングに装着して、その後、モールドしても良い。

固定子コア製造装置の主要部を示す断面図である。 固定子コア製造方法の第２、及び第３工程を示す断面図である。 固定子コア製造装置の主要部を示す平面図である。 分割固定子１０の説明図である。 固定子コア３０の完成図である。 本発明と従来方法による固定子コアの内径真円度及び内径円筒度を比較する表図である。 図６で示した内径真円度の変化を示すグラフである。 図６で示した内径円筒度の変化を示すグラフである。

符号の説明

８Ａ〜８Ｒ 分割コア
１１Ａ〜１１Ｒ 内径コレット
１２Ａ〜１２Ｒ 外周コレット
１３ ロッド
１３ａ 拡径部
１４ 上押え部材
１５ 下押え部材
１６ スライドガイド
１７ スライドガイド
１９ 焼き嵌めリング

Claims (4)

1. 複数の分割コアにより組み立てられた分割コア組立の外周に、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌め、該焼き嵌めリングが冷やされ収縮することにより、固定子コアを製造する固定子コア製造方法において、
   前記分割コア組立の内周を外側に押圧する内径治具と、前記分割コア組立の外周を内側に押圧する外周治具とにより、前記分割コア組立を位置決めする第１工程と、
   位置決めされた前記分割コア組立を、保持部材により上下に挟んで保持する第２工程と、
   前記外周治具を外して、加熱膨張させた前記焼き嵌めリングを嵌める第３工程とを有することを特徴とする固定子コア製造方法。
2. 請求項１に記載する固定子コアの製造方法において、
   前記内周治具及び前記外周治具が、前記分割コアに一対一で対応して設けられていることを特徴とする固定子コア製造方法。
3. 複数の分割コアにより組み立てられた分割コア組立の外周に、加熱膨張させた焼き嵌めリングを嵌め、該焼き嵌めリングが冷やされ収縮することにより、固定子コアを製造する固定子コア製造方法に用いる固定子コア製造装置おいて、
   前記分割コア組立の内周を外側に押圧する内径治具と、前記分割コア組立の外周を内側に押圧する外周治具とにより、前記分割コア組立を位置決めする位置決め手段と、
   位置決めされた前記分割コア組立を、上下に挟んで保持する保持手段と、
   前記外周治具を外して、加熱膨張させた前記焼き嵌めリングを嵌めるリング装着手段とを有することを特徴とする固定子コア製造装置。
4. 請求項３に記載する固定子コア製造装置において、
   前記内周治具及び前記外周治具が、前記分割コアに一対一で対応して設けられていることを特徴とする固定子コア製造装置。

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