JP2011188545A - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステータとハウジングを接着剤により固定することにより回転電機を製造する場合、接着剤の使用量が多くなるため、製造コストが高くなっていた。このため、製造コストの安価な回転電機およびその製造方法に対する要望が高まっていた。
【解決手段】 ステータコアにコイルが設けられたステータと、ステータを保持するハウジングと、ステータの固定面とハウジングのステータ取付面との間に設けられ、ステータの固定面とステータ取付面とを接着する接着層とを備え、この接着層は粒体と結合材とを含み、結合材はステータの固定面、ハウジングのステータ取付面、及び、粒体を結合させるようにして構成された回転電機。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転電機およびその製造方法に関するものである。

従来の回転電機は、ステータをハウジングへ固定するため、ステータ取付面を有するハウジングとの焼き嵌めが行われる（例えば、特許文献１参照）。しかし、ステータとハウジングを焼き嵌めによって固定する場合、ハウジングの加熱が必要となり、加熱炉などの設備費やその管理費、設置スペースを要するため、製造コストが高くなる。また、焼き嵌めによりステータにハウジングからの応力が加わるため、ステータコアにひずみが生じトルク脈動の悪化やモータ効率の低下の要因となる。そこで、ステータの外径よりもわずかに大きな直径の内周面を有するハウジングにおいて、ステータをハウジングに配置し、ステータの外周面とハウジングの内周面の間に接着剤を注入して固定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２０１４２８号公報（第９項、第１図） 特開２００８−９２７５９号公報（第８項、第２図）

しかしながら、上記の様に、ステータとハウジングを接着剤により固定する製造方法の場合、接着剤の使用量が多くなるため、製造コストが高くなるという問題があった。このため、製造コストの安価な回転電機およびその製造方法に対する要望が高まっていた。

この発明の一例である回転電機は、ステータコアにコイルが設けられたステータと、ステータを保持するハウジングと、ステータの固定面とハウジングのステータ取付面との間に設けられ、ステータの固定面とステータ取付面とを接着する接着層とを備える。また、この接着層は粒体と結合材とを含み、結合材はステータの固定面、ハウジングのステータ取付面、及び、粒体を結合させるようにして構成されたものである。

この発明の一例である回転電機の製造方法は、ステータコアを形成する工程と、形成されたステータコアとコイルとを用いてステータを形成する工程と、ステータを保持するハウジングを形成する工程と、ステータの固定面とハウジングのステータ取付面との間に設けられ、ステータの固定面とステータ取付面とを接着する接着層を形成する工程とを備える。さらに、この接着層を形成する工程は、コイルの廃材又はステータコアを形成する工程にて生じる廃材から得られる粒体と、ステータの固定面、ハウジングのステータ取付面、及び粒体を結合させる結合材とを用いて接着層を形成する。

この発明の一例である回転電機は、上記のような構成とした結果、製造コストの安価な回転電機およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係わる回転電機の正面模式図である。 この発明の実施の形態１に係わる回転電機のステータとハウジングとの固定部分を示す部分断面図である。 粒体の断面形状の例を示す図である。 電磁鋼板などの金属シートをプレス加工することによりステータコアを形成する際に生じる廃材やコイルの廃材を用いて、ステータを固定する場合の模式図である。 本発明の実施の形態２に係わる回転電機の正面模式図である。

実施の形態１
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わる回転電機の正面模式図である。
図１に示すように、ステータ１０は、電磁鋼板などの金属シートからプレスで打ち抜かれたものを積層して形成されるステータコア１ａと、コイル巻線１ｂとを備える。このステータコア１ａは、その径方向外側に、固定面１ｃを備える。また、ステータコア１ａを保持するハウジング２はこの固定面１ｃと対向するステータ取付面３を有するものである。

ステータ１０をハウジング２内に収納することにより、ステータ１０の固定面１ｃとハウジング２のステータ取付面３との間に、隙間４が形成される。また、ステータ１０の径方向内側には、軸５に回動可能に組み合わされたロータ６が配置される。

図２は、この発明の実施の形態１に係わる回転電機のステータ１０とハウジング２との固定部分を示す部分断面図である。
図２に示すように、隙間４には接着層９が形成される。この接着層９は、粒体７と結合材８とを含む。この結合材８は粒体７と粒体７との間に浸透するとともに、ステータ１０の固定面１ｃ、ハウジング２のステータ取付面３、及び、粒体７を互いに接着により結合する。

ここで、接着層９の厚さをＧ、粒体７の平均径をＤとすると、それぞれの大きさの比率はＤ／Ｇ≦1／３程度となる。

図３は、粒体７の断面形状の例を示す図である。図３（Ａ）は、略円形状の固形体、図３（Ｂ）は、略Ｉ字状、略Ｌ字状、略Ｖ字状の固形体の一例を示している。
また、結合材８の種類については、アクリル系接着剤などの有機系接着剤の他に、セメントなどの無機系接着剤などを用いてもよい。

次に、本願発明の実施の形態１にかかる回転電機の製造方法の一例について図１から図４を用いて説明する。かかる製造方法により得られる回転電機において用いられる粒体７は、ステータコア１ａと同じ材料、若しくは、コイル１ｂと同じ材料で形成される金属材料からなる粒体７が含まれる。
図４は、電磁鋼板などの金属シートをプレス加工することによりステータコア１ａを形成する際に生じる廃材１１や、コイル巻線１ｂの廃材１２を粒体７として用いる場合の模式図である。
この実施の形態においては、まず、図４に示すように、電磁鋼板などの金属シートをプレス加工することにより、ステータコア１ａの各層の一部を構成する略Ｔ字型の金属片を得る。図４は、略Ｔ字型の部分が打ち抜かれた後の残りの金属シートが示されており、略Ｔ字型の部分は図示されていない。得られた略Ｔ字型の金属片を円形に配置すると共に、紙面方向（図１の軸と平行な方向）に積層することにより、ステータコア１ａが形成される。

次に、このようにして得られたステータコア１ａにコイル１ｂを巻くことにより、ステータ１０が形成される。このようにして得られたステータ１０をハウジング２に収納することにより、ステータ１０の固定面１ｃとハウジング２のステータ取付面３との間に、隙間４が形成される。

続いてこの隙間４に複数の粒体７と結合材８とを入れる。ここで、この粒体７は、図４において、プレス加工を行った際に略Ｔ字型の金属片が打ち抜かれることにより残ることとなった金属シート（図４で斜線で示される部分）から得られる廃材１１や、コイル巻き線の廃材１２を細かく破砕することにより得られる。このような廃材１１や１２を粒体７に用いた場合、粒体７の平均径Ｄの下限値は、コア積層板（金属シート）厚さ、コイル巻線（マグネットワイヤ）の線径などから、約０．１ｍｍとなる。

結合材８が、適度な過熱、冷却、あるいは時間経過により、固まることにより、ステータ１０の固定面１ｃ、ハウジング２のステータ取付面３、及び、粒体７とが互いに接着される。このようにして、接着層９が形成され、ステータ１０がハウジング２に接着により固定される。

従来技術においては、接着強度を確保するために、接着層の厚さを０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０３〜０．１ｍｍ程度に設定することが望ましかった。しかし、例えば鋳造でハウジング２を製造した場合、鋳抜き後のハウジング２の寸法公差は±２〜１０ｍｍ程度である。このため、ハウジング２の成形後にステータ取付面３の追加工を行わなわなければ、接着層が０．１ｍｍより厚くなることがある。
このため接着層が厚くなる場合があり、接着強度が低下するとの問題があった。
本実施の形態によれば、ステータ１０の固定面１ｃとハウジング２のステータ取付面３の隙間４に、粒体７を充填し、結合材８によってステータ１０を固定するため、接着層９が厚くなる場合においても、高強度にステータ１０を固定することができる。

また、結合材８の使用量を低減することが可能となり、製造コストの抑制を図ることができる。
さらに、粒体７に鉄や銅などの金属材料を用いた場合、接着層９の放熱性や磁気特性が向上し、製品の特性向上を図ることができる。

加えて、この実施の形態では、ステータ１０の固定面１ｃとハウジング２のステータ取付面３の隙間４に入れる粒体７に、ステータコア１ａを電磁鋼板などの金属シートからプレス加工して形成した際に生じる廃材１１や、コイル巻線１ｂの廃材１２を用いたので、廃材の再利用が可能となり、工場内での材料歩留まりが良くなる。

尚、図２に示すように、先に粒体７を隙間４にいれておき、その後、結合材８を注入することが可能である。このように、粒体７と結合材８とを別々に隙間４に入れることができる。あるいは、粒体７と結合材８とをあらかじめ混合したものを隙間４に入れても良い。いずれの場合もこの発明に含まれる。

また、プレス加工や廃材の破砕工程と、隙間４に接着層９を形成する工程との間にはタイムラグがあるのが通常である。このため、ある特定の一回のプレス加工で得られた略Ｔ字型の金属片と、その特定のプレス加工時に生じた廃材である粒体７とが同じ１つの回転電機の製造に用いられる場合は少ないと考えられる。しかし、このような場合も本願発明に含まれる。また、当然、あるロットで製造された略Ｔ字型の金属片と、この金属片とは異なるロット（異なる回のプレス加工）で得られた廃材とが１つの回転電機の製造に用いられる場合も本願発明に含まれることは言うまでもない。

また、隙間４に入れられる粒体７の全てが、回転電機を製造する際に生じる廃材で構成される場合の他、隙間４に入れられる粒体７の一部がそのような廃材で構成されても良い。

実施の形態２
図５は、本発明の実施の形態に係わる回転電機の正面模式図である。
本実施の形態は、ロータ６がステータ１０の外周面側に設けられている点以外は、実施の形態１と同じである。同一または対応する部分については、同一又は対応する番号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

この発明は、回転電機及び、回転電機製造方法に利用可能である。

１ａ ステータコア、１ｂ コイル巻線、１ｃ 固定面、２ ハウジング、３ ステータ取付面、４ 隙間、５ 軸、６ ロータ、７ 粒体、８ 結合材、９ 接着層、１０ ステータ、１１ 廃材、１２ 廃材

Claims (8)

1. ステータコアにコイルが設けられたステータと、
   前記ステータを保持するハウジングと、
   前記ステータの固定面と前記ハウジングのステータ取付面との間に設けられ、前記ステータの固定面と前記ステータ取付面とを接着する接着層とをそなえ、
   前記接着層は粒体と結合材とを含み、前記結合材は前記ステータの固定面、前記ハウジングのステータ取付面、及び、前記粒体を結合させることを特徴とする回転電機。
2. 前記粒体が、前記ステータコアと同じ材料、若しくは、前記コイルと同じ材料からなる粒体を含むことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記接着層の厚さをＧ、前記粒体の平均径をＤとした場合、両者の比率はＤ／G≦１／３程度となることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の回転電機。
4. 前記粒体の平均径Ｄは、約０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電機。
5. 前記接着層は、断面形状が、略円形状、略Ｉ字状、略Ｌ字状、及び、略Ｖ字状のいずれかを呈した粒体を含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の回転電機。
6. 前記結合材が有機系接着剤、若しくは、無機系接着剤であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の回転電機。
7. 前記粒体が、金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
8. ステータコアを形成する工程と、
   形成されたステータコアとコイルとを用いてステータを形成する工程と、
   前記ステータを保持するハウジングを形成する工程と、
   前記ステータの固定面と前記ハウジングのステータ取付面との間に設けられ、前記ステータの固定面と前記ステータ取付面とを接着する接着層を形成する工程とを備え、
   前記接着層を形成する工程は、前記コイルの廃材又は前記ステータコアを形成する工程にて生じる廃材から得られる粒体と、前記ステータの固定面、前記ハウジングのステータ取付面、及び前記粒体を結合させる結合材とを用いて前記接着層を形成することを特徴とする回転電機の製造方法。

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