JP2011200026A - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インシュレータと分割コアとのスキマに起因する不都合を解消することができるようにした回転電機及び回転電機の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の分割コアと、各分割コアに嵌合されるインシュレータと、を有する回転電機であって、インシュレータは、インシュレータ本体と、インシュレータ本体と一体に形成され分割コアの一端との隙間を充填する充填部とを有して構成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動機あるいは発電機となる回転電機及び回転電機の製造方法に関する。

モータには、幾つかの分割コアを組み上げて円環状のコアを形成して構成されるものがある。それぞれの分割コアには、分割コア１個に対してインシュレータ２個が嵌め合わされる（例えば、特許文献１参照）。
分割コアにインシュレータを嵌合する際には、分割コアとインシュレータとの間にスキマが生じないように、インシュレータの嵌合部の長さ、分割コア積厚（高さ方向寸法）それぞれに公差が設定されそのスキマを最小するべく管理する必要がある。

特開２００２−２３３０９１号公報

ところで上記のモータを製造する際には、分割コア１個対しインシュレータ２個を嵌め合わせたのち、巻き線機にて銅線の巻きつけが行われる。
しかしながら、インシュレータと分割コアとのスキマが大きいと、巻き線時の巻き張力により、インシュレータがたわみ、インシュレータに不要な応力が残留し、モータの寿命等に悪影響を与えることが考えられる。
かかる不都合を低減するための分割コアの積厚、インシュレータの嵌合部寸法精度向上にも限界がある。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、インシュレータと分割コアとのスキマに起因する不都合を解消することができるようにした回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は次のように構成した。
本願発明にかかる回転電機は、複数の分割コアと、各分割コアに嵌合されるインシュレータと、を有する回転電機であって、インシュレータは、インシュレータ本体と、インシュレータ本体と一体に形成され分割コアの一端との隙間を充填する充填部とを有していることを特徴としている。

また、インシュレータは、樹脂によって形成され、充填部は、インシュレータ本体の端部を溶融させることにより形成されていることが好ましい。
さらに、充填部は、インシュレータ本体が分割コアに嵌合された状態で、インシュレータ本体の一部が加熱されて溶融することにより形成されていることが好ましい。

また、本願発明にかかる回転電機の製造方法は、複数の分割コアと、各分割コアに嵌合されるインシュレータと、を有する回転電機の製造方法であって、インシュレータを形成するインシュレータ本体を形成する工程と、複数の分割コアにそれぞれインシュレータを嵌装する工程と、嵌装されたインシュレータ加熱溶融させて分割コアの一端とインシュレータとの隙間を充填する充填部を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

本願発明によれば、巻き線時のテンションでインシュレータがたわもうとする際に、スキマに流れ込んだ樹脂が支えとなりインシュレータのたわみを防止、変形によるインシュレータのクラックを防止することができ、高信頼性のモータを得ることができる。またインシュレータのたわみがなくなることで、銅線の巻き乱れの要因のひとつを解消することができ、高効率のモータを得ることができる。

本発明の一実施形態にかかる回転電機の模式的な構成図 本発明の一実施形態にかかるインシュレータの模式的な形状図 本発明の一実施形態にかかるスキマと形状掘り込み箇所の模式的な側面図 本発明の一実施形態にかかるスキマと形状掘り込み箇所の模式的な上面図及び側面図 本発明の一実施形態にかかる超音波による加熱の状態を示す模式図 本発明の一実施形態にかかる超音波による加熱の状態を示す模式図 実施形態の第１変形例にかかる加熱の状態を模式的に示す図 実施形態の第２変形例にかかる加熱の状態を模式的に示す図

以下、実施形態について図を参照して説明する。
（全体構成）
図１に示すように、本実施形態にかかる回転電機（本実施形態ではＰＭモータを例とする）２０は，ステータ１，ステータコア２，ロータ３，フレーム４，インシュレータ５，コイル６，負荷側ブラケット７，軸受８，回転軸９，軸受１０，反付加側ブラケット１１，結線板１２，リード線１３，台座１４，リセプタクル１５を有して構成されている。また，回転電機５０は図示省略のエンコーダを有するサーボモータとして構成されている。

回転電機５０を組み立てる際には、まず、分割コア１８の形状に形成された金型を装着した打ち抜き機により電磁鋼板を打ち抜き、積層することにより、分割コア１８が形成される。形成された分割コア１８には、後述するようにインシュレータ５が嵌装された後、インシュレータ５にそれぞれコイル６が巻回される。ステータコア２は、複数（図示省略しているがここでは１２個）の分割コア１８が次々に連結されて円環形状をなす。

そして、ステータコア２の円環内部に回転子ロータ３，回転軸９が挿入され軸受８，１０で回転軸９が枢支される。そしてステータコア２及びロータ３がフレーム４に収納されることで回転電機５０が形成される。

（インシュレータの構成）
図２〜図４に示すように、インシュレータ５を形成するインシュレータ本体１９は、樹脂等の射出成形で形成されており、分割コアの積圧方向（高さ方向）に対応して延びる延在部４０と、延在部４０の一端側に略９０度曲折して延びる一端側面４１と、延在部４０の他端側に略９０度曲折して延びる他端側面４２とが形成されている。また、一端側面４１には、対となるインシュレータ本体と嵌合するための凹部１６が形成されており、他端側面４２には、対となるインシュレータ本体と嵌合するための凸部１７が形成されている。
また、他端側面４２よりも一端側面４１の方が広くなるように形成されており、一端側面４１には、図４に示すように矩形状（但し矩形に限らない）の形状掘り込み部２２が形成されている。

図３に示すように、本実施形態では各分割コア１８に対して、同形状の分割コア、１９、２０を互いの凹部１６と凸部１７とが嵌合するように接合されている。
また、図３に示すように分割コア１８に一対のインシュレータを嵌合させた際に、分割コア１８，インシュレータ本体１９，２０の製造公差等に起因して分割コア１８の上面（あるいは下面）とインシュレータ本体１９との間に隙間Ｓが生じることがある。

（回転電機の製造方法）
本実施形態では、上述のように、まず、電磁鋼板を打ち抜き、積層することにより、分割コア１８を形成する。そして、図５に示すように分割コア１８に一対のインシュレータ本体１９，２０を分割コア１８に嵌装した後、いずれかのインシュレータの形状掘り込み部２２に超音波を伝えるためのホーン２３を適度の負荷で接触させ、形状掘り込み部２２に摩擦熱を発生させて溶融させる。溶融が終わった段階でホーン２３を分離し、作業完了となる。

形状掘り込み部２２にはホーン２３により樹脂が溶融した上でホーン２３による負荷により分割コアの上面（あるいは下面）に押し付けられ、図６に示すように分割コア１８の一端との隙間を充填する充填部３２が形成される。

充填部３２が形成された後、上述のようにインシュレータ５が嵌装された分割コア１８にコイルが巻回され、結線される。そして分割コア１８が次々に連結されて円環形状のステータコア２をなし、ステータコア２の円環内部に回転子ロータ３，回転軸９が挿入され軸受８，１０で回転軸９が枢支される。そしてステータコア２及びロータ３がフレーム４に収納されることで回転電機５０が形成される。

本実施形態にかかる回転電機はこのように構成されているので、コイル６を巻回する前に、充填部３２を介してコイル６の張力を支持して分割コア１８は受け持つことになるので、分割コア１８とインシュレータ５との隙間Ｓに起因するインシュレータ５の撓みや、クラックの発生等が防止され、回転電機５０の不具合の低減や寿命を向上に効果がある。

次に本実施形態の第１変形例について説明する。
この超音波による加熱をヒータによる伝熱加熱に置き換えたものを図７に示す。即ち、本変形例では伝熱加熱装置としてヒータ２５，温度センサ２６及び金属柱２７が設置されている。ヒータによる加熱の場合、樹脂の熱伝導率により加熱時間が決定され、それは超音波に比較すると長くなる傾向はあるが、ヒータによる加熱方式は装置構成が簡易であり導入が容易となる。

次に本実施形態の第２変形例について説明する。
図８は、加熱を近赤外線発生ユニット２９による非接触加熱に置き換えたものである。
即ち、本変形例では伝熱加熱装置として光源ランプ２９，集光鏡３０が設置されている。光源ランプ３０の光は集光鏡３０によって収束され、インシュレータ５に形成される集光スポット３１に絞られるようになっており、この部分のみ選択加熱される。
非接触加熱では、スポット径の調整が容易であり相手側インシュレータ形状に合わせて加熱ユニットを準備する必要がなく、金属柱のみの変更で本作業を実施することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明にかかる回転電機は上述の実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して適用可能である。

１ ステータ
２ ステータコア
３ ロータ
４ フレーム
５ インシュレータ
６ コイル
７ 負荷側ブラケット
８ 軸受
９ 回転軸
１０ 軸受
１１ 反付加側ブラケット
１２ 結線板
１３ リード線
１４ 台座
１５ リセプタクル
１６ 嵌合用突起（凸）
１７ 嵌合用突起（凹）
１８ 分割コア
１９ インシュレータ（正）
２０ インシュレータ（逆）
２１ スキマ
２２ 形状掘り込み部
２３ 超音波ホーン
２４ 形状掘り込み部
２５ ヒータ
２６ 温度センサ
２７ 金属柱
２８ 近赤外線発生ユニット
２９ 光源
３０ 集光鏡
３１ 集光スポット
３２ 溶融変形した樹脂
４０ 延在部
４１ 一端側面
４２ 他端側面
５０ 回転電機

Claims (4)

1. 複数の分割コアと、前記各分割コアに嵌合されるインシュレータと、を有する回転電機であって、
   前記インシュレータは、
   インシュレータ本体と、
   前記インシュレータ本体と一体に形成され前記分割コアの一端との隙間を充填する充填部とを有している
   ことを特徴とする、回転電機。
2. 前記インシュレータは、樹脂によって形成され、
   前記充填部は、前記インシュレータ本体の端部を溶融させることにより形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の回転電機。
3. 前記充填部は、前記インシュレータ本体が前記分割コアに嵌合された状態で、前記インシュレータ本体の一部が加熱されて溶融することにより形成されている
   ことを特徴とする、請求項２記載の回転電機。
4. 複数の分割コアと、前記各分割コアに嵌合されるインシュレータと、を有する回転電機の製造方法であって、
   前記インシュレータを形成するインシュレータ本体を形成する工程と、
   前記複数の分割コアにそれぞれ前記インシュレータを嵌装する工程と、
   前記嵌装された前記インシュレータ加熱溶融させて前記分割コアの一端と前記インシュレータとの隙間を充填する充填部を形成する工程と、を含んでいる
   ことを特徴とする、回転電機の製造方法。

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