JP2011223759A - 回転電機のステータとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電着塗装の硬化収縮による変形を受けにくい、分割積層鉄心で構成されるステータを提供する。
【解決手段】所定のコア片のバックヨーク部外周側からブリッジ部を介して接続された仮カシメ部を用いて、上下に隣接するコア片同士を仮にかしめて分割積層鉄心を得る。
そして、分割積層鉄心のティース部壁面とバックヨーク部内周面とシューのコイル側面と仮カシメ部とを電着塗装する。仮カシメ部を電着塗装することによって、塗装皮膜の硬化収縮時に発生する応力のバランスを取る。
【選択図】図７

Description

この発明は、分割積層コアからなる回転電機のステータ及びその製造方法に関するものである。

従来、回転電機の積層鉄心として、特許文献１に示すような積層鉄心がある。ここに開示されている積層鉄心の製造方法では、電磁鋼板から所定の形状のコアシートを打ち抜く際に、コアシートの中心部であって最終的に除去する部分（仮カシメ部）の上下面に仮カシメ用の凹凸を設けておく。そして、コアシートの積層時に、上下に積層するコアシート同士を仮に固定しておいて、積層鉄心を本固着した後、仮カシメ部分を打ち抜く。
また、特許文献２に示すような、積層鉄心のティース部に電着塗装して巻線を施す技術が利用されている。

特開平６−１６５４４７（Ｐ５、図３） 特開２００１−２３１１９１（Ｐ４、段落００２３）

積層鉄心のコイルを巻回するティース部には、コイルとの絶縁を確保するために絶縁用ボビンを装着したり、電着塗装による絶縁層を形成したりする。ボビンを装着するより電着塗装を施す方が、コイルの占積率の向上には適しているが、積層鉄心のコイル巻回部のみを電着塗装しようとすると、電着塗装部の硬化収縮時に積層鉄心に変形が生じるという問題があった。
この変形は、積層鉄心外周面や内周面には塗装をしないようにマスクする必要があり、硬化収縮の力が不均等に積層鉄心に働くために生じるものである。
特許文献１の図５に示す積層鉄心の場合であれば、塗装膜が硬化する時、ティース部が図５の積層方向であって圧縮する方向に収縮する。結果的に、鉄心を構成する各コア片の外周側及び内周側は、上下に開く方向に応力が働く。特許文献１のように回転子鉄心の場合は、従来からの製造工程において、打ち抜いて最終的に捨て去る部分に凹凸を設けることで仮固定できる。この仮固定が電着塗装皮膜の硬化収縮に対する抗力となり得る。しかし、ステータの鉄心に電着塗装を施す場合、従来からの製造工程では仮固定を施し得る適当な部分が存在せず、電着塗装皮膜の硬化収縮による変形を効果的に防止できないという問題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電着塗装皮膜の硬化収縮による影響を極力受けない回転電機のステータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機のステータは、複数のコア片を積層して構成する分割積層コアを電着塗装してコイルを巻回し、前記分割積層コアを複数環状に連結固定する回転電機のステータにおいて、
コア片は、バックヨーク部の外周部中心から外側に突出するブリッジ部を介して、上下に隣接するコア片同士を互いに固定する仮カシメ部に接続され、
電着塗装はティース部壁面と、シューの前記コイル側と、バックヨーク部内周面と、仮カシメ部に施されていることを特徴とするものである。

また、この発明に係る回転電機のステータの製造方法は、複数のコア片を積層して分割積層コアを構成する積層工程と
分割積層コアを電着塗装する電着塗装工程と、
電着塗装した複数の分割積層コアにコイルを巻回する巻線工程と、
を有する回転電機のステータ製造方法であって、
積層工程は、コア片のバックヨーク部の外周部中心から外側に突出するブリッジ部を介して接続された仮カシメ部を、上下に隣接するコア片に接続された仮カシメ部と互いに固定し、
電着塗装工程は、仮カシメ部を電極の接続部分として利用し、
ティース部壁面と、シューの前記コイル側と、バックヨーク部内周面と、積層した仮カシメ部に電着塗装を施すことを特徴とするものである。

この発明に係る回転電機のステータは、ステータを構成するコア片が、バックヨーク部の外周部中心から外側に突出するブリッジ部を介して、上下に隣接するコア片同士を互いに固定する仮カシメ部に接続され、
電着塗装は、ティース部壁面と、シューの前記コイル側と、バックヨーク部内周面と、仮カシメ部に施されているので、ティース部の電着塗装皮膜が硬化する時に発生する硬化収縮のバランスを取って、ステータの変形を防止することができる。

また、この発明に係る回転電機のステータの製造方法では、
積層工程は、コア片のバックヨーク部の外周部中心から外側に突出するブリッジ部を介して接続された仮カシメ部を、上下に隣接するコア片に接続された仮カシメ部と互いに固定し、
電着塗装工程は、仮カシメ部を電極の接続部分として利用し、
ティース部壁面と、シューの前記コイル側と、バックヨーク部内周面と、積層した仮カシメ部に電着塗装を施すことを特徴とするものなので、分割積層コア自体に電極を接続する必要がない。これにより、特定の分割積層コアにストレスがかからないので、電着塗装皮膜の硬化収縮による変形を防止して精度良くステータを製造できる。

実施の形態１における、本発明に係る回転電機のステータを構成するコアシートを示す斜視図である。 実施の形態１における、コアシートの要部拡大斜視図である。 図３を裏面から見た斜視図である。 実施の形態１における、コアシートの積層順序を示す斜視図及び斜視断面図である。 実施の形態１における、コアシートを仮に固定した状態を示す斜視図である。 実施の形態１における、本発明に係る回転電機のステータの電着塗装後の積層コアを示す図である。 実施の形態１における、本発明に係る回転電機のステータに、コイルを巻回して環状に整形した状態を示す斜視図である。 図７に示す回転電機のステータをモールド加工した状態を示す平面図である。

実施の形態１．
本発明に係る回転電機のステータの実施の形態１を、図を用いて説明する。
図１は、回転電機のステータを構成するコアシート１ａ及び１ｂを示す斜視図である。
コアシート１ａ，１ｂは、薄板の鋼板からエッチィング処理によって一体成型されている。コアシート１ａ，１ｂを構成するコア片１１のバックヨーク部１３の外周側端部は、エッチィング加工時に薄肉に残してある。この薄肉部を隣接するコア片１１と共有することによってすべてのコア片１１が連結されている。
コアシート１ａとコアシート１ｂを交互に積層して、ステータを構成するのであるが、コアシート１ａとコアシート１ｂの違いを含めて詳細を次に説明する。

図２（ａ）は、コアシート１ａの要部拡大図である。図２（ｂ）は、コアシート１ｂの要部拡大図である。また、図３（ａ）は、図２（ａ）を裏面から見た図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）を裏面から見た図である。
図２（ａ）に示すように、コア片１１のバックヨーク部１３の外周側中央には外側に向かって突出するブリッジ部１４を設けている。そしてコア片１１はこのブリッジ部１４を介して、仮カシメ部１５ａに接続されている。仮カシメ部１５ａは、フレーム１５１ａと、このフレームに片持ちで支持された雄カシメ部１５２ａ及び、雌カシメ部となるスリット１５３ａを備えている。裏側から見た図３（ａ）に示すように、エッチング処理時に、スリット１５３ａの長手方向の両側には、コアシート１ａ、１ｂの半分の厚み分だけ、板バネ状の凸部１５４ａを残してある。

図２（ａ）と図２（ｂ）に示すようにコアシート１ａとコアシート１ｂとでは、雄カシメ部と雌カシメ部の位置が左右逆になっている。次に説明する積層工程で、この部分を上下に嵌合させながらコアシートを積層する。

図４（ａ）はコアシート１ａ、１ｂを仮カシメしながら積層する積層工程を示す図とその斜視断面図である。図４（ｂ）は積層後の状態を示す図及びその断面図である。積層工程では２種類のコアシート１ａ、１ｂを交互に積み重ねる。コアシート１ａ、１ｂを積層する度に、雄カシメ部１５２ａ、１５２ｂを上方から下方へ押圧して、直下の雌カシメ部であるスリット１５３ａ、１５３ｂと嵌合させる。スリット１５３ａ、１５３ｂには上述のように板バネ状の凸部１５４ａ、１５４ｂを長手方向両脇に設けているので、スリット１５３ａ、１５３ｂに圧入された雄カシメ部１５２ａ、１５２ｂは、凸部１５４ａ、１５４ｂによって、コア片１１の水平方向へ押圧される。そしてこの押圧力によって上下の仮カシメ部１５ａ、１５ｂ同士の嵌合状態が安定して保持される。全コアシート１ａ、１ｂを積層して嵌合すると、図５に示す分割積層コア２を連結した分割積層コア群構造体１００ができあがる。

次に、電着塗装工程を説明する。図６は塗装後の分割積層コア群構造体１００を示す斜視図である。電着塗装は、ステータのティース部と、このティース部に巻回するコイル６との絶縁を確保するためにおこなう。電着塗装を施す前に、塗装の必要がない部分及び、塗装すると不都合が発生する部分にマスキング処理を施す。
ここでは、バックヨーク１３外周面と、ティース内周面、薄肉部の内側であって折り曲げて隣接するコア片１１同士が接触する部分、そして分割積層コア群構造体１００の両端部をマスクする。ここで、仮カシメ部１５ａ、１５ｂはマスクしない。

電着塗装時の電極は、両端の積層した仮カシメ部を上下から把持して取り付ければよい。
これにより、コア片１１にかかる応力を防止すると同時に仮カシメ部１５ａ、１５ｂの結合状態を安定して保持できる。

分割積層コア群構造体１００のマスク処理しなかった部分に電着塗装皮膜が形成されたら、電着塗装皮膜を硬化させるために、所定の時間をかけて乾燥させる。この時、各分割積層コア２の電着塗装を施したティース部には、主に積層方向に塗装皮膜が収縮する力が集中して働く。そうすると、バックヨーク部１３外周面は塗装を施していないので、バックヨーク部１３には、積層方向上下に向かって開く応力がかかる。
しかし、この実施の形態によれば、コア片１１のバックヨーク部１３にブリッジ部１４を介して接続する仮カシメ部１５ａ、１５ｂが上下に互いに嵌合されている。しかも、仮カシメ部１５ａ、１５ｂにも電着塗装しているので、この部分にも積層方向に硬化収縮が起こる。ブリッジ部１４の横幅は狭いのであるが、仮カシメ部１５ａ、１５ｂの嵌合力と先の硬化収縮力と合わせて、ティース部の硬化収縮力によって発生するバックヨーク部１３を積層上下方向に開こうとする応力に抗することができる。

電着塗装皮膜が乾燥すると次の巻線工程に移る。巻線工程では、まずティースに所定のコイル６を巻回する。分割積層コア２のバックヨーク部内周面、ティース部壁面とシューのコイル６側壁面には塗装皮膜が形成されている。この塗装皮膜によって、ティース部は既に固定されているので精度良くコイル６を巻回することができる。

巻線を終えたら、外周が真円の図示しない心棒に沿って分割積層コア群構造体１００を図７のように成型してステータ１０１を得る。
これを更に図示しない金型に入れ、外周部を樹脂でモールドすると、図８に示すモールドステータ１０２が完成する。

この発明の実施の形態１による回転電機のステータは、バックヨーク１３の外周側中央から突出したブリッジ部１４を介して上下に積層するコアシート１ａ、１ｂを仮にカシメて嵌合する仮カシメ部１５ａ、１５ｂを備えていて、この部分も電着塗装するので、ティース部の電着塗装皮膜が硬化する時に発生する応力に抗して、ステータの変形を防止することができる。
その結果、磁気特性にすぐれた効率の良い回転電機のステータを提供することができる。
また、仮カシメ部１５ａ、１５ｂは所定の分割積層コアを構成するコア片１１にのみ設ければよいので、積層工程におけるミスロードを低減できる。

この発明の実施の形態１による回転電機のステータの製造方法は、積層した仮カシメ部１５ａ、１５ｂを電着塗装時の電極把持部とするものなので、分割積層コア２自体に電極を接続する必要がない。これにより、特定の分割積層コア２に応力がかからないので、電着塗装皮膜の硬化収縮による変形を防止して精度良くステータを製造できる。

また、電着塗装時の電極を積層した仮カシメ部１５ａ、１５ｂに取り付ける時に、積層方向の上下から把持することにより、この把持力によっても電着塗装皮膜の硬化収縮時の応力に確実に抗することができる。

また、コアシート１ａ、１ｂの成型にはエッチィング処理を利用できるので、小型モータ用のステータであっても精度良く製造できる。

さらに、ステータの外周面をモールドすることにより、積層した仮カシメ部を切断する必要がなく、仮カシメ部を取り囲んでモールドできるので、剛性の高いステータを製造できる。

実施の形態１では、ステータに用いる１層のコア片１１全てが接続されたコアシート１ａ、１ｂを使用する例を示したが、等分に分割したコアシートを利用し、後で組み合わせても良い。また、分割積層コアを単体で積層して塗装を施した後で、個別にコイルを巻回した後ステータを組み立てても良い。

また、この実施の形態では、エッチングによってコアシート１ａ、１ｂを鋼板から形成したが、プレス加工で打ち抜いても良い。

１ａ，１ｂ コアシート、１１ コア片、１３ バックヨーク部、１４ ブリッジ部、１５ａ，１５ｂ 仮カシメ部、１５１ａ フレーム、１５２ａ，１５２ｂ 雄カシメ部、１５３ａ，１５３ｂ スリット、１５４ａ，１５４ｂ 凸部、２ 分割積層コア、
６ コイル、１００ 分割積層コア群構造体、１０１ ステータ、
１０２ モールドステータ。

Claims (10)

1. 複数のコア片を積層して構成する分割積層コアを電着塗装してコイルを巻回し、前記分割積層コアを複数環状に連結固定する回転電機のステータにおいて、
   前記コア片は、バックヨーク部の外周部中心から外側に突出するブリッジ部を介して、上下に隣接する前記コア片同士を互いに固定する仮カシメ部に接続され、
   電着塗装はティース部壁面と、シューの前記コイル側と、バックヨーク部内周面と、前記仮カシメ部に施されていることを特徴とする回転電機のステータ。
2. 同一積層に使用する複数のコア片が、前記バックヨーク部の外周両端部に設けた薄肉部で連結され、前記仮カシメ部は、所定の分割積層コアを構成するコア片にのみ設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 前記仮カシメ部は、上下に隣接する仮カシメ部同士を嵌合する凹凸を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機のステータ。
4. 前記コア片及び前記仮カシメ部はエッチング加工によって成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機のステータ。
5. 環状に成形した複数の分割積層コアの外周面は、モールド固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機のステータ。
6. 複数のコア片を積層して分割積層コアを構成する積層工程と
   前記分割積層コアを電着塗装する電着塗装工程と、
   電着塗装した複数の前記分割積層コアにコイルを巻回する巻線工程と、
   を有する回転電機のステータ製造方法であって、
   前記積層工程は、前記コア片のバックヨーク部の外周部中心から外側に突出するブリッジ部を介して接続された仮カシメ部を、上下に隣接するコア片に接続された仮カシメ部と互いに固定し、
   前記電着塗装工程は、前記仮カシメ部を電極の接続部分として利用し、
   ティース部壁面と、シューの前記コイル側と、バックヨーク部内周面と、積層した前記仮カシメ部に電着塗装を施すことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
7. 同一積層に使用する複数のコア片が、前記バックヨーク部の外周両端部に設けた薄肉部で連結され、前記仮カシメ部は、所定の分割積層コアを構成するコア片にのみ設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の回転電機のステータの製造方法。
8. 前記塗装工程における電極の接続は、前記積層された仮カシメ部を積層方向に把持することを特徴とする請求項７に記載の回転電機のステータの製造方法。
9. 前記ブリッジ部を介して接続された前記コア片と前記仮カシメ部を、鋼板からエッチングによって成型するエッチング工程を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の回転電機のステータの製造方法。
10. 環状に成形した複数の分割積層コアの外周面をモールドして固定するモールド工程を有する請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機のステータの製造方法。

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