JP2011244596A - 電動機のステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータのコイルをステータコアに対してより確実に固定させる。
【解決手段】矩形のシートを中央部で折り曲げた形状で表面が発泡樹脂により構成された発泡樹脂シート６０をスロット４６におけるステータコア４１の内壁面とコイル４８の導線４７との間に挟んだ状態で加熱し膨張させることにより、ステータコア４１とコイル４８との間に発泡樹脂部を形成してステータ４０を製造する。これにより、コイル４８をステータコア４１の内壁面の全体に固着させることができ、コイル４８をステータコア４１に対してより確実に固定させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動機のステータの製造方法に関し、詳しくは、円筒形の外周部を形成するヨーク部とヨーク部から内周側に突出する形状で各々の間にスロットを形成する複数のティース部とを有する略円筒状のステータコアと、ステータコアのスロットに巻回される巻線により構成されたコイルと、を有する電動機のステータの製造方法に関する。

従来、この種の電動機のステータとしては、周方向に並ぶ複数のスロットが形成された円筒形の固定子コアと、固定子コアのスロットに挿入される巻線としての複数の導体セグメントにより構成された固定子巻線と、スロット内で巻線を包囲する筒形状の絶縁紙と、を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動機のステータ（固定子）では、固定子コアのスロット内にコアと巻線との隙間を確保した状態で、スロットへの巻線の出入り口部分で絶縁紙を折り曲げてその出入り口部分を封止することにより、スロット内のコアと巻線との電気絶縁を確保すると共に、コアと巻線との隙間への冷媒の浸入により静電容量が増加するのを抑制している。

特開２００７−２２１８５９号公報

しかしながら、上述の電動機のステータでは、固定子コアのスロット内でコアと巻線との隙間のために、コアと巻線との電気絶縁は確保されても、固定子巻線の固定子コアへの固着力が十分でない場合がある。電動機が回転駆動する状態や電動機が搭載された車両などの装置の状態によっては、固定子巻線に若干の振動が生じることがあるが、コアと巻線とが十分な固着力をもって固定されていないと、固定子巻線に生じる振動により、電動機が早期に劣化したりノイズが発生して装置の操作者に違和感を与えるなどの不都合が生じ得る。

本発明の電動機のステータの製造方法は、ステータのコイルをステータコアに対してより確実に固定させることを主目的とする。

本発明の電動機のステータの製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動機のステータの製造方法は、
円筒形の外周部を形成するヨーク部と該ヨーク部から内周側に突出する形状で各々の間にスロットを形成する複数のティース部とを有する略円筒状のステータコアと、前記ステータコアのスロットに巻回される巻線により構成されたコイルと、を有する電動機のステータの製造方法であって、
少なくとも表面が発泡性樹脂により構成されてなる矩形のシート状の発泡樹脂シートを、前記スロットにおける前記ステータコアの内壁面と前記コイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させることにより、前記コイルを前記ステータコアに固着させて、前記ステータを製造する、
ことを要旨とする。

この本発明の電動機のステータの製造方法では、少なくとも表面が発泡性樹脂により構成されてなる矩形のシート状の発泡樹脂シートを、スロットにおけるステータコアの内壁面とコイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させることにより、コイルをステータコアに固着させて、ステータを製造する。これにより、コイルをステータコアの内壁面に固着させることができ、ステータのコイルをステータコアに対してより確実に固定させてなる電動機のステータを製造することができる。

こうした本発明の電動機のステータの製造方法において、前記発泡樹脂シートは、両表面が前記発泡性樹脂により構成されると共に該両表面の中間には前記発泡性樹脂よりも強度が高いシート状の材料が挟まれてなる、ものとすることもできる。こうすれば、発泡樹脂シートの強度を高めることができる。

また、本発明の電動機のステータの製造方法において、前記発泡樹脂シートを、矩形のシートを中央部で折り曲げた形状として前記スロットにおける前記ステータコアの内壁面と前記コイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させる、ものとすることもできる。こうした形状とした発泡樹脂シートを用いれば、発泡樹脂シートをステータコアとコイルとの間に挟みやすくすることができる。

あるいは、本発明の電動機のステータの製造方法において、前記発泡樹脂シートを、前記スロット内の巻線が前記ステータコアの径方向に一列に並ぶよう配置された状態の前記コイルと前記スロットにおける前記ステータコアの内壁面との間に挟んだ状態で加熱し膨張させる、ものとすることもできる。こうして配置された状態のコイルとすれば、コイルをステータコアに対して固定しやすくすることができる。

本発明の一実施例としての電動機のステータの製造方法により製造された電動機２０のステータ４０の外観を示す外観図である。 電動機２０の構成の概略を示す構成図である。 図２の要部Ａを拡大して模式的に示す説明図である。 コイル４８の導線４７と分割コア４２との間に発泡樹脂シート６０を挟み込む際の様子の一例を示す説明図である。 図４の発泡樹脂シート６０のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 コイル４８の導線４７と分割コア４２との間に発泡樹脂シート６０を挟み込んだ後の状態における図４の導線４７のＣ−Ｃ断面を模式的に示す説明図である。 変形例の電動機のステータの製造方法により製造される電動機のステータにおいて発泡樹脂シート１６０ａ，１６０ｂを挟み込んだ後の状態の様子を模式的に示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての電動機のステータの製造方法により製造された電動機２０のステータ４０の外観を示す外観図であり、図２は電動機２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は図２の要部Ａを拡大して模式的に示す説明図である。実施例の電動機２０は、図示するように、回転軸２２に取り付けられたロータ３０と、端子２３により図示しないインバータに電気的に接続されると共に外筒リング５０により図示しないケースに取り付けられるステータ４０と、を備える。

ロータ３０は、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工により形成したロータ部材を複数積層して構成されたロータコア３２と、ロータコア３２の外周面近傍を軸方向に貫通する８個の矩形の貫通孔に磁力線が径方向に向くように且つ１個置きに磁極の向きが反転するよう嵌挿された８個の永久磁石３４とを有し、焼き嵌め又はスプライン嵌合などにより回転軸２２に取り付けられている。

ステータ４０は、周方向に配置された２４個の分割コア４２により全体として円筒状に形成されたステータコア４１と、ステータコア４１に形成されたスロット４６に巻回される巻線としての導線４７により構成されたコイル４８と、スロット４６におけるステータコア４１の内壁面とコイル４８の導線４７との間で発泡性を有する樹脂を発泡させて形成された発泡樹脂部４９（図３参照）と、を有する。分割コア４２は、それぞれ無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工により形成したステータ部材を複数積層して構成されており、積層されたステータ部材を固定する４個のカシメ部４３が形成され組み付けたときに円筒形の外周部をなすヨーク部４４と、ヨーク部４４から内周側に突き出した２つのティース部４５とを有し、組み付けた状態で隣り合うティース部４５の間の空間がスロット４６を形成する。また、図３では、断面を示す導線４７以外の部分についても見易さを考慮して斜線を施したが、図示するように、実施例のコイル４８は、断面が略四角形の角形の導線４７により構成されており、実施例の導線４７は、銅などによる素線４７ａと素線４７ａを被覆するエナメル材などによる絶縁体４７ｂとにより構成されているものとした。

次に、こうして構成された電動機２０においてステータ４０を製造する方法、特にコイル４８をステータコア４１に固定する方法について説明する。図４はコイル４８の導線４７と分割コア４２との間に発泡樹脂シート６０を挟み込む際の様子の一例を示す説明図であり、図５は図４の発泡樹脂シート６０のＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図６はコイル４８の導線４７と分割コア４２との間に発泡樹脂シート６０を挟み込んだ後の状態における図４の導線４７のＣ−Ｃ断面をその周辺の様子を含めて模式的に示す説明図である。図示するように、コイル４８は、導線４７のうちステータコア４１のスロット４６に取り付けられる部分がステータコア４１の径方向に一列に並ぶよう予め分布巻きなどにより成形されている。こうして成形されたコイル４８は、実施例では、矩形のシートを中央部で略半分に折り曲げた形状とした発泡樹脂シート６０を各スロット４６で一列１２本の導線４７にステータコア４１外周側から取り付け、各スロット４６におけるステータコア４１の内壁全面と１２本の導線４７との間に発泡樹脂シート６０が挟み込まれるよう分割コア４２を組み付け、こうしてスロット４６におけるステータコア４１の内壁面と１２本の導線４７との間に挟み込まれた発泡樹脂シート６０をステータコア４１の誘導加熱や導線４７への通電などにより加熱し膨張させることによって、ステータコア４１に固着されるものとした。実施例の発泡樹脂シート６０は、図５に示すように、三層構造を有し、スロット４６におけるステータコア４１の内壁面に当接する表面と１２本の導線４７に当接する表面との両表面を形成する二層については、球状の発泡剤を複数内包すると共に熱硬化性を有する樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）としての発泡樹脂６２により構成され、両表面の間の中間層については、発泡樹脂６２より強度が高い（破れにくく伸縮しやすい）シート状のフィルム６４（例えば、ポリエチレンナフレタートを用いたＰＥＮフィルムなど）により構成されており、加熱による温度上昇に伴って、樹脂が軟化するタイミングで発泡により発泡樹脂６２の膨張が生じ、その後に樹脂の硬化によりコイル４８をステータコア４１に固着させる。ここで、発泡樹脂シート６０の厚さＴ１は、図６に示す導線４７のステータコア４１周方向の長さＬ１とスロット４６のステータコア４１周方向の長さＬ２との差の半分（例えば、０．５ｍｍや１ｍｍなど）よりも十分に小さく、発泡樹脂６２の層の厚さＴ２やフィルム６４の層の厚さＴ３は、導線４７がスロット４６の周方向片側に偏って挿入された状態となったときでも発泡樹脂６２が数倍に膨張するなどして導線４７がスロット４６の内壁面に十分に固着するよう予め実験などにより定められた厚さ（例えば、それぞれ数十μｍなど）であるものとした。したがって、ステータ４０の発泡樹脂部４９は、発泡樹脂シート６０の発泡により形成され、フィルム６４をその一部として含むものとなっている。こうして発泡樹脂シート６０を用いて発泡樹脂部４９を形成しスロット４６の内壁面の全体にコイル４８を固着させてステータ４０を製造するから、コイル４８をステータコア４１に対してより確実に固定させることができる。また、発泡樹脂シート６０を用いることにより、樹脂を含む液状のワニスの滴下によりコイル４８の導線４７をステータコア４１に固着させるなどの方法により発泡樹脂部４９を形成するものに比して、スロット４６内でコイル４８の導線４７の固着力にバラツキが生じるのが抑制されると共に、余分に付着した樹脂を除去する工程を簡略にできるなどステータコア４１の組み付け性の向上を図ることができる。しかも、発泡樹脂シート６０の中間層としてフィルム６４を用いるから、発泡樹脂６２を膨張させる程度が過大にならず、発泡樹脂６２の過大な膨張による発泡樹脂シート６０の強度の低下や固着力の低下を抑制することができる。さらに、両表面の層を構成する発泡樹脂６２より強度が高いフィルム６４を用いることにより、発泡樹脂シート６０をステータコア４１とコイル４８との間に挟み込む際にシート表面に若干の剥離などが生じてもシートの強度が確保され、ステータコア４１の組み付け性の向上を図ることができる。また、発泡樹脂シート６０を矩形のシートを中央部で折り曲げた形状とすることによりステータコア４１とコイル４８との間に挟みやすくすることができ、スロット４６内の巻線がステータコア４１の径方向に一列に並ぶようコイル４８を成形することによりコイル４８をステータコア４１に対して固定しやすくすることができる。

以上説明した実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法によれば、表面が発泡樹脂６２により構成された矩形のシート状の発泡樹脂シート６０をスロット４６におけるステータコア４１の内壁面とコイル４８の導線４７との間に挟んだ状態で加熱し膨張させることにより、ステータコア４１とコイル４８との間に発泡樹脂部４９を形成してステータ４０を製造するから、コイル４８をステータコア４１の内壁面に固着させることができ、コイル４８をステータコア４１に対してより確実に固定させてなるステータ４０とすることができる。また、発泡樹脂シート６０の中間層として発泡樹脂６２より強度が高いフィルム６４を用いるから、発泡樹脂シート６０の強度を高めることができ、ステータコア４１の組み付け性の向上を図ることができる。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、予め成形されたコイル４８の導線４７に発泡樹脂シート６０を取り付けてから分割コア４２を組み付けた後に発泡樹脂シート６０の発泡により発泡樹脂部４９を形成するものとしたが、分割コア４２のスロット４６に発泡樹脂シート４９を取り付けてからスロット４６に巻線としての導線４７を巻回してコイル４８を成形した後に発泡樹脂シート４９の発泡により発泡樹脂部６０を形成するものとしてもよい。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、両表面を構成する層が発泡樹脂６２により構成されると共に中間層が発泡樹脂６２より強度が高いシート状のＰＥＮフィルムなどのフィルム６４により構成された発泡樹脂シート６０を用いるものとしたが、中間層については発泡樹脂６２より強度が高いシート状の材料であれば、例えば不織布などにより構成されたものなどを用いるものとしてもよい。また、発泡後のシートの強度や固着力が確保される場合には、中間層をもたずに、シート全体が発泡樹脂により構成されたもの発泡樹脂シートを用いるものとしてもよい。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、発泡樹脂シート６０を矩形のシートを中央部で折り曲げた形状としてステータコア４１とコイル４８との間に挟んだ状態で加熱し膨張させるものとしたが、図７の変形例の製造方法により製造される電動機のステータにおいて発泡樹脂シート１６０ａ，１６０ｂを挟み込んだ後の状態での導線１４７及びその周辺部位の様子を断面により模式的に示すように、矩形のシート状の２枚の発泡樹脂シート１６０ａ，１６０ｂを、ステータコア１４１のスロット１４６のステータコア１４１周方向一方側の内壁面とコイルの導線１４７との間およびステータコア１４１周方向他方側の内壁面とコイルの導線１４７との間にそれぞれ挟んだ状態で加熱し膨張させるものとしてもよい。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、コイル４８における導線４７のうちのスロット４６に取り付けられる部分については、ステータコア４１の径方向に一列に並ぶようコイル４８が成形されているものとしたが、ステータコア４１の径方向に二列に並ぶようコイルが成形せれているなどとしてもよい。

実施例の電動機２０のステータ４０では、コイル４８は、断面が略四角形の角形の導線４７により構成されているものとしたが、断面が円形や楕円形の丸形の導線により構成されているものとしてもよい。

実施例の電動機２０のステータ４０では、ステータコア４１は分割コア４２により構成されるものとしたが、円筒状の一体コアにより構成されるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ステータコア４１が「ステータコア」に相当し、コイル４８が「コイル」に相当し、発泡樹脂シート６０が「発泡樹脂シート」に相当する。

ここで、「ステータコア」としては、２４個の分割コア４２により構成されたステータコア４１に限定されるものではなく、例えば一体コアによるものなど、円筒形の外周部を形成するヨーク部とヨーク部から内周側に突出する形状で各々の間にスロットを形成する複数のティース部とを有する略円筒状のものであれば如何なるものとしても構わない。「コイル」としては、断面が略四角形の角形の導線４７により構成されたコイル４８に限定されるものではなく、例えば断面が略円形の丸形の導線により構成されたものなど、ステータコアのスロットに巻回される巻線により構成され、発泡樹脂シートをスロットにおけるステータコアの内壁面とコイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させることによりステータコアに固着されるものであれば如何なるものとしても構わない。「発泡樹脂シート」としては、フィルム６４による中間層を有する発泡樹脂シート６０に限定されるものではなく、例えば中間層を有しないものなど、少なくとも表面が発泡性樹脂により構成されてなる矩形のシート状のものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動機の製造産業などに利用可能である。

２０ 電動機、２２ 回転軸、２３ 端子、３０ ロータ、３２ ロータコア、３４ 永久磁石、４０ ステータ、４１，１４１ ステータコア、４２ 分割コア、４３ カシメ部、４４ ヨーク部、４５ ティース部、４６，１４６ スロット、４７，１４７ 導線、４７ａ 素線、４７ｂ 絶縁体、４８ コイル、４９ 発泡樹脂部、５０ 外筒リング、６０，１６０ａ，１６０ｂ 発泡樹脂シート、６２ 発泡樹脂、６４ フィルム。

Claims (4)

1. 円筒形の外周部を形成するヨーク部と該ヨーク部から内周側に突出する形状で各々の間にスロットを形成する複数のティース部とを有する略円筒状のステータコアと、前記ステータコアのスロットに巻回される巻線により構成されたコイルと、を有する電動機のステータの製造方法であって、
   少なくとも表面が発泡性樹脂により構成されてなる矩形のシート状の発泡樹脂シートを、前記スロットにおける前記ステータコアの内壁面と前記コイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させることにより、前記コイルを前記ステータコアに固着させて、前記ステータを製造する、
   電動機のステータの製造方法。
2. 請求項１記載の電動機のステータの製造方法であって、
   前記発泡樹脂シートは、両表面が前記発泡性樹脂により構成されると共に該両表面の中間には前記発泡性樹脂よりも強度が高いシート状の材料が挟まれてなる、
   電動機のステータの製造方法。
3. 請求項１または２記載の電動機のステータの製造方法であって、
   前記発泡樹脂シートを、矩形のシートを中央部で折り曲げた形状として前記スロットにおける前記ステータコアの内壁面と前記コイルとの間に挟んだ状態で加熱し膨張させる、
   電動機のステータの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の電動機のステータの製造方法であって、
   前記発泡樹脂シートを、前記スロット内の巻線が前記ステータコアの径方向に一列に並ぶよう配置された状態の前記コイルと前記スロットにおける前記ステータコアの内壁面との間に挟んだ状態で加熱し膨張させる、
   電動機のステータの製造方法。