JP2012060747A - 電動機のステータの製造方法および固定子用コイルの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータを製造する際の固定子用コイルの位置決めをより容易に行なう。
【解決手段】少なくとも一部が発泡性樹脂によって構成された固定部６６が本体６２の平面部６４の一方の面に取り付けられた位置決め用部材６０の平面部６４を、ステータコア４１の軸方向の端面と固定子用コイル４８との隙間に固定部６６が固定子用コイル４８側となるように挿入し、その状態で固定部６６を加熱して体積を増加させることによって固定子用コイル４８を固定してその位置決めを行なう。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動機のステータの製造方法および固定子用コイルの位置決め方法に関し、詳しくは、ステータコアのスロットに固定子用コイルが巻回されてなる電動機のステータの製造方法およびステータを製造する際の固定子用コイルの位置決め方法に関する。

従来、素線束からなるコイル導体とコイル導体の外側に形成された絶縁層と絶縁層の外側に形成されたコロナ防止層とによって固定子コイルを構成するものにおいて、熱膨張粒子を分散して含有したゴム弾性を有する樹脂をシート状に形成することによってコロナ防止層を構成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、固定子コイルを固定子鉄心スロット内に挿入し、固定子鉄心スロットの開口部に楔を打ち込み、コロナ防止層を加熱して体積を増加させることにより、固定子コイルの側面が固定子鉄心スロットの内側面に密接するようにしている。

特開２００６−１０９６００号公報

一般に、固定子コイルを固定子鉄心スロットに固定する際には、その際の固定子コイルのズレなどを抑制するために、固定子コイルの位置決めを行なってから固定子コイルを固定子鉄心スロットに固定することが好ましい。このため、この固定子コイルの位置決めをより容易に行なうことができるようにすることが望まれている。

本発明の電動機のステータの製造方法および固定子用コイルの位置決め方法は、ステータを製造する際の固定子用コイルの位置決めをより容易に行なう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および固定子用コイルの位置決め方法は、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、
ステータコアのスロットに固定子用コイルが巻回されてなる電動機のステータの製造方法であって、
前記ステータコアおよび前記固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有する位置決め用部材の少なくとも該平面部を、前記ステータコアの軸方向の端面と前記固定子用コイルのコイルエンドとの隙間に前記一方の面が前記コイルエンド側となるように挿入し、該挿入後に前記熱膨張部材を加熱して膨張させることによって前記固定子用コイルを前記位置決め用部材に対して固定して該固定子用コイルの位置決めを行なう工程と、
前記位置決めを行なった固定子用コイルを固定用部材を用いて前記ステータコアに固定する工程と、
を含むことを特徴とする。

この本発明の電動機のステータの製造方法では、ステータコアおよび固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有する位置決め用部材の少なくとも平面部を、ステータコアの軸方向の端面と固定子用コイルのコイルエンドとの隙間に一方の面がコイルエンド側となるように挿入して挿入後に熱膨張部材を加熱して膨張させることによって固定子用コイルを位置決め用部材に対して固定して固定子用コイルの位置決めを行なう工程と、位置決めを行なった固定子用コイルを固定用部材を用いてステータコアに固定する工程と、を含む。したがって、熱膨張部材の膨張によって固定子用コイルを位置決め用部材に対して固定してその位置決めを行なうから、固定子用コイルの位置決めをより容易に行なうことができる。

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、前記熱膨張部材は、少なくとも一部が発泡性樹脂によって構成されてなる部材である、ものとすることもできる。この場合、前記熱膨張部材は、両表面層が発泡性樹脂によって構成されると共に該両表面層に挟まれた中間層が該両表面層よりも強度が高い樹脂によって構成されてなる部材である、ものとすることもできる。こうすれば、熱膨張部材全体としての強度の低下を抑制することができると共に、表面層が過大に膨張することによる固着力の低下を抑制することができる。

本発明の固定子用コイルの位置決め方法は、
ステータコアのスロットに固定子用コイルが巻回されてなる電動機のステータを製造する際の固定子用コイルの位置決め方法であって、
前記ステータコアおよび前記固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有する位置決め用部材の少なくとも該平面部を、前記ステータコアの軸方向の端面と前記固定子用コイルのコイルエンドとの隙間に前記一方の面が前記コイルエンド側となるように挿入し、
該挿入後に前記熱膨張部材を加熱して膨張させることによって前記固定子用コイルを前記位置決め用部材に対して固定して該固定子用コイルの位置決めを行なう、
ことを特徴とする。

この本発明の固定子用コイルの位置決め方法では、ステータコアおよび固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有する位置決め用部材の少なくとも平面部を、ステータコアの軸方向の端面と固定子用コイルのコイルエンドとの隙間に一方の面がコイルエンド側となるように挿入し、挿入後に熱膨張部材を加熱して膨張させることによって固定子用コイルを位置決め用部材に対して固定して固定子用コイルの位置決めを行なう。したがって、熱膨張部材の膨張によって固定子用コイルを位置決め用部材に対して固定してその位置決めを行なうから、固定子用コイルの位置決めをより容易に行なうことができる。

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ステータ４０を有する電動機２０の構成の概略を示す構成図である。 電動機２０のステータ４０の外観を示す外観図である。 図２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 位置決め用部材６０の構成の概略を示す構成図である。 加熱前の固定部６６の構成の概略を示す構成図である。 位置決め用部材６０を端面エンド間隙間に挿入する際の様子を示す説明図である。 位置決め用部材６０の配置の様子を示す説明図である。 固定部６６によって固定子用コイル４８が固定される様子を示す説明図である。

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ステータ４０を有する電動機２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は電動機２０のステータ４０の外観を示す外観図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図４は位置決め用部材６０の構成の概略を示す構成図であり、図５は加熱前の固定部６６の構成の概略を示す構成図である。なお、図５は、断面図ではないが、見やすさを考慮してハッチングを付した。

実施例の電動機２０は、図１に示すように、回転軸２２に取り付けられたロータ３０と、ステータコア４１のスロット４６に固定子用コイル４８が巻回されたステータ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貫通孔に嵌挿された永久磁石３４とを有し、焼き嵌めや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、複数の分割コア４２を周方向に配置して組み付けて全体として略円環状に形成したステータコア４１と、ステータコア４１の複数のスロット４６のそれぞれに巻回された固定子用コイル４８と、ステータコア４１を収納する外筒リング５０と、を有する。ステータコア４１は、内周向きに櫛歯が形成された略扇形の分割コア４２を周方向に複数配置して組み付けることによって構成されており、それぞれの櫛歯がティース４５を形成すると共に隣り合う二つのティース４５間の空間がスロット４６を形成する。分割コア４２は、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することによって構成されている。固定子用コイル４８は、銅などによる素線とその素線を被覆するエナメル材などによる絶縁体とにより構成された導線４７がスロット４６に捲回されることによって構成されている。

このステータ４０において、固定子用コイル４８は、図３に示すように、位置決め用部材６０によってステータコア４１に対する軸方向や径方向，周方向の位置決めが行なわれた状態で接着部材６９（例えば樹脂を含む液状のワニスなど、図１参照）によってステータコア４１に固着されている。位置決め用部材６０は、図３および図４に示すように、略平行な二本の平面部６４を有する本体６２と、平面部６４の一方の面（固定子用コイル４８のコイルエンド側の面）に取り付けられて本体６２に対して固定子用コイル４８を固定する固定部６６と、を備える。固定部６６は、図５に示すように、発泡性樹脂（具体的には、球状の発泡剤を複数内包する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂など））によって構成された両表面層６７と、両表面層６７よりも強度が高い樹脂（例えば、ポリエチレンナフタレートなど）によって構成されて両表面層６７に挟まれた中間層６８と、を有する三層構造によって構成されており、加熱されると、両表面層６７が軟化すると共に両表面層６７の体積の増加によって固定部６６全体としての体積が増加する。

次に、こうして構成された電動機２０のステータ４０を製造する方法、特に、ステータコア４１に対する固定子用コイル４８の位置決めを行なってから固定子用コイル４８をステータコア４１に固定するコイル固定工程の方法について説明する。なお、実施例では、コイル固定工程は、ステータコア４１に固定子用コイル４８を巻回する工程の後で且つステータコア４１を外筒リング５０に収納する工程の前に行なわれるものとした。

コイル固定工程では、まず、図６に示すように、複数の位置決め用部材６０を、ステータコア４１の軸方向の端面と固定子用コイル４８のコイルエンドとの隙間（以下、端面エンド間隙間という）に、それぞれ固定部６６がコイルエンド側となるように挿入する。このときの位置決め用部材６０の配置の様子を図７に示す。なお、図７では、理解を容易にするために、固定子用コイル４８のコイルエンドについては図示を省略した。

そして、その状態で固定部６６を加熱する（例えば、ステータコア４１や固定子用コイル４８と共に加熱したり、固定子用コイル４８への通電によって加熱したりするなど）と、固定部６６の表面層６７が軟化すると共に発泡によって体積が増加し、位置決め用部材６０に対して固定子用コイル４８を固定する。この様子を図８に示す。このように固定子用コイル４８を固定することにより、固定子用コイル４８の位置決め用部材６０に対する位置決め、ひいては、固定子用コイル４８のステータコア４１に対する軸方向や径方向，周方向の位置決めを行なうことができる。また、図８に示すように、固定部６６の一部が固定子用コイル４８のコイルエンドの導線４７間に入り込むことによってより確実に固定子用コイル４８を固定することができる。さらに、図６に示したように、ステータコア４１の軸方向の両方の端面の端面エンド間隙間に位置決め用部材６０を挿入するから、ステータコア４１の軸方向の一方の端面の端面エンド間隙間にだけ位置決め用部材６０を挿入するものに比して固定子用コイル４８をより適正に固定することができる。加えて、発泡性樹脂によって構成された両表面層６７と両表面層６７よりも強度が高い樹脂によって構成されて両表面層６７に挟まれた中間層６８とを有する固定部６６を本体６２の平面部６４に取り付けた位置決め用部材６０を用いるから、固定部６６全体としての強度の低下や、表面層６７の膨張程度が過大になることによる表面層６７による固着力の低下などを抑制することができる。また、表面層６７の体積の増加により、位置決め用部材６０と固定子用コイル４８との隙間や位置決め用部材６０とステータコア４１との隙間を埋めることができるから、電動機２０の製造後において、電動機２０の回転駆動時のコイルエンドの振動などをより抑制することができる。なお、端面エンド間隙間に挿入する位置決め用部材６０の数は、固定子用コイル４８の大きさや重量などに基づいて定めればよく、例えば、分割コア４２の数の２倍の数やその半分または４分の１の数などとすることができる。

こうして固定子用コイル４８の位置決めを行なうと、接着部材６９（例えば、樹脂を含む液状のワニスなど）を固定子用コイル４８とステータコア４１のスロット４６との隙間に塗布するなどして、固定子用コイル４８をステータコア４１のスロット４６に固着させる。このように固定子用コイル４８の位置決めを行なってから固定子用コイル４８をステータコア４１に固着させることにより、固定子用コイル４８をより適正な位置で且つより容易にステータコア４１に固着させることができる。

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、発泡性樹脂によって構成された両表面層６７と両表面層６７よりも強度が高い樹脂によって構成されて両表面層６７に挟まれた中間層６８とを有する固定部６６が本体６２の平面部６４の一方の面に取り付けられた位置決め用部材６０の平面部６４を、ステータコア４１の軸方向の端面と固定子用コイル４８との隙間である端面エンド間隙間に固定部６６が固定子用コイル４８のコイルエンド側となるように挿入し、その状態で固定部６６を加熱して体積を増加させることによって固定子用コイル４８を位置決め用部材６０に対して固定してその位置決めを行なうから、固定子用コイル４８の位置決めを容易に行なうことができる。しかも、固定部６６の中間層６８を強度が比較的高い樹脂によって構成するから、固定部６６全体としての強度の低下や、表面層６７の膨張程度が過大になることによる表面層６７による固着力の低下などを抑制することができる。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、固定部６６は、発泡性樹脂によって構成された両表面層６７と両表面層６７よりも強度が高い樹脂によって構成されて両表面層６７に挟まれた中間層６８とにより構成されたものとしたが、この構成に限られず、例えば、中間層６８がない構成とするなど、ステータコア４１や固定子用コイル４８に比して熱膨張率が高くなるように構成されたものであればよい。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、図３や図６に示したように、ステータコア４１の軸方向の両端面の端面エンド間隙間に位置決め用部材６０を挿入して固定子用コイル４８の位置決めを行なうものとしたが、ステータコア４１の軸方向の一方の端面の端面エンド間隙間にだけ位置決め用部材６０を挿入して固定子用コイル４８の位置決めを行なうものとしてもよい。この場合、ステータコア４１の他方の端面と固定子用コイル４８との間には、位置決め用部材６０から固定部６６を除いた部材を挿入するものとしてもよいし、何も挿入しないものとしてもよい。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、固定子用コイル４８をステータコア４１のスロット４６に固着させるための接着部材６９として、樹脂を含む液状のワニスなどを用いるものとしたが、固定部６６と同様の部材を用いるものとしてもよい。この場合、例えば、固定部６６と同様の部材を固定子用コイル４８とステータコア４１のスロット４６との間に挿入して加熱することによって固定子用コイル４８を固定するものとすることができる。

実施例の電動機２０のステータ４０の製造方法では、ステータコア４１と固定子用コイル４８との関係としては、複数の分割コア４２を組み付けてステータコア４１を形成すると共に形成したステータコア４１のスロット４６に導線４７を捲回して固定子用コイル４８を形成するものとしたが、導線を用いてかご形に固定子用コイルを形成すると共に形成したかご形の固定子用コイルにに複数の分割コアを組み付けてステータコア４１を形成するものとしてもよい。

実施例では、電動機２０のステータ４０のステータコア４１は、複数の分割コア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。

実施例では、電動機２０のステータ４０の製造方法について説明したが、電動機２０のステータ４０を製造する際の固定子用コイル４８の位置決め方法の形態としてもよい。

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、固定子用コイル４８が「固定子用コイル」に相当し、固定部６６が本体６２の平面部６４の一方の面に取り付けられた位置決め用部材６０が「位置決め用部材」に相当する。

ここで、「ステータコア」としては、複数の分割コア４２により構成されるものに限定されるものではなく、例えば、一体コアにより構成されるものとするなど、如何なるタイプのステータコアとしても構わない。「固定子用コイル」としては、固定子用コイル４８に限定されるものではなく、ステータコアのスロットに巻回されるものであれば如何なるタイプの固定子用コイルとしても構わない。「位置決め用部材」としては、位置決め用部材６０に限定されるものではなく、ステータコアや固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有するものであれば如何なるタイプの位置決め用部材としても構わない。

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、３０ ロータ、３２ ロータコア、３４ 永久磁石、４０ ステータ、４１ ステータコア、４２ 分割コア、４５ ティース、４６ スロット、４７ 導線、４８ 固定子用コイル、５０ 外筒リング、６０ 位置決め用部材、６２ 本体、６４ 平面部、６６ 固定部、６７ 表面層、６８ 中間層、６９ 接着部材。

Claims (4)

1. ステータコアのスロットに固定子用コイルが巻回されてなる電動機のステータの製造方法であって、
   前記ステータコアおよび前記固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有する位置決め用部材の少なくとも該平面部を、前記ステータコアの軸方向の端面と前記固定子用コイルのコイルエンドとの隙間に前記一方の面が前記コイルエンド側となるように挿入し、該挿入後に前記熱膨張部材を加熱して膨張させることによって前記固定子用コイルを前記位置決め用部材に対して固定して該固定子用コイルの位置決めを行なう工程と、
   前記位置決めを行なった固定子用コイルを固定用部材を用いて前記ステータコアに固定する工程と、
   を含む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、
   前記熱膨張部材は、少なくとも一部が発泡性樹脂によって構成されてなる部材である、
   電動機のステータの製造方法。
3. 請求項２記載の電動機のステータの製造方法であって、
   前記熱膨張部材は、両表面層が発泡性樹脂によって構成されると共に該両表面層に挟まれた中間層が該両表面層よりも強度が高い樹脂によって構成されてなる部材である、
   電動機のステータの製造方法。
4. ステータコアのスロットに固定子用コイルが巻回されてなる電動機のステータを製造する際の固定子用コイルの位置決め方法であって、
   前記ステータコアおよび前記固定子用コイルに比して熱膨張率が高い熱膨張部材が一方の面に取り付けられた平面部を有する位置決め用部材の少なくとも該平面部を、前記ステータコアの軸方向の端面と前記固定子用コイルのコイルエンドとの隙間に前記一方の面が前記コイルエンド側となるように挿入し、
   該挿入後に前記熱膨張部材を加熱して膨張させることによって前記固定子用コイルを前記位置決め用部材に対して固定して該固定子用コイルの位置決めを行なう、
   固定子用コイルの位置決め方法。