JP2013009567A - ステータの製造方法、ステータ及びモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】面取り工程において、1つのスロットS毎に対応して独立した複数の面取りパンチ76で、電機子コア7の軸方向端のコアシート11における、スロットSの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部Kを押圧して面取りする。
【選択図】図10
Description
請求項12に記載の発明は、請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載のステータの製造方法において、前記電機子コアを構成する複数枚の前記コアシートのうち少なくとも前記角部が面取りされる前記コアシートを、ケイ素鋼板より柔らかい磁性材料から形成し、複数枚の前記コアシートのうちケイ素鋼板より軟らかい前記磁性材料から形成された前記コアシート以外の前記コアシートを、ケイ素鋼板から形成したことをその要旨としている。
図1に示すように、モータ1のモータケース2は、有底筒状に形成された筒状ハウジング3と、該筒状ハウジング3のフロント側(図1中、左側)の開口部を閉塞するフロントエンドプレート4とを有している。また、筒状ハウジング3のリア側(図1中、右側)の端部には、回路基板等の電源回路を収容した回路収容ボックス5が取着されている。
ロータ31のマグネット45の個数(=磁極対)を「p」(但し、pは2以上の整数)とし、セグメント巻線28の相数を「m」とすると、ティース23の個数「Z」は、
「Z=2×p×m×n」(但し、「n」は自然数)
となるように構成されている。
また、軸固定筒部41と磁石固定筒部42とを連結保持する橋絡部43は、ロータ31に5個設けられている。各橋絡部43は、軸固定筒部41の外周面から延出形成されるとともに、磁石固定筒部42の内周面と連結されている。また、各橋絡部43は、磁石固定筒部42の内周面に対し、マグネット45を固着した凹部42aと対応した位置で連結されている。しかも、各橋絡部43は、その周方向の中心位置(角度)がマグネット45の周方向の中心位置(角度)と径方向に並ぶ(角度が一致する)ように設けられている。そして、軸固定筒部41の外側面と磁石固定筒部42の内側面との間に形成された空間は、周方向に5個配置された橋絡部43にて5個に分割され、軸固定筒部41と磁石固定筒部42との間に軸方向に貫通した5個の空隙46が形成される。この空隙46は、積層鋼板よりなるロータコア材よりも比重及び磁性が小さいことから、ロータコア37は、この空隙46が形成されることによって軽量となり、モータ1を軽量化することができる。
まず、複数枚のコアシート11を厚さ方向に積層して電機子コア7を形成する積層工程が行われる。積層工程では、図2に示すように、複数枚のコアシート11を、互いのヨーク構成部12が厚さ方向(軸方向)に積層されるように、且つ、互いの60個のティース構成部13がそれぞれ厚さ方向に積層されるように積層する。このとき、図4に示すように、隣り合うコアシート11同士は、一方のコアシート11の12個の嵌合凹部16と他方のコアシート11の12個の嵌合凸部15とがコアシート11の厚さ方向(軸方向)にそれぞれ隣り合うように重ねられている。そして、積層された複数枚のコアシート11を軸方向にかしめて一体化する。このとき、隣り合うコアシート11のうち一方のコアシート11の嵌合凹部16に他方のコアシート11の嵌合凸部15が圧入されて嵌合され、互いに嵌り合った嵌合凹部16及び嵌合凸部15によって隣り合うコアシート11同士が互いに固定(一体化)される。こうして、複数枚のコアシート11から、軸方向に積層された複数のヨーク構成部12からなる円環状の環状部22、及び軸方向に積層された複数のティース構成部13からなる60個のティース23を有する電機子コア7が形成される。尚、この電機子コア7において、軸方向の両端に位置する1枚ずつのコアシート11(即ちコアシート11a,11b)は、ケイ素鋼板より軟らかい磁性材料(例えばSPCC(冷間圧延鋼板))から形成されており、それ以外のコアシート11はケイ素鋼板から形成されている。
上記した押圧装置51を用いた押圧工程では、まず、下型61と上型71とが上下方向に離間されている。そして、下ノックアウトプレート67は、第1ノックアウト押しピン64を介して第1スプリング65に付勢されて第1ストッパ67aが第1ストッパ凹部66bの底面に当接されている。更に、上ノックアウトプレート78は、第2ノックアウト押しピン74を介して第2スプリング75に付勢されて第2ストッパ78aが第2ストッパ凹部77bの底面に当接されている。この状態の押圧装置51の外径拘束リング66の拘束孔66a内に、前記積層工程で形成された電機子コア7を配置する。電機子コア7は、下ノックアウトプレート67と軸方向に対向する軸方向の端面が下側押圧面67cに当接するまで、拘束孔66a内に軸方向に沿って挿入される。このとき、図11に示すように、電機子コア7の内側には、内径拘束芯金68が挿入される。即ち、60個のティース23の先端面の内側に軸方向から内径拘束部68aが挿入されると同時に、60個のスリット24に60個の先端拘束部68bが軸方向から挿入される。そして、拘束孔66a内に挿入された電機子コア7は、径方向外側から外径拘束リング66によって拘束されるとともに、径方向内側から内径拘束芯金68(内径拘束部68a)によって拘束される。更に、各ティース23の先端部は、周方向の両側から先端拘束部68bによって拘束される。また、電機子コア7は、外径拘束リング66及び内径拘束芯金68によって径方向外側及び径方向内側から拘束されることにより、面取りパンチ76及び上ノックアウトプレート78と同軸上に配置される。
面取り工程で使用する押圧装置51においては、各面取りパンチ76は、パンチプレート73と上ノックアウトプレート78に対して独立したフローティングの状態にあるため、各面取りパンチ76がスロットSの位置に倣うことができるようになっている。その結果、ティース23の変形(歪み)を抑制しつつ好ましい面取りが可能となっている。
(1)電機子コア7の軸方向の両端の1枚ずつのコアシート11における、スロットSの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部Kを押圧して面取りする面取り工程が行われることにより、当該角部Kには面取り部25が形成される。そのため、屈曲工程においてスロットSに挿入されたセグメント導体27が周方向に屈曲されるときに、セグメント導体27がスロットSの軸方向の開口部の開口縁部に押し付けられたとしても、スロットSの軸方向の開口部の開口縁部とセグメント導体27との間に介在された絶縁部材26が、スロットSの軸方向の開口部の開口縁部によって損傷されることが抑制される。よって、セグメント導体27と電機子コア7との間の絶縁性を確保することができる。また、電機子コア7の軸方向端に位置するコアシート11におけるスロットSの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部Kを面取りパンチ76で押圧して面取りすることでセグメント導体27を屈曲するときの絶縁部材26の損傷を抑制しているため、電機子コア7、セグメント導体27及び絶縁部材26とは別の新たな部品を追加しなくてもよい。従って、新たな部品をステータ6に設けるために電機子コア7等既存の部品の形状を変更したり、当該新たな部品を製造するための設備等を設けたりしなくてもよい。即ち、電機子コア7を構成する既存のコアシート11における、スロットSの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部Kを押圧して面取する工程を追加するための僅かな製造コストの追加で、セグメント導体27を屈曲するときの絶縁部材26の損傷を抑制することができる。また、スロットSの軸方向の開口部の開口縁部の角部Kを押圧して面取りすることでは、スロットSの開口部の断面積は縮小され難い。これらのことから、製造コストの増大及び占積率の低下を抑制しつつ、セグメント導体27と電機子コア7との絶縁性を確保することができる。また、複数の面取りパンチ76は、1つのスロットS毎に対応して独立している。従って、各面取りパンチ76において、スロットSの寸法誤差(電機子コア7におけるスロットSの位置ずれ)を許容することができる。そのため、スロットSの周方向の両側に位置するティース23の変形を抑制しつつ、電機子コア7の軸方向端に位置するコアシート11におけるスロットSの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部Kに面取りを施すことができる。
(12)電機子コア7を構成する複数枚のコアシート11のうち、電機子コア7の軸方向端に位置し角部Kに面取りが施されるコアシート11(本実施形態では、コアシート11a、11b)は、ケイ素鋼板よりも軟らかい磁性材料から形成されるため、面取りを施しやすい。また、電機子コア7を構成する複数枚のコアシート11のうち、ケイ素鋼板よりも軟らかい磁性材料から形成されたコアシート11以外のコアシート11(本実施形態では、軸方向の両端に位置する2枚のコアシート11の間に積層されたコアシート11)は、磁気を通しやすいケイ素鋼板から形成される。そのため、ステータ6を備えたモータ1においては従来と略同等の磁気性能(磁気透過性)を確保できる。
・上記実施形態では、ロータ31は、空隙46を備えているが、空隙46を備えない構成であってもよい。また、ロータ31は、コンシクエントポール型のロータに限らない。例えば、ロータ31は、N極のマグネットとS極のマグネットとが周方向に交互に配置されたものであってもよい。また、ロータ31は、磁極毎にマグネットがロータコアに埋設された磁石埋め込み型のロータであってもよい。また、ロータ31のマグネット45の数は、5個に限らず適宜変更してもよい。
・拡開工程は必ずしも行わなくてもよい。
Claims (17)
- 環状のヨーク構成部及び前記ヨーク構成部から径方向内側に延びる複数のティース構成部を有する板状のコアシートを軸方向に複数枚積層して形成され、積層された複数の前記ヨーク構成部からなる環状の環状部、積層された複数の前記ティース構成部からなり前記環状部から径方向内側に延びる複数のティース、及び周方向に隣り合う前記ティース間に形成された複数のスロットを備えた電機子コアと、
各前記スロットの内周面を被覆するシート状の絶縁部材と、
前記電機子コアとの間に前記絶縁部材が介在され前記スロットに挿入されるとともに前記スロットの軸方向の開口部付近で周方向に屈曲され巻線を構成する複数の導体と
を備えたステータの製造方法であって、
1つの前記スロット毎に若しくは複数の前記スロット毎に対応して独立した複数の面取りパンチで、前記電機子コアの軸方向の少なくとも一端の前記コアシートにおける、前記スロットの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部を押圧して面取りする押圧工程を備えたことを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1に記載のステータの製造方法において、
各前記面取りパンチは、前記スロットの内周面に対応した外周面を有し先端から前記スロットに挿入される挿入部を有することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載のステータの製造方法において、
前記面取りパンチは、前記スロットの数と同数設けられ、1つの前記スロット毎に対応して独立していることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記押圧工程では、前記電機子コアの軸方向の両端の1枚ずつの前記コアシート、若しくは前記電機子コアの軸方向の片側端の1枚の前記コアシートにおける前記角部を前記面取りパンチにより押圧して面取りすることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記押圧工程では、前記電機子コアを前記電機子コアの径方向内側及び径方向外側から拘束した状態で、前記面取りパンチにより前記角部を押圧することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記押圧工程では、各前記ティースの先端部及び前記環状部を軸方向から拘束した状態で、前記面取りパンチにより前記角部を押圧することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項6に記載のステータの製造方法において、
各前記ヨーク構成部は、軸方向に隣り合う前記ヨーク構成部同士を固定する固定部を有し、
前記押圧工程では、前記環状部における前記固定部を含む範囲を軸方向から拘束することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
各前記ティースは、その先端部に周方向に突出したロータ対向部を有し、周方向に隣り合う前記ロータ対向部の先端面間には、前記スロットの径方向内側で前記スロットの内部及び前記電機子コアの径方向内側に開口するスリットが形成され、
前記押圧工程では、各前記ティースの先端部を周方向から拘束する先端拘束部を各前記スリットの内部に挿入した状態で、前記面取りパンチにより前記角部を押圧することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項8に記載のステータの製造方法において、
前記押圧工程では、前記環状部及び各前記ティースの先端部を軸方向から拘束した状態で、前記面取りパンチにより前記角部を押圧するとともに、前記環状部を軸方向から拘束する拘束力の単位面積当たりの大きさは、各前記ティースの先端部を軸方向から拘束する拘束力の単位面積当たりの大きさよりも大きいことを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記押圧工程では、前記ティースの径方向の中央部を軸方向から拘束した状態で、前記面取りパンチによる前記角部の押圧及び前記面取りパンチからの前記電機子コアの離型を行うことを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
2本の直線部とそれら直線部を繋ぐ連結部とを有し略U字状をなすセグメント導体である前記導体を前記絶縁部材の内側に軸方向から挿入する導体挿入工程を備えたことを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記電機子コアを構成する複数枚の前記コアシートのうち少なくとも前記角部が面取りされる前記コアシートを、ケイ素鋼板より柔らかい磁性材料から形成し、複数枚の前記コアシートのうちケイ素鋼板より軟らかい前記磁性材料から形成された前記コアシート以外の前記コアシートを、ケイ素鋼板から形成したことを特徴とするステータの製造方法。 - 環状のヨーク構成部及び前記ヨーク構成部から径方向内側に延びる複数のティース構成部を有する板状のコアシートを軸方向に複数枚積層して形成され、積層された複数の前記ヨーク構成部からなる環状の環状部、積層された複数の前記ティース構成部からなり前記環状部から径方向内側に延びる複数のティース、及び周方向に隣り合う前記ティース間に形成された複数のスロットを備えた電機子コアと、
各前記スロットの内周面を被覆するシート状の絶縁部材と、
前記電機子コアとの間に前記絶縁部材が介在され前記スロットに挿入されるとともに前記スロットの軸方向の開口部付近で周方向に屈曲され巻線を構成する複数の導体と
を備えたステータであって、
前記電機子コアの軸方向の両端の1枚ずつの前記コアシート、若しくは前記電機子コアの軸方向の片側端の1枚の前記コアシートにおける、前記スロットの軸方向の開口部の開口縁部となる部位の角部に、面取りが施されていることを特徴とするステータ。 - 請求項13に記載のステータにおいて、
各前記ヨーク構成部は、前記ティース構成部の周方向の中央を通り径方向に延びる前記ティース構成部の中心線の延長線上となる位置に、軸方向に隣り合う前記ヨーク構成部同士を固定する固定部を有することを特徴とするステータ。 - 請求項13又は請求項14に記載のステータにおいて、
前記導体は、2本の直線部とそれら直線部を繋ぐ連結部とを有し略U字状をなすセグメント導体であることを特徴とするステータ。 - 請求項13乃至請求項15の何れか1項に記載のステータにおいて、
前記電機子コアを構成する複数枚の前記コアシートのうち少なくとも前記角部に面取りが施された前記コアシートは、ケイ素鋼板より柔らかい磁性材料にて形成されており、複数枚の前記コアシートのうちケイ素鋼板より軟らかい前記磁性材料から形成された前記コアシート以外の前記コアシートは、ケイ素鋼板にて形成されていることを特徴とするステータ。 - 請求項13乃至請求項16の何れか1項に記載のステータと、
環状のロータコア及び前記ロータコアに固定された一方の磁極の複数のマグネットを有し前記ステータの内側に配置されたコンシクエントポール型のロータと
を備え、
前記導体は、2本の直線部とそれら直線部を繋ぐ連結部とを有し略U字状をなすセグメント導体であり、
前記ロータは、前記ロータコアを構成するロータコア材より比重及び磁性が小さい小磁性軽量部を有することを特徴とするモータ。
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