JP2015042119A - 回転電機用ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコア片が環状に配列されてステータコアが構成される場合に、コア内周面の真円度の低減を図ることのできるステータ製造方法を実現する。【解決手段】ステータの製造方法は、配置工程と加圧工程と保持工程と装着工程を備える。配置工程は、円筒状の支持面Ｆが軸方向Ｌに見て真円に沿う状態のまま縮径可能に構成された内側支持部材３０を用い、複数のコア片２０のそれぞれの内周面２０ａが支持面Ｆに沿うように、複数のコア片２０を円筒状に配置する工程である。加圧工程は、配置工程の実行後に、複数のコア片２０の全てに対して径方向Ｒの内側へ向かう加圧力を作用させて支持面Ｆを縮径させる工程である。保持工程は、加圧工程による加圧状態で、複数のコア片２０の位置を保持する工程である。装着工程は、保持工程により複数のコア片２０の位置が保持されている状態で、規制部材９０を複数のコア片２０に装着する工程である。【選択図】図８

Description

本発明は、複数のコア片が円筒状のコア基準面の周方向に沿って環状に配列されて構成されるステータコアを備えた回転電機用ステータの製造方法に関する。

上記のような回転電機用ステータの製造方法として、特開２０１１−１３５７３４号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。以下、この背景技術の欄の説明では、〔〕内に特許文献１における部材名や符号を引用して説明する。特許文献１には、周方向に沿って環状に配列された複数のコア片〔分割コア１０Ａ〜１０Ｒ〕の位置が保持されている状態で、焼き嵌めによって、規制部材〔焼き嵌めリング１９〕を複数のコア片の外周面に装着する技術が記載されている。この際、特許文献１の段落００２５に記載のように、内側支持部材〔内周コレット１１〕と外側支持部材〔外周コレット１２〕とで複数のコア片を径方向の両側から挟んだ状態で内側支持部材を拡径させて複数のコア片を径方向の外側に向けて押圧することで、複数のコア片が位置決めされる。そして、このように位置決めされた状態の複数のコア片の外周面に対して、規制部材が装着される。

ところで、上記のように複数のコア片の位置決めを行う場合、複数のコア片のそれぞれの内周面を内側支持部材に確実に当接させるために、内側支持部材の外径を、ステータコアのコア内周面の設計上の直径よりも、コア片の寸法公差に応じた分だけ大きくする必要がある。そのため、上記のように位置決めされた状態の複数のコア片の外周面に対して規制部材を装着する構成では、周方向に隣接するコア片同士の隙間の総和が完成品としてのステータに備えられた状態に比べて大きい状態で、規制部材が装着される。この結果、規制部材の装着後に内側支持部材をステータコアから取り外した際に、コア片のそれぞれが径方向の内側に不均一に移動して、コア内周面の真円度が大きくなるおそれがある。ここで、真円度は、真円からのずれが大きくなるに従って大きくなる指標である。真円度が大きくなると、回転電機の性能を適切に確保することが困難になる場合がある。しかしながら、特許文献１では、この点について特段の認識がなされていなかった。

特開２０１１−１３５７３４号公報（段落００２５、図１、図２）

そこで、複数のコア片が環状に配列されてステータコアが構成される場合に、コア内周面の真円度の低減を図ることのできるステータ製造方法の実現が望まれる。

本発明に係る複数のコア片が円筒状のコア基準面の周方向に沿って環状に配列されて構成されるステータコアを備えた回転電機用ステータの製造方法の特徴構成は、前記コア片の内周面を前記コア基準面の径方向の内側から支持する円筒状の支持面が、前記コア基準面の軸方向に見て前記コア基準面と同心の真円に沿う状態のまま縮径可能に構成された内側支持部材を用い、複数の前記コア片のそれぞれの内周面が前記支持面に沿うように、複数の前記コア片を前記内側支持部材の前記径方向の外側に円筒状に配置する配置工程と、前記配置工程の実行後に、複数の前記コア片の全てに対して前記径方向の内側へ向かう加圧力を作用させて前記支持面を縮径させる加圧工程と、前記加圧工程による加圧状態で、複数の前記コア片の位置を保持する保持工程と、前記保持工程により複数の前記コア片の位置が保持されている状態で、前記加圧工程による加圧を解除し、複数の前記コア片の前記径方向の移動を規制する規制部材を、複数の前記コア片に装着する装着工程と、を備える点にある。

上記の特徴構成によれば、内側支持部材の支持面が、軸方向に見てコア基準面と同心の真円に沿う状態のまま縮径可能に構成されるため、加圧工程において、複数のコア片のそれぞれの内周面が軸方向に見て真円に沿う状態を維持しつつ、支持面を縮径させることができる。そして、加圧工程によって支持面が縮径する分だけ、装着工程を実行する際に複数のコア片のそれぞれの内周面が沿う支持面の径を、ステータコアのコア内周面の設計上の直径に近づけることができる。よって、規制部材の装着後に内側支持部材をステータコアから取り外した際における、コア片のそれぞれの移動量を低く抑えることができ、その結果、コア内周面の真円度の低減を図ることができる。

ここで、前記規制部材は、円筒状の本体部を備え、前記装着工程は、複数の前記コア片の外周面に加熱した前記本体部を嵌める工程を含み、前記加圧工程では、複数の前記コア片を、前記本体部が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態とするように、複数の前記コア片に対して加圧力を作用させる構成とすると好適である。

この構成によれば、加圧工程において、複数のコア片のそれぞれの内周面が軸方向に見て真円に沿う状態を維持しつつ、複数のコア片の状態を、焼き嵌め完了後に相当する状態にすることができる。よって、規制部材の装着後に内側支持部材をステータコアから取り外した際における、コア片のそれぞれの移動量を低く抑えることが容易となり、コア内周面の真円度の低減を図ることが容易となる。

また、前記規制部材は、円筒状の本体部を備え、前記装着工程は、複数の前記コア片の外周面に加熱した前記本体部を嵌める工程を含み、前記装着工程によって複数の前記コア片の外周面に嵌められた前記本体部が、冷却されて収縮した後の状態において複数の前記コア片に対して作用させる加圧力を、対象加圧力として、前記加圧工程では、前記対象加圧力に相当する加圧力を複数の前記コア片に対して作用させる構成とすると好適である。

この構成によれば、加圧工程において複数のコア片に対して作用させる加圧力が、対象加圧力に相当する大きさに設定されるため、加圧工程の実行により、複数のコア片の状態を焼き嵌め完了後に相当する状態にすることができる。よって、規制部材の装着後に内側支持部材をステータコアから取り外した際における、コア片のそれぞれの移動量を低く抑えることが容易となり、コア内周面の真円度の低減を図ることが容易となる。
なお、加圧工程において複数のコア片に対して作用させる加圧力は、コア内周面等の径に比べて比較的容易に管理することができる。そのため、上記の構成によれば、比較的容易に、複数のコア片の状態を焼き嵌め完了後に相当する状態とすることができる。

また、前記内側支持部材は、初期状態よりも縮径した状態で、前記加圧工程において複数の前記コア片に作用する加圧力の最大値よりも小さい予め設定された付勢力で前記支持面が前記径方向の外側へ向けて付勢されるように構成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、加圧工程において、内側支持部材の支持面が、複数のコア片を径方向の内側から支持した状態のまま、複数のコア片に作用する加圧力に応じて縮径する構成を実現することができる。よって、加圧工程において、複数のコア片のそれぞれの内周面が軸方向に見て真円に沿う状態を維持することが容易となる。

また、前記規制部材は、円筒状の本体部を備え、前記装着工程は、複数の前記コア片の外周面に前記本体部を嵌める工程を含み、前記保持工程は、前記軸方向の両側に分かれて配置された保持部材によって複数の前記コア片を前記軸方向の両側から挟持する工程を含み、前記軸方向の少なくとも一方側の前記保持部材は、複数の前記コア片の外周面よりも前記径方向の内側に配置される構成とすると好適である。

この構成によれば、装着工程において、複数のコア片の外周面よりも径方向の内側に配置された保持部材よりも径方向の外側の空間を利用して、本体部を複数のコア片に対して軸方向に近づけて当該複数のコア片の外周面に嵌めることができる。よって、規制部材の装着が容易となり、装着工程の簡素化を図ることできる。

本発明の実施形態に係るステータの斜視図である。 本発明の実施形態に係る巻装工程を実行する際のコイル及びコア片の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る配置工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る配置工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る加圧工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る加圧工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る保持工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る装着工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る装着工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る保持解除工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る保持解除工程の実行後の各部の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るステータ製造方法を示すフローチャートである。

本発明に係る回転電機用ステータの製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る回転電機用ステータの製造方法を、インナロータ型の回転電機に用いられるステータの製造方法に適用した場合を例として説明する。本明細書では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向Ｌ」、「周方向Ｃ」、及び「径方向Ｒ」は、円筒状のコア基準面Ｓ（図１参照）を基準として定義している。本明細書では、寸法、形状、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む概念として用いている。

１．ステータの全体構成
ステータ１は、図１に示すように、ステータコア２と、ステータコア２に巻装されるコイル３とを備える。本実施形態では、ステータ１は、回転界磁型の回転電機用のステータであり、電機子として機能する。ステータコア２の径方向Ｒの内側には、永久磁石や電磁石等を備えた界磁としてのロータ（図示せず）が配置され、ステータ１から発生する回転磁界によりロータが回転する。ステータ１は、例えば、三相交流（多相交流）で駆動される回転電機に用いられる。本実施形態では、コイル３は、延在方向に直交する断面の形状が矩形状の線状導体（平角線）を用いて構成される。

ステータコア２には、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びるスロット２４が、周方向Ｃに複数分散配置されている。コイル３がステータコア２に巻装された状態（図１に示す状態）でスロット２４の内部に配置されるコイル３の部分が、コイル辺部４である。複数のスロット２４は、周方向Ｃに沿って一定間隔で配置されている。スロット２４のそれぞれは、ステータコア２を軸方向Ｌに貫通するように形成されている。本実施形態では、スロット２４のそれぞれは、径方向Ｒの内側に向けて開口するように形成されている。また、本実施形態では、スロット２４のそれぞれは平行スロットであり、周方向Ｃの幅が径方向Ｒに沿って均一に形成されている。周方向Ｃに隣接する２つのスロット２４の間には、ティース２３が形成されている。

ステータコア２は、複数のコア片２０が周方向Ｃに沿って環状に配列されて構成されている。コア片２０のそれぞれは、軸方向Ｌに直交する断面の形状が軸方向Ｌに沿って均一に形成されている。コア片２０のそれぞれは、図２に示すように、周方向Ｃに延びるコア本体部２１（ヨーク部）と、コア本体部２１から径方向Ｒの内側に延びるティース２３とを備える。コア本体部２１の周方向Ｃの両側の側面部が、隣接するコア片２０との接合面とされる。本実施形態では、複数のコア片２０は、互いに同じ形状を有している。そして、本実施形態では、コア片２０のそれぞれは、２つのティース２３を備えている。

コア片２０に備えられたティース２３の径方向Ｒの内側の端面により、当該コア片２０の内周面２０ａ（径方向Ｒの内側の端面）が形成される。また、コア片２０のコア本体部２１の径方向Ｒの外側の端面により、当該コア片２０の外周面２０ｂ（径方向Ｒの外側の端面）が形成される。上述した円筒状のコア基準面Ｓは、複数のコア片２０の配置に関して基準となる仮想面である。本実施形態では、図１に示すように、複数のコア片２０のそれぞれの内周面２０ａを含む円筒状の仮想面（コア内周面）を、コア基準面Ｓとしている。複数のコア片２０のそれぞれの外周面２０ｂにより形成されるコア外周面等をコア基準面Ｓとしても良い。コア片２０は、例えば、複数枚の磁性体板（例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板）を積層して構成され、或いは、磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として構成される。

環状に配置された複数のコア片２０は、図１に示すように、規制部材９０によって互いに移動不能に固定される。規制部材９０は、複数のコア片２０の径方向Ｒの移動を規制する部材である。本実施形態では、規制部材９０は円筒状の本体部９１を備え、複数のコア片２０の径方向Ｒの外側への移動を規制する。本体部９１は、後述する装着工程Ｐ６（図１２参照）により、複数のコア片２０の外周面２０ｂに嵌合（本例では焼き嵌め）される。この際、周方向Ｃに隣接するコア片２０同士が接触するように、複数のコア片２０が配置される。そのため、本体部９１によって複数のコア片２０のそれぞれの径方向Ｒの外側への移動が規制される結果、複数のコア片２０のそれぞれが互いに移動不能に固定される。また、本体部９１が複数のコア片２０の外周面２０ｂに嵌合されるため、複数のコア片２０は、規制部材９０に対して移動不能に固定される。本実施形態では、規制部材９０は、ステータコア２をケース（図示せず）に固定するための取付部９２を備えている。取付部９２は、本体部９１の軸方向Ｌの一方側の端部から、径方向Ｒの外側に突出するように形成されている。

２．ステータ製造装置の構成
次に、本実施形態に係るステータ製造方法で用いるステータ製造装置１０の構成について説明する。図３及び図４に示すように、ステータ製造装置１０は、加圧部材４０と、内側支持部材３０と、保持部材５０とを備える。なお、図４等においては、簡素化のため、コア片２０やコイル３等を簡略化して示している。本実施形態では、ステータ製造装置１０は、当該装置の軸心（後述する支持面Ｆの軸心）が鉛直方向に沿うように設置される。すなわち、図３における軸方向Ｌは鉛直方向に平行な方向であり、図３における上側が鉛直上側であり、図３における下側が鉛直下側である。

２−１．加圧部材の構成
加圧部材４０は、複数のコア片２０の全てに対して径方向Ｒの内側へ向かう加圧力を作用させる部材である。本実施形態では、図４に示すように、加圧部材４０は、周方向Ｃに沿って環状に配列される複数の加圧片４１を備える。本実施形態では、複数の加圧片４１は、互いに同じ形状を有しており、周方向Ｃに沿って一定間隔で配置されている。加圧片４１のそれぞれは、図３及び図４に示すように、コア片２０を挟んで内側支持部材３０の支持片３１（後述する）と径方向Ｒに対向するように配置される。すなわち、加圧片４１は、コア片２０が加圧片４１と支持片３１とによって径方向Ｒの両側から挟まれるように、支持片３１に対して径方向Ｒの外側に配置される。本実施形態では、加圧部材４０は、支持片３１と同数の加圧片４１を備え、加圧片４１のそれぞれは、対応する支持片３１と周方向Ｃの同じ位置に配置される。加圧片４１のそれぞれの内周面は、軸方向Ｌに見て周方向Ｃに沿う円弧状に形成され、当該内周面が、コア片２０の外周面２０ｂを径方向Ｒの内側へ向けて押圧する押圧面として機能する。

加圧部材４０を構成する複数の加圧片４１は、互いに同期した状態で径方向Ｒに移動するように構成されている。すなわち、加圧部材４０は、複数の加圧片４１のそれぞれの径方向Ｒの位置を合わせながら、複数の加圧片４１の全てを径方向Ｒに移動させるように構成されている。本実施形態では、複数の加圧片４１のそれぞれは、径方向Ｒに平行に移動するように構成されている。

加圧部材４０がコア片２０に作用させる加圧力は、本実施形態では、油圧シリンダ又はモータ等の加圧用アクチュエータを備えた加圧装置（図示せず）により制御される。この加圧装置は、加圧片４１のそれぞれがコア片２０に対して作用させる加圧力が互いに同等となるように、複数の加圧片４１のそれぞれを径方向Ｒの内側へ向けて加圧するように構成されている。よって、加圧部材４０が複数のコア片２０に対して作用させる加圧力は、周方向Ｃの全域に亘って均一となり、複数のコア片２０のそれぞれは一様に径方向Ｒの内側へ向けて加圧される。

２−２．内側支持部材の構成
内側支持部材３０は、図３及び図４に示すように、コア片２０の内周面２０ａを径方向Ｒの内側から支持する円筒状の支持面Ｆを備える。支持面Ｆは、コア基準面Ｓ（図１参照）と同心の円筒状面である。本実施形態では、支持面Ｆの軸方向Ｌの長さは、図３に示すように、コア片２０の軸方向Ｌの長さよりも大きく、支持面Ｆは、コア片２０の内周面２０ａを軸方向Ｌの全域で径方向Ｒの内側から支持する。支持面Ｆの軸方向Ｌ視での形状は、図４に示すように、コア基準面Ｓと同心の真円に沿う形状である。ここで、「真円に沿う形状」とは、真円度が予め定められた基準値よりも小さい形状を意味する。この基準値は、例えば、ステータ１が用いられる回転電機に要求される精度等に基づき定められる。なお、真円度は、真円からのずれが大きくなるに従って大きくなる指標であり、例えば、日本工業規格（JIS B 0621）に規定される真円度とされる。

内側支持部材３０は、軸方向Ｌに見てコア基準面Ｓと同心の真円に沿う状態のまま、支持面Ｆを縮径可能に構成されている。図６は、支持面Ｆが図４に示す状態よりも縮径した状態を示し、図１１は、支持面Ｆが図６に示す状態よりも縮径した状態を示している。すなわち、図４、図６、及び図１１のそれぞれの状態において軸方向Ｌ視で支持面Ｆが沿う真円の直径を、それぞれ、第一直径Ｄ１、第二直径Ｄ２、及び第三直径Ｄ３とすると、“Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３”の関係が成立する。以下、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うコア基準面Ｓと同心の真円について、単に「真円」という場合がある。

本実施形態では、図４に示すように、内側支持部材３０は、周方向Ｃに沿って環状に配列される複数の支持片３１を備える。複数の支持片３１は、軸方向Ｌの互いに同じ位置に配置される。複数の支持片３１のそれぞれの外周面の集合により支持面Ｆが形成される。言い換えれば、支持面Ｆは、複数の支持片３１のそれぞれの外周面を含む円筒状の仮想面である。本実施形態では、複数の支持片３１は、互いに同じ形状を有しており、周方向Ｃに沿って一定間隔で配置されている。また、本実施形態では、支持片３１のそれぞれは、スライドガイド機構（図示せず）によって、基台１１に対して径方向Ｒに移動可能に支持されている。

図４に示すように、支持片３１の外周面における支持面Ｆを形成する部分は、軸方向Ｌに見て周方向Ｃに沿う円弧状に形成されていると共に、当該円弧の形状が軸方向Ｌに沿って均一に形成されている。本実施形態では、この円弧の直径は、設計上、第二直径Ｄ２（図６参照）に一致する。なお、第二直径Ｄ２は、後述する加圧工程Ｐ３（図１２参照）による加圧状態で、設計上、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径である。すなわち、本実施形態では、加圧工程Ｐ３による加圧状態で、支持面Ｆの軸方向Ｌ視での形状についての真円度が最も小さくなるように（すなわち、真円からのずれが最も小さくなるように）、内側支持部材３０が構成される。第二直径Ｄ２は、完成品としてのステータコア２におけるコア内周面の設計上の直径に応じて設定され、本実施形態では、完成品としてのステータコア２におけるコア内周面の設計上の直径に等しく設定される。

内側支持部材３０を構成する複数の支持片３１は、互いに同期した状態で径方向Ｒに移動するように構成されている。すなわち、内側支持部材３０は、複数の支持片３１のそれぞれの径方向Ｒの位置を合わせながら、複数の支持片３１の全てを径方向Ｒに移動させるように構成されている。本実施形態では、複数の支持片３１のそれぞれは、径方向Ｒに平行に移動するように構成されている。図４に示すように、複数の支持片３１は、周方向Ｃに沿って間隔をあけながら配列されている。複数の支持片３１のそれぞれが互いに同期した状態で径方向Ｒの内側に移動すると、図６に示すように、支持面Ｆが、軸方向Ｌ視で真円に沿う状態のまま縮径する。支持面Ｆの縮径に伴って、周方向Ｃに隣接する支持片３１同士の隙間が狭くなる。なお、図４及び図６等においては発明の理解を容易にすべく、周方向Ｃに隣接する支持片３１同士の隙間を大きく誇張して示している。周方向Ｃに隣接する加圧片４１同士の隙間についても同様である。

本実施形態では、ステータ製造装置１０は、内側支持部材３０の径方向Ｒの内側に配置されて、複数の支持片３１のそれぞれを径方向Ｒの内側から径方向Ｒに位置決めするためのテーパ部１３を備えている。テーパ部１３は、基台１１に対して軸方向Ｌにおける支持片３１と同じ側に配置されている。図３に示すように、支持片３１のそれぞれの内周面には、軸方向Ｌにおける一方側（図３における下側）に向かうに従って縮径するテーパ状の傾斜面部３１ａが形成されている。テーパ部１３の外周面は、この傾斜面部３１ａに対応するテーパ状、すなわち、軸方向Ｌにおける一方側（図３における下側）に向かうに従って縮径するテーパ状に形成されている。複数の支持片３１のそれぞれは、傾斜面部３１ａがテーパ部１３の外周面に当接した状態で、テーパ部１３によって径方向Ｒに位置決めされる。

テーパ部１３は、基台１１に対して軸方向Ｌに移動可能に支持されている。本実施形態では、図３に示すように、ステータ製造装置１０は、テーパ部１３を軸方向Ｌに貫通するように設けられる軸部材１２を備えている。テーパ部１３は、軸部材１２に対して軸方向Ｌに移動可能に支持されていると共に、軸方向Ｌにおける一方側（図３における下側）に、言い換えれば、軸方向Ｌにおける基台１１に近づく側に、付勢ばね１４（圧縮ばね）によって付勢されている。なお、簡素化のため、図３では付勢ばね１４を簡略化して示すと共に、図３以外の図面においては付勢ばね１４を省略している。図５に示すように、複数の支持片３１の全てに対して径方向Ｒの内側へ向かう加圧力が作用している状態で、軸方向Ｌにおける他方側（図３における上側）に、言い換えれば、軸方向Ｌにおける基台１１から離れる側に、テーパ部１３が移動すると、複数の支持片３１のそれぞれが径方向Ｒの内側に移動する。この際、複数の支持片３１のそれぞれの傾斜面部３１ａが、テーパ部１３の外周面上を当該外周面の母線方向に相対的に摺動するため、複数の支持片３１のそれぞれは、互いに同期した状態で径方向Ｒの内側に移動する。支持片３１の径方向Ｒの移動量は、テーパ部１３の軸方向Ｌの移動量に応じて定まる。

図５に示すように、テーパ部１３が基台１１から軸方向Ｌに離間している状態では、複数の支持片３１のそれぞれは、付勢ばね１４（図３参照）により軸方向Ｌにおける基台１１に近づく側に付勢されたテーパ部１３によって、径方向Ｒの外側へ向けて付勢される。この結果、支持片３１のそれぞれの外周面により形成される支持面Ｆが、径方向Ｒの外側へ向けて付勢される。この際、複数の支持片３１のそれぞれに対して作用する付勢力は互いに同等である。そのため、支持片３１のそれぞれは、一様に径方向Ｒの外側へ向けて付勢され、支持面Ｆに作用する付勢力は、周方向Ｃの全域に亘って均一となる。なお、支持片３１に対して作用する付勢力の大きさは、テーパ部１３の自重、付勢ばね１４の付勢力、及びテーパ部１３の傾斜角度等に基づいて定まる。

コア片２０を介して複数の支持片３１に作用する径方向Ｒの内側へ向かう加圧力が、支持面Ｆに作用する径方向Ｒの外側へ向かう付勢力よりも大きい場合に、テーパ部１３が軸方向Ｌにおける基台１１から離れる側に付勢ばね１４による付勢力に抗して移動されて、複数の支持片３１が径方向Ｒの内側に移動する。そのため、支持面Ｆに作用する径方向Ｒの外側へ向かう付勢力の大きさは、複数のコア片２０に作用し得る加圧力の大きさに応じて予め設定される。なお、本実施形態では、この付勢力は、付勢ばね１４の付勢力を利用したものであるため、当該付勢力の大きさは、テーパ部１３が軸方向Ｌにおいて基台１１から離れるに従って基本的に大きくなる。

具体的には、内側支持部材３０は、初期状態よりも縮径した状態で、加圧工程Ｐ３（図１２参照）において複数のコア片２０に作用する加圧力の最大値よりも小さい予め設定された付勢力で支持面Ｆが径方向Ｒの外側へ向けて付勢されるように構成されている。すなわち、内側支持部材３０は、支持面Ｆによって複数のコア片２０を径方向Ｒの内側から支持した状態のまま、径方向Ｒの外側からの加圧力に応じて支持面Ｆを縮径可能に構成されている。なお、初期状態とは、図３に示すように、後述する配置工程Ｐ２を実行する際の状態、言い換えれば、後述する加圧工程Ｐ３を実行する前の状態である。本実施形態では、図３に示すように、テーパ部１３が基台１１に当接している状態が初期状態である。

２−３．保持部材の構成
保持部材５０は、複数のコア片２０の位置を保持するための部材である。図７に示すように、本実施形態では、ステータ製造装置１０は、保持部材５０として、軸方向Ｌの両側に分かれて配置される第一保持部材５１と第二保持部材５２とを備えている。第一保持部材５１は、コア片２０に対して軸方向Ｌにおける一方側（図７における下側）に配置され、第二保持部材５２は、コア片２０に対して軸方向Ｌにおける他方側（図７における上側）に配置されている。第一保持部材５１と第二保持部材５２とによって複数のコア片２０を軸方向Ｌの両側から挟持することで、複数のコア片２０の位置が保持される。本実施形態では、第一保持部材５１における複数のコア片２０に当接する第一当接面５１ａと、第二保持部材５２における複数のコア片２０に当接する第二当接面５２ａとの双方が、軸方向Ｌに見て、径方向Ｒに幅を有する円周状（すなわち円環状）に形成されている。また、第一当接面５１ａと第二当接面５２ａとは、コア片２０におけるコイル３よりも径方向Ｒの外側の部分、言い換えれば、コア本体部２１に、当接するように構成されている。本実施形態では、第一保持部材５１は、基台１１に対して固定されている。また、第二保持部材５２は、第一保持部材５１よりも軸方向Ｌにおける基台１１とは反対側（図７における上側）において、基台１１に対して軸方向Ｌに移動可能に支持されている。第一保持部材５１と第二保持部材５２とによる複数のコア片２０の挟持力は、第二保持部材５２の軸方向Ｌの移動を制御する保持装置（図示せず）により制御される。

本実施形態では、図７に示すように、第二保持部材５２は、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの内側に配置される。一方、第一保持部材５１は、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの外側に配置される部分を有する。すなわち、本実施形態では、軸方向Ｌの一方側の保持部材５０のみが、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの内側に配置される。なお、ここでのコア片２０の外周面２０ｂについての径方向Ｒの位置は、後述する加圧工程Ｐ３による加圧状態（図５及び図６に示す状態）での位置とする。

３．ステータ製造方法
次に、本実施形態に係るステータ製造方法について説明する。ステータ製造方法は、上述したステータ製造装置１０を用いて実行される。本実施形態では、図１２に示すように、ステータ１を製造する工程には、巻装工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、加圧工程Ｐ３、保持工程Ｐ４、加圧解除工程Ｐ５、装着工程Ｐ６、及び保持解除工程Ｐ７が含まれる。これらの各工程Ｐ１〜Ｐ７を記載の順に実行することで、図１に示すように、複数のコア片２０が周方向Ｃに沿って環状に配列されて構成されるステータコア２を備えたステータ１が製造される。本実施形態では、加圧解除工程Ｐ５及び装着工程Ｐ６の双方によって、本発明に係る「装着工程」が構成される。

３−１．巻装工程
巻装工程Ｐ１は、コイル３が備える複数のコイル辺部４のそれぞれを、スロット２４の内部に配置する工程である。本実施形態では、巻装工程Ｐ１では、図２に示すように、ステータコア２に巻装された状態と同じ円筒状に形成されたコイル３に対して、複数のコア片２０を径方向Ｒの外側から挿入することで、コイル辺部４のそれぞれをスロット２４の内部に配置する。この際、本実施形態では、図２に示すようにコイル３に対して径方向Ｒの外側において複数のコア片２０を円筒状に配置した後、複数のコア片２０の夫々の径方向Ｒの位置を合わせながら複数のコア片２０の全てを径方向Ｒの内側へ向けて移動させて、コイル辺部４のそれぞれをスロット２４の内部に配置する。本実施形態では、巻装工程Ｐ１を実行することで、複数のコア片２０が、周方向Ｃに沿って環状に配列される。但し、この状態では、複数のコア片２０が配置される円筒状の領域は、完成品としてのステータ１に備えられた状態に比べて、僅かに大径の領域となる。

３−２．配置工程
配置工程Ｐ２は、図３及び図４に示すように、複数のコア片２０のそれぞれの内周面２０ａが支持面Ｆに沿うように、複数のコア片２０を内側支持部材３０の径方向Ｒの外側に円筒状に配置する工程である。この際、内側支持部材３０は、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径が第一直径Ｄ１となるように調整される。第一直径Ｄ１は、完成品としてのステータコア２におけるコア内周面の設計上の直径よりも大きな値に設定される。具体的には、第一直径Ｄ１は、コア片２０の寸法公差を考慮して、複数のコア片２０のそれぞれの内周面を、確実に内側支持部材３０の外周面（本例では支持片３１の外周面）に対して当接させることが可能な大きさに設定される。よって、配置工程Ｐ２の実行後の状態では、周方向Ｃに隣接するコア片２０同士の隙間の総和は、完成品としてのステータ１に備えられた状態に比べて大きくなる。

配置工程Ｐ２では、更に、複数のコア片２０の径方向Ｒの外側に円筒状に配置された加圧部材４０（本例では複数の加圧片４１）を用いて、複数のコア片２０の全てに対して径方向Ｒの内側へ向かう加圧力を作用させる。コア片２０に対して作用する径方向Ｒの内側へ向かう加圧力は、支持片３１を径方向Ｒの内側へ移動させるために必要な大きさよりも小さく設定される。すなわち、コア片２０に対して作用する径方向Ｒの内側へ向かう加圧力は、支持面Ｆに作用する径方向Ｒの外側へ向かう付勢力を超えないように設定される。よって、支持面Ｆは縮径せず、コア片２０のそれぞれは、傾斜面部３１ａがテーパ部１３の外周面に当接した状態で径方向Ｒに位置決めされる。上述したように、この状態が初期状態である。

本実施形態では、上述したように、巻装工程Ｐ１の実行により、複数のコア片２０が周方向Ｃに沿って環状に配列される。そのため、本実施形態では、配置工程Ｐ２では、円筒状に配置された複数のコア片２０を内側支持部材３０に対して軸方向Ｌに近づけて、複数のコア片２０を内側支持部材３０の径方向Ｒの外側に円筒状に配置する。この際、コア片２０と内側支持部材３０との接触を避けるべく、円筒状に配置された複数のコア片２０を内側支持部材３０に対して軸方向Ｌに近づける際には、支持面Ｆを第一直径Ｄ１よりも縮径させても良い。その後、上記のように、加圧部材４０を用いて、コア片２０のそれぞれを径方向Ｒに位置決めする。

３−３．加圧工程
加圧工程Ｐ３は、配置工程Ｐ２の実行後に、複数のコア片２０の全てに対して径方向Ｒの内側へ向かう加圧力を作用させて支持面Ｆを縮径させる工程である。この際、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径は、図５及び図６に示すように、第一直径Ｄ１から第二直径Ｄ２まで減少される。本実施形態では、複数のコア片２０の径方向Ｒの外側に円筒状に配置された加圧部材４０（本例では複数の加圧片４１）を用いて、複数のコア片２０の全てに対して径方向Ｒの内側へ向かう加圧力を作用させる。この際、複数のコア片２０は、周方向Ｃの全域に亘って均一に、径方向Ｒの内側に向けて加圧される。コア片２０を介して支持片３１に対して作用する径方向Ｒの内側に向かう加圧力が、支持面Ｆに作用する径方向Ｒの外側へ向かう付勢力よりも大きい状態で、テーパ部１３が軸方向Ｌにおける基台１１から離れる側に移動され、このテーパ部１３の移動に合わせて、加圧部材４０、コア片２０、及び内側支持部材３０が一体的に径方向Ｒの内側に移動される。すなわち、複数のコア片２０は、内側支持部材３０によって径方向Ｒに位置決めされた状態で、縮径する支持面Ｆに合わせて径方向Ｒの内側に移動する。この際、複数のコア片２０は、互いに同期した状態で、言い換えれば、それぞれの径方向Ｒの位置を合わせながら、径方向Ｒの内側に移動する。

本実施形態では、後述する装着工程Ｐ６において（図８、図９参照）、規制部材９０の円筒状の本体部９１を、複数のコア片２０の外周面２０ｂに焼き嵌めにより嵌合させる。すなわち、加熱して膨張させた本体部９１を複数のコア片２０の外周面２０ｂに装着した後、本体部９１を冷却（例えば自然冷却）させることで、本体部９１を複数のコア片２０の外周面２０ｂに嵌合させる。このような構成に合わせて、本実施形態では、加圧工程Ｐ３では、複数のコア片２０を、本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態とするように、複数のコア片２０に対して加圧力を作用させる。すなわち、複数のコア片２０に対して、冷却されて収縮する本体部９１の収縮力に相当する加圧力を作用させる。本実施形態では、軸方向Ｌ視で直径が第二直径Ｄ２の真円に沿うように形成された支持面Ｆによって、複数のコア片２０が径方向Ｒに位置決めされた状態が、本体部９１が冷却されて収縮した後の複数のコア片２０の状態に相当するように、第二直径Ｄ２を設定している。

本実施形態では、加圧工程Ｐ３では、対象加圧力に相当する加圧力を複数のコア片２０に対して作用させる。ここで、対象加圧力とは、後述する装着工程Ｐ６によって複数のコア片２０の外周面２０ｂに嵌められた規制部材９０の本体部９１が、冷却されて収縮した後の状態において複数のコア片２０に対して作用させる加圧力である。対象加圧力は、例えば実験により予め求められる。そのため、本実施形態では、複数のコア片２０の状態が、本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態であるか否かの判定を、コア片２０に対して作用させる加圧力の大きさに基づく判定とすることができる。例えば、コア片２０に対して作用させる加圧力を増加させながら支持面Ｆを縮径させる場合に、当該加圧力が対象加圧力以上になったことを条件に、複数のコア片２０の状態が、本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態であると判定する構成とすることができる。なお、このように加圧力を管理する構成に代えて、計測によって得られる径（例えば、支持面Ｆの径、コア内周面の径、又はコア外周面の径）を管理し、当該径が予め定められた判定値以下になったことを条件に、複数のコア片２０の状態が、本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態であると判定する構成とすることもできる。

３−４．保持工程
保持工程Ｐ４は、加圧工程Ｐ３による加圧状態で、複数のコア片２０の位置を保持する工程である。本実施形態では、図７に示すように、保持工程Ｐ４は、軸方向Ｌの両側に分かれて配置された保持部材５０（具体的には、第一保持部材５１及び第二保持部材５２）によって複数のコア片２０を軸方向Ｌの両側から挟持する工程を含む。本実施形態では、
保持工程Ｐ４では、複数のコア片２０のそれぞれにおけるコイル３よりも径方向Ｒの外側の部分、言い換えれば、複数のコア片２０のそれぞれにおけるコア本体部２１を、軸方向Ｌの両側から挟持する。保持工程Ｐ４により複数のコア片２０の位置が保持されている状態では、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径は、第二直径Ｄ２に維持される。

３−５．加圧解除工程
加圧解除工程Ｐ５は、保持工程Ｐ４により複数のコア片２０の位置が保持されている状態で、加圧部材４０による複数のコア片２０に対する加圧を解除する工程である。本実施形態では、図８に示すように、加圧部材４０が備える加圧片４１のそれぞれを径方向Ｒの外側に移動させることで、加圧部材４０による複数のコア片２０に対する加圧を解除する。加圧解除工程Ｐ５の実行後も、複数のコア片２０の位置は、保持工程Ｐ４によって、加圧工程Ｐ３による加圧後の位置に保持される。

３−６．装着工程
装着工程Ｐ６は、保持工程Ｐ４により複数のコア片２０の位置が保持されていると共に加圧解除工程Ｐ５によって加圧工程Ｐ３による加圧が解除された状態で、規制部材９０を複数のコア片２０に装着する工程である。すなわち、加圧解除工程Ｐ５及び装着工程Ｐ６の双方により、保持工程Ｐ４により複数のコア片２０の位置が保持されている状態で、加圧工程Ｐ３による加圧が解除され、規制部材９０が複数のコア片２０に装着される。上述したように、本実施形態では、図８及び図９に示すように、規制部材９０の円筒状の本体部９１を、複数のコア片２０の外周面２０ｂに焼き嵌めにより嵌合させる。すなわち、本実施形態では、装着工程Ｐ６は、複数のコア片２０の外周面２０ｂに加熱した本体部９１を嵌める工程と、本体部９１を冷却させる工程とを含む。本体部９１の径は、冷却によって収縮した状態で複数のコア片２０のそれぞれの外周面２０ｂに当接する大きさに設定される。本実施形態では、第二保持部材５２が複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの内側に配置されており、コア片２０に対して軸方向Ｌにおける第二保持部材５２と同じ側から、規制部材９０をコア片２０に対して軸方向Ｌに近づけて、規制部材９０を複数のコア片２０の外周面２０ｂに装着する。

３−７．保持解除工程
保持解除工程Ｐ７は、保持工程Ｐ４による複数のコア片２０の保持を解除する工程である。本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、保持解除工程Ｐ７では、規制部材９０によって互いに移動不能に固定された状態の複数のコア片２０をステータ製造装置１０から取り外すべく、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径が第三直径Ｄ３となるように、支持面Ｆを縮径させる。この際、本実施形態では、装着工程Ｐ６において、規制部材９０の本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態の複数のコア片２０に対して、規制部材９０が装着されるため、支持面Ｆを縮径させても複数のコア片２０はほとんど移動しない。よって、複数のコア片２０のそれぞれの内周面２０ａが、軸方向Ｌに見て、直径が第二直径Ｄ２の真円に沿うように配置された状態（図６参照）或いはそれに近い状態のステータ１を、製造することができる。すなわち、コア内周面の真円度が小さい（真円からのずれが小さい）ステータ１を製造することができる。なお、本実施形態では、保持解除工程Ｐ７において支持面Ｆを縮径させる場合には、軸部材１２をテーパ部１３と共に軸方向Ｌにおける基台１１から離れる側（図１０における上側）に移動させるとともに、複数の支持片３１のそれぞれを径方向Ｒの内側に移動させる。

４．その他の実施形態
最後に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、規制部材９０が円筒状の本体部９１を備え、装着工程Ｐ６によって、本体部９１が複数のコア片２０の外周面に焼き嵌めされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、装着工程Ｐ６において、規制部材９０の本体部９１を、複数のコア片２０の外周面２０ｂに圧入により嵌合させる構成とすることもできる。また、規制部材９０として、複数のコア片２０の外周面２０ｂに巻かれる部材（例えばホースバンド等）を用い、装着工程Ｐ６において、当該部材を複数のコア片２０の外周面２０ｂに巻いて複数のコア片２０の径方向Ｒの移動を規制する構成とすることもできる。

（２）上記の実施形態では、加圧工程Ｐ３では、複数のコア片２０を、規制部材９０の本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態とするように、複数のコア片２０に対して加圧力を作用させる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、加圧工程Ｐ３において、複数のコア片２０を、規制部材９０の本体部９１が冷却されて収縮した後の状態に比べてコア内周面の径が大きくなる状態とするように、複数のコア片２０に対して加圧力を作用させる構成とすることもできる。すなわち、加圧工程Ｐ３において、上述した対象加圧力よりも小さい加圧力を複数のコア片２０に対して作用させる構成とすることができる。この場合、加圧工程Ｐ３の実行後の状態において支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径が、第一直径Ｄ１と第二直径Ｄ２との間の値となる。この場合においても、支持面Ｆが軸方向Ｌ視で沿うように配置される真円の直径が第一直径Ｄ１から減少する分だけ、コア内周面の真円度の低減（真円からのずれの低減）を図ることができる。

（３）上記の実施形態では、巻装工程Ｐ１では、ステータコア２に巻装された状態と同じ円筒状に形成されたコイル３に対して、複数のコア片２０を径方向Ｒの外側から挿入することで、コイル辺部４のそれぞれをスロット２４の内部に配置する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、巻装工程Ｐ１を、複数のコア片２０のそれぞれに対して環状コイル（同心巻コイル）を装着させる工程とし、配置工程Ｐ２において、環状コイルが装着された状態の複数のコア片２０を、周方向Ｃに沿って環状に配列する構成とすることもできる。

（４）上記の実施形態では、テーパ部１３が付勢ばね１４により軸方向Ｌにおける一方側に付勢され、付勢ばね１４の付勢力を利用して、支持面Ｆを径方向Ｒの外側へ向けて付勢する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、テーパ部１３が油圧シリンダ等のシリンダによって軸方向Ｌにおける一方側に付勢される構成等、支持面Ｆを径方向Ｒの外側へ向けて付勢する付勢力として、付勢ばね１４以外の付勢部材の付勢力を用いることも可能である。また、支持面Ｆを径方向Ｒの外側へ向けて付勢する付勢力の大きさが、コア片２０に対して作用する加圧力の大きさに応じて変化する構成とすることも可能である。

（５）上記の実施形態では、保持部材５０が、軸方向Ｌの両側に分かれて配置された第一保持部材５１と第二保持部材５２とによって複数のコア片２０を軸方向Ｌの両側から挟持する構成において、軸方向Ｌの一方側の保持部材５０（第二保持部材５２）のみが、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの内側に配置される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、第一保持部材５１のみが、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの内側に配置される構成や、軸方向Ｌの両側の保持部材５０（第一保持部材５１及び第二保持部材５２）が、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの内側に配置される構成とすることもできる。なお、上記のように、規制部材９０として、複数のコア片２０の外周面２０ｂに巻かれる部材を用いる場合等において、軸方向Ｌの両側の保持部材５０が、複数のコア片２０の外周面２０ｂよりも径方向Ｒの外側に配置される部分を有する構成とすることも可能である。

（６）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、複数のコア片が円筒状のコア基準面の周方向に沿って環状に配列されて構成されるステータコアを備えた回転電機用ステータの製造方法に利用することができる。

１：ステータ
２：ステータコア
２０：コア片
２０ａ：内周面
２０ｂ：外周面
３０：内側支持部材
５０：保持部材
９０：規制部材
９１：本体部
Ｃ：周方向
Ｆ：支持面
Ｌ：軸方向
Ｐ２：配置工程
Ｐ３：加圧工程
Ｐ４：保持工程
Ｐ６：装着工程
Ｒ：径方向
Ｓ：コア基準面

Claims (5)

1. 複数のコア片が円筒状のコア基準面の周方向に沿って環状に配列されて構成されるステータコアを備えた回転電機用ステータの製造方法であって、
   前記コア片の内周面を前記コア基準面の径方向の内側から支持する円筒状の支持面が、前記コア基準面の軸方向に見て前記コア基準面と同心の真円に沿う状態のまま縮径可能に構成された内側支持部材を用い、複数の前記コア片のそれぞれの内周面が前記支持面に沿うように、複数の前記コア片を前記内側支持部材の前記径方向の外側に円筒状に配置する配置工程と、
   前記配置工程の実行後に、複数の前記コア片の全てに対して前記径方向の内側へ向かう加圧力を作用させて前記支持面を縮径させる加圧工程と、
   前記加圧工程による加圧状態で、複数の前記コア片の位置を保持する保持工程と、
   前記保持工程により複数の前記コア片の位置が保持されている状態で、前記加圧工程による加圧を解除し、複数の前記コア片の前記径方向の移動を規制する規制部材を、複数の前記コア片に装着する装着工程と、を備える回転電機用ステータの製造方法。
2. 前記規制部材は、円筒状の本体部を備え、
   前記装着工程は、複数の前記コア片の外周面に加熱した前記本体部を嵌める工程を含み、
   前記加圧工程では、複数の前記コア片を、前記本体部が冷却されて収縮した後の状態に相当する状態とするように、複数の前記コア片に対して加圧力を作用させる請求項１に記載の回転電機用ステータの製造方法。
3. 前記規制部材は、円筒状の本体部を備え、
   前記装着工程は、複数の前記コア片の外周面に加熱した前記本体部を嵌める工程を含み、
   前記装着工程によって複数の前記コア片の外周面に嵌められた前記本体部が、冷却されて収縮した後の状態において複数の前記コア片に対して作用させる加圧力を、対象加圧力として、
   前記加圧工程では、前記対象加圧力に相当する加圧力を複数の前記コア片に対して作用させる請求項１又は２に記載の回転電機用ステータの製造方法。
4. 前記内側支持部材は、初期状態よりも縮径した状態で、前記加圧工程において複数の前記コア片に作用する加圧力の最大値よりも小さい予め設定された付勢力で前記支持面が前記径方向の外側へ向けて付勢されるように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機用ステータの製造方法。
5. 前記規制部材は、円筒状の本体部を備え、
   前記装着工程は、複数の前記コア片の外周面に前記本体部を嵌める工程を含み、
   前記保持工程は、前記軸方向の両側に分かれて配置された保持部材によって複数の前記コア片を前記軸方向の両側から挟持する工程を含み、
   前記軸方向の少なくとも一方側の前記保持部材は、複数の前記コア片の外周面よりも前記径方向の内側に配置される請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用ステータの製造方法。

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