JP2015133809A - ステータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、各組の巻線群は、分割コア同士が予め定めた間隔にそれぞれ開けられているので、各組の巻線群の各分割コアを、互いに他の巻線群の各分割コア間に配置できる。そして、各組の巻線群の各分割コアをそれぞれ予め定めた順序に一方向に一列に配置した後に、環状化することによって、各巻線の占積率の高く低コストのステータを簡単に作ることができる。
上記ステータの製造方法において、前記予め定めた間隔は、他の巻線群の分割コアの1個分以上の間隔であることが好ましい。
上記ステータの製造方法において、前記インシュレータは、U相及びV相の各分割コアにそれぞれ装着される第1インシュレータと、W相の各分割コアにそれぞれ装着される第2インシュレータとからなり、前記第1インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面に凹設され、周方向に案内される前記渡り線を軸方向に移動不能に支持する渡り線案内溝を有し、前記第2インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面と径方向に対峙した外壁を軸方向に延出し、その外壁と前記内壁との間に、周方向に案内される前記渡り線を径方向外側に移動不能に支持するガイド溝を有したものであり、前記巻線群合体工程は、第1合体工程と第2合体工程とを有し、前記第1合体工程では、U相の巻線群の各分割コアに対して、V相の巻線群の各分割コアの姿勢をV相の渡り線を回転中心に回転させて、V相の渡り線をU相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させた後に、V相の巻線群の各分割コアの姿勢を元の姿勢に戻して、U相の渡り線をV相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させ、その後の前記第2合体工程では、合体したU相及びV相の巻線群の各分割コアに対して、W相の巻線群の各分割コアを軸方向に対峙するU相及びV相の渡り線に向かって移動させ、U相及びV相の渡り線をW相の巻線群の各分割コアの前記第2インシュレータに形成した前記ガイド溝に嵌合させるとともに、W相の渡り線をU相及びV相の巻線群の各分割コアの前記第1インシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させることが好ましい。
上記ステータの製造方法において、前記インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面に凹設され、周方向に案内される前記渡り線を軸方向に移動不能に支持する渡り線案内溝であり、前記巻線群合体工程は、U相、V相及びW相の前記巻線群のうちの1つの巻線群の前記インシュレータの渡り線案内溝に他の2相の巻線群の渡り線が嵌合されるとともに、各相の前記分割コアが渡り線の周囲の異なる位置に配置されるように各相の巻線群を配置する巻線群配置工程と、前記巻線群配置工程の後、前記他の2相の巻線群の各分割コアの姿勢をそれらの渡り線を回転中心に回転させることで、前記各ティース部が同一方向を向くように前記各巻線群の各分割コアをそれぞれ予め定めた順序に一方向に一列に並べる巻線群回転工程とを有することが好ましい。
以下、ブラシレスモータに備えたステータの第1実施形態について説明する。
図1に示すように、ブラシレスモータ1は、有底円筒状のハウジング2の内周面に固定された円環状のステータ3と、そのステータ3の内側に配置されロータ4(図1では一点鎖線で示す)とを備えている。ロータ4は、回転軸5に固着され、同回転軸5の中心軸線Oを回転中心として回転する。ロータ4は、周方向に配置される複数のマグネット(図示略)を有し、そのマグネットがステータ3と径方向に対向配置されるように同ステータ3の内側に配置されている。
ステータコア6は、分割構造であって、12個のティース部T1〜T12の内の1つのティース部Tをそれぞれ有するように周方向に12分割してなる12個の分割コアCから構成されている。
ちなみに、環状化する前に、12個の分割コアCのティース部T、即ち、第1〜第12ティース部T1〜T12に対し、それぞれ対応する巻線U1〜U4、V1〜V4、W1〜W4が巻回される。
図3(a)、(b)に示すように、第1インシュレータ7は、絶縁性樹脂材料にて成形され、軸方向に2分割された同一形状の第1分割インシュレータ7aと第2分割インシュレータ7bから構成されている。そして、第1分割インシュレータ7aは、軸方向一側から第1及び第2巻線群G1,G2が巻回される各分割コアCに装着される。反対に、第2分割インシュレータ7bは、軸方向他側から第1及び第2巻線群G1,G2が巻回される各分割コアCに装着される。
第1分割インシュレータ7aは、ティース部Tにおける軸方向の一側半分の胴部(延出部分)を被覆するティース被覆部11と、分割環状部Caにおける軸方向の一側半分のティース部T側内側面と軸方向一側の外側面を被覆する環状部被覆部12を有している。
第2分割インシュレータ7bは、第1分割インシュレータ7aと同一形状に形成され、第1分割インシュレータ7aと180°反転させて使用される。従って、第2分割インシュレータ7bの各構成部分の詳細な説明は、図3から容易に理解できるため、第1分割インシュレータ7aの各構成部分の名称と符号を同じにして省略する。
(第2インシュレータ8)
図4(a)、(b)に示すように、第2インシュレータ8は、絶縁性樹脂材料にて成形され、軸方向に2分割された同一形状の第3分割インシュレータ8aと第4分割インシュレータ8bから構成されている。第3分割インシュレータ8aは、第3巻線群G3が巻回される各分割コアCに対し軸方向一側から装着される。反対に、第4分割インシュレータ8bは、第3巻線群G3が巻回される各分割コアCに対し軸方向他側から装着される。
第3分割インシュレータ8aは、ティース部Tにおける軸方向の一側半分の胴部(延出部分)を被覆するティース被覆部31と、分割環状部Caにおける軸方向の一側半分のティース部T側内側面と軸方向一側の外側面を被覆する環状部被覆部32を有している。
そして、本実施形態では、第4渡り線案内溝36aには、第3ヨーク被覆部32cから軸方向一側方向へW相の渡り線Lw、V相の渡り線Lv、U相の渡り線Luの各端部が順に配置される。従って、これら各渡り線Lw,Lv,Luは、外壁36によって径方向外側に飛び出しにくくなっている。
第4分割インシュレータ8bは、第3分割インシュレータ8aと同一形状に形成され、第3分割インシュレータ8aと180°反転させて使用される。従って、第4分割インシュレータ8bの各構成部分の詳細な説明は、図4から容易に理解できるため、第3分割インシュレータ8aの各構成部分の名称と符号を同じにして省略する。
次に、第1インシュレータ7を装着した第1及び第2巻線群G1,G2の各分割コアC、及び、第2インシュレータ8を装着した第3巻線群G3の各分割コアCに巻線を巻回する方法(巻線群作成工程)について説明する。
図5(a)に示すように、第1巻線群G1の第1、第4、第7、第10分割コアC1,C4,C7,C10は、互いに一定の間隔Dを開けつつ直線的に配置される。このとき、第1、第4、第7、第10分割コアC1,C4,C7,C10は、同一方向を向く姿勢で配置される。詳しくは、第1、第4、第7、第10分割コアC1,C4,C7,C10は、それらのティース部T1,T4,T7,T10が分割コア並設方向(図5において左右方向)と直交する同一方向を向くように配置される。そして、上記間隔Dは、2個の分割コアCが介在できる間隔である。なお、このとき第1、第4、第7、第10分割コアC1,C4,C7,C10には、第1インシュレータ7が装着されている。
図5(b)に示すように、その第2巻線群G2の第2、第5、第8、第11分割コアC2,C5,C8,C11を、同じく間隔Dを開けて配置する。第2巻線群G2の第2、第5、第8、第11分割コアC2,C5,C8,C11には、第1インシュレータ7が装着されている。
図5(c)に示すように、その第3巻線群G3の第3、第6、第9、第12分割コアC3,C6,C9,C12を、同じく間隔Dを開けて配置する。第3巻線群G3の第3、第6、第9、第12分割コアC3,C6,C9,C1には、第2インシュレータ8が装着されている。
(第1巻線群G1と第2巻線群G2の合体(第1合体工程))
図6に示すように、第1及び第2巻線群G1,G2の各分割コアCは、共に第1インシュレータ7が装着されるとともに、X矢印方向に連なって合体される。このとき、各分割コアCは、ティース部TがY矢印方向(X矢印方向に対して直交方向)を向くように配置されている。
また、第2巻線群G2の各分割コアCは、第1分割インシュレータ7aに形成した第2渡り線案内溝16bに、V相の渡り線Lvの端部が嵌合している。
第1巻線群G1の各分割コアCと第2巻線群G2の各分割コアCとが合体配置されたとき、渡り線Lu,Lvの長さ(間隔D)は分割コアC二個分の長さに設定されている。そのため、並設した2個の第1及び第2巻線群G1,G2の分割コアCと並設した2個の第1及び第2巻線群G1,G2の分割コアCとの間に分割コアC1個分の空間がそれぞれ形成される。
(第1及び第2巻線群G1,G2と第3巻線群G3との合体(第2合体工程))
第3巻線群G3の各分割コアCは、第2インシュレータ8が装着されるとともに、X矢印方向に連なっている。このとき、各分割コアCは、ティース部TがY矢印方向に向くように配置されている。
次に、図9に示すように、第3巻線群G3の各分割コアCを、合体した第1及び第2巻線群G1,G2の各分割コアCに対して、反Z矢印方向であって、前記各空間と対峙する位置に配置する。そして、第3巻線群の各分割コアCを、Z矢印方向に移動させて、前記各空間にそれぞれ介在させる。
次に、上記したブラシレスモータ1の作用について記載する。
(1)各相の巻線U1〜U4,V1〜V4,W1〜W4を形成する分割コアCを、それぞれ相毎に分割コアCが一定の間隔Dを開けて連なる第1〜第3巻線群G1〜G3とした。そして、それら巻線群G1〜G3毎に、導線Lにて各相の巻線U1〜U4,V1〜V4,W1〜W4を形成したので、巻回に際して邪魔になるものが近くになく、巻線U1〜U4,V1〜V4,W1〜W4の占積率を上げることができる。
これを、第1巻線群G1について、4個の分割コアCに間隔Dを開けて巻線群を形成し、続いて、始端部LSuと終端部LEuの両長さ分の間隔を開けて、再び新たな4個の分割コアCに間隔Dを開けて巻線群を形成しこれを繰り返し多数の巻線群からなる集合体を形成する。
次に、ブラシレスモータに備えたステータの第2実施形態を説明する。
本実施形態は、分割コアCに装着するインシュレータに特徴を有し、1種類のインシュレータが全ての分割コアCに装着される点に第1実施形態と相異する。従って、本実施形態では、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通部分については符号を同じにして詳細な説明を省略する。
(第1巻線群G1と第2巻線群G2の合体(第1合体工程))
第1巻線群G1と第2巻線群G2の合体は、第1実施形態と同様な方法で行われる(図6及び図7参照)。
合体した第1及び第2巻線群G1,G2と第3巻線群G3との合体は、先の第1巻線群G1と第2巻線群G2との合体と同様な方法で行われる。
以上詳述したように、第2実施形態は、第1実施形態の記載した(1)〜(5)の効果とほぼ同様の効果を有する。また、それらに加えて、以下の効果を有する。
(10)上記実施形態によれば、合体させる動作が、いずれも分割コアCの姿勢を回動させ、元の姿勢に戻す動作なので、合体させる動作が簡単となり製造システムを安価に構築することができる。
・上記第2実施形態おいて、第1実施形態で説明したように、1本の導線Lにて連続して形成した多数の巻線群からなる集合体を、各第1〜第3巻線群G1〜G3についてそれぞれ形成する。そして、各集合体から、1つの第1〜第3巻線群G1〜G3をそれぞれ事前に作るようにして実施してもよい。
・上記第2実施形態の巻線群合体工程では、まず第1合体工程で第1及び第2巻線群G1,G2を合体し、その後の第2合体工程で、合体した第1及び第2巻線群G1,G2と第3巻線群G3とを合体したが、この製造方法に特に限定されるものではなく、例えば図12〜図18に示す合体方法としてもよい。
まず、第1〜第3巻線群G1〜G3を所定の位置関係で配置する巻線群配置工程を行う。この工程では、まず、第1〜第3巻線群G1〜G3を図12及び図13に示すように配置する。このとき、第1〜第3巻線群G1〜G3のそれぞれにおいて、各分割コアCは上記第2実施形態と同様に、互いに一定の間隔D(図10参照)を開けつつ直線的に並設される。
次に、第1〜第3巻線群G1〜G3の各分割コアCをU相、V相、W相の順で一方向に一列に並べる巻線群回転工程を行う。この工程では、第1及び第3巻線群G1,G3の分割コアCがそれぞれ自身の渡り線Lu,Lwを中心として回転されることで、各巻線群G1〜G3の各分割コアCが一方向に一列に並べられる。
これを、図19(a)、(b)に示すように、第3ヨーク被覆部12cの軸方向外側面であってそれぞれの分割内壁13a,13bより径方向外側に、径方向に並ぶ3つの第1〜第3渡り線案内溝16a〜16cを分割環状部Caに沿って円弧状にそれぞれ形成する。そして、第1渡り線案内溝16aにはU相の渡り線Luを、第2渡り線案内溝16bにはV相の渡り線Lvを、第3渡り線案内溝16cにはW相の渡り線Lwをそれぞれ割り当てるようにして実施してもよい。
例えば、図21(a)、(b)に示すように、第1巻線群G1において、巻線U2及び巻線U3の間の渡り線Luの中間にターミナル部材40を電気的に接続するとともに、始端部LSuと終端部LEuを互いに電気的に接続する。これにより、始端部LSu及び終端部LEuとターミナル部材40との間に、巻線U1,U2と巻線U3,U4との並列回路が構成される。
また、例えば図23(a)、(b)に示すように、巻線群Gの分割コアCの個数を6個とし、それらの分割コアCに対して1本の導線Lを連続して巻回することで、U相の巻線Ua,Ub、V相の巻線Va,Vb、W相の巻線Wa,Wbを順に形成する。巻線Ubと巻線Vaとの間に形成される渡り線50a(導線L)の中間にターミナル部材51aを電気的に接続し、巻線Vbと巻線Waとの間に形成される渡り線50b(導線L)の中間にターミナル部材51bを電気的に接続する。そして、導線Lの巻き始めの始端部LSと巻き終わりの終端部LEとを電気的に接続する。これにより、巻線Ua,Ub,Va,Vb,Wa,Wbは、各相で2つの巻線が直列接続されたデルタ結線で構成される。なお、このような構成では、巻線群Gは異相の巻線Ua,Ub,Va,Vb,Wa,Wbを備えた構成となっている。
図24に示すように、各渡り線案内溝16a〜16cは、周方向中央部側(開口部14側)に形成された直線部61と、その直線部61と周方向外側で連続して繋がる円弧部62とを有している。直線部61は、平面視(ステータ3の軸方向視)において、径方向(ティース被覆部11の延出方向)と直交する直線状をなす。円弧部62は、平面視において、ステータ3の中心軸線を中心とする円弧状をなす。つまり、各渡り線案内溝16a〜16cは、周方向中央よりの部位が直線状をなし、それ以外の周方向外側付近の部位が円弧状をなしている。
図26には、図24の第1インシュレータ7を装着した第1巻線群G1を一例として示す。第1巻線群G1の各渡り線Luが直線状となる状態(分割コア環状化工程の前の状態)において、渡り線Luは、渡り線案内溝16aの直線部61に奥まで嵌め込まれるとともに、円弧部62に対しては径方向に間隔を空けた状態(浮いた状態)で部分的に入り込んでいる。
・上記各実施形態では、ステータ3は12個のティース部Tを備えたが、ティース部Tの数が11個以下であったり、13個以上であったりしてもよい。
Claims (8)
- 分割環状部と、その分割環状部の周方向中間部分から径方向内側に延出したティース部とからなる分割コアにインシュレータを装着し、そのインシュレータを装着した複数個の分割コアを1組とし、その組を複数有し、その各組の各分割コアをそれぞれ予め定めた順序で連接して、円環状に形成するとともに、前記インシュレータを装着した各分割コアにおいて、自身の組の各分割コアのティース部に巻回される自身の組の巻線間が渡り線で繋いでなるステータの製造方法であって、
1つの導線にて連続して巻線が巻回されるとともに、前記渡り線のために巻線と巻線の間が予め定めた間隔に開けられて連なるように連結された巻線群を、前記複数の組毎に用意する巻線群作成工程と、
それぞれ自身巻線群の各分割コアを、他の巻線群の連なる分割コア間に配置して、各巻線群の各分割コアをそれぞれ予め定めた順序に一方向に一列に並べる巻線群合体工程と、
予め定めた順序に一方向に一列に並んだ各巻線群の各分割コアを環状化する分割コア環状化工程と
を有し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、
各巻線群の各分割コアに装着された前記インシュレータは、その前記ティース部基端側の分割環状部の軸方向外側面に、内壁が前記分割環状部に沿って周方向に形成され、
前記内壁の周方向中間部に径方向には、貫通する開口部が形成され、
前記開口部にて周方向に2分された前記内壁の各径方向外側には、自身の巻線群の各分割コアのティース部に巻回される自身の巻線群の巻線間を繋ぐ渡り線と、他の巻線群の各分割コアのティース部に巻回される他の巻線群の巻線間を繋ぐ渡り線とを、周方向に案内する案内部が形成されたことを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1又は2に記載のステータの製造方法において、
前記予め定めた間隔は、他の巻線群の分割コアの1個分以上の間隔であることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータの製造方法において、
前記巻線群は、モータの相毎に用意されるものであり、
前記モータの相数は、U相、V相及びW相の3相であり、
前記予め定めた間隔は、分割コアの2個分以上の間隔であることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項2に従属する請求項4に記載のステータの製造方法において、
前記インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面に凹設され、周方向に案内される前記渡り線を軸方向に移動不能に支持する渡り線案内溝であり、
前記巻線群合体工程は、第1合体工程と第2合体工程とを有し、
前記第1合体工程では、U相の巻線群の各分割コアに対して、V相の巻線群の各分割コアの姿勢をV相の渡り線を回転中心に回転させて、V相の渡り線をU相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させた後に、V相の巻線群の各分割コアの姿勢を元の姿勢に戻して、U相の渡り線をV相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させ、
その後の前記第2合体工程では、合体したU相及びV相の巻線群の各分割コアに対して、W相の巻線群の各分割コアの姿勢をW相の渡り線を回転中心に回転させて、W相の渡り線をU相及びV相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させた後に、W相の巻線群の各分割コアの姿勢を元の姿勢に戻して、U相及びV相の渡り線をW相の巻線群の各分割コアの前記インシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項2に従属する請求項4に記載のステータの製造方法において、
前記インシュレータは、U相及びV相の各分割コアにそれぞれ装着される第1インシュレータと、W相の各分割コアにそれぞれ装着される第2インシュレータとからなり、
前記第1インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面に凹設され、周方向に案内される前記渡り線を軸方向に移動不能に支持する渡り線案内溝を有し、
前記第2インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面と径方向に対峙した外壁を軸方向に延出し、その外壁と前記内壁との間に、周方向に案内される前記渡り線を径方向外側に移動不能に支持するガイド溝を有したものであり、
前記巻線群合体工程は、第1合体工程と第2合体工程とを有し、
前記第1合体工程では、U相の巻線群の各分割コアに対して、V相の巻線群の各分割コアの姿勢をV相の渡り線を回転中心に回転させて、V相の渡り線をU相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させた後に、V相の巻線群の各分割コアの姿勢を元の姿勢に戻して、U相の渡り線をV相の巻線群の各分割コアのインシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させ、
その後の前記第2合体工程では、合体したU相及びV相の巻線群の各分割コアに対して、W相の巻線群の各分割コアを軸方向に対峙するU相及びV相の渡り線に向かって移動させ、U相及びV相の渡り線をW相の巻線群の各分割コアの前記第2インシュレータに形成した前記ガイド溝に嵌合させるとともに、W相の渡り線をU相及びV相の巻線群の各分割コアの前記第1インシュレータに形成した前記渡り線案内溝にそれぞれ嵌合させることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項2に従属する請求項4に記載のステータの製造方法において、
前記インシュレータの前記案内部は、周方向に2分された前記内壁の各径方向外側面に凹設され、周方向に案内される前記渡り線を軸方向に移動不能に支持する渡り線案内溝であり、
前記巻線群合体工程は、
U相、V相及びW相の前記巻線群のうちの1つの巻線群の前記インシュレータの渡り線案内溝に他の2相の巻線群の渡り線が嵌合されるとともに、各相の前記分割コアが渡り線の周囲の異なる位置に配置されるように各相の巻線群を配置する巻線群配置工程と、
前記巻線群配置工程の後、前記他の2相の巻線群の各分割コアの姿勢をそれらの渡り線を回転中心に回転させることで、前記各ティース部が同一方向を向くように前記各巻線群の各分割コアをそれぞれ予め定めた順序に一方向に一列に並べる巻線群回転工程と
を有することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項7に記載のステータの製造方法において、
前記渡り線案内溝は、U相の渡り線が嵌合される第1渡り線案内溝と、V相の渡り線が嵌合される第2渡り線案内溝と、W相の渡り線が嵌合される第3渡り線案内溝とが軸方向に沿って順に形成されてなり、
前記巻線群配置工程では、V相の巻線群の前記インシュレータの前記第1及び第3渡り線案内溝にU相及びW相の渡り線を嵌合するとともに、各相の前記分割コアを渡り線の周囲の異なる位置に配置し、
前記巻線群回転工程では、V相の巻線群の分割コアの向きに合わせるように、U相及びW相の巻線群の各分割コアを回転させることを特徴とするステータの製造方法。
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