JP2020068616A - ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャケットの穴およびステータの各々の軸心がほぼ一致した状態でステータがジャケットに組み込まれるとともに、ジャケットからステータに加えられる応力が低減されるステータを組み込んだモータジャケットの製造方法を提供する。【解決手段】ステータ１０を組み込んだモータジャケットの製造方法であって、ステータ１０をステータ１０の外径Ｌ１０よりも大きな径Ｌ１６を有する、ジャケット１２の穴１６に挿入する工程と、穴１６の表面およびステータ１０の間の間隙２０に弾性の接着剤１４を注入する工程と、間隙２０に接着剤１４を注入した後に所定の時間だけジャケット１２を冷却する工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法に関する。

モータに使用されるモータジャケットの製造においては、ジャケットへのステータの組み込み方法の一つとして、「焼嵌め」と呼ばれる方法が知られている。焼嵌めに関する文献としては、例えば、下記の特許文献１がある。

焼嵌めでは、まず、加熱によってジャケットを熱膨張させる。この熱膨張により、ジャケットに形成された穴の径が一時的に拡張される。次に、熱膨張前の穴の径以上の外径を有するステータを、径が拡張された穴に挿入する。そして、ジャケットの穴にステータを挿入した後は、冷却または自然な放熱によってジャケットが収縮することに伴って、元の径の大きさに戻ろうとする穴の表面にステータが抑えつけられる状態となる。このようにして、ステータがモータのジャケットに組み込まれる。

再公表ＷＯ２０１６／０３５５３３号

上記の焼嵌めにより製造されるモータジャケットにおいては、収縮するジャケットからステータに対して強く押付けるような応力が加わる。この応力は、モータの品質に悪影響を及ぼすことがあった。その悪影響とは、例えば、ステータの形状を歪ませてしまうこと等である。

そこで、本発明は、ジャケットからその内部に組み込まれるステータに加えられる応力が低減されるステータを組み込んだモータジャケットの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の態様は、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法であって、ジャケットに形成された穴にステータを挿入する挿入工程と、前記挿入工程の後に、前記ステータの外周面と前記穴の表面との間に弾性の接着剤を注入する注入工程と、前記注入工程の後に、所定の時間だけ前記ジャケットを冷却する冷却工程と、を含む。

本発明によれば、ジャケットの穴およびステータの各々の軸心がほぼ一致した状態でステータをジャケットに組み込むことができるとともに、ジャケットからステータに加えられる応力を低減することができる。

第１の実施の形態の製造方法によってステータがジャケットに組み込まれたときの状態を示す断面図である。 第１の実施の形態のステータがジャケットに挿入された段階での状態を示した断面図である。 図３Ａは、第１の実施の形態の間隙に接着剤が注入された段階での状態を示した一部拡大断面図である。図３Ｂは、ジャケットが冷却によって収縮したときの状態を部分的に示した一部拡大断面図である。 変形例１の製造方法によってステータがジャケットに組み込まれたときの状態を示す断面図である。 変形例３の製造方法によってステータがジャケットに組み込まれたときの状態を示す断面図である。

本発明に係るステータを組み込んだモータジャケットの製造方法について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の製造方法によってステータ１０がジャケット１２に組み込まれたときの状態を示す断面図である。

図１に示されたように、ステータコア１０ａと巻線部１０ｂとを有するステータ１０が、ジャケット１２に形成された円形の穴１６に挿入されている。また、巻線部１０ｂはステータコア１０ａに支持されており、図１のような断面視で見ると、巻線部１０ｂの一端と他端とのそれぞれがステータコア１０ａの上側と下側とから突出している。そして、このように構成されたステータ１０は、穴１６の内側において、接着剤１４によりジャケット１２と接着されている。このときのステータ１０とジャケット１２とは、お互いの軸心がほぼ一致している。

ジャケット１２の穴１６について、さらに詳しく説明する。ジャケット１２に形成された穴１６は、ジャケット１２の開口端部１８から第１の所定の深さＤ１まではステータコア１０ａの外径（ステータ１０の外径）Ｌ１０よりも大きな径Ｌ１６で形成されている。また、穴１６は、第１の所定の深さＤ１以降ではステータ１０の外径Ｌ１０よりも小さい径Ｌ１６´で形成されている。

以下では、ジャケット１２の開口端部１８から第１の所定の深さＤ１までの穴１６内部の領域を第１の領域１６ａと称する。また、第１の所定の深さＤ１以降の穴１６内部の領域を第２の領域１６ｂと称する。

図１のように、第１の領域１６ａには、ステータコア１０ａが収まっている。また、第２の領域１６ｂには、巻線部１０ｂのうちの図１中でステータコア１０ａの下側に位置する部分が収まっている。なお、第１の領域１６ａには、巻線部１０ｂのうちの図１中でステータコア１０ａの上側に位置する部分も収まることが好ましい。

以下、図１の構成を得るための、製造方法を説明する。

図２は、第１の実施の形態のステータ１０がジャケット１２に挿入された段階での状態を示した断面図である。

まず、図２に示されたように、ステータ１０を、ジャケット１２に形成されており、且つ、該ステータ１０の外径Ｌ１０よりも大きな径Ｌ１６を有する穴１６に挿入する（挿入工程）。本実施の形態では、ステータ１０には金属材料が含まれる。また、ジャケット１２には、冷却されたときの収縮率がステータ１０よりも高い金属材料または樹脂材料が含まれる。

穴１６は、第１の領域１６ａ（ジャケット１２の開口端部１８から第１の所定の深さＤ１まで）ではステータ１０の外径Ｌ１０よりも大きな径Ｌ１６となるように形成されている。また、穴１６は、第２の領域１６ｂ（第１の所定の深さＤ１以降）ではステータ１０の外径Ｌ１０よりも小さい径Ｌ１６´となるように形成されている。

なお、任意の径および深さを有する穴１６をジャケット１２に形成する工程（穴形成工程）は、既知の方法によってもよい。したがって、穴形成工程に関する説明は、本実施の形態では割愛する。

本実施の形態では、第１の領域１６ａにおける穴１６の径Ｌ１６がステータ１０の外径Ｌ１０よりも大きいため、ステータ１０を穴１６に挿入することが容易である。したがって、ステータ１０を挿入する前段階でジャケット１２を熱膨張させる必要がない。また、第２の領域１６ｂにおける穴１６の径Ｌ１６´は、ステータ１０の外径Ｌ１０よりも小さい。したがって、ステータコア１０ａが第２の領域１６ｂよりも深いところまで挿入されることが防止される。

上記した穴１６へのステータ１０の挿入は、少なくとも、ステータコア１０ａの側面と穴１６（ジャケット１２）の表面とが直接的に接触しないように行う。これにより、図２のように、第１の領域１６ａにおいて、穴１６の表面およびステータ１０の間に間隙２０が生じる。

図３Ａは、第１の実施の形態の間隙２０に接着剤１４を注入した段階での状態を示した一部拡大断面図である。

ステータ１０の穴１６への挿入の完了後、穴１６の表面および穴１６に挿入されたステータ１０の間の間隙２０に接着剤１４を注入する（注入工程）。これにより、図３Ａに示されたように、ステータ１０の側面と穴１６（ジャケット１２）の表面との間に接着剤１４が入り込み、ステータ１０とジャケット１２とがお互いに接着される。ここで、上記したように、間隙２０は、ステータ１０の側面と穴１６の表面とが直接的に接触しないように形成されている。したがって、その間隙２０に注入される接着剤１４もまた、ステータ１０の側面と穴１６の表面との直接的な接触を阻む。なお、接着剤１４は、ステータ１０およびジャケット１２よりも弾性力が高い。

本実施の形態では、第２の領域１６ｂにおける穴１６の径Ｌ１６´は、ステータ１０の外径Ｌ１０よりも小さい。したがって、接着剤１４を注入したときに、接着剤１４が第２の領域１６ｂに侵入することが、ステータ１０および穴１６の表面により防止される。

図３Ｂは、ジャケット１２が冷却によって収縮したときの状態を部分的に示した一部拡大断面図である。

間隙２０に接着剤１４を注入した後は、所定の時間だけジャケット１２を冷却する（冷却工程）。既に説明したように、ジャケット１２には、冷却による収縮率がステータ１０よりも高い材料が採用されている。したがって、ジャケット１２を冷却することによって、径方向で押圧するような応力がジャケット１２からステータ１０に加えられる。そのため、ジャケット１２が冷却されると、図３Ｂのように、接着剤１４の径方向での厚みが冷却前（図３Ａ参照）と比較して薄くなる。

径方向で押圧するような応力がジャケット１２からステータ１０に加わることで、ステータ１０とジャケット１２とのお互いが、接着剤１４によって良好に接着される。それのみならず、このとき、ステータ１０の軸心は、加えられる応力の大きさがステータ１０の側面の全体にわたって等しくなる位置、すなわち、穴１６の軸心の方向に移動する。このように、ジャケット１２を所定時間冷却することで、ステータ１０および穴１６の各々の軸心がほぼ一致する。

モータの品質という観点では、ステータ１０がジャケット１２に組み込まれた状態において、ステータ１０および穴１６の各々の軸心が一致していることが理想的である。しかしながら、第１の領域１６ａにおける穴１６の径Ｌ１６をステータ１０の外径Ｌ１０よりも大きくすると、ステータ１０の挿入が容易となる一方、ステータ１０と穴１６との各々の軸心を一致させること、およびその状態を維持することが困難となる。そこで、本実施の形態では、以上のように、間隙２０に接着剤１４を注入してステータ１０とジャケット１２とを接着した。これにより、ジャケット１２の収縮に伴って生じる応力が、接着剤１４を介してステータ１０に加わるようにした。このようにして、本実施の形態では、穴１６の径Ｌ１６がステータ１０の外径Ｌ１０よりも大きい場合であっても、ステータ１０および穴１６の各々の軸心がほぼ一致するようにした。また、接着剤１４により、ステータ１０の形状が応力によって歪むおそれが低減されるようにした。

以上のようにして、本実施の形態では、ジャケット１２の冷却に伴って生じる応力によってステータ１０および穴１６の各々の軸心をほぼ一致させつつ、且つ、その応力によってステータ１０の形状が歪むおそれも低減されるようにした。

所定時間だけジャケット１２を冷却した後は、例えば、ジャケット１２を温めたり、常温下で放置することによってジャケット１２を膨張させ、常温下の状態に戻す。これにより、図１に示されたような、ステータ１０がジャケット１２に組み込まれた構造を得る。このとき、ステータ１０とジャケット１２とは接着剤１４により接着されているので、ジャケット１２の膨張に伴って径方向に引っ張るような応力がステータ１０に加えられる。しかしながら、このときの応力の大きさはステータ１０の側面の全体にわたってほぼ均一であり、ステータ１０の特定の箇所に極端に大きな力が加えられることが抑制されている。そして、ステータ１０の特定の箇所に極端に大きな力が加えられることが抑制されることにより、ステータ１０の軸心がずれてしまうおそれが抑制される。また、本実施の形態では、ステータ１０とジャケット１２との間の接着剤１４が応力を吸収するので、ステータ１０の特定の箇所に極端に大きな力が加えられることがより一層抑制される。これにより、例えば、ステータ１０の形状が歪むことが抑制される。

以上のようにして、ジャケット１２へのステータ１０の組み込みが完了する。上記したように、本実施の形態によれば、ジャケット１２の穴１６およびステータ１０の各々の軸心がほぼ一致した状態でステータ１０をジャケット１２に組み込むことができるとともに、ジャケット１２からステータ１０に加えられる応力を低減することができる。

［変形例］
以上、本発明の一例として第１の実施の形態が説明されたが、上記第１の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

（変形例１）
例えば、穴形成工程において、ステータ１０の外周面と対向する穴１６の表面のうちの一部領域に接着剤溜りを形成してもよい。

図４は、変形例１の製造方法によってステータ１０がジャケット１２に組み込まれたときの状態を示す断面図である。

変形例１では、例えば図４に示されたように、第１の領域１６ａにおける穴１６の表面のうち、穴１６の深さ方向と平行な表面の一部領域に凹部２２を形成する。図４の例では、凹部２２は、平面視で穴１６の全周方向にわたって、且つ、穴１６の深さ方向における位置を一定にして、リング状に形成されていることとする。このようにして、変形例１では、穴１６の全周方向に亘った接着剤溜りを形成する。

凹部２２の形成は、上述したように、穴形成工程（挿入工程の前）で行えばよい。凹部２２が形成されることによって、ステータ１０の外周面と対向する穴１６の表面のうちの、一部領域以外の他領域の穴１６の径Ｌ１６の長さ（第１距離）よりも、一部領域の穴１６の径Ｌ１６´´の長さ（第２距離）が長くなる。したがって、接着剤溜りが形成された部分（一部領域）においては、注入工程において接着剤１４を注入したときに、第１の実施の形態と比較して、接着剤１４の径方向での厚みが厚くなる。これにより、接着剤溜りが形成された部分（一部領域）において、ジャケット１２からステータ１０に加えられる応力がより一層低減されるようになる。

なお、凹部２２で構成される接着剤溜りは、穴１６の全周ではなく、穴１６の軸心を中心に対向する２つの凹部２２であってもよい。このとき、凹部２２の各々は、ジャケット１２からステータ１０に加えられる応力の径方向成分が穴１６の深さ方向のどの位置においても釣り合うように、図４のような断面視で見たときに穴１６の軸心を中心とする線対称となるように設けられることが好ましい。

（変形例２）
第１の実施の形態では、ステータ１０を穴１６に挿入した後、間隙２０に接着剤１４を注入した。例えば、接着剤１４は、ステータ１０を穴１６に挿入する前段階において、予め穴１６の表面に塗布されてもよい。これによっても、第１の実施の形態と同様に、ジャケット１２からその内部に組み込まれるステータ１０に加えられる応力が低減される。

（変形例３）
図５は、変形例３の製造方法によってステータ１０がジャケット１２に組み込まれたときの状態を示す断面図である。

例えば、一部領域からジャケット１２の開口端部１８まで、径の長さが第２距離である穴１６を形成してもよい。例えば、図５では、径の長さが、第２の所定の深さＤ２（一部領域の下端位置）から開口端部１８までは第２距離であり、第２の所定の深さＤ２以下では第１距離である穴１６を形成している。これにより、第２の所定の深さＤ２からステータコア１０ａの上側までの間に、接着剤溜りを形成することができる。変形例３では、注入工程において、接着剤溜りへの接着剤１４の注入を、変形例１と比較して、容易に行うことができる。

［実施の形態から得られる技術的思想］
上記実施の形態および変形例から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

ステータ（１０）を組み込んだモータジャケットの製造方法であって、ジャケット（１２）に形成された穴（１６）にステータ（１０）を挿入する挿入工程と、前記挿入工程の後に、前記ステータ（１０）の外周面と前記穴（１６）の表面との間に弾性の接着剤（１４）を注入する注入工程と、前記注入工程の後に、所定の時間だけ前記ジャケット（１２）を冷却する冷却工程と、を含む。

これにより、ジャケット（１２）の穴（１６）およびステータ（１０）の各々の軸心がほぼ一致した状態でステータ（１０）をジャケット（１２）に組み込むことができるとともに、ジャケット（１２）からステータ（１０）に加えられる応力を低減することができる。

前記挿入工程の前に、前記ジャケット（１２）に前記穴（１６）を形成する穴形成工程をさらに含み、前記穴形成工程では、前記ステータ（１０）の外周面と対向する前記穴（１６）の表面のうちの一部領域に接着剤溜りを形成してもよい。これにより、穴（１６）の径方向における接着剤（１４）の長さが長くされ、ジャケット（１２）からステータ（１０）に加えられる応力がより低減される。

前記穴形成工程では、前記穴（１６）の全周方向に亘って前記接着剤溜りを形成してもよい。これにより、穴（１６）の全周方向において、ジャケット（１２）からステータ（１０）に加えられる応力がより低減される。

前記穴形成工程では、前記ステータ（１０）の外周面と対向する前記穴（１６）の表面のうちの、前記一部領域以外の他領域の前記穴（１６）の径の長さを第１距離（Ｌ１６）とし、前記一部領域の前記穴の径の長さを第２距離（Ｌ１６´´）としたとき、該第１距離（Ｌ１６）よりも該第２距離（Ｌ１６´´）を長くすることで、前記接着剤溜りを形成してもよい。これにより、径の長さが第２距離（Ｌ１６´´）となる一部領域において、ジャケット（１２）からステータ（１０）に加えられる応力がより低減される。

前記穴形成工程では、前記一部領域から前記ジャケット（１２）の開口端部（１８）まで、径の長さが前記第２距離（Ｌ１６´´）である前記穴（１６）を形成してもよい。これにより、接着剤溜りに接着剤（１４）を注入することが容易となる。

１０…ステータ １０ａ…ステータコア
１０ｂ…巻線部 １２…ジャケット
１４…接着剤 １６…穴
１６ａ…第１の領域 １６ｂ…第２の領域
１８…開口端部 ２０…間隙
２２…凹部 Ｌ１０…ステータの外径
Ｌ１６…穴の径（第１距離） Ｌ１６´…第２の領域の穴の径
Ｌ１６´´…穴の径（第２距離） Ｄ１…第１の所定の深さ
Ｄ２…第２の所定の深さ

Claims (5)

1. ジャケットに形成された穴にステータを挿入する挿入工程と、
   前記挿入工程の後に、前記ステータの外周面と前記穴の表面との間に弾性の接着剤を注入する注入工程と、
   前記注入工程の後に、所定の時間だけ前記ジャケットを冷却する冷却工程と、
   を含む、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記挿入工程の前に、前記ジャケットに前記穴を形成する穴形成工程をさらに含み、
   前記穴形成工程では、前記ステータの外周面と対向する前記穴の表面のうちの一部領域に接着剤溜りを形成する、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法。
3. 請求項２に記載の製造方法であって、
   前記穴形成工程では、前記穴の全周方向に亘って前記接着剤溜りを形成する、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法。
4. 請求項２または３に記載の製造方法であって、
   前記穴形成工程では、前記ステータの外周面と対向する前記穴の表面のうちの、前記一部領域以外の他領域の前記穴の径の長さを第１距離とし、前記一部領域の前記穴の径の長さを第２距離としたとき、該第１距離よりも該第２距離を長くすることで、前記接着剤溜りを形成する、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法であって、
   前記穴形成工程では、前記一部領域から前記ジャケットの開口端部まで、径の長さが前記第２距離である前記穴を形成する、ステータを組み込んだモータジャケットの製造方法。

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