JP2022063083A - モータのステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステータコアの溝内に配置された線材の積層体の内周面を少ないスペースで絶縁する。【解決手段】 モータのステータの製造方法であって、第１～第３工程を有する。前記第１工程では、内周面に溝を有するステータコアの前記溝内にコイルの線材の積層体を挿入する。前記第１工程では、前記積層体の外周面と側面が第１絶縁シートに覆われるとともに前記積層体の内周面が露出するように前記溝内に前記積層体を挿入する。前記第２工程では、前記溝内に前記積層体を挿入した後に、前記積層体の前記内周面を第２絶縁シートで覆う。前記第３工程では、前記積層体の前記線材のうちの最も内周側に位置する線材に電流を流して前記第２絶縁シートを加熱することによって、前記第２絶縁シートを発泡させるとともに前記第２絶縁シートを前記積層体の前記内周面に接着する。【選択図】図６

Description

本明細書に開示の技術は、モータのステータの製造方法に関する。

特許文献１に開示のステータは、ステータコアとコイルを有している。ステータコアの内周面には、複数の溝（スロットともいう）が設けられている。各スロット内に、コイルの線材の積層体が挿入されている。この積層体は、絶縁シートによって覆われている。絶縁シートによって、積層体がステータコアから絶縁されている。また、絶縁シートの両端部は、積層体の内周面上にて重なっている。ステータコアの溝の開口部には、Ｖ字形状の抜け止め部材が設けられている。抜け止め部材は、絶縁シートの重なり部を積層体に向けて押圧している。これによって、絶縁シートの重なり部が開くことが防止されている。このため、絶縁シートによって、積層体の内周面をロータから絶縁することができる。

特開２００８－９９３７５号公報

特許文献１のステータでは、ステータコアの溝内に配置された線材の積層体の内周側に抜け止め部材を設置する必要がある。このため、抜け止め部材の設置スペースが必要となり、積層体とロータとの間の間隔が広くなる。このように、積層体とロータの間の間隔が広いと、モータのトルク性能の低下、モータの大型化等の問題が生じる。したがって、本明細書では、ステータコアの溝内に配置された線材の積層体の内周面を少ないスペースで絶縁する技術を提案する。

本明細書が開示するモータのステータの製造方法は、第１～第３工程を有する。前記第１工程では、内周面に溝を有するステータコアの前記溝内にコイルの線材を複数個挿入することで前記溝内に前記線材の積層体を形成する。前記第１工程では、前記積層体の外周面と側面が第１絶縁シートに覆われるとともに前記積層体の内周面が露出するように前記溝内に前記積層体を形成する。前記第２工程では、前記積層体の前記内周面を第２絶縁シートで覆う。前記第３工程では、前記積層体を構成する前記線材のうちの最も内周側に位置する線材に電流を流して前記第２絶縁シートを加熱することによって、前記第２絶縁シートを発泡させるとともに前記第２絶縁シートを前記積層体の前記内周面に接着する。

なお、第２絶縁シートが第１絶縁シートと別体であってもよいし、第２絶縁シートと第１絶縁シートが一体化していてもよい。

また、積層体を構成する線材のうちの最も内周側に位置する線材に電流を流す際には、最も内周側に位置する線材のみに電流を流してもよいし、最も内周側に位置する線材を含む複数の線材に電流を流してもよい。

このステータの製造方法では、溝内の積層体の内周面を第２絶縁シートで覆った後に、最も内周側に位置する線材に電流を流して第２絶縁シートを加熱する。これによって、第２絶縁シートを発泡させて、第２絶縁シートを積層体の内周面に接着する。このように、第２絶縁シートを積層体の内周面に接着することで、積層体の内周面が絶縁される。また、第２絶縁シートを積層体の内周面に接着すれば、上述した抜け止め部材のような絶縁シートを固定するための部材が不要となる。このため、積層体の内周面を少ないスペースで絶縁することができる。また、線材への通電によって第２絶縁シートを加熱するので、第２絶縁シートを加熱するための専用装置が不要となり、効率的にステータを製造することができる。

モータの断面図。 ステータの斜視図。 ステータの断面図。 導体セグメントの斜視図。 第１実施例の製造方法の説明図。 第１実施例の製造方法の説明図。 第２実施例の製造方法の説明図。 第２実施例の製造方法の説明図。

図１に示す実施形態のモータ１０は、例えばハイブリッド車や電気自動車等のようにエネルギーとして電力を使用して走行する車両に搭載されている。モータ１０は、三相モータである。モータ１０は、ケース１２と、ロータ２０と、シャフト３０と、ステータ４０を有している。シャフト３０は、ケース１２によって回転可能に支持されている。シャフト３０は、その中心軸Ｃを中心に回転する。ロータ２０は、シャフト３０と同心の円筒形状を有する部材である。ロータ２０は、シャフト３０に固定されている。ロータ２０は、シャフト３０とともに回転する。ステータ４０は、ケース１２の内部に固定されている。

図２に示すように、ステータ４０は、ステータコア５０とステータコイル６０を有している。

ステータコア５０は、磁性体により構成されており、円筒形状を有している。図１に示すように、ステータコア５０の中央の孔の中にロータ２０とシャフト３０が配置されている。図３に示すように、ステータコア５０の内周面５０ａには、複数の溝５２が設けられている。以下では、各溝５２を隔てる隔壁を、ティース５４という。各溝５２は、ステータコア５０の径方向が深さ方向となるように形成されている。各溝５２の幅は略一定である。各溝５２は、ステータコア５０の軸方向に沿って、ステータコア５０の両端まで伸びている。したがって、各ティース５４も、ステータコア５０の軸方向に沿って伸びている。

ステータコイル６０は、図４に示す導体セグメント６２を有している。互いに連結された複数の導体セグメント６２によって、ステータコイル６０が構成されている。導体セグメント６２は、導体線６２ａと絶縁被覆６２ｂを有している。絶縁被覆６２ｂは、導体線６２ａの両端部６２ｃを除いて、導体線６２ａの表面を覆っている。両端部６２ｃでは、導体線６２ａは絶縁被覆６２ｂに覆われていない。絶縁被覆６２ｂは、例えば、エナメルにより構成されている。導体セグメント６２は、互いに平行に伸びる２つの脚部６４と、２つの脚部６４を互いに連結する連結部６６を有している。図３に示すように、複数の導体セグメント６２の脚部６４が積層された状態で各溝５２内に配置されている。複数の導体セグメント６２の脚部６４は、ステータコア５０の径方向に沿って積層されている。以下では、各溝５２内に配置された脚部６４の積層体を、積層体６５という。図２に示すように、各脚部６４は、溝５２の外側（図２ではステータコア５０の上側）で折り曲げられている。これによって、各導体セグメント６２の端部６２ｃ（すなわち、導体線６２ａ）が、対応する他の導体セグメント６２の端部６２ｃ（すなわち、導体線６２ａ）に接続されている。このように、各導体セグメント６２が互いに接続されることで、ステータコア５０に巻回されたステータコイル６０が構成されている。ステータコイル６０には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のコイルが含まれる。

図３に示すように、脚部６４の積層体６５は、絶縁シート７０によって覆われている。より詳細には、絶縁シート７０は、積層体６５の内周面６５ａ、側面６５ｂ、６５ｃ、及び、外周面６５ｄを覆っている。なお、内周面６５ａは、ロータ２０に対向する面である。また、側面６５ｂ、６５ｃは、ティース５４に対向する面である。また、外周面６５ｄは溝５２の底面に対向する面である。絶縁シート７０のうちの内周面６５ａを覆う部分７０ａは、積層体６５をロータ２０から絶縁している。絶縁シート７０のうちの側面６５ｂ、６５ｃ、及び、外周面６５ｄを覆う部分７０ｂは、積層体６５をステータコア５０から絶縁している。

次に、実施例１のステータ４０の製造方法について説明する。ステータ４０の製造方法では、挿入工程、被覆工程、及び、接着工程を順に実施する。

（挿入工程）
挿入工程では、図４に示す導体セグメント６２の複数個を、溝５２内に挿入する。ここでは、図５に示すように、溝５２内で複数の導体セグメント６２の脚部６４を積層することで、積層体６５を形成する。また、積層体６５とステータコア５０の間に絶縁シート７０を配置する。溝５２内に絶縁シート７０を配置した後に脚部６４を溝５２内に挿入してもよいし、積層体６５と絶縁シート７０を同時に溝５２内に挿入してもよい。また、ステータコア５０の軸方向に沿って脚部６４を移動させて脚部６４を溝５２内に挿入してもよいし、ステータコア５０の半径方向に沿って内周側から外周側に脚部６４を移動させて脚部６４を溝５２内に挿入してもよい。絶縁シート７０は、加熱により発泡する特性を有している。ここでは、絶縁シート７０の部分７０ａ（最も内周側に位置する端部）を開いた状態として、積層体６５の内周面６５ａが露出した状態とする。ずなわち、部分７０ａが、部分７０ｂから内周側に向かって伸びている状態とする。このようにして、ステータコア５０に必要な導体セグメント６２を全て取り付ける。ステータコア５０に必要な導体セグメント６２を全て取り付けたら、図２に示すように各導体セグメント６２の端部６２ｃを、他の導体セグメント６２の端部６２ｃに接続する。これによって、ステータコイル６０が形成される。

（被覆工程）
被覆工程では、図６に示すように、絶縁シート７０の２つの部分７０ａを折りたたみ、治具１００によって２つの部分７０ａを積層体６５の内周面６５ａに押圧する。これによって、内周面６５ａを部分７０ａで被覆した状態とする。

（接着工程）
接着工程では、図６のように治具１００によって部分７０ａを積層体６５の内周面６５ａに押圧した状態で、積層体６５を構成する複数の導体セグメント６２のうちの最も内周側の導体セグメント６２ｘに電流を流す。ここでは、積層体６５のうちの導体セグメント６２ｘのみに電流を流してもよいし、積層体６５のうちの導体セグメント６２ｘを含む複数の導体セグメント６２（例えば、すべての導体セグメント６２）に電流を流してもよい。なお、導体セグメント６２同士の接点（すなわち、端部６２ｃ）を介して通電を行うことで、一部の導体セグメント６２（例えば、最も内周側の導体セグメント６２ｘのみ）に電流を流すことができる。このように、最も内周側の導体セグメント６２ｘに電流を流すことで、導体セグメント６２ｘを発熱させる。導体セグメント６２ｘが発熱すると、絶縁シート７０の部分７０ａが加熱される。すると、部分７０ａが発泡し、部分７０ａが積層体６５の内周面６５ａに接着される。その結果、部分７０ａが積層体６５の内周面６５ａを覆った状態で固定される。すべての積層体６５の内周面６５ａに対して、被覆工程と接着工程が実施される。

以上のように各工程を実施することで、ステータ４０が完成する。その後、図１に示すように、ステータ４０をケース１２内に設置し、ステータ４０内にシャフト３０とロータ２０を設置することで、モータ１０が完成する。この製造方法では、絶縁シート７０の部分７０ａによって積層体６５をロータ２０から好適に絶縁することができる。また、部分７０ａが積層体６５の内周面６５ａに接着されるので、部分７０ａを固定するための部材が不要となる。したがって、積層体６５の内周面６５ａとロータ２０の間の間隔を狭くすることが可能である。このように、少ないスペースで積層体６５の内周面６５ａを絶縁することができる。このため、モータ１０のトルク性能を向上させることができるとともに、モータ１０を小型化することができる。また、この製造方法では、最も内周側の導体セグメント６２ｘに電流を流すことによって、絶縁シート７０の部分７０ａを加熱する。したがって、部分７０ａを加熱するための専用の装置（例えば、ヒータ）を準備する必要がなく、低コストでステータ４０を製造することができる。また、この方法によれば、部分７０ａを容易に加熱することができる。このため、この製造方法によれば、ステータ４０を効率的に製造することができる。

次に、実施例２のステータ４０の製造方法について説明する。

（挿入工程）
実施例２の挿入工程では、実施例１の挿入工程と同様に、各溝５２内に導体セグメント６２を挿入する。すなわち、図７に示すように、積層体６５とステータコア５０の間に絶縁シート７０が介在するように、各溝５２内に脚部６４を積層する。但し、実施例２では、絶縁シート７０が、部分７０ａ（すなわち、積層体６５よりも内周側に突出する部分）を有さない。したがって、積層体６５の内周面６５ａが露出している。

（被覆工程）
実施例２の被覆工程では、図８に示すように、絶縁シート７０とは別体により構成された絶縁シート７２を積層体６５の内周面６５ａに被せる。さらに、治具１００によって絶縁シート７２を内周面６５ａに押圧する。これによって、内周面６５ａを絶縁シート７２で被覆した状態とする。

（接着工程）
実施例２の接着工程では、実施例１の接着工程と同様に、積層体６５を構成する複数の導体セグメント６２のうちの最も内周側の導体セグメント６２ｘに電流を流す。すなわち、治具１００によって絶縁シート７２を積層体６５の内周面６５ａに押圧した状態で、導体セグメント６２ｘに電流を流す。すると、導体セグメント６２ｘが発熱し、絶縁シート７２が加熱される。すると、絶縁シート７２が発泡し、絶縁シート７２が積層体６５の内周面６５ａに接着される。その結果、絶縁シート７２が積層体６５の内周面６５ａを覆った状態で固定される。すべての積層体６５の内周面６５ａに対して、被覆工程と接着工程が実施される。

以上のように各工程を実施することで、ステータ４０が完成する。実施例２の製造方法でも、少ないスペースで積層体６５の内周面６５ａを絶縁することができる。また、実施例２の製造方法でも、最も内周側の導体セグメント６２ｘに電流を流すことによって絶縁シート７２を加熱することができ、ステータ４０を効率的に製造することができる。

なお、上述した実施例１、２以外の製造方法においては、導体セグメント６２ｘに対する通電以外の方法によって絶縁シートを加熱してもよい。例えば、治具１００の内部にヒータを設け、治具１００によって絶縁シートを加熱し、これによって、絶縁シートを積層体６５の内周面６５ａに接着してもよい。

また、実施例１、２の製造方法では、挿入工程の実施後（すなわち、被覆工程の実施前）の状態において、積層体６５の内周面６５ａが絶縁シートに覆われておらず、内周面６５ａが露出している。このため、この段階で内周面６５ａが露出している必要がある場合であっても、実施例１、２の製造方法を採用することができる。例えば、導体セグメント６２の脚部６４をステータコア５０の径方向に沿って内周側から外周側へ移動させることで脚部６４を溝５２内に挿入する工法でも、実施例１、２の製造方法を採用することができる。また、例えば、内周面６５ａを用いて検査等を行う工法でも、実施例１、２の製造方法を採用することが可能である。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０ ：モータ
１２ ：ケース
２０ ：ロータ
３０ ：シャフト
４０ ：ステータ
５０ ：ステータコア
５２ ：溝
５４ ：ティース
６０ ：ステータコイル
６２ ：導体セグメント
６５ ：積層体
７０ ：絶縁シート

Claims (1)

1. モータのステータの製造方法であって、
   内周面に溝を有するステータコアの前記溝内にコイルの線材を複数個挿入することで前記溝内に前記線材の積層体を形成する工程であって、前記積層体の外周面と側面が第１絶縁シートに覆われるとともに前記積層体の内周面が露出するように前記溝内に前記積層体を形成する工程と、
   前記積層体の前記内周面を第２絶縁シートで覆う工程と、
   前記積層体を構成する前記線材のうちの最も内周側に位置する線材に電流を流して前記第２絶縁シートを加熱することによって、前記第２絶縁シートを発泡させるとともに前記第２絶縁シートを前記積層体の前記内周面に接着する工程、
   を有する製造方法。
   

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