JP3932177B2 - モータの製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、周方向で複数のコア構成体に分割可能な円筒状のステータコアを、筒形ハウジングの円形内周面に焼嵌したモータの製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
巻線処理の作業性を考慮し、ステータコアを複数のコア構成体に分割可能としたモータでは、各コア構成体に巻線処理を施してから、それらコア構成体を合体してステータコアを形成する。そして、そのステータコアを熱膨張させた筒形ハウジング内に挿入し、熱収縮により筒形ハウジング内でステータコアを周方向から締付固定する焼嵌処理を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータの製造方法では、筒形ハウジングが熱収縮する過程で各コア構成体が位置ずれを起こして、ステータコアとロータとの間のエアギャップが不均一になり、モータトルクに悪影響を及ぼす結果になっていた。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ステータコアを構成する複数のコア構成体の組み付け精度を従来より向上させることが可能なモータの製造装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係るモータの製造装置は、周方向で複数のコア構成体に分割可能な円筒状のステータコアを、筒形ハウジングの円形内周面に焼嵌したモータの製造装置であって、ステータコアの内側から各コア構成体を押圧して、熱膨張した筒形ハウジングの円形内周面に押し付ける押圧装置を備え、押圧装置は、ステータコアの内側に挿入されかつ周方向で複数の円弧体に分割可能な縦割円筒体と、縦割円筒体の内側に押し込まれて、縦割円筒体を押し拡げるテーパ軸と、テーパ軸を縦割円筒体に押し込む方向に付勢する押込用弾性体とを備えたところに特徴を有する。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1に記載のモータの製造装置において、第1位置と第2位置との間で移動して、押込用弾性体の変形量を変更する可変部と、縦割円筒体を窄ませる方向に付勢する環状弾性体とを備え、可変部を第1位置に配したときには、環状弾性体に抗して縦割円筒体が押し拡げられる一方、可変部を第2位置に配したときには、環状弾性体の弾発力により縦割円筒体が窄んでステータコア内を遊嵌可能な状態になるところに特徴を有する。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載のモータの製造装置において、縦割円筒体の端面にベース部を対向配置し、ベース部と縦割円筒体の各円弧体との対向面のうち何れか一方には、縦割円筒体の中心から径方向に放射状に延びたガイド溝が形成され、他方には各ガイド溝に沿って移動するカムフォロアが設けられたところに特徴を有する。
【0010】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のモータの製造装置において、ステータコアの一部に係合し、各コア構成体の径方向の移動を許容した状態でステータコアと縦割円筒体とを相対回転不能に位置決めする位相固定部を備えたところに特徴を有する。
【0011】
請求項5の発明は、請求項4に記載のモータの製造装置において、円弧体をコア構成体と同数としかつ、位相固定部は、各円弧体がそれぞれ1つのコア構成体を押圧するように構成されたところに特徴を有する。
【0013】
【発明の作用及び効果】
<請求項1の発明>
請求項1のモータの製造装置では、押圧装置により各コア構成体を、熱膨張した筒形ハウジングの円形内周面に押し付けるので、筒形ハウジングが熱収縮する過程でコア構成体が位置決めされ、従来のように位置ずれを起こすことがなくなる。これにより、コア構成体の内周面が筒形ハウジングの円形内周面に対応した円形になり、コア構成体群の組み付け精度を、従来より向上させることができる。
【0014】
具体的には、縦割円筒体が窄められた状態でステータコアの内側に挿入され、押込用弾性体の弾発力によりテーパ軸が縦割円筒体の内側に押し込まれる。これにより、縦割円筒体が押し拡げられて、ステータコアの各コア構成体が、熱膨張した筒形ハウジングの円形内周面に押し付けられる。また、筒形ハウジングが熱収縮したときには、ステータコアと共に縦割円筒体が窄むように締め付けられ、テーパ軸が押込用弾性体を変形させながら後退する。そして、焼嵌処理が完了したら、テーパ軸をさらに後退させてステータコアへの押圧を解除し、縦割円筒体をステータコアから抜くことができる。
【0015】
<請求項2の発明>
請求項2のモータの製造装置では、可変部を第1と第2の位置に移動するだけで、縦割円筒体が拡開してステータコアを押圧した状態と、縦割円筒体が窄んでステータコア内を遊嵌可能な状態とに切り換えることができる。
【0016】
<請求項3の発明>
請求項3のモータの製造装置では、ガイド溝とカムフォロアとのスライド係合により各円弧体が径方向に案内されるので、各円弧体によるコア構成体への押圧方向が安定する。
【0017】
<請求項4の発明>
請求項4のモータの製造装置では、位相固定部により、ステータコアの各コア構成体と縦割円筒体の各円弧体との対向位置関係に固定されるので、コア構成体への押圧位置が安定する。
【0018】
<請求項5の発明>
請求項5のモータの製造装置では、各円弧体がそれぞれ1つのコア構成体を押圧するので、各円弧体が径方向で安定してコア構成体を押圧することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。
図1に示したモータ10は、ブラシレスモータであって、筒形ハウジング11の内側にステータコア12を備える。
【0020】
筒形ハウジング11は、例えばアルミ鋳物であって両端開放の筒形をなし、内周面が円形に加工されている。また、ステータコア12は、全体が両端開放の円筒形をなし、周方向で複数のコア構成体14に分割可能な構造になっている。具体的には、ステータコア12は、例えば12個のティース13を備え、それら各ティース13毎の12個のコア構成体14に分割可能になっている。そして、後に詳説する巻線処理を各コア構成体14に施してから、それらコア構成体14群を合体して円筒状のステータコア12を形成し、そのステータコア12を筒形ハウジング11内に焼嵌する。この焼嵌を行うために、本発明を適用したモータ製造装置30が用いられる。
【0021】
図2に示すように、モータ製造装置30は、複数の脚体31の上端部に固定テーブル32を備える。固定テーブル32には、上下に挿通孔33が貫通形成され、その挿通孔33の縁部から上方に起立した囲壁34の上面にハウジング固定部35が設けられている。ハウジング固定部35には、上下に開放した固定筒36が形成され、その固定筒36の上端に筒形ハウジング11の一端が嵌合されると共に、筒形ハウジング11に備えたフランジ11Fが、ハウジング固定部35にねじ止めされる。
【0022】
固定テーブル32の下方には、可動テーブル40が対向配置されている。可動テーブル40は、下面に備えた図示しないシリンダ(又はジャッキ)を駆動源としかつ脚体31を案内にして上下動する。また、可動テーブル40は、その上面から突出したストッパ39が、固定テーブル32の下面に設けたストッパ受部38に突き当たる終端位置まで移動することができる。
【0023】
可動テーブル40のうち前記ハウジング固定部35と同軸位置には、筒台41が起立しており、その筒台41の上端に本発明に係る押圧装置50が取り付けられている。押圧装置50は、図3に拡大して示されており、上下方向に延びた直動シャフト51に、下から順番に、ベース部52、縦割円筒体53、テーパ軸54及び押圧アッシ55を挿入組み付けしてなる。また、直動シャフト51の上端部には、押圧ナット74(本発明の「可変部」に相当する)が螺合され、この押圧ナット74によって押圧アッシ55が抜け止めされる一方、直動シャフト51の下端部には、下端ナット75が螺合され、この下端ナット75によってベース部52が抜け止めされている。
【0024】
ベース部52は、円柱体63の外側にフード部64を嵌合してなる。フード部64は、円柱体63に嵌合固定された円板64Cの外縁部から上方に円筒壁65を起立して備え、この円筒壁65上に前記ステータコア12が載置される(図2参照)。円筒壁65は、ステータコア12の外径より若干小さくなっており、これにより、ステータコア12の外面に嵌合される仮止めリング80(図2参照)内を円筒壁65が通過することができる。円筒壁65の上端には、1箇所から上方に向かって位置決めピン66(本発明の「位相固定部」に相当する)が起立しており、この位置決めピン66がステータコア12を構成する何れかのコア構成体14に形成された孔18に遊嵌する。
【0025】
縦割円筒体53は、図2に示すように全体として前記ステータコア12の内側に遊嵌可能な円筒状をなし、図4に示すように周方向で複数の円弧体56に分割可能な構造をなしている。具体的には、縦割円筒体53は、ステータコア12を構成する12個のコア構成体14と同数の12個の円弧体56で構成されている。また、縦割円筒体53の軸方向の両端部は、中間部分に比べて若干小径になっており、それら小径部分の外側には、図3に示すように拘束リング57U,57Dが遊嵌されている。そして、これら拘束リング57U,57Dにより、円弧体56群は、円筒状に拘束されかつ径方向への若干の移動が許容されている。
【0026】
なお、上方の拘束リング57Uには、周方向を等配した位置に複数のピンが貫通され、それらピンを縦割円筒体53の一部に係止して上下動不能に固定されている。また、下方の拘束リング57Dは、ベース部52の一部に嵌合されると共に、ベース部52及び縦割円筒体53の段差部にて上下方向から挟まれて、上下動不能に固定されている。
【0027】
図4に示すように、縦割円筒体53の軸方向の2箇所には、円弧体56群を横切って周方向に横溝58,58が延びており、各横溝58には、本発明の「環状弾性体」に相当するOリング59が引っ張り変形した状態で収容されている。そして、これらOリング59の弾発力により、縦割円筒体53は、常には、隣合った円弧体56,56同士が密着した最小径状態に窄められている。
【0028】
各円弧体56の下端面には、縦割円筒体53の中心から放射状に延びたガイド溝60が形成されている。そして、図3に示すように、ベース部52のうち円柱体63の上面から起立した12個のガイドピン61(本発明の「カムフォロア」に相当する)が、各ガイド溝60内に係合している。
【0029】
縦割円筒体53の内側は、図3に示すように下端部より上端部の内径が大きくなっており、途中部分が上方に向かうに従って徐々に拡径したテーパ面62になっている。縦割円筒体53の下端部内側には、復帰用コイルバネ68が収容されており、この復帰用コイルバネ68が、次述するテーパ軸54と前記ベース部52との間に挟まれて弾性変形する。
【0030】
テーパ軸54は、下方に向かうに従って先細り状になって、縦割円筒体53の前記テーパ面62に面当接している。なお、テーパ軸54の内側には、滑り軸受54Jが圧入され、直動シャフト51との摺動抵抗を小さくしてある。
【0031】
押圧アッシ55は、下端有底のバネ収容筒70の内側に押込用コイルバネ71(本発明の「押込用弾性体」)を収容すると共に、バネ収容筒70の上端開口から押圧スリーブ72を挿入して、押圧スリーブ72とバネ収容筒70の底壁との間で、押込用コイルバネ71を圧縮変形可能な構造になっている。また、押圧スリーブ72の上端から側方に張り出した上面壁72Jには、抜止スリーブ73がねじ止めされ、抜止スリーブ73の下端部から内側に係止壁73Kが突出している。そして、バネ収容筒70の上端から外側に突出したフランジ70Fが、上下方向で係止壁73Kと前記上面壁72Jとの間に挟まれて、バネ収容筒70と押圧スリーブ72との互いの直動距離が規制されている。
【0032】
上述した押圧装置50は、図2に示すようにベース部52の下面中心から突出したエンボス67を、前記筒台41の内側に嵌合して組み付けられている。また、押圧装置50のうち直動シャフト51の下端側のねじ部には、筒台41内を上下動する中継シャフト76が結合されている。
【0033】
筒台41の下端部には、水平方向に横孔77が貫通形成されている。横孔77は、上下方向に延びた長円形をなし、筒台41の両側方から横孔77に棒体78が挿入されて、前記中継シャフト76の下端部に固定されている。そして、可動テーブル40が上昇して前記終端位置に至る手前で、棒体78,78が固定テーブル32の下面に設けた棒受部79,79に当接し、さらに可動テーブル40が終端位置まで上昇することで、筒台41に対して中継シャフト76が下方に引かれる。ここで、可動テーブル40が終端位置に至って中継シャフト76が下端部まで引かれたときの押圧ナット74の位置が、本発明の「第1位置」に相当する。一方、棒体78が棒受部79に当接する前、即ち、中継シャフト76が下方に引かれる前の状態における押圧ナット74の位置が、本発明の「第2位置」に相当する。
【0034】
図2に示すように、ステータコア12を筒形ハウジング11内に挿入する前の状態では、ステータコア12の外側に、仮止めリング80が嵌合されている。仮止めリング80は、平板に丸孔を貫通形成して、その丸孔の開口縁から上方に円筒壁を起立してなる。
【0035】
次に、上記構成からなるモータ製造装置30を用いたモータ10の製造方法について説明する。ステータコア12を各コア構成体14に分解し、それら各コア構成体14の両側方に開放したスロットル17,17(図1参照)内に電線を這わせて、各コア構成体14の縦方向(軸方向)に電線を巻回する。これにより、各コア構成体14毎に巻線15が形成される。また、各巻線15の両端末(図示せず)は、コア構成体14の一端側に集めておく。
【0036】
次いで、図1に示すようにコア構成体14群の外周に仮止めリング80を嵌合して円筒状のステータコア12を形成する。このとき、各コア構成体14における巻線15の端末を、同じ側の端部に集める。そして、ステータコア12のうち巻線15の端末を集めた側の端部に、結線リング19を結合する。具体的には、結線リング19は、図1に示すように環状本体21から12本の爪20を突出して備え、各コア構成体14の長手方向に貫通形成した孔18に、これら各爪20を差し込む。そして、各巻線15の端末を環状本体21に設けた図示しない3つの導電リングの何れかに固着することで巻線15同士を結線し、全体として3相の巻線構造にする。
【0037】
次いで、結線リング19を上方に配して、モータ製造装置30の押圧装置50の外側にステータコア12を嵌合する。このとき、ステータコア12の下端面を、押圧装置50のベース部52のうちフード部64の上面に載置し、フード部64から突出した位置決めピン66を、何れかのコア構成体14の孔18に差し込む。これにより、図5(A)に示すようにステータコア12の各コア構成体14と、縦割円筒体53の各円弧体56とが、径方向で1対1に対面した状態に固定される
【0038】
ステータコア12を押圧装置50に嵌合したら、加熱しておいた筒形ハウジング11をハウジング固定部35に固定し、モータ製造装置30を起動する。すると、可動テーブル40と共に押圧装置50及びステータコア12が上昇し、ステータコア12が筒形ハウジング11内に突入していく。このとき、筒形ハウジング11は熱膨張しているので、ステータコア12は筒形ハウジング11に対して隙間嵌め状態になってスムーズに挿入されていく。
【0039】
ステータコア12が長手方向の途中まで筒形ハウジング11内に挿入されると、仮止めリング80がハウジング固定部35の下面に当接してステータコア12から外れ、その仮止めリング80内を押圧装置50のベース部52が通過して、ステータコア12全体が筒形ハウジング11の軸方向の中間位置まで挿入される。そして、可動テーブル40が上方の終端位置に至る手前で、棒体78,78が固定テーブル32の下面に設けた棒受部79,79に当接し、さらに可動テーブル40が終端位置まで上昇する。これにより、筒台41内で中継シャフト76が下方に引かれる。
【0040】
すると、中継シャフト76に接続された直動シャフト51が、筒台41の上面に固定されたベース部52に対して下方に引かれ、直動シャフト51の上端の押圧ナット74が押圧アッシ55を下方に押し下げる。このとき、押込用コイルバネ71は僅かに撓むが、復帰用コイルバネ68がそれ以上に撓み、縦割円筒体53内にテーパ軸54が押し込まれ、Oリング59を伸ばしながら縦割円筒体53が押し拡げられる。即ち、縦割円筒体53を構成する各円弧体56が径方向の外側に移動する。これにより、各円弧体56がステータコア12の各コア構成体14を外方に押し、各コア構成体14が筒形ハウジング11の円形内周面に押しつけられる(図5(B)参照)。
【0041】
ここで、円弧体56とコア構成体14とは1対1に対応しているので、各円弧体56は、それぞれ1つのコア構成体14を押圧する。これにより、各円弧体56は幅方向の中心を押されて、傾くことなく筒形ハウジング11に押し付けられる。しかも、円弧体56は、ガイド溝60とガイドピン61とのスライド係合により径方向に案内され、安定して各コア構成体14を押圧する。これにより、各コア構成体14が筒形ハウジング11の内周面に密着して位置決めされる。
【0042】
この状態で所定時間待機し、筒形ハウジング11を自然放熱及び/又は強制放熱により熱収縮させる。すると、筒形ハウジング11の縮径変形に伴って、ステータコア12と共に縦割円筒体53が窄むように締め付けられ、テーパ軸54が押込用コイルバネ71を変形させながら後退する。この間、押込用コイルバネ71の弾発力によりテーパ軸54は縦割円筒体53に押し込まれており、これにより、各円弧体56が各コア構成体14を筒形ハウジング11に押し付け続ける。
【0043】
そして、所定時間が経過し、これにより筒形ハウジング11の熱が所定温度以下まで下ると、コア構成体14同士の接合によりステータコア12が窄まなくなる。そして、可動テーブル40が下降し始める。すると、直動シャフト51の下方への引っ張り量が徐々に減り、これに伴って復帰用コイルバネ68及びOリング59の弾発力によってテーパ軸54が上方に後退する。さらに可動テーブル40が下降すると、棒体78が棒受部79から離れ、Oリング59の弾発力によって縦割円筒体53が最小径状態まで窄められる。これにより、ステータコア12内を縦割円筒体53が遊嵌可能な状態になって、スムーズに下方に引き抜かれ、可動テーブル40が初期位置に戻る。
【0044】
次いで、筒形ハウジング11をハウジング固定部35から取り外し、常温まで下がったら、ロータ16(図1参照)や図示しないベアリング等を組み付けると共に、筒形ハウジング11の両端を閉塞して、モータ10が完成する。
【0045】
このように本実施形態のモータ製造装置30及びモータの製造方法によれば、筒形ハウジング11が熱収縮する過程でコア構成体14が筒形ハウジング11の円形内周面に押し付けられて位置決めされるので、従来のように位置ずれを起こすことがなくなる。これにより、コア構成体14の内周面が筒形ハウジング11の円形内周面に対応した円形になり、コア構成体14群の組み付け精度を、従来より向上させることができる。
【0046】
<他の実施形態>
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)前記実施形態における縦割円筒体53に代えて、例えば図6に示すように、バネ板をリング状に形成して押圧リング90を形成しておき、熱膨張させた筒形ハウジング11にステータコア12を挿入してから、そのステータコア12の内側に、縮径変形させた押圧リング90を配置することで、ステータコア12の各コア構成体14を筒形ハウジング11の内周面に押し付けてもよい。
【0047】
(2)前記実施形態では、筒形ハウジング11が熱収縮したことを、放熱時間の経過をもって判別していたが、筒形ハウジングの熱を実測して筒形ハウジングが熱収縮したことを判別してもよい。
【0048】
(3)前記実施形態では、各円弧体56が1つのコア構成体14を押圧する構成であったが、円弧体とコア構成体とは必ずしも同数でなくてもよい。従って、複数の円弧体により1つのコア構成体を押圧してもよいし、1つの円弧体で複数のコア構成体を押圧する構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るモータの分解斜視図
【図2】モータ製造装置の側断面図
【図3】押圧装置の側断面図
【図4】縦割円筒体の斜視図
【図5】モータの断面図
【図6】変形例を示した斜視図
【符号の説明】
10…モータ
11…筒形ハウジング
12…ステータコア
14…コア構成体
30…モータ製造装置
50…押圧装置
52…ベース部
53…縦割円筒体
54…テーパ軸
56…円弧体
59…Oリング(環状弾性体)
60…ガイド溝
61…ガイドピン(カムフォロア)
62…テーパ面
71…押込用コイルバネ
74…ナット(可変部)
90…押圧リング(押圧装置)
Claims (5)
- 周方向で複数のコア構成体に分割可能な円筒状のステータコアを、筒形ハウジングの円形内周面に焼嵌したモータの製造装置であって、
前記ステータコアの内側から前記各コア構成体を押圧して、熱膨張した前記筒形ハウジングの円形内周面に押し付ける押圧装置を備え、
前記押圧装置は、前記ステータコアの内側に挿入されかつ周方向で複数の円弧体に分割可能な縦割円筒体と、
前記縦割円筒体の内側に押し込まれて、前記縦割円筒体を押し拡げるテーパ軸と、
前記テーパ軸を前記縦割円筒体に押し込む方向に付勢する押込用弾性体とを備えたことを特徴とするモータの製造装置。 - 第1位置と第2位置との間で移動して、前記押込用弾性体の変形量を変更する可変部と、前記縦割円筒体を窄ませる方向に付勢する環状弾性体とを備え、
前記可変部を前記第1位置に配したときには、前記環状弾性体に抗して前記縦割円筒体が押し拡げられる一方、前記可変部を前記第2位置に配したときには、前記環状弾性体の弾発力により前記縦割円筒体が窄んで前記ステータコア内を遊嵌可能な状態になることを特徴とする請求項1に記載のモータの製造装置。 - 前記縦割円筒体の端面にベース部を対向配置し、前記ベース部と前記縦割円筒体の前記各円弧体との対向面のうち何れか一方には、前記縦割円筒体の中心から径方向に放射状に延びたガイド溝が形成され、他方には前記各ガイド溝に沿って移動するカムフォロアが設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載のモータの製造装置。
- 前記ステータコアの一部に係合し、前記各コア構成体の径方向の移動を許容した状態で前記ステータコアと前記縦割円筒体とを相対回転不能に位置決めする位相固定部を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモータの製造装置。
- 前記円弧体を前記コア構成体と同数としかつ、前記位相固定部は、前記各円弧体がそれぞれ1つの前記コア構成体を押圧するように構成されたことを特徴とする請求項4に記載のモータの製造装置。
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