JP3999873B2 - スキュー付ステータの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の磁性金属片を積層して形成したステータコアに対して捻りを付与するスキュー付ステータの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータの回転を円滑にするため、ロータ（回転子）の磁極に軸方向に沿った捻り（スキュー）を与えて、ステータ（固定子）の磁極との間で連続的な吸引又は反発力が付与されるようにすることが行なわれている。ロータの磁極に捻りを与える方法としては、軸方向に整列させてロータの周面に貼り付ける磁石の位置を周方向に徐々にずらす方法が主として採用されている。
【０００３】
一方、近年、電気自動車などの開発に伴ない、より一層小型で高性能のモータが要求されるようになっており、ロータに取付ける磁石の配置に関しても種々の改良がなされている。例えば、板状又は円弧状をなす磁石を、その両端がロータの周面に近接するように、ロータの内部に埋設することにより、リラクタンス効果によるモータの性能向上を図ることなどが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータに取付ける磁石の配置を上記のようにすると、磁石の埋設構造等が複雑になるので、ロータの磁極にスキューを与えることが困難となるという問題点があった。
【０００５】
この問題を解決するため、ステータコアを構成する磁性金属片を徐々にずらして、ステータコアの磁極にスキューを与えることも考えられるが、ステータコアをスキューさせると、そのスロットが螺旋形状になり、従来のコイル挿入装置ではコイル挿入が不可能になるという問題があった。
【０００６】
このため、スキュー付ステータは、スキューされたステータコアのスロットに手作業でコイルを挿入する方法でしか製造することができなかった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、手作業によることなく、比較的簡単な方法で、作業性よくスキュー付ステータを製造できるようにしたスキュー付ステータの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスキュー付ステータの製造方法は、複数の磁性金属片を積層して形成されているステータコアに形成したスロットにコイルを挿入した後、前記各磁性金属片が徐々にずれるように捻りを与えるスキュー付ステータの製造方法において、
前記コイルを挿入された前記ステータコアを支持台に回転自在に支持し、
前記ステータコアのスロット開口部に挿入される複数のヘリカル状の捻りガイド部を外周に有し、前記ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部が基部に形成されたスキューセンタポストを、前記ステータコアに向けて進退可能に配置し、
前記スキューセンタポストに対して、前記支持台を挟んで反対側に、前記ステータコアの他方の端面に当接するアウターフォーマと、該他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部を有するインナーフォーマとを、それぞれ進退可能に配置し、
前記アウターフォーマを前記ステータコアの他方の端面に当接させた状態で、前記スキューセンタポストを、前記捻りガイド部が対応するスロットの開口部に係入されるように前記ステータコアの内周に挿入して、前記ステータコアにスキューを付与し、
前記スキューセンタポストの基部に形成されたテーパ部により、前記ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形し、
前記インナーフォーマにより、前記ステータコアの他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形することを特徴とする。
また、本発明のスキュー付ステータの製造装置は、複数の磁性金属片を積層して形成されているステータコアに形成したスロットにコイルを挿入した後、前記各磁性金属片が徐々にずれるように捻りを与えるスキュー付ステータの製造装置であって、
前記コイルを挿入された前記ステータコアを回転自在に支持する支持台と、
前記ステータコアが前記支持台に支持された状態で、前記ステータコアの内周に進退可能に挿入され、前記ステータコアのスロット開口部に挿入される複数のヘリカル状の捻りガイド部を外周に有するスキューセンタポストと、
前記スキューセンタポストの基部に形成された、前記ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部と、
前記スキューセンタポストに対して、前記支持台を挟んで反対側に進退可能に配置された、前記ステータコアの他方の端面に当接するアウターフォーマと、
同じく前記スキューセンタポストに対して、前記支持台を挟んで反対側に進退可能に配置された、前記他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部を有するインナーフォーマとを備えており、
前記スキューセンタポストが前記ステータコアに挿入された状態で、前記スキューセンタポストの基部に形成されたテーパ部及び前記インナーフォーマによって、両端面のコイルエンドを外周に押し広げて成形するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ステータコアの磁性金属片に捻りを与えず、スロットが直線状である状態で、従来の一般的なコイル挿入装置を用いて、該スロットにコイルを挿入する。そして、このステータコアを支持台に回転自在に設置し、その状態で、ステータコアの一方の端面からステータコア内部にスキューセンタポストを挿入する。このとき、スキューセンタポストのヘリカル状のガイド部が、ステータコアの内周のスロット開口部に挿入され、ステータコアを構成する各磁性金属片は、ヘリカル状のガイド部によって捻られてスキューされる。
【００１１】
また、スキューセンタポストを押し込んだときに、スキューセンタポストのテーパ部によって、ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形することができる。
【００１３】
更に、前記スキューセンタポストをステータコアの一方の端面から押し込むとき、前記アウターフォーマをステータコアの他方の端面に当接させて、ステータコアの軸方向移動を阻止することができ、スキューセンタポストを押し込んだ後、又はそれとほぼ同時にインナーフォーマを押し込むことにより、ステータコアの他方の端面から突出するコイルエンドを外側に押し広げて成形することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態について説明する。
図１２に示すように、ステータコア１０は、うず電流損を防止するため、例えばけい素鋼板からなる複数の磁性金属片１１を積層して形成されている。従来のステータコアは、磁性金属片１１を積層した状態で相互に固着されており、磁性金属片１１を相互にずらしたりすることは行なわれていなかった。本発明では、ステータコア１０に捻りを与えるため、磁性金属片１１を積層する際、相互に完全には固着せず、それぞれをある程度回動自在な状態で仮止めしておく。上記ステータコア１０を形成する各磁性金属片１１の内周には、スロット１３が所定間隔おきに複数形成されており、このスロット１３にコイルＣが挿入される。
【００１５】
コイル挿入装置２０は、従来より用いられている周知のもので、上記ステータコア１０のスロット１３にコイルを案内するように環状に配列された複数のブレード２１を有し、ブレード２１の基部が環状のブレードホルダ２２に固定されている。また、ブレード２１の外側には、各ブレード２１に対応して複数のウェッジガイド２３が配列されており、これら各ウェッジガイド２３の基部が環状のウェッジガイドホルダ２４に固定されている。又、上記ブレード２１の内側にはストリッパ２５が配置されており、このストリッパ２５が軸筒２６の孔２７に挿入される図示しない駆動軸によって軸方向移動可能にされている。なお、符号２８はウェッジガイド２３及び軸筒２６を連結するアダプタプレート、２９はコイルセパレータである。
【００１６】
上記コイル挿入装置２０の操作においては、図示しないコイル巻線装置によって所定に巻線されたコイルＣをブレード２１及びウェッジガイド２３の所定間隙に掛止させておく。次いで、前記ステータコア１０をブレード１０の上端部外周に装着し、このステータコア１０を図示しないホルダによって固定支持する。このとき、ステータコア１０を形成する複数の磁性金属片１１は、その内周に形成されたスロット１３が軸方向に平行な直線状に配設された状態で、仮止めされている。
【００１７】
この状態で、図示しない駆動軸によりストリッパ２５、及び図示しないウェッジプッシャを上昇させると、上記ストリッパ２５が上記コイルＣをブレード２１に沿って押し上げると共に、上記ウエッジプッシャによりウェッジガイド２３の間隙に挿入されたウェッジを押し上げる。すると、上記コイルＣが上記ステータコア１０のスロット１３に挿入されると共に、その後から、ウエッジ（図示せず）が上記スロット１３の内周面に開口する開口部を塞ぐように挿入される。なお、これらの操作は、従来から行なわれているコイル挿入操作と基本的に同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。勿論、コイル挿入装置は上述した構成のものに限らず、例えば本出願人による特公平６−３４５６１号に示されるような方式のコイル挿入装置を用いることも可能である。
【００１８】
図１３に、ステータコア１０のスロット１３にコイルＣが挿入された状態を、ステータコア１０の内周面側から見た図が示されている。スロット１３はステータコア１０の軸心と平行な直線状態をなしており、所定ピッチのスロット１３にコイル１３が挿入されている。なお、ステータコア１０にコイルＣを装着する方式としては、内歯１４にコイルを直接巻き付ける直巻線方式と、予め巻線したコイルをスロット１３に挿入するコイル挿入方式とがあるが、本発明では、コイル挿入方式が採用されている。その理由は、コイル挿入方式の場合、ステータコア１０の端面から突出するコイルエンドが比較的長くなるので、コイルを装着した後にステータコア１０を捻ることが可能になるからである。
【００１９】
次に、図１〜図１１、及び図１４の図面を参照して、本発明によるスキュー付ステータの製造装置４０の構成について説明する。
この製造装置４０の基台４１のほぼ中央にローディング装置４２が配設されている。このローディング装置４２は上記ステータコア１０をセット位置４３ａから治具センタ位置４３ｂ方向へ移動させるもので、このステータコア１０は上記ローディグ装置４２の支持台４２ａに回動自在に支持される。
上記治具センタ位置４３ｂの、上記ローディング装置４３の移動方向に直交する方向には、上記治具センタ位置４３ｂを挟んで、リード側フォーマ４４と反リード側フォーマ４５とが対設されおり、リード側フォーマ４４の後端に、上記基台４１に立設する対向一対のスタンド４６ａ，４６ｂに進退自在に挿通支持されているガイドシャフト４７が固設され、このガイドシャフト４７の下方に作動シリンダ４８が配設されている。この作動シリンダ４８が上記スタンド４６ａ，４６ｂに固設されていると共に、ピストンロッド４８ａが上記ガイドシャフト４７にリンク４９を介して連設されている。
【００２０】
一方、上記反リード側フォーマ４５が，インナフォーマ４５ａと、このインナフォーマ４５ａの外周に挿通されたアウタフォーマ４５ｂとを備え、上記インナフォーマ４５ａの背面がインナシリンダ５０のピストンロッド５０ａに連設されている。又、上記アウタフォーマ４５ｂの背面外周にリング４５ｃが固設され、このリング４５ｃにアウタシリンダ５１のピストンロッド５１ａが連設されている。上記両シリンダ５０，５１は上記基台４１に立設されたスタンド５２ａに、上下一列に固設され、更に、上記両ピストンロッド５０ａ，５１ａが、上記スタンド５２ａに対設する他のスタンド５２ｂに進退自在に支持されている。
【００２１】
上記リード側フォーマ４４の中央に、上記ステータコア１０の内周に挿通されるスキューセンタポスト４４ａが突設されている。更に、このスキューセンタポスト４４ａの基部にフランジ４４ｂが形成され、このフランジ４４ｂに、上記ステータコア１０の後端面から突出するコイルＣのコイルエンドＣe に係入して、このコイルエンドＣe を拡開する、テーパ部の一例であるスカート状のテーパ溝４４ｃが環設されている。
【００２２】
又、上記スキューセンタポスト４４ａの外周に、上記ステータコア１０の内周に形成されたスロット１３の開口部１３ａ（図１０参照）に係入する、捻りガイド部としての突条４４ｄが複数形成されている（なお、図においては突条４４ｄを１条のみ示している）。この突条４４ｄはヘリカル状に形成されており、その先端にテーパ状のガイド面４４ｅ（図１１参照）が形成されている。
【００２３】
更に、上記反リード側フォーマ４５のアウタフォーマ４５ｂの先端が、上記ステータコア１０の前端面から突出するコイルエンドＣe の外周に係入されると共に、上記ステータコア１０の前端面を掛止する。又、このアウタフォーマ４５ｂの内周に挿入されたインナフォーマ４５ａの先端に、上記コイルエンドＣe を拡開するスカート状のテーパ部４５ｄが形成されている。
【００２４】
次に、上記構成による製造装置４０を用いて、コイルＣが挿入されたステータコア１０をスキューする作業について説明する。
図１２に示すコイル挿入装置２０を用いて、ステータコア１０のスロット１３に対するコイルＣの挿入が完了すると、このステータコア１０にスキューを形成させるべく上記製造装置４０へ搬送し、この製造装置４０のセット位置４３ａに待機しているローディング装置４２に載置する。すると、上記ステータコア１０は上記ローディング装置４２に回動自在に支持された状態で、治具センタ位置４３ｂへ移送される。
【００２５】
上記ステータコア１０が治具センタ位置４３ｂに移送されると、反リード側フフォーマ４５に設けられているアウタフォーマ４５ｂがアウタシリンダ５１の作動により突出され、その先端面が上記ステータコア１０の前端面に当接し、この前端面から突出するコイルＣのコイルエンドＣe の外周を保持する（図３の状態）。
【００２６】
次いで、リード側フォーマ４４が作動シリンダ４８の後退動作により、上記ステータコア１０の後端面側に近接し、このリード側フォーマ４４に設けられているスキューセンタポスト４４ａが上記ステータコア１０の内周に挿入される（図４の状態）。
【００２７】
すると、上記ステータコア１０を形成する各磁性金属片１１が上記スキューセンタポスト４４ａに内接されると共に、このスキューセンタポスト４４ａの外周に形成された突条４４ｄの先端に形成したテーパ状のガイド面４４ｅが、上記各磁性金属片１１の内周に形成されたスロット１３の開口部１３ａに係入される（図１１(a) の状態）。
【００２８】
上記突条４４ｄはヘリカル状に形成されているため、上記スキューセンタポスト４４ａが上記ステータコア１０に挿入されるに従い、図１１（ｂ）に示すように、上記突条４４ｄが上記各磁性金属片１１の開口部１３ａを介して、この磁性金属片１１にスキューを付与する。
【００２９】
そして、上記スキューセンタポスト４４ａの基部に形成したフランジ４４ｂが上記ステータコア１０の後端面に当接すると、この後端面から突出するコイルＣのコイルエンドＣe が上記フランジ４４ｂに環設されたスカート状のテーパ溝４４ｃに係入されて、このコイルエンドＣe が拡開されて整形される（図５の状態）。同時に上記突条４４ｄの先端に形成したガイド面４４ｅが上記ステータコア１０の前端面から突出し、このステータコア１０を形成する磁性金属片１１全体のスキューが完了する（図１１ｃ、図１４の状態）。
【００３０】
その後、反リード側フォーマ４５に設けら上記アウタフォーマ４５ｂに内装されているインナフォーマ４５ａがインナシリンダ５０の作動により突出動作し、先端にスカート状に形成されているテーパ部４５ｄが、上記ステータコア１０の前端面から突出しているコイルＣのコイルエンドＣe の内周に係入し、このコイルエンドＣe を拡開し整形する（図６の状態）。
【００３１】
次いで、この状態で、上記ステータコア１０を形成する各磁性金属片１１を相互に固定する。この固定手段としては、例えば、個々の磁性金属片１１の溶接、或いはカシメ等が考えられる。個々の磁性金属片１１をかしめる場合は、例えば、各磁性金属片１１の外周に固定金具を装着する溝を予め形成しておき、ステータコア１０のスキューが完成した後、この溝に固定金具を装着してかしめる。或いは、各磁性金属片１１にスキュー完成時に整合する孔を予め穿設しておき、この孔にピンを装着してかしめる等の手段が考えられる。
【００３２】
そして、上記ステータコア１０を固定した後は、インナシリンダ５０を後退動作させて、上記インナフォーマ４５ａを上記ステータコア１０の前端面から抜き（図７の状態）、次いで、作動シリンダ４８を突出動作させて、リード側フォーマ４４を上記ステータコア１０の後端面から抜く（図８の状態）。その際、上記突条４４ｄがヘリカル状に形成され、又、ステータコア１０が回動自在に支持されているため、この突条４４ｄを、上記ステータコア１０のスロット１３に形成された開口部１３ａから簡単に抜き取ることができる。
【００３３】
次いで、アウタシリンダ５１が作動し、アウタフォーマ４５ｂを上記テータコア１０の前端面から後退させる（図９の状態）。その後、ローディング装置４２を作動させて、上記ステータコア１０を治具センタ位置４３ｂから、最初のセット位置４３ａへ移動させる。
【００３４】
このように、本実施の形態では、ステータコア１０の両端から突出するコイルエンドＣe の整形工程と、各磁性金属片１１をスキューさせる工程とが同時に行われるので、製造工程の短縮化が図れる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステータコアを形成する金属片に捻りを与えず、スロットが直線である状態でステータコアのスロットにコイルを挿入することにより、従来の一般的なコイル挿入装置を用いてコイル挿入を行なうことができる。
【００３６】
また、コイルを挿入した後、ステータコア内にスキューセンタポストを挿入して、ステータコアを構成する金属片が徐々にずれるようにステータコアを捻ることにより、スキュー付ステータを人手によらずに機械的に生産性よく製造することができる。
【００３７】
更に、スキューセンタポストの基部にテーパ部を設け、スキューセンタポストに対して、支持台を挟んで反対側に、ステータコアの他方の端面に当接するアウターフォーマと、該他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部を有するインナーフォーマとを設けた場合には、ステータコアにスキューを付与する工程と、このステータコアの端面から突出するコイルエンドを整形する工程とを同時に行い、製造工程の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスキュー付ステータの製造装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】同製造装置の一部断面側面図である。
【図３】同反リード側フォーマのアウタフォーマを前進させ状態を示す要部断面側面図である。
【図４】同リード側フォーマのスキューセンタポストを前進させた状態の要部断面側面図である。
【図５】同リード側フォーマのスキューセンタポストが前進端に達した状態の要部断面側面図である。
【図６】同反リード側フォーマのインナフォーマを前進させた状態を示す要部断面側面図である。
【図７】同反リード側フォーマのインナフォーマを後退させた状態を示す要部断面側面図である。
【図８】同リード側フォーマのスキューセンタポストを後退させた状態の要部断面側面図である。
【図９】同反リード側フォーマのアウタフォーマを後退させた状態を示す要部断面側面図である。
【図１０】同図５のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】同ステータコアに捻りを付与する過程を状態別に示すステータコアの内歯内周から見た要部断面図である。
【図１２】同コイル挿入装置の一例を示す断面図である。
【図１３】同ステータコアにコイルを挿入した状態を示すステータコアの内歯内周から見た一部拡大模式図である。
【図１４】同図１３のステータコアを捻った状態を示す一部拡大模式図である。
【符号の説明】
１０ ステータコア
１１ 磁性金属片
１３ スロット
１４ 内歯
２０ コイル挿入装置
４０ スキュー付ステータの製造装置
４４ スキューセンタポスト
４４ｃ テーパ部
４４ｄ 捻りガイド部
Ｃ コイル

Claims (2)

1. 複数の磁性金属片を積層して形成されているステータコアに形成したスロットにコイルを挿入した後、前記各磁性金属片が徐々にずれるように捻りを与えるスキュー付ステータの製造方法において、
   前記コイルを挿入された前記ステータコアを支持台に回転自在に支持し、
   前記ステータコアのスロット開口部に挿入される複数のヘリカル状の捻りガイド部を外周に有し、前記ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部が基部に形成されたスキューセンタポストを、前記ステータコアに向けて進退可能に配置し、
   前記スキューセンタポストに対して、前記支持台を挟んで反対側に、前記ステータコアの他方の端面に当接するアウターフォーマと、該他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部を有するインナーフォーマとを、それぞれ進退可能に配置し、
   前記アウターフォーマを前記ステータコアの他方の端面に当接させた状態で、前記スキューセンタポストを、前記捻りガイド部が対応するスロットの開口部に係入されるように前記ステータコアの内周に挿入して、前記ステータコアにスキューを付与し、
   前記スキューセンタポストの基部に形成されたテーパ部により、前記ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形し、
   前記インナーフォーマにより、前記ステータコアの他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形することを特徴とするスキュー付きステータの製造方法。
2. 複数の磁性金属片を積層して形成されているステータコアに形成したスロットにコイルを挿入した後、前記各磁性金属片が徐々にずれるように捻りを与えるスキュー付ステータの製造装置であって、
   前記コイルを挿入された前記ステータコアを回転自在に支持する支持台と、
   前記ステータコアが前記支持台に支持された状態で、前記ステータコアの内周に進退可能に挿入され、前記ステータコアのスロット開口部に挿入される複数のヘリカル状の捻りガイド部を外周に有するスキューセンタポストと、
   前記スキューセンタポストの基部に形成された、前記ステータコアの一方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部と、
   前記スキューセンタポストに対して、前記支持台を挟んで反対側に進退可能に配置された、前記ステータコアの他方の端面に当接するアウターフォーマと、
   同じく前記スキューセンタポストに対して、前記支持台を挟んで反対側に進退可能に配置された、前記他方の端面から突出するコイルエンドを外周に押し広げて成形するテーパ部を有するインナーフォーマとを備えており、
   前記スキューセンタポストが前記ステータコアに挿入された状態で、前記スキューセンタポストの基部に形成されたテーパ部及び前記インナーフォーマによって、両端面のコイルエンドを外周に押し広げて成形するように構成されていることを特徴とするスキュー付ステータの製造装置。

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