JP4062938B2 - Motor stator core assembly and method of assembling stator assembly - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのステータコア組立体、及びステータ組立体の組み付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、産業のあらゆる分野においてモータが用いられている。輸送機器であれば、電気自動車やハイブリッド式自動車などの駆動用モータが一例として挙げられる。
【０００３】
このようなモータは、主に、コイルに電流を流すことにより回転磁界を発生するステータ組立体と、この回転磁界により力を受けて回転するロータから構成されている。図３には、ステータ組立体の一部であるステータコア組立体１０の構成が示されている。ステータコア組立体１０は、電磁鋼板を積層して構成された扇形状の分割ステータコア１２をその側面同士を当接することによりリング状に配置したものを、円環部材１８の内周面に圧入することにより形成される。この構成において、分割ステータコア１２は円環部材１８により位置決め固定されることとなる。各分割ステータコア１２は、ヨーク部１４から内周に向かってロータと対向する位置まで伸長する２つのステータ歯部１６を有する平面形状に打抜き加工された電磁鋼板を複数積層して構成されたものである。尚、ステータ歯部１６間のスロットに予めリング状に巻回されたカセットコイルが装着される。
【０００４】
また、ステータコア組立体１０の内側には、モータが永久磁石型モータであれば内部に永久磁石を配置したロータが配置され、またリラクタンス型モータであればロータ形状やスリットなどにより方向によって磁気抵抗が異なるロータが配置されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のモータのステータコア組立体１０においては、モータ駆動時にコイルに電流を流すことにより発生する磁束は、分割ステータコア１２から円環部材１８を伝わって外部に漏れてしまうので、モータの効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、円環部材１８を圧延鋼板のような方向によって強度特性が異なる方向性鋼板を絞り加工して成形する場合には、円筒形状の型を用いて絞り加工しても、成形された円環部材１８は楕円形状に変形してしまい、型通りの形状とならない。その結果、分割ステータコア１２の位置決めが精度良くできず、分割ステータコア１２毎にステータ歯部１６先端とロータ間のエアギャップに大きなばらつきが生じてしまうので、モータ駆動時にロータが分割ステータコアから受ける力にばらつきがあったり、また、ばらつきを考慮してエアギャップを大きめに設計しなければならないという問題があった。
【０００７】
また、ステータ歯部１６間に漏れ磁束が流れるのを防止するために、分割ステータコア１２を、図４に示すようなステータ歯部１６の先端に隣接するステータ歯部１６方向に突出する耳部２０を備える構造とした場合には、その耳部２０があるために、カセットコイルをステータ歯部１６間のスロットに入れることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、分割ステータコアから環状部材への漏れ磁束が少ないステータコア組立体、及び好適なステータ組立体の組み付け方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の扇形状の分割ステータコアの側面同士を当接してリング状に配置し、これらの分割ステータコアを円環部材の内周面に圧入することにより前記分割ステータコアを位置決め固定して形成されるモータのステータコア組立体であって、前記円環部材は、前記分割ステータコアの数と等しい数またはその整数倍の数の凸部が前記分割ステータコアの外周に沿って成形されて前記分割ステータコアを支える波状形状を有しているものである。
【００１０】
また、前記円環部材は、鋼板あるいは非鉄金属を絞り加工することにより成形されるものである。
【００１１】
また、本発明は、円環状のヨーク部から内周に向かって伸長する複数のステータ歯部を含み、各ステータ歯部先端には隣接するステータ歯部に向かって突出した耳部を有する電磁鋼板を積層して形成されるステータコアと、前記各ステータ歯部間のスロットに装着されるカセットコイルと、から構成されるステータ組立体の組み付け方法であって、前記電磁鋼板の積層かしめと同時に、前記耳部を折り曲げて、隣り合う耳部間の間隙を拡大する間隙拡大ステップと、前記拡大された間隙を通して、予めリング状に巻回されたカセットコイルをステータ歯部に装着するコイル装着ステップと、前記折り曲げた耳部を折り曲げ前の形状に戻す形状修復ステップと、を含むものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のモータのステータコア組立体、およびステータ組立体の組み付け方法について、以下に図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るステータコア組立体３０を、分割ステータコア１２の圧入方向から見た図である。ステータコア組立体３０の中央の円状の空白部は、ロータが配置されるスペースである。
【００１４】
本実施形態のステータコア組立体３０は、複数の分割ステータコア１２と、円環部材３２とから構成されている。従来技術と同様に、複数の扇形状の分割ステータコア１２をその側面同士を当接してリング状に配置し、その状態で円環部材３２の内周面に圧入することにより、分割ステータコア１２が位置決め固定されている。
【００１５】
分割ステータコア１２は複数の電磁鋼板を積層して構成される。各鋼板は、磁路となるヨーク部１４から内周方向に向かってステータ歯部１６が伸長し、さらにそのステータ歯部１６の先端には隣合うステータ歯部に向かって耳部２０が突出した形状となり、所望の極歯幅を得ている。各鋼板は、形状を合わせて積層し、積層方向に加圧することにより積層かしめが行われ、互いに固定される。
【００１６】
円環部材３２はその側面が円周に沿って波状に成形されている。このような波状の円環部材３２は、圧延鋼板を絞り加工したり、または、押出し加工することにより得ることができる。この波状の円環部材３２においては、円環部材３２内部の凸部に分割ステータコア１２が圧入され、凸部のみが分割ステータコア１２を支えている。凸部で支えられる状況は、図１（ｂ）に示すＡ−Ａ断面のようになっている。また、分割ステータコア１２一つに対して円環部材３２の凸部は２つある。凸部の個数は、分割ステータコア１２の数と等しいか、または整数倍となっていればよい。
【００１７】
上記説明した本実施形態のステータコア組立体３０において特徴的なことは、円環部材３２が波状に成形されていることである。波状に成形されることにより、分割ステータコア１２と円環部材３２は凸部以外の部分では空隙ができるため、その部分では磁気抵抗が大きく、分割ステータコア１２から円環部材３２への磁束の漏れを防ぐことができる効果がある。
【００１８】
また、このような波状の円環部材３２を鋼板を絞り加工することにより成形する場合には、波状に塑性加工されるときに鋼板には大きな歪みが与えられるので、その結果、鋼材が加工硬化されて鋼材自体の強度が上がり、形状凍結性が向上する。そのため、波形状に成形された円環部材は変形しづらく、楕円状に歪んでしまうのを防止できる効果がある。
【００１９】
次に、上述のステータコア組立体３０のステータ歯部１６間のスロット位置に、予めリング状に巻回して構成されたカセットコイルを装着するステータ組立体の組み付け方法について、図２を参照して説明する。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、既に説明したヨーク部、ステータ歯部１６及び耳部２０から成る形状に打抜いた電磁鋼板２２を複数枚、例えば５枚程重ねて、絞り加工用の穴が設けられたダイ５４の上に置く。このとき、ステータ歯部１６が穴上に位置し、また、耳部２０がダイ上に位置するように置く。ダイ５４の上には、ガイド５２に沿って上下動する成形ポンチ５０が配置されており、電磁鋼板２２の穴上部分を、成形ポンチ５０で上から荷重をかけて押すことにより、電磁鋼板２２の耳部２０を折り曲げ、隣り合う耳部２０間の間隙を拡大する。尚、この絞り加工工程は、電磁鋼板の積層かしめ工程と同時に行うことができる。
【００２１】
次に図２（ｂ）に示すように、耳部２０を折り曲げることにより拡大された耳部２０間の間隙を通して、カセットコイル３４をステータ歯部１６間のスロットに装着する。このように本実施形態では、耳部２０を折り曲げることにより耳部２０間の間隙が拡大され、カセットコイルの装着が可能となっている。尚、図示されるカセットコイル３４は、巻線を巻回後に樹脂モールドしたものである。
【００２２】
そして、図２（ｃ）に示すように、折り曲げた耳部２０を平押し加工して、折り曲げ前の平らな形状に修復する。
【００２３】
以上に説明した手順を繰り返し、電磁鋼板の厚みを徐々に増していくことにより、ステータ組立体が構成される。２回目以降の平押し加工では、既に平面状に修復された電磁鋼板の上に折り曲げられた電磁鋼板を載せて、平押しされることとなる。
【００２４】
本実施形態においては、上述したように耳部２０を折り曲げることにより、耳部２０間の間隙が拡大されるので、ステータ歯部１６の先端に耳部２０がある場合であっても、カセットコイル３４を装着することができる効果がある。
【００２５】
尚、従来技術の耳部が先端にあるステータ歯部間のスロットにコイル３４を装着する手段としては、ステータコアのヨークとステータ歯部を別部品として製作し、ステータ歯部のヨークと接続する一端からカセットコイルを取り付け、ステータ歯部をヨークに接合する方法があるが、この方法ではステータ歯部とヨーク間に多少間隙ができてしまい、磁束の導通が悪化してしまう。また、モータ駆動時にはステータ歯部とロータ間に引き付け合う力が発生するが、この力によりステータ歯部とヨーク部との接合が離れてしまう。したがって、本実施形態のステータ組立体の組み付け方法は、このような従来技術と比較しても効果があり有効なものである。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に係るステータコア組立体では、円環部材が円周に沿って波状に成形されているので、分割ステータコアと円環部材の間に空隙ができ、磁気抵抗が大きくなるため、分割ステータコアから円環部材に流れる漏れ磁束を減らすことができる効果がある。
【００２７】
請求項２に係るステータコア組立体では、鋼板を波状に絞り加工して円環部材を成形するので、鋼板には大きな歪みが与えられて円環部材の形状凍結性が高くなり、したがって円環部材が楕円形状に歪むのを防止することができる効果がある。
【００２８】
請求項３に係るステータ組立体の組み付け方法では、ステータ歯部先端に耳部がある場合であっても、耳部を折り曲げることで耳部間の間隙を拡大するので、カセットコイルをスロットに装着することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るステータコア組立体の構成を示す構成図である。
【図２】 本発明の実施形態に係るステータ組立体の組み付け手順を示す説明図である。
【図３】 従来技術のステータ組立体を説明するための説明図である。
【図４】 ステータ歯部先端に耳部を備えた分割ステータコアを示す説明図である。
【符号の説明】
１２ 分割ステータコア、１４ ヨーク部、１６ ステータ歯部、２０ 耳部、３０ ステータコア組立体、３２ 円環部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stator core assembly for a motor and a method for assembling the stator assembly.
[0002]
[Prior art]
Currently, motors are used in all fields of industry. If it is a transportation apparatus, a drive motor such as an electric vehicle or a hybrid vehicle may be mentioned as an example.
[0003]
Such a motor is mainly composed of a stator assembly that generates a rotating magnetic field by passing an electric current through a coil, and a rotor that rotates by receiving a force from the rotating magnetic field. FIG. 3 shows a configuration of a stator core assembly 10 that is a part of the stator assembly. The stator core assembly 10 is configured such that a fan-shaped divided stator core 12 configured by laminating electromagnetic steel plates is arranged in a ring shape by abutting the side surfaces thereof and is press-fitted into the inner peripheral surface of the annular member 18. It is formed by. In this configuration, the divided stator core 12 is positioned and fixed by the annular member 18. Each divided stator core 12 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates punched into a planar shape having two stator tooth portions 16 extending from the yoke portion 14 to a position facing the rotor toward the inner periphery. is there. A cassette coil wound in a ring shape in advance is attached to the slot between the stator tooth portions 16.
[0004]
Further, if the motor is a permanent magnet type motor, a rotor having permanent magnets arranged therein is arranged inside the stator core assembly 10, and if the motor is a reluctance type motor, the magnetic resistance depends on the direction due to the rotor shape or slits. Different rotors will be arranged.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described stator core assembly 10 of the motor, the magnetic flux generated by passing a current through the coil when the motor is driven is transmitted from the divided stator core 12 through the annular member 18 and leaks to the outside. There was a problem of being lowered.
[0006]
Further, when the annular member 18 is formed by drawing a directional steel sheet having different strength characteristics depending on the direction, such as a rolled steel sheet, the formed annular ring may be drawn even if the cylindrical member is drawn. The member 18 is deformed into an elliptical shape and does not have a conventional shape. As a result, positioning of the split stator core 12 cannot be performed with high accuracy, and the air gap between the stator tooth portion 16 tip and the rotor varies greatly for each split stator core 12, so that the rotor receives a force from the split stator core when the motor is driven. There is a problem that there is a variation, and that it is necessary to design a large air gap in consideration of the variation.
[0007]
Further, in order to prevent leakage magnetic flux from flowing between the stator tooth portions 16, the split stator core 12 is protruded in the direction of the stator tooth portion 16 adjacent to the tip of the stator tooth portion 16 as shown in FIG. When the structure is provided with the above, there is a problem that the cassette coil cannot be put into the slot between the stator tooth portions 16 because of the ear portion 20.
[0008]
An object of the present invention is to provide a stator core assembly with less leakage magnetic flux from a split stator core to an annular member, and a suitable method for assembling the stator assembly.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, side surfaces of a plurality of fan-shaped divided stator cores are arranged in a ring shape by abutting, and the divided stator cores are positioned and fixed by press-fitting these divided stator cores into the inner peripheral surface of an annular member. a stator assembly of the motor to be, the annular member, the split stator cores equal to the number the number or protrusions of the number of an integral multiple of the division stator core is formed along the outer periphery of the stator core segment It has a wavy shape that supports
[0010]
The annular member is formed by drawing a steel plate or a non-ferrous metal.
[0011]
The present invention also includes a magnetic steel sheet including a plurality of stator tooth portions extending from the annular yoke portion toward the inner periphery, and having an ear portion protruding toward the adjacent stator tooth portion at each stator tooth tip. a stator core is formed by laminating, said a stator assembly assembled method composed of a cassette coil to be mounted in the slot between the stator teeth, at the same time as the lamination caulking of the electromagnetic steel sheet, said A gap expanding step of bending the ear portion and expanding a gap between adjacent ear portions; a coil mounting step of mounting a cassette coil wound in a ring shape in advance through the expanded gap on the stator tooth portion; And a shape repairing step for returning the bent ear portion to the shape before bending.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A motor stator core assembly and a method of assembling the stator assembly according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a view of a stator core assembly 30 according to an embodiment of the present invention as seen from the press-fitting direction of the divided stator core 12. The circular blank portion at the center of the stator core assembly 30 is a space where the rotor is arranged.
[0014]
The stator core assembly 30 according to the present embodiment includes a plurality of divided stator cores 12 and an annular member 32. As in the prior art, a plurality of fan-shaped split stator cores 12 are arranged in a ring shape with their side surfaces abutting each other, and in this state, the split stator core 12 is positioned by being press-fitted into the inner peripheral surface of the annular member 32. It is fixed.
[0015]
The divided stator core 12 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. In each steel plate, a stator tooth portion 16 extends from the yoke portion 14 serving as a magnetic path toward the inner circumferential direction, and an ear portion 20 protrudes toward the adjacent stator tooth portion at the tip of the stator tooth portion 16. The shape is obtained and a desired pole tooth width is obtained. Each steel plate is laminated according to the shape, and is laminated and crimped by pressurizing in the laminating direction and fixed to each other.
[0016]
The side surface of the annular member 32 is formed into a wave shape along the circumference. Such a wave-like annular member 32 can be obtained by drawing or extruding a rolled steel plate. In the wavy annular member 32, the divided stator core 12 is press-fitted into a convex portion inside the annular member 32, and only the convex portion supports the divided stator core 12. The situation supported by the convex part is like the AA cross section shown in FIG.1 (b). Further, there are two convex portions of the annular member 32 with respect to one divided stator core 12. The number of convex parts should just be equal to the number of the division | segmentation stator cores 12, or may be an integral multiple.
[0017]
What is characteristic in the stator core assembly 30 of the present embodiment described above is that the annular member 32 is formed into a wave shape. Since the split stator core 12 and the annular member 32 are formed in a wavy shape, a gap is formed in a portion other than the convex portion. Therefore, the magnetic resistance is large in that portion, and leakage of magnetic flux from the split stator core 12 to the annular member 32 is prevented. There is an effect that can be prevented.
[0018]
In addition, when such a wavy annular member 32 is formed by drawing a steel plate, a large distortion is given to the steel plate when it is plastically processed into a wavy shape. As a result, the strength of the steel material itself is increased and the shape freezing property is improved. Therefore, the annular member formed into a wave shape is difficult to be deformed, and there is an effect that can be prevented from being distorted into an ellipse.
[0019]
Next, a method for assembling the stator assembly in which a cassette coil that is previously wound in a ring shape is mounted in the slot position between the stator tooth portions 16 of the stator core assembly 30 will be described with reference to FIG. To do.
[0020]
First, as shown in FIG. 2 (a), a plurality of, for example, five, magnetic steel sheets 22 punched into a shape composed of the yoke portion, the stator tooth portion 16 and the ear portion 20 which have already been described are overlapped and drawn. Is placed on a die 54 provided with a hole. At this time, the stator tooth portion 16 is positioned on the hole and the ear portion 20 is positioned on the die. On the die 54, a forming punch 50 that moves up and down along the guide 52 is disposed. By pressing a portion of the hole in the electromagnetic steel plate 22 with a load from above with the forming punch 50, the electromagnetic steel plate 22 is pressed. The ear | edge part 20 is bent and the gap | interval between the adjacent ear | edge parts 20 is expanded. In addition, this drawing process can be performed simultaneously with the lamination crimping process of an electromagnetic steel sheet.
[0021]
Next, as shown in FIG. 2B, the cassette coil 34 is mounted in the slot between the stator tooth portions 16 through the gap between the ear portions 20 expanded by bending the ear portion 20. As described above, in the present embodiment, the gap between the ears 20 is expanded by bending the ears 20, and the cassette coil can be mounted. The cassette coil 34 shown in the figure is a resin mold after winding a winding.
[0022]
And as shown in FIG.2 (c), the bent ear | edge part 20 is flat-pressed, and it restores to the flat shape before bending.
[0023]
The stator assembly is configured by repeating the procedure described above and gradually increasing the thickness of the electromagnetic steel sheet. In the second and subsequent flat pressing processes, the bent electromagnetic steel sheet is placed on the already repaired electromagnetic steel sheet and flat pressed.
[0024]
In this embodiment, since the gap between the ears 20 is expanded by bending the ears 20 as described above, the cassette coil can be used even when the ears 20 are at the tips of the stator teeth 16. 34 is effective.
[0025]
As a means for mounting the coil 34 in the slot between the stator tooth portions with the ears at the tip of the prior art, one end of the stator core yoke and the stator tooth portion manufactured separately and connected to the stator tooth yoke. There is a method in which a cassette coil is attached and the stator tooth portion is joined to the yoke. However, in this method, a slight gap is formed between the stator tooth portion and the yoke, and the conduction of magnetic flux is deteriorated. In addition, a force attracting between the stator tooth portion and the rotor is generated when the motor is driven, and the joint between the stator tooth portion and the yoke portion is separated by this force. Therefore, the method for assembling the stator assembly according to the present embodiment is more effective and effective than such a conventional technique.
[0026]
【The invention's effect】
In the stator core assembly according to claim 1, since the annular member is formed in a wave shape along the circumference, a gap is formed between the divided stator core and the annular member, and the magnetic resistance is increased. There is an effect that leakage magnetic flux flowing through the annular member can be reduced.
[0027]
In the stator core assembly according to claim 2, since the annular member is formed by drawing the steel plate into a wave shape, the steel plate is greatly strained to increase the shape freezing property of the annular member. Can be prevented from being distorted into an elliptical shape.
[0028]
In the method of assembling the stator assembly according to claim 3, the gap between the ears is expanded by bending the ears even when the ears are at the tips of the stator teeth. There is an effect that can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a stator core assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an assembly procedure of the stator assembly according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a conventional stator assembly;
FIG. 4 is an explanatory view showing a split stator core provided with ears at the tips of the stator teeth.
[Explanation of symbols]
12 divided stator core, 14 yoke portion, 16 stator tooth portion, 20 ear portion, 30 stator core assembly, 32 annular member.

Claims (3)

複数の扇形状の分割ステータコアの側面同士を当接してリング状に配置し、これらの分割ステータコアを円環部材の内周面に圧入することにより前記分割ステータコアを位置決め固定して形成されるモータのステータコア組立体であって、
前記円環部材は、前記分割ステータコアの数と等しい数またはその整数倍の数の凸部が前記分割ステータコアの外周に沿って成形されて前記分割ステータコアを支える波状形状を有していることを特徴とするモータのステータコア組立体。A plurality of fan-shaped divided stator cores are arranged in a ring shape by abutting side surfaces, and the divided stator core is positioned and fixed by press-fitting these divided stator cores into the inner peripheral surface of the annular member. A stator core assembly,
Said annular member is that the number equal the number or protrusions of the number of an integral multiple of the division stator core has a wavy shape that supports the stator core segments are formed along the outer periphery of the stator core segment A stator core assembly for a motor. 請求項１に記載のモータのステータコア組立体であって、
前記円環部材は、鋼板を絞り加工することにより成形されることを特徴とするモータのステータコア組立体。The stator core assembly of the motor according to claim 1,
A stator core assembly for a motor, wherein the annular member is formed by drawing a steel plate. 円環状のヨーク部から内周に向かって伸長する複数のステータ歯部を含み、各ステータ歯部先端には隣接するステータ歯部に向かって突出した耳部を有する電磁鋼板を積層して形成されるステータコアと、
前記各ステータ歯部間のスロットに装着されるカセットコイルと、
から構成されるステータ組立体の組み付け方法であって、
前記電磁鋼板の積層かしめと同時に、前記耳部を折り曲げて、隣り合う耳部間の間隙を拡大する間隙拡大ステップと、
前記拡大された間隙を通して、予めリング状に巻回されたカセットコイルをステータ歯部に装着するコイル装着ステップと、
前記折り曲げた耳部を折り曲げ前の形状に戻す形状修復ステップと、
を含むことを特徴とするモータのステータ組立体の組み付け方法。It includes a plurality of stator teeth extending from the annular yoke toward the inner periphery, and is formed by laminating magnetic steel sheets having ears protruding toward the adjacent stator teeth at the tips of the stator teeth. A stator core,
A cassette coil mounted in a slot between the stator teeth,
A method for assembling a stator assembly comprising:
At the same time as the laminated caulking of the electromagnetic steel sheet, the gap portion is bent to enlarge the gap between adjacent ear portions,
A coil mounting step for mounting a cassette coil wound in a ring shape on the stator tooth portion through the enlarged gap;
A shape repairing step for returning the bent ear to a shape before bending;
A method for assembling a stator assembly of a motor, comprising:
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