JP4697145B2 - インシュレータボビン及びその組付方法 - Google Patents

Description

この発明は、集中巻モータのステータコアに組み付けられるインシュレータボビンに係り、詳しくは、組付性に有利な形状を有するインシュレータボビン及びその組付方法に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される電動機用ステータの製造方法が挙げられる。この特許文献１には、インシュレータボビンに導線を巻き回してなる集中巻線（コイル）を、積層鋼板製ステータコアのティースに組み付けてステータを製造することが記載されている。ここで、積層鋼板製ステータコアとして、例えば、３ｍｍの薄鋼板を７０〜８０枚ほど積層して構成されるものがある。

特開２０００−４１３６５号公報

ところが、特許文献１に記載の技術では、ステータコアが積層鋼板製であることから、インシュレータボビンをステータコアのティースに組み付けるときに、ティースを構成する薄鋼板の一部に捲れが発生するおそれがあった。このため、捲れた薄鋼板がインシュレータボビンの挿入孔に巻き込まれて、インシュレータボビンが組付不良となる懸念があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、積層鋼板製ステータコアへの組付時に薄鋼板の捲れ、巻き込みによる組付不良を防止することを可能としたインシュレータボビン及びその組付方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コイルが設けられる外周部と、複数の薄鋼板が積層された積層鋼板製ステータコアのティースが挿入される挿入孔とを備えたインシュレータボビンにおいて、挿入孔の先端開口部のうち、コイルの端部が位置する側とは反対側のティース端面に対応する位置にのみ、挿入孔の内壁面と略面一に延びる接触面を有する突起を設けたこと、前記突起の前記接触面は、前記ティースへの組付時に前記ティース端面に押し当てられて、前記ティース端面の積層方向端に位置する前記薄鋼板の捲れを防止するものであることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、積層鋼板製ステータコアのティースにインシュレータボビンを組み付けるとき、インシュレータボビンの突起の接触面を、コイルの端部が位置する側とは反対側のティース端面に押し当ててから、挿入孔にティースを挿入させるようにインシュレータボビンを移動させる。これにより、突起の接触面をティース端面に押し当ててから、挿入孔にティースが挿入されるので、挿入孔の先端開口部がティースの角に接触して擦ることがなく、ティースの薄鋼板の捲れが抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインシュレータボビンを複数の薄鋼板が積層された積層鋼板製ステータコアのティースに組み付ける組付方法であって、インシュレータボビンのステータ軸方向の位置を、ティースへの挿入位置よりもコイルの端部が位置する側とは反対側に片寄らせた状態で、インシュレータボビンをステータ径方向へ移動させることにより、インシュレータボビンの先端開口部をティースに近づける第１工程と、インシュレータボビンをステータ軸方向へ移動させることにより、インシュレータボビンの突起の接触面を、ティース端面に押し当てる第２工程と、インシュレータボビンをステータ径方向へ移動させることにより、挿入孔にティースを挿入させる第３工程とを有することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、突起の接触面をティース端面に押し当ててから、挿入孔にティースが挿入されるので、挿入孔の先端開口部がティースの角に接触して擦ることがなく、ステータコアが積層鋼板製であっても、ティースの薄鋼板の捲れが抑えられる。

請求項１に記載の発明によれば、インシュレータボビンを積層鋼板製ステータコアのティースへの組み付けるときに、薄鋼板の捲れ、巻き込みによる組付不良を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ティースの薄鋼板の捲れ、巻き込みによるインシュレータボビンの組付不良を防止することができる。

以下、本発明におけるインシュレータボビン及びその組付方法を具体化した一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態の矩形コイルユニット１を正面図により示す。図２に、矩形コイルユニット１を背面図により示す。図３に、矩形コイルユニット１を図１のＡ−Ａ線断面図により示す。図４に、矩形コイルユニット１を図１のＢ−Ｂ線断面図により示す。この矩形コイルユニット１は、矩形断面を有するインシュレータボビン２と、そのボビン２の外周部５ｃの４面にワイヤ３を巻き回することで設けられたコイル４とを備える。

インシュレータボビン３は、矩形断面をなす筒部５と、その筒部５の軸線方向両端に形成された第１鍔部６及び第２鍔部７とを含む。後側に位置する第１鍔部６には、上部に肉欠き部６ａが形成される。また、この肉欠き部６ａに対応して、絶縁壁部６ｂと巻留め部６ｃが形成される。筒部５は、中空の挿入孔５ａを含む。この挿入孔５ａには、後述するステータコア２２のティース２３（図９〜１２を参照）が挿入されるようになっている。インシュレータボビン２は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成樹脂材から形成され、絶縁性を有する。筒部５の外周部５ｃ上には、２本のワイヤ３が複数層に整列に巻き回されることで矩形のコイル４が形成される。絶縁壁６ｂと巻留め部６ｃには、２本のワイヤ３の両接続端部３ａ，３ｂの一部が掛け留めされる。この実施形態では、モータの小型高出力化を図るために、比較的太いワイヤ３が使用される。ワイヤ３は、銅線をエナメル絶縁被膜で覆うことで構成される。ここで、インシュレータボビン２の背面側における挿入孔５ａの先端開口部８の一部には、一つのガイド突起９が一体に形成される。図２において、挿入孔５ａの先端開口部８は、左右に長辺を、上下に短辺を有する長方形状をなす。ガイド突起９は、この下辺中央に位置して先端開口部８の縁に形成される。ガイド突起９は、挿入孔５ａの内壁面５ｂと面一に延びる接触面９ａを有する。この実施形態で、ガイド突起９の横幅は、先端開口部８の下辺長の約五分の一程度の大きさであり、ガイド突起９の肉厚は、筒部５の肉厚の半分程度の大きさであり、ガイド突起９の突出長さは、筒部５の肉厚程度の大きさである。これらガイド突起９の横幅、肉厚及び突出長さなどの寸法は、ガイド突起９の機能及び剛性の観点から適宜決定すればよい。

上記した矩形コイルユニット１において、２本のワイヤ３は、第１鍔部６の内側に挿入されて第１鍔部６から第２鍔部７までの間を筒部５の外周部５ｃ上に順次列状に巻き回されることにより、コイル４の１層目が形成される。その後、第２鍔部７にて折り返され、第２鍔部７から第１鍔部６までの１層上に２本のワイヤ３が順次列状に巻き回されることにより、コイル４の２層目が形成される。このように筒部５の軸線方向に沿って２本のワイヤ３が往復して整列に巻き回されることにより、複数列及び複数層のコイル４が形成される。図３において、ワイヤ３の中に記された数字は、ワイヤ３の巻回数を意味する。巻き終えた２本のワイヤ３の端部は、巻留め部６ｃに差し込まれて留められる。以上のようにして矩形状をなすコイル４を含む矩形コイルユニット１が作製される。

図５に、この実施形態の台形コイルユニット１１を正面図により示す。図６に、台形コイルユニット１１を背面図により示す。図７に、台形コイルユニット１１を図５のＣ−Ｃ線断面図により示す（ワイヤ３の中に記された数字は、ワイヤ３の巻回数を意味する。）。図８に、矩形コイルユニット１１を図５のＤ−Ｄ線断面図により示す。この台形コイルユニット１１は、矩形断面を有するインシュレータボビン１２と、そのボビン１２の外周部５ｃの４面にワイヤ３を巻き回することで設けられたコイル４Ａとを備える。

このインシュレータボビン１２は、前側に位置する第２鍔部７Ａが、矩形コイルユニット１のインシュレータボビン２の第２鍔部７よりも外形が小さい点以外は、同ボビン２と基本構成は同じである。この他、インシュレータボビン１２の外周部５ｃに設けられたコイル４Ａは、図７，８に示すように、その巻付形状方が台形をなす点で、矩形コイルユニット１のコイル４と構成が異なる。

図９に、ステータユニット２１を平面図により示す。図１０に、ステータユニット２１を図９のＥ−Ｅ線断面図により示す。このステータユニット２１は、上記した矩形コイルユニット１及び台形コイルユニット１１が、円環状をなす集中巻ステータコア２２の内周に形成された複数のティース２３のそれぞれに交互に組み付けられることにより構成される。このステータユニット２１の中空部に所定のロータを組み付けることにより、モータが製造される。

この実施形態で、ステータコア２２は、積層鋼板製であり、例えば、３ｍｍの薄鋼板を７０〜８０枚ほど積層して構成される。ステータコア２２の上面には、略円環状をなすバスバーモジュール２６が組み付けられる。このバスモジュール２６は、各コイルユニット１，１１を所定の関係で電気的に接続するものであり、各コイルユニット１，１１のそれぞれに対応して配置された複数の端子２６ａを備える。各端子２６ａには、各コイルユニット１，１１にてコイル４を構成するワイヤ３の接続端部３ａ，３ｂが接続される。ここで、図１０に示すように、台形コイルユニット１１を構成するインシュレータボビン１１にガイド突起９が設けられるのは、同ボビン１１の挿入孔５ａにおける背面側の先端開口部８のうち、コイル４Ａのワイヤ３の接続端部３ａ，３ｂが位置する側とは反対側、すなわちティース２３の下側の端面（ティース下端面）２３ａに対応する位置のみである。

次に、上記したステータユニット２１を製造するために、ステータコア２２の各ティース２３に対する各コイルユニット１，１１の組付方法、すなわちインシュレータボビン２のティース２３に対する組付方法を、図１０〜１２を参照して詳細に説明する。ここでは台形コイルユニット１１を代表的に示して組付方法を説明する。

すなわち、先ず最初に、図１１に示すように、インシュレータボビン２の挿入孔５ａをティース２３の先端に整合させて近付ける。このとき、インシュレータボビン２のガイド突起９の接触面９ａをティース下端面２３ａに押し当てる。その後、図１２に示すように、挿入孔５ａにティース２３を挿入させるようにインシュレータボビン２（台形コイルユニット１１）を奥まで移動させる。これにより、図１０に示すように、台形コイルユニット１１をティース２３に組み付けることができる。

以上説明したこの実施形態の各コイルユニット１，１１によれば、インシュレータボビン２の挿入孔５ａの背面側の先端開口部８のうち、コイル４，４Ａを構成するワイヤ３の接続端部３ａ，３ｂが位置する側とは反対側のティース下端面２３ａに対応する位置にのみ、挿入孔５ａの内壁面５ｂと面一に延びる接触面９ａを有するガイド突起９が設けられる。従って、積層鋼板製ステータコア２２の各ティース２３に対し、各コイルユニット１，１１のインシュレータボビン２を組み付けるとき、インシュレータボビン２のガイド突起９の接触面９ａを、ティース下端面２３ａに押し当ててから、挿入孔５ａにティース２３を挿入させるようにインシュレータボビン２（各コイルユニット１，１１）を移動させる。これにより、ガイド突起９の接触面９ａをティース下端面２３ａに押し当ててから、挿入孔５ａにティース２３が挿入されるので、挿入孔５ａの背面側の先端開口部８がティース２３の角に接触して擦ることがなく、ティース２３の薄鋼板の捲れが抑えられる。あるいは、ティース２３の薄鋼板に多少の捲れがあったとしても、ガイド突起９を押し当てることで、その多少の捲れが矯正されることもある。このため、ティース２３の薄鋼板の捲れ、巻き込みによるインシュレータボビン２のティース２３に対する組付不良、延いては各コイルユニット１，１１のティース２３に対する組付不良を防止することができる。このようなインシュレータボビン２及びその組付方法による作用効果は、特に、各コイルユニット１，１１を組付装置を使用して各ティース２３に対して自動組付するのに有効である。

また、この実施形態によれば、挿入孔５ａの背面側の先端開口部８のうち、コイル４の接続端部３ａ，３ｂが位置する側とは反対側のティース下端面２３ａに対応する位置にのみガイド突起９が設けられる。このため、各コイルユニット１，１１を各ティース２３に組み付ける際、それより先にステータコア２２の上面に組み付けられているバスバーモジュール２６とのガイド突起９の干渉を回避することができる。また、この実施形態では、挿入孔５ａの先端開口部８の左右辺（各コイルユニット１，１１が並ぶ周方向）に対応してガイド突起が設けられていない。このため、ガイド突起をティース２３に押し当てる際に、ガイド突起が隣接するコイルユニット１，１１と干渉するおそれがない。このことは、ガイド突起との干渉を避けるために、ティース２３の長さや隣り合うティース２３の間隔を余分に大きくする必要性をなくし、ステータコア２２が余分に大型化するのを防止することができる。

この実施形態では、各インシュレータボビン２，１２に一つのガイド突起９を設けただけの構成であるので、同ボビン２，１２に大きな形状変更の必要性がなく、同ボビン２，１２のための成形用材料を節約することもできる。

尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

例えば、前記実施形態では、挿入孔５ａの先端開口８に対応して一つのガイド突起９を設けたが、ガイド突起の数は複数であってもよい。複数のガイド突起を設けた場合には、例えば、それらを所定の間隔で横並びに配置すればよい。

また、前記実施形態では、ガイド突起９の接触面９ａを、挿入孔５ａの内壁面５ｂと面一にしたが、接触面と内壁面は相互に完全な面一でなくても、ガイド突起の接触面に多少の傾斜があったり、接触面が多少湾曲したりしていてもよい。

矩形コイルユニットを示す正面図。 矩形コイルユニットを示す背面図。 矩形コイルユニットを示す図１のＡ−Ａ線断面図。 矩形コイルユニットを示す図１のＢ−Ｂ線断面図。 台形コイルユニットを示す正面図。 台形コイルユニットを示す背面図。 台形コイルユニットを示す図５のＣ−Ｃ線断面図。 台形コイルユニットを示す図５のＤ−Ｄ線断面図。 ステータユニットを示す平面図。 ステータユニットを示す図９のＥ−Ｅ線断面図。 インシュレータボビンの組付方法を示す説明図。 インシュレータボビンの組付方法を示す説明図。

符号の説明

２ インシュレータボビン
３ａ 接続端部
３ｂ 接続端部
４ コイル
４Ａ コイル
５ａ 挿入孔
５ｂ 内壁面
５ｃ 外周部
８ 先端開口部
９ ガイド突起
９ａ 接触面
１２ インシュレータボビン
２２ ステータコア
２３ ティース
２３ａ ティース下端面

Claims (2)

1. コイルが設けられる外周部と、複数の薄鋼板が積層された積層鋼板製ステータコアのティースが挿入される挿入孔とを備えたインシュレータボビンにおいて、
   前記挿入孔の先端開口部のうち、前記コイルの端部が位置する側とは反対側のティース端面に対応する位置にのみ、前記挿入孔の内壁面と略面一に延びる接触面を有する突起を設けたこと、
   前記突起の前記接触面は、前記ティースへの組付時に前記ティース端面に押し当てられて、前記ティース端面の積層方向端に位置する前記薄鋼板の捲れを防止するものであること
   を特徴とするインシュレータボビン。
2. 請求項１に記載のインシュレータボビンを複数の薄鋼板が積層された積層鋼板製ステータコアのティースに組み付ける組付方法であって、
   前記インシュレータボビンのステータ軸方向の位置を、前記ティースへの挿入位置よりも前記コイルの端部が位置する側とは反対側に片寄らせた状態で、前記インシュレータボビンをステータ径方向へ移動させることにより、前記インシュレータボビンの前記先端開口部を前記ティースに近づける第１工程と、
   前記インシュレータボビンをステータ軸方向へ移動させることにより、前記インシュレータボビンの前記突起の前記接触面を、前記ティース端面に押し当てる第２工程と、
   前記インシュレータボビンをステータ径方向へ移動させることにより、前記挿入孔に前記ティースを挿入させる第３工程とを有すること
   を特徴とするインシュレータボビンの組付方法。

Images