JP5274091B2 - Stator manufacturing method for rotating electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば永久磁石回転電機、インダクションモータ及びシンクロナスモータ等の回転電機の固定子製造方法に関するものである。 The present invention, for example, a permanent magnet rotating electrical machine, in which about the stator manufacturing how the rotary electric machine such as an induction motor and synchronous motor.
従来の固定子製造方法では、固定子コアの外周から内径方向に力を均一に加えることにより固定子コアの寸法が矯正される。また、円筒状の部材に突起及び溝を設けた形状の内径拘束治具により内径寸法を拘束した状態で樹脂モールドを施すことにより、内径真円度が確保される(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional stator manufacturing method, the dimension of the stator core is corrected by applying a force uniformly in the inner diameter direction from the outer periphery of the stator core. Further, by applying a resin mold in a state in which the inner diameter dimension is restrained by an inner diameter restraining jig having a shape in which a protrusion and a groove are provided on a cylindrical member, inner diameter roundness is ensured (see, for example, Patent Document 1). .
上記のような従来の固定子製造方法では、固定子コアの外周から力を加え、かつ内径拘束治具がスロット部に挿入された状態で樹脂モールドを施すので、樹脂モールド終了後に外周から加えた力を解除しても、モールド樹脂の硬化によりスロット部に内径拘束冶具が保持された状態となる。このため、樹脂モールド終了後の内径拘束冶具の取り外しが難しくなるとともに、内径拘束冶具を取り外す際にティース先端部を破損することがあり、固定子の生産性が著しく低下する。 In the conventional stator manufacturing method as described above, the resin mold is applied in a state where the force is applied from the outer periphery of the stator core and the inner diameter restraining jig is inserted into the slot portion. Even when the force is released, the inner diameter restraining jig is held in the slot portion by hardening of the mold resin. For this reason, it becomes difficult to remove the inner diameter restraining jig after the resin mold is finished, and when the inner diameter restraining jig is removed, the tip of the teeth may be damaged, and the productivity of the stator is remarkably lowered.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、固定子の生産性を向上させることができる回転電機の固定子製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a stator manufacturing how a rotary electric machine capable of improving the stator productivity.
この発明に係る回転電機の固定子製造方法は、コアバック部とティース部とをそれぞれ有する複数の分割コアのティース部にそれぞれ巻線部を装着する工程、分割コアを円環状に並べて固定子コアを形成するとともに、互いに隣接するコアバック部同士を接合した状態で分割コアを拘束する外周拘束治具を固定子コアの外周部に装着する工程、ティース部間に形成された複数のスロット部内に樹脂モールドを施し、分割コアを一体化する工程、及び固定子コアから外周拘束治具を取り外し、固定子コアの外周部に樹脂モールドを施し、フレームを形成する工程を含む。
The method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine according to the present invention includes a step of attaching winding portions to teeth portions of a plurality of divided cores each having a core back portion and a teeth portion, and arranging the divided cores in an annular shape to form a stator core And a step of attaching an outer periphery restraining jig for restraining the split core to the outer periphery of the stator core in a state where the core back portions adjacent to each other are joined to each other, in a plurality of slot portions formed between the teeth portions the resin mold was facilities, a step of integrating the divided cores, and remove the outer peripheral restraining jigs from the stator core, a resin molded facilities on the outer periphery of the stator core, comprising the step of forming the frame.
この発明の回転電機の固定子製造方法は、樹脂モールドを2段階に分けて実施するので、分割コアを固定するための溶接を不要としつつ内周真円度を向上させることができ、また外周に突起を有する内径拘束治具を用いる必要がなく、従って固定子の生産性を向上させることができる。 In the stator manufacturing method of the rotating electrical machine according to the present invention, since the resin mold is divided into two stages, the inner peripheral roundness can be improved while eliminating the need for welding for fixing the divided core. Therefore, it is not necessary to use an inner diameter restraining jig having a protrusion on the inner surface, and therefore the productivity of the stator can be improved.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による電動機の固定子の断面図である。図において、円環状の固定子コア1は、複数(この例では9個)の分割コア2を円環状に並べて構成されている。各分割コア2は、固定子コア1の外周部側に位置するコアバック部2aと、コアバック部2aから固定子コア1の径方向内側へ突出した1つのティース部2bとを有している。互いに隣接するコアバック部2a同士は、非溶接で、即ち溶接せずに接合されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a sectional view of a stator of an electric motor according to
各ティース部2bには、絶縁材(インシュレータ)3を介して巻線部4が装着されている。また、互いに隣接するティース部2b間には、スロット部1aが形成されている。各スロット部1aには、スロット樹脂部5が充填されている。固定子コア1の外周部には、フレーム樹脂部6が設けられている。
Each
次に、図1の固定子の製造方法について説明する。図2は図1の固定子の製造手順を示す工程図である。図1の固定子を製造する場合、まず、図3に示すように、各分割コア2のティース部2bに絶縁材3を介して巻線部4を装着する(ステップS1)。分割コア2は、打ち抜き金型で抜いた薄板をかしめて積層したり、圧粉鉄心により成型したり、電磁鋼板をワイヤカットし接着したりして構成される。
Next, a method for manufacturing the stator of FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing procedure of the stator of FIG. When manufacturing the stator of FIG. 1, first, as shown in FIG. 3, the
この後、図4に示すように、9個の分割コア2を円環状に並べて固定子コア1を形成する(ステップS2)。そして、必要に応じて、巻線結線部の端部処理作業を実施する。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the nine
次に、図5に示すように、互いに隣接するコアバック部2a同士を接合した状態で分割コア2を拘束する複数の外周拘束治具7を固定子コア1の外周部に装着する。このとき、固定子コア1に対して径方向内側への力を加え、コアバック部2a同士を密着させる。また、固定子コア1の内側へのモールド樹脂の侵入を防止する円筒状の内側侵入防止治具8を固定子コア1の内側に配置する。
Next, as shown in FIG. 5, a plurality of outer
この状態で、1段階目の樹脂モールドをスロット部1a内に施す(ステップS3)。これにより、スロット部1a内にスロット樹脂部5が形成され、分割コア2が高精度に一体化(仮固定)される。1段階目の樹脂モールド後には、図6に示すように、外周拘束治具7及び内側侵入防止治具8を固定子コア1から取り外す。
In this state, the first-stage resin mold is applied to the
なお、内側侵入防止治具8としては、その外径寸法が固定子コア1の内径寸法よりも小さいものが使用される。これは、固定子コア1の内周真円度を、互いに隣接するコアバック部2a同士の密着度を高めることにより向上させるためである。コアバック部2a同士の接合面の工作精度に関しては、分割コア2を例えば金型打ち抜きにより製作することにより、数ミクロン程度まで確保可能であり、これにより十分な内周真円度を確保することが可能となる。
In addition, as the inner
この後、図7に示すように、仮固定された固定子コア1をフレーム用金型9内にセットするとともに、固定子コア1の内側に内側侵入防止治具8を配置する。この内側侵入防止治具8は、1段階目の樹脂モールドと共通化しても別々のものとしてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 7, the temporarily fixed
この状態で、2段階目の樹脂モールドを固定子コア1の外周部に施す(ステップS4)。これにより、電動機のフレームを構成するフレーム樹脂部6が固定子コア1の外周部に形成される。この後、内側侵入防止治具8及びフレーム用金型9を固定子コア1から取り外し、必要に応じてフレーム樹脂部6の端面の加工等の仕上げ作業を行うことにより、図1に示したような固定子が完成する。
In this state, a second-stage resin mold is applied to the outer periphery of the stator core 1 (step S4). Thereby, the
このような固定子製造方法では、樹脂モールドを2段階に分けて実施するので、分割コア2を固定するための溶接を不要としつつ内周真円度を向上させることができ、また外周に突起を有する内径拘束治具を用いる必要がなく、従って固定子の生産性を向上させることができる。
In such a stator manufacturing method, the resin mold is divided into two stages, so that it is possible to improve the roundness of the inner circumference while eliminating the need for welding for fixing the
ここで、従来の製造方法では、コアバック部2a同士の接合部に溶接を施して分割コア2を一体化するため、コアバック部2aに溶接に伴う熱収縮が発生する。特に、外径が小さい小型モータの場合、コアバック部2aでの熱収縮が固定子内周部にまで影響し、固定子内周部の真円度が悪化する。また、ティース部2bの打ち抜き精度が不十分である場合や溶接が不十分である場合には、コアバック部2a間に隙間が発生する。
Here, in the conventional manufacturing method, since the
上述のような固定子内周部の真円度の悪化やコアバック部2a間の隙間は、永久磁石モータではコギングトルクの悪化を招く。また、誘導電動機においては、電磁音の発生を招く。
Deterioration of the roundness of the inner peripheral part of the stator and the gap between the
これに対して、実施の形態1の固定子製造方法によれば、分割コア2を固定するための溶接を不要としつつ内周真円度を向上させることができるため、電動機の電磁騒音やコギングトルクを低減することができる。
On the other hand, according to the stator manufacturing method of the first embodiment, the inner peripheral roundness can be improved while eliminating the need for welding for fixing the
次に、図8は図1の固定子を用いた永久磁石回転電機の断面図である。永久磁石回転電機は、固定子と、固定子内に設けられた回転子とを有している。回転子は、固定子コア1の内側に設けられた円柱状の回転子コア11と、回転子コア11の外周部に設けられた複数の永久磁石12とを有している。この例では、磁石極数が6、固定子スロット数が9の永久磁石回転電機を示している。そして、巻線部4に電流を通電することで、巻線部4が作る磁束と永久磁石12が作る磁束との相互作用により回転トルクが得られる。
Next, FIG. 8 is a sectional view of a permanent magnet rotating electric machine using the stator of FIG. The permanent magnet rotating electric machine has a stator and a rotor provided in the stator. The rotor includes a
このような永久磁石回転電機では、互いに隣接するコアバック部2a同士が非溶接で接合されているので、上述のようにコギングトルク及びトルクリップルを低減することが可能となる。
In such a permanent magnet rotating electric machine, since the
実施の形態2.
次に、図9はこの発明の実施の形態2による電動機の固定子の断面図である。この例では、各分割コア2のコアバック部2aの径方向外周側にV字形の凹部2cが設けられている。他の構成は、実施の形態1と同様である。
Next, FIG. 9 is a sectional view of a stator of an electric motor according to
次に、図9の固定子の製造方法について説明するが、基本的な製造手順は実施の形態1(図2)と同様である。図9の固定子を製造する場合、まず、図10に示すように、各分割コア2のティース部2bに絶縁材3を介して巻線部4を装着する(ステップS1)。
Next, a method for manufacturing the stator in FIG. 9 will be described. The basic manufacturing procedure is the same as that in the first embodiment (FIG. 2). When manufacturing the stator of FIG. 9, first, as shown in FIG. 10, the winding
この後、図11に示すように、9個の分割コア2を円環状に並べて固定子コア1を形成する(ステップS2)。そして、必要に応じて、巻線結線部の端部処理作業を実施する。
Thereafter, as shown in FIG. 11, the nine divided
次に、図12に示すように、互いに隣接するコアバック部2a同士を接合した状態で分割コア2を拘束する複数の外周拘束治具10を固定子コア1の外周部に装着する。このとき、固定子コア1に対して径方向内側への力を加え、コアバック部2a同士を密着させる。また、外周拘束治具10に設けられた凸部10aを凹部2cに嵌合させる。さらに、固定子コア1の内側へのモールド樹脂の侵入を防止する円筒状の内側侵入防止治具8を固定子コア1の内側に配置する。
Next, as shown in FIG. 12, a plurality of outer peripheral restraining jigs 10 that restrain the
この状態で、1段階目の樹脂モールドをスロット部1a内に施す(ステップS3)。これにより、スロット部1a内にスロット樹脂部5が形成され、分割コア2が高精度に一体化(仮固定)される。1段階目の樹脂モールド後には、図13に示すように、外周拘束治具10及び内側侵入防止治具8を固定子コア1から取り外す。
In this state, the first-stage resin mold is applied to the
この後、図14に示すように、仮固定された固定子コア1をフレーム用金型9内にセットするとともに、固定子コア1の内側に内側侵入防止治具8を配置する。
Thereafter, as shown in FIG. 14, the temporarily fixed
この状態で、2段階目の樹脂モールドを固定子コア1の外周部に施す(ステップS4)。これにより、電動機のフレームを構成するフレーム樹脂部6が固定子コア1の外周部に形成される。この後、内側侵入防止治具8及びフレーム用金型9を固定子コア1から取り外し、必要に応じてフレーム樹脂部6の端面の加工等の仕上げ作業を行うことにより、図9に示したような固定子が完成する。
In this state, a second-stage resin mold is applied to the outer periphery of the stator core 1 (step S4). Thereby, the
このような固定子製造方法では、1段階目の樹脂モールドの際に、各コアバック部2aに設けられた凹部2cに、外周拘束治具10に設けられた凸部10aを嵌合するので、実施の形態1よりも固定子コア1の内周真円度を向上させることが可能となる。
In such a stator manufacturing method, during the first-stage resin molding, the
なお、凹部2cの形状はV字形に限定されるものではなく、位置決めが可能な形状であれば他の形状であってもよい。また、凸部10aの形状も凹部2cの形状に応じて変更される。
また、各分割コア2に設ける凹部2cの数は1つに限定されるものではなく、位置決めが可能であれば2つ以上であってもよい。
In addition, the shape of the recessed
Moreover, the number of the recessed
実施の形態3.
次に、図15はこの発明の実施の形態3による電動機の固定子の製造途中の状態を示す断面図である。この例では、薄肉の連結部13により分割コア2間が連結されている。このような固定子コア構造は、例えば特開平11−220844号公報に示されている。従来の固定子製造方法では、図15の分割コア2の連結体の両端部が溶接されるが、この実施の形態3では、図15の連結体を円環状に折り曲げて固定子コア1を形成した後、両端部を溶接せず、実施の形態1と同様に2段階の樹脂モールドを施す。
Next, FIG. 15 is a sectional view showing a state during the manufacture of the stator of the electric motor according to the third embodiment of the present invention. In this example, the
このような固定子製造方法でも、分割コア2を固定するための溶接を不要としつつ内周真円度を向上させることができ、また外周に突起を有する内径拘束治具を用いる必要がなく、従って固定子の生産性を向上させることができる。
また、分割コア2が連結部13で予め連結されているので、固定子コア1の形成が容易であり、生産性が向上する。
Even in such a stator manufacturing method, it is possible to improve the roundness of the inner circumference while eliminating the need for welding for fixing the
Moreover, since the
なお、例えば特開2000-201458号公報に示されているようなコア構造を用いても同様の効果が得られ、接合部での密着性向上や内周真円度の向上が可能となる。 For example, the same effect can be obtained by using a core structure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-201458, and it is possible to improve the adhesion at the joint and the inner circumference roundness.
ここで、上述したように、コギングトルクの発生原因は、分割コア2間に発生する隙間である。図16に発明者らが分割コア2間の隙間量とコギングトルクとの関係を測定した結果を示す。なお、図16は図8のような断面形状を有する永久磁石回転電機においてコア分割部の1箇所に隙間が発生した場合の実験結果である。また、横軸はコア分割部の隙間量/エアギャップ長(固定子と回転子との間の隙間量)であり、縦軸はエアギャップ長の1割の隙間量が発生した場合のコギングトルクを基準としたコギングトルク比である。
Here, as described above, the cause of the cogging torque is the gap generated between the divided
図16から、コギングトルク低減のためには、分割コア2間の隙間量をできる限り低減する必要があることがわかる。そして、隙間量をエアギャップ長の5%以下とするのが特に好適である。実施の形態1〜3に示したような固定子製造方法によれば、隙間量をエアギャップ長の5%以下とすることが可能であり、分割部隙間によって発生するコギングトルクを低減することが可能である。
From FIG. 16, it can be seen that in order to reduce the cogging torque, it is necessary to reduce the gap amount between the divided
また、分割コア2間の隙間の影響は、特に小型のモータで顕在化する。よって、この発明は、小型モータ、特に小型永久磁石回転電機に有効であり、回転子磁石極数は4〜10、固定子スロット数は3〜12の永久磁石式同期電動機のコギングトルクの低減に有用となる。
In addition, the influence of the gap between the divided
実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4について説明する。この例では、スロット樹脂部5の樹脂材料とフレーム樹脂部6の樹脂材料とを異なるものとした。具体的には、スロット樹脂部5には、モータ温度上昇低減のため、熱伝導性が高い樹脂材料(例えばアルミナや結晶シリカ等の熱伝導性の良い材料を含有させたエポキシ樹脂)、又は耐電圧性能の良いエポキシ樹脂が用いられている。また、フレーム樹脂部6には、モールド後の加工レス化のため、スロット樹脂部5よりも熱収縮率の小さい樹脂材料(BMCモールド等)、又はモールドの欠け防止のため、スロット樹脂部5よりも強度の高い樹脂材料が用いられている。これにより、モータ温度低減とフレーム強度の向上が可能となる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this example, the resin material of the
なお、この発明は、電動機だけではなく、発電機にも適用できる。 The present invention can be applied not only to an electric motor but also to a generator.
1 固定子コア、1a スロット部、2 分割コア、2a コアバック部、2b ティース部、2c 凹部、4 巻線部、5 スロット樹脂部、6 フレーム樹脂部、7,10 外周拘束治具、8 内側侵入防止治具、10a 凸部、11 回転子コア、12 永久磁石。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記分割コアを円環状に並べて固定子コアを形成するとともに、互いに隣接する上記コアバック部同士を接合した状態で上記分割コアを拘束する外周拘束治具を上記固定子コアの外周部に装着する工程、
上記ティース部間に形成された複数のスロット部内に樹脂モールドを施し、前記分割コアを一体化する工程、及び
上記固定子コアから上記外周拘束治具を取り外し、上記固定子コアの外周部に樹脂モールドを施し、フレームを形成する工程
を含むことを特徴とする回転電機の固定子製造方法。 Attaching a winding part to each of the tooth parts of the plurality of split cores each having a core back part and a tooth part;
The split cores are arranged in an annular shape to form a stator core, and an outer peripheral restraining jig for restraining the split core is attached to the outer peripheral portion of the stator core in a state where the core back portions adjacent to each other are joined together. Process,
The resin molded facilities in a plurality of slots formed between the teeth, the step of integrating the divided cores, and remove the outer peripheral restraining jigs from the stator core, the outer periphery of the stator core the resin mold was facilities, a stator manufacturing method of a rotating electric machine characterized in that it comprises a step of forming a frame.
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