JP5278541B2 - ステータの製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、ステータの製造方法に関する。
自動車等の車両に搭載される回転電機としてのモータやジェネレータは、ロータと、ロータの周囲に環状に配置される環状形態のステータとを有している。モータの場合は、ステータに通電することにより回転力が得られ、ジェネレータの場合は、ロータの回転により電流が得られる。
ステータは、ステータ巻線を有する環状のステータコアを有し、このステータコアが樹脂封止されるとともに、樹脂封止されたステータコアが冷却ジャケットと呼ばれるステータケース内に収容されている。
下記特開2006−254562号公報(特許文献1)に開示される回転電機においては、ステータコアに設けられた凸状部がモータケース(ステータケースに相当)に設けられた凹状部との間にモールド樹脂を介在させて、ステータコアの凸状部をモータケースの凹状部に嵌め入れる構造が開示されている。凸状部と凹状部との間にモールド樹脂を介在させることで、ステータコアの凸状部が凹状部に固定され、モータケースに対するステータコアの移動を規制する。
下記特開2006−174637号公報(特許文献2)に開示される回転電機のステータの製造方法においては、ステータコアを樹脂モールドするステータの製造方法を採用し、ステータコアに設けられた凸状部がステータケースの内面に設けられた凹状部に嵌合させた状態で、ステータケース内にモールド樹脂を射出する製造方法が開示されている。ステータコアの凸状部をステータケースの凹状部に嵌合させておくことで、樹脂射出時の樹脂成形圧によるステータコアの移動を規制する。
上記特許文献1および2においては、ステータコアのステータケースに対する移動を規制する技術が開示されている。しかし、ステータケースに設けられた位置決め用穴に、ステータの製造過程においてズレが生じる課題については何ら開示されていない。
ステータケースには、回転電機を外部筐体に固定するための位置決め用穴が設けられている。この位置決め用穴は、ステータケースから外方に張出すフランジ部に設けられている。通常は、ステータケースを構成するステータコアの締結リングに設けられたフランジ部に位置決め用穴が設けられている。
この締結リングは、ステータコアに対して「焼きばめ」により固定される。具体的には、一旦締結リングを加熱して締結リングを膨張させることで、締結リングの内径を拡大させる。内径が拡大した締結リングの内側にステータコアを収容する。その後、締結リングを冷却させることで、締結リングの内径が収縮する。その結果、締結リングは、ステータコアの外周面に固定される。
このように、位置決め用穴が設けられた締結リングは、ステータの製造過程において、加熱により拡大し、冷却により収縮するために、位置決め用穴位置に、当初の設計位置からズレが生じてしまうことが考えられる。このような、締結リングの拡大・収縮は、モールド樹脂による成形時にも生じる可能性がある。その結果、ステータの位置ズレに起因する回転電機の性能低下が懸念される。
この発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転電機の性能を低下させることのない構造を備えるステータの製造方法を提供することにある。
この発明に基づいたステータの製造方法においては、回転電機に用いられる環状形態を有するステータの製造方法であって、回転電機の回転軸芯に対してステータコアの中心位置が一致するように、上記ステータコアを治具に位置決め固定するステップと、上記ステータコアが上記治具に固定された状態で、上記中心位置を位置決め基準にして、上記ステータコアの締結リングに設けられたフランジ部に固定用穴を形成するステップとを備える。
上記ステータの製造方法の別の局面に従えば、上記ステータコアを治具に位置決め固定するステップは、回転電機の回転軸芯に対してステータコアの中心位置が一致するように、上記ステータコアを中心位置決め用治具に位置決め固定するステップと、上記ステータコアが上記中心位置決め用治具に固定された状態で、上記ステータコアの外周面に上記締結リングを固定させるステップとを含む。
上記ステータの製造方法の別の局面に従えば、上記フランジ部に上記固定用穴を形成するステップは、上記中心位置を位置決め基準にして、上記フランジ部に対してドリルにより穴あけ加工を行なうステップを含む。
上記ステータの製造方法の別の局面に従えば、上記フランジ部に上記固定用穴を形成するステップは、上記中心位置を位置決め基準にして、上記フランジ部に設けられた下穴に対して、穴あきリベットを固定するステップを含む。
上記ステータの製造方法の別の局面に従えば、上記フランジ部に上記固定用穴を形成するステップは、上記中心位置を位置決め基準にして、上記フランジ部に対してプレス穴あけ加工により穴あけ加工を行なうステップを含む。
上記ステータの製造方法の別の局面に従えば、上記ステータコアを治具に位置決め固定するステップは、外周面に締結リングが締結された上記ステータコアを、樹脂モールドする金型内に固定するステップを含む。
上記ステータの製造方法の別の局面に従えば、上記フランジ部に上記固定用穴を形成するステップは、上記金型内に固定された上記ステータコアに対して樹脂モールドするステップにおいて、上記フランジ部に設けられた下穴に対して上記固定用穴を樹脂成形するステップを同時に行なう。
この発明に基づいたステータにおいては、回転電機に用いられる環状形態を有するステータであって、ステータコアと、上記ステータコアの外周面に固定された締結リングと、を備え、上記締結リングに設けられたフランジ部は、回転電機の回転軸芯である上記ステータコアの中心位置を基準にして形成された固定用穴を有する。
上記ステータの別の局面に従えば、上記固定用穴は、上記フランジ部に対してドリル加工により形成された穴である。
上記ステータの別の局面に従えば、上記固定用穴は、上記フランジ部に設けられた下穴に対して、穴あきリベットの固定により形成された穴である。
上記ステータの別の局面に従えば、上記固定用穴は、上記フランジ部に対してプレス穴あけ加工により形成された穴である。
上記ステータの別の局面に従えば、上記固定用穴は、上記フランジ部に設けられた下穴に対して、樹脂成形により形成された穴である。
この発明に基づいたステータの製造方法によれば、回転電機の性能を低下させることのない構造を備えるステータの製造方法を提供することができる。
本発明に基づいた実施の形態におけるステータについて、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の説明において、同一および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
(実施の形態1)
図1および図2を参照して、ステータ1は、ステータ巻線を有する環状のステータコア501を有し、このステータコア501が樹脂封止されるとともに、樹脂封止されたステータコア501が冷却ジャケットと呼ばれるケース内に収容されている。冷却ジャケットは、ステータコア501の外側に位置する締結リング100、ステータコア501の外側に位置する内側リング200、および、ステータコア501の両端のコイルエンドに位置するコイルエンドカバー300,400から構成されている。
図1および図2を参照して、ステータ1は、ステータ巻線を有する環状のステータコア501を有し、このステータコア501が樹脂封止されるとともに、樹脂封止されたステータコア501が冷却ジャケットと呼ばれるケース内に収容されている。冷却ジャケットは、ステータコア501の外側に位置する締結リング100、ステータコア501の外側に位置する内側リング200、および、ステータコア501の両端のコイルエンドに位置するコイルエンドカバー300,400から構成されている。
図2に示すように、ステータコア501の外周面には締結リング100が固定されている。この締結リング100には、円周上120度ピッチで3箇所に、半径方向外方に拡がるフランジ部110が設けられている。このフランジ部110にはそれぞれ、固定用穴110hが設けられている。
このフランジ部110に設けられている固定用穴110hは、回転電機の回転軸芯であるステータコア501の中心位置A1を基準にして正確な位置に設けられている。以下、この固定用穴110hの開口ステップを含むステータの製造方法について以下説明する。なお、以下の図3〜図5に示す断面図は、図2中のV−V矢視断面に対応する断面図である。
(ステータコア位置決めステップ)
図3に示すように、回転電機の回転軸芯に対してステータコア501の中心位置A1が一致するように、ステータコア501を中心位置決め用治具700に位置決め固定する。中心位置決め用治具700には、ステータコア501の下端を収容する環状の凹部領域701が設けられるとともに、ステータコア501の内周面側からステータコア501を半径方向外方に向かって押圧する内径保持部材702を備えている。内径保持部材702によりステータコア501が外側に向かって押圧されることで、ステータコア501の位置決めが完了する。
図3に示すように、回転電機の回転軸芯に対してステータコア501の中心位置A1が一致するように、ステータコア501を中心位置決め用治具700に位置決め固定する。中心位置決め用治具700には、ステータコア501の下端を収容する環状の凹部領域701が設けられるとともに、ステータコア501の内周面側からステータコア501を半径方向外方に向かって押圧する内径保持部材702を備えている。内径保持部材702によりステータコア501が外側に向かって押圧されることで、ステータコア501の位置決めが完了する。
(締結リング固定ステップ)
一方、図4に示すように、締結リング100は加熱装置600により加熱し、その内径を拡大させた状態に保持する。内径が拡大した締結リング100の内側にステータコア501を収容する。その後、締結リング100を冷却させることで、締結リング100の内径が収縮する。その結果、締結リング100は、ステータコア501の外周面に固定される。
一方、図4に示すように、締結リング100は加熱装置600により加熱し、その内径を拡大させた状態に保持する。内径が拡大した締結リング100の内側にステータコア501を収容する。その後、締結リング100を冷却させることで、締結リング100の内径が収縮する。その結果、締結リング100は、ステータコア501の外周面に固定される。
(固定用穴形成ステップ)
次に、図5を参照して、ステータコア501が中心位置決め用治具700に固定された状態で、中心位置A1を位置決め基準にして、ステータコア501の締結リング100に設けられたフランジ部110にドリルD1を用いた穴あけ加工により固定用穴110hを形成する。図6および図7に示すように、固定用穴110hの位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に開口される。平面的には、中心位置A1を基準にして所定の中心角度ピッチ(たとえば、120°ピッチ)で開口される。
次に、図5を参照して、ステータコア501が中心位置決め用治具700に固定された状態で、中心位置A1を位置決め基準にして、ステータコア501の締結リング100に設けられたフランジ部110にドリルD1を用いた穴あけ加工により固定用穴110hを形成する。図6および図7に示すように、固定用穴110hの位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に開口される。平面的には、中心位置A1を基準にして所定の中心角度ピッチ(たとえば、120°ピッチ)で開口される。
(作用・効果)
このように、実施の形態1におけるステータおよびステータの製造方法においては、回転電機の回転軸芯に対してステータコア501の中心位置A1が一致するように、ステータコア501を中心位置決め用治具700に位置決め固定するステップと、ステータコア501が中心位置決め用治具700に固定された状態で、中心位置A1を位置決め基準にして、ステータコア501の締結リング100に設けられたフランジ部110に固定用穴110hを形成するステップとを備えている。
このように、実施の形態1におけるステータおよびステータの製造方法においては、回転電機の回転軸芯に対してステータコア501の中心位置A1が一致するように、ステータコア501を中心位置決め用治具700に位置決め固定するステップと、ステータコア501が中心位置決め用治具700に固定された状態で、中心位置A1を位置決め基準にして、ステータコア501の締結リング100に設けられたフランジ部110に固定用穴110hを形成するステップとを備えている。
このステップを採用することで、締結リング100の加熱・冷却によるズレの発生の影響を受けることなく、中心位置A1を基準とした正確な位置に、固定用穴110hを形成することができる。その結果、ロータとの間に形成するエアギャップの隙間を設計どおりの値にすることが可能となるため、回転電機の性能を向上させることが可能となる。また、ロータと芯ズレが抑制され、回転電機のノイズの低減を図ることも可能となる。
(実施の形態2)
図8から図10を参照して、本実施の形態におけるステータおよびその製造方法について以下説明する。本実施の形態におけるステータにおいては、締結リング100に設けられたフランジ部110に設けられる固定用穴110hとして、フランジ部110に予め設けられた下穴110mに対して、穴あきリベット810の固定により形成された穴を有していることを特徴としている。以下、固定用穴110hの成形ステップについて説明する。なお、締結リング100をステータコア501に固定するまでの工程は、上記実施の形態1と同じである。
図8から図10を参照して、本実施の形態におけるステータおよびその製造方法について以下説明する。本実施の形態におけるステータにおいては、締結リング100に設けられたフランジ部110に設けられる固定用穴110hとして、フランジ部110に予め設けられた下穴110mに対して、穴あきリベット810の固定により形成された穴を有していることを特徴としている。以下、固定用穴110hの成形ステップについて説明する。なお、締結リング100をステータコア501に固定するまでの工程は、上記実施の形態1と同じである。
図8に示すように、中心位置決め用治具700の締結リング100の外側には、予め、中心位置A1を基準とした正確な位置に位置決めピン800が設けられ、この位置決めピン800に穴あきリベット810が装着されている。位置決めピン800に穴あきリベット810が装着された状態で、ステータコア501に締結リング100を固定する。締結リング100のフランジ部110には、予め下穴110mが設けられているため、位置決めピン800および穴あきリベット810が、フランジ部110に干渉することはない。
その後、図9および図10に示すように、フランジ部110の表面に突出した穴あきリベット810を外側に折り曲げる加工(かしめ加工)を施すことにより、穴あきリベット810のフランジ部110への固定が完了する。位置決めピン800は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に設けられていることから、固定用穴110hの位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に開口される。平面的には、中心位置A1を基準にして所定の中心角度ピッチ(たとえば、120°ピッチ)で開口される。
このように、本実施の形態おけるステータおよびその製造方法においても、上記実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施の形態3)
図11から図13を参照して、本実施の形態におけるステータおよびその製造方法について以下説明する。本実施の形態におけるステータにおいては、締結リング100に設けられたフランジ部110に設けられる固定用穴110hとして、フランジ部110に対してプレス穴あけ加工により形成された穴を有していることを特徴としている。以下、固定用穴110hの成形ステップについて説明する。なお、締結リング100をステータコア501に固定するまでの工程は、上記実施の形態1と同じである。
図11から図13を参照して、本実施の形態におけるステータおよびその製造方法について以下説明する。本実施の形態におけるステータにおいては、締結リング100に設けられたフランジ部110に設けられる固定用穴110hとして、フランジ部110に対してプレス穴あけ加工により形成された穴を有していることを特徴としている。以下、固定用穴110hの成形ステップについて説明する。なお、締結リング100をステータコア501に固定するまでの工程は、上記実施の形態1と同じである。
図8に示すように、中心位置決め用治具700の締結リング100の外側には、予め、中心位置A1を基準とした正確な位置に逃げ穴703が設けられている。フランジ部110が中心位置決め用治具700に載置された状態において、打ち抜きパンチP1を用いてフランジ部110を打ち抜く。これにより、図12および図13に示すように、略円筒形状の打ち抜き返り部110pが形成されるとともに、打ち抜き返り部110pにより規定される固定用穴110hが形成される。
逃げ穴703および打ち抜きパンチP1の位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に設けられていることから、固定用穴110hの位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に開口される。平面的には、中心位置A1を基準にして所定の中心角度ピッチ(たとえば、120°ピッチ)で開口される。
このように、本実施の形態おけるステータおよびその製造方法においても、上記実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施の形態4)
上記実施の形態1〜3におけるステータの製造方法においては、ステータコアに対する締結リング100の固定工程を終えた後に、固定用穴110hを形成していることから、締結リング100の加熱・冷却によるズレの発生の影響を受けることなく、中心位置A1を基準とした正確な位置に、固定用穴110hを形成することを可能としている。
上記実施の形態1〜3におけるステータの製造方法においては、ステータコアに対する締結リング100の固定工程を終えた後に、固定用穴110hを形成していることから、締結リング100の加熱・冷却によるズレの発生の影響を受けることなく、中心位置A1を基準とした正確な位置に、固定用穴110hを形成することを可能としている。
しかし、固定用穴110hを形成した後に、ステータコアの樹脂モールド工程を施す必要がある。この樹脂モールドの注入時には、再度締結リング100が加熱・冷却されることから、固定用穴110hの位置ズレが生じることが考えられる。このような場合には、以下に示すように、固定用穴110hは、フランジ部110に設けられた下穴110mに対して、樹脂成形により形成された穴を用いることが考えられる。
図14に示すように、ステータコア501を治具に位置決め固定するステップにおいて、外周面に締結リング100が締結された状態のステータコア501を、樹脂モールドするための下金型1000および上金型2000により形成されるキャビティ1000C、2000C内に載置する。
下金型1000および上金型2000の締結リング100の外周部分には、それぞれ樹脂導入凹部1000hと、穴形成用ピン2000pとが設けられている。樹脂導入凹部1000hは、フランジ部110に設けられた下穴110mの下方に位置し、穴形成用ピン2000pは、下穴110mを通過し樹脂導入凹部1000hの底部に当接するように設けられている。また、穴形成用ピン2000pは、中心位置A1を基準とした正確な位置に設けられている。
上記構成において、キャビティ1000C、2000C内に、樹脂導入管路2100を通じて樹脂を導入した場合、穴形成用ピン2000pの周囲にも樹脂が導入されることになる。その結果、図15および図16に示すように、フランジ部110に設けられた下穴110mは樹脂110rにより覆われるが、穴形成用ピン2000pが位置した領域に、固定用穴110hが形成されることになる。
穴形成用ピン2000pの位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に設けられていることから、固定用穴110hの位置は、中心位置A1を基準にしてR1の距離に開口される。平面的には、中心位置A1を基準にして所定の中心角度ピッチ(たとえば、120°ピッチ)で開口される。
以上、本実施の形態おけるステータおよびその製造方法によれば、ステータコアの樹脂モールド工程と同時に固定用穴110hを形成していることから、締結リング100の加熱・冷却によるズレの発生、および、樹脂モールドにおける加熱・冷却によるズレの発生の影響を受けることなく、中心位置A1を基準とした正確な位置に、固定用穴110hを形成することができる。その結果、ロータとの間に形成するエアギャップの隙間を設計どおりの値にすることが可能となるため、回転電機の性能を向上させることが可能となる。また、ロータと芯ズレが抑制され、回転電機のノイズの低減を図ることも可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 ステータ、100 締結リング、110 フランジ部、110h 固定用穴、110m 下穴、110p 打ち抜き返り部、110r 樹脂、200 内側リング、300,400 コイルエンドカバー、501 ステータコア、600 加熱装置、700 中心位置決め用治具、701 凹部領域、702 内径保持部材、703 逃げ穴、800 位置決めピン、810 穴あきリベット、1000C、2000C キャビティ、1000h 樹脂導入凹部、2000p 穴形成用ピン、2100 樹脂導入管路、A1 中心位置、D1 ドリル、P1 打ち抜きパンチ。
Claims (7)
- 回転電機に用いられる環状形態を有するステータの製造方法であって、
回転電機の回転軸芯に対してステータコアの中心位置が一致するように、前記ステータコアを治具に位置決め固定するステップと、
前記ステータコアが前記治具に固定された状態で、前記中心位置を位置決め基準にして、前記ステータコアの締結リングに設けられたフランジ部に固定用穴を形成するステップと、を備えるステータの製造方法。 - 前記ステータコアを治具に位置決め固定するステップは、
回転電機の回転軸芯に対してステータコアの中心位置が一致するように、前記ステータコアを中心位置決め用治具に位置決め固定するステップと、
前記ステータコアが前記中心位置決め用治具に固定された状態で、前記ステータコアの外周面に前記締結リングを固定させるステップと、
を含む請求項1に記載のステータの製造方法。 - 前記フランジ部に前記固定用穴を形成するステップは、
前記中心位置を位置決め基準にして、前記フランジ部に対してドリルにより穴あけ加工を行なうステップを含む、請求項2に記載のステータの製造方法。 - 前記フランジ部に前記固定用穴を形成するステップは、
前記中心位置を位置決め基準にして、前記フランジ部に設けられた下穴に対して、穴あきリベットを固定するステップを含む、請求項2に記載のステータの製造方法。 - 前記フランジ部に前記固定用穴を形成するステップは、
前記中心位置を位置決め基準にして、前記フランジ部に対してプレス穴あけ加工により穴あけ加工を行なうステップを含む、請求項2に記載のステータの製造方法。 - 前記ステータコアを治具に位置決め固定するステップは、
外周面に締結リングが締結された前記ステータコアを、樹脂モールドする金型内に固定するステップを含む、請求項1に記載のステータの製造方法。 - 前記フランジ部に前記固定用穴を形成するステップは、
前記金型内に固定された前記ステータコアに対して樹脂モールドするステップにおいて、前記フランジ部に設けられた下穴に対して前記固定用穴を樹脂成形するステップを同時に行なう、請求項6に記載のステータの製造方法。
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