JP5944984B2 - ステータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステータの製造方法に関する。

従来、極歯単位毎に円周方向に分割し、かつ分割面に凹凸のはめあい部を設けた鉄板を積層後、その内径及び外径をレーザー溶接して積層鉄心個片とし、前記積層鉄心個片の極歯部に直交する巻線部を備え、前記積層鉄心個片の所定数量を環状に結合し、結合面の外周部を積層方向にレーザー溶接して固着してなる回転電機のステータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、継部と極歯を備えた極歯部を極歯単位毎に分割積層した鉄心と、この積層鉄心の極歯に施した巻線部と、所定個数の積層鉄心を円筒形状に組み合わせた円筒形状体の外周部に覆着され、前記積層鉄心を内径方向に押圧する環状構造物とを備えた回転電機のステータが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０７−００７８７５号公報 特開平０６−１０５４８７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、積層鉄心個片の所定数量を環状に結合し、結合面の外周部を積層方向にレーザー溶接して固着している。そのため、ステータの剛性及び真円度が低く、真円度が低いと、空間高調波の増加により電磁加振力が増加し、モータの振動、騒音が増加する、という問題がある。

また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、剛性及び真円度を高めるために、積層鉄心を内径方向に押圧する環状構造物を必要とする、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高密度に巻線を巻くことができると共に、環状構造物等を必要とせずに、剛性及び真円度の高いステータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、内周部に等間隔に複数の凹部が設けられた円環状のヨークと、前記凹部に嵌合固定される前の状態で、先にインシュレータが装着され、交流の相グループ毎に同一相の巻線が前記インシュレータを介して直列に集中巻きされ、巻線後に、前記凹部に、異なる相グループが隣合うように交互に嵌合固定されたティースと、を備えることを特徴とする。

本発明に係るステータは、高密度に巻線を巻くことができると共に、環状構造物等を外嵌しなくても、剛性及び真円度が高い、という効果を奏する。

図１は、本発明に係るステータの実施の形態１のステータコアを示す正面図である。 図２は、実施の形態１のステータコアを分解した状態の正面図である。 図３は、実施の形態１のステータコアの同一相のティースに巻線を行っている状態を示す正面図である。 図４は、実施の形態１のステータコアの連結型インシュレータを示す正面図である。 図５は、実施の形態１のステータコアの巻線後のティースを円環状に並べた状態を示す正面図である。 図６は、実施の形態１のステータを示す正面図である。 図７は、本発明に係るステータの実施の形態２のステータコアを示す正面図である。 図８は、実施の形態２のステータコアを分解した状態の正面図である。 図９は、実施の形態２のステータコアの同一相のティースに巻線を行っている状態を示す正面図である。 図１０は、実施の形態１のステータを組込んだモータの部分断面図である。 図１１−１は、実施の形態３のモータを組込んだ換気扇の正面図である。 図１１−２は、実施の形態３のモータを組込んだ換気扇の側面図である。

以下に、本発明に係るステータ、モータ、送風機及びステータの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るステータの実施の形態１のステータコアを示す正面図であり、図２は、実施の形態１のステータコアを分解した状態の正面図であり、図３は、実施の形態１のステータコアの同一相のティースに巻線を行っている状態を示す正面図であり、図４は、実施の形態１のステータコアの連結型インシュレータを示す正面図であり、図５は、実施の形態１のステータコアの巻線後のティースを円環状に並べた状態を示す正面図であり、図６は、実施の形態１のステータを示す正面図である。

図１及び図２に示すように、実施の形態１のステータコア１０は、円環状のヨーク１１と、ヨーク１１の内周部の８か所に等間隔に設けられた凹部１１ａに基端部１２ａが嵌合固定されるティース１２と、を有している。実施の形態１のステータコア１０は、単相８スロット４極の集中巻モータのステータコアである。

ステータコア１０に巻線を行なう前に、図２に示すように、ステータコア１０を、ヨーク１１とティース１２とに分解し、ティース１２を、単相交流のＵ相の巻線が集中巻されるＵ相グループ１２Ｕと、Ｖ相の巻線が集中巻されるＶ相グループ１２Ｖと、に分ける。

Ｕ相グループ１２Ｕは、１つのティース１２及び１つのティース１２から９０°ずつ角度が異なる箇所の３個のティース１２のグループであり、Ｖ相グループ１２Ｖは、１つのティース１２の隣のティース１２及び隣のティース１２から９０°ずつ角度が異なる箇所の３個のティース１２のグループである。

図３に示すように、ティース１２のＵ相グループ１２Ｕには、Ｕ相の巻線６０が直列に集中巻される。Ｖ相グループ１２Ｖには、Ｖ相の巻線６０が直列に集中巻される。ティース１２に、上下から挟むように、インシュレータ５１を装着し、ノズル７０を備えた図示しない巻線機により、円状に並べた同一相の４個のティース１２に、巻線６０を直列に集中巻する。４個のティース１２は、ヨーク１１を外した配置そのままで、互いに９０°間隔で離隔しているので、ノズル７０が隣のティース１２の巻線６０と干渉せず、巻線６０が巻き易く、巻線６０を高密度に巻くことができる。

また、図４に示すように、互いに９０°離隔したティース被覆部５２ａを連結部５２ｂで連結した連結型インシュレータ５２により、同一相の４個のティース１２を上下から挟んで固定し、円状に並んだ４個のティース１２に、巻線を行なってもよい。連結型インシュレータ５２は、剛性が高いので、４個のティース１２をしっかりと固定することができ、巻線６０も巻き易くなる。

Ｕ相グループ１２Ｕ及びＶ相グループ１２Ｖの巻線がなされた後、図５に示すように、Ｕ相グループ１２Ｕのティース１２とＶ相グループ１２Ｖのティース１２が互いに隣合うように、交互に円環状に配置する。このとき、連結型インシュレータ５２の連結部５２ｂ同士が干渉する場合は、連結部５２ｂを切除する。

図６に示すように、円環状に配置した８個のティース１２の基端部１２ａをヨーク１１の凹部１１ａに嵌合固定すれば、実施の形態１のステータ８１が完成する。ステータ８１は、ヨーク１１が円環状であり、分割されていないので、真円度及び剛性が高い。

また、ティース１２を、Ｕ相グループ１２ＵとＶ相グループ１２Ｖとに分け、互いに９０°間隔で離隔した状態で、巻線６０を巻くので、巻線６０を高密度に巻くことができる。

実施の形態２．
図７は、本発明に係るステータの実施の形態２のステータコアを示す正面図であり、図８は、実施の形態２のステータコアを分解した状態の正面図であり、図９は、実施の形態２のステータコアの同一相のティースに巻線を行っている状態を示す正面図である。

図７及び図８に示すように、実施の形態２のステータコア２０は、円環状のヨーク２１と、ヨーク２１の内周部の１８か所に等間隔に設けられた凹部２１ａに基端部２２ａが嵌合固定されるティース２２と、を有している。実施の形態２のステータコア２０は、三相１８スロット６極の集中巻モータのステータコアである。

ステータコア２０に巻線を行なう前に、図８に示すように、ステータコア２０を、ヨーク２１とティース２２とに分解し、ティース２２を、三相交流のＵ相の巻線が集中巻されるＵ相グループ２２Ｕと、Ｖ相の巻線が集中巻されるＶ相グループ２２Ｖと、Ｗ相の巻線が集中巻されるＷ相グループ２２Ｗと、に分ける。

Ｕ相グループ２２Ｕは、１つのティース２２及び１つのティース２２から６０°ずつ位相が異なる箇所の６個のティース２２のグループであり、Ｖ相グループ２２Ｖは、１つのティース１２の隣のティース２２及び隣のティース２２から６０°ずつ位相が異なる箇所の６個のティース２２のグループであり、Ｗ相グループ２２Ｗは、１つのティース１２の２つ隣のティース２２及び２つ隣のティース２２から６０°ずつ位相が異なる箇所の６個のティース２２のグループである。

図９に示すように、Ｕ相グループ２２Ｕの６個のティース２２（図９では、３個のみ図示している）には、Ｕ相の巻線６０が直列に集中巻される。ティース２２に、前後から挟むように、インシュレータ５４を装着し、図示しない巻線機により、直線状に配置したＵ相の６個のティース２２に、巻線を行なう。

６個のティース２２は、ヨーク２１を外した状態で、互いに離隔して直線状に配置されているので、図示しない巻線機のノズルが隣のティース２２の巻線６０と干渉せず、巻線６０が巻き易く、巻線６０を高密度に巻くことができる。Ｖ相グループ２２Ｖ及びＷ相グループ２２Ｗの夫々６個のティース２２に対しても、上記と同様にして、Ｖ相、Ｗ相の巻線を行なう。なお、実施の形態２では、各相の６個のティース２２を直線状に配置して巻線を行なったが、配置のしかたは任意であり、例えば、円状に配置してもよい。

Ｕ相グループ２２Ｕ、Ｖ相グループ２２Ｖ及びＷ相グループ２２Ｗの巻線がなされた後、図示はしないが、Ｕ相グループ２２Ｕのティース２２、Ｖ相グループ２２Ｖのティース２２及びＷ相グループ２２Ｗのティース２２を、異なる相グループのティース２２が隣合うように、交互に円環状に配置する。

図示しないが、円環状に配置した１８個のティース２２の基端部２２ａをヨーク２１の凹部２１ａに嵌合固定すれば、実施の形態２の三相１８スロット６極の集中巻のステータ（図示せず）が完成する。実施の形態２のステータは、ヨーク２１が円環状であり、分割されていないので、真円度及び剛性が高い。

以上、実施の形態では、単相８スロット４極の集中巻モータのステータ８１、及び、三相１８スロット６極の集中巻モータのステータについて説明したが、本発明によれば、相数及び極数にかかわらず、真円度、剛性及び巻線密度が高いステータが得られる。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態１のステータを組込んだモータの部分断面図であり、図１１−１は、実施の形態３のモータを組込んだ換気扇の正面図であり、図１１−２は、実施の形態３のモータを組込んだ換気扇の側面図である。

図１０に示すように、実施の形態３のモータ９０は、前端板中央に前軸受保持部９１ａが形成されたフレーム９１と、インシュレータ５１を介して巻線６０が巻装されフレーム９１の筒状胴部内に嵌合された実施の形態１のステータ８１（実施の形態２のステータであってもよい）と、前端外周部がステータ８１に嵌合されると共にフレーム９１に接続され後端板中央に後軸受保持部９２ａが形成されたカバー９２と、回転軸９３ｃに嵌合された前軸受９３ａがフレーム９１の前軸受保持部９１ａに保持され回転軸９３ｃに嵌合された後軸受９３ｂが後軸受保持部９２ａに保持されステータ８１内に配置されるロータ９３と、を備えて成る。

従来の回転電機のステータのように、ステータに剛性が無いと、フレーム及びカバーの真円度が低い場合、ステータの真円度が低くなり、高精度のモータを得ることはできなかった。実施の形態３のモータ９０は、フレーム及びカバーの真円度が低くても、ステータ８１が変形することはなく、高精度であると共に、高密度に巻線が巻かれていて、低振動、低騒音、低消費電力、長寿命である。

図１１−１及び図１１−２に示すように、送風機としての実施の形態３の換気扇１００は、フレーム１０１に、ファン１０２を駆動する実施の形態３のモータ９０を搭載している。送風機としての換気扇１００は、実施の形態３のモータ９０を搭載しているので、低振動、低騒音、低消費電力、長寿命である。なお、図示はしないが、実施の形態３のモータ９０は、送風機としての扇風機にも搭載することができる。

１０、２０ ステータコア
１１、２１ ヨーク
１１ａ、２１ａ 凹部
１２、２２ ティース
１２ａ、２２ａ 基端部
１２Ｕ、２２Ｕ Ｕ相グループ
１２Ｖ、２２Ｖ Ｖ相グループ
２２Ｗ Ｗ相グループ
５１、５４ インシュレータ
５２ 連結型インシュレータ
５２ａ ティース被覆部
５２ｂ 連結部
６０ 巻線
７０ ノズル
８１ ステータ
９０ モータ
９１ フレーム
９１ａ 前軸受保持部
９２ カバー
９２ａ 後軸受保持部
９３ ロータ
９３ａ 前軸受
９３ｂ 後軸受
９３ｃ 回転軸
１００ 換気扇（送風機）
１０１ フレーム
１０２ ファン

Claims (1)

1. 内周部に等間隔に複数の凹部が設けられた円環状のヨークと、前記凹部に嵌合固定されるティースとを備えて成るステータコアに巻線を巻くステータの製造方法において、
   前記凹部に嵌合固定される前の前記ヨークから外された状態で、交流の相グループ毎に前記ティースを前記ヨークの前記凹部に嵌合固定される場合の配置となるように円状に所定角度間隔で離隔して互いに非連結で配置し、前記ティースに対して先にインシュレータを装着し、前記ティースが相グループ毎に前記ヨークの前記凹部に嵌合固定される場合の配置となるように円状に所定角度間隔で離隔して互いに非連結で配置された状態で、同一相の巻線を、前記インシュレータを介して前記相グループ毎にノズルを用いて直列に集中巻きする集中巻ステップと、
   巻線後に、前記凹部に、異なる相グループが隣合うように交互にティースを嵌合固定する固定ステップと、
   を含むことを特徴とするステータの製造方法。

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