JP6914992B2

JP6914992B2 - 固定子、固定子の製造方法及びアウターロータ型モータ

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Publication number: JP6914992B2
Application number: JP2019116160A
Authority: JP
Inventors: 恵太東山; 正好星野
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2039-06-24
Also published as: DE102020207735A1; US11316388B2; JP2021002955A; CN112134377A; US20200403460A1

Description

本開示は、固定子、固定子の製造方法及びアウターロータ型モータに関する。

例えば、アウターロータ型モータにおいては、固定子コアに多数のスロットを設けた構成においては、環状のコア部材から径方向外側に延設される極歯の歯先間の隙間が狭くなり、巻線として太いワイヤは巻くことが困難になり、巻線機のノズルが進入できないと自動巻線することができなくなる。また、極歯の歯先間に巻線機のノズルが入りスペースが必要になるため、巻線の占積率を低下させ、高密度に巻線することが困難となるため、手巻き作業にならざるを得ない。

このように固定子の巻線作業を容易化し巻線作業効率を高めるため、複数のヨーク部が薄肉部を介して連結された展開型のコア部材を用い、コア部材を直線状の状態から磁極ティース部が径方向外向きとなるように弧状に成形し、コア部材を柱状の保持治具に位置決めして保持させる。そして、巻線機を用いてフライヤ式ノズルを用いて各磁極ティースに巻線した後、コア部材を保持治具より取り外して磁極ティース部が径方向内向きとなるように屈曲させて円環状に形成し、両端部を溶接して固着する固定子の製造方法が開示されている（特許文献１：特開２０００−３２４７７２号公報参照）。

特開２０００−３２４７７２号公報

上述した特許文献１に開示された固定子の製造方法によれば、コア部材を直線状の状態から磁極ティース部が外側となるように弧状に成形する際の位置決めが無く、保持治具に装着する際にコア部材と保持治具を凹凸篏合させてしてからシリンダを用いてコア部材の両端を保持治具に押圧することで成形し、軸方向にばね部材によりヨーク部材を押圧することで保持治具に固定している。そして、巻線機により巻線した後、磁極ティース部が径方向内側となるように屈曲させて円環状に形成し、両端部を溶接して固着する。このため、コア部材は複数工程で薄肉部を磁極ティース部が径方向外向きに折り曲げられ、最終的には磁極ティース部が径方向内向きとなるように屈曲させるため、薄肉部を中心にコア部材を折り曲げる工程が多く、工数がかかるうえに、折り曲げる際のコア部材の端部の位置決めがないため、変形や位置ずれし易く、最終形態の固定子コアの真円度が崩れやすい。特にコア部材を薄肉部において磁極ティース部が径方向外向きに折り曲げられ、最終的には磁極ティース部が径方向内向きに折り曲げられるため、薄肉部の伸びや変形が生じやすく、固定子コアとしての真円度が崩れやすい。

以下に述べるいくつかの実施形態は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、極歯の歯先の間隔が狭い固定子コアに対して、巻線機により高占積で自動巻線することができかつセグメントコアどうしが真円度を維持して環状に組み付けられた固定子及びその製造方法、該固定子を用いて生産性を向上させたアウターロータ型モータを提供することにある。

以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
極歯が形成されたヨーク部どうしが薄肉部を介して連なった環状の固定子コアが複数のセグメントに分割されたセグメントコアどうしが環状に組み付けられてなる固定子であって、前記環状の固定子コアより大きな所定の曲率を有する弧状姿勢で複数に分割された前記セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部には、当該セグメントコアを弧状姿勢で治具に対して位置決め可能な溝孔が各々形成されており、複数に分割された前記セグメントコアが互いの曲率が小さくなるように展開されて環状の固定子コアに締結されていることを特徴とする。
上記セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔を用いてセグメントコアを各極歯の歯先の隙間が広い環状の固定子コアより大きな所定の曲率を有する弧状姿勢で治具に対して位置決めすることで安定し、スロット間に十分なスペースを確保したまま、巻線機を用いて高占積で自動巻線することができる。また、巻線された複数のセグメントコアどうしを互いの曲率が小さくなるように展開して環状に締結する際に、セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔を用いて治具に位置決めした状態で他のセグメントコアの端部と締結させることができるので真円度を維持したまま環状の固定子コアを組み立てることができる。

前記セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部の端部にはセグメントコアどうしを環状に締結するための凹部又は凸部が設けられていることが好ましい。
これにより、巻線されたセグメントコアどうしを展開して環状に組み付ける際に、セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔を治具に位置決めした状態で他のセグメントコアの端部と凹凸篏合させて真円度を維持したまま環状の固定子コアを組み立てることができる。

前記凹部はアリ溝状に形成されており、溝底部に対する溝側壁面の傾斜角は内径側が外径側以上となるように形成されており、前記凹部に嵌合する前記凸部の両側面の端面に対する傾斜角は内径側が外径側以上となるように形成されていることが好ましい。
これにより、セグメントコアどうしを凹部と凸部を嵌め合わせて環状に連結する際に凸部の両側面と凹部の溝側壁面の傾斜の度合いにより径方向及び周方向に空隙を生じないように連結することができる。

前記溝孔は、前記ヨーク部に延設された極歯の長手方向中心線が前記ヨーク部と交差する面に形成されているのが好ましい。
セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部には、極歯の長手方向中心線がヨーク部と交差する面に溝孔が形成されていると、磁気通路となるヨーク部に影響することなく、溝孔を設けることが可能となる。

前記溝孔は円柱状の位置決めピンと嵌合可能な丸溝孔であることが望ましい。
位置決めピンが角柱状であると、ヨーク部の変形状態により位置決めピンと溝孔が嵌め込まれてもヨーク部どうしの真円度が崩れやすいが、丸穴であると方向性がなく位置決めピンと溝孔との嵌め合いで弧状に連なるヨーク部どうしの真円度を出し易くなる。

上述したいずれかの固定子を備えたアウターロータ型モータにおいては、占積率が高く、生産性の良いアウターロータ型モータを提供することができる。

固定子の製造方法においては、固定子コアより大きな所定の曲率を有する弧状姿勢で形成され、極歯が形成されたヨーク部どうしが薄肉部を介して連なり極歯の周囲が絶縁ボビンに覆われた複数の弧状のセグメントコアを用意する工程と、各セグメントコアをその長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔に巻線治具に設けられた位置決めピンに嵌め込むことで、前記セグメントコアを各極歯の歯先の隙間が広い、固定子コアより大きな曲率を有する弧状姿勢で前記巻線治具に対して位置決めする工程と、前記巻線治具に位置決められた各セグメントコアの径方向に延設された極歯の周囲に前記絶縁ボビンを介して巻線機を用いてコイルを巻き付ける工程と、前記コイルが巻き付けられたセグメントコアを曲率が小さくなるように展開させてその長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔を用いて環状締結治具に位置決めし、セグメントコアどうしを環状に締結する工程と、を含むことを特徴とする。

上記固定子の製造方法を用いれば、弧状のセグメントコアをその長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔に、例えば巻線治具に設けられた位置決めピンを嵌め込むことで、セグメントコアを各極歯の歯先の隙間が広く、薄肉部を介して接続されるヨーク部どうしが固定子コアより大きな曲率を有する弧状姿勢で巻線治具に対して安定して位置決めされた状態で絶縁ボビンを介して巻線機でコイルを巻き付けることができ、高占積で省力化して巻線作業を行うことができる。
また、巻線されたセグメントコアを曲率が小さくなるように展開させて溝孔を用いて環状締結治具に位置決めし、その長手方向両端部に位置するヨーク部の端部に設けられた凹部と凸部どうしを嵌め合わせることでセグメントコアどうしを環状に締結することで、固定子コアの真円度を維持したまま固定子を組み立てることができる。

前記コイルが巻き付けられたセグメントコアの長手方向両端部の溝孔を固定子コアの内径に対応するセグメント治具に設けられた位置決め突条に嵌め合わせて回り止めしかつ径方向に位置決めした複数のセグメント治具どうしを環状に組み合わせて前記セグメントコアの両側に他のセグメントコアの端部を凹凸嵌合させて環状に締結することが好ましい。
これにより、巻線されたセグメントコアを固定子コアの内径に対応するセグメント治具の位置決め突条に溝孔を嵌め合わせて位置決めし、複数のセグメント治具どうしを環状に組み合わせることで、セグメントコアどうしの端部を凹凸篏合させて環状に締結させて、真円度を維持した環状の固定子コアを組み立てることができる。

極歯の歯先の間隔が狭い固定子コアに対して、巻線機により高占積で自動巻線することができかつセグメントコアどうしが真円度を維持して環状に組み付けられる固定子及び生産性を向上させた固定子の製造方法を提供することができる。また、上記固定子を用いて高占積で生産性を向上させたアウターロータ型モータを提供することができる。

アウターロータ型モータの一例を示す断面図である。固定子コアの概念図、固定子コアが分割されたセグメントコアの説明図、セグメントコアのヨーク端部の形態を示す模式説明図である。巻線治具の斜視説明図である。図３の巻線治具にセグメントコアが装着された状態を示す斜視説明図である。環状締結治具の斜視図である。セグメント治具の一部拡大斜視図である。セグメント治具に対するセグメントコアの位置決めを示す説明図である。環状締結治具に対するセグメントコアの環状締結工程を示す説明図である。図８に続く環状締結治具に対するセグメントコアの環状締結工程を示す説明図である。図９に続く環状締結治具に対するセグメントコアの環状締結工程を示す説明図である。図１０に続く環状締結治具に対するセグメントコアの環状締結工程を示す説明図である。環状締結後の固定子コアの斜視図である。

以下、本発明に係る固定子、固定子の製造方法及びアウターロータ型モータの一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、アウターロータ型モータの概略構成について図１を参照して説明する。本実施例ではアウターロータ型モータとして、ＤＣブラシレスモータが用いられる。

図１に示すように、ＤＣブラシレスモータは、回転子１と固定子２を備えたアウターロータ型のモータが用いられる。回転子１は、回転子軸と連繋した環状のバックヨーク１ａ（鉄、ＳＵＳ等の磁性材）の内周面に周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁された環状の回転子マグネット１ｂが支持されている。回転子マグネット１ｂは固定子コア２ｃの極歯２ｂと対向配置されている。
固定子２は、環状のヨーク部２ａに極歯２ｂが径方向外向きに突設された固定子コア２ｃが用いられる。固定子コア２ｃは、電磁鋼板が積層プレスされた積層コアであっても磁性体金属ブロックよりなるブロックコアのいずれでもよい。固定子コア２ｃは、極歯２ｂの周囲がインシュレータ（絶縁ボビン３：図４参照）で被覆されており、絶縁ボビン３の周囲にはコイル２ｈが各々巻かれている。

図２Ａに示すように、固定子コア２ｃは、ヨーク部２ａより極歯２ｂが多数形成されているため極歯２ｂの歯先２ｂ１の間隔が狭く、ノズル式巻線機の場合ノズルが進入できず、コイル２ｈを自動巻線することができない。そこで本実施例に用いられる固定子コア２ｃは、複数のセグメントに分割されたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４が用いられる。

図２Ａに示すように、環状の固定子コア２ｃを周方向に９０°ずつ例えば４分割されたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４が用いられる。各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４は、極歯２ｂが形成されたヨーク部２ａどうしが薄肉部２ｄを介して連なっている。図２Ａに示す固定子コア２ｃの状態では、極歯２ｂの数が多く歯先２ｂ１の隙間が狭いため、巻線機のノズルが進入する隙間がなく、高占積な（巻線密度が高い）巻線をすることができない。

そこで、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４に分割し、各セグメントコアを極歯の歯先の隙間が広い弧状に製造することで巻線機を用いて自動巻きすることが可能になる。図２Ｂに示すように、セグメントコア２ｃ１をヨーク部２ａどうしが極歯２ｂを径方向外向きにして薄肉部２ｄを介して弧状になるよう電磁鋼板を打ち抜き加工することで、極歯２ｂの間隔が広く、巻線機により高占積な巻線をすることができる。図２Ａにおいて固定子コア２ｃの極歯２ｂどうしのなす角度をθ３、図２Ｂにおいてセグメントコア２ｃ１の極歯２ｂどうしのなす角度をθ1とすると、セグメントコア２ｃ１を固定子コア２ｃより大きな曲率（θ1＞θ３）となるように弧状に製造する。また、このとき、図２Ｂに示すように、セグメントコア２ｃ１の極歯２ｂどうしのなす角度θ１は（例えば３７°）、薄肉部２ｄの開き角度がθ２（例えば２７°）より大きく（θ１＞θ２）なる。尚、セグメントコア２ｃ１を弧状に製造する場合、薄肉部２ｄの負荷（伸びや変形等）を考慮して、可能な限り変形量を少なくすることが好ましい。

図２Ｂに示すように、各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の長手方向両端部に位置するヨーク部２ａの端部には、隣接するセグメントコアどうしを接続するための凹部２ｅ又は凸部２ｆが設けられている。凹部２ｅはアリ溝状に形成されており周方向に抜き差しできないように形成されている。

図２Ｃにおいて、凹部２ｅはアリ溝状に形成されており、溝底部２ｅ１に対する溝側壁２ｅ２１，２ｅ２２の傾斜角は内径側（２ｅ２１）が外径側（２ｅ２２）以上となる（等しいか大きくなる）ように形成されている。また、凹部２ｅに嵌合する凸部２ｆの端面２ｆ１に対する両側面２ｆ２１，２ｆ２２の傾斜角は内径側（２ｆ２１）が外径側（２ｆ２２）以上となるように形成されている。凸部２ｆを凹部２ｅに接続する場合には、互いにモータ軸方向（固定子コア２ｃの厚さ方向）に位置合わせして嵌め合わせる。
これにより、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４どうしを凹部２ｅと凸部２ｆを嵌め合わせて環状に締結する際に凸部２ｆの両側面２ｆ２１，２ｆ２２と凹部２ｅの両溝側壁２ｅ２１，２ｅ２２の傾斜の度合いにより径方向及び周方向に空隙を生じないように連結することができる。

また、図２Ｂにおいて、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の長手方向両端部に位置するヨーク部２ａには、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４をヨーク部２ａどうしが接続される薄肉部２ｄを中心に変形させて極歯２ｂが径方向外向きに延設されたまま各極歯２ｂの歯先２ｂ１の隙間が広い弧状姿勢で巻線治具４に対して位置決めする溝孔２ｇが各々形成されている。凹部２ｅ、凸部２ｆ、溝孔２ｇは、積層コアにおいては、電磁鋼板を打ち抜き加工する際に形成され、ブロックコアにおいては、放電加工や金属成形等の加工時に形成される。

溝孔２ｇは、図２Ｂに示すように、ヨーク部２ａに延設された極歯２ｂの長手方向中心線Ｌがヨーク部２ａと交差する内周面に外向きに開口して形成されている。これにより、磁気通路となるヨーク部２ａに影響することなく、溝孔２ｇを設けることが可能となる。また、貫通孔ではなく、内径側に開口する溝孔としたのは、汎用性を持たせて後述するように、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を巻線治具４の位置決めピン４ｃ若しくは環状締結治具５の位置決め突条５ｄ３と嵌め合わせて位置決めできるようにするためである。

また、溝孔２ｇの形状は様々なものが採用されうるが、図３に示すように、巻線治具４に設けられた円柱状の位置決めピン４ｃと嵌合する丸溝孔であることが望ましい。位置決めピン４ｃが角溝であると、ヨーク部２ａの変形状態により溝孔２ｇに嵌め込まれてもヨーク部２ａどうしの真円度が崩れやすいが、丸溝であると方向性がなく位置決めピン４ｃと溝孔２ｇとの嵌め合いでヨーク部２ａどうしの真円度を出し易くなる。

図３に示すように、巻線治具4は、各セグメントコア2ｃ1〜2ｃ4を径方向外交きに延設された各極歯２ｂの歯先２ｂ１の隙間が広がり薄肉部２ｄを介して接続されるヨーク部２ａどうしが固定子コア２ｃより大きな曲率を有する弧状姿勢で回り止め、位置決め固定し、安定して各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を載置する。巻線治具４は、固定子コア２ｃより大きな曲率を有する弧状に成形されたセグメントコア２ｃ１のヨーク部２ａの端面を受ける段付き部４ａとヨーク部２ａの極歯２ｂが形成された面（弧状外面）とは反対面（弧状内面）側を重ね合わせてガイドする面取りされたガイド面４ｂを備えている。段付き部４ａには、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の長手方向両端部に位置するヨーク部２ａに設けられた溝孔２ｇに嵌合する一対の位置決めピン４ｃが突設されている。

図４に示すように、各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を巻線治具４に対してヨーク部２ａどうしが接続される薄肉部２ｄを介して径方向外向きに延設された極歯２ｂの歯先２ｂ１の隙間が広い弧状姿勢で長手方向両端部に位置するヨーク部２ａに設けられた溝孔２ｇに位置決めピン４ｃを嵌合させて段付き部４ａに載置する。これにより、ヨーク部２ａをガイド面４ｂに沿って回り止めし、位置決め固定する。このとき各極歯２ｂの歯先２ｂ１の隙間が広い弧状姿勢で、図示しない巻線機を用いてセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４に対して高占積な巻線をすることができる。

また、巻線機は極歯２ｂの周囲を覆う絶縁ボビン３の外周にコイル２ｈを巻き付ける際一定の張力を維持しながら巻き付ける。巻線治具４のセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の位置決め構造としてセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を上下方向から押圧する方式も考えられる。ただこれでは巻線作業時の張力により弧状のセグメントコアが広がる（曲率が小さな弧状になる）変形や、回転をしてしまい安定して設置することができず自動巻線作業を行うことができない。この点、位置決めピン４ｃを用いた位置決め構造ではセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４は巻線作業で弧状から変形することなく、また回転することもないため安定して設置することができ自動巻線作業を実現できる。

巻線されたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４は、薄肉部２ｄを介して固定子コア２ｃの曲率を有する弧状に展開され、図５に示す環状締結治具５を用いて環状に組み付けられる。尚、図５では説明のためコイル２ｈを図示していない。
環状締結治具５は、図８に示すように、円盤状の基台５ａの中心部にガイド軸５ｂが設けられている。ガイド軸５ｂの基台５ａ側には、ガイドリング５ｃが設けられている。ガイドリング５ｃを中心としてその周囲には、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を搭載した複数のセグメント治具５ｄＡ〜５ｄＤが組み付けられる。セグメント治具５ｄＡ〜５ｄＤは、各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を位置決めして環状に連結する際に用いられる。セグメント治具５ｄＡにはセグメントコア２ｃ１が位置決めされており、セグメント治具５ｄＢにはセグメントコア２ｃ２が位置決めされており、セグメント治具５ｄＣにはセグメントコア２ｃ３が位置決めされており、セグメント治具５ｄＤにはセグメントコア２ｃ４が位置決めされている。

図５において、ガイドリング５ｃの周囲には、予めセグメント治具５ｄＢ及びセグメント治具５ｄＤが基台５ａ上に対向位置に固定されている。これらのセグメント治具５ｄＢ，５ｄＤ間にセグメント治具５ｄＡ，５ｄＣが挿入されて組み付けられる。
図６に示すように、セグメント治具５ｄＡ〜５ｄＤは、ベース板５ｄ１には径方向内側よりガイドブロック５ｄ２、ナットブロック５ｄ４がねじ止め固定されている。尚、図６はセグメント治具５ｄＡのみを例示している。
ベース板５ｄ１の径方向内側にガイドリング５ｃの外周面に突き当てられる弧状のガイドブロック５ｄ２が固定されている。ガイドブロック５ｄ２の外周面には、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の両端部のヨーク部２ａに設けられた溝孔２ｇと嵌め合うことで弧状姿勢のまま周方向に位置決めする位置決め突条５ｄ３が両側一対の凹溝５ｄ５に仕切られて設けられている（図６円形囲み部分参照）。

また、ベース板５ｄ１のガイドブロック５ｄ２より外周側には、ナットブロック５ｄ４が固定されている。図８に示すようにナットブロック５ｄ４には径方向外側から内側に向かってねじ軸５ｄ６がねじ嵌合している。ねじ軸５ｄ６は、ノブ５ｄ７を回すことでセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の周方向中央部の極歯２ｂの磁束作用面を押圧若しくは離間するようになっている。ベース板５ｄ１上にガイドブロック５ｄ２の外周面に沿って位置決めされたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４は、ねじ軸５ｄ６を径方向内側に向かって極歯２ｂに押し当てることで径方向に位置決めする。

図５に示すように各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４は、長手方向両端部のヨーク部２ａに各々形成された溝孔２ｇを位置決め突条５ｄ３と嵌め合わせてベース板５ｄ１上で回り止めされる（図８円形囲み部分参照）。また、ノブ５ｄ７を回してねじ軸５ｄ６を径方向内側の極歯２ｂに押圧することで、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４が径方向に位置決めされる。

このように、巻線治具４に対してセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の長手方向両端部に位置するヨーク部２ａに設けられた溝孔２ｇに位置決めピン４ｃを嵌め込んで回り止めすることで、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の弧状姿勢が安定し、スロット間に十分なスペースを確保したまま、巻線機を用いて高占積で自動巻線することができる。また、巻線された複数のセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を展開して環状に締結する際に溝孔２ｇを用いて環状締結治具５に位置決めして環状に締結することで真円度の高い固定子コア２ｃを組み立てることができる。

ここで固定子２の製造方法の一例について説明する。
先ず、図２Ｂに示すように、極歯２ｂが形成されたヨーク部２ａどうしが薄肉部２ｄを介して連なり極歯２ｂの周囲が絶縁ボビン３に覆われた複数のセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を用意する。セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４は、図２Ａに示す環状の固定子コア２ｃを９０°毎に４分割したものである。

図４に示すように、各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４をその長手方向両端部に位置するヨーク部２ａに設けられた溝孔２ｇに巻線治具４に設けられた位置決めピン４ｃに嵌め込むことで、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ２の弧状姿勢が安定し、薄肉部２ｄを介して接続されるヨーク部２ａどうしが固定子コア２ｃより大きな曲率を有する弧状姿勢で巻線治具４に対して位置決めする。

巻線治具４に位置決められた各セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の径方向外側に延設された極歯２ｂの周囲に絶縁ボビン３を介して図示しない巻線機でコイル２ｈを巻き付ける。セグメントコアの極歯２ｂにコイル２ｈが巻かれた状態を図９に示す。

コイル２ｈが巻き付けられたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４どうしをその長手方向両端部に位置するヨーク部２ａの端部に設けられた凹部２ｅと凸部２ｆどうしを嵌め合わせることでヨーク部２ａが環状に接続された固定子コア２ｃを製造する。

具体的には、図７に示すように、コイル２ｈが巻き付けられたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の長手方向両端部のヨーク部２ａに形成された溝孔２ｇを固定子コア２ｃの内径に対応するセグメント治具５ｄＡ〜５ｄＤのガイドブロック５ｄ２に設けられた位置決め突条５ｄ３に嵌め合わせて回り止めし、かつノブ５ｄ７を回してねじ軸５ｄ６を締め付けてセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を径方向に位置決めする。尚、図７ではセグメント治具５ｄＤ及びセグメントコア２ｃ４のみ図示しており、説明のためコイル２ｈを図示していない。

一例として、図８に示すように、予め基台５ａ上に固定されているセグメント治具５ｄＢにセグメントコア２ｃ２が位置決めされ、セグメント治具５ｄＤにセグメントコア２ｃ４が位置決めされている。これらのセグメント治具５ｄＢ，５ｄＤ間に、セグメントコア２ｃ１が位置決めされたセグメント治具５ｄＡ、セグメントコア２ｃ３が位置決めされたセグメント治具５ｄＤをガイドリング５ｃの周囲に環状に配置し、隣り合うセグメントコア２ｃ１，２ｃ２，２ｃ４のヨーク部２ａの端部を凹凸嵌合させてる。図９はセグメントコア２ｃ２とセグメントコア２ｃ４の間にセグメントコア２ｃ１が連結された状態を示す。セグメント治具５ｄＢとセグメント治具５ｄＤとの間にセグメント治具５ｄＡを配置する際に、周方向両端部のヨーク部２ａの端部に設けられたアリ溝状の凹部２ｅと凸部２ｆを嵌合させて弧状に連結する。

そして、図１０に示すようにセグメント治具５ｄＢとセグメント治具５ｄＤとの間にセグメント治具５ｄＡとセグメント治具５ｄＣを対極に配置して、隣り合うセグメントコア２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３，２ｃ４のヨーク部２ａの端部を凹凸嵌合させて、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４のヨーク部２ａが環状に連結される。また、基台５ａに立設されたガイド軸５ｂにガイドリング５ｅを嵌め込むことで、周囲のガイドブロック５ｄ２が位置決めされる。次いで、ガイド軸５ｂを中心として環状のウェイト５ｆを嵌め込む。
図１０に示すように、ウェイト５ｆの下端部には、セグメントコア２ｃ１及びセグメントコア２ｃ３のガイドブロック５ｄ２の上端部を各々押圧する押圧部５ｆ１と、セグメントコア２ｃ２及びセグメントコア２ｃ４のガイドブロック５ｄ２の上端部には非接触となる逃げ部５ｆ２が各々形成されている。

図１１に示すように、セグメント治具５ｄＣに位置決めされたセグメントコア２ｃ３とウェイト５ｆの背面にあるため図示されていないセグメント治具５ｄＡに位置決めされたセグメントコア２ｃ１を、セグメントコア２ｃ２とセグメントコア２ｃ４との間に挿入し、ウェイト５ｆの押圧部５ｆ１でセグメントコア２ｃ１，２ｃ３のガイドブロック５ｄ２の上端部を押圧することで、全てのセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４どうしを環状の固定子コア２ｃに締結する。環状に締結された固定子２を図１２に示す。尚、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を環状に組み付ける手順は、セグメントコア２ｃ１，２ｃ３を基台５ａの対向位置に固定しておいて、セグメントコア２ｃ２または２ｃ４のいずれかから連結するようにしてもよい。この他にもセグメントコア２ｃ１とセグメントコア２ｃ２を連結してから、セグメントコア２ｃ３、セグメントコア２ｃ４を順次連結するようにしてもよい。

これにより、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を各極歯２ｂの歯先２ｂ１の隙間が広い、薄肉部２ｄを介して接続されるヨーク部２ａどうしが固定子コア２ｃより大きな曲率を有する弧状姿勢で巻線治具４に対して位置決めされた状態で絶縁ボビン３を介して巻線機でコイル２ｈを巻き付けることができ、高占積で省力化して巻線作業を行うことができる。
巻線されたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４どうしを展開させて固定子コア２ｃの内径に対応するセグメント治具５ｄに各々位置決めして、セグメント治具５ｄの両側に他のセグメント治具５ｄを環状に組み合わせることで、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４どうしの端部を凹凸篏合させて環状に締結させて、極歯２ｂの周囲にコイル２ｈが高占積な巻線をされた固定子コア２ｃの真円度を維持した環状の固定子２を組み立てることができる。

以上より、セグメントコア２ｃ１〜２ｃ４をその長手方向両端部に位置するヨーク部２ａに設けられた溝孔２ｇに巻線治具４に設けられた位置決めピン４ｃに嵌め込むことで、巻線作業時の張力の影響を受けてもセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４の弧状姿勢が安定し、薄肉部２ｄを介して接続されるヨーク部２ａどうしが固定子コア２ｃより大きな曲率を有する弧状姿勢で巻線治具４に対して位置決めされた状態で絶縁ボビン３を介して巻線機でコイル２ｈを巻き付けることができ、高占積で省力化して巻線作業を行うことができる。
また、巻線されたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４どうしを長手方向両端部に位置するヨーク部２ａの端部に設けられた凹部２ｅと凸部２ｆどうしを嵌め合わせることでセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を環状に接続することで、固定子コア２ｃの真円度を維持したまま固定子２を組み立てることができる。

上述した実施形態では、固定子コア２ｃを周方向に９０度ごとに４分割されたセグメントコア２ｃ１〜２ｃ４を用いていたが、これに限定されるものではなく、１２０度ごとに３分割されたセグメントコアを用いてもよいし、それ以外の分割されたセグメントコアを用いてもよい。
本実施形態にかかる固定子はアウターロータ型モータの固定子、とりわけ外径が大きく極歯の数が多いモータに好適に用いられるが、インナーロータ型モータの固定子であっても適用することが可能である。

１回転子１ａバックヨーク１ｂ回転子マグネット２固定子２ａヨーク部２ｂ極歯２ｂ１歯先２ｃ固定子コア２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３，２ｃ４セグメントコア２ｄ薄肉部２ｅ凹部２ｅ１溝底部２ｅ１２，２ｅ２２溝側壁２ｆ凸部２ｆ１端面２ｆ２１，２ｆ２２側面２ｇ溝孔２ｈコイル３絶縁ボビン４巻線治具４ａ段付き部４ｂガイド面４ｃ位置決めピン５環状締結治具５ａ基台５ｂガイド軸５ｃ，５ｅガイドリング５ｄＡ，５ｄＢ，５ｄＣ，５ｄＤセグメント治具５ｄ１ベース板５ｄ２ガイドブロック５ｄ３位置決め突条５ｄ４ナットブロック５ｄ５凹溝５ｄ６ねじ軸５ｄ７ノブ５ｆウェイト５ｆ１押圧部５ｆ２逃げ部

Claims

極歯が形成されたヨーク部どうしが薄肉部を介して連なった環状の固定子コアが複数のセグメントに分割されたセグメントコアどうしが環状に組み付けられてなる固定子であって、
前記環状の固定子コアより大きな所定の曲率を有する弧状姿勢で複数に分割された前記セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部には、当該セグメントコアを弧状姿勢で治具に対して位置決め可能な溝孔が各々形成されており、複数に分割された前記セグメントコアが互いの曲率が小さくなるように展開されて環状の固定子コアに締結されていることを特徴とする固定子。
前記セグメントコアの長手方向両端部に位置するヨーク部の端部にはセグメントコアどうしを環状に締結するための凹部又は凸部が設けられている請求項１記載の固定子。
前記凹部はアリ溝状に形成されており、溝底部に対する溝側壁面の傾斜角は内径側が外径側以上となるように形成されており、前記凹部に嵌合する前記凸部の両側面の端面に対する傾斜角は内径側が外径側以上となるように形成されている請求項１記載の固定子。
前記溝孔は、前記ヨーク部に延設された極歯の長手方向中心線が前記ヨーク部と交差する面に形成されている請求項１又は請求項２記載の固定子。
前記溝孔は円柱状の位置決めピンと嵌合可能な丸溝孔である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固定子。
請求項１乃至請求項４記載のいずれかの固定子を備えたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
固定子コアより大きな所定の曲率を有する弧状姿勢で形成され、極歯が形成されたヨーク部どうしが薄肉部を介して連なり極歯の周囲が絶縁ボビンに覆われた複数の弧状のセグメントコアを用意する工程と、
各セグメントコアをその長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔に巻線治具に設けられた位置決めピンに嵌め込むことで、前記セグメントコアを各極歯の歯先の隙間が広い、固定子コアより大きな曲率を有する弧状姿勢で前記巻線治具に対して位置決めする工程と、
前記巻線治具に位置決められた各セグメントコアの径方向に延設された極歯の周囲に前記絶縁ボビンを介して巻線機を用いてコイルを巻き付ける工程と、
前記コイルが巻き付けられたセグメントコアを曲率が小さくなるように展開させてその長手方向両端部に位置するヨーク部に設けられた溝孔を用いて環状締結治具に位置決めし、セグメントコアどうしを環状に締結する工程と、を含むことを特徴とする固定子の製造方法。
前記コイルが巻き付けられたセグメントコアの長手方向両端部の溝孔を固定子コアの内径に対応するセグメント治具に設けられた位置決め突条に嵌め合わせて回り止めしかつ径方向に位置決めした複数のセグメント治具どうしを環状に組み合わせて前記セグメントコアの両側に他のセグメントコアの端部を凹凸嵌合させて環状に締結する請求項７記載の固定子の製造方法。