JP7032246B2

JP7032246B2 - 電動機の製造方法

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Publication number: JP7032246B2
Application number: JP2018116314A
Authority: JP
Inventors: 俊平林; 拓也松本; 貴士徳山
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: JP2019221055A

Description

本発明は、電動機の製造方法に関する。

電動機として、中心軸を囲む環状の固定子と、当該環状の固定子によって囲まれる可動子とを備えるものが知られている。前記固定子は、環状のバックヨークと当該バックヨークから可動子に向かって突出する複数のティースとを含む固定子鉄心と、複数のティースの各々に巻き回される複数のコイルとを含み、当該複数のコイルへの通電によって可動子を動かす電磁力を生成する。このような電動機として、例えば、下記特許文献１は直動電動機を開示する。

特表２０１４－５０４１２９号公報

前記のような電動機を製造する際には環状の固定子の内側に可動子を挿入する必要があるが、その作業は必ずしも容易ではない。特に、その出力を向上させるために、可動子の軸方向長さを大きくすること、可動子に設けられる磁石をより大きな磁力を有するものに変更すること、或いは、可動子と固定子との間に形成される隙間を小さく設定することが行われる場合、可動子が固定子に接触するのを回避しながら可動子を固定子に挿入することが極めて難しくなる。具体的には、可動子の軸方向長さを大きくすると、環状の固定子が目的とする位置に到達するまで可動子を固定子に対して相対的に移動させる距離が長くなる。そのため、可動子が固定子に接触する可能性が高くなる。また、可動子と固定子との間に形成される隙間を小さくしても、可動子が固定子に接触する可能性が高くなる。また、可動子に設けられる磁石の磁力が大きいと、可動子を環状の固定子に挿入する際に可動軸に設けられた磁石の磁力によって可動子が固定子に引き寄せられやすくなるので、可動子が固定子に接触する可能性がさらに高くなってしまう。

なお、特許文献１に記載の電動機では、可動子の軸方向に並んで配置された複数の固定子が用いられているが、当該複数の固定子を用いる場合には、可動子の軸方向一端から目的とする位置まで固定子を１つずつ移動させなければならず、その作業が煩雑である。しかも、複数の固定子を相互に位置決めする作業も必要になる。

本発明の目的は、可動子と可動子を囲むように配置され可動子との間に作用する電磁力によって可動子を移動させる固定子とを備える電動機であって、固定子が環状のバックヨークと当該バックヨークの内周面から突出して形成された複数のティースを有する鉄心であって前記周方向に分割可能な複数の周方向分割鉄心を含む固定子鉄心と複数のティースの各々の周囲に配置されるとともに各々が所定の形状を有するように予め成形された複数のコイルとを含むものにおいて、出力を向上させることができる電動機を容易に製造するための方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本願の発明者等は、可動子と可動子を囲むように配置され可動子との間に作用する電磁力によって可動子を移動させる固定子とを備える電動機を製造する際に、可動子を環状の固定子に挿入するのではなく、環状の固定子を可動子の周方向に分割可能な構造にし、当該周方向に分割可能な環状の固定子を可動子の周囲で組み上げることを検討した。そして、周方向に分割可能な複数の周方向分割鉄心のうち周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の各々が有する分割ティース部を周方向に重ね合わせることで複数のティースの何れかが形成されるようにすればよいことに気付いた。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

本発明による電動機の製造方法は、可動子と前記可動子を囲むように配置され前記可動子との間に作用する電磁力によって前記可動子を移動させる固定子とを備える電動機の製造方法であって、前記固定子として、前記可動子の周方向の全周に亘って延びることで前記可動子を囲む環状のバックヨークと当該バックヨークの内周面から前記可動子の径方向内側に向かって突出するとともに前記周方向に並ぶ複数のティースとを有する鉄心であって前記周方向に分割可能な複数の周方向分割鉄心を含む固定子鉄心と前記複数のティースの各々の周囲に配置されるとともに各々が所定の形状を有するように予め成形された複数のコイルとを含むものであって、前記複数の周方向分割鉄心のうち前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の各々が有する分割ティース部を前記周方向に重ね合わせることで前記複数のティースの何れかが形成されるものを準備する固定子準備工程と、前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を相互に連結しながら前記可動子を囲むように前記複数の周方向分割鉄心を組み上げるとともに前記複数のティースの各々に対して前記複数のコイルのうち対応するコイルを組み付けることによって前記可動子の周囲に前記固定子を配置する固定子配置工程とを備え、前記固定子配置工程は、前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の各々が有する前記分割ティース部を前記周方向に重ね合わせることで前記ティースを形成することと、前記ティースを形成する際に前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を相互に連結することと、前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を相互に連結しながら前記可動子を囲むように前記複数の周方向分割鉄心を組み上げることと、前記可動子を囲むように前記複数の周方向分割鉄心を組み上げる際に前記ティースを前記複数のコイルのうち対応するコイルに挿入することとを含む。

このような電動機の製造方法においては、可動子の周囲に固定子を配置することが容易にできる。具体的には、可動子を囲むように複数の周方向分割鉄心を組み上げるので、可動子を環状の固定子に挿入しなくても、可動子の周囲に固定子を配置することができる。また、複数のコイルのうち対応するコイルにティースを挿入することにより、複数の周方向分割鉄心を組み上げながら、ティースの周囲にコイルを容易に配置することができる。この方法は、前記固定子及び可動子の軸方向の寸法が大きい場合、例えば前記可動子と前記固定子との間に作用する電磁力によって前記可動子を前記軸方向に沿って直線移動させる直動電動機を製造する場合、に特に有効である。

また、上記製造方法によって製造される電動機においては、ティースを構成する２つの分割ティース部がコイルの内側で周方向に重ね合わせられているので、２つの分割ティース部の重ね合わせ面をコイルへの通電に起因して発生する磁束が流れる方向に沿うようにすることができる。そのため、磁束が周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を跨ぐように流れるのを抑制できる。その結果、磁束が流れる磁気回路の磁気抵抗の増大に起因して電動機の出力が低下するのを抑制できる。

なお、前記固定子準備工程では、前記複数の周方向分割鉄心として、前記分割ティース部における重ね合わせ面が前記ティース内を流れる前記磁束に対して平行に形成されているものを準備することが好ましい。

このような態様においては、コイルへの通電に起因して発生する磁束が周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を跨ぐように流れるのをより確実に抑制することができる。

また、前記固定子配置工程は、好ましくは、前記複数のコイルのうち前記ティースが挿入されるべきコイルを当該コイルに対して前記ティースが挿入される前に前記可動子の周囲に配置することをさらに含む。

このような態様においては、可動子の周囲に配置されたコイルに対してティースが挿入されるので、可動子とコイルとの位置関係を維持しながら、ティースをコイルに挿入することができる。

また、本発明による電動機は、可動子と、前記可動子を囲むように配置され前記可動子との間に作用する電磁力によって前記可動子の軸方向に前記可動子を移動させる固定子とを備え、前記固定子は、前記可動子の周方向の全周に亘って延びることで前記可動子を囲む環状のバックヨークと当該バックヨークの内周面から前記可動子の径方向内側に向かって突出するとともに前記周方向に並ぶ複数のティースとを有する鉄心であって前記周方向に分割可能な複数の周方向分割鉄心を含む固定子鉄心と、前記複数のティースの各々の周囲に配置されるとともに各々が所定の形状を有するように予め成形された複数のコイルとを含み、前記複数の周方向分割鉄心のうち前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の一方は、前記周方向の一端において前記可動子の径方向に延びる第１分割ティース部を含み、前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の他方は、前記周方向の他端において前記径方向に延びるとともに前記第１分割ティース部に対して前記周方向で重ね合わせられることによって前記複数のティースの何れかを形成する第２分割ティース部を含み、前記複数の周方向分割鉄心は、それぞれ、互いに分離可能に連結される第１連結部及び第２連結部を含む。

このような電動機においては、複数の周方向分割鉄心を組み上げることで固定子鉄心が構成されるとともに当該固定子鉄心が有する複数のティースの各々にコイルを挿入することで目的とする固定子が得られるので、可動子を固定子に挿脱しなくても、可動子の周囲に環状の固定子が配置された状態と可動子が環状の固定子から抜き取られた状態とを切り替えることができる。そのため、固定子を可動子に組み付ける作業や固定子を可動子から取り外して行うメンテナンス作業等を容易に行うことができる。

また、上記電動機においては、ティースを構成する第１及び第２の分割ティース部がコイルの内側で周方向に重ね合わせられているので、第１及び第２の分割ティース部の重ね合わせ面をコイルへの通電に起因して発生する磁束が流れる方向に沿うようにすることができる。そのため、磁束が周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を跨ぐように流れるのを抑制できる。その結果、磁束が流れる磁気回路の磁気抵抗の増大に起因して電動機の出力が低下するのを抑制できる。

上記電動機において、好ましくは、前記第１分割ティース部及び前記第２分割ティース部の各々が有する重ね合わせ面は、前記複数のティースのうち前記第１分割ティース部と前記第２分割ティース部が前記周方向に重ね合わせられることで形成されるティースにおける前記周方向の中心を通過し且つ前記径方向に延びている。

このような態様においては、特定ティースが周方向に均等に分割されるので、第１分割ティース部及び第２分割ティース部の各々を流れる磁束の量を同じにすることができる。

上記電動機において、好ましくは、前記複数の周方向分割鉄心は、それぞれ、前記周方向に延び前記バックヨークの一部を構成する分割バックヨーク部を含み、前記第１連結部は、前記分割バックヨーク部における前記周方向の一端であってかつ前記径方向の外側端部から前記周方向の外側に突出する凸状連結部であり、前記第２連結部は、前記分割バックヨーク部における前記周方向の他端であってかつ前記径方向の外側端部から前記周方向の内側に凹むことで前記凸状連結部を収容可能な凹状連結部である。

このような態様においては、互いに連結された凸状連結部と凹状連結部がコイルへの通電に起因して発生する磁束が通過し難い位置に存在しているので、これらの連結部を用いて周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を連結しても、コイルへの通電に起因して発生する磁束の流れを阻害しないようにすることができる。

上記電動機において、好ましくは、前記複数の周方向分割鉄心は、それぞれ、前記軸方向に分割可能な複数の軸方向分割鉄心を含み、前記複数の軸方向分割鉄心は、それぞれ、前記第１分割ティース部及び前記第２分割ティース部を含み、前記複数の軸方向分割鉄心のうち前記軸方向で隣り合う２つの軸方向分割鉄心は、それぞれ、前記径方向で互いに係合可能な係合部を含む。

このような態様においては、軸方向で隣り合う２つの軸方向分割鉄心の各々が有する係合部による径方向での係合作用を利用して、軸方向で隣り合う２つの軸方向分割鉄心を位置決めすることができる。

本発明の電動機及びその製造方法によれば、当該電動機の製造を容易にしながら当該電動機の出力を向上させることができる。

本発明の実施の形態による直動電動機の断面図であって、直動電動機が有する可動子の軸方向に対して直交する方向で切断した断面図である。本発明の実施の形態による直動電動機を構成する固定子が備えるコイルを示す斜視図である。本発明の実施の形態による直動電動機を構成する固定子が備える周方向分割鉄心を示す平面図である。本発明の実施の形態による直動電動機の製造方法における可動子配置工程を示す説明図であって、可動子を所定の位置に配置することを示す説明図である。本発明の実施の形態による直動電動機の製造方法における固定子配置工程を示す説明図であって、可動子の周囲に複数のコイルを配置することを示す説明図である。本発明の実施の形態による直動電動機の製造方法における固定子配置工程を示す説明図であって、可動子の周囲に配置された複数のコイルに対して複数の分割鉄心を組み付けることを示す説明図である。本発明の実施の形態による直動電動機の製造方法における固定子配置工程を示す説明図であって、可動子の周囲に配置された複数のコイルに対して複数の分割鉄心を組み付けた状態を示す説明図である。本発明の実施の形態の変形例に係る直動電動機の製造方法を示す説明図であって、軸方向で隣り合う２つの分割鉄心を位置決めすることを示す説明図である。本発明の実施の形態の変形例に係る直動電動機の製造方法を示す説明図であって、固定子支持部材が可動子の周囲に配置されることを示す説明図である。本発明の実施の形態の変形例に係る直動電動機の製造方法を示す説明図であって、固定子支持部材が周方向で隣り合う２つの分割鉄心の間に位置していることを示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。

図１を参照しながら、本発明の実施の形態としての直動電動機１０について説明する。図１は、直動電動機１０の断面図であって、軸方向に対して直交する方向で切断した断面図である。

直動電動機１０は、可動子２０と、固定子３０とを備える。以下、これらについて説明する。なお、以下の説明において、軸方向、周方向及び径方向は、それぞれ、可動子２０の軸方向、周方向及び径方向をいうものとする。

可動子２０は、軸方向に延びる形状を有するとともに当該軸方向に移動可能な状態で配置されている。可動子２０は、円筒状の外周面を有している。なお、図示はしていないが、可動子２０は、周方向及び軸方向に並んで配置されその表面又は表面の近傍に位置する複数の永久磁石を有している。

固定子３０は、可動子２０との間に作用する電磁力によって可動子２０を軸方向に移動させる。固定子３０は、軸方向から見て可動子２０を囲むように配置されている。

固定子３０は、固定子鉄心３１と、複数のコイル３２とを含む。固定子鉄心３１は、バックヨーク３１１と、複数のティース３１２とを含む。

バックヨーク３１１は、周方向の全周に亘って延びることで可動子２０を囲んでいる。つまり、バックヨーク３１１は、環状に形成されている。

複数のティース３１２は、それぞれ、バックヨーク３１１の内周面から径方向の内側に向かって突出している。複数のティース３１２は、周方向及び軸方向に等間隔に配置されている。複数のティース３１２は、互いに同じ大きさ及び形状を有している。

複数のコイル３２は、複数のティース３１２の各々の周囲に１つずつ配置されている。複数のコイル３２は、互いに同じ大きさ及び形状を有している。

図２を参照しながら、コイル３２について説明する。図２は、コイル３２を示す斜視図である。

コイル３２は、径方向に延びる筒形状を有するように予め成形されている。コイル３２の成形は、例えば、ティース３１２と同じ大きさ及び形状を有するコアに対してコイル巻線を巻き回した後、当該コイル巻線を絶縁材料にて被覆することで実現できる。ここで、コイル巻線の断面は、円形であってもよいし、矩形であってもよい。或いは、コイル３２の成形は、例えば、ティース３１２と同じ大きさ及び形状を有するコアに対して組み付けられたボビンにコイル巻線を巻き回した後、当該ボビンをコアから取り外すことで実現してもよい。つまり、コイル３２は、コイル巻線が巻き回されたボビンを含んでいてもよい。コイル３２がボビンを含んでいる場合、周方向で隣り合う２つのコイル３２は、各々が有するボビンを利用して相互に連結することができる。

コイル３２は、径方向内側の開口が径方向外側の開口よりも小さくなっている。具体的には、コイル３２では、径方向内側の開口は、その周方向の長さが径方向外側の開口よりも小さくなっている。コイル３２の径方向内側及び外側の開口は、それぞれ、径方向から見たときに矩形形状を有している。

ここで、図１に示す例では、複数のコイル３２のうち周方向で隣り合う２つのコイル３２同士が絶縁材を介して連結されている。なお、周方向で隣り合う２つのコイル３２の間には、隙間が形成されていてもよい。また、ティース３１２とコイル３２との間にボビンが介在していてもよい。つまり、コイル３２が所定の形状を有するように予め成形されることには、コイル３２がティース３１２に外嵌されるボビンに対して巻き回されることを含む。

固定子鉄心３１は、周方向及び軸方向に分割可能な複数の分割鉄心３３を含む。つまり、固定子鉄心３１は周方向に分割可能な複数の周方向分割鉄心を含み、当該複数の周方向分割鉄心はそれぞれ軸方向に分割可能な複数の軸方向分割鉄心を含む。要するに、分割鉄心３３は、周方向分割鉄心であって且つ軸方向分割鉄心である。複数の分割鉄心３３は、互いに同じ大きさ及び形状を有している。

図３を参照しながら、分割鉄心３３について説明する。図３は、分割鉄心３３を示す平面図である。

なお、以下の説明では、複数のティース３１２の各々が第１及び第２の分割ティース部としての２つの分割ティース部３５、３６を周方向に重ね合わせることで形成される場合について説明するが、本発明に係る電動機は、複数のティース３１２の各々がこのような構造を有するものに限定されない。例えば、分割鉄心３３に設けられた２つの分割ティース部３５、３６の間に少なくとも１つのティース３１２が設けられていてもよい。

複数の分割鉄心３３は、それぞれ、分割バックヨーク部３４と、複数（図３に示す例では、２つ）の分割ティース部３５、３６とを含む。

分割バックヨーク部３４は、周方向に延びて、環状のバックヨーク３１１の一部を構成する。分割バックヨーク部３４は、複数の分割鉄心３３のうち周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を分離可能に連結する。分割バックヨーク部３４は、第１連結部３４１と、第２連結部３４２とを含む。

第１連結部３４１と第２連結部３４２は互いに分離可能に連結される。第１連結部３４１は、分割バックヨーク部３４における周方向の一端であってかつ径方向の外側端部から周方向の外側に向かって突出する凸状連結部である。第２連結部３４２は、分割バックヨーク部３４における周方向の他端であってかつ径方向の外側端部から周方向の内側に向かって凹むことによって第１連結部３４１（凸状連結部）を収容可能な凹状連結部である。

なお、第１連結部３４１及び第２連結部３４２には、それぞれ、ボルト挿入孔が形成されている。第１連結部３４１が第２連結部３４２内に収容された状態で、第１連結部３４１及び第２連結部３４２の各々に形成されたボルト挿入孔が繋がる。その結果、第１連結部３４１と第２連結部３４２を相互に連結するためのボルトが、第１連結部３４１及び第２連結部３４２の各々に形成されたボルト挿入孔に挿入可能になる。

複数の分割ティース部３５、３６は、それぞれ、分割バックヨーク部３４から径方向の内側に向かって突出している。具体的には、以下のとおりである。

分割ティース部３５は、分割バックヨーク部３４における周方向の一端から径方向内側に向かって突出している。分割ティース部３５における周方向一端側の端面は、分割ティース部３６に対して周方向で重ね合わせられる重ね合わせ面３５１である。重ね合わせ面３５１は、軸方向から見て径方向に延びている。また、重ね合わせ面３５１は、分割バックヨーク部３４における周方向一端側の端面に対して面一で形成されている。つまり、重ね合わせ面３５１は、分割バックヨーク部３４における周方向一端側の端面と周方向で同じ位置に形成されている。

分割ティース部３６は、分割バックヨーク部３４における周方向の他端から径方向内側に向かって突出している。分割ティース部３６における周方向他端側の端面は、分割ティース部３５に対して周方向で重ね合わせられる重ね合わせ面３６１である。重ね合わせ面３６１は、軸方向から見て径方向に延びている。また、重ね合わせ面３６１は、分割バックヨーク部３４における周方向他端側の端面に対して面一で形成されている。つまり、重ね合わせ面３６１は、分割バックヨーク部３４における周方向他端側の端面と周方向で同じ位置に形成されている。

複数の分割鉄心３３は、周方向及び軸方向に並んだ状態で相互に連結される。具体的には、複数の分割鉄心３３の各々が有する分割バックヨーク部３４が当該分割バックヨーク部３４に設けられた第１連結部３４１及び第２連結部３４２を利用して当該分割バックヨーク部３４に対して周方向で隣に位置する他の分割バックヨーク部３４に連結される。また、複数の分割鉄心３３の各々が有する分割バックヨーク部３４が溶接などにより当該分割バックヨーク部３４に対して軸方向で隣に位置する他の分割バックヨーク部３４に連結される。これにより、固定子鉄心３１における環状のバックヨーク３１１が形成される。

また、上記のように複数の分割鉄心３３が周方向及び軸方向に連結された状態では、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の一方が有する分割ティース部３５と周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の他方が有する第２分割ティース部３６とが周方向に重ね合わせられる。これにより、固定子鉄心３１における複数のティース３１２の各々がバックヨーク３１１から径方向内側に向かって突出するように形成される。

つまり、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の一方は周方向の一端において径方向に延びる分割ティース部３５を含み、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の他方は周方向の他端において径方向に延びるとともに分割ティース部３５に対して周方向で重ね合わせられることによって複数のティース３１２の何れかを形成する分割ティース部３６を含む。

また、分割ティース部３５及び分割ティース部３６の各々が有する重ね合わせ面３５１、３６１は、分割ティース部３５及び分割ティース部３６からなるティース３１２の周囲に配置されるコイル３２の内側に位置している。分割ティース部３５及び分割ティース３６の各々が有する重ね合わせ面３５１、３６１は、分割ティース部３５及び分割ティース部３６からなるティース３１２における周方向の中心を通過し且つ径方向に延びている。つまり、ティース３１２は、周方向に均等に分割されている。

このような直動電動機１０においては、図１に示すように、複数のコイル３２の各々への通電に起因して発生する磁束が可動子２０と固定子３０との間に跨って形成される複数の磁気回路ＭＣの何れかを流れる。複数の磁気回路ＭＣは、それぞれ、軸方向に対して直交する平面内に形成される。複数の磁気回路ＭＣの各々において、磁束は、複数のティース３１２のうち周方向で隣り合う２つのティース３１２の一方と、可動子２０と、周方向で隣り合う２つのティース３１２の他方とをこの順番で通過する。複数のティース３１２の各々には、周方向で隣り合う２つの磁気回路ＭＣの各々を流れる磁束が通過する。複数のティース３１２の各々を構成する分割ティース部３５及び分割ティース部３６がそれぞれ有する重ね合わせ面３５１、３６１は、ティース３１２内での磁束の流れに沿うように形成されている。

続いて、直動電動機１０の製造方法について説明する。この製造方法は、可動子配置工程と、固定子準備工程と、固定子配置工程とを備える。以下、これらの工程について説明する。

先ず、可動子配置工程について説明する。可動子配置工程では、可動子２０を所定の位置に配置する。具体的には、図４に示すように、可動子２０の軸方向一端を可動子支持部材５１によって支持するとともに可動子２０の軸方向他端を可動子支持部材５２によって支持する。

続いて、固定子準備工程について説明する。固定子準備工程では、固定子３０を準備する。具体的には、固定子３０を構成する固定子鉄心３１（つまり、複数の分割鉄心３３）と、コイル３２とを準備する。つまり、固定子準備工程では、複数の分割鉄心として、分割ティース部３５、３６における重ね合わせ面がティース３１２内を流れる磁束に対して平行に形成されているものを準備する。

続いて、固定子配置工程について説明する。固定子配置工程では、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を相互に連結しながら可動子２０を囲むように複数の分割鉄心３３を組み上げるとともに複数のティース３１２の各々に対して複数のコイル３２のうち対応するコイル３２を組み付けることによって可動子２０の周囲に固定子３０を配置する。

ここで、固定子配置工程は、（１）周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の各々が有する２つの分割ティース部３５、３６を周方向に重ね合わせることでティース３１２を形成することと、（２）ティース３１２を形成する際に周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を相互に連結することと、（３）周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を相互に連結しながら可動子２０を囲むように複数の分割鉄心３３を組み上げることと、（４）可動子２０を囲むように複数の分割鉄心３３を組み上げる際にティースを複数のコイル３２のうち対応するコイル３２に挿入することとを含んでいればよい。（１）～（４）の工程が実施される順番は任意である。また、（１）～（４）の工程は個別に実施される必要はなく、例えば、複数の工程が纏めて実施されてもよい。

図５～図７を参照しながら、固定子配置工程の一例について説明する。本例に係る固定子配置工程では、先ず、図５に示すように、複数のコイル３２を可動子２０の周囲に配置する。つまり、本例に係る固定子配置工程では、複数のコイル３２のうちティース３１２が挿入されるべきコイル３２を当該コイル３２に対してティース３１２が挿入される前に可動子２０の周囲に配置する。

続いて、図６に示すように、可動子２０の周囲に配置された複数のコイル３２に対して複数の分割鉄心３３を組み付ける。具体的には、分割鉄心３３が有する分割ティース部３５を周方向で隣り合う２つのコイル３２の一方に対して径方向外側から挿入するとともに、分割鉄心３３が有する分割ティース部３６を周方向で隣り合う２つのコイル３２の他方に対して径方向外側から挿入する。このようにして複数の分割鉄心３３の各々を周方向で隣り合う２つのコイル３２に対して順次組み付ける。これにより、図７に示すように、可動子２０の周囲を囲むようにして複数の分割鉄心３３を組み上げることができる。また、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の各々が有する分割ティース部３５、３６を周方向に重ね合わせることでティース３１２を形成しながら、当該ティース３１２を複数のコイル３２のうち対応するコイル３２に挿入することができる。つまり、本例に係る固定子配置工程では、可動子２０を囲むように複数の分割鉄心３３を組み上げる際に、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の各々が有する分割ティース部３５、３６を周方向に重ね合わせることでティース３１２を形成しながら、当該ティース３１２を複数のコイル３２のうち対応するコイル３２に挿入する。

また、本例に係る固定子配置工程では、可動子２０を囲むように複数の分割鉄心３３を組み上げる際に、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を相互に連結する。具体的には、複数の分割鉄心３３の各々が有する分割バックヨーク部３４を、当該分割バックヨーク部３４に設けられた第１連結部３４１及び第２連結部３４２を利用して、当該分割バックヨーク部３４に対して周方向で隣に位置する他の分割バックヨーク部３４に連結する。このようにして周方向で隣り合う２つの分割バックヨーク部３４を連結するときには、２つの分割ティース部３５、３６が周方向に重ね合わせられることでティース３１２が形成される。つまり、本例に係る固定子配置工程では、ティース３１２を形成する際に、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を相互に連結する。

このような直動電動機１０の製造方法においては、可動子２０の周囲に固定子３０を配置することが容易にできる。具体的には、可動子２０を囲むように複数の分割鉄心３３を組み上げるので、可動子２０を環状の固定子に挿入しなくても、可動子２０の周囲に固定子３０を配置することができる。また、複数のコイル３２のうち対応するコイル３２にティース３１２を挿入することにより、複数の分割鉄心３３を組み上げながら、ティース３１２の周囲にコイル３２を容易に配置することができる。

また、このような直動電動機１０の製造方法が有する固定子配置工程では、複数のコイル３２のうちティース３１２が挿入されるべきコイル３２を当該コイル３２に対してティース３１２が挿入される前に可動子２０の周囲に配置するので、可動子２０とコイル３２との位置関係を維持しながら、ティース３１２をコイル３２に挿入することができる。

また、直動電動機１０においては、複数の分割鉄心３３を組み上げることで固定子鉄心３１が構成されるとともに当該固定子鉄心３１が有する複数のティース３１２の各々にコイル３２を挿入することで目的とする固定子３０が得られるので、可動子を固定子に挿脱しなくても、可動子２０の周囲に環状の固定子３０が配置された状態と可動子２０が環状の固定子３０から抜き取られた状態とを切り替えることができる。そのため、固定子３０を可動子２０に組み付ける作業や固定子３０を可動子２０から取り外して行うメンテナンス作業等を容易に行うことができる。

また、直動電動機１０においては、ティース３１２を構成する２つの分割ティース部３５、３６がコイル３２の内側で周方向に重ね合わせられているので、２つの分割ティース部３５、３６の重ね合わせ面をコイル３２への通電に起因して発生する磁束が流れる方向に沿うようにすることができる。そのため、磁束が周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を跨ぐように流れるのを抑制できる。その結果、磁束が流れる磁気回路の磁気抵抗の増大に起因して直動電動機１０の出力が低下するのを抑制できる。

特に、直動電動機１０においては、２つの分割ティース部３５、３６の各々が有する重ね合わせ面３５１、３６１は、ティース３１２内を流れる磁束に対して平行に形成されている。そのため、コイル３２への通電に起因して発生する磁束が周方向で隣り合う２つの分割鉄心を跨ぐように流れるのをより確実に抑制することができる。

また、直動電動機１０においては、２つの分割ティース部３５、３６の各々が有する重ね合わせ面３５１、３６１は、ティース３１２における周方向の中心を通過し且つ径方向に延びている。そのため、ティース３１２が周方向に均等に分割される。その結果、２つの分割ティース部３５、３６の各々を流れる磁束の量を同じにすることができる。

また、直動電動機１０においては、第１連結部３４１が分割バックヨーク部３４における周方向の一端であってかつ径方向の外側端部から周方向の外側に向かって突出しており、第２連結部３４２が分割バックヨーク部３４における周方向の他端であってかつ径方向の外側端部から周方向の内側に向かって凹むことで第１連結部３４１を収容している。つまり、互いに連結された第１連結部３４１と第２連結部３４２はコイル３２への通電に起因して発生する磁束が通過し難い位置に存在することになる。そのため、これらの連結部３４１、３４２を用いて周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を連結しても、コイル３２への通電に起因して発生する磁束の流れを阻害しないようにすることができる。

［実施の形態の変形例１］
例えば、図８に示すように、軸方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の一方に第１係合部３４６を形成するとともに他方に第２係合部３４７を形成し、これらの係合部３４６、３４７が径方向で係合するようにしてもよい。

第１係合部３４６は、分割鉄心３３が有するバックヨーク部３４における軸方向の一端であって且つ径方向の外側端から軸方向の外側に向かって突出する凸状係合部である。第２係合部３４７は、分割鉄心３３が有するバックヨーク部３４における軸方向の他端であって且つ径方向の外側端から軸方向の内側に向かって凹む凹状係合部である。第２係合部３４７には、第１係合部３４６が収容される。この状態で、第１係合部３４６は第２係合部３４７に対して径方向で接触している。つまり、第１係合部３４６及び第２係合部３４７は、それぞれ、互いに径方向で接触する接触面を有している。第１係合部３４６及び第２係合部３４７の各々が有する接触面同士が径方向で接触することにより、第１係合部３４６が第２係合部３４７に対して径方向で係合する。

このような態様においては、軸方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の各々が有する係合部３４６、３４７による径方向での係合作用を利用して、軸方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を位置決めすることができる。その結果、軸方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を溶接等によって相互に連結することが容易にできる。

［実施の形態の変形例２］
上記直動電動機１０では、複数の分割鉄心３３の各々が有する第１連結部３４１及び第２連結部３４２を利用して複数の分割鉄心３３が相互に連結されているが、複数の分割鉄心３３を相互に連結する態様は、複数の分割鉄心３３の各々が有する第１連結部３４１及び第２連結部３４２を利用するものに限定されない。

例えば、複数の分割鉄心３３を溶接によって相互に連結してもよい。また、複数の分割鉄心３３を収容するハウジングに対して複数の分割鉄心３３を固定することで、複数の分割鉄心３３を相互に連結してもよい。

複数の分割鉄心３３を溶接によって相互に連結する場合、溶接のために複数の分割鉄心３３を一時的に位置決めしてもよい。例えば、図９及び図１０に示すように、複数の固定子支持部材６０の各々により、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を位置決めして支持するようにしてもよい。具体的には、複数の分割鉄心３３の各々が有する分割バックヨーク部３４に凹部３４３、３４４を形成し、これらの凹部３４３、３４４によって形成される孔３４５内に固定子支持部材６０を挿入するようにしてもよい。

凹部３４３は、分割バックヨーク部３４における周方向の一端であってかつ径方向の外側端から周方向の内側に向かって凹むように形成される。凹部３４３は、分割バックヨーク部３４の軸方向の全長に亘って形成される。つまり、凹部３４３は、軸方向に延びる溝形状を呈している。

凹部３４４は、分割バックヨーク部３４における周方向の他端であってかつ径方向の外側端から周方向の内側に向かって凹むように形成される。凹部３４４は、分割バックヨーク部３４の軸方向の全長に亘って形成される。つまり、凹部３４４は、軸方向に延びる溝形状を呈している。

また、凹部３４４は、凹部３４３とともに孔３４５を形成する。孔３４５は、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３がそれぞれ可動子２０の周囲に配置された複数のコイル３２のうち対応するコイル３２に対して組み付けられることで形成される。孔３４５には、固定子支持部材６０が配置される。

固定子支持部材６０は、その軸方向一端が可動子支持部材５１によって支持されるとともに、その軸方向他端が可動子支持部材５２によって支持される。固定子支持部材６０は、一定の断面で軸方向に延びている。この変形例では、固定子支持部材６０の断面は円形であるが、固定子支持部材６０の断面は円形に限定されない。

固定子支持部材６０は、周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３がそれぞれ可動子２０の周囲に配置された複数のコイル３２のうち対応するコイル３２に対して組み付けられる際に、当該周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３の間に形成される孔３４５に配置される。なお、固定子支持部材６０が孔３４５に配置される際、固定子支持部材６０は、分割ティース部３５、３６の各々が有する重ね合わせ面３５１、３６１に接触することで変形してもよい。

このようにして固定子支持部材６０が孔３４５に配置されることで、固定子支持部材６０が周方向で隣り合う２つの分割鉄心３３を位置決めして支持する。この状態で、複数の分割鉄心３３を溶接によって相互に連結することで、固定子３０を可動子２０の周囲に配置することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

上記実施の形態では、可動子２０の周囲に複数のコイル３２を配置した後、これら複数のコイル３２に対して複数の分割鉄心３３を組み付けることで、可動子２０を囲むように固定子３０を配置しているが、可動子２０を囲むように固定子３０を配置する際に、複数のコイル３２を可動子２０の周囲に予め配置しておく必要はない。

上記実施の形態において、複数の分割鉄心３３の代わりに、複数の周方向分割鉄心を採用してもよい。この場合、複数の周方向分割鉄心の各々は、２つの分割ティース部３５、３６がそれぞれ軸方向に等間隔に設けられた構造を有する。

本発明に係る製造方法により製造される電動機は直動電動機に限定されない。当該方法は、上述した固定子３０と同様の構造を有する固定子を備えた他のタイプの電動機、例えば回転型電動機、にも適用されることが可能である。

１０直動電動機
２０可動子
３０固定子
３１固定子鉄心
３１１固定子鉄心
３１２ティース
３２コイル
３３分割鉄心
３４バックヨーク部
３４１第１連結部
３４２第２連結部
３５分割ティース部
３５１重ね合わせ面
３６分割ティース部
３６１重ね合わせ面

Claims

可動子と前記可動子を囲むように配置され前記可動子との間に作用する電磁力によって前記可動子を移動させる固定子とを備える電動機の製造方法であって、
前記固定子として、前記可動子の周方向の全周に亘って延びることで前記可動子を囲む環状のバックヨークと当該バックヨークの内周面から前記可動子の径方向内側に向かって突出するとともに前記周方向に並ぶ複数のティースとを有する鉄心であって前記周方向に分割可能な複数の周方向分割鉄心を含む固定子鉄心と前記複数のティースの各々の周囲に配置されるとともに各々が所定の形状を有するように予め成形された複数のコイルとを含むものであって、前記複数の周方向分割鉄心のうち前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の各々が有する分割ティース部を前記周方向に重ね合わせることで前記複数のティースの何れかが形成されるものを準備する固定子準備工程と、
前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を相互に連結しながら前記可動子を囲むように前記複数の周方向分割鉄心を組み上げるとともに前記複数のティースの各々に対して前記複数のコイルのうち対応するコイルを組み付けることによって前記可動子の周囲に前記固定子を配置する固定子配置工程とを備え、
前記固定子準備工程は、周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心にそれぞれ凹部を形成することを含み、
前記固定子配置工程は、
前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心の各々が有する前記分割ティース部を前記周方向に重ね合わせることで前記ティースを形成することと、
前記ティースを形成する際に前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心のそれぞれの前記凹部により形成される孔内に固定子支持部材を挿入して前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を位置決めして支持し、このように位置決めされた前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を相互に連結することと、
前記周方向で隣り合う２つの周方向分割鉄心を相互に連結しながら前記可動子を囲むように前記複数の周方向分割鉄心を組み上げることと、
前記可動子を囲むように前記複数の周方向分割鉄心を組み上げる際に前記ティースを前記複数のコイルのうち対応するコイルに挿入することと、を含む、電動機の製造方法。
請求項１に記載の電動機の製造方法であって、
前記固定子配置工程は、
前記複数のコイルのうち前記ティースが挿入されるべきコイルを当該コイルに対して前記ティースが挿入される前に前記可動子の周囲に配置することをさらに含む、電動機の製造方法。
請求項１又は２に記載の電動機の製造方法であって、
前記固定子準備工程では、前記複数の周方向分割鉄心として、前記分割ティース部における重ね合わせ面が前記ティース内を流れる前記磁束に対して平行に形成されているものを準備する、電動機の製造方法。