JPWO2010119519A1 - ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

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。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。

Description

この発明は、ステータおよびそ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。

特開２００６−２５４５６２号公報 特開２００６−１７４６３７号公報

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およびそ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およびそ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およびその製造方法を提供することができる。

実施の形態１におけるステータの構造を示す全体斜視図である。 実施の形態１におけるステータコアと締結リングとの構成を示す断面図である。 実施の形態１におけるステータの製造方法を示す第１断面図である。 実施の形態１におけるステータの製造方法を示す第２断面図である。 実施の形態１におけるステータの製造方法を示す第３断面図である。 実施の形態１における締結リングのフランジ部に形成される位置決め用穴の平面図である。 図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。 実施の形態２におけるステータの製造方法を示す断面図である。 実施の形態２における締結リングのフランジ部に形成される位置決め用穴の平面図である。 図９中Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。 実施の形態３におけるステータの製造方法を示す断面図である。 実施の形態３における締結リングのフランジ部に形成される位置決め用穴の平面図である。 図１２中ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図である。 実施の形態４におけるステータの製造方法を示す断面図である。 実施の形態４における締結リングのフランジ部に形成される位置決め用穴の平面図である。 図１２中ＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視断面図である。

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。

（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。

（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。

（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。

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。

この発明は、ステータの製造方法に関する。

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。

Claims (12)

1. 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（５０１）の中心位置（Ａ１）が一致するように、前記ステータコア（５０１）を治具（７００，１０００，２０００）に位置決め固定するステップと、
   前記ステータコア（５０１）が前記治具（７００，１０００，２０００）に固定された状態で、前記中心位置（Ａ１）を位置決め基準にして、前記ステータコア（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、を備えるステータの製造方法。
2. 前記ステータコア（５０１）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（５０１）の中心位置(A1)が一致するように、前記ステータコア（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、
   前記ステータコア（５０１）が前記中心位置決め用治具（７００）に固定された状態で、前記ステータコア（５０１）の外周面に前記締結リング（１００）を固定させるステップと、
   を含む請求の範囲第１項に記載のステータの製造方法。
3. 前記フランジ部（１１０）に前記固定用穴（１１０ｈ）を形成するステップは、
   前記中心位置（Ａ１）を位置決め基準にして、前記フランジ部（１１０）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、請求の範囲第２項に記載のステータの製造方法。
4. 前記フランジ部（１１０）に前記固定用穴（１１０ｈ）を形成するステップは、
   前記中心位置（Ａ１）を位置決め基準にして、前記フランジ部（１１０）に設けられた下穴（１１０ｍ）に対して、穴あきリベット（８１０）を固定するステップを含む、請求の範囲第２項に記載のステータの製造方法。
5. 前記フランジ部（１１０）に前記固定用穴（１１０ｈ）を形成するステップは、
   前記中心位置（Ａ１）を位置決め基準にして、前記フランジ部（１１０）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、請求の範囲第２項に記載のステータの製造方法。
6. 前記ステータコア（５０１）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（１００）が締結された前記ステータコア（５０１）を、樹脂モールドする金型（１０００，２０００）内に固定するステップを含む、請求の範囲第１項に記載のステータの製造方法。
7. 前記フランジ部（１１０）に前記固定用穴（１１０ｈ）を形成するステップは、
   前記金型（１０００，２０００）内に固定された前記ステータコア（５０１）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（１１０）に設けられた下穴（１１０ｍ）に対して前記固定用穴（１１０ｈ）を樹脂成形するステップを同時に行なう、請求の範囲第６項に記載のステータの製造方法。
8. 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（５０１）と、
   前記ステータコア（５０１）の外周面に固定された締結リング（１００）と、を備え、
   前記締結リングに設けられたフランジ部（１１０）は、回転電機の回転軸芯である前記ステータコア（５０１）の中心位置（Ａ１）を基準にして形成された固定用穴（１１０ｈ）を有する、ステータ。
9. 前記固定用穴（１１０ｈ）は、前記フランジ部（１１０）に対してドリル加工により形成された穴である、請求の範囲第８項に記載のステータ。
10. 前記固定用穴（１１０ｈ）は、前記フランジ部（１１０）に設けられた下穴（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である、請求の範囲第８項に記載のステータ。
11. 前記固定用穴（１１０ｈ）は、前記フランジ部（１１０）に対してプレス穴あけ加工により形成された穴である、請求の範囲第８項に記載のステータ。
12. 前記固定用穴（１１０ｈ）は、前記フランジ部（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である、請求の範囲第８項に記載のステータ。

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