WO2017104345A1 - 回転電機の組立装置および回転電機の製造方法 - Google Patents

回転電機の組立装置および回転電機の製造方法 Download PDF

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WO2017104345A1
WO2017104345A1 PCT/JP2016/084192 JP2016084192W WO2017104345A1 WO 2017104345 A1 WO2017104345 A1 WO 2017104345A1 JP 2016084192 W JP2016084192 W JP 2016084192W WO 2017104345 A1 WO2017104345 A1 WO 2017104345A1
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WO
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stator core
rotating electrical
electrical machine
core
housing
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Application number
PCT/JP2016/084192
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English (en)
French (fr)
Inventor
金澤　宏至
濱田　泰久
中山　賢治
省三 川崎
昌宏 細谷
浩一 柏
Original Assignee
日立オートモティブシステムズエンジニアリング株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine assembly apparatus and a rotating electrical machine manufacturing method.
  • the electric power steering (EPS) system has EPS / ECU (Engine Control Unit), various sensors such as a torque sensor, and an EPS motor for reducing steering force.
  • the EPS motor includes a stator, a rotor, a winding, and a housing.
  • the stator includes a stator core in which divided cores are arranged in an annular shape, and windings wound around the divided cores, and is fixed to the inner surface of the housing.
  • the split core is adsorbed on the outer peripheral surface of a jig having an electromagnet function.
  • the lower housing that covers the lower surface of the split core is adsorbed to the lower surface of the jig.
  • An opening through which the jig is inserted is provided at the center of the lower housing.
  • An upper housing that fits into the lower housing is attached to the upper surface of the jig from the upper surface side of the split core.
  • the upper housing is formed with a flange portion having a spring property for preventing damage to the split core.
  • the jig is removed, and the upper and lower housings are integrated by welding or the like (for example, see Patent Document 1).
  • each divided core is attracted to the outer peripheral surface of a jig having an electromagnet function.
  • the inner peripheral surface of the stator core in which the divided cores are arranged in an annular shape has variations in tolerance. If the inner diameter of the stator core is smaller than the outer diameter of the jig, the split core cannot be arranged in an annular shape. Therefore, it seems that the outer diameter of the jig is set to the minimum value of the tolerance of the stator core so that the inner diameter of the stator core is always larger than the outer diameter of the jig. For this reason, when each divided core is adsorbed on the outer peripheral surface of the jig, a gap is locally formed between the divided core and the jig. That is, the inner peripheral surface of the stator core in which the divided cores are arranged in an annular shape is elliptical and has no roundness.
  • an assembly apparatus for a rotating electrical machine includes a shaft member, a plurality of movable iron cores provided around the shaft member and movably in a radial direction, and an excitation winding.
  • the electromagnet part is arranged on an inner peripheral part of a stator core composed of a plurality of divided cores, and attracts the divided cores to the inner peripheral side by supplying an excitation current.
  • a method for manufacturing a rotating electrical machine is a method for manufacturing a rotating electrical machine including a stator and a housing, and uses the rotating electrical machine assembly apparatus described in the first aspect and the like. And a step of fitting the stator, which is expanded by heating, to the stator in a state where the divided core is attracted to the inner peripheral side by the electromagnet portion.
  • the split core is attracted to the inner peripheral side in a state where the split core is arranged on the outer periphery of the electromagnet portion, it is possible to assemble the stator core constituted by the split core while maintaining high roundness. It becomes.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the split core illustrated in FIG. 2.
  • (A)-(C) are the figures seen from the side which show the process of assembling a housing and a stator core, respectively. Sectional drawing for demonstrating operation
  • FIG. 6 The figure which looked at the assembly apparatus of the rotary electric machine shown in Drawing 6 from the upper part.
  • A is typical sectional drawing for demonstrating the reference position after the shrinkage fitting of a housing and a stator core
  • (B) is an enlarged view of the area
  • FIG. 1 is a side view of a first embodiment illustrating a rotating electric machine according to the present invention, which is manufactured using an assembly apparatus for a rotating electric machine, as an electric power steering motor.
  • the electric power steering (EPS) system includes an EPS motor (hereinafter simply referred to as a motor) 100, an ECU (Engine Control Unit) (not shown), and various sensors such as a torque sensor.
  • EPS Electric power steering
  • the motor 100 has a housing 2 in which motor components are accommodated.
  • the motor 100 has a shaft 6 serving as a rotating shaft.
  • the pulley 1 is fixed to the protruding portion.
  • the pulley 1 is connected to a gear drive unit of the EPS system by a belt, thereby constituting a power transmission mechanism.
  • the magnetic pole sensor 3 the U-phase terminal 20u, the V-phase terminal 20v, and the W-phase terminal 20w protrude from the surface opposite to the surface of the housing 2 from which the pulley 1 protrudes.
  • the U-phase, V-phase, and W-phase terminals 20u, 20v, and 20w are attached to the bus bar mold 14 (see FIG. 2) and are electrically connected to the ECU.
  • the magnetic pole sensor 3 detects the magnetic pole position of the motor 100.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 100 illustrated in FIG.
  • the shaft 6 is disposed at the center of the motor 100, and the pulley 1 is fixed to one end of the shaft 6, that is, the left end in the illustrated example.
  • a rotor 31, that is, an F rotor core 12 and an R rotor core 13 are provided at a substantially central portion of the shaft 6 in the axial direction in the housing 2.
  • An F magnet 12m and an R magnet 13m are attached to the F / R rotor cores 12 and 13, respectively.
  • the outer periphery of the F magnet 12m and the R magnet 13m is covered with a magnet cover.
  • An F bearing 7 that rotatably supports the shaft 6 is disposed between the pulley 1 and the F rotor core 12.
  • An R bearing 8 that rotatably supports the shaft 6 is disposed on the other end side of the shaft 6 opposite to the pulley 1.
  • the F bearing 7 is supported by the housing 2.
  • the housing 2 has a substantially cylindrical shape that is open on the side opposite to the surface that supports the F bearing 7.
  • the opening of the housing 2 is sealed by a bearing holder 9 fixed to the housing 2 with a bevel-type retaining ring 10.
  • the R bearing 8 is integrated with the bearing holder 9 or supported by the bearing holder 9.
  • a stator 32 including the stator core 4 and the coil 5 is disposed on the outer periphery of the rotor 31.
  • the coil 5 is wound around the stator core 4 to form a three-phase winding.
  • a gap is provided between the rotor 31 and the inner peripheral surface of the stator core 4 of the stator 32.
  • the stator core 4 and the housing 2 are fixed by shrinkage fitting.
  • the stator core 4 is configured in an annular shape by connecting a plurality of divided cores 40 to each other at adjacent sides. Details of this structure will be described later.
  • FIG. 3 is a perspective view of the split core 40 shown in FIG. All the split cores 40 have the structure shown in FIG.
  • the stator core 4 is composed of 12 divided cores 40.
  • the split core 40 is formed by laminating electromagnetic ropes, and has an inner peripheral portion 41 and an outer peripheral portion 42, and an intermediate portion 43 that connects the inner peripheral portion 41 and the outer peripheral portion 42.
  • the inner peripheral surface 41a of the inner peripheral portion 41 and the outer peripheral surface 42a of the outer peripheral portion 42 are each formed in an arc shape.
  • the circumferential length of the outer circumferential portion 42 is greater than the circumferential length of the inner circumferential portion 41.
  • the circumferential length of the intermediate portion 43 is smaller than the circumferential lengths of the inner circumferential portion 41 and the outer circumferential portion 42.
  • the coil 5 is wound around the intermediate portion 43.
  • a groove 47 that extends linearly in the axial direction is formed on the outer peripheral surface 42 a of the outer peripheral portion 42.
  • a fitting convex portion 44a, a fitting concave portion 45b, and a fitting convex portion 44c are formed on one side portion (on the left side portion) of the outer peripheral portion 42.
  • the fitting convex portion 44a and the fitting convex portion 44c have different lengths in the axial direction.
  • a fitting recess 45a, a fitting protrusion 44b, and a fitting recess 45c are formed on the other side of the outer peripheral portion 42 (on the right side).
  • the fitting recess 45a and the fitting recess 45c have different axial lengths.
  • the fitting convex portions 44a to 44c and the fitting concave portions 45a to 45c each have a U-shape or a V-shape protruding or immersing in the circumferential direction.
  • the fitting convex portion 44a, the fitting concave portion 45b, and the fitting convex portion 44c of one divided core 40 are respectively provided with the fitting concave portion 45a, the fitting convex portion 44b, and the fitting concave portion 45c of the divided core 40 adjacent thereto. Will fit.
  • fitting concave portion 45a, the fitting convex portion 44b, and the fitting concave portion 45c of one divided core 40 are respectively provided with the fitting convex portion 44a, the fitting concave portion 45b, and the fitting convexity of the divided core 40 adjacent thereto.
  • the part 44c is fitted.
  • the adjacent split cores 40 are connected by fitting the fitting convex portions 44a to 44c and the fitting concave portions 45a to 45c, and the twelve divided cores 40 make the annular stator core 4 temporary. Assembled.
  • the adjacent split cores 40 are connected in a state in which movement in the axial direction is restricted because the concave portions and the convex portions of the respective side portions formed in a three-step stepped structure are fitted. Further, since the fitting convex portions 44a to 44c and the fitting concave portions 45a to 45c are respectively U-shaped or V-shaped protruding or immersing in the circumferential direction, the movement in the radial direction is restricted.
  • the split core 40 is simply fitted with the fitting convex portions 44a to 44c and the fitting concave portions 45a to 45c provided on the respective side portions without using a joining means such as welding. It can be connected in a state in which movement in the axial direction and the radial direction is restricted.
  • each split core 40 constitutes a foolproof mechanism that prevents the split cores 40 from being fitted in the axial direction, that is, the up-down direction when they are fitted together.
  • a method of shrink-fitting the stator core 4 temporarily assembled by connecting the divided cores 40 to the housing 2 will be described.
  • FIG. 4 is a schematic view for explaining a method of assembling the housing and the stator core using the rotating electrical machine assembling apparatus according to the present invention.
  • the assembling apparatus 50 includes a base 51, a column 52, a stator core support part 53, and an electromagnet part 60.
  • the assembling apparatus 50 includes a holding ring 57.
  • the electromagnet unit 60 includes a plurality of movable iron cores 61 and excitation windings 62.
  • the stator core support portion 53 is a member formed in a ring shape, and is fixed to the base 51 at the base portion so that the tip end portion thereof is in contact with the lower end surface of the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled. Yes.
  • the base 51, the support column 52, the stator core support portion 53, and the electromagnet portion 60 constitute an integrally assembled electromagnet assembly 55.
  • the retaining ring 57 is separated from the electromagnet assembly 55.
  • the holding ring 57 has a ring shape, and the lower side of the outer peripheral portion is a large diameter portion 58. A stepped portion 58a is formed at the upper end of the large diameter portion.
  • the split cores 40 are connected in an annular shape and the stator core 4 is temporarily assembled.
  • Two split core arrangement jigs (not shown) having six protrusions into which the grooves 47 (see FIG. 3) of the split core 40 are fitted are prepared.
  • Each divided core 40 is fitted with the fitting convex portions 44a to 44c and the fitting concave portions 45a to 45c on the side portions of the adjacent divided cores 40, and in this state, the groove 47 of each divided core 40 is divided into the divided cores. Fits into the protruding part of the arrangement jig. In this way, six divided cores 40 are arranged in each of the divided core arrangement jigs. The six divided cores 40 connected are removed from each divided core arrangement jig. The split cores 40 on one end side and the other end side of each of the two sets of split core connected bodies composed of the six split cores 40 connected to each other are connected. Thereby, the stator core 4 in which the twelve divided cores 40 are connected in an annular shape is temporarily assembled. Note that the above is merely an example, and other methods may be used to provisionally assemble the stator core 4.
  • the retaining ring 57 is fitted to the outer peripheral surface of the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled in this way.
  • the holding ring 57 is arranged at an intermediate position in the axial direction of the stator core 4 with the large-diameter portion 58 facing downward. Then, the stator core 4 supported by the holding ring 57 and temporarily assembled with the split core 40 is placed on the upper surface of the stator core support portion 53 of the electromagnet assembly 55.
  • An inlay portion 59 (see FIG. 6) is provided on the upper peripheral edge of the holding ring 57.
  • the housing 2 is heated and expanded to a predetermined diameter for shrink fitting.
  • the housing 2 is held by a retainer of a pressure device (not shown), and the inlay portion 38 (see FIG. 6) of the housing 2 is aligned with the inlay portion 59 of the holding ring 57.
  • the housing 2 is pushed down by the pressure device, and the holding ring 57 fitted to the outer periphery of the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled is moved downward.
  • the holding ring 57 is detached from the stator core 4.
  • the housing 2 is cooled, so that the housing 2 and the stator core 4 are pressure-welded by shrinkage fitting.
  • FIGS. 5A to 5C are views seen from the side showing the process of assembling the housing and the stator core, respectively.
  • FIG. 5A shows a state in which the housing 2 is held above the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled.
  • the stator core 4 in which the split cores 40 are temporarily assembled has its lower end surface placed on the upper surface of the stator core support portion 53 in a state where the holding ring 57 is fitted to the outer periphery.
  • no exciting current flows through the electromagnet portion 60, and a gap is formed between the inner peripheral surface of the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled and the outer peripheral surface of the movable iron core 61 of the electromagnet portion 60. Details of this will be described later.
  • the pressure device (not shown) is driven to move the housing 2 downward, and the inlay portion 38 of the housing 2 is aligned with the inlay portion 59 of the holding ring 57 as described above.
  • the housing 2 is pushed down in this state, the lower end surface of the housing 2 comes into contact with the stepped portion 58 a of the holding ring 57.
  • the holding ring 57 fitted to the outer periphery of the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled is moved downward together with the housing 2.
  • FIG. 5B shows this state. Although details will be described later, in the state shown in FIG.
  • the split cores 40 constituting the stator core 4 in which the split cores 40 are temporarily assembled by passing an exciting current through the electromagnet part 60 are respectively electromagnet parts 60. Has been sucked into.
  • the stator core 4 has an annular shape having a high roundness.
  • a cooling gas such as air is blown into the housing 2 by a blow device or the like.
  • the housing 2 is cooled, and the housing 2 and the stator core 4 are pressure-welded by shrinkage fitting.
  • the housing 2 on which the stator core 4 is shrink-fitted is lifted and separated from the electromagnet assembly 55.
  • the press-contact joining strength of the housing 2 by which the stator core 4 was shrink-fitted, that is, the holding force is confirmed.
  • cooling air is blown to the electromagnet portion 60. By doing in this way, the excessive temperature rise of the electromagnet part 60 can be prevented.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the operation of the electromagnet portion when attracting the stator core.
  • FIG. 7 is a view of the rotating electrical machine assembly apparatus shown in FIG. 6 as viewed from above.
  • FIG. 6 shows a state in which the housing 2 is pushed down from above the stator core 4 so that the inlay portion 38 of the housing 2 is aligned with the inlay portion 59 of the holding ring 57.
  • the plurality of movable iron cores 61 of the electromagnet unit 60 are arranged radially from the support column 52 as shown in FIG. In FIG.
  • the movable iron core 61 is exemplified as a structure having twelve as many as the split cores 40. As shown in FIG. 6, the movable iron core 61 has an upper horizontal portion 61a, a lower horizontal portion 61b, and a vertical portion 61c that connects the inner end of the upper horizontal portion 61a and the inner end of the lower horizontal portion 61b. ing.
  • a bobbin 63 having a U-shaped cross section formed in an annular shape is provided on the inner periphery of the movable iron core 61 arranged radially.
  • An excitation winding 62 is wound inside the bobbin 63.
  • the step 52 is provided with a stepped portion 52a.
  • An electromagnet holding flange 66 is attached to the step portion 52 a of the support column 52.
  • a lower support pin 39b is fixed to the electromagnet holding flange 66.
  • the lower support pin 39 b passes through a through hole provided in the lower horizontal portion 61 b of the movable iron core 61 and fixes the lower end portion of the bobbin 63.
  • the upper horizontal portion 61a of the movable iron core 61 is provided with a through hole through which the upper support pin 39a is inserted.
  • the upper support pin 39 a passes through the through hole of the upper horizontal portion 61 a of the movable iron core 61 and fixes the upper end portion of the bobbin 63.
  • each movable iron core 61 is disposed on the electromagnet holding flange 66 so as to be movable in the radial direction with the upper and lower support pins 39a and 39b as guides.
  • Return springs 37a and 37b are stretched on the upper end side and the lower end side of the vertical portion 61c of each movable iron core 61, respectively. That is, each movable iron core 61 is urged toward the inner peripheral side by the return springs 37 a and 37 b, and the inner peripheral surface of the vertical portion 61 c abuts on the outer peripheral surface of the support column 52 when no exciting current flows. ing.
  • the return springs 37a and 37b are formed, for example, by forming a coil spring into a ring shape and joining the start end and the end end.
  • a restriction ring 36 is provided on the upper end side of each movable iron core 61.
  • the restriction ring 36 is supported by the upper support pin 39a.
  • the restriction ring 36 is a metal ring-shaped member, for example, and is formed of a member that does not deform in the radial direction.
  • Each movable iron core 61 is restricted from moving outward from a position where the outer peripheral surface of the vertical portion 61 c contacts the inner peripheral surface of the restriction ring 36. That is, the maximum outer diameter of the movable iron core 61 of the electromagnet part 60 is set by the diameter of the inner peripheral surface of the restriction ring 36.
  • each movable iron core 61 has a position where the inner peripheral surface of the vertical portion 61c contacts the outer peripheral surface of the support column 52, and a position where the outer peripheral surface of the vertical portion 61c contacts the inner peripheral surface of the regulating ring 36. It is arranged on the electromagnet holding flange 66 so as to be movable in the radial direction.
  • the bobbin 63 is fixed to the electromagnet holding flange 66 by the upper and lower support pins 39a and 39b, and does not move even if the movable iron core 61 moves. Therefore, the excitation winding 62 wound around the bobbin 63 is always fixed at a predetermined position.
  • FIG. 6 shows a state in which the driving state of the electromagnet unit 60 is different between the left side and the right side with the central axis of the support column 52 as a boundary.
  • the left side of the central axis toward FIG. 6 shows a state where no current is flowing through the excitation winding 62 of the electromagnet unit 60.
  • the right side of the central axis toward FIG. 6 shows a state in which current is flowing through the excitation winding 62 of the electromagnet unit 60.
  • each movable iron core 61 is biased toward the inner peripheral side by the return springs 37a and 37b, and the inner periphery of the vertical portion 61c.
  • the surface is in contact with the outer peripheral surface of the support column 52. That is, the outer diameters of the plurality of movable iron cores 61 constituting the electromagnet portion 60 are the smallest.
  • the outer diameter of the movable iron core 61 of the electromagnet part 60 is smaller than the inner diameter of the stator core 4 (which is formed by the inner peripheral surface 41a of the divided core 40) in which the divided cores 40 are temporarily assembled.
  • a gap is provided between the outer peripheral surface of the plurality of movable iron cores 61 and the inner diameter of the stator core 4. Therefore, the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled can be fitted to the outer peripheral side of the electromagnet portion 60 in a non-contact manner. Although there is a possibility that contamination occurs when the electromagnet part 60 and the stator core 4 come into contact with each other, according to the present embodiment, contamination due to contact between the electromagnet part 60 and the stator core 4 can be prevented.
  • each movable iron core 61 is attracted to the stator core 4 in which the split cores 40 are temporarily assembled, and moves on the electromagnet holding flange 66 in the outer circumferential direction.
  • the electromagnet unit 60 is set to generate a force larger than the urging force of the return springs 37a and 37b.
  • Each movable iron core 61 is restricted from moving in the outer circumferential direction by the regulating ring 36 at a position where the outer circumferential surface is in contact with the inner circumferential surface of the regulating ring 36.
  • each divided core 40 constituting the stator core 4 is attracted to the electromagnet portion 60, that is, each movable iron core 61, and moves to the inner peripheral side. That is, the housing 2 is fitted to the outer periphery of the stator core 4, and the holding ring 57 is moved below the stator core 4 while the housing 2 is pushed down in the axial direction to advance the fitting between the housing 2 and the stator core 4. At this time, each of the divided cores 40 forming the stator core 4 is attracted by the electromagnet portion 60 and moves to the inner peripheral side, thereby increasing the roundness of the stator core 4.
  • the housing 2 is fitted to the outer periphery of the stator core 4 in a state where each divided core 40 is attracted by the electromagnet portion 60 and the roundness of the stator core 4 is increased, and shrink fitting is performed. . Therefore, the stator core 4 formed by the split core 40 can be assembled in a state where high roundness is maintained without fixing the plurality of split cores 40 constituting the stator core 4 by a mechanical coupling method such as welding.
  • the excitation current flowing through the excitation winding 62 is proportional to the attractive force of the stator core 4. Therefore, the excitation current supplied to the excitation winding 62 is determined based on the force required for the stator core 4 to hold a perfect circle. Further, by making the exciting current constant, the attractive force can be made constant even with respect to a temperature change such as a temperature rise of the exciting winding 62.
  • each movable iron core 61 returns to the original position shown on the left side from the central axis of FIG. 6 by the urging force of the return springs 37a and 37b. Thereafter, cooling air is blown to cool the housing.
  • the coil 5 comprises, for example, a u-phase, v-phase, and w-phase three-phase winding, and the coil 5 is welded to a bus bar connected to the terminals 20u, 20v, and 20W of each phase. Connected by The coil 5 and the bus bar are preferably welded after the shrink fitting is completed in order to easily and accurately perform the shrink fitting between the stator core 4 formed by the split core 40 and the housing 2.
  • this method is not specific.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view for explaining a reference position after completion of shrink fitting between the housing and the stator core
  • FIG. 8B is an enlarged view of a region VIIIB in FIG. 8A. is there.
  • the axial reference position P0 in the stator core 4 is set with the end face position P1 on the opening side of the housing 2 as a reference. That is, the reference position P0 of the stator core 4 is set to a predetermined dimension position in the axial direction from the end face position P1 on the opening side of the housing 2. Since the stator core 4 is formed by laminating electromagnetic steel plates and the like, variations occur in the thickness in the axial direction, in other words, in the laminating direction.
  • an EPS motor or the like requires a holding force converted into the axial direction several times as much as the maximum torque.
  • an inspection is performed one by one at the time of shipment. This inspection is performed by pushing the outer peripheral portion (core back portion) of the stator core 4 in the X direction of FIG.
  • the pushing force is a value obtained by converting the required holding force torque into an axial force, and it is determined whether or not the prescribed value is satisfied by pushing the core back portion with this force.
  • stator core 4 in the axial direction, if a gap S is provided between the upper surface 4a of the stator core 4 and the inner surface 2a of the bottom of the housing 2, depending on whether or not the stator core 4 moves in the axial direction, It can be determined whether or not the required holding force torque is satisfied. That is, an efficient inspection can be performed in which the stator core 4 is a non-defective product if the stator core 4 does not move in the X direction and is defective if the stator core 4 is moved.
  • the assembling apparatus 50 includes an electromagnet part 60.
  • the electromagnet part 60 is arranged on the inner peripheral part of the stator core 4 constituted by a plurality of split cores 40, and is supplied with an excitation current, whereby split cores are provided. 40 is sucked to the inner peripheral side.
  • the split core 40 is attracted to the electromagnet portion 60, the roundness of the stator core 4 is increased, and is shrink-fitted in this state. Therefore, it is possible to assemble a stator core composed of a plurality of divided cores 40 while maintaining high roundness.
  • the stator core can be used as an assembly device such as an EPS motor that requires high roundness.
  • the assembling apparatus 50 includes return springs 37 a and 37 b that urge the movable iron core 61 in a direction to reduce the diameter so that the outer diameter of the movable iron core 61 is smaller than the inner diameter of the stator core 4. For this reason, the temporarily assembled stator core 4 can be fitted to the outer peripheral side of the electromagnet portion 60 in a non-contact manner. Thereby, generation
  • the assembling apparatus 50 includes a restriction ring 36 that restricts the movable iron core 61 from moving to the outer peripheral side at a predetermined position.
  • the movable iron core 61 can be attracted to the stator core 4 by the attractive force of the electromagnet portion 60 against the urging force of the return springs 37 a and 37 b and moved to a position regulated by the regulating ring 36.
  • the outer diameter of the movable core 61 is smaller than the outer diameter of the stator core 4 in which the split core 40 is temporarily assembled.
  • the outer diameter of the movable iron core 61 can be made larger than that to increase the attractive force.
  • the assembling apparatus 50 includes a holding ring 57 that is fitted to the outer periphery of the stator core 4 constituted by the split cores 40 so as to be movable in the axial direction and holds the outer peripheral surface of the stator core 4.
  • the outer peripheral surfaces of the plurality of split cores 40 constituting the stator core 4 can be made circular by the retaining ring 57, and the operation of fitting the housing 2 to the outer periphery of the stator core 4 can be made easy and efficient.
  • the radial positions of the plurality of split cores 40 can be aligned in advance, the roundness of the stator core 4 after shrink fitting can be increased.
  • the assembly device 50 includes a base 51 and a stator core support portion 53 that is provided on the base 51 and supports the stator core 4.
  • the axial reference position P 0 of the stator core 4 is set on the mounting surface of the stator core support portion 53. Accordingly, if the pressing amount or the pressing stop position is set in the pressurizing device that presses down the housing 2, the position of the reference position P0 of the stator core with respect to the end face position P1 of the housing 2 is determined. As a result, the axial reference position P0 of the stator core 4 can be accurately determined.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a second embodiment of the rotating electrical machine assembling apparatus according to the present invention.
  • the assembly device 50 according to the second embodiment includes an upper restriction ring 36a and a lower restriction ring 36b as restriction rings that restrict the movement of the movable iron core 61 to the outer peripheral side at a predetermined position.
  • the upper restriction ring 36a is supported by the upper support pin 39a, like the restriction ring 36 of the first embodiment.
  • the lower regulating ring 36b is fixed to the upper side of the electromagnet holding flange 66, in other words, the side where the movable iron core 61 is disposed.
  • the second embodiment also has the same effects as the effects (1) to (5) of the first embodiment.
  • the movement of the movable iron core 61 toward the outer peripheral side is restricted at both the upper and lower ends of the movable iron core 61, so that the distance from each split core 40 constituting the stator core 4 is the upper and lower ends. It can be ensured that the sides are almost identical. Thereby, the attraction
  • the assembling apparatus 50 is exemplified as a structure including the holding ring 57 that holds the outer peripheral surface of the split core 40 constituting the stator core 4 in advance before shrink fitting. It is important that the outer peripheral surface of the split core 40 is supported by the retaining ring 57 in this way for a motor that requires high roundness in the stator core 4 such as an EPS motor. However, if the motor is not an EPS motor that does not require a very high roundness as the roundness of the stator core 4, the holding ring 57 that supports the outer peripheral surface of the split core 40 is not necessary.
  • stator core 4 temporarily assembled with the split core 40 is directly placed on the stator core support portion 53 of the electromagnet assembly 55 so that the housing 2 is fitted to the outer periphery of the stator core 4. You can do it.
  • the movable iron core 61 is exemplified as a structure having the same number 12 as the split cores 40.
  • the number of movable iron cores 61 may be larger or smaller than this. If the number of movable iron cores 61 is reduced, the number of upper and lower support pins 39a and 39b is reduced, and the structure is simplified.
  • the movable iron core 61 sucks the opposed divided cores 40, when the number of movable iron cores 61 is smaller than the number of the divided cores 40, one movable iron core 61 sucks one or more divided cores 40. It should be noted that it will be.
  • the movable iron core 61 is exemplified as a structure that urges the movable iron core 61 toward the inner peripheral side by the return springs 37a and 37b.
  • other structures such as a structure in which a permanent magnet is provided on the support 52 to attract the movable iron core 61 may be used.
  • the restriction ring 36 or the upper / lower restriction rings 36a and 36b for restricting the maximum outer diameter of the movable iron core 61 of the electromagnet portion 60 is exemplified as the ring-shaped member.
  • the restriction ring 36 or the upper / lower restriction rings 36 a and 36 b may be provided only on the lower restriction ring 36 b and provided integrally with the electromagnet holding flange 66.
  • the number of movable iron cores 61 may be smaller than the number of split cores 40 and each movable iron core 61 may be biased by a tension spring. In short, it is only necessary to have a movement restricting mechanism for restricting the maximum outer diameter of the movable iron core 61.
  • the assembling apparatus 50 of the present invention can be used as an assembling apparatus 50 for motors other than EPS motors.
  • the assembling apparatus 50 of the present invention can be used not only as a motor but also as an assembling apparatus 50 for a rotating electrical machine such as a generator / motor.
  • the stator core 4 and the housing 2 may be fixed by press-fitting using the assembling apparatus 50 of the present invention.

Abstract

複数の分割コアにより構成されるステータコアを高い真円度を維持した状態で組立てることが可能な回転電機の組立装置を提供する。　回転電機の組立装置は、軸部材と、軸部材の周囲に設けられ、径方向に移動可能に設けられた複数の可動鉄心と、励磁巻線とを有する電磁石部とを備え、電磁石部は、複数の分割コアにより構成されるステータコアの内周部に配置され、励磁電流の供給により、分割コアを内周側に吸引する。

Description

回転電機の組立装置および回転電機の製造方法
　本発明は、回転電機の組立装置および回転電機の製造方法に関する。
　電動パワーステアリング（ＥＰＳ）システムは、ＥＰＳ・ＥＣＵ（Engine Control Unit）、トルクセンサ等の各種センサおよび操舵力を軽減するためのＥＰＳモータを有している。ＥＰＳモータは、固定子と、回転子と、巻線と、ハウジングとを備えている。固定子は、分割コアを円環状に配置したステータコアと、各分割コアに巻回された巻線とを備え、ハウジングの内面に固定される。
　ステータコアをハウジングに固定する方法として、次の方法が知られている。
　電磁石機能を有する治具の外周面に分割コアを吸着する。治具の下面に分割コアの下面を覆う下側ハウジングを吸着する。下側ハウジングの中央には、治具を挿通する開口が設けられている。治具の上面に、分割コアの上面側から下側ハウジングに嵌合する上側ハウジングを取り付ける。上側ハウジングには、分割コアの損傷を防止するためのバネ性を有するフランジ部が形成されている。治具を除去し、上下側ハウジングを溶接等により一体とする（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－１８９７８３号公報
　特許文献１に記載の方法では、各分割コアを電磁石機能を有する治具の外周面に吸着する。分割コアを円環状に配置したステータコアの内周面は、公差分のばらつきを有している。ステータコアの内径が治具の外径より小さいと、分割コアを円環状に配置することはできない。従って、ステータコアの内径が治具の外径より常に大きくなるように、治具の外径をステータコアの公差の最小値に設定することになると思われる。このため、治具の外周面に各分割コアを吸着すると、分割コアと治具との間に局所的に隙間ができる。つまり、分割コアを円環状に配置したステータコアの内周面は、楕円形状になり真円度がでない。
　本発明の第１の態様によると、回転電機の組立装置は、軸部材と、前記軸部材の周囲に設けられ、径方向に移動可能に設けられた複数の可動鉄心と、励磁巻線とを有する電磁石部とを備え、前記電磁石部は、複数の分割コアにより構成されるステータコアの内周部に配置され、励磁電流が供給されることにより、前記分割コアを内周側に吸引する。
　本発明の第２の態様によると、回転電機の製造方法は、固定子とハウジングとを備えた回転電機の製造方法であって、上記第１の態様等に記載の回転電機の組立装置を用い、前記電磁石部により前記分割コアを内周側に吸引した状態で、前記固定子に、加熱により膨張させた前記ハウジングとを嵌合する工程を備える。
　本発明によれば、電磁石部の外周に分割コアを配置した状態で分割コアを内周側に吸引するので、分割コアにより構成されるステータコアを高い真円度を維持した状態で組立てることが可能となる。
回転電機の組立装置を用いて作製される、本発明による回転電機を、電動パワーステアリングモータとして例示するす第１の実施形態の側面図。 図１に図示されたモータの断面図。 図２に図示された分割コアの斜視図。 本発明による回転電機の組立装置を用いてハウジングとステータコアとを組み立てる方法を説明するための模式図。 （Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、ハウジングとステータコアとを組立てる工程を示す側面から見た図。 ステータコアを吸引する際の電磁石部の動作を説明するための断面図。 図６に図示された回転電機の組立装置を上方から見た図。 （Ａ）は、ハウジングとステータコアとの焼嵌め終了後の基準位置を説明するための模式的断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の領域ＶＩＩＩBの拡大図。 本発明による回転電機の組立装置の第２の実施形態を示す断面図。
－第１の実施形態－
　図１～図８を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
　図１は、回転電機の組立装置を用いて作製される、本発明による回転電機を、電動パワーステアリングモータとして例示する第１の実施形態の側面図である。
　電動パワーステアリング（ＥＰＳ）システムは、ＥＰＳモータ（以下、単にモータという）１００と、不図示のＥＣＵ（Engine Control Unit)と、トルクセンサ等の各種センサを備えている。本実施形態では、ＥＣＵと機電一体で構成されるモータ１００のみが図示されている。
　モータ１００は、内部にモータの構成部品が収容されたハウジング２を有する。モータ１００は、回転軸となるシャフト６を有している。シャフト６の一端はハウジング２から突出しており、この突出した部分にプーリ１が固定されている。プーリ１は、図示はしないが、ベルトによりＥＰＳシステムのギア駆動部に連結され、これにより、動力の伝達機構が構成されている。
　プーリ１が突出するハウジング２の面とは反対側の面からは、磁極センサ３、Ｕ相ターミナル２０ｕ、Ｖ相ターミナル２０ｖ、Ｗ相ターミナル２０ｗが突出されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ターミナル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗはバスバーモールド１４（図２参照）に取付けられており、ＥＣＵと電気的に接続される。磁極センサ３は、モータ１００の磁極位置を検出する。
　図２は、図１に図示されたモータ１００の断面図である。
　上述したように、モータ１００の中心部にシャフト６が配置され、シャフト６の一端部、図示の例では左端側の端部にはプーリ１が固定されている。シャフト６のハウジング２内における軸方向のほぼ中央部には、回転子３１、すなわち、Ｆロータコア１２とＲロータコア１３が設けられている。Ｆ・Ｒロータコア１２、１３のそれぞれにはＦ磁石１２ｍとＲ磁石１３ｍが取り付けられている。Ｆ磁石１２ｍおよびＲ磁石１３ｍの外周部は磁石カバーで覆われている。プーリ１とＦロータコア１２との間には、シャフト６を回転可能に支えるＦベアリング７が配置されている。シャフト６のプーリ１と反対側の端部である他端部側には、シャフト６を回転可能に支えるＲベアリング８が配置されている。
　Ｆベアリング７は、ハウジング２により支持されている。ハウジング２は、Ｆベアリング７を支持する面と反対側が開口されたほぼ円筒形状を有する。このハウジング２の開口部は、ハウジング２にベベル型止め輪１０で固定されたベアリングホルダ９により密封されている。Ｒベアリング８はベアリングホルダ９に一体化されているか、またはベアリングホルダ９により支持されている。回転子３１の外周にはステータコア４およびコイル５を備える固定子３２が配置されている。コイル５はステータコア４に巻装され、三相巻線を構成している。回転子３１と固定子３２のステータコア４の内周面との間には隙間が設けられている。ステータコア４とハウジング２とは焼嵌めにより固定されている。
　ステータコア４は、複数の分割コア４０を、それぞれ隣接する分割コア４０同士を側部において連結して環状に構成されている。この構造の詳細は後述する。
　図３は、図２に図示された分割コア４０の斜視図である。
　すべての分割コア４０は、図３に図示される構造を有する。例えば、８極１２スロットの集中巻モータでは、ステータコア４は、１２個の分割コア４０で構成される。
　分割コア４０は、電磁綱板が積層されて形成されており、内周部４１と外周部４２と、内周部４１と外周部４２とを接続する中間部４３とを有する。内周部４１の内周面４１ａおよび外周部４２の外周面４２ａは、それぞれ、円弧状に形成されている。外周部４２の周方向の長さは、内周部４１の周方向の長さよりも大きい。また、中間部４３の周方向の長さは、内周部４１および外周部４２の周方向の長さより小さい。中間部４３には、コイル５が巻回される。なお、外周部４２の外周面４２ａには、軸方向に直線状に延出される溝４７が形成されている。
　外周部４２の一方の側部（向かって左側の側部）には、嵌合凸部４４ａ、嵌合凹部４５ｂおよび嵌合凸部４４ｃが形成されている。嵌合凸部４４ａと嵌合凸部４４ｃとは、軸方向の長さが異なっている。外周部４２の他方の側部（向かって右側の側部）には、嵌合凹部４５ａ、嵌合凸部４４ｂおよび嵌合凹部４５ｃが形成されている。嵌合凹部４５ａと嵌合凹部４５ｃとは、軸方向の長さが異なっている。嵌合凸部４４ａ～４４ｃおよび嵌合凹部４５ａ～４５ｃは、それぞれ、周方向に突出または没入するＵ字形状またはＶ字形状とされている。１つの分割コア４０の嵌合凸部４４ａ、嵌合凹部４５ｂおよび嵌合凸部４４ｃには、それぞれ、これに隣接する分割コア４０の嵌合凹部４５ａ、嵌合凸部４４ｂおよび嵌合凹部４５ｃが嵌合する。また、１つの分割コア４０の嵌合凹部４５ａ、嵌合凸部４４ｂおよび嵌合凹部４５ｃには、それぞれ、これに隣接する分割コア４０の嵌合凸部４４ａ、嵌合凹部４５ｂおよび嵌合凸部４４ｃが嵌合する。
　隣接する分割コア４０同士は、上記のように、嵌合凸部４４ａ～４４ｃおよび嵌合凹部４５ａ～４５ｃを嵌合させて連結され、１２個の分割コア４０により、円環状のステータコア４が仮組みされる。隣接する分割コア４０は、３段の段付き構造に形成された各側部の凹部と凸部とが嵌合されるため、軸方向への移動が規制された状態に連結される。また、嵌合凸部４４ａ～４４ｃおよび嵌合凹部４５ａ～４５ｃは、それぞれ、周方向に突出または没入するＵ字形状またはＶ字形状とされているため、径方向への移動が規制された状態に連結される。このように、分割コア４０は、溶接等の接合手段を用いることなく、単に、各側部に設けられた嵌合凸部４４ａ～４４ｃと嵌合凹部４５ａ～４５ｃとを嵌合するだけで、軸方向および径方向への移動が規制された状態に連結することができる。
　さらに、嵌合凸部４４ａと嵌合凸部４４ｃ、および嵌合凹部４５ａと嵌合凹部４５ｃとは、それぞれ、軸方向の長さが異なっている。このため、各分割コア４０は、分割コア４０同士を嵌合する際、軸方向、すなわち上下方向を逆にして嵌合することを防止するフールプルーフ機構を構成している。
　分割コア４０同士を連結して仮組みされたステータコア４を、ハウジング２に焼嵌めする方法について説明する。
　図４は、本発明による回転電機の組立装置を用いてハウジングとステータコアとを組み立てる方法を説明するための模式図である。
　図４を参照して、組立装置５０を用いてハウジング２とステータコア４とを焼嵌めする方法の概要を説明する。
　組立装置５０は、ベース５１、支柱５２、ステータコア支持部５３および電磁石部６０を備えている。また、組立装置５０は、保持リング５７を備えている。電磁石部６０は、複数の可動鉄心６１と、励磁巻線６２とにより構成されている。ステータコア支持部５３は、リング状に形成された部材であり、その先端部が、分割コア４０が仮組されてなるステータコア４の下端面に当接するように、根元部においてベース５１に固定されている。ベース５１、支柱５２、ステータコア支持部５３および電磁石部６０は一体的に組み立てられた電磁石組立体５５を構成する。保持リング５７は、電磁石組立体５５とは分離されている。
　保持リング５７は、リング形状を有し、外周部の下方側が径大部５８とされている。径大部の上端には、段部５８ａが形成されている。ハウジング２とステータコア４とを焼嵌めするには、予め、上述したように、分割コア４０同士を環状に連結して、ステータコア４を仮組しておく。以下に、分割コア４０同士を環状に連結してステータコア４を仮組する方法の一例を示す。分割コア４０の溝４７（図３参照）が嵌合する突出部が６個形成された分割コア配列治具（図示せず）を２つ用意する。各分割コア４０を、隣接する分割コア４０それぞれの側部の嵌合凸部４４ａ～４４ｃと嵌合凹部４５ａ～４５ｃとを嵌合させ、この状態で、各分割コア４０の溝４７を分割コア配列治具の突出部に嵌合する。このようにして、分割コア配列治具のそれぞれに分割コア４０を６個配列する。連結された６個の分割コア４０を各分割コア配列治具から取り外す。連結された６個の分割コア４０からなる二組の分割コア連結体それぞれの一端側と他端側の分割コア４０同士を連結する。これにより、１２個の分割コア４０が円環状に連結されたステータコア４が仮組みされる。
　なお、上記は、単に一例を例示しただけであり、ステータコア４を仮組みするには、他の方法によってもよい。
　このようにして分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４の外周面に保持リング５７を嵌合する。保持リング５７は、図４に図示されるように、径大部５８を下方にして、ステータコア４の軸方向の中間位置に配置する。そして、保持リング５７により支持され、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４を電磁石組立体５５のステータコア支持部５３の上面上に載置する。保持リング５７の上部周縁部にはインロー部５９（図６参照）が設けられている。
　一方、ハウジング２を加熱して、焼嵌めするための所定の径に膨張させる。不図示の加圧装置の保持具によりハウジング２を保持し、ハウジング２のインロー部３８（図６参照）を保持リング５７のインロー部５９に一致するように位置合わせする。加圧装置によりハウジング２を押し下げ、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４の外周に嵌合された保持リング５７を下方に移動させる。ハウジング２がステータコア４に対して、軸方向に所定の位置に達すると保持リング５７がステータコア４から外れる。この後、ハウジング２を冷却することにより、ハウジング２とステータコア４とが焼嵌めにより圧接接合する。
　図５（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、ハウジングとステータコアとを組立てる工程を示す側面から見た図である。
　図５（Ａ）は、ハウジング２を、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４の上方に保持した状態を示す。分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４は、外周に保持リング５７が嵌合された状態で、その下端面がステータコア支持部５３の上面に載置される。このとき、電磁石部６０には励磁電流が流れておらず、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４の内周面と電磁石部６０の可動鉄心６１の外周面には隙間が形成される。この詳細は、後述する。不図示の加圧装置を駆動してハウジング２を下方に移動し、上述したように、ハウジング２のインロー部３８を保持リング５７のインロー部５９に一致するように位置合わせする。この状態で、ハウジング２を押し下げるとハウジング２の下端面が、保持リング５７の段部５８ａに当接する。さらに、ハウジング２を押し下げると、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４の外周に嵌合している保持リング５７が、ハウジング２と共に下方に移動する。図５（Ｂ）は、この状態を示す。詳細は後述するが、図５（Ｂ）に示す状態では、電磁石部６０に励磁電流が流され、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４を構成する分割コア４０は、それぞれ、電磁石部６０に吸引されている。これにより、ステータコア４は、高い真円度を有する円環形状になっている。
　図５（Ｂ）の状態からハウジング２を下方に押し下げると、保持リング５７がステータコア４から外れ、ベース５１に落下する。この状態を図５（Ｃ）に示す。この状態では、電磁石部６０には励磁電流は流れておらず、ステータコア４と電磁石部６０とは、図５（Ａ）に示す状態時と同様に隙間が設けられている。
　この後、ハウジング２に空気等の冷却用気体をブロー装置等により送風する。ハウジング２が冷却され、ハウジング２とステータコア４が焼嵌めにより、圧接接合される。ハウジング２の温度がある程度下がった時点で、ステータコア４が焼嵌めされたハウジング２を持ち上げて、電磁石組立体５５から分離する。そして、ステータコア４が焼嵌めされたハウジング２の圧接接合強度、すなわち、保持力の確認が行われる。なお、ステータコア４が焼嵌めされたハウジング２を組立装置５０から移動した後も、電磁石部６０には冷却風を送風する。このようにすることで、電磁石部６０の過度の温度上昇を防止することができる。また、電磁石部６０を一定の温度で動作することが可能となり、寸法のばらつきが小さい、安定した焼嵌めが可能となる。
　図６は、ステータコアを吸引する際の電磁石部の動作を説明するための断面図である。図７は、図６に図示された回転電機の組立装置を上方から見た図である。
　図６は、ハウジング２を、ステータコア４の上方から押し下げ、ハウジング２のインロー部３８を保持リング５７のインロー部５９に一致するように位置合わせした状態を示す。
　先ず、電磁石組立体５５の電磁石部６０の構造の詳細を説明する。
　電磁石部６０の複数の可動鉄心６１は、図７に図示されるように、支柱５２から放射状に配置されている。図７では、可動鉄心６１は、分割コア４０と同数の１２個設けた構造として例示されている。図６に図示されるように、可動鉄心６１は、上部水平部６１ａ、下部水平部６１ｂ、上部水平部６１ａの内端と下部水平部６１ｂの内端とを接続する垂直部６１ｃとを有している。放射状に配置された可動鉄心６１の内周に、円環状に形成された断面コ字形状のボビン６３が設けられている。ボビン６３の内側に励磁巻線６２が巻回されている。
　支柱５２には、段部５２ａが設けられている。支柱５２の段部５２ａには、電磁石保持フランジ６６が取付けられている。電磁石保持フランジ６６には、下部支持ピン３９ｂが固定されている。下部支持ピン３９ｂは、可動鉄心６１の下部水平部６１ｂに設けられた貫通孔を貫通してボビン６３の下端部を固定する。可動鉄心６１の上部水平部６１ａには上部支持ピン３９ａが挿通される貫通孔が設けられている。上部支持ピン３９ａは、可動鉄心６１の上部水平部６１ａの貫通孔を貫通して、ボビン６３の上端部を固定する。上・下部支持ピン３９ａ、３９ｂは、図７に図示されるように、分割コア４０の間に配置される。従って、図示の例では、上・下部支持ピン３９ａ、３９ｂは、それぞれ、分割コア４０と同数の１２個設けられている。各可動鉄心６１は、後述するように、上・下部支持ピン３９ａ、３９ｂをガイドとして径方向に移動可能に、電磁石保持フランジ６６上に配置されている。
　各可動鉄心６１の垂直部６１ｃの上端側および下端側には、それぞれ、戻しばね３７ａ、３７ｂが張架されている。すなわち、各可動鉄心６１は、戻しばね３７ａ、３７ｂにより、内周側に付勢されており、励磁電流が流れていない状態では、垂直部６１ｃの内周面が支柱５２の外周面に当接している。戻しばね３７ａ、３７ｂは、例えば、コイルスプリングをリング状にして始端と終端を接合したものである。
　各可動鉄心６１の上端側には、規制リング３６が設けられている。規制リング３６は、上部支持ピン３９ａにより支持されている。規制リング３６は、例えば、金属製のリング状部材であり、径方向に変形しない部材により形成されている。各可動鉄心６１は、垂直部６１ｃの外周面が規制リング３６の内周面に当接した位置より外方への移動が規制される。つまり、電磁石部６０の可動鉄心６１の最大の外径は、規制リング３６の内周面の径により設定される。このように、各可動鉄心６１は、垂直部６１ｃの内周面が支柱５２の外周面に当接する位置と、垂直部６１ｃの外周面が規制リング３６の内周面に当接した位置との間を径方向に移動可能に電磁石保持フランジ６６上に配置されている。なお、ボビン６３は、上・下部支持ピン３９ａ、３９ｂにより電磁石保持フランジ６６に固定されており、可動鉄心６１が移動しても移動することは無い。従って、ボビン６３に巻回された励磁巻線６２も常に所定の位置に固定されている。
　図６に図示されるように、ステータコア４を構成する各分割コア４０には、コイル５が巻装されている。図６では、コイル５の口出し線は、下側となっている。
　図６は、支柱５２の中心軸を境に、左側と右側とで電磁石部６０の駆動状態が異なる状態を示している。図６に向かって中心軸より左側は、電磁石部６０の励磁巻線６２に電流を流していない状態を示す。図６に向かって中心軸より右側は、電磁石部６０の励磁巻線６２に電流を流している状態を示す。
　電磁石部６０の励磁巻線６２に電流が流されていない、中心軸より左側の状態では、各可動鉄心６１は、戻しばね３７ａ、３７ｂにより内周側に付勢され、垂直部６１ｃの内周面が支柱５２の外周面に当接している。つまり、電磁石部６０を構成する複数の可動鉄心６１の外径は最小となっている。この状態では、電磁石部６０の可動鉄心６１の外径は、分割コア４０が仮組されてなるステータコア４の内径（分割コア４０の内周面４１ａにより形成される）より小さく、電磁石部６０を構成する複数の可動鉄心６１の外周面とステータコア４の内径との間には隙間が設けられている。従って、電磁石部６０の外周側に、分割コア４０が仮組されてなるステータコア４を非接触で嵌合することができる。電磁石部６０とステータコア４とが接触するとコンタミネーションが発生する可能性があるが、本実施形態によれば、電磁石部６０とステータコア４との接触によるコンタミネーションを防止することができる。
　なお、電磁石部６０の励磁電流として直流を用いることが可能であるが、可動鉄心６１に磁化が残る可能性がある。これにより、戻しばね３７ａ、３７ｂによる可動鉄心６１の復帰に支障が生じる可能性がある。このような場合には、電磁石部６０を交流電流で作動するようにしてもよい。
　ハウジング２のインロー部３８を保持リング５７のインロー部５９に一致するように位置合わせする状態では、上述したように、電磁石部６０の外周面とステータコア４の内径との間には隙間が設けられている。この状態で、ハウジング２を押し下げると、図５（Ｂ）に図示した状態となる。
　この状態で、電磁石部６０の励磁巻線６２に励磁電流を流すと、すなわち、励磁巻線６２に励磁電流が供給されると、図６の中心軸より右側に示す状態となる。
　すなわち、先ず、各可動鉄心６１は、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４に吸引され、電磁石保持フランジ６６上を外周方向に移動する。このとき、電磁石部６０からは、戻しばね３７ａ、３７ｂの付勢力よりも大きい力が発生されるように設定されている。各可動鉄心６１は、その外周面が規制リング３６の内周面に当接した位置で、規制リング３６により外周方向への移動が規制される。
　すると、ステータコア４を構成する各分割コア４０が、電磁石部６０、すなわち、各可動鉄心６１に吸引されて内周側に移動する。つまり、ステータコア４の外周にハウジング２を嵌合し、ハウジング２を軸方向に押し下げてハウジング２とステータコア４との嵌合を進行させながら保持リング５７をステータコア４の下方に移動する。このとき、ステータコア４を形成する各分割コア４０が電磁石部６０に吸引されて内周側に移動することにより、ステータコア４の真円度が高まる。このように、各分割コア４０を電磁石部６０により吸引してステータコア４の真円度を高めた状態で、上述したように、ステータコア４の外周にハウジング２を嵌合し、焼嵌めが行われる。従って、ステータコア４を構成する複数の分割コア４０を溶接等の機械的な結合方法により固定することなく、分割コア４０により形成するステータコア４を高い真円度を維持した状態で組立てることができる。
　励磁巻線６２を流れる励磁電流はステータコア４の吸引力と比例関係を有する。従って、ステータコア４が真円を保持するために必要な力に基づいて励磁巻線６２に供給する励磁電流を決定する。また、励磁電流を定電流とすることで、励磁巻線６２の温度上昇等の温度変化に対しても、吸引力を一定とすることができる。
　なお、図５（Ｃ）に図示するように、保持リング５７がステータコア４から外れ、ベース５１上に落下した時点で励磁電流の供給を停止することにより、電磁石部６０の吸引力は無くなる。このため、各可動鉄心６１は、戻しばね３７ａ、３７ｂの付勢力により、図６の中心軸より左側に示す元の位置に戻る。この後、冷却風を送風してハウジングを冷却する。
　図示はしないが、コイル５は、例えば、ｕ相、ｖ相、ｗ相の三相巻線を構成しており、コイル５は、各相のターミナル２０ｕ、２０ｖ、２０Ｗに接続されるバスバーと溶接により接続される。このコイル５とバスバーとの溶接は、分割コア４０により形成するステータコア４とハウジング２との焼嵌めを容易かつ精度よく行う上で、焼嵌めが終了した後に行うことが好ましい。但し、この方法に特定されるものではない。
　図８（Ａ）は、ハウジングとステータコアとの焼嵌め終了後の基準位置を説明するための模式的断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の領域ＶＩＩＩBの拡大図である。
　本実施形態では、ステータコア４における軸方向の基準位置Ｐ0を、ハウジング２の開口部側の端面位置Ｐ1を基準として設定した。つまり、ステータコア４の基準位置Ｐ0を、ハウジング２の開口部側の端面位置Ｐ1から軸方向に所定の寸法位置に定めた。ステータコア４は、電磁鋼板等を積層して形成されるため、軸方向、換言すれば積層方向の厚さにばらつきが生じる。ステータコア４の基準位置Ｐ0を上記のように設定すると、ステータコア４と、ハウジング２の開口部側と反対側である底部２ａの内面との隙間にばらつきが生じる。本実施形態では、ステータコア４の厚さが公差の最大になった場合でも、図８（Ｂ）に示すように、軸方向において、ステータコア４の上面４ａとハウジング２の底部の内面２ａとに隙間Ｓが設けられるようにした。このことにより、ハウジング２とステータコア４の焼嵌めによる接合力が規定値を満たすか否かを判断できるようになっている。このことについて、以下に説明する。
　例えば、ＥＰＳモータ等では、最大トルクに対して、数倍の軸方向に換算した保持力が必要とされる。ハウジング２とステータコア４との接合力が、この軸方向に換算した保持力を満足するか否かを確認するために、出荷時に、１つずつ検査が行われる。この検査は、ステータコア４の外周部（コアバック部）を、図８のＸ方向に押して行う。このとき、押す力は、要求される保持力トルクを軸方向の力に換算した値であり、この力でコアバック部を押すことにより、規定値を満たすか否かを判断する。上記実施形態のように、軸方向において、ステータコア４の上面４ａとハウジング２の底部の内面２ａの内面とに隙間Ｓが設けられていれば、ステータコア４が軸方向に移動するか否かにより、要求される保持力トルクを満たすか否かを判断することができる。つまり、ステータコア４がＸ方向に移動しなければ良品とし、移動すれば不良品とする能率的な検査を行うことができる。
　本発明の第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）組立装置５０は、電磁石部６０を有し、電磁石部６０は、複数の分割コア４０により構成されるステータコア４の内周部に配置され、励磁電流が供給されることにより、分割コア４０を内周側に吸引する。分割コア４０が電磁石部６０に吸引されることにより、ステータコア４の真円度は高くなり、この状態のまま、焼嵌めされる。従って、複数の分割コア４０により構成されるステータコアを高い真円度を維持した状態で組立てることが可能となる。これにより、ステータコアに高い真円度が求められるＥＰＳモータ等の組立装置として用いることが可能となる。
（２）組立装置５０は、可動鉄心６１の外径がステータコア４の内径よりも小さくなるよう、可動鉄心６１を径小にする方向に付勢する戻しばね３７ａ、３７ｂを備える。このため、電磁石部６０の外周側に、仮組されたステータコア４を非接触で嵌合することができる。これにより、電磁石部６０とステータコア４とが接触することによるコンタミネーションの発生を抑制することができる。
（３）組立装置５０は、可動鉄心６１が所定の位置で外周側に移動するのを規制する規制リング３６を備える。これにより、可動鉄心６１を、戻しばね３７ａ、３７ｂの付勢力に抗して電磁石部６０の吸引力によりステータコア４に吸引し、規制リング３６により規制される位置まで移動することができる。このため、電磁石部６０の外周にステータコア４を嵌合するときは、可動鉄心６１の外径が、分割コア４０が仮組されてなるステータコア４の外径より小径であるにも拘わらず、ステータコア４を構成する各分割コア４０を電磁石部６０に吸引するときは、それよりも可動鉄心６１の外径を大径にして、吸引力を大きくすることが可能となる。
（４）組立装置５０は、分割コア４０により構成されるステータコア４の外周に、軸方向に移動可能に嵌合されステータコア４の外周面を保持する保持リング５７を備える。このため、ステータコア４を構成する複数の分割コア４０の外周面を保持リング５７により円形に揃えることができ、ステータコア４の外周にハウジング２を嵌合する作業を容易かつ能率的にすることができる。また、複数の分割コア４０の径方向の位置を予め揃えておくことができるので、焼嵌め後のステータコア４の真円度を高めることができる。
（５）組立装置５０は、ベース５１と、ベース５１に設けられ、ステータコア４を支持するステータコア支持部５３とを備える。これにより、ステータコア４の軸方向の基準位置Ｐ0は、ステータコア支持部５３の載置面に設定される。従って、ハウジング２を押し下げる加圧装置に押し下げ量または押し下げ停止位置を設定すれば、ハウジング２の端面位置Ｐ1に対するステータコアの基準位置Ｐ0の位置が定まる。これにより、ステータコア４の軸方向の基準位置Ｐ0を正確に定めることが可能となる。
－第２の実施形態－
　図９は、本発明による回転電機の組立装置の第２の実施形態を示す断面図である。
　第２の実施形態における組立装置５０は、可動鉄心６１が所定の位置で外周側への移動を規制する規制リングとして、上部規制リング３６ａと下部規制リング３６ｂとを備えている。
　上部規制リング３６ａは、第１の実施形態の規制リング３６と同様、上部支持ピン３９ａにより支持されている。
　下部規制リング３６ｂは、電磁石保持フランジ６６の上部側、換言すれば、可動鉄心６１が配置された側に固定されている。
　第２の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
　従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態の効果（１）～（５）と同様な効果を奏する。
　加えて、第２の実施形態では、可動鉄心６１の外周側への移動を、可動鉄心６１の上下の両端側で規制するので、ステータコア４を構成する各分割コア４０との距離が上下の両端側で確実にほぼ同一とすることができる。これにより、各分割コア４０への吸引力を一定に揃えることができ、ステータコア４の真円度をより高めることができるという効果を奏する。
　上記実施形態では、組立装置５０は、焼嵌めする前に、予め、ステータコア４を構成する分割コア４０の外周面を保持する保持リング５７を備えている構造として例示した。ＥＰＳモータ等のように、ステータコア４に高い真円度が求められるモータに関して、このように分割コア４０の外周面を保持リング５７により支持しておくことは重要である。しかし、ステータコア４の真円度として余り高い真円度が必要で無いＥＰＳモータ以外のモータであれば、分割コア４０の外周面を支持する保持リング５７は必要で無い。保持リング５７を用いない場合は、分割コア４０が仮組みされてなるステータコア４を直接、電磁石組立体５５のステータコア支持部５３上に載置し、ハウジング２をステータコア４の外周に嵌合するようにすればよい。
　上記実施形態では、可動鉄心６１は、分割コア４０と同数の１２個設けた構造として例示した。しかし、可動鉄心６１の数は、これよりも多くても少なくてもよい。可動鉄心６１の数を少なくすれば、上・下部支持ピン３９ａ、３９ｂの数が少なくなり、構造が簡単となる。但し、可動鉄心６１は、対向する分割コア４０を吸引するので、可動鉄心６１の数が分割コア４０の数よりも少ない場合は、１つの可動鉄心６１により、１以上の分割コア４０を吸引することになることに留意する必要がある。
　上記実施形態では、可動鉄心６１を戻しばね３７ａ、３７ｂにより内周側に付勢する構造として例示した。しかし、支柱５２に永久磁石を設けて、可動鉄心６１を吸引する構造とする等、他の構造を用いてもよい。要は、可動鉄心６１を径小にする方向に付勢する戻し機構を備えていればよい。
　上記実施形態では、電磁石部６０の可動鉄心６１の最大の外径を規制するための規制リング３６または上・下部規制リング３６ａ、３６ｂを、リング状部材として例示した。しかし、規制リング３６または上・下部規制リング３６ａ、３６ｂを、下部規制リング３６ｂのみとし、電磁石保持フランジ６６に一体に設けてもよい。あるいは、上述したように、可動鉄心６１を分割コア４０の数よりも少ない数にして、各可動鉄心６１を引張ばねにより付勢するようにしてもよい。要は、可動鉄心６１の最大の外径を規制するための移動規制機構を備えていればよい。
　上述したように、本発明の組立装置５０は、ＥＰＳモータ以外のモータの組立装置５０として用いることができる。また、本発明の組立装置５０は、モータのみでなく、発電機／モータ等の回転電機の組立装置５０として用いることができる。また、上記では、ステータコア４とハウジング２とを焼嵌めにより固定する方法として例示した。しかし、本発明の組立装置５０を用いて、ステータコア４とハウジング２とを圧入により固定するようにしてもよい。
　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　　２　　　ハウジング
　　４　　　ステータコア
　　５　　　コイル
　３１　　　回転子
　３２　　　固定子
　３６　　　規制リング
　３６ａ　　上部規制リング
　３６ｂ　　下部規制リング
　３７ａ　　戻しばね
　３７ｂ　　戻しばね
　４０　　　分割コア
　５０　　　組立装置
　５１　　　ベース
　５２　　　支柱
　５３　　　ステータコア支持部
　５７　　　保持リング
　６０　　　電磁石部
　６１　　　可動鉄心
　６２　　　励磁巻線
１００　　　モータ
 
 

Claims (8)

  1. 　軸部材と、
    　前記軸部材の周囲に設けられ、径方向に移動可能に設けられた複数の可動鉄心と、励磁巻線とを有する電磁石部とを備え、
    　前記電磁石部は、複数の分割コアにより構成されるステータコアの内周部に配置され、励磁電流が供給されることにより、前記分割コアを内周側に吸引する回転電機の組立装置。
  2. 　請求項１に記載の回転電機の組立装置において、
    　前記可動鉄心の外径が前記ステータコアの内径よりも小さくなるよう、前記可動鉄心を径小にする方向に付勢する戻し機構を、さらに備える回転電機の組立装置。
  3. 　請求項１に記載の回転電機の組立装置において、
    　前記可動鉄心は、前記励磁電流が供給されることにより外周側に移動可能に設けられており、所定の位置で、前記可動鉄心が外周側に移動するのを規制する移動規制機構を、さらに備える回転電機の組立装置。
  4. 　請求項１に記載の回転電機の組立装置において、
    　前記分割コアにより構成される前記ステータコアの外周に、軸方向に移動可能に嵌合され前記ステータコアの外周面を保持する保持リングを、さらに備える回転電機の組立装置。
  5. 　請求項４に記載の回転電機の組立装置において、
    　さらに、ベースと、前記ベースに設けられ、前記ステータコアを支持するステータコア支持部とを備える回転電機の組立装置。
  6. 　固定子とハウジングとを備えた回転電機の製造方法であって、
    　請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回転電機の組立装置を用い、前記電磁石部により前記分割コアを内周側に吸引した状態で、前記ステータコアに、加熱により膨張させた前記ハウジングを嵌合する工程を備える回転電機の製造方法。
  7. 　固定子とハウジングとを備えた回転電機の製造方法であって、
    　請求項２に記載の回転電機の組立装置を用い、前記電磁石部に励磁電流を流すことにより、前記可動鉄心を径小にする方向に付勢する前記戻し機構の付勢力に抗して、前記可動鉄心を前記ステータコア側に移動する工程を備える回転電機の製造方法。
  8. 　固定子とハウジングとを備えた回転電機の製造方法であって、
    　請求項５に記載の回転電機の組立装置を用い、前記ステータコア支持部により前記ステータコアを支持した状態で、前記ステータコアの外周に前記ハウジングを嵌合し、前記ハウジングを軸方向に押し下げて前記ハウジングと前記ステータコアとの嵌合を進行させながら前記保持リングを前記ステータコアの下方に移動する工程を備える回転電機の製造方法。
     
     
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