JP3604326B2 - 回転電機のステータおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、縁部同士が重なり合い、重なり合う範囲内で周方向に移動可能な複数のステータ部材を、環状に配置してなる回転電機のステータおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の回転電機のステータは、円筒状の磁性部材の内周側に複数のテイースを配置するとともに、これら各テイース間に形成されるスロット内にコイルを配置するように構成されているので、コイルの挿入作業が複雑となり、スロット内に高密度にコイルを配置することが困難である。
このため、例えば特開平９−１０３０５２号公報等では、ヨーク部の一側に複数のテイースが配置された板状磁性部材を積層することにより直方体状の積層体を構成し、この直方体の状態のままで各テイース間に形成されるスロット内にコイルを挿入した後、コイルが配置された側を内側にして屈曲させ輪状に構成することにより、コイルの挿入作業を容易にするとともに、スロット内にコイルを高密度に配置させることが提示されている。
【０００３】
図１１はこの種の従来の回転電機のステータの構成を示す正面図、図１２は図１１における回転電機のステータの鉄心の製造工程を示し、（Ａ）はコイル挿入前の状態を示す正面図、（Ｂ）はコイル挿入後の状態を示す正面図である。
図において、１はヨーク部２ａの一側に多数のテイース２ｂが配置された板状磁性部材２を、所定の枚数積層して一体化することにより形成された直方体状の積層体３を環状に屈曲させ、端部同士を当接させて溶接で固着することにより形成された鉄心、４は各テイース２ｂ間に形成されるスロット２ｃ内に挿入配置されたコイルである。
【０００４】
次に、上記のように構成された従来の回転電機のステータの製造方法について図に基づき説明する。
まず、ヨーク部２ａの一側に多数のテイース２ｂが配置された板状磁性部材２を打ち抜き加工により所定の枚数形成し、積層一体化することにより図１２（Ｂ）に示すように直方体状の積層体３を形成するとともに、各スロット２ｃ内にコイル４をそれぞれ挿入配置した後、成型装置（図示せず）により環状に屈曲され、端部同士を当接させて溶接５により固着一体化させることにより回転電機のステータが製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機のステータは以上のように構成され、積層体３が直方体の状態のままでコイル４を挿入した後、環状に屈曲させるようにしているため、コイル挿入作業の容易化およびコイル４の高密度配置化が可能になるとはいうものの、大電流化に伴ってコイル４に太い線や角線が使用される場合、これらの太い線や角線が挿入された積層体３を、屈曲させて環状の鉄心１を成形するためには大きな力を要するので、鉄心１の成形が困難になるとともに、コイル４の形状がくずれるので性能の低下を来す等という問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、成形が容易で組立作業性が良く性能の低下を防止することが可能な回転電機のステータ、およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機のステータは、弧状を有するヨーク片部と、ヨーク片部から内側に突出され隣接する同士でスロット部を区画する磁極テイース片部とが形成された多数の板状磁性部材を積層してなり、各ヨーク片部の積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され且つ周方向に重なり合う範囲内で少なくとも下式に示す寸法、
Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ
但し、ｔ：磁極テイース片部の突出長さ寸法
ｎ：スロット部の数
だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材と、各ステータ部材が離反する方向に移動した状態で各ステータ部材の内側に配置されるとともに、各ステータ部材が元に戻された状態で各磁極テイース片部に装着されるコイル部材とを備えたものである。
【０００８】
又、この発明の請求項２に係る回転電機のステータは、請求項１において、各ステータ部材の周方向に相隣なる縁部間に半径方向のずれを規制するずれ規制手段を備えたものである。
【０００９】
又、この発明の請求項３に係る回転電機のステータは、請求項２において、ずれ規制手段を、周方向に延在して係合可能に形成され、且つステータ部材が離反する方向に移動した状態においても係合状態を維持する凹、凸部としたものである。
【００１０】
又、この発明の請求項４に係る回転電機のステータは、請求項２または３において、ずれ規則手段を、積層方向に所定の位置の板状磁性部材に形成するようにしたものである。
【００１１】
又、この発明の請求項５に係る回転電機のステータは、請求項１ないし４のいずれかにおいて、各ステータ部材を、外周面の各ヨーク片部の縁部同士が重なり合う位置と対応する部位に積層方向に延在する凹部を形成し、凹部の位置で溶接を行うことにより固着一体化するようにしたものである。
【００１２】
又、この発明の請求項６に係る回転電機のステータの製造方法は、弧状を有するヨーク片部と、ヨーク片部から内側に突出され隣接する同士でスロット部を区画する磁極テイース片部とが形成された多数の板状磁性部材を積層してなり、各ヨーク片部の積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され且つ周方向に重なり合う範囲内で少なくとも下式に示す寸法、
Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ
但し、ｔ：磁極テイース片部の突出長さ寸法
ｎ：スロット部の数
だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材を順送の鉄心金型で形成する工程と、ステータ部材を少なくとも寸法Ｌだけ離反する方向に移動させることによりステータ部材の配置径寸法を寸法２ｔだけ拡大させる工程と、ステータ部材の配置を拡大させた状態で各ステータ部材の内側にコイル部材を配置する工程と、各ステータ部材を元の配置に戻し各磁極テイース片部にコイル部材を装着させる工程と、各ステータ部材を固着一体化させる工程とを包含したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における回転電機のステータの構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、図２は図１におけるステータの組立途中の状態を示す正面図、図３は図１におけるステータの磁極テイース片部に装着されるコイル部材の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部を断面にして示す側面図、図４はステータ部材の要部の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、図５は図４におけるステータ部材を周方向に移動させた状態の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、図６はステータ部材をプレス打ち抜きにより形成する工程を示す図、図７は図６における工程中に適用される切り曲げ加工を示し、（Ａ）は加工完了の状態を示す平面図、（Ｂ）は加工途中の状態を示す側断面図である。
【００１４】
図において、６は弧状を有するヨーク片部６ａと、このヨーク片部６ａから内側に突出して形成され隣接する同士でスロット部７を区画する磁極テイース片部６ｂとで形成された板状磁性部材、８はこの板状磁性部材６を多数枚積層してなり、これら板状磁性部材６の各ヨーク片部６ａの積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され、且つ周方向に重なり合う範囲内で少なくとも下記式（１）に示す寸法、
Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ ・・・（１）
但し、ｔ：磁極テイース片部６ｂの突出長さ寸法
ｎ：スロット部７の数
だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材である。
【００１５】
９、１０はこれら各ステータ部材８の周方向に相隣なる縁部間に係合可能に形成されるＶ字状の凹、凸部で、各ステータ部材８が上記式（１）に示す寸法Ｌだけ離反する方向に移動しても、係合状態を維持することが可能なように形成されている。１１は図３に示すように環状に巻回されたコイル部材で、各ステータ部材８の磁極テイース片部６ｂと対応する位置には、磁極テイース片部６ｂが挿通可能な窓部１１ａがそれぞれ形成されており、これら各窓部１１ａに各磁極テイース片部６ｂが挿通されることにより、コイル部材１１は磁極テイース片部６ｂに装着される。
そして、上記のように環状に配置された複数のステータ部材８と、環状に巻回されたコイル部材１１で回転電機のステータ１２が構成されている。
【００１６】
次に、上記のように構成された実施の形態１における回転電機のステータ１２の製造方法を図について説明する。
まず、図６に矢印Ａで示す位置において、プレス打ち抜き加工することにより、後述の切り曲げを施すための捨て穴ａ_１と、磁極テイース片部６ｂの輪郭を形成するための輪郭穴ａ_２を形成する。次いで、図６に矢印Ｂで示す位置において、プレス打ち抜き加工することにより、ヨーク片部６ａの周方向の一端側縁部となる切り曲げｂ_１を形成する。この切り曲げｂ_１は図７に示すようにして形成される。
【００１７】
すなわち、図７（Ｂ）に示すように下金型１２上に板状部材１３を載置し、上金型１４を下降させて刃型１４ａにより板状部材１３を部分的に切断した後、上金型１４を上昇させて刃型１４ａを元に戻すと、切断された部分は再び元の状態に戻り、図７（Ａ）に示すように切り曲げｂ_１が捨て穴ａ_１と輪郭穴ａ_２の間に形成される。次いで、図６に矢印Ｃで示す位置において、プレス打ち抜き加工することにより、切り曲げｂ_１を形成したのと同様にして、ヨーク片部６ａの周方向の他端側縁部となる切り曲げｃ_１を形成する。
【００１８】
次いで、図６に矢印Ｄで示す位置において、プレス打ち抜き加工することにより、矢印Ｂ、Ｃで示す位置で加工された部分に、所定の枚数だけ半抜き穴ｄ_１を形成するとともに、図６に矢印Ｅで示す位置において、例えば矢印Ｂ、Ｃで示す位置で加工されたいずれかの部分に、上記所定の枚数毎に一枚ずつ抜き穴ｅ_１を形成する。次いで、図６に矢印Ｆで示す位置において、プレス打ち抜き加工することにより、抜き落しｆ_１を施すとともに、抜きかしめすることにより上記所定の枚数ずつ積層して固着一体化され、図６に矢印Ｇで示すように積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように弧状に配置された複数のステータ部材８が形成される。
【００１９】
次に、上記のようにして弧状に形成された複数のステータ部材８を複数群組み合わせることにより環状に形成する。次いで、ステータ部材８の重なり合った縁部同士間を、周方向に図２に示すように上記式（１）で示す寸法Ｌだけ拡げる。すると、各ステータ部材８は各磁極テイース片部６ｂの突出長さ寸法ｔだけ半径方向外側、すなわち、各磁極テイース片部６ｂの先端が図２中二点鎖線で示す位置から図２中に示す状態の位置まで移動する。
【００２０】
そして、上記のように各磁極テイース片部６ｂが拡開された状態で、図２に示すようにコイル部材１１を各磁極テイース片部６ｂの内側で、且つ各窓部１１ａが各磁極テイース片部６ｂと対応するように配置した後、ステータ部材８の重なり合った縁部同士間を、周方向に上記式（１）に示す寸法Ｌだけ縮めて元の位置に戻す。すると、各ステータ部材８は半径方向内側、すなわち、各磁極テイース片部６ｂの先端が図２中二点鎖線で示す位置まで移動して元の状態に戻り、各磁極テイース片部６ｂがコイル部材１１の各窓部１１ａにそれぞれ挿通されることにより、コイル部材１１が各ステータ部材８に装着される。最後に、各ステータ部材８の重なり合った縁部同士を、例えば溶接等で固着一体化することにより図１に示すようなステータ１２が完成する。
【００２１】
このように上記実施の形態１によれば、複数のステータ部材８を、各ヨーク片部６ａの積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置し、重なり合う縁部同士が周方向へ離反する方向に移動可能とし、この移動により環状を拡開させた状態で、各ステータ部材８の内側に環状のコイル部材１１を配置した後、各ステータ部材８を周方向に移動させて元の状態に戻すことにより、各磁極テイース片部６ｂをコイル部材１１の各窓部１１ａに挿通させ、コイル部材１１を各ステータ部材８に装着するようにしているので、大きな力を要することなく各ステータ部材８を環状に成形することができ、又、コイル部材１１の形状を損なうこともないので、性能の低下を来す等ということもなくなる。
【００２２】
又、各ステータ部材８を順送りの鉄心金型で形成するようにしているので、組立作業性の向上を図ることができる。さらに又、各ステータ部材８の周方向に相隣なる縁部間に、お互いに係合可能なＶ字状の凹、凸部９、１０を形成したので、各ステータ部材８を周方向に移動させて拡開する際に、これら凹、凸部９、１０が半径方向のずれを規制し、ずれ規制手段として機能するため、さらに組立作業性の向上を図ることが可能になる。
【００２３】
なお、上記構成では詳しく述べなかったが、各ステータ部材８の重なり合った縁部同士を溶接で固着一体化する際に、重なり合った縁部と対応する外周面に、積層方向に延在する凹部を形成し、この凹部の位置で溶接するようにすれば、外形形状を損なうことなく溶接による固着一体化が可能になる。
又、図示はしないが、テイース片部６ｂの先端が周方向両側にそれぞれ突出していて、スロット部７の開口が狭くなりコイル部材１１の装着が困難な場合には、テイース片部６ｂの先端両側に半径方向に突出する突出部を形成しておき、コイル部材１１を装着した後にこの突出部を周方向に折り曲げることにより、スロット部７の開口を所望の狭さにするようにしても良い。
【００２４】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における回転電機のステータの要部を形成するステータ部材の縁部の構成を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図、図９は図８におけるステータ部材の縁部を拡開させた状態の構成を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図である。
【００２５】
図において、１５は弧状を有するヨーク片部１５ａと、このヨーク片部１５ａから内側に突出して形成され隣接する同士でスロット部１６を区画する磁極テイース片部１５ｂとで形成された板状磁性部材、１７はこの板状磁性部材１５を多数枚積層してなり、これら板状磁性部材１５の各ヨーク片部１５ａの積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され、且つ周方向に重なり合う範囲内で少なくとも上記実施の形態１における式（１）に示す寸法Ｌだけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材、１８、１９はこれら各ステータ部材１７の周方向に相隣なる縁部間に、係合可能に形成されるずれ規制手段としての凹、凸部で、図９に示すように各ステータ部材１７を上記式（１）に示す寸法Ｌだけ周方向に移動させ、拡開させた状態においても係合を維持し得るようになっている。
【００２６】
このように上記実施の形態２によれば、各ステータ部材１７の周方向に相隣なる縁部間に、お互いに係合可能なずれ規制手段として凹、凸部１８、１９を形成し、且つ各ステータ部材１７を拡開させた状態においてもその係合を維持し得るようにしたので、コイル部材（図示せず）を装着する際に、各ステータ部材１７がばらばらになることなく環状を容易に維持することが可能となるため、組立作業性の向上を図ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３における回転電機のステータの要部を形成するステータ部材の縁部の構成を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図である。
図において、全ての符号は上記実施の形態２におけると同様なので説明を省略する。
上記実施の形態２においては、ずれ規制手段としての凹、凸部１８、１９を全ての板状磁性部材１５に形成した場合について説明したが、この実施の形態３においては、例えば図１０（Ａ）に示すように凹、凸部１８、１９を積層方向一端側の２枚、および他端側の３枚にそれぞれ形成するようにしたものである。
【００２８】
このように上記実施の形態３によれば、ずれ規制手段としての凹、凸部１８、１９を全ての板状磁性部材１５に形成するのではなく、積層方向両端側の所定の枚数（図１０においては２枚、３枚）のみに形成するようにしたので、ステータ部材を周方向に移動させて拡開する際に、移動のために要する摩擦抵抗が全ての板状磁性部材１５に形成されている場合と比較し小さくなるため、拡開が容易となり組立作業性の向上をさらに図ることが可能となる。
【００２９】
なお、上記構成では、凹、凸部１８、１９を積層された板状磁性部材１５の積層方向両端側の数枚にそれぞれ形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、適当な位置を設定しその位置の板状磁性部材１５に形成するようにすれば良いことは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、弧状を有するヨーク片部と、ヨーク片部から内側に突出され隣接する同士でスロット部を区画する磁極テイース片部とが形成された多数の板状磁性部材を積層してなり、各ヨーク片部の積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され且つ周方向に重なり合う範囲内で少なくとも下式に示す寸法、
Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ
但し、ｔ：磁極テイース片部の突出長さ寸法
ｎ：スロット部の数
だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材と、各ステータ部材が離反する方向に移動した状態で各ステータ部材の内側に配置されるとともに、各ステータ部材が元に戻された状態で各磁極テイース片部に装着されるコイル部材とを備えたので、成形が容易で組立作業性が良く、性能の低下を防止することが可能な回転電機のステータを提供することができる。
【００３１】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、各ステータ部材の周方向に相隣なる縁部間に半径方向のずれを規制するずれ規制手段を備えたので、さらに組立作業性の良い回転電機のステータを提供することができる。
【００３２】
又、この発明の請求項３によれば、請求項２において、ずれ規制手段を、周方向に延在して係合可能に形成され、且つステータ部材が離反する方向に移動した状態においても係合状態を維持する凹、凸部としたので、簡単な構造でさらに組立作業性の良い回転電機のステータを提供することができる。
【００３３】
又、この発明の請求項４によれば、請求項２または３において、ずれ規則手段を、積層方向に所定の位置の板状磁性部材に形成するようにしたので、よりさらに組立作業性の良い回転電機のステータを提供することができる。
【００３４】
又、この発明の請求項５によれば、請求項１ないし４のいずれかにおいて、各ステータ部材を、外周面の各ヨーク片部の縁部同士が重なり合う位置と対応する部位に積層方向に延在する凹部を形成し、凹部の位置で溶接を行うことにより固着一体化するようにしたので、外形形状を損なうことなく溶接による固着一体化が可能な回転電機のステータを提供することができる。
【００３５】
又、この発明の請求項６によれば、弧状を有するヨーク片部と、ヨーク片部から内側に突出され隣接する同士でスロット部を区画する磁極テイース片部とが形成された多数の板状磁性部材を積層してなり、各ヨーク片部の積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され且つ周方向に重なり合う範囲内で少なくとも下式に示す寸法、
Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ
但し、ｔ：磁極テイース片部の突出長さ寸法
ｎ：スロット部の数
だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材を順送の鉄心金型で形成する工程と、ステータ部材を少なくとも寸法Ｌだけ離反する方向に移動させることによりステータ部材の配置径寸法を寸法２ｔだけ拡大させる工程と、ステータ部材の配置を拡大させた状態で各ステータ部材の内側にコイル部材を配置する工程と、各ステータ部材を元の配置に戻し各磁極テイース片部にコイル部材を装着させる工程と、各ステータ部材を固着一体化させる工程とを包含したので、成形が容易で組立作業性が良く、性能の低下を防止することが可能な回転電機のステータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機のステータの構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図１におけるステータの組立途中の状態を示す正面図である。
【図３】図１におけるステータの磁極テイース片部に装着されるコイル部材の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部を断面にして示す側面図である。
【図４】ステータ部材の要部の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】図４におけるステータ部材を周方向に移動させた状態の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】ステータ部材をプレス打ち抜きにより形成する工程を示す図である。
【図７】図６における工程中に適用される切り曲げ加工を示し、（Ａ）は加工完了の状態を示す平面図、（Ｂ）は加工途中の状態を示す側断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２における回転電機のステータの要部を形成するステータ部材の縁部の構成を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図である。
【図９】図８におけるステータ部材の縁部を拡開させた状態の構成を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における回転電機のステータの要部を形成するステータ部材の縁部の構成を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１１】従来の回転電機のステータの構成を示す正面図である。
【図１２】図１１における回転電機のステータの鉄心の製造工程を示し、（Ａ）はコイル挿入前の状態を示す正面図、（Ｂ）はコイル挿入後の状態を示す正面図である。
【符号の説明】
６，１５ 板状磁性部材、６ａ，１５ａ ヨーク片部、
６ｂ，１５ｂ 磁極テイース片部、７，１６ スロット部、
８，１７ ステータ部材、９，１８ 凹部、１０，１９ 凸部、
１１ コイル部材。

Claims (6)

1. 弧状を有するヨーク片部と、上記ヨーク片部から内側に突出され隣接する同士でスロット部を区画する磁極テイース片部とが形成された多数の板状磁性部材を積層してなり、上記各ヨーク片部の積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され且つ周方向に上記重なり合う範囲内で少なくとも下式に示す寸法、
   Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ
   但し、ｔ：磁極テイース片部の突出長さ寸法
   ｎ：スロット部の数
   だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材と、上記各ステータ部材が離反する方向に移動した状態で上記各ステータ部材の内側に配置されるとともに、上記各ステータ部材が元に戻された状態で上記各磁極テイース片部に装着されるコイル部材とを備えたことを特徴とする回転電機のステータ。
2. 各ステータ部材の周方向に相隣なる縁部間に半径方向のずれを規制するずれ規制手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の回転電機のステータ。
3. ずれ規制手段は、周方向に延在して係合可能に形成され、且つステータ部材が離反する方向に移動した状態においても上記係合状態を維持する凹、凸部であることを特徴とする請求項２記載の回転電機のステータ。
4. ずれ規制手段は、積層方向に所定の位置の板状磁性部材に形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の回転電機のステータ。
5. 各ステータ部材は、外周面の各ヨーク片部の縁部同士が重なり合う位置と対応する部位に積層方向に延在する凹部が形成され、上記凹部の位置で溶接を行うことにより固着一体化されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転電機のステータ。
6. 弧状を有するヨーク片部と、上記ヨーク片部から内側に突出され隣接する同士でスロット部を区画する磁極テイース片部とが形成された多数の板状磁性部材を積層してなり、上記各ヨーク片部の積層方向に相隣なる縁部同士が重なり合うように環状に配置され且つ周方向に上記重なり合う範囲内で少なくとも下式に示す寸法、
   Ｌ＝２×π×ｔ／ｎ
   但し、ｔ：磁極テイース片部の突出長さ寸法
   ｎ：スロット部の数
   だけ離反する方向に移動可能な複数のステータ部材を順送の鉄心金型で形成する工程と、上記ステータ部材を少なくとも上記寸法Ｌだけ離反する方向に移動させることにより上記ステータ部材の配置径寸法を寸法２ｔだけ拡大させる工程と、上記ステータ部材の配置を拡大させた状態で上記各ステータ部材の内側にコイル部材を配置する工程と、上記各ステータ部材を元の配置に戻し上記各磁極テイース片部に上記コイル部材を装着させる工程と、上記各ステータ部材を固着一体化させる工程とを包含したことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。

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