JP4916730B2 - ステータの製造方法及びステータ - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、ティースを有する複数の分割コアを前記ティースが放射状となるように環状に配列してなるコアと、前記ティースに巻回され同一相のコイル同士が渡り線にて連結された複数のコイルとを備えたステータの製造方法であって、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない前記分割コア同士を、互いに離間した位置に隣り合わせて配置し、一方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回した後に、一方の前記分割コアの前記コイルと前記渡り線で連結しつつ他方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回する巻線工程と、前記コイルが巻回された前記分割コアを、前記ティースが放射状となるように環状に配列して前記コアを形成する組立て工程と、前記渡り線を、前記コアの軸方向の一端面上に収まるように整形する渡り線整形工程と、を備え、前記渡り線整形工程では、環状に配列された複数の前記分割コアよりなる前記コアの外周に、前記分割コアの径方向の移動を阻止する仮固定リングを装着することをその要旨としている。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のステータの製造方法において、前記組立て工程では、前記渡り線を径方向外側に傾斜したアーチ状にしつつ、複数の前記分割コアを環状に配列することをその要旨としている。
同方法によれば、組立て工程において複数の分割コアを環状に配列する際に、渡り線を、径方向外側に傾斜したアーチ状とすると、渡り線は、コアの一端面に沿う形状に近くなる。従って、渡り線整形工程において、より容易に渡り線をコアの軸方向の一端面上に収まるように整形することができる。
請求項4に記載の発明は、ティースを有する複数の分割コアを前記ティースが放射状となるように環状に配列してなるコアと、前記ティースに巻回され同一相のコイル同士が渡り線にて連結された複数のコイルとを備えたステータの製造方法であって、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない前記分割コア同士を、互いに離間した位置に隣り合わせて配置し、一方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回した後に、一方の前記分割コアの前記コイルと前記渡り線で連結しつつ他方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回する巻線工程と、前記コイルが巻回された前記分割コアを、前記ティースが放射状となるように環状に配列して前記コアを形成する組立て工程と、前記渡り線を、前記コアの軸方向の一端面上に収まるように整形する渡り線整形工程と、を備え、前記組立て工程では、前記渡り線を径方向外側に傾斜したアーチ状にしつつ、複数の前記分割コアを環状に配列し、前記渡り線整形工程では、前記コアの径方向中央部に、一端から他端に向かうにつれて徐々に拡径された整形工具を、該整形工具の一端側から挿入して前記渡り線を径方向外側に移動させることをその要旨としている。
また、組立て工程において、周方向に隣合わせて配置された同一相の2個の分割ユニットにおける2本の渡り線の一端側の2個の分割コアと、他端側の2個の分割コアとが径方向に対向するように配置されることから、6本の渡り線が一部に偏在することが抑制される。その結果、ステータの軸方向の長さが長くなることが抑制される。
請求項2に記載の発明の方法によれば、コアの外周に仮固定リングを装着するだけの簡単な構成で、各分割コアの径方向の移動が確実に防止され、渡り線整形工程をより一層円滑に行うことができる。
また、巻線工程において離間して配置される分割コア間の距離は、従来のようにフィルム状絶縁材の周方向の長さによって制約されない。従って、ティースにコイルを巻回するためのスペースを従来よりも広くすることができる。その結果、隣り合わせて配置された分割コアによってコイルの巻回を妨げられることが抑制され、分割コアのティースへのコイルの巻回をより容易に行うことができる。
更に、従来のようにコアとして環状に配列された場合の分割コアの順序と同じ順序で配列された分割コアの各ティースにコイルを巻回するわけではないため、組立て工程では、ティースが平行となるように一列に配列した状態若しくは隣り合う分割コア同士を互いに回動可能に連結すると共にティースが外側となるように円環状に配置した状態から複数の分割コアを同時に移動させなくてもよい。従って、ティースが平行となるように一列に配列した状態若しくは隣り合う分割コア同士を互いに回動可能に連結すると共にティースが外側となるように円環状に配置した状態で各ティースにコイルを巻回する場合に比べて、渡り線の長さを短くすることが可能となる。
尚、本発明の巻線工程において、「隣り合わせる」とは、隣り合わせて配置される分割コアはどのような向きに配置されていてもよく、配置された分割コア間に、その他の分割コアが配置されないことを意味する。
また、同方法によれば、全ての分割コアのティースに対して、連続してコイルが巻回されることから、巻線工程にかかる時間を短縮することができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のステータの製造方法において、前記巻線工程では、前記渡り線は、前記ステータを軸方向から見た場合に、前記ステータの中心をその中心とする円に沿った形状となる長さに形成されることをその要旨としている。
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1(a)は、本実施形態のブラシレスモータ(モータ)1を示す。図1(a)に示すように、ブラシレスモータ1を構成する有底円筒状のハウジングケース2の内周面には、略円筒状のステータ3が圧入固定されている。そして、ステータ3の内側には、ロータ4(図1(a)の一点鎖線参照)が配置されている。ロータ4は、周方向に並設された複数のマグネット(図示略)を備えており、該マグネットがステータ3と対向するようにしてステータ3の内側に回転可能に配置されている。
まず、分割コア6を形成する分割コア形成工程が行われる。この分割コア形成工程では、まず、金属板をプレス機(図示略)にて打ち抜いて第1積層部材11及び第2積層部材12を形成し、形成した第1積層部材11及び第2積層部材12を、板厚方向に交互に積層する。そして、積層された第1積層部材11及び第2積層部材12を軸方向にかしめて一体化することにより分割コア6が完成する。完成した分割コア6には、軸方向(第1積層部材11及び第2積層部材12の板厚方向と同じ方向)の両側からインシュレータ21が装着される。
図6(a)に示すように、巻線機31は、駆動機構32によって回転される回転軸33を備えていると共に、該回転軸33の先端には、分割コア6を保持するための回転軸側保持部34が一体回転可能に設けられている。回転軸側保持部34の先端面34aは、分割コア6の分割環状部6aにおける径方向外側の面に応じた円弧状をなしている。そして、この先端面34aには、回転軸33の軸方向に突出すると共に回転軸33の径方向に沿って延びる係合突条部34bが形成されている。この係合突条部34bは、分割コア6の係合溝6dに応じた形状をなしている。
図11(a)に示すように、渡り線整形装置61は、ティース6bを内側として円環状に配列された12個の分割コア6が固定される固定台62と、駆動装置63によって駆動される整形工具64とを備えて構成されている。
(1)巻線工程では、分割コア6がティース6bを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に互いに隣り合わない分割コア6が、ティース6bの先端面を対向させて離間した位置に配置される。即ち、従来のように複数の分割コアがコアとして環状に配列された場合の分割コアの順序と同じ順序で配列された状態で各ティースにコイルを巻回するのではなく、ステータコア5として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない分割コア6同士を隣り合わせた状態で各ティース6bにコイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4を巻回する。そのため、巻線工程では、各渡り線Ua,Ub,Va,Vb,Wa,Wbにてそれぞれ連結されるコイル(コイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4のうち2個のコイル)が巻回される2個の分割コア6以外の分割コア6によって、2個の当該分割コア6同士を離間させる距離が制約されない。従って、巻線工程において隣り合う分割コア6同士を離間させる距離を調整することが可能であり、これらの分割コア6のティース6bに巻回されたコイル同士を連結する渡り線Ua,Ub,Va,Vb,Wa,Wbが長くなることを抑制することが可能となる。
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。尚、上記第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
まず、上記第1実施形態と同様に、分割コア形成工程が行われる。その後、巻線工程、及び組立て工程が行われる。尚、本実施形態では、巻線工程と組立て工程とは同時進行で行われる。
巻線工程が終了した分割コア6は、図17に示すように、フライヤ111から離れた位置に配置されたターンテーブル121へ向かって保持用の治具と共に移動される。このターンテーブル121上で組立て工程が行われる。
フライヤ111にてコイルU12が巻回された分割コア6は、保持用の治具に保持されたまま該治具と共にターンテーブル121に向かって移動される。コイルU12が巻回された分割コア6の当該移動は、巻線工程において、導線25が巻回された分割コア6に替えて次に導線25が巻回される分割コア6をフライヤ111に対向させるための移動と同じものである。そして、コイルU12が巻回された分割コア6がガイド部121aの外周側でターンテーブル121上に配置されると共に、当該分割コア6のティース6bの先端面がガイド部121aの外周面に当接されることにより、コイルU12が巻回された分割コア6の組立てが完了する。尚、コイルU12を有する分割コア6が、ターンテーブル121上においてガイド部121aの外周面にティース6bの先端面が当接する位置に配置されると、分割コア6を保持していた治具は、その保持を解除し、その他の分割コア6を保持している治具の移動に同期してフライヤ111側へ移動していく。
(1)巻線工程では、ティース6bを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に互いに隣り合わない分割コア6が、ティース6bが平行となるように互いに離間した位置に隣り合わせて配置される。即ち、従来のように複数の分割コアがコアとして環状に配列された場合の分割コアの順序と同じ順序で配列された状態で各ティースにコイルを巻回するのではなく、ステータコア5として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない分割コア6同士を隣り合わせた状態で各ティース6bにコイルU11〜U14,V11〜V14,W11〜W14を巻回する。そのため、巻線工程では、各渡り線Uc,Ud,Vc,Vd,Wc,Wdにてそれぞれ連結されるコイル(コイルU11〜U14,V11〜V14,W11〜W14のうち2個のコイル)が巻回される2個の分割コア6以外の分割コア6によって、2個の当該分割コア6同士を離間させる距離が制約されない。従って、巻線工程において隣り合う分割コア6同士を離間させる距離を調整することが可能であり、これらの分割コア6のティース6bに巻回されたコイル同士を連結する渡り線Uc,Ud,Vc,Vd,Wc,Wdが長くなることを抑制することが可能となる。
(4)組立て工程では、コイルU11〜U14,コイルV11〜V14,コイルW11〜W14のうち連続して巻回された2個のコイルを連結する導線25は、ターンテーブル121の軸方向に該ターンテーブル121から遠ざかるように湾曲して突出して共にターンテーブル121の径方向外側に向かって若干傾斜したアーチ状とされる。従って、渡り線整形工程において、より容易に渡り線をステータコア5の軸方向の一端面上に収まるように整形することができる。
・上記各実施形態のインシュレータ21に替えて、図19(a)に示すインシュレータ131を各分割コア6に装着してもよい。尚、図19(a)(b)においては、インシュレータ21と同一の構成については同一の符号を付している。図19(a)に示すように、インシュレータ131は、弧状端面部21aにおける分割環状部6aの周方向の他端側(図19(a)において左側の端部)と対応した位置であって弧状端面部21aの周方向の他端に、軸方向に延びる略円柱状の連結係合部131kを備えている。この連結係合部131kは、その中心軸線が、円弧凸部12dの円弧の中心を通る位置に設けられていると共に、その半径は、円弧凸部12dの曲率半径と等しく形成されている。そして、連結係合部131kの径方向中央部には、軸方向に貫通する係合孔131hが形成されている。一方、弧状端面部21aにおける分割環状部6aの周方向の一端(図19(a)において右側の端部)と対応した位置であって弧状端面部21aの周方向の一端には、円弧凸部11dとの間に前記連結係合部131kの軸方向の長さ分だけ間隔を空けた位置に、軸方向に延びる円柱状の連結係入部131gが形成されている。この連結係入部131gは、その中心軸線が、円弧凸部11dの円弧の中心を通る位置に設けられていると共に、その半径は、円弧凸部11dの曲率半径と等しく形成されている。そして、連結係入部131gおける円弧凸部11d側の面の中央には、円弧凸部11d側に突出した略半球状の係合凸部131mが設けられている。この係合凸部131mの最大外径は、係合孔131hの内径と等しく形成されている。
・上記第2実施形態では、巻線工程と組立て工程とは、同時進行で行われる。しかしながら、巻線工程の終了後に、組立て工程を行ってもよい。この場合、組立て工程において、複数の分割コア6は、上記第1実施形態のように最初にコイルが巻回された分割コア6からコイルが巻回された順に、ターンテーブル121上で、時計方向及び反時計方向の何れかの方向に等角度間隔を空けて配置されていってもよい。逆に、複数の分割コア6は、最後にコイルが巻回された分割コア6からコイルが巻回された順と逆順に、ターンテーブル121上で、時計方向及び反時計方向の何れかの方向に等角度間隔を空けて配置されていってもよい。
(イ)前記巻線工程では、全ての前記渡り線を、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に当該渡り線にて連結される2個の前記コイル間に配置される複数の前記コイルを跨ぐ長さに形成することを特徴とする。
Claims (12)
- ティースを有する複数の分割コアを前記ティースが放射状となるように環状に配列してなるコアと、前記ティースに巻回され同一相のコイル同士が渡り線にて連結された複数のコイルとを備えたステータの製造方法であって、
前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない前記分割コア同士を、互いに離間した位置に隣り合わせて配置し、一方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回した後に、一方の前記分割コアの前記コイルと前記渡り線で連結しつつ他方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回する巻線工程と、
前記コイルが巻回された前記分割コアを、前記ティースが放射状となるように環状に配列して前記コアを形成する組立て工程と、
前記渡り線を、前記コアの軸方向の一端面上に収まるように整形する渡り線整形工程と、を備え、
前記コアは、12個の分割コアから構成され、
前記巻線工程では、前記渡り線にて連結される同一相の前記コイルを巻回した2個の前記分割コアよりなる6個の分割ユニットを形成するとともに、3つの前記相毎に前記分割ユニットを2個ずつ形成し、
前記組立て工程では、前記渡り線を径方向外側に傾斜したアーチ状にしつつ、同一相の2個の前記分割ユニットが周方向に隣り合うように、且つ、同一相の2個の前記分割ユニットにおける2本の前記渡り線の一端側の2個の前記分割コアと他端側の2個の前記分割コアとが径方向に対向するように、6個の前記分割ユニットを組み立てて12個の前記分割コアを環状に配列することを特徴とするステータの製造方法。 - ティースを有する複数の分割コアを前記ティースが放射状となるように環状に配列してなるコアと、前記ティースに巻回され同一相のコイル同士が渡り線にて連結された複数のコイルとを備えたステータの製造方法であって、
前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない前記分割コア同士を、互いに離間した位置に隣り合わせて配置し、一方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回した後に、一方の前記分割コアの前記コイルと前記渡り線で連結しつつ他方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回する巻線工程と、
前記コイルが巻回された前記分割コアを、前記ティースが放射状となるように環状に配列して前記コアを形成する組立て工程と、
前記渡り線を、前記コアの軸方向の一端面上に収まるように整形する渡り線整形工程と、を備え、
前記渡り線整形工程では、環状に配列された複数の前記分割コアよりなる前記コアの外周に、前記分割コアの径方向の移動を阻止する仮固定リングを装着することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項2に記載のステータの製造方法において、
前記組立て工程では、前記渡り線を径方向外側に傾斜したアーチ状にしつつ、複数の前記分割コアを環状に配列することを特徴とするステータの製造方法。 - ティースを有する複数の分割コアを前記ティースが放射状となるように環状に配列してなるコアと、前記ティースに巻回され同一相のコイル同士が渡り線にて連結された複数のコイルとを備えたステータの製造方法であって、
前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない前記分割コア同士を、互いに離間した位置に隣り合わせて配置し、一方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回した後に、一方の前記分割コアの前記コイルと前記渡り線で連結しつつ他方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回する巻線工程と、
前記コイルが巻回された前記分割コアを、前記ティースが放射状となるように環状に配列して前記コアを形成する組立て工程と、
前記渡り線を、前記コアの軸方向の一端面上に収まるように整形する渡り線整形工程と、を備え、
前記組立て工程では、前記渡り線を径方向外側に傾斜したアーチ状にしつつ、複数の前記分割コアを環状に配列し、
前記渡り線整形工程では、前記コアの径方向中央部に、一端から他端に向かうにつれて徐々に拡径された整形工具を、該整形工具の一端側から挿入して前記渡り線を径方向外側に移動させることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記巻線工程では、前記渡り線にて連結される同一相の前記コイルを巻回した複数の前記分割コアよりなる複数の分割ユニットを形成し、
前記組立て工程では、複数の前記分割ユニットを組み立てて複数の前記分割コアを環状に配列することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1又は請求項5に記載のステータの製造方法において、
前記巻線工程では、全ての前記渡り線を、前記渡り線にて連結される2個の前記コイルと、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に当該渡り線にて連結される2個の前記コイル間に配置される複数の前記コイルとを跨ぐ長さに形成することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1又は請求項5に記載のステータの製造方法において、
前記巻線工程では、第1の相の前記コイル同士を連結する前記渡り線を、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に当該渡り線にて連結される2個の前記コイル間に配置される複数の前記コイルを跨ぐ長さに形成し、第2の相の前記コイル同士を連結する前記渡り線及び第3の相の前記コイル同士を連結する前記渡り線を、当該渡り線にて連結される2個の前記コイルと、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に当該渡り線にて連結される2個の前記コイル間に配置される複数の前記コイルとを跨ぐ長さに形成することを特徴とするステータの製造方法。 - ティースを有する複数の分割コアを前記ティースが放射状となるように環状に配列してなるコアと、前記ティースに巻回され同一相のコイル同士が渡り線にて連結された複数のコイルとを備えたステータの製造方法であって、
前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合に周方向に隣り合わない前記分割コア同士を、互いに離間した位置に隣り合わせて配置し、一方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回した後に、一方の前記分割コアの前記コイルと前記渡り線で連結しつつ他方の前記分割コアの前記ティースに前記コイルを集中巻にて巻回する巻線工程と、
前記コイルが巻回された前記分割コアを、前記ティースが放射状となるように環状に配列して前記コアを形成する組立て工程と、
前記渡り線を、前記コアの軸方向の一端面上に収まるように整形する渡り線整形工程と、を備え、
前記巻線工程では、同一相の前記コイルが巻回される分割コア及び該相とは異なる相の前記コイルが巻回される分割コアを含む全ての前記分割コアにおいて、第1の分割コアと前記第1の分割コアの次に前記コイルが巻回される第2の分割コアとを、前記分割コアが前記ティースを径方向内側として環状に配列された場合における前記第1の分割コアと前記第2の分割コアとの間の周方向の距離と等しい間隔を空けて配置した状態で、前記ティースに前記コイルを巻回するように、全ての前記分割コアの前記ティースに連続して前記コイルを巻回し、
該巻線工程では、前記第1の分割コアと前記第2の分割コアとを配置する前記間隔は全ての前記分割コアにおいて等しく、前記第1の分割コアと前記第2の分割コアとが、同一相の前記コイルが巻回される分割コアであるときと、異なる相の前記コイルが巻回される分割コアであるときにおいて、前記第1の分割コアと前記第2の分割コアとを配置する前記間隔は等しくなっており、
前記組立て工程では、前記各渡り線を径方向外側に傾斜したアーチ状としつつ、前記分割コアを、最初に前記コイルが巻回された前記分割コアから前記コイルが巻回された順に若しくは最後に前記コイルが巻回された前記分割コアから前記コイルが巻回された順と逆順に、時計方向及び反時計方向の何れかの方向に沿って前記周方向の距離と等しい距離毎に環状配列し、
該組立て工程では、全ての前記分割コアにおいて前記第1の分割コアと前記第2の分割コアとが、前記同一相の前記コイルが巻回された分割コアであるときには前記渡り線にて連結された状態で、また、前記異なる相の前記コイルが巻回された分割コアであるときには巻線にて連結された状態で、前記分割コアを前記コイルが巻回された順に若しくは前記逆順に、前記周方向の距離と等しい距離毎に環状配列することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記巻線工程では、前記渡り線は、前記ステータを軸方向から見た場合に、前記ステータの中心をその中心とする円に沿った形状となる長さに形成されることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記渡り線整形工程では、複数の前記渡り線は、径方向に並ぶように整形されることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のステータの製造方法において、
前記組立て工程では、周方向に隣り合わせて配列された前記分割コア同士は、前記分割コア及び前記分割コアに装着されるインシュレータの少なくとも一方に設けられた係止部が互いに係合されることにより、前記係止部によって互いに径方向に移動不能に係止されることを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項6又は請求項7に記載のステータの製造方法で製造されたステータにおいて、
前記渡り線にて連結される同一相の前記コイルを巻回した2個の前記分割コアよりなる分割ユニットを、3つの相毎に2個ずつ備え、
同一相の2個の前記分割ユニットは、周方向に隣り合うと共に、同一相の2個の前記分割ユニットにおける2本の前記渡り線の一端側の2個の前記分割コアと他端側の2個の前記分割コアとが径方向に対向するように配置されており、
前記渡り線は、前記コアの周方向に沿って湾曲していることを特徴とするステータ。
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