JP6313573B2 - 電機子コアの製造方法及び電機子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電機子コアの製造方法及び電機子の製造方法に関する。

下記特許文献１には、導電性の巻線が巻回されるティース部を有する分割コアを環状に配列させると共に、隣接する分割コア同士を係合させ、更にシャフトを軸心部に圧入させることによって構成された電機子コア（ステータコア）が開示されている。また、この分割コア同士は、各々の係合凹部と係合凸部とが係合されることによってステータコアの周方向に沿って連結されている。

特開２００７−１５９１７０号公報

しかしながら、前述の係合凹部と係合凸部とを係合させると共にシャフトを軸心部に圧入させることによって構成された電機子コアでは、シャフトを圧入させる際に各々の分割コアが動き、その結果、完成後の電機子コアの真円度を低下させることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、真円度の低下を抑制することができる電機子コアの製造方法及び電機子の製造方法を得ることが目的である。

請求項１記載の電機子コアの製造方法は、径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられた嵌合部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられた被嵌合部と、を有する複数の分割コアを用い、一の前記分割コアの前記嵌合部を他の前記分割コアの前記被嵌合部に嵌合することによって前記複数の分割コアを環状に配列させる分割コア配列工程と、前記分割コアの一部を支持することによって該分割コアが周方向へ移動することを規制する支持面を有する支持冶具を用い、前記複数の分割コアを前記支持冶具にセットする冶具セット工程と、前記支持冶具に支持された状態の前記複数の分割コアの軸心部に芯部材を圧入することによって前記複数の分割コアを径方向外側へ放射状に移動させると共に前記複数の分割コアと前記芯部材とを一体化させる芯部材圧入工程と、を有する。

請求項１記載の電機子コアの製造方法によれば、分割コア配列工程を経ることによって、芯部材が圧入されるスペースが環状に配列された複数の分割コアの各々の連結部の周方向内側に形成される。次いで、冶具セット工程を経ることによって、複数の分割コアが支持冶具にセットされる。なお、複数の分割コアを支持冶具にセットしながら当該複数の分割コアを環状に配列することによって分割コア配列工程と冶具セット工程とを同時に完了させてもよい。次いで、芯部材圧入工程を経ることによって、複数の分割コアと芯部材とが一体化されて電機子コアが構成される。ここで、本製造方法では、分割コアの一部が支持冶具の支持面に支持された状態で、環状に配列された複数の分割コアの軸心部に芯部材が圧入される。これにより、芯部材の圧入による各々の分割コアの傾きを抑制することができ、ひいては、電機子コアの真円度の低下を抑制することができる。

請求項２記載の電機子コアの製造方法は、請求項１記載の電機子コアの製造方法において、周方向に面が向けられていると共に前記ティース部と平行に延びる被支持面を有する前記分割コアと、前記被支持面が当接する前記支持面を有する前記支持冶具と、を用い、前記分割コア配列工程を行う。

請求項２記載の電機子コアの製造方法によれば、芯部材の圧入によって各々の分割コアがティース部と直交する方向に移動することを抑制することができ、ひいては、各々のティース部の位置ずれを抑制することができる。

請求項３記載の電機子の製造方法は、径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられた嵌合部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられた被嵌合部と、を有する複数の分割コアを用い、一の前記分割コアの前記嵌合部を他の前記分割コアの前記被嵌合部に嵌合することによって前記複数の分割コアを環状に配列させる分割コア配列工程と、前記複数の分割コアの各々の前記ティース部の回りに導電性の巻線を巻回することによって該ティース部の回りにコイルを形成する巻線巻回工程と、前記巻線巻回工程を経た後に、前記分割コアの一部を支持することによって該分割コアが周方向へ移動することを規制する支持面を有する支持冶具を用い、前記複数の分割コアを前記支持冶具にセットする冶具セット工程と、前記支持冶具に支持された状態の前記複数の分割コアの軸心部に芯部材を圧入することによって前記複数の分割コアを径方向外側へ放射状に移動させると共に前記複数の分割コアと前記芯部材とを一体化させる芯部材圧入工程と、を有する。

請求項３記載の電機子の製造方法によれば、複数の分割コアと芯部材とが一体化される前に、複数の分割コアの各々のティース部に巻線を巻回することができるため、ティース部への巻線の巻回を容易に行うことができる。なお、分割コア配列工程を経た後に巻線巻回工程を経る工程順序としてもよいし、巻線巻回工程を経た後に分割コア配列工程を経る工程順序としてもよい。また、本製造方法によれば、分割コアの一部が支持冶具の支持面に支持された状態で、環状に配列された複数の分割コアの軸心部に芯部材が圧入される。これにより、芯部材の圧入による各々の分割コアの傾きを抑制することができ、ひいては、電機子の真円度の低下を抑制することができる。

本実施形態のステータコア及び当該ステータコアを含んで構成されたステータを示す斜視図である。 本実施形態のステータコア及び当該ステータコアを含んで構成されたステータを示す平面図である。 分割コアを示す斜視図である。 分割コア構成片を示す平面図である。 分割コア構成片の先端側を拡大して示す拡大平面図である。 嵌合凹部及び当該嵌合凹部に嵌合している嵌合凸部を示す拡大平面図である。 環状に配列された複数の分割コアが支持冶具にセットされ、環状に配列された複数の分割コアの軸心部にシャフトが圧入される工程を示す平面図である。 支持冶具にセットされた分割コアを拡大して示す拡大平面図である。 第１変形例に係る分割コアの先端側を拡大して示す拡大平面図である。 第２変形例に係る分割コアの先端側を拡大して示す拡大平面図である。 第３変形例に係る分割コアの先端側及び第１変形例に係る支持冶具を示す拡大平面図である。 第４変形例に係る分割コアの先端側及び第２変形例に係る支持冶具を示す拡大平面図である。

（電機子コアの構成）
図１〜図６を用いて本発明の実施形態に係る電機子コアについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、回転電機の軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転電機の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の電機子コアとしてのステータコア１０は、周方向に沿って複数（本実施形態では１２個）の分割コア１２が配列され、さらに円柱状に形成された芯部材としてのシャフト１４が環状に配列された１２個の分割コアの軸心部に圧入されることによって構成された分割構造とされている。

図３に示されるように、分割コア１２は、径方向に延在された分割コア構成片１６が、軸方向に積層されることによって構成されており、図４に示されるように、分割コア１２を構成する分割コア構成片１６は、板状素材に打ち抜き加工（プレス加工）等が施されることによって成形されている。具体的には、分割コア構成片１６は、径方向に延在された矩形状のティース部構成部１８を備えている。また、分割コア構成片１６は、ティース部構成部１８の先端側（径方向外側）に連結されていると共に、周方向に延在された先端部構成部２０を備えている。図５に示されるように、先端部構成部２０の径方向外側の端は軸方向視で円弧状に形成されており、また先端部構成部２０の周方向一方側の端面及び周方向他方側の端面は、それぞれティース部構成部１８が延在する方向、即ち、径方向と略平行に形成された周方向端面Ｓ１とされている。さらに、図４に示されるように、分割コア構成片１６は、ティース部構成部１８の基端側（径方向内側）に連結されていると共に軸方向視で略扇状に形成された連結部構成部２２を備えている。

また、連結部構成部２２における周方向一方側の端部には、該方向に向けて突出する凸状部２４が該連結部構成部２２と一体に設けられている。また、この凸状部２４は周方向一方側に向けて末広がりとなるように形成されている。

また、連結部構成部２２における周方向他方側の端部には、該方向に向けて開放された凹状部２６が形成されている。この凹状部２６は周方向他方側に向けて窄まるように形成されている。

図３に示されるように、以上説明した分割コア構成片１６が軸方向に積層されて、積層された分割コア構成片１６がかしめ部２８を介して一体化されることによって、分割コア１２が構成されている。前述のティース部構成部１８が積層された部位は、導電性の巻線が巻回されるティース部３０とされており、先端部構成部２０が積層された部位は、図示しないロータのマグネットと対向して配置される先端部３２とされている。また、先端部３２の周方向の両端面は、すなわち、先端部構成部２０の周方向端面Ｓ１は、それぞれ後述する支持冶具４６に支持される被支持面Ｓ２とされている。

また、連結部構成部２２が積層された部位は、シャフト１４が圧入されるスペースを径方向内側に形成する連結部３４とされている。

さらに、凸状部２４が積層された部位は嵌合部としての嵌合凸部３６とされており、図６に示されるように、この嵌合凸部３６の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凸部外側テーパ面Ａ１及び嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とされている。

図３に示されるように、凹状部２６が積層された部位は、他の分割コア１２の嵌合凸部３６が嵌合する被嵌合部としての嵌合凹部３８とされており、図６に示されるように、この嵌合凹部３８の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１及び嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とされている。また、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１とが接触すると共に嵌合凸部内側テーパ面Ａ２と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とが接触するようになっている。また、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１との接触部を外側接触部Ｃ１とし、嵌合凸部内側テーパ面Ａ２と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２との接触部を内側接触部Ｃ２とする。

図２及び図６に示されるように、本実施形態では、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２が、一の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ１と、当該一の分割コア１２に隣接する他の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ２とを周方向に二等分する二等分線Ｌ３上に配置されるように嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８の形状や位置が調整されている。

図３及び図６に示されるように、本実施形態では、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とのなす角度θ１が、嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とのなす角度θ２よりも鈍角に設定されることによって、嵌合凸部３６の突出方向の先端側が嵌合凹部３８に当接するようになっている。

（電機子コアの製造方法）
次に、前述のステータコア１０の製造方法について説明する。

図７に示されるように、先ず一の分割コア１２の嵌合凸部３６を他の分割コア１２の嵌合凹部３８に嵌合させることによって、複数の分割コア１２を環状に配列させる（分割コア配列工程）。

次いで、上記分割コア配列工程を経ることによって環状に配列された分割コア１２を支持冶具４６にセットする（冶具セット工程）。

ここで、支持冶具４６の構成について説明すると、この支持冶具４６は厚肉円筒状に形成されたベース部４８と、ベース部４８の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に沿って等間隔に配置された複数（本実施形態では１２個）の支持部５０と、を備えている。図８に示されるように、一の支持部５０の周方向一方側の端面及び当該一の支持部５０と周方向に隣接する他の支持部５０の周方向他方側の端面は、それぞれ分割コア１２の先端部３２の周方向への移動を規制する支持面Ｓ３とされている。一の支持部５０の周方向一方側の支持面Ｓ３と先端部３２の周方向他方側の被支持面Ｓ２とは略平行に延在しており、これと同様に、他の支持部５０の周方向他方側の支持面Ｓ３と先端部３２の周方向一方側の被支持面Ｓ２とは略平行に延在している。そして、先端部３２の周方向他方側の被支持面Ｓ２が一の支持部５０の周方向一方側の支持面Ｓ３に支持される（当接する）ことによって、また先端部３２の周方向一方側の被支持面Ｓ２が他の支持部５０の周方向他方側の支持面Ｓ３に支持される（当接する）ことによって、先端部３２の周方向への移動が規制されるようになっている。

図７に示されるように、複数の分割コア１２を支持冶具４６にセットした状態で、即ち、複数の分割コア１２が支持冶具４６に支持された状態で、シャフト１４を環状に配列された分割コア１２の軸心部に圧入する（芯部材圧入工程）。これにより、各々の分割コア１２はそれぞれ径方向外側に放射状に移動して、図６に示されるように、一の分割コア１２の嵌合凸部３６と他の分割コア１２の嵌合凹部３８とが外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触する。また、一の分割コア１２の嵌合凸部３６と他の分割コア１２の嵌合凹部３８とが外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触することによって、各々の分割コア１２の連結部３４の周方向への移動が規制される。

以上の分割コア配列工程、冶具セット工程及び芯部材圧入工程を経てステータコア１０が製造される。

（電機子の製造方法）
次に、前述のステータコア１０を含んで構成された電機子としてのステータ４０の製造方法について説明する。

図７に示されるように、本実施形態では、導電性の巻線４２を複数の分割コア１２の各々のティース部３０に巻回することによって、各々のティース部３０の回りにコイル４４を形成する（巻線巻回工程）。この巻線巻回工程を経た後に、前述の分割コア配列工程、冶具セット工程及び芯部材圧入工程を経ることによってステータ４０が構成される。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図７及び図８に示されるように、本実施形態では、分割コア１２の先端部３２が支持冶具４６の支持面Ｓ３に支持された状態で、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部にシャフト１４が圧入されることによってステータコア１０が構成される。これにより、シャフト１４の圧入による各々の分割コア１２の傾きを抑制することができ、ひいては、ステータコア１０及び当該ステータコア１０を用いて構成されたステータ４０の真円度の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、分割コア配列工程を経た後に冶具セット工程を行う工程順序とした例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、複数の分割コア１２を支持冶具４６にセットしながら当該複数の分割コア１２を環状に配列することによって分割コア配列工程と冶具セット工程とを同時に完了させてもよい。

また、本実施形態では、分割コア１２の先端部３２の周方向の両端に設けられた被支持面Ｓ２がティース部３０と略平行に延在していると共に、この被支持面Ｓ２と支持冶具４６に設けられた支持面Ｓ３とが、略平行に延在している。これにより、シャフト１４の圧入によって各々の分割コア１２がティース部３０と直交する方向に移動することを抑制することができ、ひいては、各々のティース部３０の位置ずれを抑制することができる。

また、本実施形態では、複数の分割コア１２とシャフト１４とが一体化される前に、複数の分割コア１２の各々のティース部３０に巻線４２を巻回する工程順序とされているため、ティース部３０への巻線４２の巻回を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、巻線巻回工程を経た後に分割コア配列工程を経る工程順序とした例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、分割コア配列工程を経た後に巻線巻回工程を経る工程順序としてもよい。

また、本実施形態では、分割コア１２の先端部３２の両端を支持冶具４６に支持させた例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図９及び図１０に示されるように、単一又は複数の溝部５２を分割コア１２の先端部３２の径方向外側の部位に形成し、この溝部５２の内縁（被支持面Ｓ２）を支持冶具に支持させることもできる。

さらに、本実施形態では、各々の分割コア１２の周方向への移動を支持冶具４６によって規制した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図１１及び図１２に示されるように、各々の分割コア１２の周方向への移動及び径方向への移動を規制する支持冶具５４，５６を用いることもできる。詳述すると、この支持冶具５４，５６は、厚肉円筒状に形成されたベース部５８と、径方向内側の面が球面状に形成された支持ピン６０と、有して構成されており、この支持ピン６０はベース部５８に形成された挿通孔６２に挿通されている。また、分割コア１２の先端部３２の径方向外側の部位には、単一又は複数の切欠６４が形成されており、この切欠６４内に支持ピン６０の径方向内側の端部が配置されて当該支持ピン６０の径方向内側の面（支持面Ｓ３）が切欠６４の内縁（被支持面Ｓ２）に当接することによって、各々の分割コア１２の周方向への移動及び径方向への移動が規制されている。また、本実施形態では、油圧や弾性部材の弾性力によって、分割コア１２の径方向への支持力が調整されている。

また、本発明は電機子コアとしてのロータコアの製造に適用することもできる。これにより、ロータコアの真円度の低下を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…ステータコア（電機子コア），１２…分割コア，１４…シャフト（芯部材），３０…ティース部，３４…連結部，３６…嵌合凸部（嵌合部），３８…嵌合凹部（被嵌合部），４０…ステータ（電機子），４２…巻線，４４…コイル，４６…支持冶具，５４…支持冶具，５６…支持冶具，Ｓ２…被支持面，Ｓ３…支持面

Claims (3)

1. 径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられた嵌合部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられた被嵌合部と、を有する複数の分割コアを用い、一の前記分割コアの前記嵌合部を他の前記分割コアの前記被嵌合部に嵌合することによって前記複数の分割コアを環状に配列させる分割コア配列工程と、
   前記分割コアの一部を支持することによって該分割コアが周方向へ移動することを規制する支持面を有する支持冶具を用い、前記複数の分割コアを前記支持冶具にセットする冶具セット工程と、
   前記支持冶具に支持された状態の前記複数の分割コアの軸心部に芯部材を圧入することによって前記複数の分割コアを径方向外側へ放射状に移動させると共に前記複数の分割コアと前記芯部材とを一体化させる芯部材圧入工程と、
   を有する電機子コアの製造方法。
2. 周方向に面が向けられていると共に前記ティース部の径方向中心軸に対して平行に形成された被支持面を有する前記分割コアと、前記被支持面が当接する前記支持面を有する前記支持冶具と、を用い、前記分割コア配列工程を行う請求項１記載の電機子コアの製造方法。
3. 径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられた嵌合部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられた被嵌合部と、を有する複数の分割コアを用い、一の前記分割コアの前記嵌合部を他の前記分割コアの前記被嵌合部に嵌合することによって前記複数の分割コアを環状に配列させる分割コア配列工程と、
   前記複数の分割コアの各々の前記ティース部の回りに導電性の巻線を巻回することによって該ティース部の回りにコイルを形成する巻線巻回工程と、
   前記巻線巻回工程を経た後に、前記分割コアの一部を支持することによって該分割コアが周方向へ移動することを規制する支持面を有する支持冶具を用い、前記複数の分割コアを前記支持冶具にセットする冶具セット工程と、
   前記支持冶具に支持された状態の前記複数の分割コアの軸心部に芯部材を圧入することによって前記複数の分割コアを径方向外側へ放射状に移動させると共に前記複数の分割コアと前記芯部材とを一体化させる芯部材圧入工程と、
   を有する電機子の製造方法。

Images