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技術 ステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 神谷宗宏
出願日 2003年12月17日 (16年7ヶ月経過) 出願番号 2003-419701
公開日 2005年7月7日 (15年0ヶ月経過) 公開番号 2005-184925
状態 未査定
技術分野 回転電機の鉄心 回転電機の鉄心 電動機、発電機の製造
主要キーワード 接着ステップ 右ねじの法則 積層ステップ 接合ステップ 結線処理 切断ステップ 磁性薄板 打抜く
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

渦電流損を抑制し、歩留りをよくする。

解決手段

ステータヨーク部の製造方法は、ティース部の外形と対応した外形を有する治具を準備するステップ(S10)と、方向性電磁鋼板を、ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで切断するステップ(S11)と、準備された治具に沿って、切断された方向性電磁鋼板を径方向に積層するステップ(S12)と、積層された方向性電磁鋼板を加熱して、熱可塑性接着剤により積層された方向性電磁鋼板同士を接着するステップ(S50)とを含む。

概要

背景

従来より、コイル巻着工程の作業性向上の観点から、ステータコアヨーク部とティース部とを、分割して製造し、ティース部の外周にヨーク部を嵌合してステータコアを構成する技術が知られている。

特開昭60−2038号公報(特許文献1)は、コイル巻線の作業性を向上することができるステータコアを開示する。特許文献1に記載のステータコアは、外周面に開口させたスロットを有するティース部と、このティース部の外周のスロットにコイルを挿入した後、磁性薄板を巻重ねて形成したヨーク部とを含む。ティース部の櫛歯の先端部は、ヨーク部の内周面に対して、接線方向に垂直に当接している。

この公報に記載のステータコアによれば、ティース部の外周面に開口させたスロットを設けたので、スロットを内周面に設ける場合と比べて、開口幅を広くとることができるので、コイルの巻着が容易であり、作業性を向上させることができる。
特開昭60−2038号公報

概要

渦電流損を抑制し、歩留りをよくする。ステータのヨーク部の製造方法は、ティース部の外形と対応した外形を有する治具を準備するステップ(S10)と、方向性電磁鋼板を、ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで切断するステップ(S11)と、準備された治具に沿って、切断された方向性電磁鋼板を径方向に積層するステップ(S12)と、積層された方向性電磁鋼板を加熱して、熱可塑性接着剤により積層された方向性電磁鋼板同士を接着するステップ(S50)とを含む。

目的

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、鉄損を抑制でき、かつ歩留りがよいステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置を提供することである。また、本発明の目的は、製造工程を簡略化し、生産性を向上できるステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

径方向外方に突出した複数の櫛歯を外周部に有するティース部と、前記ティース部よりも径方向の外側に位置するヨーク部とを、分割して製造するステータの製造方法であって、前記ティース部を形成するティース部形成ステップと、前記ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで、帯状鋼板を切断する切断ステップと、前記切断された鋼板を径方向に積層する積層ステップと、前記切断ステップおよび前記積層ステップとを、前記複数の櫛歯の間の数だけ繰返して行なうステップと、積層された鋼板同士を固定して前記ヨーク部を形成するヨーク部形成ステップと、前記ティース部と前記ヨーク部とを接合する接合ステップとを含む、ステータの製造方法。

請求項2

前記ステータの製造方法は、前記ティース部の櫛歯の位置および外形と対応した外形を有する治具を準備するステップをさらに含み、前記積層ステップは、前記治具の外形に沿って、切断された鋼板を径方向に積層するステップを含む、請求項1に記載のステータの製造方法。

請求項3

前記ステータの製造方法は、積層された鋼板を保持する保持ステップをさらに含む、請求項1または2に記載のステータの製造方法。

請求項4

前記ヨーク部形成ステップは、前記積層された鋼板の間接着材を介在させるステップと、接着材が介在した前記鋼板を加熱して、鋼板同士を接着する接着ステップとを含み、前記接合ステップは、前記接着ステップにおける加熱により前記ヨーク部が膨張している状態で、前記ヨーク部に前記ティース部を挿入して接合するステップを含む、請求項1または2に記載のステータの製造方法。

請求項5

前記積層ステップは、切断された鋼板を、平面状に維持させた状態で、径方向に積層するステップを含む、請求項1または2に記載のステータの製造方法。

請求項6

前記ヨーク部および前記ティース部には、方向性電磁鋼板が用いられ、前記ティース部形成ステップは、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように、前記ティース部を形成するステップを含み、前記切断ステップは、前記方向性電磁鋼板を切断するステップを含み、前記積層ステップは、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が、周方向に向くように、切断された方向性電磁鋼板を積層するステップを含み、ヨーク部形成ステップは、積層された方向性電磁鋼板同士を固定して前記ヨーク部を形成するステップを含む、請求項1または2に記載のステータの製造方法。

請求項7

ステータの製造方法により製造されるステータを有する回転電機には、前記ティース部よりも半径方向の内側に、ロータが設けられ、前記ティース部は、鋼板から打抜かれたティース形状体を軸方向に積層して形成され、前記ロータは、鋼板から打抜かれたロータ形状体を軸方向に積層して形成され、前記ティース部形成ステップは、鋼板から前記ティース形状体を打抜くとともに、前記ティース形状体よりも半径方向の内側から前記ロータ形状体を打抜くステップと、打抜かれたティース形状体を軸方向に積層するステップとを含む、請求項1または2に記載のステータの製造方法。

請求項8

請求項1ないし7のいずれかに記載のステータの製造方法により製造されたステータを有する回転電機。

請求項9

径方向外方に突出した複数の櫛歯を外周部に有するティース部と、前記ティース部よりも径方向の外側に位置するヨーク部とを、分割して製造するステータの製造装置であって、前記ティース部を形成するためのティース部形成手段と、前記ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで、帯状の鋼板を切断するための切断手段と、前記切断された鋼板を径方向に積層するための積層手段と、積層された鋼板同士を固定して前記ヨーク部を形成するためのヨーク部形成手段と、前記ティース部と前記ヨーク部とを接合するための接合手段とを含む、ステータの製造装置。

請求項10

前記ステータの製造装置は、前記ティース部の櫛歯の位置および外形と対応した外形を有する治具をさらに含み、前記積層手段は、前記治具の外形に沿って、切断された鋼板を径方向に積層するための手段を含む、請求項9に記載のステータの製造装置。

請求項11

前記ステータの製造装置は、積層された鋼板を保持するための保持手段をさらに含む、請求項9または10に記載のステータの製造装置。

請求項12

前記ヨーク部形成手段は、前記積層された鋼板の間に接着材を介在させる手段と、接着材が介在した前記鋼板を加熱して、鋼板同士を接着するための接着手段とを含み、前記接合手段は、前記接着手段における加熱により前記ヨーク部が膨張している状態で、前記ヨーク部に前記ティース部を挿入して接合するための手段を含む、請求項9または10に記載のステータの製造装置。

請求項13

前記積層手段は、切断された鋼板を、平面状に維持させた状態で、径方向に積層するための手段を含む、請求項9または10に記載のステータの製造装置。

請求項14

前記ヨーク部および前記ティース部には、方向性電磁鋼板が用いられ、前記ティース部形成手段は、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように、前記ティース部を形成するための手段を含み、前記切断手段は、前記方向性電磁鋼板を切断するための手段を含み、前記積層手段は、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が、周方向に向くように、切断された方向性電磁鋼板を積層するための手段を含み、ヨーク部形成手段は、積層された方向性電磁鋼板同士を固定して前記ヨーク部を形成するための手段を含む、請求項9または10に記載のステータの製造装置。

請求項15

前記ステータの製造装置により製造されるステータの有する回転電機には、前記ティース部よりも半径方向の内側に、ロータが設けられ、前記ティース部は、鋼板から打抜かれたティース形状体を軸方向に積層して形成され、前記ロータは、鋼板から打抜かれたロータ形状体を軸方向に積層して形成され、前記ティース部形成手段は、鋼板から前記ティース形状体を打抜くとともに、前記ティース形状体よりも半径方向の内側から前記ロータ形状体を打抜く手段と、打抜かれたティース形状体を軸方向に積層するための手段とを含む、請求項9または10に記載のステータの製造装置。

技術分野

0001

本発明は、ステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置に関し、特に、分割して形成されティース部とヨーク部とを有するステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置に関する。

背景技術

0002

従来より、コイル巻着工程の作業性向上の観点から、ステータコアのヨーク部とティース部とを、分割して製造し、ティース部の外周にヨーク部を嵌合してステータコアを構成する技術が知られている。

0003

特開昭60−2038号公報(特許文献1)は、コイル巻線の作業性を向上することができるステータコアを開示する。特許文献1に記載のステータコアは、外周面に開口させたスロットを有するティース部と、このティース部の外周のスロットにコイルを挿入した後、磁性薄板を巻重ねて形成したヨーク部とを含む。ティース部の櫛歯の先端部は、ヨーク部の内周面に対して、接線方向に垂直に当接している。

0004

この公報に記載のステータコアによれば、ティース部の外周面に開口させたスロットを設けたので、スロットを内周面に設ける場合と比べて、開口幅を広くとることができるので、コイルの巻着が容易であり、作業性を向上させることができる。
特開昭60−2038号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上述の公報に開示された発明においては、ティース部の櫛歯の先端部が、ヨーク部の内周面に垂直に当接しているため、ティース部からヨーク部に流れる磁束による渦電流損鉄損)が大きいという問題点がある。これについて図12を参照して詳細に説明する。ティース部の櫛歯20の先端がヨーク部10の内周面に垂直に当接している場合、ティース部(櫛歯20)を流れる磁束は、図12(A)に示すようにヨーク部10の内周面に垂直に流入する。磁束がヨーク部10に流入すると、図12(B)に示すように、ヨーク部10の内周面には、右ねじの法則に従って、磁束の進行方向に対して右回り渦電流が発生する。この渦電流により消費される電力値をW、渦電流の電圧値をV、ヨーク部10の渦電流に対する電気抵抗値をRとすると、W=V2/Rとなる。このとき、渦電流は、ヨーク部10の内周面上で流れるが、面であるため渦電流が流れやすく、電気抵抗値Rが小さい。したがって、渦電流損(鉄損)が大きい。

0006

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、鉄損を抑制でき、かつ歩留りがよいステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置を提供することである。また、本発明の目的は、製造工程を簡略化し、生産性を向上できるステータの製造方法、その方法により製造されたステータを有する回転電機およびステータの製造装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

第1の発明に係るステータの製造方法には、径方向外方に突出した複数の櫛歯を外周部に有するティース部と、ティース部よりも径方向の外側に位置するヨーク部とを、分割して製造する方法である。この製造方法は、ティース部を形成するティース部形成ステップと、ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで、帯状鋼板を切断する切断ステップと、切断された鋼板を径方向に積層する積層ステップと、切断ステップおよび積層ステップとを、複数の櫛歯の間の数だけ繰返して行なうステップと、積層された鋼板同士を固定してヨーク部を形成するヨーク部形成ステップと、ティース部とヨーク部とを接合する接合ステップとを含む。

0008

第1の発明によると、ティース部形成ステップにて、ティース部が形成される。切断ステップにて、ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで、帯状の鋼板が切断され、積層ステップにて、切断された鋼板が径方向に積層される。切断ステップおよび積層ステップは、複数の櫛歯の間の数だけ繰返して行なわれる。ヨーク部形成ステップにて、積層された鋼板同士が固定されてヨーク部が形成され、接合ステップにて、ティース部とヨーク部とが接合される。ティース部の隣合う櫛歯間の間隔と対応した長さで、帯状の鋼板が切断されて、切断された鋼板が径方向に積層してヨーク部が形成されるので、ヨーク部の形状は、櫛歯の外形と対応した形状を有する。これにより、ヨーク部は、櫛歯の外端部に対して周方向から当接する連結部が形成された状態で形成される。この連結部において、ヨーク部が櫛歯に周方向から当接することにより、櫛歯を径方向に流れてきた磁束が、ヨーク部の周方向に流入しやすくなる。そのため、櫛歯を径方向に流れてきた磁束が、ヨーク部の内周面に垂直に流入することが抑制され、渦電流損が抑制される。また、ヨーク部は、連結部を有した状態で形成されるため、連結部を形成するために、別途ヨーク部の一部を切除する必要がない。その結果、鉄損を抑制でき、かつ歩留りがよいステータの製造方法を提供することができる。

0009

第2の発明に係るステータの製造方法は、第1の発明の構成に加え、ティース部の櫛歯の位置および外形と対応した外形を有する治具を準備するステップをさらに含む。積層ステップは、治具の外形に沿って、切断された鋼板を径方向に積層するステップを含む。

0010

第2の発明によると、ティース部の櫛歯の位置および外形と対応した外形を有する治具が準備され、この治具の外形に沿って、切断された鋼板が径方向に積層される。これにより、治具を用いて精度よく鋼板を積層し、整った形状のヨーク部を形成できる。

0011

第3の発明に係るステータの製造方法は、第1または第2の発明の構成に加え、積層された鋼板を保持する保持ステップをさらに含む。

0012

第3の発明によると、保持ステップにて、積層された鋼板が保持される。これにより、積層された鋼板がばらけることを防止できる。

0013

第4の発明に係るステータの製造方法においては、第1または第2の発明の構成に加え、ヨーク部形成ステップは、積層された鋼板の間接着材を介在させるステップと、接着材が介在した鋼板を加熱して、鋼板同士を接着する接着ステップとを含む。接合ステップは、接着ステップにおける加熱によりヨーク部が膨張している状態で、ヨーク部にティース部を挿入して接合するステップを含む。

0014

第4の発明によると、積層された鋼板の間に接着材が介在させられ、接着ステップにて、接着材が介在した鋼板が加熱され、鋼板同士が接着される。この接着ステップにおける加熱によりヨーク部が膨張している状態で、ヨーク部にティース部が挿入されて接合される。これにより、鋼板同士を接着して固定することができるとともに、接着の際の加熱による余熱を利用して、ヨーク部とティース部とを焼き嵌めすることができる。その結果、ヨーク部とティース部とを密着させて強固に接合し、ヨーク部とティース部との間を通過する磁束の損失を抑制することができる。

0015

第5の発明に係るステータの製造方法においては、第1または2の発明の構成に加え、積層ステップは、切断された鋼板を、平面状に維持させた状態で、径方向に積層するステップを含む。

0016

第5の発明によると、切断された鋼板は、平面状に維持された状態で、径方向に積層される。これにより、鋼板の残留歪を抑制してヨーク部を形成することができる。その結果、残留歪を取除くための焼鈍などを行なう必要がなく、製造工程を簡略化して生産性を向上することができるステータの製造方法を提供することができる。

0017

第6の発明に係るステータの製造方法においては、第1または2の発明の構成に加え、ヨーク部およびティース部には、方向性電磁鋼板が用いられている。ティース部形成ステップは、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように、ティース部を形成するステップを含む。切断ステップは、方向性電磁鋼板を切断するステップを含む。積層ステップは、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が、周方向に向くように、切断された方向性電磁鋼板を積層するステップを含む。ヨーク部形成ステップは、積層された方向性電磁鋼板同士を固定してヨーク部を形成するステップを含む。

0018

第6の発明によると、ヨーク部およびティース部には、方向性電磁鋼板が用いられ、ティース部は、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように形成される。ヨーク部は、切断された方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように積層され、積層された方向性電磁鋼板同士が固定されることで形成される。これにより、ティース部の磁化容易方向が径方向を向き、ヨーク部の磁化容易方向が周方向を向く。ステータでは、ティース部には径方向に磁束が流れ、ヨーク部には周方向に磁束が流れる。そのため、磁束の流れる方向と磁化容易方向が一致し、磁束の通過による鉄損を抑制することができる。

0019

第7の発明に係るステータの製造方法においては、第1または2の発明の構成に加え、ステータの製造方法により製造されるステータを有する回転電機には、ティース部よりも半径方向の内側に、ロータが設けられる。ティース部は、鋼板から打抜かれたティース形状体を軸方向に積層して形成される。ロータは、鋼板から打抜かれたロータ形状体を軸方向に積層して形成される。ティース部形成ステップは、鋼板からティース形状体を打抜くとともに、ティース形状体よりも半径方向の内側からロータ形状体を打抜くステップと、打抜かれたティース形状体を軸方向に積層するステップとを含む。

0020

第7の発明によると、鋼板からティース形状体が打抜かれるとともに、ティース形状体よりも半径方向の内側からロータ形状体が打抜かれる。ティース部は、鋼板から打抜かれたティース形状体を軸方向に積層して形成される。ロータは、鋼板から打抜かれたロータ形状体を軸方向に積層して形成される。これにより、同一の鋼板からティース部を構成するティース形状体と、ロータを構成するロータ形状体とを打抜くことができる。その結果、歩留りをよくし、かつ製造工程を簡略化して生産性を向上することができる。

0021

第8の発明に係る回転電機は、第1ないし7のいずれかに記載のステータの製造方法により製造されたステータを有する。

0022

第8の発明によると、回転電機は、第1ないし7のいずれかに記載のステータの製造方法により製造されたステータを有する。これにより、鉄損を抑制でき、かつ歩留りがよいステータの製造方法により製造されたステータを有する回転電機を提供することができる。また、製造工程を簡略化し、生産性を向上できるステータの製造方法により製造されたステータを有する回転電機を提供することができる。

0023

第9の発明に係るステータの製造装置は、径方向外方に突出した複数の櫛歯を外周部に有するティース部と、ティース部よりも径方向の外側に位置するヨーク部とを分割して製造する。この製造装置は、ティース部を形成するためのティース部形成手段と、ティース部の隣合う櫛歯の間隔と対応した長さで、帯状の鋼板を切断するための切断手段と、切断された鋼板を径方向に積層するための積層手段と、積層された鋼板同士を固定してヨーク部を形成するためのヨーク部形成手段と、ティース部とヨーク部とを接合するための接合手段とを含む。

0024

第9の発明によると、ティース部形成手段により、ティース部が形成される。切断手段により、ティース部の隣合う櫛歯間の間隔と対応した長さで、帯状の鋼板が切断され、積層手段により、切断された鋼板が径方向に積層される。ヨーク部形成手段により、積層された鋼板同士が固定されてヨーク部が形成され、接合手段により、ティース部とヨーク部とが接合される。ティース部の隣合う櫛歯間の間隔と対応した長さで、帯状の鋼板が切断されて、切断された鋼板が径方向に積層してヨーク部が形成されるので、ヨーク部の形状は、櫛歯の外形と対応した形状を有する。これにより、ヨーク部は、櫛歯の外端部に対して周方向から当接する連結部が形成された状態で形成される。この連結部において、ヨーク部が櫛歯に周方向から当接することにより、櫛歯を径方向に流れてきた磁束が、ヨーク部の周方向に流入しやすくなる。そのため、櫛歯を径方向に流れてきた磁束が、ヨーク部の内周面に垂直に流入することが抑制され、渦電流損が抑制される。また、ヨーク部は、連結部を有した状態で形成されるため、連結部を形成するために、別途ヨーク部の一部を切除する必要がない。その結果、鉄損を抑制でき、かつ歩留りがよいステータの製造方法を提供することができる。

0025

第10の発明に係るステータの製造装置は、第9の発明の構成に加え、ティース部の櫛歯の位置および外形と対応した外形を有する治具をさらに含む。積層手段は、治具の外形に沿って、切断された鋼板を径方向に積層するための手段を含む。

0026

第10の発明によると、ティース部の櫛歯の位置および外形と対応した外形を有する治具が準備され、この治具の外形に沿って、切断された鋼板が径方向に積層される。これにより、治具を用いて精度よく鋼板を積層し、整った形状のヨーク部を形成できる。

0027

第11の発明に係るステータの製造装置においては、第9または10の発明の構成に加え、ステータの製造装置は、積層された鋼板を保持するための保持手段をさらに含む。

0028

第11の発明によると、保持手段により、積層された鋼板が保持される。これにより、積層された鋼板がばらけることを防止することができる。

0029

第12の発明に係るステータの製造装置においては、第9または10の発明の構成に加え、ヨーク部形成手段は、積層された鋼板の間に接着材を介在させる手段と、接着材が介在した鋼板を加熱して、鋼板同士を接着するための接着手段とを含む。接合手段は、接着手段における加熱によりヨーク部が膨張している状態で、ヨーク部にティース部を挿入して接合するための手段を含む。

0030

第12の発明によると、積層された鋼板の間に接着材が介在させられ、接着手段により、接着材が介在した鋼板が加熱され、鋼板同士が接着される。この接着手段における加熱によりヨーク部が膨張している状態で、ヨーク部にティース部が挿入されて接合される。これにより、鋼板同士を接着して固定することができるとともに、接着の際の加熱による余熱を利用して、ヨーク部とティース部とを焼き嵌めすることができる。その結果、ヨーク部とティース部とを密着させて強固に接合し、ヨーク部とティース部との間を通過する磁束の損失を抑制することができる。

0031

第13の発明に係るステータの製造装置においては、第9または10の発明の構成に加え、積層手段は、切断された鋼板を、平面状に維持させた状態で、径方向に積層するための手段を含む。

0032

第13の発明によると、切断された鋼板は、平面状に維持された状態で、径方向に積層される。これにより、鋼板の残留歪を抑制してヨーク部を形成することができる。その結果、残留歪を取除くための焼鈍などを行なう必要がなく、製造工程を簡略化して生産性を向上することができるステータの製造装置を提供することができる。

0033

第14の発明に係るステータの製造装置においては、第9または10の発明の構成に加え、ヨーク部およびティース部には、方向性電磁鋼板が用いられる。ティース部形成手段は、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように、ティース部を形成するための手段を含む。切断手段は、方向性電磁鋼板を切断するための手段を含む。積層手段は、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が、周方向に向くように、切断された方向性電磁鋼板を積層するための手段を含む。ヨーク部形成手段は、積層された方向性電磁鋼板同士を固定してヨーク部を形成するための手段を含む。

0034

第14の発明によると、ヨーク部およびティース部には、方向性電磁鋼板が用いられ、ティース部は、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように形成される。ヨーク部は、切断された方向性電磁鋼板の磁化容易方向が径方向に向くように積層され、積層された方向性電磁鋼板同士が固定されることで形成される。これにより、ティース部の磁化容易方向が径方向を向き、ヨーク部の磁化容易方向が周方向を向く。ステータでは、ティース部には径方向に磁束が流れ、ヨーク部には周方向に磁束が流れる。そのため、磁束の流れる方向と磁化容易方向が一致し、磁束の通過による鉄損を抑制することができる。

0035

第15の発明に係るステータの製造装置においては、第9または10の発明の構成に加え、ステータの製造装置により製造されるステータの有する回転電機には、ティース部よりも半径方向の内側に、ロータが設けられる。ティース部は、鋼板から打抜かれたティース形状体を軸方向に積層して形成される。ロータは、鋼板から打抜かれたロータ形状体を軸方向に積層して形成される。ティース部形成手段は、鋼板からティース形状体を打抜くとともに、ティース形状体よりも半径方向の内側からロータ形状体を打抜く手段と、打抜かれたティース形状体を軸方向に積層するための手段とを含む。

0036

第15の発明によると、鋼板からティース形状体が打抜かれるとともに、ティース形状体よりも半径方向の内側からロータ形状体が打抜かれる。ティース部は、鋼板から打抜かれたティース形状体を軸方向に積層して形成される。ロータは、鋼板から打抜かれたロータ形状体を軸方向に積層して形成される。これにより、同一の鋼板からティース部を構成するティース形状体と、ロータを構成するロータ形状体とを打抜くことができる。その結果、歩留りをよくし、かつ製造工程を簡略化して生産性を向上することができる。

発明を実施するための最良の形態

0037

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

0038

<第1の実施の形態>
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るステータについて説明する。ステータ100は、環状のヨーク部110と、ヨーク部110に挿入されたティース部120と、ティース部120に巻着されたコイル130とを含む。ステータ100の径方向で内方には回転自在に固定されたロータ140が設けられている。これらの部材により、回転電機が構成される。

0039

ヨーク部110は、ティース部120の外端部に周方向から当接する連結部112を含む。連結部112は、予め定められた間隔を空けて、複数形成されている。ヨーク部110は、磁化容易方向が周方向を向くように、方向性電磁鋼板を径方向に積層して形成されている。

0040

ティース部120は、径方向を向き、外側に向かって先細り形状の櫛歯122を含む。櫛歯122は、連結部112と同じ数だけ設けられている。櫛歯122の外端部と連結部112とが当接する。各櫛歯122にコイル130が巻着されている。ティース部120は、磁化容易方向が径方向を向くように、方向性電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。

0041

図2(A)を参照して、本実施の形態に係るステータ100のヨーク部110の製造方法について説明する。ヨーク部110は、帯状の方向性電磁鋼板114を用いて形成される。方向性電磁鋼板114は、その磁化容易方向と同じ方向に、送りローラ200により送られ、切断機202により切断される。方向性電磁鋼板114は隣合う櫛歯122の間隔と同一の長さで切断され、切断された方向性電磁鋼板114が径方向に積層される。

0042

具体的には、ティース部120の櫛歯122の位置および外形と対応した外形を有する治具203に沿うように、方向性電磁鋼板114が切断され、積層される。このとき、方向性電磁鋼板114の磁化容易方向が周方向を向くように、方向性電磁鋼板114が積層される。

0043

治具203は、櫛歯122の径方向の外端部と同一の形状を有する複数の突起部204を含む。方向性電磁鋼板114は隣合う突起部204の間隔と同一の長さで切断される。切断された方向性電磁鋼板114は、隣合う突起部204の間のスロット205内で、径方向に積層される。このとき、本実施の形態において、方向性電磁鋼板114は円弧状に積層される。なお、治具203の外形の沿うように、方向性電磁鋼板114を、ローラなどにより予め定められた曲率で歪ませてから積層するようにしてもよい。

0044

1つのスロット205が方向性電磁鋼板114により埋まると、治具203が回転させられ、隣のスロット205に方向性電磁鋼板114が積層される。積層された方向性電磁鋼板114は、治具203の回転により、治具203から落下しないように、ベルト206により保持される。

0045

全てのスロット205に方向性電磁鋼板114が積層されると、方向性電磁鋼板114を切断せずに、積層された方向性電磁鋼板114の外周に、方向性電磁鋼板114を巻き付け、積層された方向性電磁鋼板114を外方から固定する。予め定められた長さだけ、方向性電磁鋼板114が巻き付けられると、方向性電磁鋼板114が切断され、その端部が、スポット溶接などにより溶接される。

0046

方向性電磁鋼板114の端部が溶接されると、積層された方向性電磁鋼板114は治具203ごとベルト206から取外される。方向性電磁鋼板114は、円弧状に積層されているため、方向性電磁鋼板114には歪が残留している。歪が残留していると、磁気抵抗が増える。この残留歪を取除き、磁気抵抗の増加を抑制するため、方向性電磁鋼板114が焼鈍される。焼鈍後、積層された方向性電磁鋼板114は、たとえば熱硬化性接着剤で満たされた容器に入れられる。これにより、積層された方向性電磁鋼板114の隙間に接着材が浸透し、方向性電磁鋼板114の間に接着材が介在させられる(接着材が含浸させられる)。この状態で、積層された方向性電磁鋼板114は治具203ごと加熱され、方向性電磁鋼板114同士が接着されて、ヨーク部110が形成される。ヨーク部110の形成後(方向性電磁鋼板114同士の接着後)、治具203が取外される。

0047

治具203が取外されると、ヨーク部110の内周部には、図2(B)に示すように、突起部204と対応した位置で、方向性電磁鋼板114の切断面が、ヨーク部110の周方向に露出する。これが、連結部112となる。連結部112は、櫛歯122の形状と対応するようにV字状に形成される。

0048

図3(A)ないし(D)を参照して、本実施の形態に係るステータ100のティース部120の製造方法について説明する。図3(A)に示すように、ティース部120は、帯状の方向性電磁鋼板124を用いて形成される。方向性電磁鋼板124の磁化容易方向と同じ方向に、送りローラ300により送られ、プレス機302により、方向性電磁鋼板124からティース形状体126が打抜かれる。なお、以下の説明において、ティース形状体とは、ティース部を形成する際、プレス機により打抜かれた後であって、ティース部が形成される前の帯状の部材を意味する。

0049

ティース形状体126は、図3(B)に示すように、方向性電磁鋼板124の幅方向伸び、櫛歯122が方向性電磁鋼板124の磁化容易方向(方向性電磁鋼板124の送り方向)を向くように打抜かれる。

0050

図3(C)に示すように、方向性電磁鋼板124から打抜かれたティース形状体126が積層される。図3(D)に示すように、積層されたティース形状体126が、巻取り治具304に巻き取られ、端部同士が溶接されてティース部120が形成される。このとき、櫛歯122が径方向を向くため、ティース部120(櫛歯122)の磁化容易方向が径方向を向く。

0051

ティース部120が形成されると、形成されたティース部120の各櫛歯122にコイル130が巻着される。コイル130が巻着されたティース部120は、加熱されて接着された直後のヨーク部110に挿入され、接合される。すなわち、ヨーク部110が、接着時の加熱により膨張している間に、ティース部120がヨーク部110に挿入され、接合される。これにより、ヨーク部110とティース部120とが接着時の加熱を利用して焼き嵌めされる。

0052

ヨーク部110とティース部120とを接合すると、図4(A)に示すように、連結部112によりヨーク部110は、櫛歯122の径方向の外端部に、周方向から当接する。そのため、櫛歯122を径方向に通過する磁束が、ヨーク部110の周方向に流れ易い。ヨーク部110の周方向に磁束が流れると、図4(B)に示すように、渦電流が発生する。この渦電流は、方向性電磁鋼板の断面内を流れるが、方向性電磁鋼板は、薄い薄板であるため、渦電流が流れることができる面積が小さく、渦電流に対する電気抵抗が高い。そのため、渦電流が流れ難く、渦電流損(鉄損)の増加が抑制される。

0053

図5ないし図7を参照して、本実施の形態に係るステータ100の製造工程について説明する。

0054

図5は、本実施の形態に係るステータ100のヨーク部110の製造工程を示すフローチャートである。ステップ(以下、ステップをSと略す)10にて、治具203が準備される。S11にて、方向性電磁鋼板114が、ティース部120の隣合う櫛歯122(治具203の隣合う突起部204)の間隔と対応した長さで切断される。S12にて、切断された方向性電磁鋼板114が、治具203の外形に沿って径方向に積層され、積層された方向性電磁鋼板114の外周を取囲むように、方向性電磁鋼板114が巻き取られる。S20にて、巻き取られた方向性電磁鋼板の端部が溶接される。

0055

S30にて、方向性電磁鋼板114の残留歪を取除くため、積層された方向性電磁鋼板114が焼鈍される。S40にて、積層された方向性電磁鋼板の間に熱可塑性の接着材を介在させるように、接着材が含浸させられる。S50にて、方向性電磁鋼板114が加熱され、方向性電磁鋼板114同士が接着されて、ヨーク部110が形成される。S60にてヨーク部110から治具が取外される。

0056

図6は、本実施の形態に係るステータ100のティース部120の製造工程およびコイル130の巻着工程を示すフローチャートである。S100にて、方向性電磁鋼板124がプレスされ、ティース形状体126が打抜かれる。S110にて、打抜かれたティース形状体126が積層される。S111にて、積層されたティース形状体126が巻取り治具304に巻き取られ、端部同士が溶接されたティース部120が形成される。

0057

S120にて、ティース部120の各櫛歯122にインシュレータ(図示せず)が挿入される。S130にて、インシュレータの上から各櫛歯122にコイル130が巻着される。本実施の形態においては、3本のノズルにより、3つの櫛歯122に同時にコイル130が巻着される。S140にて、隣合うコイル130の間に相間板(図示せず)がセットされる。

0058

図7は、ヨーク部110とティース部120との組み付け工程を示すフローチャートである。S200にて、接着時の加熱により膨張した状態のヨーク部110に、コイル130が巻着されたティース部120が挿入され、ヨーク部110とティース部120が接合される。これにより、方向性電磁鋼板114同士の接着時の加熱による余熱を利用して、ヨーク部110とティース部120とが焼き嵌めされる。

0059

S210にて、コイル130から、U相、V相およびW相の3相導線を外部に引出すための結線処理と、それらの中性点を結合するための結線処理を行なう。S220にて、コイル130から引出された導線の端部に、端子を結合する。S230にて、樹脂モールドおよびワニスのいずれかにより、ステータ100全体を固め、ヨーク部110、ティース部120およびコイル130を固定する。

0060

以上のように、本実施の形態に係るステータのヨーク部は、ティース部の隣合う櫛歯の間の間隔と同じ長さで切断された方向性電磁鋼板を、ティース部の外形と対応した外形を有する治具に沿って径方向に積層して形成される。これにより、別途、ヨーク部の内周部を切除するなどしなくても、方向性電磁鋼板を積層した段階で、ヨーク部の内周部には、周方向に方向性電磁鋼板の断面が露出した連結部が形成される。この連結部によりヨーク部は、櫛歯の径方向の外端部に、周方向から当接する。そのため、櫛歯を径方向に通過する磁束が、ヨーク部の周方向に流れ易い。ヨーク部の周方向に磁束が流れると、渦電流が発生する。この渦電流は、方向性電磁鋼板の断面内を流れるが、方向性電磁鋼板は、薄板であるため、渦電流に対する電気抵抗が高い。その結果、渦電流が流れ難く、渦電流損(鉄損)の増加を抑制し、歩留りをよくすることができる。

0061

また、ヨーク部の磁化容易方向が周方向を向き、ティース部の磁化容易方向が径方向を向いている。コイルに電流(たとえば三相交流電流)を流すと、磁束はティース部を径方向に、ヨーク部を周方向に通過する。本実施の形態においては、ヨーク部の磁化容易方向が周方向を向き、ティース部の磁化容易方向が径方向を向いている。これにより、磁束が流れる方向と、磁化容易方向が一致し、磁気抵抗を抑制することができる。

0062

<第2の実施の形態>
図8および図9を参照して、本発明の第2の実施の形態に係るステータについて説明する。前述の第1の実施の形態におけるステータの外形は円弧状であったが、本実施の形態においては、多角形状である。本実施の形態においてヨーク部は焼鈍されない。その他のハードウェア構成処理フローについては前述の第1の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

0063

図8に示すように、ステータ100は、櫛歯122の径方向の外端部を頂点とする多角形状の外形を有する。このステータ100のヨーク部116において、方向性電磁鋼板は、歪まないように、方向性電磁鋼板を平面状に維持させた状態で、方向性電磁鋼板が径方向に積層されている。方向性電磁鋼板が積層されると、径方向で最外方に位置する方向性電磁鋼板の端部同士が溶接されて、積層された方向性電磁鋼板がばらけないように固定される。

0064

図9を参照して、本実施の形態に係るステータのヨーク部の製造工程について説明する。前述の第1の実施の形態におけるステータのヨーク部の製造工程と同一の工程には、同一の符号を付してある。したがって、それらについての説明はここでは繰返さない。

0065

S13にて、切断された方向性電磁鋼板が、平面状に維持された状態で、径方向に積層される。S22にて、径方向で最外方に位置する方向性電磁鋼板の端部同士が溶接される。

0066

以上のように、本実施の形態に係るステータは、方向性電磁鋼板が歪まないように、方向性電磁鋼板を平面状に維持させた状態で、方向性電磁鋼板が径方向に積層されて形成される。これにより、積層後の方向性電磁鋼板に残留する歪が抑制される。その結果、残留歪みを取除く必要がないため、方向性電磁鋼板の積層後の焼鈍工程を省略し、製造工程を簡略化することができる。

0067

<第3の実施の形態>
図10を参照して、本発明の第3の実施の形態について説明する。前述の第1の実施の形態においては、方向性電磁鋼板の幅方向に伸びたティース部形状体を打抜き、ティース形状体を積層して巻き取って、ティース部を形成していたが、本実施の形態においては、無方向性電磁鋼板長手方向に伸びたティース形状体を連続して打抜き、ティース部形状体をらせん状に巻き回して積層している。その他のハードウェア構成、処理フローについては前述の第1の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

0068

図10に示すように、ティース形状体127は、無方向性電磁鋼板128から打抜かれる。ティース形状体127は、無方向性電磁鋼板128の長手方向に伸びている。1つの無方向性電磁鋼板から、2つのティース形状体127が打抜かれる。打抜かれたティース形状体127は、巻取り治具306により、らせん状に巻き回されて積層され、ティース部120が形成される。

0069

このようにしてティース部120を形成しても、前述の第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

0070

<第4の実施の形態>
図11を参照して、本発明の第4の実施の形態について説明する。前述の第1の実施の形態においては、方向性電磁鋼板からティース形状体のみを打抜いていたが、本実施の形態においては、無方向性電磁鋼板からティース部形状体とロータ形状体とを打抜く。なお、以下の説明において、ロータ形状体とは、ロータを形成する際、プレス機により打抜かれた後であって、ロータが形成される前の環状の部材を意味する。

0071

その他のハードウェア構成、処理フローについては前述の第1の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

0072

図11に示すように、ティース形状体129とロータ形状体142とが、一枚の無方向性電磁鋼板128から打抜かれる。ティース形状体129は環状に打抜かれ、径方向の内方に円形の孔を有する。このティース形状体129を軸方向に積層して、ティース部120が形成される。

0073

ロータ形状体142はティース形状体129の径方向で内側に位置する無方向性電磁鋼板128から打抜かれる。このロータ形状体142を軸方向に積層して、ロータ140が形成される。

0074

以上のように、本実施の形態においては、ティース形状体の径方向で内側に位置する無方向性電磁鋼板から、ロータ形状体が打抜かれる。ティース部120の内側にはロータ140が設けられるため、ティース形状体を環状に打抜く際には、ティース形状体の径方向の内側を打抜き、孔を設けなければならないが、本実施の形態においては、ティース形状体の径方向で内方に位置する無方向性電磁鋼板、すなわち、ティース形状体にとって不要な方向性電磁鋼板からロータ形状体を打抜く。これにより、歩留りを良くすることができる。また、ティース形状体を打抜くとともにロータ形状体を打抜くことができるため、製造工程を簡略化し、生産性を向上することができる。

0075

今回開示された実施の形態は、すべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図面の簡単な説明

0076

本発明の第1の実施の形態に係るステータを有するモータを示す断面図である。
本発明の第1の実施の形態に係るステータのヨーク部の製造方法を示す図である。
本発明の第1の実施の形態に係るステータのティース部の製造方法を示す図である。
本発明の第1の実施の形態に係るステータのヨーク部とティース部とを通過する磁束を示す図である。
本発明の第1の実施の形態に係るステータの製造工程を示すフローチャート(その1)である。
本発明の第1の実施の形態に係るステータの製造工程を示すフローチャート(その2)である。
本発明の第1の実施の形態に係るステータの製造工程を示すフローチャート(その3)である。
本発明の第2の実施の形態に係るステータを示す断面図である。
本発明の第2の実施の形態に係るステータの製造工程を示すフローチャートである。
本発明の第3の実施の形態に係るステータのティース部を構成するティース部形状体を示す図である。
本発明の第4の実施の形態に係るステータのティース部を構成するティース部形状体を示す図である。
従来のステータのヨーク部とティース部とを通過する磁束を示す図である。

符号の説明

0077

100ステータ、110ヨーク部、112 連結部、114,124方向性電磁鋼板、120ティース部、122櫛歯、126,127,129ティース形状体、128無方向性電磁鋼板、130コイル、140ロータ、142ロータ形状体、200ローラ、202切断機、203治具、204突起部、205スロット、206ベルト、300 ローラ、302プレス機、304,306巻取り治具。

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