(57)【要約】【課題】ステータにおいて、電磁コイルをインシュレータに固着するときに電磁コイルが直径方向内方に移動することを回避する。【解決手段】電磁コイル１６は、インシュレータ１４の巻回部位５８にワイヤ７０が巻回されることで構成される。巻回部位５８は、例えば、各々が略四辺形状をなす４面を有し、各面同士の間に第１隅部〜第４隅部が形成される。ワイヤ７０が第１隅部〜第４隅部に巻回されるとき、フローティングノズル８２のノズル部８６が変位ないし揺動することにより、第１隅部〜第４隅部をオーバーランした状態となる。これにより、ワイヤ７０と第１隅部〜第４隅部との間に摩擦が生じることから、ワイヤ７０の、第１隅部〜第４隅部に接触した部位に、ステータ４０が構成されたときに直径方向外方に向かう残留応力が付与される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心に対し、インシュレータを介してワイヤを巻回することでコイルを設けてステータ用分割コアを得るステータ用分割コアの製造方法であって、
前記インシュレータとして、前記ワイヤを巻回する巻回部位が略多角形であるものを用い、
ワイヤ供給部から供給される前記ワイヤを前記巻回部位の隅部に巻回する際、前記ワイヤに、ステータを構成したときに該ステータの直径方向外方側に向かう残留応力を付与する巻回工程と、
前記ワイヤの絶縁被覆同士を融着する融着工程と、
を有することを特徴とするステータ用分割コアの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、前記ワイヤを前記巻回部位の前記隅部に巻回する最中に前記ワイヤと前記ワイヤ供給部との間を所定角度で傾斜させることで前記残留応力を付与することを特徴とするステータ用分割コアの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の製造方法において、前記ワイヤとして帯形状の平角線を用いることを特徴とするステータ用分割コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを構成するステータを得るためのステータ用分割コアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、モータは、電磁コイルを含む円環形状のステータと、永久磁石を保持して前記ステータの周回方向に回転するロータとを有する。ここで、ステータは、例えば、分割鉄心にインシュレータを被せ、さらに、前記インシュレータに帯形状のワイヤ（「平角線」とも指称される）を巻回することで得られたステータ用分割コアを複数個組み合わせることで構成される。
【０００３】
インシュレータの、ワイヤを巻回する巻回部位は、略長方形をなす。特許文献１に記載されるように、この巻回部位に、ノズルから供給されたワイヤが巻回される。ワイヤは、例えば、巻回部位の、ステータを構成する際に外径となる側から内径となる側に向かって巻回され、巻回部位の最内径側に到達すると、その後は内径側から外径側に向かって巻回される。この際、後から巻回された内径側から外径側に向かうワイヤ層は、先に巻回されて内径側から外径側に向かうワイヤ層に積層される。すなわち、電磁コイルは、複数個のワイヤ層が積層されてなる。
【０００４】
ワイヤには、絶縁被覆が形成されている。上記したようにして巻回がなされた後、電磁コイルを加熱して絶縁被覆を軟化させ、その後に冷却して軟化した絶縁被覆を硬化させる。この硬化に伴って、絶縁被覆同士が接合する。すなわち、融着がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電磁コイルは、ワイヤ層同士の間に作用する摩擦力によって巻回された位置（初期位置）に留まる。すなわち、整列状態を維持している。これに対し、融着を行う際に絶縁被覆が軟化すると摩擦力が低下し、電磁コイルがステータの直径方向内方に指向して若干移動する。すなわち、ワイヤの整列状態が乱れる。この移動が生じた際、電磁コイルが、隣接する別の分割コアの電磁コイルに接触することがないように、該電磁コイル同士の間に所定のクリアランスが形成される。
【０００７】
換言すれば、ステータの周回方向寸法（円環の周長）は、隣接する分割コア同士の間に形成されるクリアランスを含めた寸法とする必要がある。このため、ステータを大型のものとして構成しなければならない。
【０００８】
ワイヤの巻回を低速で行えば、電磁コイルの、ステータの直径方向内方への移動量を低減することができる。しかしながら、この場合、ワイヤの巻回効率、ひいてはステータないしモータの生産効率が低下してしまう。
【０００９】
以上のように、従来技術に係るステータ用分割コアの製造方法には、ステータを小型化しつつワイヤの巻回効率を向上させることが困難であるという不具合がある。
【００１０】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ステータの小型化を図り得、しかも、ワイヤの巻回効率が低下することを回避し得るステータ用分割コアの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明は、鉄心に対し、インシュレータを介してワイヤを巻回することでコイルを設けてステータ用分割コアを得るステータ用分割コアの製造方法であって、
前記インシュレータとして、前記ワイヤを巻回する巻回部位が略多角形であるものを用い、
ワイヤ供給部から供給される前記ワイヤを前記巻回部位の隅部に巻回する際、前記ワイヤに、ステータを構成したときに該ステータの直径方向外方側に向かう残留応力を付与する巻回工程と、
前記ワイヤの絶縁被覆同士を融着する融着工程と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
従来技術では、ワイヤを隅部に巻回する際、該ワイヤに意図的な任意の残留応力が付与されることはない。これに対し、本発明では、ワイヤを隅部に巻回する際、該ワイヤに対し、ステータ用分割コアをステータに組み上げたときに該ステータの直径方向外方に向かう任意の残留応力を意図的に付与するようにしている。このため、融着工程で絶縁被覆が軟化した際、ワイヤは、ステータの直径方向外方に向かって移動する。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、融着工程を行う際、ワイヤがステータの直径方向内方に向かって移動することや、その結果として電磁コイル同士が接触する（短絡が生じる）ことを回避することができる。従って、ステータの直径方向内方側で隣接する電磁コイル同士の間に、ワイヤの移動量分を加味したクリアランスを設ける必要がない。
【００１４】
このような理由から、クリアランスを可及的に小さくすることができる。この分、ステータの周長を小さくすることが可能となる。すなわち、ステータや、該ステータを含んで構成されるモータの小型化を図ることができる。
【００１５】
しかも、この場合、ワイヤの巻回速度を小さくする必要がない。従って、十分な巻回効率が確保されるので、ステータ用分割コアやステータの生産効率を維持することができる。
【００１６】
なお、インシュレータを介してワイヤが巻回される鉄心のティース部は、ステータの直径方向に沿って放射状に延在する。従って、隣接する電磁コイル同士の離間距離は、ステータの直径方向外方に向かうに従って大きくなる。このため、ワイヤがステータの直径方向外方に移動してもなお、隣接する電磁コイル同士の間にクリアランスが確保される。すなわち、ステータの直径方向外方においても、電磁コイル同士が接触することが回避される。
【００１７】
残留応力を付与するには、ワイヤを巻回部位の隅部に巻回する最中、ワイヤとワイヤ供給部との間に所定角度の傾斜を設ければよい。このためには、例えば、ワイヤ供給部を移動させる。これに伴い、巻回部位の隅部とワイヤの間に摩擦が生じ、その結果、ワイヤに残留応力が付与される。
【００１８】
ワイヤの、ステータの直径方向内方への移動は、ワイヤが帯形状の平角線であるときに顕著である。従って、残留応力の付与は、平角線からなるワイヤに対して行うことが好ましい。この場合においても、ワイヤがステータの直径方向外方に移動するようになる。すなわち、ワイヤがステータの直径方向内方に移動することを容易に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、インシュレータの巻回部位にワイヤを巻回する際、特にワイヤが前記巻回部位の隅部に到達したときに、該ワイヤに対し、ステータの直径方向外方に向かう任意の残留応力を意図的に付与するようにしている。このため、融着工程ではワイヤがステータの直径方向外方に向かって移動する。すなわち、ワイヤがステータの直径方向内方に向かって移動することが回避される。
【００２０】
換言すれば、融着工程を行うときに電磁コイル同士がステータの直径方向内方側で接触して短絡が生じることを回避することができる。このため、ステータの直径方向内方側において、隣接する電磁コイル同士の間にワイヤの移動量分を加味したクリアランスを設ける必要がない。
【００２１】
これにより、クリアランスを可及的に小さくすることができる。この分、ステータの周長を小さくし、該ステータや、該ステータを含んで構成されるモータの小型化を図ることができる。
【００２２】
しかも、ワイヤの巻回速度を小さくする必要がないので、十分な巻回効率が確保され、ステータ用分割コアやステータの生産効率が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ステータを構成する分割コアの概略全体斜視図である。
【図２】電磁コイルを形成する前の分割コア（半製品）の概略分解斜視図である。
【図３】半製品に対してワイヤを巻回し、電磁コイルを得るためのコア製造装置の要部を模式的に示した構成説明図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、図２の半製品に対してワイヤを巻回することで第１層を形成したときの正面図、左方側面図である。
【図５】図５Ａは、従来技術に係るワイヤの巻回方法であり、図５Ｂ及び図５Ｃは、それぞれ、本発明の実施の形態に係る分割コアの製造方法の巻回工程におけるワイヤの奇数層の巻回方法、偶数層の巻回方法を示す。
【図６】図１の分割コアから得られたステータの概略全体平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るステータ用分割コアの製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、ステータ用分割コアを単に分割コアとも表記する。
【００２５】
先ず、ステータを構成する分割コアにつき、図１及び図２を参照して説明する。分割コア１０は、略Ｔ字状の金属薄板（鋼板）からなる分割鉄心１２と、分割鉄心１２を被覆するインシュレータ１４と、インシュレータ１４を介して分割鉄心１２の一部を囲繞する電磁コイル１６とを有する。
【００２６】
分割鉄心１２は、ステータの周回方向に沿って延在するヨーク部１８と、ヨーク部１８の略中央からステータの直径方向外方に向かって突出したティース部２０とを有する。ヨーク部１８の周回方向一端部には略半円状の嵌合凹部２２が形成され、周回方向他端部には前記嵌合凹部２２に嵌合可能な略半円状の嵌合凸部２４が形成されている。嵌合凹部２２に、隣接する別の分割コア１０の嵌合凸部２４が嵌合されることにより、複数個の分割コア１０が円環状に連結されてステータ４０（図６参照）が構成される。
【００２７】
なお、ティース部２０がステータ４０の内周側となり、ヨーク部１８が外周側となる。従って、複数個の分割コア１０のティース部２０同士は円環状に配列する。
【００２８】
インシュレータ１４は、例えば、樹脂からなる。該インシュレータ１４は、電磁コイル１６が巻回されるコイルボビン４２と、電磁コイル１６から引き出された２個の末端部（引出線）１６ａ、１６ｂを収納する引出線収納部４４とを有する。この中、コイルボビン４２は、特に図２に示すように、第１ボビン構成部材４６と第２ボビン構成部材４８がティース部２０を挟み込むようにして互いに嵌合されることにより構成されている。
【００２９】
第１ボビン構成部材４６は、底側基部５０と、該底側基部５０の両端から略垂直に立ち上がった第１対向壁部５２ａ、５２ｂとを有し、一方、第２ボビン構成部材４８は、引出線収納部４４の他、天井側基部５４と、該天井側基部５４の両端から略垂下する第２対向壁部５６ａ、５６ｂとを有する。第１対向壁部５２ａ、５２ｂ上に第２対向壁部５６ａ、５６ｂが重畳することにより、巻回部位５８が形成される。
【００３０】
巻回部位５８は、特に図２から諒解されるように、第２対向壁部５６ａの一側面、底側基部５０の底面、第２対向壁部５６ｂの一側面、天井側基部５４の上面の４面からなる。各面は、各々、後述する右方側面６０、背面６２、左方側面６４及び正面６６であり、且つ略長方形（略四辺形）をなす。この巻回部位５８に対してワイヤ７０が巻回されることにより、電磁コイル１６が形成される。なお、巻回部位５８の形状は多角形であればよく、略長方形（略四辺形）に特に限定されるものではない。
【００３１】
本実施の形態では、ワイヤ７０として平角線が用いられる。平角線からなるワイヤ７０は、先ず、ステータ４０の外径側から内径側に向かって巻回され、最内径部に到達する。これを第１層とすると、ワイヤ７０は、その後、第１層上を内径側から外径側に向かって、最外径部に到達するまで巻回される。これを第２層とする。すなわち、第２層は第１層に重畳される。
【００３２】
以降も同様にして巻回がなされる。従って、ワイヤ７０は、奇数層では外径側から内径側に向かい、偶数層では内径側から外径側に向かう。
【００３３】
ワイヤ７０には、絶縁被覆が施されている。第１層の絶縁被覆は巻回部位５８（底側基部５０、第２対向壁部５６ａ、天井側基部５４、第２対向壁部５６ｂ）に融着し、一方、各層の絶縁被覆が互いに融着している。これにより、電磁コイル１６が巻回部位５８に固着するとともに且つ第１層から最終層までが一体化している。
【００３４】
次に、インシュレータ１４にワイヤ７０を巻回して分割コア１０を得る製造方法につき説明する。図３に示すように、コア製造装置８０は、ワイヤ７０を供給するフローティングノズル８２を有する。このフローティングノズル８２は、リニアガイド８４に沿って変位することが可能であり、且つワイヤ７０を導出するノズル部８６（ワイヤ供給部）が、リニアガイド８４近傍に設けられた揺動部８８を中心として揺動することが可能である。換言すれば、ノズル部８６は、いわゆる首振り運動を行う。
【００３５】
コア製造装置８０は、回転支持軸９０をさらに有する。複数個の分割鉄心１２を挟持したインシュレータ１４は、この回転支持軸９０に支持される。このため、インシュレータ１４は、分割鉄心１２ごと回転動作することが可能である。
【００３６】
本実施の形態に係る分割コア１０の製造方法は、上記のように構成されるコア製造装置８０を用い、以下のようにして実施される。
【００３７】
分割鉄心１２がインシュレータ１４で挟持された半製品Ｐは、引出線収納部４４、すなわち、ステータ４０の外径側が下方となるようにして回転支持軸９０に保持される。この状態で、巻回工程を行う。すなわち、ノズル部８６からワイヤ７０（平角線）を供給するとともに回転支持軸９０を時計回りに回転させる。これに伴って半製品Ｐが一体的に回転することにより、ワイヤ７０がインシュレータ１４の巻回部位５８に巻回される。ワイヤ７０は、上記したように巻回部位５８の外径側から内径側に巻回されるので、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１層は下方から上方に向かって巻回されることになる。このとき、フローティングノズル８２のノズル部８６とワイヤ７０は略平行である（図３参照）。
【００３８】
ここで、ワイヤ７０は、引出線収納部４４を通され、巻回部位５８の、引出線収納部４４に臨む正面６６に接近した後、図４Ａ中の右方側面６０、正面６６の裏面（背面６２）、左方側面６４、正面６６の順に巻回される。すなわち、ワイヤ７０は、正面６６と右方側面６０との間の第１隅部、右方側面６０と背面６２との間の第２隅部、背面６２と左方側面６４との間の第３隅部、左方側面６４と正面６６との間の第４隅部に当接する。なお、第１隅部〜第４隅部は、緩やかなＲ部として形成されている。
【００３９】
そして、左方側面６４に巻回される際、図４Ｂに示すように、ワイヤ７０が上方に向かうようにして若干斜行される。すなわち、左方側面６４をトラバース面としていわゆるレーンチェンジが行われ、ワイヤ７０が内径側に移動する。このため、第１層においてワイヤ７０が重畳した部位が形成されることはない。
【００４０】
従来技術においては、図５Ａに示すように、第３隅部でワイヤ７０とノズル部８６のなす角度が所定の角度θ３’となるようにノズル部８６がリニアガイド８４に沿って変位する。これによってワイヤ７０が角度θ３’で斜行し、レーンチェンジがなされる。その一方で、第３隅部以外でノズル部８６が変位することはない。第２層以降においても、これと同様である。
【００４１】
これに対し、本実施の形態では、ワイヤ７０が第１隅部〜第４隅部の各々に巻回されるとき、第１隅部〜第４隅部の全てでフローティングノズル８２を変位させたり、又はノズル部８６を揺動させたりすることにより、ノズル部８６とワイヤ７０との間に所定の角度θ１〜θ４が形成されるようにする。この角度形成により、ワイヤ７０は、第１隅部〜第４隅部を一旦オーバーランした状態となる。その後、ノズル部８６とワイヤ７０が平行となるようにノズル部８６を変位ないし揺動させるとともに半製品Ｐの回転を継続する。図５Ｂでは、オーバーランしてから平行状態に戻すまでを破線で示している。
【００４２】
前記の角度形成の際、ワイヤ７０の、第１隅部〜第４隅部に当接した部位と、第１隅部〜第４隅部との間に摩擦が生じる。この摩擦により、ワイヤ７０に残留応力が付与される。巻回方向及びオーバーラン方向が上記の通りであるので、残留応力は、ステータ４０の直径方向外方に指向する方向である。
【００４３】
なお、第３隅部の角度θ３は、レーンチェンジを行うために必要な角度θ３’と同等としてもよいし、それ以上としてもよい。θ３’を超えてオーバーランさせたときには、θ３’まで戻せばよい。また、θ３＜θ４とすることが好ましい。
【００４４】
レーンチェンジを繰り返しながら最内径部までワイヤ７０を巻回した後、第２層の巻回を行う。この場合、第２層は、内径側から外径側、すなわち、図４Ａ及び図４Ｂの上方から下方に向かうように巻回される。なお、半製品Ｐの回転方向は第１層巻回時と同様に時計回りであり、従って、ワイヤ７０は、巻回部位５８の左方側面６４、正面６６、右方側面６０、背面６２の順に巻回される。ただし、第２層では、右方側面６０が、レーンチェンジがなされるトラバース面となる。
【００４５】
この場合においても、ワイヤ７０が第１隅部〜第４隅部の各々に巻回されるとき、第１隅部〜第４隅部の全てでフローティングノズル８２を変位させたり、又はノズル部８６を揺動させたりすることにより、ノズル部８６とワイヤ７０との間に所定の角度θ１〜θ４が形成される。すなわち、ワイヤ７０が一旦オーバーランする。その後、ノズル部８６が変位ないし揺動されてワイヤ７０と平行となる。図５Ｃでは、オーバーランしてから平行状態に戻すまでを破線で示している。
【００４６】
その結果、第２層においてもワイヤ７０に残留応力が付与される。巻回方向及びオーバーラン方向が上記の通りであるので、残留応力は、第１層と同様にステータ４０の直径方向外方に指向する方向である。
【００４７】
以降、第３層から最終層を形成するまで、奇数層では第１層に準拠し且つ偶数層では第２層に準拠してワイヤ７０に残留応力を付与する。これにより、全層において、ステータ４０の直径方向外方に向かう任意の残留応力が付与された電磁コイル１６が形成される。すなわち、分割コア１０が得られるに至る。なお、ワイヤ７０と巻回部位５８との摩擦力、及び重畳し合う層同士の間の摩擦力は残留応力よりも大であり、このため、この時点でワイヤ７０（電磁コイル１６）が移動することはない。
【００４８】
同様にして必要個数の分割コア１０を作製し、１個の分割コア１０の嵌合凸部２４を、別の分割コア１０の嵌合凹部２２に嵌合する。これを繰り返すとともに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が形成されるようにデルタ結線を設けて、図６に示すようにステータ４０を構成する。
【００４９】
次に、融着工程を行う。このため、各電磁コイル１６に通電する。その結果、電磁コイル１６が熱を帯びるとともに、ワイヤ７０に形成された絶縁被覆がこの熱によって軟化する。
【００５０】
絶縁被覆が軟化することにより、各層間に作用していた摩擦力が低下する。ここで、本実施の形態では、電磁コイル１６をなすワイヤ７０の各層に、ステータ４０の直径方向外方に向かう任意の残留応力が付与されている。このため、図６中、５個の電磁コイル１６に代表して付した矢印で示すように、電磁コイル１６は、ステータ４０の直径方向外方に向かって移動する。すなわち、第１隅部〜第４隅部を通る際にワイヤ７０に任意の残留応力を意図して付与した本実施の形態によれば、電磁コイル１６がステータ４０の直径方向内方に向かって移動することを回避することができる。
【００５１】
このため、ステータ４０の直径方向内方側における隣接する電磁コイル１６同士のクリアランスＣＬを可及的に小さくすることができる。上記したように電磁コイル１６がステータ４０の直径方向内方に向かって移動することが回避されるので、クリアランスＣＬを小さくした場合であっても、電磁コイル１６同士が接触することが防止されるからである。従って、ステータ４０の周長を小さくすることが可能となり、結局、ステータ４０やモータの小型化を図ることができる。
【００５２】
しかも、この場合、ワイヤ７０の巻回を低速で行う必要もない。このためにワイヤ７０の巻回効率が確保されるので、分割コア１０、ひいてはステータ４０やモータの生産効率が低下することを回避することもできる。
【００５３】
電磁コイル１６に対する通電を開始して所定時間が経過した後、通電が停止される。これにより電磁コイル１６が自然冷却され、第１層のワイヤ７０の絶縁被覆とインシュレータ１４の巻回部位５８とが融着するとともに、各層をなすワイヤ７０の絶縁被覆同士が融着する。その結果、電磁コイル１６が巻回部位５８に固着され且つ第１層から最終層まで一体化するに至る。
【００５４】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５５】
例えば、奇数層を内径側から外径側、偶数層を外径側から内径側に向かうように巻回するようにしてもよい。この場合においても、各層をなすワイヤ７０に、ステータ４０の直径方向外方側に向かう残留応力を付与すればよい。
【００５６】
また、絶縁被覆同士を融着する手法は、電磁コイル１６への通電に特に限定されるものではなく、例えば、分割コア１０を加熱するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…ステータ用分割コア              １２…分割鉄心
１４…インシュレータ                  １６…電磁コイル
１８…ヨーク部                        ２０…ティース部
４０…ステータ                        ４２…コイルボビン
４６…第１ボビン構成部材              ４８…第２ボビン構成部材
５０…底側基部                        ５４…天井側基部
５６ａ、５６ｂ…第２対向壁部          ５８…巻回部位
６０…右方側面                        ６２…背面
６４…左方側面                        ６６…正面
７０…ワイヤ                          ８０…コア製造装置
８２…フローティングノズル            ８４…リニアガイド
８６…ノズル部                        ９０…回転支持軸
Ｐ…半製品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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