(57)【要約】【課題】単純な構成を有すると共に容易にコイルエンドを圧縮することができるモータの小型化用治具及び小型化方法を提供することを課題とする。【解決手段】小型化用治具は、挿入部材８、環状の外枠部材９及びプレス部材１０を有する。挿入部材８は、凹部１１が形成された柱状部分１２とこの柱状部分１２下部の外周に沿って配置される環状部分１３を有している。プレス部材１０は、凸部１５とこの凸部１５の外周部に形成される環状の押圧面１６を有している。挿入部材８の柱状部分１２に上方から固定子１を嵌合させた後に、固定子１上部のコイルエンド１７の外周部に外枠部材９を配置し、プレス部材１０を外枠部材９内に挿入して下方に押し進めると、プレス部材１０の凸部１５が挿入部材８の凹部１１に嵌入すると共に押圧面１６により外枠部材９内のコイルエンド１７が圧縮成形される。【選択図】図３
2008167534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ筒形状の鉄心にコイルが巻回された構造の固定子を有するモータを小型化するための治具において、
前記固定子の軸方向に沿って前記固定子の内側に挿入配置されると共にその先端中央に凹部が形成された１つの挿入部材と、
前記鉄心からその軸方向両端部にそれぞれ飛び出したコイルエンドのうち少なくとも一方の外周を囲むように配置される環状の外枠部材と、
その先端中央に前記挿入部材の前記凹部に対応する凸部が形成され且つ前記凸部の外周部に環状の押圧面が形成されると共に、前記外枠部材の内側に挿入されて前記凸部を前記挿入部材の前記凹部に嵌入させるように前記挿入部材に向かって移動されることにより前記押圧面で前記外枠部材内の前記コイルエンドを押圧して圧縮するプレス部材と
を備えることを特徴とするモータの小型化用治具。
【請求項２】
請求項１に記載の小型化用治具を用いたモータの小型化方法であって、
前記挿入部材を前記固定子の軸方向に沿って前記固定子の内側に挿入配置し、
前記鉄心からその軸方向両端部にそれぞれ飛び出したコイルエンドのうち少なくとも一方の外周を囲むように前記外枠部材を配置し、
前記プレス部材を前記外枠部材の内側に挿入して前記挿入部材に向かって移動させることにより前記プレス部材で前記外枠部材内の前記コイルエンドを押圧して圧縮する
ことを特徴とするモータの小型化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの小型化用治具に関する。
また、この発明は、このような小型化用治具を用いたモータの小型化方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ほぼ筒形状の鉄心の周方向に沿って形成された複数のスロットにコイルが収納保持された構造を有する固定子と、この固定子の内側に回転自在に配置される回転子とを有するモータが知られている。このようなモータでは、通常、予め巻回されたコイルを鉄心の複数のスロットに挿入して保持させるため、コイルは、スロットへの挿入を容易とするために軸方向の長さが鉄心よりも長く形成されており、コイルをスロットに収納保持した際には、鉄心の両端からそれぞれコイルエンドが軸方向に飛び出ることとなる。
【０００３】
このようなモータを車両に搭載する等、限られたスペース内に配置しようとすると、モータの出力特性を確保しながらモータの体格を小型化することが要求される。
この場合、鉄心あるいはコイルエンドを小さくする必要があるが、鉄心の体格はモータの出力特性に影響を及ぼすため、小型化することが困難である。
【０００４】
そこで、コイルエンドが占めるスペースを小さくするように、例えば特許文献１には、成形治具を用いてコイルエンドを圧縮することによりコイルエンドの飛び出し高さを低くする方法が開示されている。この成形治具は、その周方向に沿って互いに分割されると共にそれぞれその先端に傾斜面を有する複数の内側部材と、固定子の軸方向外側からコイルエンドを押圧するための外側部材とを有している。複数の内側部材を、固定子の一端部から他端部に通した後にその径方向外方へ向かって拡がるようにスライドさせることでその先端の傾斜面でコイルエンドを押圧すると共に、外側部材により固定子の軸方向外側からコイルエンドを押圧することにより、コイルエンドが圧縮される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７２０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の成形治具では、その周方向に沿って互いに分割されると共にそれぞれが先端に傾斜面を有する複数の内側部材を有するため、構成が複雑であり、作製が容易ではないという問題があった。
また、これら複数の内側部材を、固定子の内部に通した後にその径方向外方へ向かって移動させることでコイルエンドを圧縮する必要があると共に、圧縮完了後に複数の内側部材をその径方向内方へ向かって移動させてからそれぞれを固定子の内部から抜き取る必要があり、そのため、圧縮作業全体に手間がかかるという問題があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、単純な構成を有すると共に容易にコイルエンドを圧縮することができるモータの小型化用治具を提供することを目的とする。
また、この発明は、このような小型化用治具を用いたモータの小型化方法を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るモータの小型化用治具は、ほぼ筒形状の鉄心にコイルが巻回された構造の固定子を有するモータを小型化するための治具において、固定子の軸方向に沿って固定子の内側に挿入配置されると共にその先端中央に凹部が形成された１つの挿入部材と、鉄心からその軸方向両端部にそれぞれ飛び出したコイルエンドのうち少なくとも一方の外周を囲むように配置される環状の外枠部材と、その先端中央に挿入部材の凹部に対応する凸部が形成され且つ凸部の外周部に環状の押圧面が形成されると共に、外枠部材の内側に挿入されて凸部を挿入部材の凹部に嵌入させるように挿入部材に向かって移動されることにより押圧面で外枠部材内のコイルエンドを押圧して圧縮するプレス部材とを備えるものである。
【０００８】
また、この発明に係るモータの小型化方法は、上記の小型化用治具を用いたモータの小型化方法であって、挿入部材を固定子の軸方向に沿って固定子の内側に挿入配置し、鉄心からその軸方向両端部にそれぞれ飛び出したコイルエンドのうち少なくとも一方の外周を囲むように外枠部材を配置し、プレス部材を外枠部材の内側に挿入して挿入部材に向かって移動させることによりプレス部材で外枠部材内のコイルエンドを押圧して圧縮する方法である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、単純な構成を有すると共に容易にコイルエンドを圧縮することができる小型化用治具及び小型化方法を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る小型化用治具を用いてモータを小型化する方法について説明する。ここで、小型化される対象のモータは、ほぼ筒形状の固定子１を有している。固定子１は、ほぼ筒形状に形成された鉄心２と、この鉄心２に巻回され保持されたコイル３とを有しており、鉄心２は、それぞれ図２に示されるような環状の形状を有する複数枚の電磁鋼板４を積層して形成されている。各電磁鋼板４の内周部には、複数（図示の例では３６個）のスロット５が形成されており、これら複数のスロット５にそれぞれ、予め巻回されたコイル３が挿入され保持されると共に、このコイル３は鉄心２の両端部からそれぞれ軸方向に飛び出たコイルエンド６及び７を有している。
【００１１】
小型化用治具は、固定子１に組み付けられる挿入部材８と、一方のコイルエンド６の外周部を囲むように配置される環状の外枠部材９と、外枠部材９内に挿入されるプレス部材１０とを有している。挿入部材８は、固定子１の内側に挿入配置されると共にその上端中央に凹部１１が形成された柱状部分１２を有している。また、挿入部材８は、柱状部分１２下部の外周部から所定の間隔をあけてこの柱状部分１２と同心状に位置するように形成された環状部分１３を有しており、これら柱状部分１２と環状部分１３との間に環状の溝１４が形成されている。プレス部材１０の中央には、下方に向かって突出すると共に挿入部材８の柱状部分１２の凹部１１に対応した形状を有する凸部１５が形成されており、この凸部１５の外周部に環状の押圧面１６が形成されている。
【００１２】
なお、挿入部材８の柱状部分１２上端の外周縁は、図３に示されるように、曲面状の断面形状を有するように形成されている。
【００１３】
以上のような構成を有する小型化用治具を用いてモータを小型化する際には、まず、挿入部材８を図示しない固定面上に載置した状態で、この挿入部材８の柱状部分１２に上方から固定子１を嵌合させると、固定子１の下部に位置するコイルエンド７が挿入部材８の溝１４内に収容されると共に、固定子１の鉄心２が挿入部材８の環状部分１３の上端に係合して固定子１が保持される。このとき、柱状部分１２の上端が、固定子１の上部に位置するコイルエンド６の内周部においてその長さ方向の中間部に位置するように構成されている。
このように固定子１を挿入部材８に組み付けた後に、固定子１の上部に位置するコイルエンド６の外周部に外枠部材９を配置すると、外枠部材９の下端部が固定子１の鉄心２に係合して外枠部材９が保持される。
【００１４】
次に、プレス部材１０をその凸部１５側から外枠部材９内に挿入し、その状態で図示しないプレス機械等を用いてプレス部材１０を下方に向かって押し進めると、プレス部材１０の凸部１５が挿入部材８の柱状部分１２上端の凹部１１に嵌入すると共に、プレス部材１０の押圧面１６により外枠部材９内のコイルエンド６が下方に向かって押圧される。このコイルエンド６の外周部は外枠部材９により規制されると共に、コイルエンド６の内周部は挿入部材８の柱状部分１２により規制されるため、コイルエンド６はその軸方向に圧縮されると共に、挿入部材８の柱状部分１２上端と、プレス部材１０の押圧面１６と、プレス部材１０の凸部１５の外周面との間に形成される空間にコイルエンド６の一部が入り込みながら圧縮される。これにより、図４に示されるように、固定子１の内側に向かって折り曲がった形状のコイルエンド１７に圧縮成形され、したがってコイルエンド１７の軸方向への飛び出し高さを低く抑えることができる。
【００１５】
なお、圧縮完了後に、固定子１から外枠部材９及びプレス部材１０を取り外すと共に固定子１を挿入部材８から取り外し、図５に示されるように、固定子１を所定のハウジング１８内に収容すると共に固定子１の内側に回転子１９を配置し、この回転子１９と一体に形成された回転軸２０を軸受け２１及び２２を介してエンドブラケット２３及び２４に回転自在に支持する。このようにして、モータが製造される。
【００１６】
以上のように、圧縮成形によりコイルエンド１７の軸方向の高さを低く抑えることで、小型のモータを実現することができる。
なお、回転子１９には、圧縮成形されないコイルエンド７に対応する端部に、冷却用のフィン２５が突出形成されている。
【００１７】
固定子１の内側に配置される柱状部分１２を有する挿入部材８は、１つの部材からなるため、構成が単純であり、容易に作成することができる。
また、固定子１を挿入部材８の柱状部分１２に上方から嵌合させることで、柱状部分１２が固定子１の内側に配置されると共に、圧縮完了後に、固定子１を柱状部分１２から上方に抜き取るだけで取り外すことができ、容易に着脱することができる。同様に、外枠部材９及びプレス部材１０も着脱が容易であり、したがって圧縮作業全体を簡単に行うことができる。
【００１８】
挿入部材８の柱状部分１２上端の外周縁は、曲面状の断面形状を有するように形成されているため、圧縮成形時にその部分でコイルエンド１７のコイルが損傷することを防止することができる。
プレス部材１０の凸部１５が挿入部材８の柱状部分１２上端の凹部１１に嵌入しながらこのプレス部材１０の押圧面１６でコイルエンド１７を圧縮するため、プレス部材１０の回転が防止され、プレス部材１０を外枠部材９の軸方向に沿ってスムーズに押し進めてコイルエンド１７を圧縮することができる。
【００１９】
実施の形態２．
次に図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、この発明の実施の形態２に係る小型化用治具を用いてモータを小型化する方法について説明する。この実施の形態２は、実施の形態１の小型化用冶具において、外枠部材９及び挿入部材８の代わりに、固定子１の鉄心２に一体に固定されて固定子１の外周部全体を覆う環状の外枠部材３１と、柱状部分１２下端の外周部に環状の段部３２が形成された挿入部材３３とを有するものである。挿入部材３３の段部３２は、外枠部材３１内に収容可能な径を有している。
なお、この小型化用冶具も、実施の形態１と同様に、プレス部材１０を有すると共に、挿入部材３３の柱状部分１２の上端中央に、プレス部材１０の凸部１５に対応する凹部１１が形成されている。
【００２０】
まず、図６（ａ）に示されるように、外枠部材３１を固定子１の鉄心２の外周部に固定すると、固定子１の上部及び下部のコイルエンド６及び７の外周部がそれぞれ外枠部材３１により覆われる。次に、図示しない固定面上に載置された状態の挿入部材３３に対し、その柱状部分１２に上方から固定子１及び外枠部材３１を嵌合させると、固定子１の下部に位置するコイルエンド７は、挿入部材３３の柱状部分１２の外周面と、固定子１の鉄心２の下端面と、外枠部材３１の内周面と、段部３２の上面とにより画定される空間内に位置すると共に挿入部材３３の段部３２の上面に当接する。
【００２１】
その後、外枠部材３１内に上方からプレス部材１０を挿入し、図示しないプレス機械等を用いてプレス部材１０を下方に向かって押し進めると、プレス部材１０の凸部１５が挿入部材３３の柱状部分１２上端の凹部１１に嵌入すると共に、プレス部材１０の押圧面１６が固定子１の上部に位置するコイルエンド６を下方に向かって押圧する。これにより、そのコイルエンド６が圧縮されると共に、固定子１の鉄心２及び外枠部材３１が一体になって下方にスライドすることにより、固定子１の鉄心２の下端面と段部３２の上面との間で固定子１下部のコイルエンド７が圧縮される。このとき、コイルエンド７の外周部は外枠部材３１により規制されると共に、コイルエンド７の内周部は挿入部材３３の柱状部分１２により規制されるため、コイルエンド７はその軸方向に圧縮されることとなる。
【００２２】
このように、プレス部材１０を下方に押し進めることで、固定子１の上部及び下部に位置するコイルエンド６及び７の双方が同時に圧縮され、図６（ｂ）に示されるように、固定子１の内側に向かって折り曲がった形状のコイルエンド３４と、その軸方向に圧縮されたコイルエンド３５とが形成される。したがって、双方のコイルエンド３４及び３５の軸方向への飛び出し高さを低く抑えることができる。
【００２３】
なお、圧縮完了後に、固定子１から外枠部材３１及びプレス部材１０を取り外すと共に固定子１を挿入部材３３から取り外して、実施の形態１と同様に、固定子１をハウジング内に収容すると共に固定子１の内側に回転子を回転自在に配置することにより、モータを製造することができる。
【００２４】
挿入部材３３は、１つの部材からなるため、構成が単純であり、容易に作成することができると共に、挿入部材３３、外枠部材３１及びプレス部材１０は着脱が容易であり、圧縮作業全体を簡単に行うことができる。したがって、実施の形態１と同様の効果が得られる。
加えて、この実施の形態２では、固定子１上部のコイルエンド３４だけでなく固定子１下部のコイルエンド３５も軸方向の高さを低く抑えることができるため、モータの体格をより一層小型化することが可能である。
【００２５】
なお、上述の実施の形態１及び２において、図示しないプレス機械等によるプレス圧の大きさを管理することにより、コイルエンドの軸方向への飛び出し高さを調整することができる。
また、実施の形態１及び２におけるモータの冷却効果を高めるためには、例えば図５に示すモータにおいて、エンドブラケット２３及び２４等にダクトを形成すると共に、このダクトに外部ファンを接続して、ハウジング１８内に冷却媒体としての気体を強制的に流通させて冷却することができる。
冷却媒体として油等を使用することもでき、その場合には、外部ファンの代わりに外部ポンプを用いてハウジング１８内に油等を強制的に流通させて冷却することができる。このように油等を使用する場合、回転子１９端部のフィン２５を省略することができ、モータの体格をさらに小型化することができる。
【００２６】
なお、鉄心２のスロット５の個数は３６個に限るものではない。
また、上記の実施の形態１及び２のモータは、永久磁石型の同期モータ等として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る小型化用冶具を固定子に組み付けた様子を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における固定子の鉄心に用いられた電磁鋼板を示す図である。
【図３】実施の形態１における挿入部材の上端部の構造を示す拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る小型化用冶具によりコイルエンドを圧縮成形した様子を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る小型化用冶具により小型化されたモータの構造を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る小型化用冶具を用いてコイルエンドを圧縮成形する様子を示し、（ａ）は圧縮前を示す断面図であり、（ｂ）は圧縮後を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  固定子、２  鉄心、３  コイル、４  電磁鋼板、５  スロット、６，７  コイルエンド、８，３３  挿入部材、９，３１  外枠部材、１０  プレス部材、１１  凹部、１２  柱状部分、１３  環状部分、１４  溝、１５  凸部、１６  押圧面、１７，３４，３５  圧縮成形されたコイルエンド、１８  ハウジング、１９  回転子、２０  回転軸、２１，２２  軸受け、２３，２４  エンドブラケット、２５  フィン、３２  段部。
【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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