(57)【要約】【課題】回転電機の高効率化には、固定子のオープンスロット化が効果的である。しかし、固定子をオープンスロット化した場合、巻線が困難となるため生産性が低くなりなりコストが高くなる問題がある。一方、固定子の外側から巻線を行う外巻方式では、生産性が高くコスト低減には効果があるが、クローズドスロット化による回転電機の効率低下や、巻線後のティースとヨークの接合方式に課題がある。【解決手段】環状ティース１１の中心側より半径方向外向きに力を負荷することで、各ティース１２aを分割する。また、環状ティース１１の中心側より半径方向外向きに力を負荷することで、ティース１２aのヨーク側の切れ目１６がヨークの凸部２４により周方向に押し広げられ、ティース１２aをヨーク２１に嵌合させ固定子１とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子において、巻線工程においては環状ティースが一体であって、前記巻線工程後に前記環状ティースの半径方向内側より外側に力を負荷することで、各ティースに分割し、オープンスロットにすることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項２】
回転電機の固定子におけるティースとヨークの嵌合方法であって、ティースの固定子の半径方向外側の辺に固定子の半径方向に切れ目を入れY字状とし、ヨーク嵌合部に固定子の半径方向中心側を中心とする扇形の凹部と前記扇形凹部の内側の、周方向の中心に固定子の中心方向に凸形状を有し、前記ティースの切れ目を前記ヨークの凸部に対して押込むことにより、前記ティースのY字状を前記ヨークの凸部により押し広げ、前記Y字部を塑性変形させ前記ティースY字部の周方向外側の端面と、ヨーク扇形周方向内側の端面が接してティースを拘束することを特徴とするティースとヨークの嵌合方法。
【請求項３】
回転電機の固定子であって、ティースとヨークの嵌合部において、ティース側は半径方向にY字状になっており、ヨーク側は扇形の中央部に凸形状を有することを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１のインナーコア分割と、請求項２のティースとヨークの嵌合を同一工程にて行うことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項５】
巻線工程においてはコイルが丸線であって、請求項１、２、４のいずれかの回転電機の固定子の製造方法の工程において、コイルを塑性変形させコイル横断面形状を変えることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項４のいずれかの回転電機の固定子の製造方法において、棒状の外側にテーパを有する工具と、リング状の内側に前記テーパに対応するテーパを有する工具により、前記棒状のテーパを有する工具を、前記リング状の内側にテーパを有する工具の軸方向に押込むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項４のいずれかの回転電機の固定子の製造方法において、ティース分割部に刃状の工具を半径方向外側に押込むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項８】
請求項７の回転電機の固定子の製造方法において、円筒の軸方向にテーパを有し、円筒の軸を通る面内に刃状工具の刃先を周方向に配置した工具を用いることを特徴とする回転電機固定子の製造方法。
【請求項９】
請求項１、請求項２、請求項４のいずれかの回転電機の固定子の製造方法において、前記環状ティースを分割する部分に、前記環状ティースを分割する前に回転電機の固定子の半径方向外側あるいは内側、あるいは内側と外側の両方に切欠きを入れておくことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の高効率化には、固定子のオープンスロット化が効果的である。しかし、固定子をオープンスロット化した場合、巻線が困難となるため生産性が低くなりなりコストが高くなる問題がある。一方、固定子の外側から巻線を行う外巻方式では、生産性が高くコスト低減には効果があるが、クローズドスロット化による回転電機の効率低下や、巻線後のティースとヨークの接合方式に課題がある。また、丸線コイルと比較し、角線コイルは理論的に占積率を高くすることができるが、巻線が難しく課題となっている。
【０００３】
特許文献１では、４個のティースを、４個のティース片と連結鋼板により一体に構成したティース組立とした状態で取り扱い、最後にプレスにより連結鋼板を板厚方向に打抜くことにより、生産性向上を図っている。
【０００４】
特許文献２では、ティース嵌合部の両側にくびれ部を有する半円形状凸部と、一端側が各くびれ部に連続する第１傾斜部と各第１傾斜部の他端側からティース側嵌合部の側端部にかけて形成させる第１直線部とを備え、ヨーク側嵌合部は、中央部に形成される半円形状凹部と半円形状凹部の両側に形成されて弾力を有する突起と各突起部に連続して成形される第２傾斜部と各第２傾斜部に連続して形成させる第２直線部を備えたものを嵌合させている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２５３７０１号公報
【特許文献２】特開２００４−３２０８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のティース分割方法では、連結鋼板が薄い場合や、ティースの幅に対するティースの積層方向のアスペクト比が大きい場合、巻線時に剛性が不足し固定子が変形してしまうなどの不具合が生じることが懸念され、周方向のティースの数、回転電機の軸方向の長さなど、適用できる固定子の構造が限られてしまう。
【０００７】
また、特許文献２のティースとヨークの結合方式においてはボビンに巻装したコイルを対象としており、コイルをティース部に直接巻きつける分布巻方式を採用した場合、ティースとヨークの嵌合部がティースの半径方向中心付近に来るため、占積率をあげることができないと懸念される。
【０００８】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は回転電機の固定子を高性能かつ安価に製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成する本発明の回転電機の固定子の製造方法は、巻線工程では環状ティースが一体であって、前記巻線工程後に前記環状ティースの半径方向内側より外側に力を負荷することで、各ティースに分割しオープンスロット構造にすることを特徴とする。ここで環状ティースとは、ティースが全て同一面上にある必要は無く、らせん状につながったものでも良い。
【００１０】
回転電機の固定子のティースとヨークの嵌合部において、ティースの固定子の半径方向外側の辺に固定子の半径方向に切れ目を入れたY字状であり、ヨーク嵌合部に固定子の中心側を中心とする扇形の凹部と前記扇形凹部の中心に固定子の中心方向に凸形状を有することを特徴とし、前記ティースの切れ目を前記ヨークの凸部に対して押込むことにより、前記ティースのY字状を前記ヨークの凸部により押し広げ、前記Y字部を塑性変形させ、前記ティースY字部の周方向外側の端面と、ヨーク扇形周方向内側の端面間の圧縮力にて前記ティースと前記ヨークとを嵌合することを特徴とする。
【００１１】
また、前記環状ティースの分割と前記ティースとヨークの嵌合を同一工程にて行うことを特徴とする。
【００１２】
巻線工程においてはコイルが丸線であって、前記環状ティースの半径方向内側より外側に力を負荷し、巻線後にコイルを塑性変形させ横断面形状を変えることを特徴とする。塑性変形後のコイル断面は平角形状が望ましいが、必ずしも平角形状である必要は無い。
【００１３】
前記環状ティースの分割、前期ティースとヨークの嵌合において、例えば、棒状の外側にテーパを有する工具と、リング状の内側に前記テーパに対応するテーパを有する工具を用いて、前記棒状のテーパを有する工具を、前記リング状の内側にテーパを有する工具の軸方向に押込むことにより、前記リングを半径方向に広げることで、前記ティースを固定子の半径方向外向きに力を負荷する。
【００１４】
また、前記環状ティースの分割、前期ティースとヨークの嵌合において、例えば、前記環状ティースの分割部に刃状の工具を半径方向外側に押込むことにより、前記ティースを固定子の半径方向外向きに力を負荷する。１つの例として、円筒の軸方向にテーパを有し、円筒の軸を通る面内に刃状工具の刃先を周方向に配置した工具を用いて、前記環状ティースの内側に前記刃状工具を軸中心をそろえた形で配置した後、前記刃状を軸方向に押込む方法がある。
【００１５】
前記環状ティースを分割する部分に、前記環状ティースを分割する前に回転電機の固定子の半径方向外側と内側の少なくとも一方に切欠きを入れておくことを特徴とする。好適には半径方向外側には切欠きを入れておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、回転電機の固定子の製造において、生産性の高い外巻方式を採用でき、かつ、回転電機の出力特性の向上が可能な高性能なオープンティース構造にすることができる。また、固定子の半径方向外側の辺に固定子の半径方向に切れ目を入れたティースを固定子の中心側を中心とする扇形と前記扇形外側の中心に固定子の中心方向に凸形状を有するヨークに押込むことにより前記Y字部を塑性変形させ、前記ティースY字部の周方向外側の端面と、ヨーク扇形周方向内側の端面間の圧縮力にて前記ティースと前記ヨークとを嵌合することができ、ティースとヨーク間の隙間が減少し、回転電機の出力特性の向上が可能である。
【００１７】
また、前記環状ティースの分割と前記ティースとヨークの嵌合は、前記ティースへの固定子半径方向外向きの力にてなされるため、前記環状ティースの分割と前記ティースとヨークの嵌合を同一工程にて行うことができ、工数低減によるコスト低減が可能である。
【００１８】
巻線工程においては巻線の容易な丸線コイルであり、巻線後に横断面形状を変化させることでコイル同士を密着させることにより占積率を上げられるため、回転電機の出力特性の向上が可能である。
【００１９】
棒状の外側にテーパを有する工具と、リング状の内側に前記テーパに対応するテーパを有する工具をもちいて、前記棒状のテーパを有する工具を、前記リング状の内側にテーパを有する工具の軸方向に押込むことにより、前記リングを半径方向に広げることで、前記ティースを固定子の半径方向外向きに力を負荷することができる。
【００２０】
また、円筒の軸方向にテーパを有し、円筒の軸を通る面内に刃状工具の刃先を周方向に配置した工具を用いて、前記環状ティースの内側に前記刃状工具を軸中心をそろえた形で配置した後、前記刃状を軸方向に押込むことで、環状ティースの分割部に局所的に変形させることができ、前記環状ティースを分割するための半径方向の変位量を少なくできる。
【００２１】
前記環状ティースを分割する部分に、前記環状ティースを分割する前に回転電機の固定子の半径方向外側と外側の少なくとも一方に切欠きを入れておくことにより、前記環状ティースを分割するための半径方向の変位量を少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図１〜図４は本発明の第１と第２の実施形態に係り、図１は本加工前の固定子の軸に垂直な面から見た図、図２はその外観斜視図、図３は本加工後の固定子の軸方向垂直な面から見た図、図４はその外観斜視図である。なお、便宜上コイルおよび環状ティースの半径方向内側より外側に力を負荷する工具は省略している。ティース１２aの間に切欠き１３を設けた環状ティース１１をヨーク２１の内側に配置し、環状ティース１１の中心側より半径方向外向きの力３１を負荷することで、各ティース１２ｂに分割し、ティース１２ｂの間に空間１４を設けオープンスロット構造の固定子１とする。
【００２４】
この時の切欠き１３は必ずしも環状ティースの外側からである必要は無く、環状ティースの内側からまたは、環状ティースの外側および内側からであっても良い。
【００２５】
また、ティース１２aの固定子の半径方向外側の辺１５に固定子の半径方向に切れ目１６を入れY字状１７を有し、ヨーク２１は固定子の中心側を中心とする扇形２２と前記扇形外側の中心２３に固定子の中心方向に凸形状２４を有している。ここで、環状ティース１１の内側より半径方向外向きの力３１を負荷することで、ティース１２aのヨーク側の切れ目１６がヨークの凸部２４により周方向に押し広げられ、ティースの切欠き部１７を塑性変形させ、ティースY字部１７の周方向外側の端面１８と、ヨーク扇形周方向内側の端面２５が接してティース１１をヨーク２１と嵌合させ固定子１とする。
【００２６】
図１〜図４は便宜上、環状ティース１１の分割とティース１１およびヨーク２１の嵌合を同一工程にて行っているが、環状ティース１１の分割とティース１１およびヨーク２１の嵌合は必ずしも同一工程でなくてもよい。
【００２７】
図８、９はオルタネータ軸方向に垂直な断面の１スロット分を示しており、図１０は丸線コイルを巻線した断面、図１１は環状ティースの半径方向内側より外側に力を負荷しコイルを塑性変形させ横断面形状を角線形状にした図である。巻線後のコイル９１ａの断面形状は丸であるが、環状ティース１２ａの半径方向内側より外側に力を負荷させコイル断面を角線形状９１ｂにする。塑性変形後のコイル断面は平角形状が望ましいが、必ずしも平角形状である必要は無い。
【００２８】
図５にテーパ工具を用いて環状ティース１１の中心側から力を負荷する方法を示す。棒状４２の外側にテーパ４３を有する工具４１と、リング状５２の内側にテーパ５３を有する工具５１を１組とし、棒状テーパ工具４１を、リング状テーパ工具５１の軸方向に押込むことにより、棒状テーパ工具４１の軸方向の変位をリング状テーパ工具５１の半径方向の変位に変換し、環状ティース１１の内側より力３１を負荷する。
【００２９】
図６に刃状工具６１を用いて環状ティース１１を分割させる場合の概念図、図７に刃状工具形状の１例を示す。刃状工具６１の刃先６２をティース分割部６３に、板厚方向と垂直に半径方向外側に押込むことにより、環状ティース１１の分割部６３に局所的に変形させ、環状ティース１１を分割する。また、円筒の軸方向にテーパ７２を有し、円筒の軸を通る面内に刃状工具の刃先７３を周方向に配置させた工具７１を、環状ティース１１の内側に押込むことにより上層側より逐次分割させる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は回転電機の固定子を製造する分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明第１と第２の実施形態に係る、本加工前の固定子の軸に垂直な面から見た図。
【図２】本発明第１と第２の実施形態に係る加工前の固定子の斜視図。
【図３】本発明第１と第２の実施形態に係る、本加工後の固定子の軸に垂直な面から見た図。
【図４】本発明第１と第２の実施形態に係る加工後の固定子の斜視図である。
【図５】環状ティースの中心側から力を負荷する工具の断面図である。
【図６】刃状具による環状ティースの分割の概念図である。
【図７】刃状工具の斜視図である。
【図８】加工前のコイルを固定子の軸に垂直な面から見た図である。
【図９】加工後のコイルを固定子の軸に垂直な面から見た図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…固定子、１１…環状ティース、１２a…ティース(分割前)、１２b…ティース(分割後)、１３…切欠き、１６…切れ目、２１…ヨーク、４１…棒状テーパ工具、５１…リング状テーパ工具、６１…刃状工具。
【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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【図７】
2008306854.tif 000009
【図８】
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【図９】
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