(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸に挿入されるとともに、ティース部を備えた複数枚のコアシートから構成された積層コアと、前記積層コアの表面に装着される絶縁樹脂からなるコアインシュレータとを備え、前記積層コアに前記コアインシュレータが装着された状態で前記コアインシュレータのスロット部に巻線が巻装された回転電機の電機子の製造方法において、
コアティースカバー部を備え、前記コアティースカバー部に、周方向に対して所定間隔を有して径方向に延びるように、かつ、弾性変形可能とするスリットが形成されたコアインシュレータの前記スリットに治具を挿入して前記コアインシュレータを弾性変形させ、前記コアティースカバー部を前記ティース部よりも周方向に広げた仮止め状態で前記コアインシュレータを前記積層コアに装着し、その後、前記治具を前記スリットから離して仮止め状態を解除して、前記積層コアに対して前記コアインシュレータを密着させ、その後、前記スロット部に巻線を巻装することを特徴とする回転電機の電機子の製造方法。
【請求項２】
前記コアインシュレータは、積層コアの周方向に対する幅よりも、前記コアインシュレータの前記積層コアと当接する内側の幅が、狭く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の電機子の製造方法に係り、詳しくは電機子を構成するコアと巻線との間の絶縁構造及び電機子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転電機、例えば直流モータにおいては、その電機子（アーマチャ）を構成するコアと巻線との間を絶縁する方法として、コアに絶縁粉体を塗装する方法の他に、コアと巻線との間に絶縁材よりなる樹脂成形品（コアインシュレータ）を介在する方法が種々提案されている。
【０００３】
例えば、図１１（ａ）に示すように、コアインシュレータ８０は、コア８１との組付け性を良くするため、コアインシュレータ８０とコア８１との間に隙間８２が設けられるように作られている。しかし、隙間８２が設けられたことにより、その隙間８２分だけ巻線８３のスペースが減少するという問題があった。また、巻線８３の巻装の際、巻線８３が隙間８２に入り込むのを防止するため、その経路に巻線８３を案内するガイド８４を設ける必要があり、巻線加工の設備構造が複雑かつ高価となっていた。
【０００４】
上記の問題を解決する絶縁方式として、特開２０００−３１６２４６号公報に開示されたものがある。この方法は、図１１（ｂ）に示すように、コアインシュレータ９０の端面９０ａに、径方向に延びるスリット９１を周方向に対して所定間隔毎に設けている。そして、コアインシュレータ９０をコア９２に装着した後、巻線９３が巻装される際、巻線９３の締め付け力によりスリット９１が変形されることを利用してコアインシュレータ９０を変形させ、巻線９３のスペースを確保するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の構成では、巻線９３の締め付け力が作用しない限り、コアインシュレータ９０とコア９２との間に隙間が存在し、巻線９３が隙間に入り込む不具合は解消されなかった。さらに、巻線９３の締め付け力を利用する場合、内径側の隙間を解消するには、外径側の隙間を解消する際の締め付け力と比較して、大きな締め付け力が必要となる。しかし、巻線９３をコアインシュレータ９０に強い力で締め付けることは、容易ではなかった。また、内径側に巻装された巻線９３は外径側に移動しようと力が働くことにより、コアインシュレータ９０とコア９２との間に隙間が形成されることによる問題は解消されなかった。
【０００６】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コアインシュレータとコアとの間の隙間を減少して巻線スペースを向上しつつ小型化でき、巻線設備の構造を単純化でき、製造コストを低減できる回転電機の電機子の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、回転軸と、前記回転軸に挿入されるとともに、ティース部を備えた複数枚のコアシートから構成された積層コアと、前記積層コアの表面に装着される絶縁樹脂からなるコアインシュレータとを備え、前記積層コアに前記コアインシュレータが装着された状態で前記コアインシュレータのスロット部に巻線が巻装された回転電機の電機子の製造方法において、コアティースカバー部を備え、前記コアティースカバー部に、周方向に対して所定間隔を有して径方向に延びるように、かつ、弾性変形可能とするスリットが形成されたコアインシュレータの前記スリットに治具を挿入して前記コアインシュレータを弾性変形させ、前記コアティースカバー部を前記ティース部よりも周方向に広げた仮止め状態で前記コアインシュレータを前記積層コアに装着し、その後、前記治具を前記スリットから離して仮止め状態を解除して、前記積層コアに対して前記コアインシュレータを密着させ、その後、前記スロット部に巻線を巻装する。
【００１０】
この発明によれば、治具が、コアティースカバー部に形成されたスリットに挿入されて、コアティースカバー部が拡開されるとともに弾性変形されて、その内側の幅が積層コアの周方向に対する幅よりも広がった仮止め状態となる。この仮止め状態でコアインシュレータは、積層コアに装着される。例えば、積層コアの外径とコアインシュレータの内径が同じ幅の場合、従来技術の組み付け方法では、コアインシュレータを積層コアに組み付け難いが、積層コアの周方向に対する幅よりも、コアインシュレータの積層コアと当接する内側の幅を広くできる。従って、コアインシュレータは、積層コアに容易に装着される。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記コアインシュレータは、積層コアの周方向に対する幅よりも、前記コアインシュレータの前記積層コアと当接する内側の幅が、狭く形成されている。
【００１２】
この発明によれば、コアインシュレータの積層コアと当接する内側の幅が、積層コアの周方向に対する幅よりも狭く形成されたことにより、コアティースカバー部が元の状態に戻ろうとする力が強くなることにともなって、より強い力で積層コアがコアインシュレータに挟持される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
【００１５】
図６に示すように、回転電機としての直流モータ１は、モータハウジング２を備え、モータハウジング２は、有底筒状のヨーク３とエンドフレーム４とからなる。ヨーク３には、その底部に軸受凹部５が凹設され、軸受凹部５には軸受６が固定されている。また、ヨーク３の内側面には、一対のマグネット８，９が固設されている。
【００１６】
エンドフレーム４は、ヨーク３の開口部に固設され、エンドフレーム４とヨーク３とで形成される空間に、電機子としてのアーマチャ１０が収容されるように構成されている。エンドフレーム４の内側面４ａの中央位置には、軸受凹部１１が凹設され、軸受凹部１１に貫通孔１２が形成されている。また、軸受凹部１１には軸受１３が固定され、軸受１３と、ヨーク３に固定した軸受６とでアーマチャ１０の回転軸１４が回転可能に支持されている。
【００１７】
アーマチャ１０の回転軸１４には、積層コア１５が固着され、積層コア１５には巻線１６が巻装され、巻線１６の巻端は同じく回転軸１４に固着された整流子１７の整流子片１７ａに接続されている。
【００１８】
図１に示すように、積層コア１５は、複数のコアシート２０が積層されることにより形成されている。コアシート２０は、その中央部から放射状に、かつ、等角度間隔にティース片２１が複数（この実施の形態では８個）延出形成されている。各ティース片２１の先端部には、両側方に円弧状に延出する突起２２が形成されている。また、コアシート２０の中央部には、回転軸１４を貫通させるための貫通孔２３が設けられている。なお、コアシート２０に形成されているティース片２１は、積層コア１５のティース１５ａを構成し、隣り合うティース１５ａ間に形成される空間は、スロット１５ｂを構成している。
【００１９】
コアインシュレータ３０は、絶縁性の熱可塑性樹脂からなる成形品であって、図１に示すように、回転軸１４に固定される筒部３１と、コアティースカバー部３２とを備えている。コアティースカバー部３２は、ティースカバー片３３ａとコイルボビン片３３ｂとで構成されている。ティースカバー片３３ａは、筒部３１の一側端から放射状に、かつ、等角度間隔に複数（この実施の形態では８個）延出形成され、各ティースカバー片３３ａは、積層コア１５のティース１５ａと各々ほぼ同一形状に形成され、その中央には、径方向に延びるスリット３２ａが形成されている。
【００２０】
スリット３２ａは、図１及び図２（ａ）に示すように、直線状に、かつ、内径側から外径側に向かうほど狭くなるように形成されている。スリット３２ａには、略円形の貫通孔３２ｂ，３２ｃが形成され、貫通孔３２ｂは、スリット３２ａの内径側に設けられ、貫通孔３２ｃは、コアインシュレータ３０の外径側よりわずかに内側の箇所に設けられている。
【００２１】
コアティースカバー部３２の積層コア１５と当接する内側の幅は、図４（ａ）に示すように、積層コア１５の周方向に対する幅と比較して狭く形成されている。なお、図４（ａ）は、図１におけるコアインシュレータ３０及び積層コア１５を縦方向に切断した部分模式断面図を示している。
【００２２】
各ティースカバー片３３ａの筒部３１と反対側の面には、各々ティース１５ａの側面を被覆するコイルボビン片３３ｂが、回転軸１４の軸線方向と平行に延びるように形成されている。各コイルボビン片３３ｂは、図１及び図２（ａ）に示すように、各々ティースカバー片３３ａの一側外周部から隣り合うティースカバー片３３ａの一側外周部まで連続した片であって、その平断面形状が積層コア１５に形成されたスロット１５ｂの周面の平断面形状とほぼ同じ形状となっている。
【００２３】
積層コア１５にコアインシュレータ３０が装着された状態で、隣り合うティースカバー片３３ａ及びコイルボビン片３３ｂの間に形成される空間は、積層コア１５のスロット１５ｂと同一の空間形状となる。即ち、各ティースカバー片３３ａ及びコイルボビン片３３ｂは、積層コア１５の各ティース１５ａの外側面と当接するように構成されている。
【００２４】
次に、上記構成のアーマチャ１０の製造方法について説明する。
最初に、アーマチャ１０の製造の際に使用される治具４０について説明する。
治具４０は、コイルボビン片３３ｂの間隔を拡開する際に使用され、図３に示すように、略円盤形状の支持プレート４０ａを備えている。支持プレート４０ａには、貫通孔３２ｃと対向可能な位置に、支持プレート４０ａから突設するように係合部４０ｂが貫通孔３２ｃと同じ数だけ（この実施の形態では８個）設けられている。係合部４０ｂは、図３及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、略円柱状に形成され、その先端は、略円錐形状となるように形成されている。なお、図３は、２個の係合部４０ｂを示している。また、図４（ｂ）は、コアインシュレータ３０をスリット３２ａと対応する位置で径方向に切断した部分模式断面図である。
【００２５】
アーマチャ１０が製造される際は、まず、治具４０の各係合部４０ｂが、各貫通孔３２ｃと対応する位置に配置される。この際、コアティースカバー部３２の積層コア１５と当接する内側の幅は、図４（ａ）に示すように、積層コア１５の周方向に対する幅よりも狭い状態である。
【００２６】
次に、図３及び図５（ａ）に示すように、各係合部４０ｂが各貫通孔３２ｃに挿入されて、スリット３２ａが拡開され、コアインシュレータ３０は、図２（ｂ）の２点破線及び図５（ａ）で示す仮止め状態となる。この仮止め状態では、スリット３２ａが拡開されることにともなって、コイルボビン片３３ｂの間隔も、積層コア１５の周方向に対する幅よりも広くなる。そして、コアインシュレータ３０は、仮止め状態のままで、回転軸１４に固着された積層コア１５に装着される。なお、図２（ｂ）は、図３において、下方から上方に向かって見た状態を示す部分模式図である。
【００２７】
次に、各係合部４０ｂが各貫通孔３２ｃから引き抜かれ、弾性変形されていたコイルボビン片３３ｂが、元の状態に戻るように周方向に対して幅を狭くする方向に力が働くため、図５（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、各ティース１５ａが各コイルボビン片３３ｂに挟持される。即ち、積層コア１５はコアインシュレータ３０に挟持される。従って、コアインシュレータ３０の内周面と積層コア１５の外周面とが密着した状態となり、積層コア１５の周方向に対する幅と、コアインシュレータ３０の積層コア１５と当接する内側との幅は、同一となる。
【００２８】
そして、コアインシュレータ３０が、積層コア１５に密着された後に、整流子１７が回転軸１４に挿通され、所定のティース１５ａ間に、巻線１６が巻装される。次に、巻線１６の図示しない端部が、整流子片１７ａの対応する位置に接続され、アーマチャ１０が完成する。なお、巻線１６は、ティースカバー片３３ａ及びコイルボビン片３３ｂにより、積層コア１５のスロット１５ｂの内周面に接触することはない。
【００２９】
次に、マグネット８，９が固設されたヨーク３に、アーマチャ１０の回転軸１４の基端が軸受６に回転可能に支持された状態で収容される。そして、回転軸１４の先端が軸受１３に回転可能に支持されるとともに、エンドフレーム４がヨーク３の開口部に固定され、直流モータ１が完成する。
【００３０】
この実施形態は、以下のような効果を有する。
（１）コアインシュレータ３０のティースカバー片３３ａにスリット３２ａが形成されて、コイルボビン片３３ｂが積層コア１５の周方向に対する幅より広く拡開可能に形成されたことにより、治具４０でスリット３２ａを拡開して、コアインシュレータ３０を弾性変形させることができる。従って、コアインシュレータ３０を積層コア１５に容易に装着することができる。また、コアインシュレータ３０が弾性変形された際、コイルボビン片３３ｂが元の状態に戻ろうとする力を利用して、積層コア１５が挟持されて、コアインシュレータ３０の内周面と積層コア１５の外周面とを密着することができる。従って、コアインシュレータ３０と積層コア１５との隙間がなくなる。
【００３１】
（２）コアインシュレータ３０の周方向に対する幅が、積層コア１５よりも狭く形成されたことにより、コイルボビン片３３ｂの弾性力を利用して、コアインシュレータ３０と積層コア１５とを確実に密着できる。その結果、従来技術と異なり、コアインシュレータ３０と積層コア１５との隙間を解消するために、巻線１６の締め付け力を頼る必要がなくなる。
【００３２】
（３）コイルボビン片３３ｂの弾性力を利用して、積層コア１５を挟持することにより、コアインシュレータ３０と積層コア１５との隙間を解消でき、隙間の解消にともなって巻線１６のスペースを向上でき、アーマチャ１０を小型化することができる。また、隙間が解消されることにより、巻線１６の巻装時に、巻線１６がコアインシュレータ３０と積層コア１５との隙間に入り込むことを防止するためのガイドを設ける必要が無くなるため、巻線設備の構造が簡単となり、製造コストを低減できる。
【００３３】
（４）コアインシュレータ３０は一物品であって、コアインシュレータ３０を積層コア１５のスロット１５ｂに挿入するだけで積層コア１５に装着できる。従って、部品点数が１つとなりコストダウンを図ることができるとともに、その分だけ組み付け工数を低減することができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を図７に従って説明する。この実施の形態では、スリットを拡開する治具の構成及びスリットの構成が、前記実施の形態と大きく異なる。前記実施の形態と同一部分は、同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、この実施の形態で使用される治具４０の支持プレート４０ａには、スリット３２ａと対応する位置に径方向に延びる貫通孔４１が形成され、係合部４０ｂが、図示しない駆動手段により、貫通孔４１に沿って往復移動可能に構成されている。係合部４０ｂは、断面形状が三角形状に形成され、コアインシュレータ３０に対して、外径側から内径方向に向かって進入するように構成されている。
【００３６】
スリット３２ａには、第１の実施の形態のような貫通孔３２ｃを形成せず、スリット３２ａの外径側の端部には、図７（ｂ）に示すように、略三角形状の切欠き３２ｄが形成されている。なお、図７（ｂ）は、スリット３２ａと係合部４０ｂとの関係を示す部分模式平面図である。
【００３７】
次に、上記構成の作用について説明する。
コアインシュレータ３０が積層コア１５に装着される際は、まず、治具４０の係合部４０ｂの下端が、スリット３２ａの切欠き３２ｄ内に配置される。そして、係合部４０ｂが、図示しない駆動手段により、切欠き３２ｄから内径側に向かって進入するように移動される。その際、係合部４０ｂの断面形状が三角形状に形成されていることにより、スリット３２ａが切欠き３２ｄから内径側に向かって徐々に拡開される。そして、コイルボビン片３３ｂは、積層コア１５の周方向に対する幅より広げられた仮止め状態となり、その状態で積層コア１５に装着される。
【００３８】
次に、コアインシュレータ３０の積層コア１５と当接する内側面と、積層コア１５のコアインシュレータ３０と当接する上面とが完全に当接した後に、係合部４０ｂは、内径側から外径側に向かって移動されて、コアインシュレータ３０の仮止め状態が解除される。そして、コアインシュレータ３０の内周面と積層コア１５の外周面とが密着した状態となる。
【００３９】
この実施の形態は、前記実施の形態の（１）〜（４）に記載の効果の他に、以下のような効果を有する。
（５）係合部４０ｂが外径側から内径側に向かって移動される構成であることにより、コアインシュレータ３０の積層コア１５と当接する内側面と、積層コア１５の上面とが当接するまで、係合部４０ｂがスリット３２ａに係合した状態で、コイルボビン片３３ｂの仮止め状態を保持できる。即ち、ティースカバー片３３ａの厚み分だけ係合部４０ｂを挿入した状態でも、コイルボビン片３３ｂを拡開しておくことができる。従って、完全にコアインシュレータ３０を積層コア１５に挿入した後に、係合部４０ｂの仮止め状態を解除でき、容易にコアインシュレータ３０を積層コア１５に密着させることができる。
【００４０】
なお、実施の形態は上記に限らず、例えば以下のように変更してもよい。
・図８（ａ），（ｂ）に示すように、係合部４０ｂが、径方向に延びるように形成された治具４０を使用してもよい。その際に、スリット３２ａの側面は、図８（ａ）に示すように、その側面の上部が広がるテーパ面３４となるように形成してもよい。また、テーパ面３４ではなく、曲面となるように面取り加工を施したものでもよい。この場合、スリット３２ａの側面がテーパ面３４に形成されたことにより、径方向に延びるように形成された係合部４０ｂでも、スリット３２ａに挿入しやすくなる。
【００４１】
・図９（ａ）に示すように、係合部４０ｂが２個に分かれて、スリット３２ａを広げる方向及び閉じる方向へ、図示しない駆動手段により往復移動可能に構成してもよい。この場合、係合部４０ｂを貫通孔３２ｃへ挿入した後に、係合部４０ｂを広げることによって、容易にスリット３２ａを拡開でき、また、係合部４０ｂを閉じることによって、容易に貫通孔３２ｃから係合部４０ｂを引き抜くことができる。また、この構成では、図９（ａ），（ｂ）に示すように、係合部４０ｂの大きさは小さくてすむ。
【００４２】
・第２の実施の形態において、治具４０がコアインシュレータ３０の上方に配置される構成に限らず、コアインシュレータ３０の外周に配置される構成に変更してもよい。この場合、コアインシュレータ３０の外周に略円環状の支持輪を形成し、該支持輪には、径方向に往復移動可能な係合部４０ｂを設ける。そして、スリット３２ａを拡開する際には、図示しない駆動手段により、支持輪に設けられた係合部４０ｂが、外周側から内径側に向かって挿入され、コアインシュレータ３０は拡開される。従って、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４３】
・上記実施の形態では、スリット３２ａは、内径側から外径側に向かうほど狭くなるように形成されているが、平行に延びるように形成してもよい。
・上記実施の形態では、コアインシュレータ３０は、積層コア１５の一側面からのみ装着される構成であったが、例えば、図１０に示すように、コアインシュレータ３０を対称となるように２個に分割して、各端面にはスリット３２ａを設け、積層コア１５の両端面から装着される構成に変更してもよい。なお、コアインシュレータ３０を非対称となるように２個に分割する構成でもよい。
【００４４】
・上記実施の形態では、回転軸１４に固着された状態の積層コア１５に対して、コアインシュレータ３０が装着される構成であったが、積層コア１５にコアインシュレータ３０が装着されて巻線１６が巻装された後に、回転軸１４に固着される構成に変更してもよい。
【００４５】
・上記実施の形態では、回転電機として直流モータ１に具体化したが、回転軸１４に固着された積層コア１５に巻線１６が巻装されるアーマチャ１０を備えた回転機械であるならば、その他のモータ又は発電機に適用してもよい。
【００４６】
次に上記実施の形態から把握できる技術的思想について、以下に記載する。
（１）前記コアインシュレータは、２個に分割され、前記積層コアの両端面から装着するように構成されている。
【００４７】
（２）請求項１又は請求項２に記載の製造方法で製造された電機子を備えたことを特徴とするモータ。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、コアインシュレータとコアとの間の隙間を減少して巻線スペースを向上しつつ小型化でき、巻線設備の構造を単純化でき、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電機子を構成するコアインシュレータとコアとを示す概略分解斜視図。
【図２】（ａ）はコアインシュレータを示す部分模式底面図、（ｂ）はコアインシュレータとコアとの関係を示す部分模式底面図。
【図３】治具とコアインシュレータとコアとの関係を示す部分概略斜視図。
【図４】（ａ）はコアインシュレータとコアとの挿入前の関係を示す部分模式断面図、（ｂ）は同じく部分模式断面図。
【図５】（ａ）はコアインシュレータとコアとの挿入中の関係を示す模式断面図、（ｂ）は同じく挿入後の関係を示す模式断面図。
【図６】モータの模式断面図。
【図７】（ａ）は第２の実施の形態を示す部分概略斜視図、（ｂ）は同じく部分模式平面図。
【図８】（ａ）は別例を示す部分模式正面図、（ｂ）は同じく部分模式断面図。
【図９】（ａ）は別例を示す部分模式正面図、（ｂ）は同じく部分模式断面図。
【図１０】コアインシュレータの別例を示す模式側面図。
【図１１】（ａ）は従来技術を示す部分模式断面図、（ｂ）は別の従来技術を示す部分模式平面図。
【符号の説明】
１…回転電機としての直流モータ、１０…電機子としてのアーマチャ、１４…回転軸、１５…積層コア、１５ａ…ティース部としてのティース、１５ｂ…スロット部としてのスロット、１６…巻線、２０…コアシート、３０…コアインシュレータ、３２…コアティースカバー部、３２ａ…スリット、３３ａ…コアティースカバー部を構成するティースカバー片、３３ｂ…コアティースカバー部を構成するコイルボビン片、４０…治具。
【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】
0004700229.tif 000008
【図８】
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【図９】
0004700229.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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