(57)【要約】【課題】  生産効率の向上および生産設備の小型・簡素化を図るとともに、占積率を高めることができるステータ構造を提供すること。【解決手段】  ステータ１０において、ステータ軸方向に３分割した上コア２１ａ、中コア３１、および下コア２１ｂを備える環状ヨーク部２０と、その環状ヨーク部２０とは別体でティース部４０を形成する。そして、中コア３１の内周面に周方向所定ピッチで嵌合凹部３２を形成し、ティース部４０に嵌合凹部３２に嵌合する嵌合凸部４２を形成して、ティース部４０の嵌合凸部４２を中コア３１の嵌合凹部３２に嵌合させた状態で、ティース部４０および中コア３１を上コア２１ａと下コア２１ｂとによって狭持してダボ固定する。【選択図】            図６
2007037218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に分割された部材を組み合わせて構成されるステータ構造であって、
ステータ軸方向に３分割された上コア、中コア、および下コアを備える環状ヨーク部と、
前記環状ヨーク部とは別体で形成されて巻線が巻回されたティース部とを有し、
前記中コアの内周面には、周方向所定ピッチで嵌合凹部が形成され、
前記ティース部には、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部が形成されており、
前記ティース部の前記嵌合凸部が前記中コアの前記嵌合凹部に嵌合した状態で、前記ティース部および前記中コアが前記上コアと前記下コアによって狭持されて固定されていることを特徴とするステータ構造。
【請求項２】
請求項１に記載するステータ構造において、
前記ティース部および前記中コアと前記上下コアとは相互にダボ固定されていることを特徴するステータ構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するステータ構造において、
前記嵌合凹部は、その周方向長さが内周に向かって漸次増大するように形成され、
前記嵌合凸部は、その周方向長さが外周に向かって漸次減少するように形成されていることを特徴するステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数に分割された部材を組み合わせて構成される分割式のステータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータの固定子（ステータ）の構造として、複数に分割された部材を組み合わせて構成されたものがある。このようなステータ構造の１つとして、例えば、特開２００２−３５９９３８号公報に開示されたものがある。ここに開示されているステータ構造では、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、ステータコアをモータの相の数（ここでは３分割）で軸方向に分割された分割環状外周部を組み合わせて構成されている。そして、モータの同じ相となるティース部が、全て同じ分割環状外周部に形成されており、これらのティース部に巻線を巻回した後に、図１０に示すように分割環状外周部を互いに組み合わせている。このようにして、ヨーク部で囲まれるステータコアの空間を有効に利用し、高線積率を得るようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５９９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したステータの構造では、ティース部に巻線を巻回するには、分割環状外周部の内側に巻線ノズルを配置し、分割環状外周部を固定して巻線ノズルを回転させながら行う必要がある。このため、ティース部に対する巻線の巻回に時間がかかりサイクルタイムが長くなってしまい、生産効率が悪くなるという問題があった。
【０００５】
また、分割環状外周部の内側に巻線ノズルを配置して巻線ノズルを回転させる必要があるため、生産設備が複雑化、大型化してしまうという問題もあった。そして、このような生産設備の複雑化、大型化は生産コストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
また、巻線ノズルに対する巻線の供給経路が複雑で長くなってしまうため、巻線が変形して加工硬化を起こしやすい。そして、巻線が加工硬化を起こしてしまうと、ティース部への巻線の巻回が非常に困難になるとともにスプリングバック量が増加してしまい、形成されたコイルが膨張してしまう（占積率が低くなる）という問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、生産効率の向上および生産設備の小型・簡素化を図るとともに、占積率を高めることができるステータ構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るステータ構造は、複数に分割された部材を組み合わせて構成されるステータ構造であって、ステータ軸方向に３分割された上コア、中コア、および下コアを備える環状ヨーク部と、前記環状ヨーク部とは別体で形成されて巻線が巻回されたティース部とを有し、前記中コアの内周面には、周方向所定ピッチで嵌合凹部が形成され、前記ティース部には、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部が形成されており、前記ティース部の前記嵌合凸部が前記中コアの前記嵌合凹部に嵌合した状態で、前記ティース部および前記中コアが前記上コアと前記下コアによって狭持されて固定されていることを特徴とする。
【０００９】
このステータ構造では、ステータ軸方向に３分割された上コア、中コア、および下コアを備える環状ヨーク部と、その環状ヨーク部とは別体で形成されて予め巻線が巻回されたティース部とが組み合わせられている。このようにティース部を別体で形成しているので、ティース部単体に対して巻線を巻回することができる。これにより、ティース部自体を回転させることにより、ティース部に対する巻線の巻回を行うことができる。つまり、従来のように分割環状外周部内に巻線ノズルを配置して巻線ノズルを回転させながら巻線を巻回する必要がない。このように、ティース部自体を回転させて巻線の巻回を行うことにより、巻線ノズルを回転させる場合に比べて巻線実行時に発生する慣性（回転）モーメントを小さくすることができる。従って、巻線のサイクルタイムが少なくなり生産効率が向上する。また、巻線ノズルを使用しないので生産設備が小型かつ簡素なものとなるため、生産コストも低減することができる。
さらに、巻線の供給経路も単純かつ短くすることができる。このため、巻線がほとんど変形することがないので加工硬化が起こりにくい。その結果、ティース部への巻線の巻回が容易になるとともにスプリングバック量が減少するので、形成されたコイルが膨張しなくなる（占積率が高くなる）。
【００１０】
そして、中コアの内周面に周方向所定ピッチで嵌合凹部が形成され、ティース部に前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部が形成されており、ティース部の嵌合凸部が中コアの嵌合凹部に嵌合した状態で、ティース部および中コアが上コアと下コアによって上下から狭持されて固定されている。このため、分割された部材を同時に合体させる必要がなく、順番に組み付けていく（積み木式）ので簡単に組み合わせることができる。
【００１１】
ここで、本発明に係るステータ構造においては、前記ティース部および前記中コアと前記上下コアとは相互にダボ固定されていることが望ましい。
これにより、各分割部材が相互に位置決めされた状態で強固に固定することができる。その結果、完成後のステータの真円度、円筒度の精度を高めることができるため、モータの性能向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係るステータ構造においては、前記嵌合凹部は、その周方向長さが内周に向かって漸次増大するように形成され、前記嵌合凸部は、その周方向長さが外周に向かって漸次減少するように形成されていることが望ましい。
これにより、嵌合凸部が嵌合凹部に案内されつつ嵌合するため、中コアへのティース部の嵌め込み作業を簡単かつ確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るステータ構造によれば、環状ヨーク部をステータ軸方向に３分割するとともに、環状ヨーク部とは別体でティース部を形成して、ティース部の嵌合凸部を中コアの嵌合凹部に嵌合した状態で、ティース部および中コアを上コアと下コアによって狭持して固定しているので、ティース部を回転させながら巻線を巻回することができるため、生産効率の向上および生産設備の小型・簡素化を図るとともに、占積率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のステータ構造を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、車両駆動用の三相モータに使用するステータに本発明を適用したものである。
【００１５】
そこでまず、ステータの概略構成を図１に示す。図１は、ステータの概略構成を示す平面図である。本実施の形態に係るステータ１０は、図１に示すように、Ｕ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、およびＷ相コイル１１Ｗを備える三相ステータである。このステータ１０では、Ｕ相コイル１１Ｕが形成されるＵ相ティース部４０Ｕが４個、Ｖ相コイル１１Ｖが形成されるＶ相ティース部４０Ｖが４個、Ｗ相コイル１１Ｗが形成されるＷ相ティース部が４個、合計で１２個のティース部４０が備わっている。そして、これらのティース部４０を環状ヨーク部２０で支持固定している。
【００１６】
環状ヨーク部２０は、３分割されており、上コア２１、中コア３１、および下コア２１を備えている。なお、上下コアは同一形状のものである。これらの上コア２１ａ、下コア２１ｂおよび中コア３１は、積層鋼板により構成されている。上下コア２１ａ，２１ｂは、図２に示すように環状部材であり、内周面にはティース部の一部（巻線部４１の端面４１ａ）に当接する当接面２２が所定間隔で形成されている。また、上下コア２１ａ，２１ｂの一端面（中コアと接合する側の端面）には、ダボ２３，２４が形成されている。ダボ２３と２４は、それぞれ同心円周上に等間隔で配置されている。ダボ２３は中コア２１との接合用のものであり、ダボ２４はティース部４０との接合用のものである。なお、図２は、上（下）コアの概略構成を示す平面図である。
【００１７】
中コア３１は、図３に示すように、上下コア２１ａ，２１ｂと同様に環状部材であり、内周面にはティース部の一部（嵌合凸部４２）が嵌合する嵌合凹部３２が所定間隔で形成されている。この嵌合凹部３２の周方向長さは内周に向かって漸次増大するように形成されている。つまり、嵌合凹部３２は平面視で三角形状となっている。また、中コア３１の両端面には、上下コア２１ａ，２１ｂに形成されたダボ２３が嵌合するダボ穴３３が等間隔で形成されている。なお、図３は、中コアの概略構成を示す平面図である。
【００１８】
一方、ティース部４０は、図４に示すように、積層鋼板により平面視で略Ｔ字状に形成されている。このティース部４０には、各相巻線１１が巻かれる巻線部４１と、中コア３１に備わる嵌合凹部３２に嵌合する嵌合凸部４２とが形成されている。嵌合凸部４２は、巻線部４１の端面の中央に設けられている。そして、巻線部４１の軸方向高さは、環状ヨーク部２０の軸方向高さとほぼ同じであり、嵌合凸部４２の軸方向高さは、中コア３１の軸方向高さとほぼ同じである（図８参照）。また、嵌合凸部４２の両端面には、上下コア２１ａ，２１ｂに形成されたダボ２３が嵌合するダボ穴４３が等間隔で形成されている。なお、図４は、ティース部の概略構成を示す斜視図である。
【００１９】
次に、上記の構造を有するステータ１０の製造方法について、図５〜図８を参照しながら説明する。図５は、ティース部に対して巻線を巻回する状態を示す説明図である。図６は、各分割部材を組み合わせる状態を示す説明図である。図７は、ティース部を中コアに組み合わせた状態を示す説明図である。図８は、図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。
【００２０】
まず、ティース部４０に対して巻線を巻回する。具体的には、図５に示すように、ティース部４０の両端を回転可能な保持治具５０ａ，５０ｂにより保持する。ここで、保持治具５０ａはモータ５１に接続されている。このため、モータ５１を回転させると、保持治具５０ａ，５０ｂとともにティース部４０が回転する。このようなティース部４０に対して、２つの巻線供給ローラ対５５，５６から、補助ローラ５８および巻線ガイド５９を介して巻線１１を供給する。なお、巻線供給ローラ対５５の一方のローラにモータ５７が接続されている。このため、モータ５７の回転駆動を制御することにより、ティース部４０への巻線の供給を制御することができる。また、巻線供給ローラ対５５はＸ軸方向に移動可能となっており、巻線供給ローラ対５６はＹ軸方向に移動可能となっている。このため、巻線供給ローラ対５５，５６をＸ，Ｙ軸方向に適宜移動させながら、ティース部４０に対する巻線１１を巻回することにより、隙間なく巻線１１をティース部４０に巻き付けることができる。これにより、占積率の向上を図ることができる。
【００２１】
また、ティース部４０を回転させながらティース部４０に対する巻線１１の巻回を行うことにより、図５に示すように、巻線１１の供給経路を直線的かつ単純にすることができる。このため、巻線１１がほとんど変形することがないので加工硬化が起こりにくい。その結果、ティース部への巻線の巻回が容易になるとともにスプリングバック量が減少するので、形成された各相コイル１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗが膨張しなくなる。これによっても、占積率の向上を図ることができる。
【００２２】
さらに、ティース部４０を回転させて巻線１１の巻回を行うことにより、巻線ノズルを回転させる場合に比べて巻線実行時に発生する慣性（回転）モーメントを小さくすることができる。従って、巻線に要するサイクルタイムを短縮することができ生産効率を向上させることができる。また、巻線ノズルを使用しないので生産設備が小型かつ簡素なものとなるため、生産コストも低減することができる。
【００２３】
次に、各分割部材を組み合わせる。具体的には、図６に示すように、下コア２１ｂの上方に中コア３１を配置する。このとき、下コア２１ｂに形成されたダボ２３と中コア３１に形成されたダボ穴３３とが一致するようにする。そして、ダボ２３とダボ穴３３とを嵌合させて下コア２１ｂと中コア３１とを接合する。これで、下コア２１ｂと中コア３１とが相互にダボ固定される。
【００２４】
続いて、中コア３１に対してティース部４０を組み付ける。具体的には、中コア３１の嵌合凹部３２にティース部４０の嵌合凸部４２を嵌め合わせる。このとき、嵌合凹部３２の周方向長さが内周に向かって漸次増大するように形成されている一方、嵌合凸部４２の周方向長さが外周に向かって漸次減少するように形成されているので、嵌合凸部４２が嵌合凹部３２に案内されつつ嵌合する。これにより、中コア３１へのティース部４０の嵌め合わせ作業を簡単かつ確実に行うことができる。
その後、下コア２１ｂに形成されたダボ２４と嵌合凸部４２の端面に形成されたダボ穴４３とを結合する。これで、下コア２１ｂとティース部４０とが相互にダボ固定される。このような手順により、図７に示すように、１２個のティース部４０を中コア３１に組み付ける。
【００２５】
最後に、上コア２１ａを中コア３１およびティース部４０に組み付ける。具体的には、上コア２１ａに形成されたダボ２３と中コア３１に形成されたダボ穴３３とが一致し、上コア２１ａに形成されたダボ２４が嵌合凸部４２に形成されたダボ穴４３とが一致するように上コア２１ａを配置する。そして、ダボ２３とダボ穴３３、およびダボ２４とダボ穴４３とをそれぞれ嵌合させて上コア２１ａと中コア３１およびティース部４０を接合する。かくして、図８に示すように、上コア２１ａ、中コア３１、下コア２１ｂ、およびティース４０が相互にダボ固定されて図１に示すステータが完成する。
【００２６】
このように、ステータ１０では、ティース部４０および中コア３１が上コア２１ａと下コア２１ｂによって上下から狭持されて固定されている。これにより、各分割部材を同時に合体させる必要がなく、順番に組み付けていけばよいので簡単に組み合わせることができる。これによっても、生産設備の簡素化を図ることができる。そして、各分割部材がダボ固定されるため、各分割部材を相互に位置決めした状態で強固に固定することができる。その結果、完成後のステータ１０の真円度、円筒度の精度を高めることができるので、モータの性能向上を図ることができる。
【００２７】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るステータ１０では、ステータ軸方向に３分割した上コア２１ａ、中コア３１、および下コア２１ｂを備える環状ヨーク部２０と、その環状ヨーク部２０とは別体で形成したティース部４０とを組み合わせ構成している。このため、巻線ノズルを使用することなくティース部４０を回転させて巻線１１を巻回することができる。これにより、巻線ノズルを回転させる場合に比べて巻線実行時に発生する慣性（回転）モーメントを小さくすることができる。従って、巻線のサイクルタイムが少なくすることができるため生産効率を向上させることができる。また、巻線ノズルを使用しないので生産設備が小型かつ簡素なものとなるため、生産コストも低減することができる。さらに、巻線１１の供給経路も単純かつ短くすることができるため、巻線１１がほとんど変形することがないので加工硬化を起こしにくい。その結果、ティース部４０への巻線１１の巻回が容易になるとともにスプリングバック量が減少するので、形成された各相コイル１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗが膨張しなくなる。従って、占積率の高いステータとすることができる。
【００２８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施の形態では、上下コア２１ａ，２１ｂにダボを形成し、中コア３１およびティース部４０にダボ穴を形成しているが、上下コア２１ａ，２１ｂにダボ穴を形成し、中コア３１およびティース部４０にダボを形成してもよい。
【００２９】
また、上記した実施の形態では、車両駆動用のモータにおけるステータに対して本発明を適用したものを例示したが、本発明は車両駆動駆動用モータに限られることなく、あらゆる用途に使用されるモータに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ステータの概略構成を示す平面図である。
【図２】上（下）コアの概略構成を示す平面図である。
【図３】中コアの概略構成を示す平面図である。
【図４】ティース部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】ティース部に対して巻線を巻回する状態を示す説明図である。
【図６】各分割部材を組み合わせる状態を示す説明図である。
【図７】ティース部を中コアに組み合わせた状態を示す説明図である。
【図８】図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。
【図９】各分割ステータの概略構成を示す図であって、（ａ）は第１相の分割ステータを示す斜視図であり、（ｂ）は第２相の分割ステータを示す斜視図であり、（ｃ）は第３相の分割ステータを示す斜視図である。
【図１０】第１〜第３相の分割ステータを組み合わせた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    ステータ
１１    巻線
１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ    コイル
２０    環状ヨーク部
２１ａ  上コア
２１ｂ  下コア
２３，２４    ダボ
３１    中コア
３２    嵌合凹部
３３    ダボ穴
４０    ティース部
４１    巻線部
４２    嵌合凸部
４３    ダボ穴
５０ａ，５０ｂ  保持治具
５１    モータ
５５，５６  巻線供給ローラ対
５７    モータ
【図１】
2007037218.tif 000003
【図２】
2007037218.tif 000004
【図３】
2007037218.tif 000005
【図４】
2007037218.tif 000006
【図５】
2007037218.tif 000007
【図６】
2007037218.tif 000008
【図７】
2007037218.tif 000009
【図８】
2007037218.tif 000010
【図９】
2007037218.tif 000011
【図１０】
2007037218.tif 000012