(57)【要約】【課題】従来構造のモータ全長を同じにしたままステータコアの積層厚を厚くしてモータの高出力化及びモータ効率の向上を実現するステータコアを提供する。【解決手段】コイル収容溝部２が形成された円筒形状のステータコア１と、絶縁紙３の上からコイル収容溝部に挿入配置され、該コイル収容溝部から外方に飛び出た部分が所定形状に成形されたコイルエンド部４Ａ、４Ｂと、このコイルエンド部とステータコアとの間に空隙部７とを有した円環状のコイル４と、組み合わされたときの平面形状がステータコアの上端面形状及び下端面形状とほぼ同一形状とされる複数個に分割されてなる分割ステータコア８と、分割ステータコアが取り付けられた前記ステータコアを内部に挿入し固定させるモータケース１２とを備え、分割ステータコア８のそれぞれが、コイルエンド部に形成した前記空隙部７に差し込まれるようにして前記ステータコアの上端面及び下端面に配置されたこと。【選択図】図７
2007244069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のステータコアに形成された各コイル収容溝部に絶縁紙を配置した後、該コイル収容溝部に環状のコイルを挿入する工程と、
前記コイル収容溝部の両端部から外方へ突出する前記コイルの両端部を所定形状に成形してコイルエンド部を形成すると共に、コイルの両端部とステータコア端面との間に空隙部を形成する工程と、
組み合わされたときの平面形状が前記ステータコアの上端面形状及び下端面形状とほぼ同一形状とされる複数個に分割されてなる分割ステータコアのそれぞれを、前記コイルエンド部に形成した前記空隙部に差し込むようにして前記ステータコアの上端面及び下端面にそれぞれ配置する工程と、
前記分割ステータコアが取り付けられた前記ステータコアを、モータケース内に挿入し固定する工程とを備えた
ことを特徴とするステータコアの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のステータコアの製造方法であって、
前記ステータコアの上端面及び下端面に配置された分割ステータコアを、前記モータケースに固定されるリング状固定部材で、前記ステータコアに押し付けて固定する工程を備える
ことを特徴とするステータコアの製造方法。
【請求項３】
コイル収容溝部が内面に複数形成された円筒形状のステータコアと、
前記各コイル収容溝部に配置される絶縁紙と、
前記絶縁紙の上から前記コイル収容溝部に挿入配置され、該コイル収容溝部から外方に飛び出た部分が所定形状に成形されて形成されるコイルエンド部と、このコイルエンド部と前記ステータコアとの間に空隙部を有した円環状のコイルと、
組み合わされたときの平面形状が前記ステータコアの上端面形状及び下端面形状とほぼ同一形状とされる複数個に分割されてなる分割ステータコアと、
前記分割ステータコアが取り付けられた前記ステータコアを内部に挿入し固定させるモータケースとを備え、
前記分割ステータコアのそれぞれが、前記コイルエンド部に形成した前記空隙部に差し込まれるようにして前記ステータコアの上端面及び下端面に配置された
ことを特徴とするステータコア。
【請求項４】
請求項３に記載のステータコアであって、
前記ステータコアの上端面及び下端面に配置された前記分割ステータコアを、前記ステータコアに押し付けて固定するリング状固定部材とを備えた
ことを特徴とするステータコア。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のステータコアであって、
前記分割ステータコアは、前記ステータコアと同様、厚みの薄い鋼板を複数枚積層してなるコア部と、少なくとも前記コイルと接触する部位を覆うように前記コア部に装着される絶縁カバーとからなる
ことを特徴とするステータコア。
【請求項６】
請求項５に記載のステータコアであって、
前記絶縁カバーは、前記コア部に対して絶縁樹脂をコーティングして形成された
ことを特徴とするステータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気モータを構成するステータコアの製造方法及びステータコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、回転電気モータのステータコアは、予め円環状に巻き線しておいたコイルとウェッジを、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の珪素鋼板を複数枚積層して形成されたステータコアのコイル収容溝部に挿入配置することで製造されている。
【０００３】
コイル収容溝部から外方にはみ出たコイルの端部（コイルエンド部）は、モータを小型にするために、内径及び外径を規制した後、ステータコアの軸方向に押圧されて小さく成形される。
【０００４】
コイルエンド部の成形時には、コイル収容溝部の角部による絶縁材（絶縁紙）及びコイルへの傷付きを防止するために、並びにステータコアとコイル間の電気的短絡を防ぐために、カフスサポート治具をステータコアとコイル間に挿入することで、コイルエンド部に絶縁距離を確保するための空隙部を形成している（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１０４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、モータの小型化、高出力化並びに高効率化が求められている。これらを満足させるためには、コイル端部に大きな圧力を加えてコイルエンド部を小さく成形することが望ましい。
【０００６】
しかし、コイル端部に大きな圧力を加えると、電線を被覆している絶縁皮膜が損傷する可能性がある。
【０００７】
また、モータ全長を小さくして小型化を図る場合は、ステータコアの積層厚を小さくする必要がある。しかしながら、ステータコアの積層厚を小さくしてしまうと、モータとしての出力が小さくなってしまい高出力化が妨げられる。また、電流を回転トルクに変える磁束の通り路であるコア積層厚に対してコイルの周長が大きくなる（電気抵抗が大きくなる）ため、モータ効率も悪くなってしまう。そのため、コア積層厚に対して短い周長のコイルをコイル収容溝部に挿入して、コイルエンド部の小型化と効率の向上を図ることは可能であるが、周長が短すぎるとコイル挿入が困難となり、電線の伸び、電線皮膜傷、ウェッジの潰れなどが発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、従来構造のモータ全長を同じにしたままステータコアの積層厚を厚くしてモータの高出力化を図り、ステータコア積層厚に対してコイル周長を短くしコイルの電気抵抗を小さくしてモータ効率を高め、モータ効率の向上による冷却システムの小型化設計によりモータ自体の小型化が図れるステータコアの製造方法及びステータコア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】
【０００９】
本発明のステータコアの製造方法は、円筒形状のステータコアに形成された各コイル収容溝部に絶縁紙を配置した後、該コイル収容溝部に環状のコイルを挿入する工程と、コイル収容溝部の両端部から外方へ突出する前記コイルの両端部を所定形状に成形してコイルエンド部を形成すると共に、コイルの両端部とステータコア端面との間に空隙部を形成する工程と、組み合わされたときの平面形状が前記ステータコアの上端面形状及び下端面形状とほぼ同一形状とされる複数個に分割されてなる分割ステータコアのそれぞれを、前記コイルエンド部に形成した前記空隙部に差し込むようにして前記ステータコアの上端面及び下端面にそれぞれ配置する工程と、前記分割ステータコアが取り付けられた前記ステータコアを、モータケース内に挿入し固定する工程とを備える。
【００１０】
本発明のステータコアは、コイル収容溝部が内面に複数形成された円筒形状のステータコアと、各コイル収容溝部に配置される絶縁紙と、絶縁紙の上からコイル収容溝部に挿入配置され、該コイル収容溝部から外方に飛び出た部分が所定形状に成形されて形成されるコイルエンド部と、このコイルエンド部とステータコアとの間に空隙部とを有した円環状のコイルと、組み合わされたときの平面形状が前記ステータコアの上端面形状及び下端面形状とほぼ同一形状とされる複数個に分割されてなる分割ステータコアと、この分割ステータコアが取り付けられたステータコアを内部に挿入し固定させるモータケースとを備え、前記分割ステータコアのそれぞれが、前記コイルエンド部に形成した前記空隙部に差し込まれるようにして前記ステータコアの上端面及び下端面に配置される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステータコアの製造方法によれば、円筒形状のステータコアとは別に設けた分割ステータコアを、前記ステータコアのコイル収容溝部にコイルを挿入した後に、該ステータコアの上端面及び下端面にそれぞれ配置するため、コイル挿入時にはコイル周長に対してコア積層厚が小さいことから、コイル挿入時のコイルへの加圧力が小さくなり、当該コイルの絶縁皮膜に与えられるダメージを少なくすることができる。その結果、品質の向上を高めることができると共にコイルの挿入作業を容易なものとすることができる。
【００１２】
また、本発明方法によれば、コイル収容溝部へのコイルの挿入が容易になるため、当該コイル収容溝部に挿入できる電線の断面積を大きくでき、それによりコイル自体の電気抵抗を小さくすることができ、モータ効率を高めることができる。
【００１３】
本発明のステータコアによれば、ステータコアとは別に用意した分割ステータコアを、絶縁紙を介してコイルを挿入配置してなる円筒形状のステータコアの上端面及び下端面にそれぞれ配置した構造としているので、円筒形状のステータコア上に配置した分割ステータコアによって、モータの全長を同じにしたままコア積層厚を大きくすることができる。その結果、モータの高出力化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明のステータコアによれば、コア積層厚に対してコイル周長を短くすることが可能となり、コイルの電気抵抗を小さくでき、モータ効率を高めることができる。さらに、モータ効率を高くできることで冷却システムを小さく設計でき、モータの小型化並びにシステム全体の小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
「ステータコアの製造方法」
先ず、本実施の形態のステータコアの製造方法について説明する。図１はステータコアの製造工程を示し、ステータコアと絶縁紙とコイルとを準備する工程図、図２はステータコアの製造工程を示し、コイルをコイル収容溝部に挿入する工程図、図３はステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアを準備する工程図、図４はステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアを円筒形状のステータコアの上端面及び下端面に配置する工程図、図５はステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアをステータコアの上端面に配置した状態を示す工程図、図６はステータコアの製造工程を示し、ステータコアをモータケース内に挿入し固定する工程図、図７はステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアをリング状固定部材でステータコアに押し付けて固定する工程図である。
【００１７】
ステータコアを製造するには、先ず図１に示すように、円筒形状のステータコア１と、このステータコア１に形成されたコイル収容溝部２に配置される絶縁紙３と、この絶縁紙３の上からコイル収容溝部２に挿入固定される円環状のコイル４とを用意する。
【００１８】
ステータコア１は、リング状をなす厚みの薄い鋼板（例えば珪素鋼板）５を多数枚積層して所定のコア積層厚となるように形成された円筒体とされている。この円筒形状をなすステータコア１の内面には、平面視略Ｕ字状をなすスロットとして機能するコイル収容溝部２が円周方向に所定間隔を置いてその高さ方向に亘って形成されている。
【００１９】
絶縁紙３は、ステータコア１とコイル４とがショートしないように絶縁性を確保することを目的としてコイル収容溝部２内に配置されるものである。そのため、絶縁紙３は、コイル収容溝部２に挿入されたときにステータコア１の両端から僅かに外方へ突出し得る程度の長さとされると共にコイル収容溝部２の内面をほぼ覆うに足る大きさとされている。また、絶縁紙３は、コイル収容溝部２に挿入前に予めコイル収容溝部２の内部形状に応じた形に織り込まれた形状とされる。
【００２０】
一方、コイル４は、線材６を巻回することで平面視略矩形状をなす円環状として形成されている。この円環状をなすコイル４は、モータの特性に応じて複数用意される。
【００２１】
先ず、図２に示すように、この円筒形状をなすステータコア１のコイル収容溝部２に予め所定形状に織り込んだ絶縁紙３を配置する。すると、この絶縁紙３によってコイル収容溝部２の内面全体が絶縁紙３に覆われると共に、コイル収容溝部２の両端から絶縁紙３の端部３ａ、３ｂが外方へ突出する。次に、絶縁紙３の上からコイル４を、所定位置のコイル収容溝部２にそれぞれ挿入配置させる。コイル４は、絶縁紙３を介してコイル収容溝部２内に配置されることから前記ステータコア１に対してその絶縁性が確保される。
【００２２】
次に、コイル収容溝部２の両端から外方に飛び出たコイル４の両端部を加圧して所定形状に成形してコイルエンド部４Ａ、４Ｂを形成する。コイルの両端部を加圧するに際しては、コイル端部とステータコア端面１ａ、１ｂとの間にカフスサポート治具（図示は省略する）を挿入して行う。このカフスサポート治具をコイルの両端部とステータコア端面１ａ、１ｂの間に挿入したことで、コイルエンド部４Ａ、４Ｂとステータコア端面１ａ、１ｂ間にそれらの間の絶縁性を確保するための空隙部７が形成される。カフスサポート治具は、前記空隙部７を形成する他、コイルエンド部成形時に絶縁紙３を保護する役目もする。なお、コイル４の端部を成形し終えたら縛り糸でそのコイル端部を縛り、コイルエンド部４Ａ、４Ｂを完成させる。
【００２３】
次に、円筒形状をなすステータコア１の上端面及び下端面であるステータコア端面１ａ、１ｂの上に、図３に示す分割ステータコア８の複数個を配置する。分割ステータコア８は、前記円筒形状のステータコア１と同様、厚みの薄い鋼板９を複数枚積層してなるコア部１０と、少なくともコイル４と接触する部位を覆うように前記コア部１０に装着される絶縁カバー１１とからなる。この分割ステータコア８は、図５に示す如く複数個からなり、その複数個が組み合わされたときの平面形状がステータコア１の上端面形状及び下端面形状とほぼ同一形状とされている。
【００２４】
本実施の形態では、分割ステータコア８は、コイル収容溝部２のピッチとほぼ同じピッチでそのステータコア１の上端面形状及び下端面形状を均等に分割した形状とされ、その分割位置をコイル収容溝部２の溝部中心位置としている。そのため、分割ステータコア８は、コイル収容溝部２間の部位に対応する延在部８Ａと、コイル収容溝部２以外の部位に対応する円弧状部８Ｂとからなり、平面視略Ｔ字状とされている。
【００２５】
絶縁カバー１１は、コア部１０のステータコア端面１ａ、１ｂと接する下面１０ａ、延在部８Ａの先端面１０ｂ、円弧状部８Ｂの両サイド面１０ｃ及び後端面１０ｄを露出させ、それ以外の部位を被覆するような形状とされている。かかる絶縁カバー１１は、絶縁性に優れた樹脂材料を金型に入れて射出成形することにより形成されており、当該絶縁カバー１１をコア部１０に装着することで前記コイル４と前記コア部１０との絶縁性（ショート防止）を確保すると共にコイル４への傷付きを防止する役目をする。この絶縁カバー１１でコア部１０を覆ってなる分割ステータコア８の厚みは、前記コイルエンド部４Ａ、４Ｂに形成された空隙部７とほぼ同じ高さ寸法とされており、この空隙部７に該分割ステータコア８を挿入し得るようにされている。
【００２６】
次に、分割ステータコア８のそれぞれを、図４及び図５に示すように、コイルエンド部４Ａ、４Ｂに形成した空隙部７に差し込むようにして前記ステータコア１の上端面及び下端面であるステータコア端面１ａ、１ｂにそれぞれ配置する。これら複数個の分割ステータコア８をステータコア端面１ａ、１ｂ上に並べて配置することでリング形状となり、ステータコア１として機能する。隣り同士の分割ステータコア８は、互いに接して設けられることで、円弧状部８Ｂの両サイド面１０ｃに露出するコア部１０同士が接触して磁気回路部を構成することになる。
【００２７】
次に、図６に示すように、分割ステータコア８が取り付けられたステータコア１を、モータケース１２内に挿入し固定する。モータケース１２は、ステータコア１をその内部に圧入または焼嵌めすることで固定させ得る円筒体として形成されている。モータケース１２には、上端面と下端面にそれぞれ後述するリング状固定部材を固定させるための雌ねじ部１３が数ヶ所に形成されている。
【００２８】
そして最後に、図７に示すように、リング状固定部材１４をモータケース１２の両端にネジ１５にて固定し、そのリング状固定部材１４に形成されたコア押さえ部１４Ａで分割ステータコア８を、前記ステータコア１に押し付けて固定する。リング状固定部材１４は、円環状のリング部１４Ｂと、そのリング部１４Ｂの内側から下方へ垂下する環状のコア押さえ部１４Ａとからなり、前記リング部１４Ｂをステータコア１の両端に装着しボルト１５を前記雌ねじ部１３に螺合させることで、その環状のコア押さえ部１４Ａで各分割ステータコア８が押さえ込まれる。
【００２９】
「ステータコアの構造」
このように構成されたステータコア１の構造について簡単に説明すると、コイル収容溝部２が内面に複数形成された円筒形状のステータコア１と、各コイル収容溝部２に配置される絶縁紙３と、絶縁紙３の上からコイル収容溝部２に挿入配置され、該コイル収容溝部２から外方に飛び出た部分が所定形状に成形されて形成されるコイルエンド部４Ａ、４Ｂと、このコイルエンド部４Ａ、４Ｂとステータコア１との間に空隙部７とを有した円環状のコイル４と、組み合わされたときの平面形状がステータコア１の上端面形状及ぶ下端面形状とほぼ同一形成とされる複数個に分割されてなる分割ステータコア８と、この分割ステータコア８が取り付けられたステータコア１を内部に挿入し固定させるモータケース１２とを備える。
【００３０】
そして、本実施の形態のステータコア１では、分割ステータコア８のそれぞれが、コイルエンド部４Ａ、４Ｂに形成した空隙部７に差し込まれるようして前記ステータコア１の上端面及び下端面に配置されるようになっている。また、これら各分割ステータコア８は、ステータコア１にネジ止めされたリング状固定部材１４のコア押さえ部１４Ａで、該ステータコア１に押し付けられることでがたつくことなく固定される。
【００３１】
分割ステータコア８を配置する前の状態（図２参照）では、モータ全長（コイルエンド部４Ａ、４Ｂ間距離）Ｌに対する円筒形状のステータコア１のコア積層厚Ｌ１よりも、分割ステータコア８を配置した場合（図４参照）には、同じ長さのモータ全長Ｌに対して分割ステータコア８のコア厚Ｌ４が加算されてその分、全コア積層厚Ｌ５が長くなる（Ｌ１＜Ｌ５）。つまり、同じモータ全長Ｌでも分割ステータコア８を設けた本実施の形態のステータコア１では、分割ステータコア８を設けた分だけ全コア積層厚Ｌ５を厚くすることができる。なお、図２中、Ｌ２はコイルエンド部４Ａ、４Ｂの長さ、Ｌ３は空隙部７の長さを示す。
【００３２】
本実施の形態のステータコア１によれば、円筒形状としたステータコア１とは別に用意した分割ステータコア８を、絶縁紙３を介してコイル４を挿入配置してなる円筒形状のステータコア１の上端面及び下端面（ステータコア端面１ａ、１ｂ）にそれぞれ空隙部７を利用して配置した構造としているので、円筒形状のステータコア１上に配置した分割ステータコア８によって、モータの全長Ｌを同じにしたままコア積層厚Ｌ５を大きくすることができる。つまり、従来の絶縁距離を確保するために必要とした空隙部７を、分割ステータコア８の配置によってステータコアとして使用できることから、モータの高出力化を図ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態のステータコア１によれば、コア積層厚Ｌ５に対してコイル周長を短くすることが可能となり、コイル４の電気抵抗を小さくでき、モータ効率を高めることができる。さらに、モータ効率を高くできることで冷却システムを小さく設計でき、モータの小型化並びにシステム全体の小型化を図ることが可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態のステータコア１によれば、リング状固定部材１４にてそれぞれの分割ステータコア８を一括してステータコア１に押し付けて固定しているので、簡単に各分割ステータコア８を当該ステータコア１に固定することができる。
【００３５】
また、本実施の形態のステータコア１によれば、分割ステータコア８を、厚みの薄い鋼板を複数枚積層してなるコア部１０と、このコア部１０に装着される絶縁カバー１１とで構成したことで、絶縁性に優れる絶縁カバー１１によって絶縁紙３よりも確実にコイル４とコア部１０とを絶縁することができる。
【００３６】
また、本実施の形態のステータコア１によれば、分割ステータコア８をコア部１０とそれを覆う絶縁カバー１１とで構成しているので、コイル４との絶縁が必要ない部位の絶縁処理を省略することができ、絶縁処理を簡略化してコストダウンを実現することができる。
【００３７】
一方、本実施の形態のステータコアの製造方法によれば、円筒形状のステータコア１とは別に設けた分割ステータコア８を、前記ステータコア１のコイル収容溝部２にコイル４を挿入した後に、該ステータコア１の上端面及び下端面にそれぞれ配置するため、コイル挿入時にはコイル周長に対してコア積層厚Ｌ１が小さいことから、コイル挿入時のコイル４への加圧力が小さくなり、当該コイル４の絶縁皮膜に与えられるダメージを少なくすることができる。その結果、品質の向上を高めることができると共にコイル４の挿入作業を容易なものとすることができる。
【００３８】
また、本実施の形態のステータコアの製造方法によれば、コイル収容溝部２へのコイル４の挿入が容易になるため、当該コイル収容溝部２に挿入できる電線の断面積を大きくでき、それによりコイル自体の電気抵抗を小さくすることができ、モータ効率を高めることができる。
【００３９】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００４０】
図８は、分割ステータコア８の他の例を示す斜視図である。この実施の形態の分割ステータコア８は、前記した図３（Ｂ）におけるコア部１０の表面に絶縁樹脂を全面またはコイル４に対する絶縁が必要な部位に樹脂コーティングして形成したものである。
【００４１】
この実施の形態におけるように、コア部１０を樹脂コーティングすれば、簡単にコイル４とステータコア１との絶縁性を確保することができる分割ステータコア８を製造できるため、製造コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ステータコアの製造工程を示し、ステータコアと絶縁紙とコイルとを準備する工程図である。
【図２】ステータコアの製造工程を示し、コイルをコイル収容溝部に挿入する工程図である。
【図３】ステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアを準備する工程図である。
【図４】ステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアを円筒形状のステータコアの上端面及び下端面に配置する工程図である。
【図５】ステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアをステータコアの上端面に配置した状態を示す工程図である。
【図６】ステータコアの製造工程を示し、ステータコアをモータケース内に挿入し固定する工程図である。
【図７】ステータコアの製造工程を示し、分割ステータコアをリング状固定部材でステータコアに押し付けて固定する工程図である。
【図８】分割ステータコアの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ステータコア
２…コイル収容溝部
３…絶縁紙
４…コイル
４Ａ、４Ｂ…コイルエンド部
５…鋼板
８…分割ステータコア
１０…コア部
１１…絶縁カバー
１２…モータケース
１４…リング状固定部材
１４Ａ…コア押さえ部
【図１】
2007244069.tif 000003
【図２】
2007244069.tif 000004
【図３】
2007244069.tif 000005
【図４】
2007244069.tif 000006
【図５】
2007244069.tif 000007
【図６】
2007244069.tif 000008
【図７】
2007244069.tif 000009
【図８】
2007244069.tif 000010