(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向で複数のコア構成体に分割可能な円筒状のステータコアを、筒形ハウジングの円形内周面に焼嵌したモータの製造装置であって、
前記ステータコアの内側から前記各コア構成体を押圧して、熱膨張した前記筒形ハウジングの円形内周面に押し付ける押圧装置を備え、
前記押圧装置は、前記ステータコアの内側に挿入されかつ周方向で複数の円弧体に分割可能な縦割円筒体と、
前記縦割円筒体の内側に押し込まれて、前記縦割円筒体を押し拡げるテーパ軸と、
前記テーパ軸を前記縦割円筒体に押し込む方向に付勢する押込用弾性体とを備えたことを特徴とするモータの製造装置。
【請求項２】
第１位置と第２位置との間で移動して、前記押込用弾性体の変形量を変更する可変部と、前記縦割円筒体を窄ませる方向に付勢する環状弾性体とを備え、
前記可変部を前記第１位置に配したときには、前記環状弾性体に抗して前記縦割円筒体が押し拡げられる一方、前記可変部を前記第２位置に配したときには、前記環状弾性体の弾発力により前記縦割円筒体が窄んで前記ステータコア内を遊嵌可能な状態になることを特徴とする請求項１に記載のモータの製造装置。
【請求項３】
前記縦割円筒体の端面にベース部を対向配置し、前記ベース部と前記縦割円筒体の前記各円弧体との対向面のうち何れか一方には、前記縦割円筒体の中心から径方向に放射状に延びたガイド溝が形成され、他方には前記各ガイド溝に沿って移動するカムフォロアが設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータの製造装置。
【請求項４】
前記ステータコアの一部に係合し、前記各コア構成体の径方向の移動を許容した状態で前記ステータコアと前記縦割円筒体とを相対回転不能に位置決めする位相固定部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータの製造装置。
【請求項５】
前記円弧体を前記コア構成体と同数としかつ、前記位相固定部は、前記各円弧体がそれぞれ１つの前記コア構成体を押圧するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載のモータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周方向で複数のコア構成体に分割可能な円筒状のステータコアを、筒形ハウジングの円形内周面に焼嵌したモータの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻線処理の作業性を考慮し、ステータコアを複数のコア構成体に分割可能としたモータでは、各コア構成体に巻線処理を施してから、それらコア構成体を合体してステータコアを形成する。そして、そのステータコアを熱膨張させた筒形ハウジング内に挿入し、熱収縮により筒形ハウジング内でステータコアを周方向から締付固定する焼嵌処理を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータの製造方法では、筒形ハウジングが熱収縮する過程で各コア構成体が位置ずれを起こして、ステータコアとロータとの間のエアギャップが不均一になり、モータトルクに悪影響を及ぼす結果になっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ステータコアを構成する複数のコア構成体の組み付け精度を従来より向上させることが可能なモータの製造装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るモータの製造装置は、周方向で複数のコア構成体に分割可能な円筒状のステータコアを、筒形ハウジングの円形内周面に焼嵌したモータの製造装置であって、ステータコアの内側から各コア構成体を押圧して、熱膨張した筒形ハウジングの円形内周面に押し付ける押圧装置を備え、押圧装置は、ステータコアの内側に挿入されかつ周方向で複数の円弧体に分割可能な縦割円筒体と、縦割円筒体の内側に押し込まれて、縦割円筒体を押し拡げるテーパ軸と、テーパ軸を縦割円筒体に押し込む方向に付勢する押込用弾性体とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のモータの製造装置において、第１位置と第２位置との間で移動して、押込用弾性体の変形量を変更する可変部と、縦割円筒体を窄ませる方向に付勢する環状弾性体とを備え、可変部を第１位置に配したときには、環状弾性体に抗して縦割円筒体が押し拡げられる一方、可変部を第２位置に配したときには、環状弾性体の弾発力により縦割円筒体が窄んでステータコア内を遊嵌可能な状態になるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のモータの製造装置において、縦割円筒体の端面にベース部を対向配置し、ベース部と縦割円筒体の各円弧体との対向面のうち何れか一方には、縦割円筒体の中心から径方向に放射状に延びたガイド溝が形成され、他方には各ガイド溝に沿って移動するカムフォロアが設けられたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のモータの製造装置において、ステータコアの一部に係合し、各コア構成体の径方向の移動を許容した状態でステータコアと縦割円筒体とを相対回転不能に位置決めする位相固定部を備えたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載のモータの製造装置において、円弧体をコア構成体と同数としかつ、位相固定部は、各円弧体がそれぞれ１つのコア構成体を押圧するように構成されたところに特徴を有する。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１のモータの製造装置では、押圧装置により各コア構成体を、熱膨張した筒形ハウジングの円形内周面に押し付けるので、筒形ハウジングが熱収縮する過程でコア構成体が位置決めされ、従来のように位置ずれを起こすことがなくなる。これにより、コア構成体の内周面が筒形ハウジングの円形内周面に対応した円形になり、コア構成体群の組み付け精度を、従来より向上させることができる。
【００１４】
具体的には、縦割円筒体が窄められた状態でステータコアの内側に挿入され、押込用弾性体の弾発力によりテーパ軸が縦割円筒体の内側に押し込まれる。これにより、縦割円筒体が押し拡げられて、ステータコアの各コア構成体が、熱膨張した筒形ハウジングの円形内周面に押し付けられる。また、筒形ハウジングが熱収縮したときには、ステータコアと共に縦割円筒体が窄むように締め付けられ、テーパ軸が押込用弾性体を変形させながら後退する。そして、焼嵌処理が完了したら、テーパ軸をさらに後退させてステータコアへの押圧を解除し、縦割円筒体をステータコアから抜くことができる。
【００１５】
＜請求項２の発明＞
請求項２のモータの製造装置では、可変部を第１と第２の位置に移動するだけで、縦割円筒体が拡開してステータコアを押圧した状態と、縦割円筒体が窄んでステータコア内を遊嵌可能な状態とに切り換えることができる。
【００１６】
＜請求項３の発明＞
請求項３のモータの製造装置では、ガイド溝とカムフォロアとのスライド係合により各円弧体が径方向に案内されるので、各円弧体によるコア構成体への押圧方向が安定する。
【００１７】
＜請求項４の発明＞
請求項４のモータの製造装置では、位相固定部により、ステータコアの各コア構成体と縦割円筒体の各円弧体との対向位置関係に固定されるので、コア構成体への押圧位置が安定する。
【００１８】
＜請求項５の発明＞
請求項５のモータの製造装置では、各円弧体がそれぞれ１つのコア構成体を押圧するので、各円弧体が径方向で安定してコア構成体を押圧することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示したモータ１０は、ブラシレスモータであって、筒形ハウジング１１の内側にステータコア１２を備える。
【００２０】
筒形ハウジング１１は、例えばアルミ鋳物であって両端開放の筒形をなし、内周面が円形に加工されている。また、ステータコア１２は、全体が両端開放の円筒形をなし、周方向で複数のコア構成体１４に分割可能な構造になっている。具体的には、ステータコア１２は、例えば１２個のティース１３を備え、それら各ティース１３毎の１２個のコア構成体１４に分割可能になっている。そして、後に詳説する巻線処理を各コア構成体１４に施してから、それらコア構成体１４群を合体して円筒状のステータコア１２を形成し、そのステータコア１２を筒形ハウジング１１内に焼嵌する。この焼嵌を行うために、本発明を適用したモータ製造装置３０が用いられる。
【００２１】
図２に示すように、モータ製造装置３０は、複数の脚体３１の上端部に固定テーブル３２を備える。固定テーブル３２には、上下に挿通孔３３が貫通形成され、その挿通孔３３の縁部から上方に起立した囲壁３４の上面にハウジング固定部３５が設けられている。ハウジング固定部３５には、上下に開放した固定筒３６が形成され、その固定筒３６の上端に筒形ハウジング１１の一端が嵌合されると共に、筒形ハウジング１１に備えたフランジ１１Ｆが、ハウジング固定部３５にねじ止めされる。
【００２２】
固定テーブル３２の下方には、可動テーブル４０が対向配置されている。可動テーブル４０は、下面に備えた図示しないシリンダ（又はジャッキ）を駆動源としかつ脚体３１を案内にして上下動する。また、可動テーブル４０は、その上面から突出したストッパ３９が、固定テーブル３２の下面に設けたストッパ受部３８に突き当たる終端位置まで移動することができる。
【００２３】
可動テーブル４０のうち前記ハウジング固定部３５と同軸位置には、筒台４１が起立しており、その筒台４１の上端に本発明に係る押圧装置５０が取り付けられている。押圧装置５０は、図３に拡大して示されており、上下方向に延びた直動シャフト５１に、下から順番に、ベース部５２、縦割円筒体５３、テーパ軸５４及び押圧アッシ５５を挿入組み付けしてなる。また、直動シャフト５１の上端部には、押圧ナット７４（本発明の「可変部」に相当する）が螺合され、この押圧ナット７４によって押圧アッシ５５が抜け止めされる一方、直動シャフト５１の下端部には、下端ナット７５が螺合され、この下端ナット７５によってベース部５２が抜け止めされている。
【００２４】
ベース部５２は、円柱体６３の外側にフード部６４を嵌合してなる。フード部６４は、円柱体６３に嵌合固定された円板６４Ｃの外縁部から上方に円筒壁６５を起立して備え、この円筒壁６５上に前記ステータコア１２が載置される（図２参照）。円筒壁６５は、ステータコア１２の外径より若干小さくなっており、これにより、ステータコア１２の外面に嵌合される仮止めリング８０（図２参照）内を円筒壁６５が通過することができる。円筒壁６５の上端には、１箇所から上方に向かって位置決めピン６６（本発明の「位相固定部」に相当する）が起立しており、この位置決めピン６６がステータコア１２を構成する何れかのコア構成体１４に形成された孔１８に遊嵌する。
【００２５】
縦割円筒体５３は、図２に示すように全体として前記ステータコア１２の内側に遊嵌可能な円筒状をなし、図４に示すように周方向で複数の円弧体５６に分割可能な構造をなしている。具体的には、縦割円筒体５３は、ステータコア１２を構成する１２個のコア構成体１４と同数の１２個の円弧体５６で構成されている。また、縦割円筒体５３の軸方向の両端部は、中間部分に比べて若干小径になっており、それら小径部分の外側には、図３に示すように拘束リング５７Ｕ，５７Ｄが遊嵌されている。そして、これら拘束リング５７Ｕ，５７Ｄにより、円弧体５６群は、円筒状に拘束されかつ径方向への若干の移動が許容されている。
【００２６】
なお、上方の拘束リング５７Ｕには、周方向を等配した位置に複数のピンが貫通され、それらピンを縦割円筒体５３の一部に係止して上下動不能に固定されている。また、下方の拘束リング５７Ｄは、ベース部５２の一部に嵌合されると共に、ベース部５２及び縦割円筒体５３の段差部にて上下方向から挟まれて、上下動不能に固定されている。
【００２７】
図４に示すように、縦割円筒体５３の軸方向の２箇所には、円弧体５６群を横切って周方向に横溝５８，５８が延びており、各横溝５８には、本発明の「環状弾性体」に相当するＯリング５９が引っ張り変形した状態で収容されている。そして、これらＯリング５９の弾発力により、縦割円筒体５３は、常には、隣合った円弧体５６，５６同士が密着した最小径状態に窄められている。
【００２８】
各円弧体５６の下端面には、縦割円筒体５３の中心から放射状に延びたガイド溝６０が形成されている。そして、図３に示すように、ベース部５２のうち円柱体６３の上面から起立した１２個のガイドピン６１（本発明の「カムフォロア」に相当する）が、各ガイド溝６０内に係合している。
【００２９】
縦割円筒体５３の内側は、図３に示すように下端部より上端部の内径が大きくなっており、途中部分が上方に向かうに従って徐々に拡径したテーパ面６２になっている。縦割円筒体５３の下端部内側には、復帰用コイルバネ６８が収容されており、この復帰用コイルバネ６８が、次述するテーパ軸５４と前記ベース部５２との間に挟まれて弾性変形する。
【００３０】
テーパ軸５４は、下方に向かうに従って先細り状になって、縦割円筒体５３の前記テーパ面６２に面当接している。なお、テーパ軸５４の内側には、滑り軸受５４Ｊが圧入され、直動シャフト５１との摺動抵抗を小さくしてある。
【００３１】
押圧アッシ５５は、下端有底のバネ収容筒７０の内側に押込用コイルバネ７１（本発明の「押込用弾性体」）を収容すると共に、バネ収容筒７０の上端開口から押圧スリーブ７２を挿入して、押圧スリーブ７２とバネ収容筒７０の底壁との間で、押込用コイルバネ７１を圧縮変形可能な構造になっている。また、押圧スリーブ７２の上端から側方に張り出した上面壁７２Ｊには、抜止スリーブ７３がねじ止めされ、抜止スリーブ７３の下端部から内側に係止壁７３Ｋが突出している。そして、バネ収容筒７０の上端から外側に突出したフランジ７０Ｆが、上下方向で係止壁７３Ｋと前記上面壁７２Ｊとの間に挟まれて、バネ収容筒７０と押圧スリーブ７２との互いの直動距離が規制されている。
【００３２】
上述した押圧装置５０は、図２に示すようにベース部５２の下面中心から突出したエンボス６７を、前記筒台４１の内側に嵌合して組み付けられている。また、押圧装置５０のうち直動シャフト５１の下端側のねじ部には、筒台４１内を上下動する中継シャフト７６が結合されている。
【００３３】
筒台４１の下端部には、水平方向に横孔７７が貫通形成されている。横孔７７は、上下方向に延びた長円形をなし、筒台４１の両側方から横孔７７に棒体７８が挿入されて、前記中継シャフト７６の下端部に固定されている。そして、可動テーブル４０が上昇して前記終端位置に至る手前で、棒体７８，７８が固定テーブル３２の下面に設けた棒受部７９，７９に当接し、さらに可動テーブル４０が終端位置まで上昇することで、筒台４１に対して中継シャフト７６が下方に引かれる。ここで、可動テーブル４０が終端位置に至って中継シャフト７６が下端部まで引かれたときの押圧ナット７４の位置が、本発明の「第１位置」に相当する。一方、棒体７８が棒受部７９に当接する前、即ち、中継シャフト７６が下方に引かれる前の状態における押圧ナット７４の位置が、本発明の「第２位置」に相当する。
【００３４】
図２に示すように、ステータコア１２を筒形ハウジング１１内に挿入する前の状態では、ステータコア１２の外側に、仮止めリング８０が嵌合されている。仮止めリング８０は、平板に丸孔を貫通形成して、その丸孔の開口縁から上方に円筒壁を起立してなる。
【００３５】
次に、上記構成からなるモータ製造装置３０を用いたモータ１０の製造方法について説明する。ステータコア１２を各コア構成体１４に分解し、それら各コア構成体１４の両側方に開放したスロットル１７，１７（図１参照）内に電線を這わせて、各コア構成体１４の縦方向（軸方向）に電線を巻回する。これにより、各コア構成体１４毎に巻線１５が形成される。また、各巻線１５の両端末（図示せず）は、コア構成体１４の一端側に集めておく。
【００３６】
次いで、図１に示すようにコア構成体１４群の外周に仮止めリング８０を嵌合して円筒状のステータコア１２を形成する。このとき、各コア構成体１４における巻線１５の端末を、同じ側の端部に集める。そして、ステータコア１２のうち巻線１５の端末を集めた側の端部に、結線リング１９を結合する。具体的には、結線リング１９は、図１に示すように環状本体２１から１２本の爪２０を突出して備え、各コア構成体１４の長手方向に貫通形成した孔１８に、これら各爪２０を差し込む。そして、各巻線１５の端末を環状本体２１に設けた図示しない３つの導電リングの何れかに固着することで巻線１５同士を結線し、全体として３相の巻線構造にする。
【００３７】
次いで、結線リング１９を上方に配して、モータ製造装置３０の押圧装置５０の外側にステータコア１２を嵌合する。このとき、ステータコア１２の下端面を、押圧装置５０のベース部５２のうちフード部６４の上面に載置し、フード部６４から突出した位置決めピン６６を、何れかのコア構成体１４の孔１８に差し込む。これにより、図５（Ａ）に示すようにステータコア１２の各コア構成体１４と、縦割円筒体５３の各円弧体５６とが、径方向で１対１に対面した状態に固定される
【００３８】
ステータコア１２を押圧装置５０に嵌合したら、加熱しておいた筒形ハウジング１１をハウジング固定部３５に固定し、モータ製造装置３０を起動する。すると、可動テーブル４０と共に押圧装置５０及びステータコア１２が上昇し、ステータコア１２が筒形ハウジング１１内に突入していく。このとき、筒形ハウジング１１は熱膨張しているので、ステータコア１２は筒形ハウジング１１に対して隙間嵌め状態になってスムーズに挿入されていく。
【００３９】
ステータコア１２が長手方向の途中まで筒形ハウジング１１内に挿入されると、仮止めリング８０がハウジング固定部３５の下面に当接してステータコア１２から外れ、その仮止めリング８０内を押圧装置５０のベース部５２が通過して、ステータコア１２全体が筒形ハウジング１１の軸方向の中間位置まで挿入される。そして、可動テーブル４０が上方の終端位置に至る手前で、棒体７８，７８が固定テーブル３２の下面に設けた棒受部７９，７９に当接し、さらに可動テーブル４０が終端位置まで上昇する。これにより、筒台４１内で中継シャフト７６が下方に引かれる。
【００４０】
すると、中継シャフト７６に接続された直動シャフト５１が、筒台４１の上面に固定されたベース部５２に対して下方に引かれ、直動シャフト５１の上端の押圧ナット７４が押圧アッシ５５を下方に押し下げる。このとき、押込用コイルバネ７１は僅かに撓むが、復帰用コイルバネ６８がそれ以上に撓み、縦割円筒体５３内にテーパ軸５４が押し込まれ、Ｏリング５９を伸ばしながら縦割円筒体５３が押し拡げられる。即ち、縦割円筒体５３を構成する各円弧体５６が径方向の外側に移動する。これにより、各円弧体５６がステータコア１２の各コア構成体１４を外方に押し、各コア構成体１４が筒形ハウジング１１の円形内周面に押しつけられる（図５（Ｂ）参照）。
【００４１】
ここで、円弧体５６とコア構成体１４とは１対１に対応しているので、各円弧体５６は、それぞれ１つのコア構成体１４を押圧する。これにより、各円弧体５６は幅方向の中心を押されて、傾くことなく筒形ハウジング１１に押し付けられる。しかも、円弧体５６は、ガイド溝６０とガイドピン６１とのスライド係合により径方向に案内され、安定して各コア構成体１４を押圧する。これにより、各コア構成体１４が筒形ハウジング１１の内周面に密着して位置決めされる。
【００４２】
この状態で所定時間待機し、筒形ハウジング１１を自然放熱及び／又は強制放熱により熱収縮させる。すると、筒形ハウジング１１の縮径変形に伴って、ステータコア１２と共に縦割円筒体５３が窄むように締め付けられ、テーパ軸５４が押込用コイルバネ７１を変形させながら後退する。この間、押込用コイルバネ７１の弾発力によりテーパ軸５４は縦割円筒体５３に押し込まれており、これにより、各円弧体５６が各コア構成体１４を筒形ハウジング１１に押し付け続ける。
【００４３】
そして、所定時間が経過し、これにより筒形ハウジング１１の熱が所定温度以下まで下ると、コア構成体１４同士の接合によりステータコア１２が窄まなくなる。そして、可動テーブル４０が下降し始める。すると、直動シャフト５１の下方への引っ張り量が徐々に減り、これに伴って復帰用コイルバネ６８及びＯリング５９の弾発力によってテーパ軸５４が上方に後退する。さらに可動テーブル４０が下降すると、棒体７８が棒受部７９から離れ、Ｏリング５９の弾発力によって縦割円筒体５３が最小径状態まで窄められる。これにより、ステータコア１２内を縦割円筒体５３が遊嵌可能な状態になって、スムーズに下方に引き抜かれ、可動テーブル４０が初期位置に戻る。
【００４４】
次いで、筒形ハウジング１１をハウジング固定部３５から取り外し、常温まで下がったら、ロータ１６（図１参照）や図示しないベアリング等を組み付けると共に、筒形ハウジング１１の両端を閉塞して、モータ１０が完成する。
【００４５】
このように本実施形態のモータ製造装置３０及びモータの製造方法によれば、筒形ハウジング１１が熱収縮する過程でコア構成体１４が筒形ハウジング１１の円形内周面に押し付けられて位置決めされるので、従来のように位置ずれを起こすことがなくなる。これにより、コア構成体１４の内周面が筒形ハウジング１１の円形内周面に対応した円形になり、コア構成体１４群の組み付け精度を、従来より向上させることができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態における縦割円筒体５３に代えて、例えば図６に示すように、バネ板をリング状に形成して押圧リング９０を形成しておき、熱膨張させた筒形ハウジング１１にステータコア１２を挿入してから、そのステータコア１２の内側に、縮径変形させた押圧リング９０を配置することで、ステータコア１２の各コア構成体１４を筒形ハウジング１１の内周面に押し付けてもよい。
【００４７】
（２）前記実施形態では、筒形ハウジング１１が熱収縮したことを、放熱時間の経過をもって判別していたが、筒形ハウジングの熱を実測して筒形ハウジングが熱収縮したことを判別してもよい。
【００４８】
（３）前記実施形態では、各円弧体５６が１つのコア構成体１４を押圧する構成であったが、円弧体とコア構成体とは必ずしも同数でなくてもよい。従って、複数の円弧体により１つのコア構成体を押圧してもよいし、１つの円弧体で複数のコア構成体を押圧する構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの分解斜視図
【図２】モータ製造装置の側断面図
【図３】押圧装置の側断面図
【図４】縦割円筒体の斜視図
【図５】モータの断面図
【図６】変形例を示した斜視図
【符号の説明】
１０…モータ
１１…筒形ハウジング
１２…ステータコア
１４…コア構成体
３０…モータ製造装置
５０…押圧装置
５２…ベース部
５３…縦割円筒体
５４…テーパ軸
５６…円弧体
５９…Ｏリング（環状弾性体）
６０…ガイド溝
６１…ガイドピン（カムフォロア）
６２…テーパ面
７１…押込用コイルバネ
７４…ナット（可変部）
９０…押圧リング（押圧装置）
【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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