(57)【要約】【課題】狭いスリット幅を備えると共に、容易に巻線を巻回することができる電機子及び回転電機を提供する。【解決手段】本発明に係る電機子７は、回転シャフト１０に嵌合されるコア本体部材１５とコアホルダ部材１８とを組み立てることで構成されるコア部材１２を有し、コアホルダ部材１８は、コア本体部材１５のティース部１６に巻線２５が巻回される巻線工程の後に、コア本体部材１５に装着される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトに嵌合されたコア部材と、前記コア部材のティース部に巻回された巻線と、を有する回転電機の電機子において、
前記コア部材は、回転シャフトに嵌合されるコア本体部材と、前記コア本体部材の前記ティース部の径方向端部に装着されるコアホルダ部材と、からなることを特徴とする回転電機の電機子。
【請求項２】
前記コアホルダ部材は、周方向の所定数に分割された分割ホルダピースと、少なくとも一枚の全周がつながったリング状の連続ホルダピースと、が軸方向に積層されて構成され、
前記コアホルダ部材の前記連結ホルダピースは、前記ティース部の端部に装着後に、周方向の所定箇所が切断され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。
【請求項３】
前記コアホルダ部材と前記ティース部の径方向端部との結合部は、径方向の外方から内側に押圧されて、かしめられることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の電機子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電機子を有することを特徴とする回転電機。
【請求項５】
回転シャフトにコア本体部材を装着するシャフト組み付け工程と、
前記回転シャフトに組み付けられた前記コア本体部材のティース部に巻線を巻回する巻線工程と、
巻線が巻回された前記コア本体部材にコアホルダ部材を装着するホルダ組み付け工程と、
前記コア本体部材に装着された前記コアホルダ部材を軸方向に分割してスリットを形成するスリット加工工程と、を有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６】
コア本体部材のティース部に巻線を巻回する巻線工程と、
巻線が巻回された前記コア本体部材を回転シャフトに装着するシャフト組み付け工程と、
前記回転シャフトに組み付けられた前記コア本体部材に、コアホルダ部材を装着するホルダ組み付け工程と、
前記コア本体部材に装着された前記コアホルダ部材を軸方向に分割してスリットを形成するスリット加工工程と、を有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７】
前記ホルダ組み付け工程の後に、前記コアホルダ部材と前記ティース部との結合部を、径方向の外方から内側に押圧することにより変形させてかしめるかしめ工程を有することを特徴とする請求項５又は６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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子及びその製造方法、並びに回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の電機子は、コギングの低減のため、コア部材に形成されたティース部の先端部にコアホルダ部が形成されている。例えば、図７に示した電機子１０７の構成例のように、コア部材１１２のティース部１１６は、隣接するコアホルダ部１１８ｂ間のスリット１２０幅を狭くすることでコギングの低減を図っている。
【０００３】
このような従来の電機子１０７では、図８に示した製造工程例のように、コアホルダ部１１８ｂを有するコア部材１１２に回転シャフトが圧入された後に巻線の巻回が行われている。このため、巻線工程では、スリット１２０幅が狭く構成されたコア部材１１２のスリット１２０を狙い巻線１２５の巻回を行うことになる。しかし、スリット１２０の隙間に高速で巻回を行うことから、導線のガイド部材が必要となり設備構造が複雑化し、同時に、巻線工程の制御が高度化する傾向があった（例えば、特許文献１参照）。そのため、巻線加工の設備はコスト高となっていた。
【０００４】
そこで、電機子のスリット１２０幅を広げずに巻線加工を容易とする技術が提案されている。例えば、巻線工程の後にスリット幅を調整する技術が開示されている。すなわち、コアホルダ部の形状を変更してスリット幅を広く成形したコア部材に巻線加工を行った後に、フォーミング治具を用いて、スリット幅を調整することで、任意のスリット幅を有するコア部材を得ている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９５７９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３０４９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の技術では、巻線加工後にコアホルダ部を所定の形状に塑性変形させるため、コア部材に巻回された巻線の巻姿が変わり電機子のアンバランスが生じる虞があった。また、巻線加工前のコアホルダ部の形状は、フォーミング治具によって塑性変形させることが可能な範囲に限定されるため、巻線加工時に、必ずしもスリット幅を十分に広げることができない虞があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、コギングを低減させると共に、高精度且つ容易に巻線を巻回することが可能な電機子及び回転電機を提供することである。
また、本発明の他の目的は、電機子の製造ラインの中で加工難易度及び設備費が高価である巻線工程のコストの低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は、請求項１に係る電機子によれば、回転シャフトに嵌合されたコア部材と、前記コア部材のティース部に巻回された巻線と、を有する回転電機の電機子において、前記コア部材は、回転シャフトに嵌合されるコア本体部材と、前記コア本体部材の前記ティース部の径方向端部に装着されるコアホルダ部材と、からなることにより解決される。
【０００９】
このように、コア部材は、回転シャフトに嵌合されるコア本体部材と、コア本体部材のティース部の径方向端部に装着されるコアホルダ部材と、からなることによって、コアホルダ部材を組み付ける前に、コア本体部材の各ティース部に巻線を巻回できるため、コア部材のスリットを狙い巻線を行う必要がなく、高精度且つ容易に巻線を巻回することができる電機子が得られる。そして、常に十分な巻線スペースを確保できるため、巻線加工を行う設備の制約を大幅に低減することができ、電機子の製造ラインの中で加工難易度及び設備費が高い巻線工程のコスト低減を図ることができる。
【００１０】
具体的には、請求項２のように、前記コアホルダ部材は、周方向の所定数に分割された分割ホルダピースと、少なくとも一枚の全周がつながったリング状の連続ホルダピースと、が軸方向に積層されて構成され、前記コアホルダ部材の前記連結ホルダピースは、前記ティース部の端部に装着後に、周方向の所定箇所が切断されると好適である。
上記構成によって、スリット加工工程での切断箇所を最小限とすることができ、スリット加工工程を簡略化することができる電機子が得られる。
【００１１】
さらに具体的には、請求項３のように、前記コアホルダ部材と前記ティース部の径方向端部との結合部は、径方向の外方から内側に押圧されて、かしめられると好適である。
上記構成により、コアホルダ部のガタ付きや抜けを防止し、コアホルダ部を各ティース部に確実に固着できる電機子が得られる。
【００１２】
前記課題は、請求項４に係る回転電機によれば、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電機子を有することにより解決される。
このように、本発明の回転電機は、請求項１乃至３の特徴を備えたものを得ることが可能となる。
【００１３】
前記課題は、請求項５に係る電機子の製造方法によれば、回転シャフトにコア本体部材を装着するシャフト組み付け工程と、前記回転シャフトに組み付けられた前記コア本体部材のティース部に巻線を巻回する巻線工程と、巻線が巻回された前記コア本体部材にコアホルダ部材を装着するホルダ組み付け工程と、前記コア本体部材に装着された前記コアホルダ部材を軸方向に分割してスリットを形成するスリット加工工程と、を有することにより解決される。
【００１４】
また、前記課題は、請求項６に係る電機子の製造工程によれば、コア本体部材のティース部に巻線を巻回する巻線工程と、巻線が巻回された前記コア本体部材を回転シャフトに装着するシャフト組み付け工程と、前記回転シャフトに組み付けられた前記コア本体部材に、コアホルダ部材を装着するホルダ組み付け工程と、前記コア本体部材に装着された前記コアホルダ部材を軸方向に分割してスリットを形成するスリット加工工程と、を有することにより解決される。
【００１５】
上記のいずれの構成によっても、巻線工程の後にホルダ組み付け工程を行うことができ、コア部材のスリットを狙い巻線を行う必要がないため、高精度且つ容易に巻線を巻回することができる電機子が得られる。また、スリット加工工程を、巻線工程の後に行うことで、スリット幅の制約がなくなり、製品設計の自由度を確保することができる電機子が得られる。
【００１６】
また、具体的には、請求項７のように、前記ホルダ組み付け工程の後に、前記コアホルダ部材と前記ティース部との結合部を、径方向の外方から内側に押圧することにより変形させてかしめるかしめ工程を有すると好適である。
このように、ホルダ組み付け工程の後に、前記コアホルダ部材と前記ティース部との結合部を、径方向の外方から内側に押圧することにより変形させてかしめるかしめ工程を有することにより、コアホルダ部のガタ付きや抜けを防止し、コアホルダ部を各ティース部により確実に固着することができる電機子が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１によれば、高精度且つ容易に巻線を巻回することができ、巻線工程のコストの低減を図ることができる電機子が得られる。
請求項２によれば、スリット加工工程を簡略化してコストの低減を図ることができる電機子を得ることができる。
請求項３と７によれば、コアホルダ部を各ティース部に確実に固着することができる電機子を得ることができる。
請求項４によれば、請求項１乃至３の特徴を備えた回転電機を得ることができる。
請求項５と６によれば、巻線工程でのスリット幅の制約がなく、製品設計の自由度が高い電機子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができることは勿論である。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１乃至５は本発明に係る第１の実施形態を示し、図１は回転電機の断面説明図、図２は電機子の分解概略図、図３は電機子の製造工程図、図４は電機子の製造工程毎の概略図、図５は電機子のコアホルダ部材とコア本体部材との結合部の説明図である。
【００２０】
先ず、図１と図２に基づき、本発明の実施形態に係る回転電機１の構成を説明する。
本実施形態における回転電機１は、固定子５と電機子７とを有している。固定子５は、略円筒状のヨークハウジング９と、ヨークハウジング９の内側に所定間隔で配設された複数の永久磁石１１とを備えている。
電機子７は、回転シャフト１０と、回転シャフト１０に一体として固定されたコア部材１２と、同じく回転シャフト１０に一体として固定されたコンミテータ１４と、を備え、ヨークハウジング９の所定位置に軸支されている。なお、電機子７は永久磁石１１と対向して周囲を囲まれるように配置される。
【００２１】
次に、本実施形態に係るコア部材１２は、コア本体部材１５と、コアホルダ部材１８と、を組み立てることで構成されている。電機子７は、回転シャフト１０に、このコア部材１２とコンミテータ１４を装着すると共に、コア部材１２の各ティース部１６に巻線２５を巻回して構成されている。
回転シャフト１０は、上述のように、電機子７の回転軸部材であり、コア部材１２及びコンミテータ１４が固定される。
コア本体部材１５は、所定数のコアピース１５ａを軸方向（回転軸方向）に積層させた積層構造を有し、回転シャフト１０を中心として放射状に延びる３個のティース部１６を備えている。
【００２２】
ティース部１６は、上述のように、コア本体部材１５から外周方向に向かって延設された部分であり、各ティース部１６には巻線２５が巻回される。また、各ティース部１６には不図示のインシュレータが取り付けられていて、ティース部１６に巻回される導線とコア本体部材１５との接触を防止している。なお、本実施形態におけるコア本体部材１５は、３個のティース部１６を有しているが、２個若しくは３個以上のティース部１６を備える構成であってもよい。
コアホルダ部材１８は、コア本体部材１５と同様に、所定数のホルダピース１９を軸方向に積層させた積層構造を有している。ティース部１６の径方向外側端部に取り付けられることで、後述するコアホルダ部１８ｂを構成する部材である。コア本体部材１５に取り付けられる前の状態では略円筒状に形成されている。
【００２３】
コア部材１２が、コア本体部材１５とコアホルダ部材１８との組み立て式として構成されることで、コアホルダ部材１８を組み付ける前に、コア本体部材１５の各ティース部１６に巻線２５を巻回できる。このため、コア部材１２のスリット２０を狙い巻線を行う必要がなく巻線スペースが限定されない。
【００２４】
ここで、図３に電機子７の製造工程図を、図４に電機子７の製造工程毎の概略図を示す。
電機子７の製造工程を、図３と図４に基づいて説明する。
（コアプレス工程）
まず、電磁鋼板から打ち抜いた所定数のコアピース１５ａを軸方向に積層させるコアプレス工程を行う。
（シャフト圧入工程）
次に、コアプレス工程により積層状態となった所定数のコアピース１５ａに回転シャフト１０を圧入する。回転シャフト１０の圧入により所定数のコアピース１５ａはコア本体部材１５として回転シャフト１０と一体化される。シャフト圧入工程後の電機子７の様子を図４（ａ）に示す。
【００２５】
（巻線工程）
回転シャフト１０が圧入された後に、コア本体部材１５の各ティース部１６に導線を巻回して巻線２５を形成する。なお、巻線２５の巻回前に、不図示のインシュレータを各ティース部１６に取り付けるものとする。巻線工程後の電機子７の様子を図４（ｂ）に示す。
なお、本実施形態においては、シャフト圧入工程の後に巻線工程を行っているが、巻回工程の後にシャフト圧入工程を行なう順番としてもよい。この場合、回転シャフト１０が装着されていない状態のコア本体部材１５に巻線２５を巻回することができるため、より広い巻線スペースを得ることができる。
また、巻線工程後に、後述するホルダ組み付け工程を行い、その後、回転シャフトを組み付ける順番としてもよい。
【００２６】
（ホルダ組み付け工程）
巻線２５が巻回された後に、コアホルダ部材１８を取り付ける。コアホルダ部材１８は、リング状に形成された所定数のホルダピース１９から構成されているため、ホルダピース１９が軸方向に積層された状態でコア本体部材１５に嵌合する。ここで、コアホルダ部材１８には、コア本体部材１５の各ティース部１６の径方向の先端部分の形状に合わせて、軸方向に連続した溝部が形成されている。コアホルダ部材１８に形成された溝部を、各ティース部１６の径方向の先端部の形状よりも僅かに小さな寸法とすることで、コアホルダ部材１８を各ティース部１６の径方向の先端部分に圧入している。ホルダ組み付け工程後の電機子７の様子を図４（ｃ）に示す。
【００２７】
（整流子組み付け工程，結線工程）
コアホルダ部材１８をコア本体部材１５に組み付けるホルダ組み付け工程の後に、コンミテータ１４（整流子）を組み付ける整流子組み付け工程と、巻線２５の導線をコンミテータ１４の所定の端子に結線する結線工程を行う。
（スリット加工工程）
結線工程の後に、コア本体部材１５に組み付けられた状態のコアホルダ部材１８にスリット２０を形成する。スリット２０は、コアホルダ部材１８の軸方向にカッター（例えば、砥石）によって切れ目を入れることで形成される。スリット２０が形成される位置は、コアホルダ部材１８と各ティース部１６との結合部間の周方向の中間部であり、スリット２０によってコアホルダ部材１８が周方向に３つに分割される。また、スリット２０幅は、カッターの幅を変えることで任意に選択することができる。
もちろん、スリット２０を形成する加工手段としては、上述の切断加工に限定されることはなく、研削，切削，放電加工などの加工手段を用いることができる。スリット加工工程後の電機子７の様子を図４（ｄ）に示す。なお、スリット加工によって分割された後のコアホルダ部材１８のコアホルダ部分をコアホルダ部１８ｂとする。
スリット加工工程の後に、バランス確認などの品質確認工程を行い電機子７が完成する。
【００２８】
（かしめ工程）
また、本実施形態においては、ホルダ組み付け工程の後に、コアホルダ部材１８をかしめて固着するかしめ工程を行っている。図５にコアホルダ部材１８とコア本体部材１５との結合部の説明図を示す。
図５（ａ）に示すように、各ティース部１６の径方向の先端部１６ａは、断面略Ｔ字状に形成されていて、一方、コアホルダ部材１８には、先端部１６ａの形状に合わせて軸方向に連続した嵌合溝１８ｃが形成されている。かしめ加工を行う場合には、ホルダ組み付け工程で先端部１６ａを嵌合溝１８ｃに圧入する必要がないため、先端部１６ａを嵌合溝１８ｃにスムーズに挿入可能なクリアランスが確保されている。
【００２９】
この嵌合溝１８ｃに先端部１６ａを嵌め合わせつつ、コアホルダ部材１８をコア本体部材１５の所定位置に取り付けた後に、図５（ｂ）に示すように、コアホルダ部材１８とティース部１６との結合部を、径方向の外方から内側に押圧することにより変形させてかしめている。このかしめ工程により、コアホルダ部１８ｂをスリット加工工程で分割した後でも、ガタ付きや抜けを防止し、コアホルダ部１８ｂを各ティース部１６により確実に固着することができる。また、先端部１６ａを嵌合溝１８ｃに挿入する際にひずみが生じないため寸法精度の向上を図ることができる。
【００３０】
かしめ工程において、径方向の外方から内側に向けて押圧する応力は、３つの結合部に対して同時に行っている。３つの結合部に対して同時に押圧することで、コア部材１２にアンバランスが生じることを防止できる。
なお、嵌合溝１８ｃ及び先端部１６ａは、上述した形状に限定されることはなく、例えば、断面がＹ字状若しくは鍵爪状などであってもよく、コア本体部材１５のティース部１６の先端部分がコアホルダ部材１８側に、かしめられて固着可能な形状であればよい。もちろん、コアホルダ部材１８側に凸状の部分が形成され、コア本体部材１５側に嵌合する溝が形成される構成であってもよい。
【００３１】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態に係るコアホルダ部材２８の概略説明図を示している。
なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施形態に係るコアホルダ部材２８は、第１の実施形態に係るコアホルダ部材１８と比べて、コアホルダ部材２８を構成するホルダピース１９の構成が異なっている。
【００３２】
本実施形態に係るコアホルダ部材２８は、周方向に３つに分割された所定数の分割ホルダピース１９ｂと、全周がつながったリング状の２枚の連続ホルダピース１９ａと、を軸方向に積層させて一体として構成されている。
分割ホルダピース１９ｂは、周方向に３つに分割されていて、この分割により形成された切れ目部分が、コア本体部材１５に組み付けた後にスリット２０になる。
連続ホルダピース１９ａは、積層された所定数の分割ホルダピース１９ｂの両端側に配設され、分割ホルダピース１９ｂと一体に積層されている。
【００３３】
この所定数の分割ホルダピース１９ｂと連続ホルダピース１９ａとを、一体に積層させたコアホルダ部材２８をコア本体部材１５に装着する。
コアホルダ部材２８には、軸方向に連続した嵌合溝１８ｃが形成されていて、この嵌合溝１８ｃに各ティース部１６の先端部１６ａを嵌め合わせた後、コアホルダ部材２８とティース部１６との結合部をかしめることで固着している。
また、コアホルダ部材２８に装着した後にスリット加工工程を行う。
本実施形態に係るスリット加工工程では、コアホルダ部材２８の両端に配設された連結ホルダピース１９ａを分割ホルダピース１９ｂの切れ目部分（スリット２０）に合わせて周方向に３つに分割することで行われる。
【００３４】
コアホルダ部材２８を上述のように構成することで、スリット加工工程での切断箇所を最小限にすることができ、スリット加工工程を簡略化することができる。
また、連続ホルダピース１９ａは、コアホルダ部材２８の両端部以外にも必要に応じて任意の位置に対して任意の数を配置することができる。コアホルダ部材２８のいずれか一方の端部位置、若しくは中央部などの任意の位置に一枚以上配設する構成であればよい。
【００３５】
本発明によれば、コアホルダ部材１８，２８を組み付ける前に、コア本体部材１５の各ティース部１６に巻線２５を巻回できるため、コア部材１２のスリット２０を狙い巻線を行う必要がない。常に十分な巻線スペースを確保することが可能であるため、巻線２５の巻回を容易且つ高精度に行うことができる。すなわち、巻線工程において、露出した凸状のティース部１６に対して巻回することから周囲のスペースに制限がなく、容易且つ高精度に巻線２５の巻回が可能である。巻線加工を行う設備の制約を大幅になくすことができ、電機子７の製造ラインの中で、加工難易度及び設備費が高いと言われる巻線工程のコストの低減を図ることができる。
【００３６】
また、ホルダ組み付け工程では、巻線２５が巻回されたコア本体部材１５に略円筒状に一つの部材として連結された状態のコアホルダ部材１８，２８を取り付けるため、ホルダ組み付け作業を一度の加工で行うことができる。そのため、加工に伴うコストの上昇を抑えることができると共に、コアホルダ部材１８，２８をコア本体部材１５にバランスよく取り付けることができる。
【００３７】
コギングの低減などの製品特性の向上のためにはスリット２０幅を狭くすることが望ましく、一方、巻線加工の容易性やコストの低減のためにはスリット２０幅を広くすることが求められる。すなわち、製品形状の設計におけるスリット２０幅の決定に際しては、製品に必要な特性と、製造やコストの観点から要求される特性とが二律背反の関係となっていた。本発明によれば、スリット２０の加工を、巻線工程の後に単独で行うことで、スリット２０幅の制約がなくなり、スリット２０幅を巻線工程に関わりなく決定することが可能となる。さらに、スリット２０幅を巻回される導線の幅よりも狭くすることも可能であり、一層のコギングの低減を図った電機子７を得ることができる。高い製品設計の自由度を確保することができ、必要な特性に合わせてスリット２０幅、巻線２５のターン数、巻姿、巻回方法、導線の線径などを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回転電機の断面説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電機子の分解概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電機子の製造工程図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電機子の製造工程毎の概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電機子のコアホルダ部材とコア本体部材と                の結合部の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るコアホルダ部材の概略説明図である。
【図７】従来の電機子の概略説明図である。
【図８】従来の電機子の製造工程の例である。
【符号の説明】
【００３９】
１  回転電機、５  固定子、７，１０７  電機子、９  ヨークハウジング、１０  回転シャフト、１１  永久磁石、１２，１１２  コア部材、１４  コンミテータ、１５  コア本体部材、１５ａ  コアピース、１６，１１６  ティース部、１６ａ  先端部、１８，２８  コアホルダ部材、１８ｂ，１１８ｂ  コアホルダ部、１８ｃ  嵌合溝、１９  ホルダピース、１９ａ  連続ホルダピース、１９ｂ  分割ホルダピース、２０，１２０  スリット、２５，１２５  巻線
【図１】
2009284730.tif 000003
【図２】
2009284730.tif 000004
【図３】
2009284730.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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