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発明の名称 モータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−74857(P2007−74857A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−260893(P2005−260893)
出願日 平成17年9月8日(2005.9.8)
代理人 【識別番号】110000291
【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所
発明者 浦野 広暁
要約 課題
本発明は、モータ駆動時におけるステータの振動の発生などを防止し、小型化を図りつつ簡素な部品構成によりステータコアとコイル線との間の絶縁の確保ができ、作業者の製造負担を軽減することができるモータの製造方法を提案すること目的とする。

解決手段
本発明は、インシュレータ13の単体の外径Dはケース11の所定温度における内径d1よりも小さくかつケース11の常温における内径d2よりも大きいものであって、ステータコア12の外周にケース11を鋳込む工程と、ケース11が所定温度になった時に脱型しインシュレータ13をケース11の内周側に挿入してステータコア12の両端面に配置する工程と、ケース11が所定温度から常温になり、内径d2がインシュレータ13の外径D以下に縮小し、インシュレータ13がケース11に組み付けられる工程とを有することを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
ステータコアの外周側に配置され円筒形状のケースと、前記ケースの内周側に配置されステータコアとコイル線を絶縁するインシュレータを有するモータの製造方法において、
前記インシュレータの単体の外径は前記ケースの温度が所定の温度における前記ケースの内径よりも小さくかつ前記ケースの温度が常温における前記ケースの内径よりも大きいものであって、
前記ステータコアの外周に前記ケースを鋳込む工程と、
前記ケースの温度が所定の温度になった時に脱型し前記インシュレータを前記ケースの内周側に挿入して前記ステータコアの両端面に配置する工程と、
前記ケースの温度が所定の温度から常温になり、前記ケースの内径が前記インシュレータの外径以下に縮小することにより、前記インシュレータが前記ケースに組み付けられる工程と、
を有することを特徴とするモータの製造方法。
【請求項2】
ステータコアの外周側に配置され円筒形状のケースと、前記ケースの内周側に配置されステータコアとコイル線を絶縁するインシュレータを有するモータの製造方法において、
前記インシュレータの単体の外径は前記ケースの温度が所定の温度における前記ケースの内径よりも小さくかつ前記ケースの温度が常温における前記ケースの内径よりも大きいものであって、
前記ケースの内周側には前記ケースの温度が常温にて前記インシュレータの外径よりも大きい内径からなるインシュレータ挿入溝を備えるものであって、
前記ステータコアの外周に前記ケースを鋳込む工程と、
前記ケースの温度が所定の温度になった時に脱型し前記インシュレータを前記インシュレータ挿入溝に挿入する工程と、
前記ケースの温度が所定の温度から常温になり、前記ケースの内径が前記インシュレータの外径以下に縮小することにより、前記インシュレータが前記ケースに組み付けられる工程と、
を有することを特徴とするモータの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、騒音や振動を低減させるようなモータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来よりモータの製造方法として、まず、ステータコアにコイル線を巻いてステータを製造し、その後このステータをケースに挿入するモータの製造方法が存在する。
【0003】
また、モータをハイブリット車のような自動車に搭載する場合には、モータの小型化が要求される。そこで、コイルエンドを成形して小さくすることによりモータの小型化を図ることが考えられる。しかしその一方で、モータにおいては、ステータコアとコイル線との間に印加電圧に応じて絶縁するための距離を確保する必要がある。
【0004】
そこで、ステータコアにコイル線を巻く前に予めステータコアとコイル線との間を絶縁するための距離相当を確保するための治具をステータコアの上に配置して、この治具を挟んだ状態でステータコアにコイル線を巻き、その後この治具を抜き取る方法が行なわれている。
【0005】
また、その他の方法として、ステータコアにコイル線を巻く前に予め絶縁部材のインシュレータをステータコアの上に配置して、このインシュレータを挟んだ状態でステータコアにコイル線を巻く方法も行なわれている。このように、インシュレータを挟んだ状態でステータコアにコイル線を巻く方法の例として、特許文献1および特許文献2に以下のような発明が開示されている。
【0006】
特許文献1では、図13に示すように、積層コア112を鉄板積層方向両側から挟みこんで鉄板積層方向に押さえる一対のコア押さえ部121、122と、スロット112sに挿入されて鉄板積層方向に延び一対のコア押さえ部121、122と連結される連結部123とを有する絶縁部品113とした電動機の固定子が開示されている。
【0007】
また、特許文献2では、図14に示すように、ステータピース積層体212の両端部に設けられるコイルエンド絶縁部品であって、凸型コア端部212aに嵌合する凹部213aをステータ接触面に当設する鞍型絶縁部品213としたモータの電機子構造が開示されている。
【特許文献1】特開2002−233090(第0011段落、第3図)
【特許文献2】特開2003−299289(第0026段落、第5図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、ステータコアにコイル線を巻いてステータを製造し、その後このステータをケースに挿入してモータを製造する方法では、ステータコアとケースをしっかりと密着させて組み付けることが困難であり、モータ駆動時においてステータの振動が発生したり、ステータコアとケースの熱膨張の差により密着状態を維持できなくなるおそれがある。
【0009】
そこで、鋳型とステータコアによってキャビティを形成し、このキャビティに溶融金属を注ぎ込み、ステータコアの外周にケースを鋳込むことによりステータコアとケースとを一体にする工程を有するモータの製造方法がある。この製造方法によれば、ケースとステータコアをしっかりと密着させて組み付けることができる。そのため、モータ駆動時においてステータの振動が発生せず、ステータコアとケースとの組み付けの外れや密着の外れを防止することができる。
【0010】
しかし、ステータコアの外周にケースを鋳込む工程を有するモータの製造方法では、コイルを成形しようとする際には既にステータコアの外径側にケースが鋳造されている。そのため、ステータコアとコイル線との間を絶縁するための距離相当を確保するための治具を抜き差しすることができず、治具を用いた絶縁方法は利用できない。
【0011】
そこで、インシュレータを挟んだ状態でステータコアにコイル線を巻く絶縁方法を利用することが考えられるが、前記の特許文献1および特許文献2の発明においては以下の課題がある。
【0012】
特許文献1のモータでは、絶縁部品としての2分割部材124、125の連結・固定は、接着させたり、連結部123にそれぞれ爪を形成しておいてこの爪を係合させたり、または、接着テープにより固定させている。そのため、絶縁部品の固定に別途部品が必要になったり、作業に手間がかかってしまう。
【0013】
また、特許文献2のモータでは、ステータコアに複数存在する凸型コア端部212aの各々に鞍型絶縁部品213を取り付けなければならない。そのため、部品点数が多く作業に手間がかかってしまう。
【0014】
そこで本発明は、モータ駆動時においてステータの振動の発生やステータコアとケースとの組み付けの外れや密着の外れを防止することができ、モータの小型化を図りつつ簡素な部品構成によりステータコアとコイル線との間の絶縁を確保することができ、作業者の製造負担を軽減することができるモータの製造方法を提案すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
(1)本発明は、ステータコアの外周側に配置され円筒形状のケースと、ケースの内周側に配置されステータコアとコイル線を絶縁するインシュレータを有するモータの製造方法において、インシュレータの単体の外径はケースの温度が所定の温度におけるケースの内径よりも小さくかつケースの温度が常温におけるケースの内径よりも大きいものであって、ステータコアの外周にケースを鋳込む工程と、ケースの温度が所定の温度になった時に脱型しインシュレータをケースの内周側に挿入してステータコアの両端面に配置する工程と、ケースの温度が所定の温度から常温になり、ケースの内径がインシュレータの外径以下に縮小することにより、インシュレータがケースに組み付けられる工程とを有することを特徴とする。
【0016】
(2)本発明は、ステータコアの外周側に配置され円筒形状のケースと、ケースの内周側に配置されステータコアとコイル線を絶縁するインシュレータを有するモータの製造方法において、インシュレータの単体の外径はケースの温度が所定の温度におけるケースの内径よりも小さくかつケースの温度が常温におけるケースの内径よりも大きいものであって、ケースの内周側にはケースの温度が常温にてインシュレータの外径よりも大きい内径からなるインシュレータ挿入溝を備えるものであって、ステータコアの外周にケースを鋳込む工程と、ケースの温度が所定の温度になった時に脱型しインシュレータをインシュレータ挿入溝に挿入する工程と、ケースの温度が所定の温度から常温になり、ケースの内径がインシュレータの外径以下に縮小することにより、インシュレータがケースに組み付けられる工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用および効果が得られる。
(1)本発明は、ステータコアの外周側に配置され円筒形状のケースと、ケースの内周側に配置されステータコアとコイル線を絶縁するインシュレータを有するモータの製造方法において、インシュレータの単体の外径はケースの温度が所定の温度におけるケースの内径よりも小さくかつケースの温度が常温におけるケースの内径よりも大きいものであって、ステータコアの外周にケースを鋳込む工程と、ケースの温度が所定の温度になった時に脱型しインシュレータをケースの内周側に挿入してステータコアの両端面に配置する工程と、ケースの温度が所定の温度から常温になり、ケースの内径がインシュレータの外径以下に縮小することにより、インシュレータがケースに組み付けられる工程とを有するので、モータ駆動時においてステータの振動の発生やステータコアとケースとの組み付けの外れや密着の外れを防止することができ、インシュレータはケースにより全周にわたってバランスよく圧縮力を受けることからインシュレータのヒビや割れの発生を防止することができ、インシュレータをケースに取り付けるために別途部材を必要とせず簡素な部品構成によりステータコアとコイル線との間の絶縁を確保することができ、作業者の製造負担を軽減することができる。
【0018】
(2)本発明は、ステータコアの外周側に配置され円筒形状のケースと、ケースの内周側に配置されステータコアとコイル線を絶縁するインシュレータを有するモータの製造方法において、インシュレータの単体の外径はケースの温度が所定の温度におけるケースの内径よりも小さくかつケースの温度が常温におけるケースの内径よりも大きいものであって、ケースの内周側にはケースの温度が常温にてインシュレータの外径よりも大きい内径からなるインシュレータ挿入溝を備えるものであって、ステータコアの外周にケースを鋳込む工程と、ケースの温度が所定の温度になった時に脱型しインシュレータをインシュレータ挿入溝に挿入する工程と、ケースの温度が所定の温度から常温になり、ケースの内径がインシュレータの外径以下に縮小することにより、インシュレータがケースに組み付けられる工程とを有するので、モータ駆動時においてステータの振動の発生やステータコアとケースとの組み付けの外れや密着の外れを防止することができ、インシュレータをインシュレータ挿入溝に挿入するだけで容易にインシュレータをケースに組み付けることができることから簡素な部品構成によりステータコアとコイル線との間の絶縁を確保することができ、作業者の製造負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例1】
【0020】
まず、実施例1を説明する。図1は、実施例1のモータの製造方法を用いて製造したステータ1の上面図である。なお、説明の便宜上、図1ではコイル線を大幅に省略した状態で図示している。図1に示すようにステータ1は、ケース11、インシュレータ13、コイル線14などにより構成されている。ケース11は円筒形状からなり、ケース11の内周側にはスロット12sの部分が空いた略中空円盤形状からなるインシュレータ13が配置されている。そして、スロット12s内にコイル線14が挿入されている。
【0021】
また、図2は、図1におけるA−A断面図であり、実施例1のモータの製造方法を用いて製造したステータ1の断面図である。図2に示すように、ステータ1はケース11、ステータコア12、インシュレータ13、コイル線14などにより構成されている。ケース11の材質はアルミニウム、ステータコア12の材質は電磁鋼板、インシュレータ13の材質は樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)やポリプロピレン(PP)など)である。インシュレータ13の外径Dは、常温時(摂氏約25度)におけるケース11の内径d2よりも大きく形成されている。これにより、後述するようにインシュレータ13はケース11の内径d2から圧縮力を受け、締まりばめの状態になりケース11に固定される。そして、インシュレータ13とコイル線14のコイルエンド部との間には、所定の絶縁距離δを確保している。
【0022】
また、図3は図2におけるB−B断面図を示している。図3に示すように、ケース11には、クランプ部16が形成されている。このクランプ部16は、モータを車両に搭載して駆動するときにケース11とステータコア12との組み付け状態を維持するために存在するものである。
【0023】
次に、ステータ1を備えるモータの製造方法について説明する。まず、ステータコア12にケース11を鋳込む。図4および図5は、ステータコア12にケース11を鋳込む際の鋳造型(21、22)の配置を示している。図4に示すように、ステータコア12の周囲に鋳造型(21、22)を配置し、図5に示すようにステータコア12の内周側に鋳造型21の凸部21aを挿入してステータコア12の周囲に鋳造型(21、22)を組み付ける。そして、図5に示すような状態でキャビティ24にアルミニウムを流し込み、ケース11をステータコア12の外周に鋳込む。その後、ケース11が常温状態になる前の所定の温度状態(摂氏約100度)の時に鋳造型(21、22)を取り外す。
【0024】
すると、図6に示すように、ステータコア12の外周にケース11を鋳込んだ状態のものが完成する。このとき、図7に示すように熱膨張によりケース11の内径はd1でありインシュレータ13の外径Dよりも大きくなっている。そして、ケース11の両端面の内径側にインシュレータ13を挿入し、図8に示すようにステータコア12の両端面の上に配置する。その後、冷風を当てるなどしてケース11を冷却させる。すると、熱膨張していたケース11の内径がd1からd2へ収縮してインシュレータ13の外径Dよりも小さくなる。そのため、インシュレータ13はケース11の内径側から圧縮力を受け、締まりばめの状態になりケース11に固定される。このとき、インシュレータ13はケース11により全周にわたってバランスよく圧縮力を受けることからインシュレータ13のヒビや割れの発生を防止することができる。次に、図9に示すように、コイル線14をステータコア12のスロット12s内に挿入してコイルエンド部を形成する。そして、図10に示すように、サイドカバー15を取り付けてステータアセンブリ10を形成する。その後、図11に示すようにロータアセンブリ20を取り付けることにより、モータが完成する。
【0025】
ここで、ケース11の材質であるアルミニウムは、融点が摂氏約660度である。これに対して、インシュレータ13の材質である樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタラート)については、融点が摂氏約250度である。そこで、ケース11を冷却ファンなどにより冷却して、ケース11の温度が摂氏約100度まで達した時点でケース11の内径側にインシュレータ13を挿入しステータコア12の上面に載せることを想定している。
【0026】
このように、ステータコア12の外周にケース11を鋳込む工程の後、ケース11が熱膨張している状態から収縮していく過程を利用してケース11の内径側にインシュレータ13を組み付けるので、ケース11の冷却後インシュレータ13を組み付けるために、再びケース11を熱膨張させてインシュレータ13を組み付ける場合に比べて、組み付け時間を短縮することができ、省エネにも貢献することができる。
【0027】
なお、インシュレータ13の役割は、ステータコア12にコイル線14を巻く時に、ステータコア12とコイル線14との間に絶縁状態を確保することである。そのため、インシュレータ13はケース11が常温の状態において、ケース11の内径側から外れない程度で取り付けられていればよい。そのため、インシュレータ13はその外周の全周においてケース11の内径側から圧縮力を受けて締まりばめの状態とされる必要はなく、インシュレータ13はその外周の一部においてケース11の内径側から圧縮力を受けて締まりばめの状態とされていれば足りる。なお一例として、ケース11の熱膨張幅を考慮するとケース11の外径がφ200〜250mmの場合には、締まりばめのしめしろは約φ0.2mmとなる。
【0028】
また、ステータコア12とコイル線14との間の必要な絶縁距離を確保するため、および高さを抑えつつコイル線14をスロット間で配線させるときにコイル線14に過度の負担を与えずに曲げるための曲げ寸法などを考慮すると、インシュレータ13の厚みは約5mm以上を確保したい。その一方で、ケース11の熱膨張時にケース11の内径側に挿入するためにインシュレータ13を曲げることができるように、インシュレータ13の厚みは約5mm以下に抑制したい。そのため、インシュレータ13の厚みは約5mmとするのが望ましい。
【0029】
以上のような実施例により、以下の効果が得られる。
本実施例は、ステータコア12の外周側に配置され円筒形状のケース11と、ケース11の内周側に配置されステータコア12とコイル線14を絶縁するインシュレータ13を有するモータの製造方法において、インシュレータ13の単体の外径Dはケース11の温度が摂氏約100度におけるケース11の内径d1よりも小さくかつケース11の温度が摂氏約25度におけるケース11の内径d2よりも大きいものであって、ステータコア12の外周にケース11を鋳込む工程と、ケース11の温度が摂氏約100度になった時に脱型しインシュレータ13をケース11の内周側に挿入してステータコア12の両端面に配置する工程と、ケース11の温度が摂氏約100度から摂氏約25度になり、ケース11の内径d2がインシュレータ13の外径D以下に縮小することにより、インシュレータ13がケース11に組み付けられる工程とを有するので、モータ駆動時においてステータの振動の発生やステータコア12とケース11との組み付けの外れや密着の外れを防止することができ、インシュレータ13はケース11により全周にわたってバランスよく圧縮力を受けることからインシュレータ13のヒビや割れの発生を防止することができ、インシュレータ13をケース11に取り付けるために別途部材を必要とせず簡素な部品構成によりステータコア12とコイル線14との間の絶縁を確保することができ、作業者の製造負担を軽減することができる。
【実施例2】
【0030】
次に、実施例2のモータ2の製造方法を説明する。実施例2のモータ2は、実施例1のステータ1を備えるモータにて説明した図1、図3に共通する構造を有するので、図1、図3の説明は省略する。
【0031】
図12は、図1におけるA−A断面図であり、実施例2のモータの製造方法を用いて製造したステータ2の断面図である。図12に示すように、ステータ2はケース11、ステータコア12、インシュレータ13、コイル線14などにより構成されている。そして、インシュレータ13とコイル線14のコイルエンド部との間には、所定の絶縁距離δを確保している。ここで、ケース11には、インシュレータ挿入溝11aが形成されている点が実施例1のモータと異なる。常温の状態のケース11の内径d2は実施例1のモータと同様に、インシュレータ13の外径Dよりも小さく形成されているが、インシュレータ挿入溝11aの部分の外径d3は、常温の状態においてもインシュレータ13の外径Dよりも大きく形成されている。そのため、インシュレータ13はケース11から圧縮力を受けることなく、ケース11に組み付けられる。従って、インシュレータ13の材質は圧縮力に対して耐久性を有する材質に限定されることがない。また、インシュレータ13の外径Dの寸法精度にバラツキが生じた場合であっても、確実にインシュレータ13をケース11に組み付けることができる。
【0032】
ステータ2を備えるモータの製造方法は、ケース11に備えるインシュレータ挿入溝11aにインシュレータ13を挿入する点が異なるだけなので、以下説明は省略する。
【0033】
以上のような実施例により、以下の効果が得られる。
本発明は、ステータコア12の外周側に配置され円筒形状のケース11と、ケース11の内周側に配置されステータコア12とコイル線14を絶縁するインシュレータ13を有するモータの製造方法において、インシュレータ13の単体の外径Dはケース11の温度が所定の温度の状態におけるケース11の内径d1よりも小さくかつケース11の温度が常温の状態におけるケース11の内径d2よりも大きいものであって、ケース11の内周側にはケース11の温度が常温の状態にてインシュレータ13の外径Dよりも大きい内径d3からなるインシュレータ挿入溝11aを備えるものであって、ステータコア12の外周にケース11を鋳込む工程と、ケース11の温度が所定の温度の状態になった時に鋳型を脱型しインシュレータ13をインシュレータ挿入溝11aに挿入する工程と、ケース11の温度が所定の温度の状態から常温の状態になり、ケース11の内径がインシュレータ13の外径以下に縮小することにより、インシュレータ13がケース11に組み付けられる工程とを有するので、モータ駆動時においてステータの振動の発生やステータコア12とケース11との組み付けの外れや密着の外れを防止することができ、インシュレータ13をインシュレータ挿入溝11aに挿入するだけで容易にインシュレータ13をケース11に組み付けることができることから簡素な部品構成によりステータコア12とコイル線14との間の絶縁を確保することができ、作業者の製造負担を軽減することができる。
【0034】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。例えば、インシュレータ13の外周に数箇所出っ張り部分を備えることにより、当該出っ張り部分がケース11から圧縮力を受けてケース11にインシュレータ13を組み付けることも考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の製造方法を用いて製造したステータの上面図である。
【図2】実施例1において、図1におけるA−A断面図である。
【図3】図2におけるB−B断面図である。
【図4】ステータコアの外周にケースを鋳造する際の鋳型の配置を示す図である。
【図5】ステータコアの外周にケースを鋳造する際の鋳型の配置を示す図である。
【図6】ケースとステータコアを同時に鋳込む工程を終了した時点のステータアセンブリの断面図である。
【図7】ステータコアの両端面の内径側にインシュレータを挿入する時点のステータアセンブリの断面図である。
【図8】ステータコアの両端面の上にインシュレータを載せた時点のステータアセンブリの断面図である。
【図9】コイル線をステータコアのスロット内に挿入してコイルエンド部を形成した時点のステータの断面図である。
【図10】完成したステータの断面図である。
【図11】完成したモータの断面図である。
【図12】実施例2において、図1におけるA−A断面図である。
【図13】特許文献1のステータコアの一部の分解斜視図である。
【図14】特許文献2のステータコアの一部の分解斜視図である。
【符号の説明】
【0036】
10 ステータアセンブリ
11 ケース
11aインシュレータ挿入溝
12 ステータコア
13 インシュレータ
14 コイル線
15 サイドカバー
21 鋳造型
22 鋳造型
24 キャビティ
D インシュレータの外径
d1 ケースの内径(熱膨張時)
d2 ケースの内径(常温時)
d3 インシュレータ挿入溝の外径





 

 


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