特開 2024-163809 ステーターの製造方法及びステーター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024163809

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】ステーターの製造方法及びステーター

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/12 20060101AFI20241115BHJP

【ＦＩ】

H02K15/12 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079710

(22)【出願日】2023-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110629

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100166615

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】峯田 由計

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB05

5H615BB14

5H615PP12

5H615PP28

5H615SS10

5H615SS13

5H615SS44

(57)【要約】

【課題】ステーターの損傷を抑制しつつ、ローターの配置スペースを確保することが可能なステーターの製造方法を提供する。
【解決手段】環状のステーターコア５にコイル７を取り付けた半製品１７をケース３内に収容し、ステーターコア５の内周５ａに非磁性体の筒状体９を位置させ、筒状体９の軸方向の端部９ａ及び９ｂの剛性が筒状体９の他の部分９ｃの剛性よりも低く、筒状体９の端部９ａ及び９ｂをそれぞれケース３に当接させることで半製品１７が収容されたケース３の収容空間３ｃに対して筒状体９の内部空間９ｄを密閉し、収容空間３ｃに樹脂を充填して硬化させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状のステーターコアに取り付けられたコイルが樹脂により覆われたステーターの製造方法であって、
前記環状のステーターコアに前記コイルを取り付けた半製品をケース内に収容し、
前記ステーターコアの内周に非磁性体の筒状体を位置させ、前記筒状体の軸方向の端部の剛性が前記筒状体の他の部分の剛性よりも低く、
前記筒状体の前記端部をそれぞれ前記ケースに当接させることで前記半製品が収容された前記ケースの収容空間に対して前記筒状体の内部空間を密閉し、
前記収容空間に樹脂を充填して硬化させる、
ステーターの製造方法。

【請求項2】

請求項１のステーターの製造方法であって、
前記ケースは、モーターハウジングをエンドプレートによって閉止して構成され、前記収容空間に前記半製品を収容した状態で前記軸方向の両側に開口を備え、
前記筒状体は、前記端部がそれぞれ前記開口の縁部に当接し前記内部空間が前記開口に連通する、
ステーターの製造方法。

【請求項3】

請求項１のステーターの製造方法であって、
前記ケースは、モールド型であり、前記収容空間に充填された樹脂の硬化後に取り外される、
ステーターの製造方法。

【請求項4】

請求項１のステーターの製造方法であって、
前記筒状体は、前記端部とその他の部分とで異なる樹脂からなる、
ステーターの製造方法。

【請求項5】

請求項１～４の何れか一項のステーターの製造方法であって、
前記筒状体は、複数の筒体を軸方向に結合してなり、各筒体は、前記軸方向の端部の剛性が他の部分の剛性よりも低い、
ステーターの製造方法。

【請求項6】

請求項５のステーターの製造方法であって、
前記各筒体の前記端部の一方が前記端部の他方よりも径が小さく、
前記軸方向で隣接する筒体間において前記端部が嵌合する、
ステーターの製造方法。

【請求項7】

環状のステーターコアと、
前記ステーターコアに取り付けられたコイルと、
前記ステーターコアの内周に位置する非磁性体の筒状体と、
前記コイルを覆うと共に前記筒状体と一体化された樹脂部と、
を備え、
前記筒状体の軸方向の端部の剛性が前記筒状体の他の部分の剛性よりも低い、
ステーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステーターコアに取り付けられたコイルが樹脂により覆われたステーターの製造方法及びステーターに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のステーターの製造方法としては、例えば特許文献１に記載のように、樹脂モールドを用いるものがある。この製造方法では、環状のステーターコアにコイルを取り付けた半製品をハウジング内に収容し、ハウジングにカバーを取り付けて内部に樹脂を充填する。

【0003】

こうして製造されたステーターは、ステーターコアの内周にローターが配置されて回転電機を構成する。このため、従来の製造方法では、ステーターコアの内周に円柱部を配置して樹脂が充填されないようにし、ローターの配置スペースを確保している。

【0004】

かかる円柱部は、樹脂が硬化した後に取り外す必要がある。しかし、高温状態で樹脂が硬化すると、室温状態では樹脂が収縮するため、円柱部の取り外しに高負荷を必要とし、ステーターを損傷するおそれがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許６１０７４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

解決しようとする問題点は、ローターの配置スペースを確保するためにステーターが損傷するおそれがあった点である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、環状のステーターコアに取り付けられたコイルが樹脂により覆われたステーターの製造方法であって、前記環状のステーターコアに前記コイルを取り付けた半製品をケース内に収容し、前記ステーターコアの内周に非磁性体の筒状体を位置させ、前記筒状体の軸方向の端部の剛性が前記筒状体の他の部分の剛性よりも低く、前記筒状体の前記端部をそれぞれ前記ケースに当接させることで前記半製品が収容された前記ケースの収容空間に対して前記筒状体の内部空間を密閉し、前記収容空間に樹脂を充填して硬化させる、ステーターの製造方法を提供する。

【0008】

また、本発明は、環状のステーターコアと、前記ステーターコアに取り付けられたコイルと、前記ステーターコアの内周に位置する非磁性体の筒状体と、前記コイルを覆うと共に前記筒状体と一体化された樹脂部と、を備え、前記筒状体の軸方向の端部の剛性が前記筒状体の他の部分の剛性よりも低い、ステーターを提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、ステーターの損傷を抑制しつつ、ローターの配置スペースを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施例１に係るステーターを示す概略断面図である。

【図2】図２は、図１のステーターに用いられる筒状体を示す拡大断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１にかかるステーターの製造方法を示す断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施例２に係るステーターの製造方法に用いられる筒状体を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

ステーターの損傷を抑制しつつ、ローターの配置スペースを確保するという目的を、筒状体をステーターコアの内周に配置することによって実現した。

【0012】

図３のように、ステーター１の製造方法は、環状のステーターコア５に取り付けられたコイル７が樹脂により覆われたステーター１を製造するものである。まず環状のステーターコア５にコイル７を取り付けた半製品１７をケース３内に収容する。ケース３内に収容したステーターコア５の内周には、軸方向の端部９ａ及び９ｂの剛性が他の部分９ｃの剛性よりも低い非磁性体の筒状体９を位置させる。筒状体９の端部９ａ及び９ｂをそれぞれケース３に当接させることで半製品１７が収容されたケース３の収容空間３ｃに対して筒状体９の内部空間９ｄを密閉する。そして、収容空間３ｃに樹脂を充填して硬化させる。

【0013】

ケース３は、種々のものを採用可能である。一実施形態として、ケース３は、モーターハウジング１３をエンドプレート１５によって閉止して構成されたものであってもよい。この場合、ケース３は、収容空間３ｃに半製品１７を収容した状態で軸方向の両側に開口３ａ及び３ｂを備える。筒状体９は、端部９ａ及び９ｂがそれぞれ開口３ａ及び３ｂの縁部に当接し、内部空間９ｄが開口３ａ及び３ｂに連通する。

【0014】

筒状体９の材質は、非磁性体であれば種々のものを採用可能である。一実施形態として、筒状体９は、端部９ａ及び９ｂとその他の部分９ｃとで異なる樹脂からなってもよい。

【0015】

筒状体９は、単一の筒体で構成するほか、複数の筒体１９を軸方向に結合して構成してもよい。各筒体１９は、軸方向の端部１９ａ及び１９ｂの剛性が他の部分１９ｃの剛性よりも低い構成であってもよい。

【0016】

この場合において、各筒部１９の端部の一方１９ａが同他方１９ｂよりも径が大きく、軸方向で隣接する筒体１９間において端部１９ａ及び１９ｂが嵌合してもよい。

【0017】

製造されたステーター１は、ステーターコア５と、コイル７と、筒状体９と、樹脂部１１とを備える。ステーターコア５は、環状であり、コイル７が取り付けられている。筒状体９は、ステーターコア５の内周に位置し、軸方向の端部９ａ及び９ｂの剛性が他の部分９ｃの剛性よりも低い非磁性体製である。樹脂部１１は、コイル７を覆うと共に筒状体９を一体化させる。

【実施例0018】

［ステーター］
図１は、本発明の実施例１に係るステーターを示す概略断面図である。図２は、図１のステーターに用いられる筒状体を示す断面図である。

【0019】

図１のステーター１は、図示しないローターと共に回転電機を構成するものである。このステーター１は、ケース３と、ステーターコア５と、コイル７と、筒状体９と、樹脂部１１とを有する。

【0020】

ケース３は、モーターハウジング１３とエンドプレート１５とで構成されている。モーターハウジング１３は、アルミニウム等の金属からなる筒状部材である。エンドプレート１５は、アルミニウム等の金属からなる板状体である。

【0021】

モーターハウジング１３の軸方向の一端は、一体の壁部１３ａが設けられ、他端は、エンドプレート１５が設けられている。これにより、ケース３は、モーターハウジング１３をエンドプレート１５によって閉止して構成されている。

【0022】

かかるケース３は、軸方向の両側に内外を連通する開口３ａ及び３ｂが設けられている。一方の開口３ａは、壁部１３ａに設けられ、他方の開口３ｂは、エンドプレート１５に設けられている。

【0023】

ステーターコア５は、環状に構成され、モーターハウジング１３内に配置される。このステーターコア５は、例えば、電磁鋼板からなる環状板材であるコア片を複数積層して円筒状に形成されている。ステーターコア５の内周５ａは、軸方向の開口部となっている。

【0024】

コイル７は、例えば銅等からなる丸線をステーターコア５に上下方向に巻装されて構成されている。なお、コイル７は、例えばステーターコア５に取り付けられた銅等からなるＵ字状の複数のセグメントコイルを結合して構成されてもよい。

【0025】

図１及び図２に示す筒状体９は、ステーターコア５の内周５ａに位置し、軸方向の端部９ａ及び９ｂの剛性が他の部分である本体部９ｃの剛性よりも低い非磁性体からなる。この筒状体９は、端部９ａ及び９ｂがそれぞれ開口３ａ及び３ｂの縁部に軸方向で当接し、内部空間９ｄが開口３ａ及び３ｂに連通する。なお、開口３ａ及び３ｂの縁部とは、開口３ａ及び３ｂを区画する周縁部をいう。

【0026】

本実施例において、筒状体９は、樹脂によって構成されている。本体部９ｃと端部９ａ及び９ｂの材質は、異なるものとなっている。この筒状体９は、例えば二色成形によって形成することができる。

【0027】

ただし、本体部９ｃと端部９ａ及び９ｂの材質を同一とし、それらの剛性を形状によって異ならせることも可能である。例えば、端部９ａ及び９ｂは、パイプの端部をカールしてばねのようにしたものであってもよい。また、筒状体９は、チタン、ステンレス、アルミ等の樹脂以外の非磁性体で構成することも可能である。さらに、筒状体９は、樹脂と樹脂以外の非磁性体とを組み合わせ、例えば端部９ａ及び９ｂを樹脂で形成し、本体部９ｃを樹脂以外の非磁性体で形成してもよい。

【0028】

本体部９ｃは、筒状体９の大部分を占める円筒状となっている。ただし、本体部９ｃは、軸方向の長さをより小さいものとしてもよい。また、本体部９ｃは、円筒状である必要はなく、角筒等の他の横断面形状を有する筒状であってもよい。さらに、本体部９ｃは、波形状、テーパー状等の他の縦断面形状を有する筒状であってもよい。

【0029】

この本体部９ｃは、ローターを配置するスペースである内部空間９ｄを確保するため、肉厚を薄く形成することが好ましい。従って、本実施例のように、樹脂からなる本体部９ｃは、硬化前の流動性が高い材質とする。また、本体部９ｃには、モーターの発熱に対する耐熱性が要求される。従って、本体部９ｃは、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＬＣＰ（液晶ポリマー）によって構成する。

【0030】

端部９ａ及び９ｂは、断面円形のリング状に構成され、Ｏリングのような形状を有している。端部９ａ及び９ｂの断面における径は、本体部９ｃの径方向の肉厚よりも大きい。なお、端部９ａ及び９ｂの断面形状は任意に設定可能である。例えば、端部９ａ及び９ｂは、本体部９ｃの径方向の肉厚よりも小さい径を有してもよい。また、端部９ａ及び９ｂは、本体部９ｃと同様な筒状等とし、軸方向の長さをＯリング状の場合より大きくしてもよい。

【0031】

かかる端部９ａ及び９ｂは、ケース３の開口３ａ及び３ｂの縁部に当接することで、ケース３のステーターコア５、コイル７、及び樹脂部１１を収容する収容空間３ｃに対して筒状体９の内部空間９ｄを密閉する。ここでの密閉は、収容空間３ｃに対して筒状体９の内部空間９ｄを密閉することであり、内部空間９ｄ自体を外部から密閉することをいうのではない。本実施例の端部９ａ及び９ｂは、ケース３と本体部９ｃとの間で軸方向に圧縮されている。

【0032】

これら端部９ａ及び９ｂは、上記のように本体部９ｃよりも剛性が低く、且つ本体部９ｃと同様の耐熱性が要求される。従って、端部９ａ及び９ｂの材質は、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム製の樹脂、若しくはエラストマー系の樹脂とするのが好ましい。

【0033】

樹脂部１１は、ケース３内の収容空間３ｃ内に充填されて硬化されている。この樹脂部１１は、コイル７を覆うと共に筒状体９と一体化される。樹脂部１１には、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂等が用いられている。

【0034】

［ステーターの製造方法］
図３は、本発明の実施例１にかかるステーターの製造方法を示す断面図である。

【0035】

ステーター１を製造する際には、図３（Ａ）のように、まずステーターコア５にコイル７を取り付けた半製品１７をケース３内に収容する。

【0036】

ステーター１へのコイル７の取り付けは、周知の手法で行うことが可能である。半製品１７のケース３内への収容は、例えばモーターハウジング１３の開放された上方から半製品１７を挿入し、モーターハウジング１３の内周の突起（図示せず）等に半製品１７のステーターコア５を載置する。これにより、半製品１７は、モーターハウジング１３内の軸方向の中央部付近に保持される。なお、半製品１７の保持位置は、任意に設定可能である。

【0037】

次いで、図３（Ｂ）のように、半製品１７のステーターコア５の内周に筒状体９を位置させる。具体的には、筒状体９がモーターハウジング１３の上方からステーターコア５の内周５ａへと挿入される。このとき、筒状体９の一方の端部９ａがモーターハウジング１３の開口３ａの縁部に軸方向で突当られる。

【0038】

次いで、図３（Ｃ）のように、モーターハウジング１３をエンドプレート１５で閉止し、半製品１７のケース３への収容を完了させる。かかる閉止は、モーターハウジング１３の開放された上方にエンドプレート１５が取り付けられることで行われる。エンドプレート１５の取り付けは、ボルト等によって行えばよい。

【0039】

このとき、筒状体９の他方の端部９ｂがエンドプレート１５の開口３ｂの縁部に軸方向で突当られる。これにより、筒状体９は、端部９ａ及び９ｂがそれぞれケース３に対して開口３ａ及び３ｂの縁部において軸方向に当接し、半製品１７が収容されたケース３の収容空間３ｃに対して筒状体９の内部空間９ｄを密閉する。

【0040】

端部９ａ及び９ｂは、筒状体９の本体部９ｃよりも剛性が低いため、ケース３に密接し、内部空間９ｄの収容空間３ｃに対する密閉を確実に行うことができる。この内部空間９ｄの密閉は、収容空間３ｃ内に充填された硬化前の樹脂が漏れ出さない程度であればよい。

【0041】

本実施例では、筒状体９の端部９ａ及び９ｂが圧縮される程度に行われる。ただし、内部空間９ｄの収容空間３ｃに対する密閉ができれば、端部９ａ及び９ｂを圧縮する必要はない。

【0042】

端部９ａ及び９ｂの圧縮の際は、ケース３のモーターハウジング１３とエンドプレート１５との間で筒状体９が狭持される。このとき、筒状体９の本体部９ｃは、端部９ａ及び９ｂよりも剛性が高いため、端部９ａ及び９ｂを確実に圧縮できる。

【0043】

かかる端部９ａ及び９ｂの圧縮により、筒状体９及びケース３の加工精度や累積公差、樹脂熱硬化による膨張等に拘わらず、端部９ａ及び９ｂをケース３に当接させることができる。従って、内部空間９ｄを収容空間３ｃに対して確実に密閉できる。

【0044】

次いで、図３（Ｄ）のように、収容空間３ｃに樹脂を充填して硬化させて樹脂部１１を形成する。なお、本実施例では、ケース３を構成するモーターハウジング１３及びエンドプレート１５をモールド型として利用するが、上型及び下型等からなる専用のモールド型を用いてもよい。この場合、専用のモールド型がケースを構成する。

【0045】

樹脂の充填は、エンドプレート１５に設けられている注入口１５ａを介して行えばよい。充填された樹脂は、硬化前において収容空間３ｃから筒状体９の内部空間９ｄ側に漏れ出すことが抑制される。このため、漏れ出した樹脂が硬化することによるバリ等の発生も抑制できる。

【0046】

樹脂を硬化させる際には、本実施例において加熱が行われる。加熱は周知の手法によって行えばよい。

【0047】

加熱が行われると、全体として熱膨張が生じる。このとき、筒状体９は、ケース３に対する熱膨張差がある。本実施例では、端部９ａ及び９ｂがケース３に圧縮されて当接することで、この熱膨張差を吸収することができる。従って、内部空間９ｄを収容空間３ｃに対して確実に密閉でき、加熱時にも樹脂の漏れ出しを抑制することができる。

【0048】

こうして収容空間３ｃ内の樹脂が硬化することによって、本実施例では、ケース３付きのステーター１が製造される。なお、専用のモールド型をケースとして用いる場合、ケースが収容空間３ｃに充填された樹脂の硬化後に取り外されて、ケースの無い状態のステーターが製造される。

【0049】

こうして製造されたステーター１では、ローターの配置スペースをステーターコア５の内周５ａに位置させた筒状体９の内部空間９ｄによって区画する。このため、本実施例では、従来のような円柱体を使用することがない。従って、本実施例では、ステーター１の損傷を抑制しつつ、ローターの配置スペースを確保することが可能となる。また、本実施例では、従来必要とした円柱体の管理も必要ない。

【0050】

しかも、本実施例では、筒状体９の剛性が低い端部９ａ及び９ｂがケース３に当接することにより、収容空間３ｃに充填された硬化前の樹脂が筒状体９の内部空間９ｄへ漏れ出すことが抑制される。このため、樹脂の漏れ出しによるバリの発生等を抑制できる。

【0051】

また、ケース３は、モーターハウジング１３をエンドプレート１５によって閉止して構成され、収容空間３ｃに半製品１７を収容した状態で軸方向の両側にステーターコア５の内周に連通する開口３ａ及び３ｂを備える。筒状体９は、端部９ａ及び９ｂがそれぞれ開口３ａ及び３ｂの縁部に当接し内部空間９ｄが開口３ａ及び３ｂに連通する。

【0052】

従って、本実施例では、モーターハウジング１３及びエンドプレート１５をモールド型として用いることができる。

【0053】

筒状体９は、端部９ａ及び９ｂと本体部９ｃとで異なる樹脂からなるので、簡単な構成で端部９ａ及び９ｂのケース３への当接による内部空間９ｄの収容空間３ｃに対する密閉を行うことができる。

【実施例0054】

図４は、本発明の実施例２に係るステーターの製造方法に用いられる筒状体を示す概略断面図である。なお、実施例２は、基本構成が実施例１と共通するため、実施例１と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。

【0055】

実施例２のステーター１の製造方法では、図４のように、筒状体９の構成を実施例１に対して変更されている。その他は、実施例１と同一である。

【0056】

筒状体９は、複数の筒体１９を軸方向に結合してなる。各筒体１９は、軸方向の端部１９ａ及び１９ｂの剛性が他の部分である本体部１９ｃの剛性よりも低い。本体部１９ｃは、実施例１の筒状体９の本体部９ｃよりも軸方向に短く、その他は同様に構成された筒状である。この本体部１９ｃは、一端から他端へ向けて漸次径が大きくなっている。ここでの径は、内径及び外径である。

【0057】

端部１９ａ及び１９ｂは、実施例１の筒状体９の端部９ａ及び９ｂと同様に構成されたリング状である。端部１９ａ及び１９ｂは、本体部１９ｃの径に応じ、一方の端部１９ａのリング状の内径及び外径が、他方の端部１９ｂのリング状の内径及び外径よりも小さく形成されている。

【0058】

本実施例では、一方の端部１９ａが他方の端部１９ｂの内周に篏合するサイズとなっている。軸方向で隣接する筒体１９間において、端部１９ａ及び１９ｂが篏合している。なお、一方の端部１９ａの外径が他方の端部１９ｂの内径と篏合できるように同程度であればよい。

【0059】

従って、本実施例においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。加えて、本実施例では、筒状体９を製造するための抜き勾配を設定する場合に、筒状体９の一端と他端との径の差を小さくすることができる。従って、筒状体９の一端に合わせてローターとステーター１との間の隙間を設定しても、筒状体９の他端で当該隙間が大きくなりすぎることを抑制できる。

【0060】

しかも、筒状体９を複数の筒体１９で構成しても、端部１９ａ及び１９ｂの篏合によって複数の筒体１９を一体に取り扱うことができる。