JP2001238377A

JP2001238377A - 回転電機

Info

Publication number: JP2001238377A
Application number: JP2000048099A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Sakae Fujitani; 栄藤谷; Taketoshi Ooyashiki; 剛敏大屋敷; Naoyuki Harada; 尚之原田
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-31
Also published as: US20010017501A1; EP1128524B1; EP1128524A2; EP1128524A3; DE60136505D1; US6411006B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分割した複数組の突極とこれらの突極を磁気
的および機械的に接続するリングとを用いて構成したラ
ジアルギャップ型回転電機の分割アーマチュアにおい
て、リング（「回転電機の外周ケース」を言う）部には
突極位置決め用および固定用の穴を設けることなく、磁
気的不連続性による漏洩磁束の低減を図ると同時に回転
電機の電磁変換効率を上げることを目的とし、さらに回
転電機の外表面に突極の下端部が露出することがないよ
うにして外観および品位を改善することを目的とする。【解決手段】回転自在に支持された永久磁石からなる
界磁磁極と、微小空隙を介して前記界磁磁極に対向して
回転軸に対して放射方向に配置された複数組の分割され
た突極を有するアーマチュア組立体とを有するラジアル
ギャップ型回転電機において、前記アーマチュア組立体
が、前記複数組の突極を収納する軟磁性材の第１のリン
グと、前記第1のリングを収納する軟磁性材の第２のリ
ングとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分割型の突極構造を
有するラジアルギャップ型回転電機のアーマチュア構造
に関し、特に１つのリングでアーマチュアの各突極の位
置決めを行ない、もう１つのリングで磁気抵抗を下げる
ようにした回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟磁性板材（珪素鋼板等）の平板リング
状ヨークから放射状に複数個の突極を形成し、軸方向に
多数枚積層してアーマチュアを構成した従来の回転電機
においては、複数個の突極を有する状態で一体的にプレ
ス抜き加工するため、構造上突極が分割されないので磁
気効率がすぐれている（磁気抵抗が低い）という利点が
ある。しかしながら、巻線は各突極に直巻きされるのが
普通であるため、巻線作業が煩雑となる欠点があった。
特に、インナロータ型回転電機の場合には巻線作業は困
難を極める。その結果、巻線作業に長時間を要するとと
もに巻線の占積率を上げることができない。また、巻線
がフライヤ巻きとなるため、巻線時線材にねじれのスト
レスが加わり、巻線部の絶縁信頼性を上げられないとい
う欠点がある。

【０００３】ところが、近年、エネルギー積の高い希土
類磁石が開発され、さらにコンピュータを駆使した磁気
回路解析による回転電機の構造の見直しによって、磁気
抵抗が多少増大しても巻線作業の改善が望め、占積率が
上げられる分割アーマチュア型の回転電機の方が総合的
に見て高性能化および低コスト化が図れることがわか
り、今日ではアーマチュアの分割化の要求度が高まって
きた。

【０００４】この分割型アーマチュアの一例としては、
前述の軸方向に複数枚積層する従来型構成のアーマチュ
アヨークを、突極部分毎に分割し、この分割した突極部
分毎に巻線を施し、その後、分割した箇所をレーザ等で
接合（溶接等）してアーマチュアに再構成する方法が採
られる。この方法だと、従来のアーマチュアを一旦分割
し、その後再度結合するために手間がかかるという煩わ
しさがある。また、再結合の際には積層状態を確保しな
がら行わなければならないので、組立精度が充分保証さ
れた金型等に組付け且つ一枚一枚確実に溶接作業を行う
必要があり、精度維持と作業性が悪いという欠点があ
る。また、何と言っても接合（溶接）箇所は機械的、磁
気的特性が著しく劣化する等の欠点があり、結果的には
完成度に今一つ問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、上記分割型の欠点を解消すべく特開平１１−３５５
９８１号や特開２０００−４５６５号において従来型の
構造とは全く異なる構造により分割を行う方法を提案し
た。これはアーマチュア構造に工夫があり、巻線作業や
突極の結合等において分割型の特徴を充分引き出してい
るが、磁気回路を兼ねているステータリング（「回転電
機の外周ケース」のことを言う）に突極の位置決め並び
に結合用の穴が必要であり、この穴が磁気回路上の不連
続部を構成するので、ここから漏洩磁束が放出してしま
い、最近重要視されているＥＭＣ（Electro Magnetic C
ompatibility）等の点において不利である。また、リン
グ自体および突極結合部の磁気抵抗が増大するため電磁
気変換効率がよくないという問題があった。また、ステ
ータリングの穴や溝から突極の下端部が製品の外周部に
表出するため製品の外観を損ねるという問題もある。

【０００６】本発明は、分割した複数組の突極とこれら
の突極を磁気的および機械的に接続するリングとを用い
て構成したラジアルギャップ型回転電機の分割アーマチ
ュアにおいて、リング（「回転電機の外周ケース」を言
う）部には突極位置決め用および固定用の穴を設けるこ
となく、磁気的不連続性による漏洩磁束の低減を図ると
同時に回転電機の電磁変換効率を上げることを目的と
し、さらに回転電機の外表面に突極の下端部が露出する
ことがないようにして外観および品位を改善することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、回転自在に支持された永久磁石からなる
界磁磁極と、微小空隙を介して前記界磁磁極に対向して
回転軸に対して放射方向に配置された複数組みの分割さ
れた突極を有するアーマチュア組立体とを有するラジア
ルギャップ型回転電機において、前記アーマチュア組立
体が、複数組の突極を収納する軟磁性材の第１のリング
と、該第１のリングを収納する軟磁性材の第２のリング
を有するものである。

【０００８】さらに、本発明においては、第１のリング
に形成される突極案内用および固定用のスリットまたは
穴はほぼ長方形であり、スリットは回転軸に平行に伸び
る。

【０００９】さらに本発明においては、アーマチュア組
立体の各突極は軟磁性板材を円周方向に複数枚積層して
構成されている。

【００１０】さらに本発明においては、第１のリングと
第２のリングとが接着固定されている。

【００１１】さらに本発明においては、第１のリングま
たは第２のリングのいずれか一方を金属製平板で構成
し、該板材をリング状に成形し、該リングの巻き始めと
巻き終わりの繋ぎ目部には突極が配置されない構造とし
た。

【００１２】さらに本発明においては、第１のリングと
第２のリングの両リングを金属製平板で構成し、該板材
をリング状に成形し、該リングの巻き始めと巻き終わり
の繋ぎ目部は、互いに中心角で３０度以上３３０度以下
のずらし量とした。

【００１３】さらに本発明においては、第２のリングの
板厚は第１のリングの板厚に等しいかもしくはそれより
厚くし、且つ第２のリングの軸方向の長さは第１のリン
グの軸方向の長さに等しいかまたはそれより長くした。

【００１４】さらに本発明においては、第２のリングの
両端面には中心部に軸受機構を有するほぼ円板状のフラ
ンジを溶接により固定した。

【００１５】さらに本発明においては、第１のリングま
たは第２のリングのいずれか一方またはその両方に高分
子材から成る合成樹脂と金属を一体的に構成し制振効果
を持たせたいわゆる制振鋼板を用いた。

【００１６】さらに本発明による回転電機の一例として
ＤＣブレシレスモータがある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面を参照して
説明する。

【００１８】図１および図２は、本発明による回転電機
の一例として、突極数が６でロータ磁極数が８極の３相
インナロータ型のＤＣブラシレスモータの構造を示す。
図示した実施の形態は、アーマチュア組立体内部のロー
タ界磁磁石が入る部分を除く部分に樹脂を充填して一体
的にモールドした、いわゆる樹脂一体モールドアーマチ
ュア組立体を示している。

【００１９】本発明の特徴は、複数組の突極と二重の軟
磁性のリングで構成されたアーマチュア組立体の磁気回
路構成にあり、アーマチュア組立体の突極は樹脂製ボビ
ンにコイルを集中巻きし、ボビン中心部の角穴にほぼＴ
字形状の積層した極歯を挿入し、このように構成された
複数組の突極を極歯リングの内側に放射状に固定し、さ
らにその外周にステータリングを嵌合してアーマチュア
組立体を構成している。

【００２０】以下に、図面を参照して本発明を説明す
る。

【００２１】図１はＤＣブラシレスモータの軸方向断面
図であり、図２は同モータの軸方向から見た半断面の正
面図である。ＤＣブラシレスモータは、アーマチュア組
立体１０と、その軸方向両端に設けられたフランジ１２
および１３と、アーマチュア組立体１０の内部に回転自
在に配置されたロータ組立体２０とで構成されている。

【００２２】アーマチュア組立体１０は外周に円筒状の
ステータリング１００を有し、その内周に沿って極歯リ
ング５０が嵌挿され、極歯リング５０の内部に６個の突
極６が６０度の等間隔で放射状に配置されている。

【００２３】突極６は、表面が絶縁された板厚０．３５
ｍｍの電磁鋼板をほぼＴ字形状に加工し９枚積層した図
３（ｂ）に示すような極歯３４を樹脂製ボビン３６の角
穴３６ａ（幅Ｔ１）に挿入し、ボビン３６のつば部３６
ｂと３６ｃとの間にマグネットワイヤ３８を巻回して構
成される。極歯３４はその下端（図３（b）において左
側の側縁）全体(長さＴ２)にわたって所定の高さ（高さ
Ｔ３）だけつば部３６ｂの表面から突出するような寸法
に形成されている。マグネットワイヤ３８の一端はボビ
ン３６の片方のつば部３６ｃの下端に挿入された端子４
０にからげられる。こうして構成された突極６を図４に
示す。ボビン３６のつば部３６cの両側縁には離れて２
ヶ所に樹脂注入穴を形成する凹部３６ｄが形成されてい
る。

【００２４】なお、極歯３４の材料としては電磁鋼板の
ほかに、たとえば軟磁性体粉を焼き固めたセラミックス
成形品や、外周表面を絶縁処理した純鉄等のマイクロパ
ウダーから成る軟磁性材料を焼き固めたいわゆる粉末冶
金成形品のような軟磁性材を用いることもできるが、そ
れらとは異なる軟磁性の金属板材で成分にＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｒ系の金属材を用いると高い磁気抵抗が維持できるだ
けでなく、比較的電気抵抗が高いため渦電流損の低減が
できるという利点があると同時に、積層時各板材表面を
防錆処理することなく用いても腐食の心配がないので、
使用環境の厳しい所（たとえば車載用）での使用に有効
である。

【００２５】図５は突極の他の例を示す。

【００２６】この例は、極歯３４をボビン３６に挿入し
たとき図４に示すように極歯３４の下端全体がボビン３
６のつば部３６ｂの表面から突出するのではなく、下端
の長手方向のほぼ中央部に形成された突起３４ａのみが
つば部３６ｂの表面から高さＴ３だけ突出するものであ
る。

【００２７】突極６は電磁鋼板で構成された場合は、図
３（ｂ）示したように、その複数枚を周方向に積層して
極歯が構成されるが、軟磁性体粉を焼き固めたセラミッ
クス成形品や粉末冶金成形品のような軟磁性材を用いる
場合はそれに限るものではない。

【００２８】図６（a）、（b）、（c）はアーマチュア
組立体を分解して示す斜視図であり、図６（a）は６個
の突極６をつば部３６ｃどうしが接触するように６０度
の等間隔で放射状に配置して構成した突極組立体を示
し、図６（ｂ）は極歯リング５０を示し、図６（ｃ）は
ステータリング１００を示す。

【００２９】図６（a）から分かるように、隣接する２
つの突極６のボビン３６のつば部３６ｃどうしが接触す
る側縁には凹部３６ｄどうしが合わさって樹脂注入穴３
７が形成される。

【００３０】図６（b）は図６（a）に示した突極組立体
を受け入れる極歯リング５０を示している。極歯リング
５０は金属製円筒で絞り加工により形成される。リング
５０の長手方向（ロータ界磁磁石の回転軸に平行）にほ
ぼ中央まで円周方向に等間隔に６本のスリット５０ａが
形成されている。スリット５０ａの形状は長方形であ
り、スリット５０ａの周方向の割付け位置は必ずしも等
間隔でなくてもよく、コギングトルクを調整するねらい
で任意に設定してもよい。このスリット５０ａは、図６
(a)に示した突極組立体を極歯リング５０に入れる際に
各突極６をガイドするとともに定位置に入れきったとき
にリング５０に固定する機能を有する。スリット５０ａ
の幅は図５に示した突極６の突起３４ａの周方向の厚さ
より若干小さく形成すれば、突極６を極歯リング５０に
圧入することができる。より大きい圧入力および磁気的
結合力を確保するには、図４に示すような極歯３４がつ
ば部３６ｂら突出する突起３４ａ軸方向長さＴ２が長く
とれる突極６の方が好ましい。本発明者らの実験によれ
ば、突極６の突起３４ａ長さＴ２がその周方向の厚さＴ
１の３〜１０倍程度が効果的であり、特に７倍が好まし
いことが分かった。

【００３１】また、突極６の突起３４ａ高さＴ３は極歯
リング５０の板厚に等しいかまたは若干小さくすれば、
突極組立体を極歯リング５０に組み込んだときその突起
３４ａ極歯リング５０の周面から突出しないので、その
後ステータリング１００に円滑に組み込むことができ、
ステータリング１００を変形させることがない。また図
７に示すように、スリット５０ａ入口部にテーパ５１を
設けることにより組立作業性が向上する。

【００３２】次に図６（c）に示すステータリング１０
０は突極組立体を極歯リング５０に挿入した状態で受け
入れるもので、リングの内外面には極歯リング５０と異
なり、位置決め機構も固定機構も設けられていない。そ
のためステータリング１００の内周径ＳＲ４は極歯リン
グ５０の外周径ＴＲ４に等しいか若干大き目に設定さ
れ、挿入時これらが嵌合するようになっている。もちろ
ん、アウタロータ型モータの場合には、ステータリング
１００は極歯リング５０の内周側に配置される構成とな
る。

【００３３】また、ステータリング１００の軸方向の長
さについては、軸方向の長さＳＲ１は極歯リング５０の
長さＴＲ１に等しいか長くなるよう設定されているの
で、極歯リング５０をステータリング１００に挿入した
際ステータリング１００内に完全に収まる。このため、
モータの外周面には突極位置決め用および固定用の機構
が全く現れず、磁気的不連続が外に覆ったステータリン
グ１００で完全にカバーされるので、漏洩磁束を著しく
低減できるという利点がある。もちろん製品の外観も品
位も向上する。また、ステータリング１００の板厚につ
いては、ステータリング１００にフランジ１２および１
３（図１参照）を抵抗溶接する関係で、その板厚ＳＲ２
（本実施例では1.0ｔ）は極歯リング５０の板厚ＴＲ２
（本実施例では0.8ｔ）より厚く設定しているが、フラ
ンジ１２、１３の溶接が可能な範囲で薄くする方が好ま
しい。なお、図中ステータリング１００下端の切り欠き
１００ａコネクタ５７（図１参照）の逃げ用の溝となっ
ている。

【００３４】ここで、突極６の極歯３４ａ極歯リング５
０とステータリング１００との機械的および磁気的接合
について説明する。

【００３５】本実施の形態においては、突極６と極歯リ
ング５０との接合は極歯３４の突起３４ａ極歯リング５
０のスリット５０ａ挿通することにより行われる。この
ことは本発明の構成上重要な要素であるが、もちろんこ
れに限らず、突極の挿入を隙間嵌めにし、この接合部を
溶接補強してもよい。

【００３６】本発明では、突極下端の突起とステータリ
ング１００との間の接合状態も特性上重要である。特
に、同一ボビン内に挿入される各極歯は同一形状である
ことが経済性がよく、インナロータの場合、極歯３４の
各突起が図９（a）に示すようにステータリング１００
の内周面に沿って連続的に均等に接触する状態が好まし
い。

【００３７】これに対して、極歯３４の接合用突起３４
ａ図９（b）に示すように、ステータリング１００の内
周面に沿わず一部ギャップgができるように直線上に配
置される構成もあるが、図９（a）の場合と比べて実験
では特性上の劣化はそれほど認められなかった。特に、
外径が大きくなれば、曲率の関係でギャップｇは小さく
なる傾向にあるからである。

【００３８】次に、極歯リング５０とステータリング１
００との嵌合であるが、磁気的特性を考慮すると、圧入
（締まり嵌め）が好ましいが、作業性を考慮して止まり
嵌めとしても実質的な特性の低下は確認されなかった。
もちろん両リング間の隙間の量によっては前述した接着
固定を併用すれば振動や騒音の低減上効果がある。

【００３９】もう少し具体的に説明すると、図９（a）
および図９（b）は突極６下端とステータリング１００
の内周面との接合状態を具体的な例について示してい
る。各図は、外径寸法が４２ｍｍ、極歯１枚の板厚が
０．５ｍｍの電磁鋼板を７枚積層して構成した突極の数
が６、ロータ界磁磁極数が８極の３相ＤＣブラシレスモ
ータについて、回転軸に垂直方向の１／６断面（６０
度）分を示している。図９（a）は突極６の下端の突起
３４ａがステータリング１００の内周面の円弧に沿って
連続的に均等に接合している例を示しており、図９
（b）は突極６の下端面は（ロータ界磁磁石２３の磁極
面と対向する上端面も同様に）ステータリング１００の
内周面の円弧に沿わず直線上に接合している例を示して
いる。図中、図１および図２と同一構成部品には同一の
参照番号が付してあり、それについての説明は省略し
た。

【００４０】図９（a）は同一形状の極歯３４を用いた
場合の例であり、突極６の下端の突起３４aをステータ
リング１００の内周面に沿わせるために、突極６の上端
部とロータ界磁磁石２３との間に形成されるエアギャッ
プ長が図示したとおり周方向で不均一になる。これは、
各極歯３４が同一の長さで構成されているために、ステ
ータリング１００の内周面の曲率とロータ界磁磁石２３
の磁極面の曲率が異なるからである。これを避けるため
には、各極歯３４の長さを変えれば（極歯の外側を長く
し、内側のを短くする）よいが、そのためには若干寸法
の異なる極歯形成用金型が複数個必要となり、コストと
管理の点で不経済である。なお、図９（a）のエアギャ
ップの例（突極中央部のギャップが狭く、離れるに従っ
て広くなる）では、実験から、同一エアギャップ長にす
る場合に比べて、むしろコギングトルクが小さくでき、
モータ特性上都合がよいという特徴がある。

【００４１】図９（b）は各極歯３４の下端部の突起３
４ａをステータリング１００の内周面に沿わせず一直線
にした例であり、この例では極歯３４の突起３４ａとス
テータリング１００の内周面との間に最大ｇ（ｍｍ）の
エアーギャップ（図参照）が生じる欠点がある。しかし
ながら、本実施例のように、外径寸法が４２ｍｍ、１枚
の極歯３４の厚さが０．５ｍｍ、積層枚数７枚では、エ
アギャップ長ｇ（mm）は７６μｍ程度であり、これはロ
ータ界磁磁石１０と突極６の上端の平均エアギャップ長
２５０μｍの１／３以下であり、実質上問題とはならな
い。図９（b）の例では、各極歯３４を一直線に揃える
だけでよいので、極歯３４を打ち抜いた後すぐに積層し
かしめ作業ができる等の利点がある。極歯３４の一体か
しめがなされていれば、ボビン３６への挿入作業は極歯
３４がばらの状態と比較して著しく楽になり、モータと
して動作させたときの励磁による振動低減にも効果があ
る。

【００４２】以上アーマチュア組立体１０について説明
したが、次にロータ組立体２０について図１を参照して
説明する。

【００４３】本実施の形態によるＤＣブラシレスモータ
のロータ組立体２０の構成は従来の構成と同一であるの
で、簡単な説明にとどめる。ロータ組立体２０は、回転
中心となるシャフト２１にスリーブ２２が固定され、こ
のスリーブ２２にロータ界磁磁石２３が固定されて構成
されている。ロータ界磁磁石２３は本実施の形態では安
価で成形性のよいフェライト粉末を高分子材料からなる
樹脂（例えば、６−６ナイロン）で成形したプラスチッ
ク磁石である。ロータ界磁磁石２３の右端に一体的に形
成されたつば部２３ａはロータ位置検出磁石部であり、
プリント配線板５１に設けられたホールセンサ５２と協
働してロータ組立体２０の位置を正確に検出できるよう
になっている。ロータ組立体２０の軸方向一端（図にお
いて左端）にはスペーサ２４とボールベアリング２５が
フランジ１２に設けられ、反対端のフランジ１３にはス
リーブベアリング２６が設けられ、このスリーブベアリ
ング２６とスリーブ２２との間に予圧ホルダ２７と与圧
ばね２８とが配設されている。この与圧ばね２８により
ボールベアリング２０に対して適切な予圧が掛けられて
いる。シャフト２１はボールベアリング２５とスリーブ
ベアリング２６に回転自在に支持されている。図８は本
実施の形態によるモータをフランジ１２を外した状態で
示すが、この図から分かるように、フランジ１２のステ
ータリング１００の端面と接触する箇所に複数個（本実
施の形態では６個）の微小突起１２ａ（突きだし高さは
たとえば０．３ｍｍ）を予め形成しておき、この微小突
起１２ａをステータリング１００の両端面に接触させた
状態で加圧通電するプロジェクション溶接によりフラン
ジ１２をステータリング１００に溶着する。なお、フラ
ンジ１３は同じ方法で事前に溶接されている。

【００４４】この溶接を用いれば、複数箇所の溶接が１
度にできるとともに、仕上がりがきれいであるため、本
発明の回転電機に適用する接合方法としては生産性、品
質、外観、品位ともに極めて適している。

【００４５】本実施の形態によるアーマチュア組立体１
０は、ロータ組立体２０が入る部分を除くステータリン
グ１００内全体をボールベアリング２５の部分まで含め
て高分子材料からなる樹脂６０で一体的にモールド成形
している。樹脂６０は、突極６、６間のスペース、特に
マグネットワイヤ３８の周囲に充填され、隣接する突極
６、６間に形成される樹脂注入穴３７（図６（a）参
照）や極歯リング５０のスリット５０ａにも注入される
ので突極どうしはもちろんのこと、突極組立体と極歯リ
ング５０、極歯リング５０とステータリング１００の全
体が一体化する。

【００４６】このようにアーマチュア組立体全体を樹脂
で一体成形することにより次のような利点がある。（１）コイル、極歯、ボビン、極歯リング、ステータ
リングのすべてが樹脂で一体化されるので、モータから
発生する振動や騒音を低減することができる。（２）コイル、極歯、ボビン、極歯リング、ステータ
リングが樹脂で完全に一体化されるので、熱伝導が空気
の場合より良好となり、同一効率ならば、同一出力時の
コイル温度上昇値を低く抑えることができる。（３）アーマチュア組立体の突極とロータ界磁磁石と
の間のエアギャップ面をモールド金型上の基準面として
設計できるため、高い寸法精度が必要とされるエアギャ
ップ面の仕上がり精度を高く維持できる。従って、モー
タの径方向のエアギャップ長を短くとってもロータ界磁
磁石との当たりの問題が生じない。（４）軸受ハウジングの部分までアーマチュア組立体
と一体化すれば、回転中心も同時に精度よく一体的に確
保できる。これによってもエアギャップ長を短く設定し
てもロータ界磁磁石との当たりの心配がない。

【００４７】上記実施の形態のように、アーマチュア組
立体全体を高分子性樹脂６０で一体化する方法では問題
はないけれども、一体化しない場合には極歯リング５０
とステータリング１００との間に微小の隙間が生じ易
く、この隙間が動作時の騒音の原因となる場合がある。
この場合には、この隙間に接着材を充填することにより
騒音防止の効果がある。特に、粘度の低い接着材をこの
微小隙間に充填すれば、両リングの電気的絶縁が保持さ
れ且つ機械的剛性が上がる点で、リング部での渦電流損
の低下による効率の向上が期待でき、振動および騒音の
減少に効果がある。

【００４８】図１０は極歯リングの第２の実施例であ
る。

【００４９】図１０（b）に示される極歯リング７０
は、図１０（a）に示したような軟磁性の板材Ａ（たと
えば、亜鉛メッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、純鉄板な
ど）に所定間隔でスリット７０ａを打ち抜いた後リング
状に加工して製作される。このようにすれば、高度の絞
り加工を用いないで極歯リングを製作することができ
る。こうして製作された極歯リング７０に突極を組み込
む場合、板材Ａの巻き始め端と巻き終わり端の繋ぎめ部
に突極下端部が来ないように、スリット７０ａを割付け
るのが好ましい。本実施例では、繋ぎめ部が突極と突極
の中間に位置するように考慮されている。こうすること
により各突極は均等に強固かつ安定して極歯リング７０
のスリット７０ａに結合される。

【００５０】図１０（a）において、板材Ａの巻き始め
端（図において板材Ａの左端）に凹部６５ａおよび凸部
６５ｂを形成し、巻き終わり端（図において板材Ａの右
端）に凸部６６ｂと凹部６６ａを形成しておき、巻き始
め端の凹部６５ａと巻き終わり端の凸部６６ｂとを組合
せ、巻き始め端の凸部６５ｂと巻き終わり端の凹部６６
ａとを組合せることにより、高精度のリングを製作する
ことができるため、作業時に多少の外力が加わっても径
寸法は変動しない。凹部と凸部の形状は図示したものに
限るものではなく、直線状の巻始め部と巻終わり部を簡
単に突き当てるだけでもよい。なお、巻き始め部と巻き
終わり部との繋ぎ目に突極が来ないとは、リングにした
際凹部と凸部を作るのに必要な長さ２ａ（図１０（b）
参照また寸法ａについては図１０（a）参照）の領域に
突極挿入用の機構すなわちスリットや穴を設けないとい
う意味である。

【００５１】ステータリング１００についても同様に軟
磁製板材を用いてリング状に加工することができる。ス
テータリング１００には突極挿入用の機構は不要である
ことは先に述べたとおりである。

【００５２】このように極歯リング５０とステータリン
グ１００をともに板材から製作した場合、両リングのつ
なぎ目の位置関係が重要であり、つなぎ目の位置どうし
が凹部と凸部を含めた領域（すなわち図１０（b）に２
ａで示した領域）において重ならないことが必要であ
る。板材の巻き始め部と巻き終り部とをつなぐ凹部６５
ａ、６６ａと凸部６５ｂ、６６ｂの形状と大きさは、リ
ング径にもよるが、直径が１００mm以下の小型回転電機
では、自ずと両者の繋ぎ目のなす角度設定は、両者の繋
ぎめのセンタ部で見て、お互い中心角で３０度以上３３
０度以下である必要がある。実験的にはこれらを９０度
とすることで十分な効果が得られることが確認できてい
る。なお、先に、アーマチュア組立体を樹脂一体モール
ドとすることにより低騒音化が可能となることを説明を
したが、極歯リングやステータリングを制振鋼板で製作
すれば、振動および騒音の低減効果が期待できる。

【００５３】図１１（a）、（b）は極歯リングの第３の
実施例である。

【００５４】この実施例は、極歯リングに設ける突極固
定保持手段を図１０（a）、（b）に示した第２の実施例
とは異なるものとした。図１１（a）に示すように、軟
磁性材の板材Ｂのほぼ中央に長方形または正方形の穴８
０ａを明け、板材Ｂの巻き始め端（図において板材Bの
左端）に凹部８５ａと凸部８５ｂを形成し、巻き終わり
端（板材Bの右端）に凸部８６ｂと凹部８６ａを形成し
ておく。図１１（b）はこのように加工した板材Ｂで製
作する極歯リング８０を未完成状態で示す。

【００５５】別工程で組立てた図６（a）に示すような
突極組立体を加工済みのこの板材Bで、突極組立体の各
突極の突起が板材Ｂの各穴８０ａに入るように巻き包
み、最後に巻き始め端と巻き終わり端の凸部と凹部とを
組合せれば極歯リング８０が完成する。

【００５６】最後に、本発明を、ロータ界磁磁石２３に
安価なフェライト製プラスチック磁石を用い、外形寸法
が４２mm、長さが６０mm、突極数６個、ロータ磁極数８
個の３相ＤＣブラシレスモータに適用したとき、リング
が一重の従来構成のモータに対して、リングを極歯リン
グとステータリングの２重にした本発明のモータは、実
験結果から電気機械変換時の最大効率値が５０％から６
０％に向上し、１０％の効率向上が認められた。これは
無負荷時の電流値が減少したことによるもので、磁気的
効率が向上し、結果として電磁変換効率が向上したもの
と考えられる。

【００５７】従って、高性能磁石（例えば、Ｎｄ−Ｆｅ
−Ｂ又はＳｍ−Ｃｏ系磁石）を用いれば、さらに高効率
化できることは容易に推測できる。

【発明の効果】本発明によれば、突極を２重のリングに
より磁気的に接続するように構成したので、アーマチュ
アリング部での磁気抵抗を下げることができるという利
点がある。また、突極の位置決め用および固定用の穴や
溝等が回転電機（製品）外周面に現れない。

【００５８】その結果、アーマチュア部の磁気抵抗が下
がり、回転電機の電磁気変換効率が上がる。回転電機表
面に磁気不連続箇所がないので、漏洩磁束が低下すると
同時に漏洩磁束が不連続に突出する箇所もなくすことが
できる。つまり、ステータリングに一種の磁気シールド
効果を持たせることができる効果がある。回転電機の外
周面に突極の下端面が表出しないため、製品の外観がす
ぐれ商品価値が上る。

【００５９】さらに、極歯を電磁鋼板等の表面が電気的
に絶縁された板材を積層して構成すれば、鉄（渦電流）
損が減少し、効率向上が見込める。

【００６０】極歯リングとステータリングとの隙間また
は場合により極歯の隙間を接着、固定すれば、振動や騒
音を低減させることができる。またリングでの鉄（渦電
流）損も同時に低減できる効果がある。

【００６１】また極歯リングまたはステータリングまた
はその両方を軟磁性板材を用いてリング状に加工して用
いれば、高度な絞り技術を用いずにリングを製作するこ
とができ、板材の巻き始め部と巻き終わり部の形状や位
置関係を適切に設定することで、突極の固定に関する信
頼性の向上ならびに漏洩磁束の外部への放出を抑えるこ
とが出来る。

【００６２】また、ステータリングの板厚を極歯リング
の板厚より厚くし、且つ、ステータリングの軸方向長さ
を極歯リングの長さより長くすることにより、ステータ
リングの両端面にフランジを抵抗溶接することが容易と
なり、溶接シロを充分確保することができる。その結
果、仮に板材をリング状に加工して用いても、充分な溶
接強度が確保できるとともにに、外部からの機械的スト
レスや外力に対しても強くなる。

【００６３】さらに、回転電機としてインナロータ型Ｄ
Ｃブラシレスモータを構成すれば、巻線作業が極めて容
易で占線率を上げることができる。その結果、漏洩磁束
が小さくかつ電磁変換効率のすぐれたモータを構成する
ことができる。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の一例としてのラジアル
ギャップ型ＤＣブラシレスモータの軸方向断面図であ
る。

【図２】図１に示したＤＣブラシレスモータの軸方向か
ら見た部分断面正面図である。

【図３】および（b）は突極の一実施例の分解斜視図で
ある。

【図４】図3に示した突極を組立て状態で示す斜視図で
ある。

【図５】突極の他の実施例を組立て状態で示す斜視図で
ある。

【図６】本発明による回転電機の一例としてのＤＣブラ
シレスモータのアーマチュア組立体の分解斜視図であ
り、（a）は突極組立体の斜視図、(b)は極歯リングの斜
視図、(c)はステータリングの斜視図である。

【図７】極歯リングの他の実施例の斜視図である。

【図８】図１に示したＤＣブラシレスモータを一方のフ
ランジを外した状態で示す斜視図である。

【図９】（a）および(b)は突極と極歯リングとステータ
リングとの異なる接合状態を説明するための線図であ
る。

【図１０】極歯リングの第２の実施例の製作例を示し、
（a）は極歯リングを製作するための板材を示し、(b)は
その板材から製作した極歯リングの斜視図である。

【図１１】極歯リングの第３の実施例の製作例を示し、
（a）は極歯リングを製作するための板材を示し、(b)は
その板材から製作した極歯リングの斜視図である。

【符号の説明】

１０アーマチュア組立体１２、１３フランジ２０ロ−タ組立体２１シャフト２２スリーブ２３ロータ界磁磁石３４極歯３４ａ突起３６ボビン３６ｂ、３６ｃつば部３８マグネットワイヤ５０、７０、８０極歯リング５０ａ、７０ａスリット５１プリント配線板５２ホールセンサ６０樹脂１００ステータリング

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月５日（２０００．１２．
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】突極６は、表面が絶縁された板厚０．３５
ｍｍの電磁鋼板をほぼＴ字形状に加工し９枚積層した図
３（ｂ）に示すような極歯３４を図３（ａ）に示す樹脂
製ボビン３６の角穴３６ａ（幅Ｔ１）に挿入し、ボビン
３６のつば部３６ｂと３６ｃとの間にマグネットワイヤ
３８を巻回して構成される。極歯３４はその下端（図３
（ｂ）において左側の側縁）全体（長さＴ２）にわたっ
て所定の高さ（高さＴ３）だけつば部３６ｂの表面から
突出するような寸法に形成されている。マグネットワイ
ヤ３８の一端はボビン３６の片方のつば部３６ｃの下端
に挿入された端子４０にからげられる。こうして構成さ
れた突極６を図４に示す。ボビン３６のつば部３６ｃの
両側縁には離れて２ヶ所に樹脂注入穴を形成する凹部３
６ｄが形成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】（ａ）および（ｂ）は突極の一実施例の分解斜
視図である。

フロントページの続き (72)発明者大屋敷剛敏静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社浜松製作所内 (72)発明者原田尚之静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社浜松製作所内Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AB06 AC06 AC08 AE08 5H019 AA04 BB01 BB05 BB15 CC03 CC04 DD01 EE01 EE13 GG05 5H621 GA01 GA04 GA12 GB03 JK02 JK03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転自在に支持された永久磁石からなる
界磁磁極と、微小空隙を介して前記界磁磁極に対向して
回転軸に対して放射方向に配置された複数組の分割され
た突極を有するアーマチュア組立体とを有するラジアル
ギャップ型回転電機において、前記アーマチュア組立体
が、前記複数組の突極を収納する軟磁性材の第１のリン
グと、前記第1のリングを収納する軟磁性材の第２のリ
ングとを有することを特徴とするラジアルギャップ型回
転電機。
【請求項２】前記第１のリングは、前記突極を保持固
定する長方形のスリットまたは穴を有し、該スリットは
回転軸に平行に伸びることを特徴とする請求項１に記載
のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項３】前記アーマチュア組立体の各突極は軟磁
性板材を円周方向に複数枚積層してなることを特徴とす
る請求項１に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項４】前記第１のリングと第２のリングとの間
を接着固定したことを特徴とする請求項１に記載のラジ
アルギャップ型回転電機。
【請求項５】前記第１のリングおよび第２のリングの
少なくとも一方が、金属製平板をリング状に成形し、該
リングの巻き始めと巻き終わりのつなぎ目部には前記突
極が配置されない構造としたことを特徴とする請求項１
に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項６】前記第１のリングと第２のリングがとも
に金属製平板をリング状に成形し、該リングの巻き始め
と巻き終わりのつなぎ目部のなす角度は該つなぎ目の中
心から見て中心角で３０度以上３３０度以下のずらし量
であることを特徴とする請求項１に記載のラジアルギャ
ップ型回転電機。
【請求項７】前記第２のリングの板厚は前記第１のリ
ングの板厚に等しいかもしくはそれより厚く、且つ前記
第２のリングの軸方向の長さは前記第１のリングの軸方
向長さに等しいかそれより長いことを特徴とする請求項
１に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項８】前記第２のリングの回転軸方向両端面に
は、中心部に軸受機構を有するほぼ円板形状のフランジ
を溶接により固定したことを特徴とする請求項１に記載
のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項９】前記第１のリングおよび第２のリングの
少なくとも一方に制振鋼板を用いたことを特徴とする請
求項５または６に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項１０】回転電機がＤＣブレシレスモータであ
ることを特徴とする請求項１に記載のラジアルギャップ
型回転電機。
【請求項１１】回転電機がインナロ−タ構造であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のラジアルギャップ型回
転電機
【請求項１２】回転電機がアウタロ−タ構造であること
を特徴とする請求項１に記載のラジアルギャップ型回転
電機