JP2002530043A - 励磁磁極を磁極ケーシングに接合するための方法、ならびにこの方法に従って製造された電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、接合部、特に電気力学式機械の励磁磁極（１１）と磁極ケーシング（１０）との間の接合部を形成するための方法、ならびにこの方法に従って製造された機械に関する。この場合、リベット（１３）、有利にはブラインドリベットとして構成されたリベットを用いて、形状・および摩擦結合式の結合部を形成する。この形成は、リベットを、穿孔された磁極ケーシング（１０）および穿孔された励磁磁極（１１）を通って差し込み、リベット軸（１５）を、リベットピン（１４）が破壊されるまで拡張し、これによって結合部を形成することによって行われる。各励磁磁極（１１）に少なくとも１つの接合部が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載の構成を備えた接合部、特に電気機械
の励磁磁極と磁極ケーシングとの間の接合部を形成するための方法、ならびにこ
の方法に従って製造された電気機械に関する。

【０００２】 励磁装置を有する電気機械では、界磁巻線を支持する励磁磁極を、ほぼ円筒形
に構成された磁極ケーシングの内面に固定することが公知である。公知の形式に
よれば固定は、たとえば溶接結合または接着結合によって行うことができる。さ
らに、フランス国特許公開第２４８８７４９号明細書によれば、励磁磁極をコイ
ニング型によって、摩擦・および形状結合式接合部を用いて、励磁磁極の円錐形
の切欠内に磁極ケーシングの材料を押しのける方法が公知である。この方法の欠
点は、工具のコストが高く、接合工具を切欠に対して整列する際に高い精度が必
要なことである。ドイツ連邦共和国特許第２４３５５７４号明細書によれば、リ
ベット方法が公知であり、このリベット方法では、プレスによって、励磁磁極の
領域から円筒形のリベット軸が、励磁磁極の固定後に磁極ケーシングの内面に当
接する面上に垂直に位置するように形成され、この場合、このリベット軸は、磁
極ケーシングに設けられた、外側面で円筒形の凹部を有する孔を通って差し込ま
れ、最終的に、リベット軸は完全に前記凹部内に位置するように変形される。フ
ランス国特許２５３０３８７号明細書によれば、励磁磁極の、同様に成形された
リベット軸を用いた方法が公知であり、この方法では、磁極ケーシングに設けら
れた、外側から円錐形にへこんだ凹部を有する孔を通って、リベット軸が内側か
ら磁極ケーシングに差し込まれ、このリベット軸の軸方向中央から材料を押しの
けることによって、リベット軸が外側から次のように拡張される、つまり円錐形
の凹部内で、磁極ケーシングに形状・および摩擦結合式に結合するための閉鎖ヘ
ッドを形成するように拡張される。ドイツ連邦共和国特許公開第１９５３８４８
３号明細書によれば、接合工具を用いて、接合力を、磁極ケーシングの外側面に
位置する接合位置に導入し、これによって、磁極ケーシングの材料を励磁磁極の
切欠内に押しのける方法が公知である。この場合、磁極ケーシングと励磁磁極と
の間で形状・および摩擦結合式結合部が生ぜしめられる。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許第２４３５５７４号明細書およびフランス国特許２５３
０３８７号明細書によるリベット結合の欠点は、励磁磁極からリベットピンを成
形するのにかなりの加工コストが必要であり、接合力が高く、さらに、磁極ケー
シングの孔に続く凹部によって加工コストが高価になるということである。また
、ドイツ連邦共和国特許公開第１９５３８４８３号明細書によって公知の方法の
欠点は、接合力が高いことと、そのために接合部分の正確な整列が必要なことで
ある。

【０００４】 さらに、励磁磁極を皿頭ねじ（Senkkopfschraube）を用いて磁極ケーシングに
固定することが公知である。この場合の欠点は、結合したい部分に孔を形成する
ことに加えて、励磁磁極をねじ切りすることと磁極ケーシングに凹部を設けるこ
ととによって、製造コストが高くなるという点にある。

【０００５】 発明の利点 これらの公知の技術に対して、本発明による、請求項１の特徴部に記載の方法
によって、簡単な形式で、形状・および摩擦結合式結合部を励磁磁極と磁極ケー
シングとの間に形成することができる。別個のリベットを用いて磁極ケーシング
を励磁磁極に固定することによって、それぞれ少なくとも１つの接合箇所に１つ
の形状・および摩擦結合式結合部が得られる。さらに、この結合部は、簡単な方
法段階および簡単な工具を用いて得られる。

【０００６】 磁極ケーシングおよび励磁磁極から成るステータの製造コストは大幅に削減す
ることができる。磁極ケーシングおよび励磁磁極に関しては、各励磁磁極をそれ
ぞれ少なくとも１回穿孔して、次いで、各励磁磁極をそれぞれ少なくとも１回リ
ベット締結するだけでよく、この場合、リベットを挿入することによって、結合
したい部分は互いに整列される。

【０００７】 その他の利点は、作業装置および励磁磁極に、上記３つの公知の明細書に記載
した摩擦・および形状結合式接合部では受容しなければならないような高い接合
力を受容する受容部を設ける必要がなくなることである。穿孔することによって
解除可能な結合部が得られるので、リベットを除いて全ての構成要素は再利用す
ることができる。ねじを用いて励磁磁極を固定する公知の固定方法に比べて、磁
極コアをねじ切りする作業、磁極ケーシングに深い凹部を設ける作業、ねじを設
ける作業、ならびにねじを締め付ける際の対抗保持モーメント（Gegenhaltemome
nt）は省かれる。単に、励磁磁極を磁極ケーシングに対して軸方向に整列して当
てつけるだけでよい。

【０００８】 従属請求項に記載した構成手段によって、請求項１に記載した方法の有利な変
化実施例および改良が得られる。

【０００９】 実施例の説明 次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

【００１０】 図１ａおよび図１ｂは、全体を図示していない電気力学式機械（elektrodynam
ische Maschine）のステータ１２における磁極ケーシング１０および励磁磁極１
１の部分的な断面を示している。電気力学式機械は、一般的に４つまたは６つの
励磁磁極１１を有しており、これらの励磁磁極１１は円筒形に構成された磁極ケ
ーシング１０の内周壁にわたって配置されている。励磁磁極１１を示したこれら
の部分断面図に基づいて、磁極ケーシング１０と励磁磁極１１との間の接合部を
形成するための方法が明らかである。この場合、図１ａに示したように、一般的
な形式で予め取り付けられた、リベットピン１４を有するリベット１３は、先ず
そのリベット軸１５が、外側から、ケーシング１０に設けられた、前もって穿孔
されるかまたは打ち抜き成形された孔１６を通って差し込まれる。次いで、励磁
磁極１１が、同様に前もって形成された、磁極ケーシング１０に対して半径方向
の孔１７を介してリベット軸１５上にかぶせられ、励磁磁極１１が磁極ケーシン
グ１０の内面に面状に当接するまで押しずらされるようになっている。励磁磁極
１１を磁極ケーシング１０内に組付けた位置に関連して半径方向外側から見た場
合、励磁磁極の孔１７は、第１の孔区分１８において、平滑なリベット軸１５が
貫通差し込みできるような最小直径を有するという特性を備えなければならない
。第１の孔区分１８に同心的に連続する第２の孔区分１９には、より大きい直径
を有する領域を設けなければならない。この第２の孔区分１９は、少なくとも次
のような長さを有していなければならない。つまり、一方では孔１７内に差し込
まれたリベット１３のリベットヘッド２０が、磁極ケーシング１０の外側面に同
一面を成して当接し、他方ではリベット軸１５が、リベットピン１４のヘッド２
１によって、接合課程終了後に第２の孔区分１９内に位置する閉鎖ヘッド２２に
変形され得るような長さを有していなければならない。２つの孔区分１８，１９
の直径が異なることによって、励磁磁極１１に孔１７のリング状の狭窄部２３が
形成され、この狭窄部２３は磁極ケーシング１０の内側面に直接当接する。両方
の孔区分１８，１９は段部２４を介して互いに結合されている。段部２４は、た
とえば図２ａに示したように、孔軸線に対して垂直かつ同心的に位置する環状の
肩部として構成されているか、またはたとえば図２ｄに示したように、円錐周面
として構成されててよい。完成した接合部には、狭窄部２３および磁極ケーシン
グ１０が、リベット１３のリベットヘッド２０と閉鎖ヘッド２２との間で次のよ
うに、つまり励磁磁極１１と磁極ケーシング１０との間で、形状結合式（formsc
hluessig；形状による束縛）の接合部および摩擦結合式（kraftschluessig；摩
擦による束縛）の接合部が形成されるように挟み込まれる。励磁磁極１１は、面
状に当接した後に、円筒形の磁極ケーシング１０の図示していない円筒軸線に対
して整列される。励磁磁極１１の、磁極ケーシング１０への整列は、たとえば励
磁磁極１１を、円筒軸線方向にずらして配置された２つのリベット１３を用いて
固定することによって可能であり、この場合、これらのリベット１３は励磁磁極
１１を、自動的に磁極ケーシング１０に対する正しい位置に整列させる。各励磁
磁極１１に１箇所しかリベット締結されない場合は、たとえばジグである補助装
置によって、リベット締結される前に励磁磁極１１を整列することができる。こ
れによって完了した準備過程の後に、実際の接合過程が行われる。

【００１１】 磁極ケーシング１０の外側面に、リベット１３のリベットヘッド２０が当接し
ており、このリベット１３を用いる場合、図示していないたとえばブラインドリ
ベットトングによって、リベットピン１４の上方の端部領域２５に半径方向外側
へ作用する接合力Ｆが導入される。この場合、リベットヘッド２０は、磁極ケー
シング１０の外側面２６とは反対側の面で、図示していないリベットトングの面
で支持される。

【００１２】 リベットピン１４に接合力Ｆを導入することによって、リベットピン１４の下
方の端部に位置するヘッド２１と、リベット軸１５の下方の端部との間の接触面
２７がプレスされる。このプレス作用が生じると、続いてこの領域で、リベット
ピン１４のヘッド２１によって、リベット軸１５の材料が該リベット軸の半径方
向外側に向かって押しのけられ、ひいては励磁磁極１１に設けられた孔１７の第
２の孔区分１９において、リベット軸１５の拡張部２８が形成される。この場合
、リベット軸材料はヘッド２１の周りに押しのけられる。リベット軸１５の拡張
部２８は閉鎖ヘッド２２を形成する。この場合、閉鎖ヘッド２２は、励磁磁極１
１の孔１７の最小直径よりも大きい外径を有する。

【００１３】 リベットピン１４を上方へ引き出す際に、孔１７の狭窄部２３への間隔が減少
していくにつれて、リベットピン１４の、リベット軸１５を拡張させるヘッド２
１の運動抵抗が高まり、これによって、磁極ケーシング１０と励磁磁極１１との
接合部の半径方向のプレロード（予荷重もしくは予圧）はリベット１３によって
高められる。磁極ケーシング１０と励磁磁極１１との間において、できるだけ狭
い接合部、つまりできるだけ小さい二次空気ギャップ２９（Sekundaerluftsalt
）を得るために、リベットピン１４に導入される接合力Ｆが高められる。過度に
高い接合力Ｆによって、リベットピン１４のヘッド２１と段部２４との間の材料
横断面が弱められることがないようにするために、目標破壊箇所３０によって力
の流れが適時中断され、リベットピン１４が目標破壊箇所で破壊されるようにな
っている。リベットピン１４の破壊で接合過程は終了する。この場合、リベット
１３は、該リベット１３のリベットヘッド２０と、リベット１３の拡張によって
生ぜしめられ段部２４に支持される閉鎖ヘッド２２との間で、磁極ケーシング１
０と励磁磁極１１とを共にプレスする。図１ｂは、ブラインドリベット１３によ
って形成され完成された接合部を示している。

【００１４】 図２ａ〜図２ｄには、ブラインドリベットによって磁極ケーシング１０に接合
部を形成するための、励磁磁極１１の孔１７の様々な形態的可能性が例として示
されている。図２ａは貫通孔成形体３１に設けられた孔１７を示しており、この
貫通孔成形体３１はたとえば段部が設けられた直径を有する段付孔によって得ら
れ、たとえば段付きドリル（Stufenbohrer）を用いて穿孔される。励磁磁極１１
の、磁極ケーシング１０とは反対側の大きい方の直径と、磁極ケーシング１０に
向いた側の小さい方の直径との間に形成された段部２４は、この場合、孔軸線に
対して直角に位置している。図２ｂは、貫通穿孔された励磁磁極１１を示してお
り、この場合、穿孔方法によって、破線で示した孔付隆起部３２が生ぜしめられ
、次いでこの孔付隆起部３２は押し戻し圧縮（Zurueckstauchen）もしくは押し
下げ（Niederdruecken）によって、接合部のために必要な狭窄部２３に変形され
る。図２ｃは、袋孔３３を設けて構成された励磁磁極１１を示しており、この場
合、狭窄部２３は図２ｂに示したような方法で得られる。図２ｄは、貫通穿孔さ
れた励磁磁極１１を示しており、この励磁磁極１１の孔１７は、切削加工法また
は変形加工法によって、あるいは切削加工法および変形加工法の両方によって得
られる。実施例の特徴は、円錐形の段部３４であって、この場合、この段部３４
は円錐周面への移行部を丸く構成してもよい。この実施例の利点は、材料の流れ
条件が改善されたこと、ならびに、閉鎖ヘッド２２へのリベット軸１５の移行部
における切欠効果が減少されたことである。このような構成の段部３４、および
リベット軸１５と上方の第１の孔区分１８の直径との間の隙間ばめ（Spielpassu
ng）によって、さらに円錐形の段部３４のセンタリング作用が得られ、このセン
タリング作用によって、励磁磁極１１は、磁極ケーシング１０に設けられたリベ
ット軸１５の外径に対してセンタリングされる。

【００１５】 本実施例で述べた、リベット、有利にはブラインドリベット１３を用いる接合
方法は、持続的な形状・および摩擦結合式結合部を、簡単な工具を用いて、励磁
磁極１１と励磁ケーシング１０との間に形成するためには極めて簡単な方法であ
ることが明らかである。これに対して、励磁磁極から成形されたリベット軸を用
いる方法では、接合前に、励磁磁極と励磁ケーシングとの間に高い緊締力が必要
であり、付加的に、高い接合力を用いる必要がある。貫通孔３１を有する励磁磁
極１１においては、破損したリベット結合部は、場合によってはリベット１３を
穿孔することによって再び解除することができ、本発明による方法に従って新た
に結合部を形成することができる。この場合、ブラインドリベットの代わりに中
実な軸１５を備えた簡単な形式のリベットを使用することもできる。なぜならば
、リベット１３の閉鎖ヘッド２２が相応のリベット工具を貫通孔３１に使用する
ことによって製造することができるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 接合前の、ブラインドリベットを用いて形成した、励磁磁極と励磁ケーシング
との間の接合部を概略的に示す断面図である。

【図１ｂ】 接合後の、ブラインドリベットを用いて形成した、励磁磁極と励磁ケーシング
との間の接合部を概略的に示す断面図である。

【図２ａ】 ブラインドリベットを用いて接合部を形成するための励磁磁極の実施例を示す
断面図である。

【図２ｂ】 ブラインドリベットを用いて接合部を形成するための励磁磁極の実施例を示す
断面図である。

【図２ｃ】 ブラインドリベットを用いて接合部を形成するための励磁磁極の実施例を示す
断面図である。

【図２ｄ】 ブラインドリベットを用いて接合部を形成するための励磁磁極の実施例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０ 磁極ケーシング、 １１ 励磁磁極、 １２ ステータ、 １３ リベ
ット、 １４ リベットピン、 １５ リベット軸、 １６，１７ 孔、 １８
，１９ 孔区分、 ２０ リベットヘッド、 ２１ ヘッド、 ２２ 閉鎖ヘッ
ド、 ２３ 狭窄部、 ２４ 段部、 ２５ 端部領域、 ２６ 外側面、 ２
７ 接触面、 ２８ 拡張部、 ２９ 二次空気ギャップ、 ３０ 目標破壊箇
所、 ３１ 貫通孔成形体、 ３２ 孔隆起部、 ３３ 袋孔、 ３４ 段部、
Ｆ 接合力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AA08 AB04 AB06 AC03 5H615 AA01 BB14 BB16 PP01 PP06 PP07 PP28 SS19 SS20

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁磁極（１１）を、電気力学式機械、特に内燃機関を始動
   するための始動モータの磁極ケーシング（１０）に接合するための方法であって
   、各接合部を形状・および摩擦結合部によって形成する方法において、 励磁磁極（１１）と磁極ケーシング（１０）とを結合する別個のリベットを変
   形させることによって、接合部をそれぞれ少なくとも１つの接合箇所に点状に形
   成することを特徴とする、励磁電極を磁極ケーシングに接合するための方法。
2. 【請求項２】 ブラインドリベットとして構成されたリベット（１３）を使
   用する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 磁極ケーシング（１０）に、リベット軸（１５）を差し込む
   ための穿孔を設ける、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 ブラインドリベット（１３）を、磁極ケーシング（１０）の
   外側から接合孔（１６）に挿入する、請求項１から３までのいずれか１項記載の
   方法。
5. 【請求項５】 励磁磁極（１１）に、リベット軸を差し込むための穿孔を設
   け、リベット軸（１５）の拡張部（２８）を、リベット締結過程で、第１の孔区
   分（１８）の狭窄部（２３）の後方において、該第１の孔区分（１８）より大き
   い直径を有する孔区分（１９）内に形成する、請求項１から４までのいずれか１
   項記載の方法。
6. 【請求項６】 励磁磁極（１１）に設けた孔（１７）を、貫通孔（３１）と
   して構成する、請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 励磁磁極（１１）に設けた接合孔を袋孔（３３）として構成
   する、請求項５記載の方法。
8. 【請求項８】 励磁磁極（１１）に設けた接合孔の狭窄部（２３）を、段付
   きドリルを用いて穿孔によって形成する、請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】 励磁磁極（１１）に設けた孔（３１；３３）の狭窄部（２３
   ）を、穿孔して形成した隆起部（３２）を押し戻し圧縮して形成する、請求項５
   記載の方法。
10. 【請求項１０】 励磁磁極（１１）を、穿孔時に形成した、段部（３４）の
    円錐形状によって、リベット締結時に拡張するリベット軸（１５）を介して磁極
    ケーシング（１０）に対してセンタリングする、請求項５記載の方法。
11. 【請求項１１】 各励磁磁極（１１）を、軸方向にずらして配置した２つの
    リベット（１３）を用いて、磁極ケーシング（１０）の内面に固定する、請求項
    １から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 【請求項１２】 請求項１による方法に従って製造された電気力学式機械、
    特に内燃機関を始動するための機械であって、励磁磁極（１１）が磁極ケーシン
    グ（１０）の内面に固定されている形式のものにおいて、 励磁磁極（１１）がそれぞれ少なくとも１つのリベット（１３）を用いて磁極
    ケーシングに結合されていることを特徴とする、励磁磁極を磁極ケーシングに接
    合するための方法に従って製造された電気機械。