JP2008048492A

JP2008048492A - 回転電機

Info

Publication number: JP2008048492A
Application number: JP2006219714A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kito; 和行鬼頭
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28
Also published as: US20080036326A1

Abstract

【課題】極間磁石の有無に係わりなく、弾性片１３の折損を防止できる磁石保持器１を提供することにある。
【解決手段】磁石保持器１は、一対の側板部１１の間に極間磁石を挿入して、その極間磁石の内周面を弾性保持する片持ちばり構造の弾性片１３が設けられている。この弾性片１３は、片持ちばりの固定端に相当する根元部より、片持ちばりの自由端に相当する先端部の方が、幅が狭く形成されている。具体的には、根元部から先端部に向かって次第に幅が狭くなる先細り形状である。これにより、根元部と比較して先端部の質量を低減できるので、極間磁石を使用しない場合でも、エンジンから極めて過度な振動を受けた時に、弾性片１３の根元部に加わる振幅応力が低減されるため、許容応力に対する余裕度が増すことにより、弾性片１３の折損を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石界磁式の回転電機に係わり、特に、ヨークの内周に磁石を固定するための磁石保持器に関する。

従来、界磁に永久磁石を用いた磁石界磁式の回転電機では、高性能磁石の採用により小型及び軽量化が進んでいる。また、同一の体格で高出力化を図るために、主極磁石と主極磁石との間に極間磁石を配置した回転電機が実用化されている。
主極磁石をヨークの内周に固定する手段として、接着により固定する方法もあるが、環境面（リサイクル性）で不利である。
これに対し、特許文献１には、ステンレス製の磁石保持器により主極磁石を保持する方法が提案されている。この磁石保持器は、周方向に隣合う主極磁石と主極磁石との間に配置されて、主極磁石を両側から弾性保持すると共に、略コの字状に形成された磁石保持器の内側に極間磁石を保持できる様に構成されている。

ところで、極間磁石は、漏れ磁束を低減する効果があることから、出力性能の向上に寄与する。具体的には、極間磁石を採用することによりトルクが約１０％増加する。
回転電機（特にスタータ）は、搭載エンジン及び使用環境等により、フリクションが異なるため、良好な始動性を確保するには、トルク特性が重要なアイテムとなる。そこで、極間磁石の有無を設定することにより、トルク特性を増減することが考えられる。この場合、部品点数の増加を抑制するためには、極間磁石の有無に対して、共通の磁石保持器を用いることが得策である。
特許第３７２４４２６号公報

上記の特許文献１に示される磁石保持器には、図８（磁石保持器１００の展開図）に示す様に、極間磁石を保持する４つの弾性片１１０が設けられている。この弾性片１１０は、片持ちばり構造の細長い板状に形成されて、弾性変形可能に設けられている。
磁石保持器１００の内側に極間磁石を配置する場合は、上記の様に、弾性片１１０によって極間磁石を弾性保持しているが、極間磁石を使用しない場合は、弾性片１１０がフリーな状態となる。このため、エンジンから極めて過度な振動を受けると、弾性片１１０の根元に振幅応力が加わり、最悪の場合、弾性片１１０が根元から折損する恐れがあった。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、磁石界磁式の回転電機において、極間磁石の有無に係わりなく、弾性片の折損を防止できる磁石保持器を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、ヨークの内周に配置される複数個の主極磁石と、周方向に隣合う主極磁石同士の間に配置され、主極磁石を周方向の両側から弾性保持する複数の磁石保持器とを備える磁石界磁式の回転電機において、磁石保持器は、自身の周方向両側に配置される主極磁石の側面を押圧する一対の側板部を有すると共に、周方向に隣合う各主極磁石間の漏洩磁束を減らすために極間磁石を使用する場合には、一対の側板部の間に極間磁石を挿入して、その極間磁石の内周面を弾性保持する片持ちばり構造の弾性片が設けられており、弾性片は、片持ちばりの固定端に相当する根元部より、片持ちばりの自由端に相当する先端部の方が、幅が狭く形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、極間磁石を使用しない場合と使用する場合とで、共通の磁石保持器を用いることができる。つまり、極間磁石を使用しない場合は、周方向に隣合う主極磁石同士の間に磁石保持器を配置して、その磁石保持器により、主極磁石を周方向の両側から弾性保持することができる。また、極間磁石を使用する場合は、磁石保持器に設けられた一対の側板部の間に極間磁石を挿入して、その極間磁石の内周面を磁石保持器の弾性片により弾性保持することができる。

極間磁石を使用しない場合は、磁石保持器に設けられた弾性片がフリーな状態となるが、弾性片の幅が根元部より先端部の方が狭く形成されているので、根元部と比較して先端部の質量を低減できる。これにより、エンジンから極めて過度な振動を受けた場合でも、弾性片の根元部に加わる振幅応力が低減されるため、許容応力に対する余裕度が増すことにより、弾性片の折損を防止できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、磁石保持器は、一対の側板部の内周端からそれぞれ周方向内側に折り曲げられた一対の折り曲げ片を有すると共に、この一対の折り曲げ片の軸方向両側がそれぞれ側板部から切り離されることによって、４つの弾性片が形成されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、極間磁石を使用する場合に、その極間磁石の内周面の周方向両側及び軸方向両側を４つの弾性片によって押圧保持できるので、極間磁石のがたつきを防止でき、より安定した状態で極間磁石を保持できる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した回転電機において、弾性片は、根元部から先端部に向かって次第に幅が狭くなる先細り形状であることを特徴とする。
これにより、弾性片の根元部と比較して先端部の質量を低減できるので、エンジンから極めて過度な振動を受けた場合でも、弾性片の根元部に加わる振幅応力が低減されて、弾性片の折損を防止できる。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した回転電機において、弾性片は、根元部から先端部に向かって段階的に幅が狭くなる段付き先細り形状であることを特徴とする。
これにより、弾性片の根元部と比較して先端部の質量を低減できるので、エンジンから極めて過度な振動を受けた場合でも、弾性片の根元部に加わる振幅応力が低減されて、弾性片の折損を防止できる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機において、弾性片の先端部には、極間磁石の軸方向端面を支持する係止部が設けられていることを特徴とする。
この場合、極間磁石の軸方向の移動が規制されるので、弾性片の先端部の幅を狭く形成しても、安定した状態で弾性保持できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は磁石保持器１の展開図、図２（ａ）は磁石保持器１の断面図（Ａ−Ａ断面図）、同図（ｂ）は磁石保持器１の軸方向正面図、図３は磁石保持器１の斜視図である。
実施例１に示す回転電機は、磁石界磁式の直流モータ２であり、例えば、図６に示す様に、エンジンを始動するためのスタータ３に用いられる。
スタータ３は、モータ２に発生する回転力を減速装置４で増幅してピニオンギヤ５に伝達し、そのピニオンギヤ５が噛み合わされるエンジンのリングギヤ（図示せず）に駆動トルクを伝達してエンジンを始動させる周知の働きを有している。
モータ２は、磁界を発生する磁石界磁（図５参照）と、この磁石界磁の内周に回転自在に配置される電機子６とを有する。

磁石界磁は、図５に示す様に、磁気回路を形成する円筒状のヨーク７と、このヨーク７の内周に磁石保持器１（図３参照）を介して固定される複数の主極磁石８と、前記磁石保持器１に保持されて、周方向に隣合う主極磁石８と主極磁石８との間に配置される複数の極間磁石９とで構成される。
主極磁石８は、Ｓ極とＮ極とが径方向に着磁される。但し、周方向に隣合う主極磁石８同士は、互いの磁極が異なる様に着磁されている。つまり、内周側がＳ極、外周側がＮ極に着磁された主極磁石８と隣合う他の主極磁石８は、内周側がＮ極、外周側がＳ極に着磁される。
極間磁石９は、主極磁石８と主極磁石８との間に生じる漏洩磁束を低減できる様に着磁されている。具体的には、Ｓ極とＮ極とが周方向に着磁され、且つ、隣接する主極磁石８の内周側に着磁された磁極と同一極性を有する様に着磁される。

磁石保持器１は、図１に示す様に、ステンレス板を所定の形状にプレスで打ち抜いた後、図示破線で示す折り曲げ線ａ、ｂに沿って折り曲げられることにより、図３に示す様に、断面略コの字状に形成されている。
この磁石保持器１は、以下に説明する背板部１０、一対の側板部１１、一対の折り曲げ片１２、及び４つの弾性片１３等が設けられている。
背板部１０は、周方向に隣合う主極磁石８と主極磁石８との間にヨーク７の内周面に沿って配置され、極間磁石９の軸方向長さより長い長方形状を有している。この背板部１０には、ヨーク７に対して磁石保持器１を軸方向に位置決めするための位置決め孔１４と、極間磁石９の外周面を支持する支持部１５とが形成されている。
また、背板部１０の長手方向両端部には、周方向両側にそれぞれ係止爪１６が設けられている。この係止爪１６は、主極磁石８を軸方向に位置決めする働きを有する。

位置決め孔１４は、背板部１０の長手方向（図示左右方向）両側に１か所ずつ、合計２か所形成され、それぞれヨーク７の内周に突出する打ち出し部７ａ（図６参照）に嵌合して位置決めされる。
支持部１５は、図１に示す様に、背板部１０の長手方向に離れた２か所にそれぞれ切り目を入れて４つの切欠き片１５ａを形成し、その切欠き片１５ａをそれぞれ背板部１０の内側（反ヨーク側）へ折り曲げて形成される。
一対の側板部１１は、背板部１０に対し折り曲げ線ａに沿って９０度弱に折り曲げられ、図２（ｂ）に示す様に、外側へ若干開いた状態に設けられている。

一対の折り曲げ片１２は、側板部１１に対し折り曲げ線ｂに沿って略９０度内側に折り曲げられている。この折り曲げ片１２には、長手方向の略中央部に凸部１７が設けられている。この凸部１７は、図１に示す様に、折り曲げ片１２の一部に切り目を入れて切欠き片１７ａを形成し、その切欠き片１７ａを円弧状に湾曲させて背板部１０側へ突き出る様に形成されている。
４つの弾性片１３は、一対の折り曲げ片１２の軸方向両側をそれぞれ側板部１１から切り離すことにより形成される。つまり、弾性片１３は、折り曲げ片１２に繋がる根元部が固定端となり、軸方向の先端部が自由端となる片持ちばり構造に設けられている。

この弾性片１３は、図２（ａ）に示す様に、根元部より先端部の方が背板部１０側に近づいている。つまり、弾性片１３の先端部側が背板部１０側へ若干傾斜して設けられている。
また、弾性片１３は、根元部の幅より先端部の幅の方が狭く形成されている。その一例として、図１に示す様に、根元部から先端部に向かって次第に幅が狭くなる先細り形状であり、例えば、先端部の幅ｗａが、根元部の幅ｗｂの約半分に形成されている。
さらに、弾性片１３の先端部には、極間磁石９の軸方向端面を支持する係止部１８が設けられている。この係止部１８は、弾性片１３の先端部を内側へ円弧状に折り曲げて形成される〔図２（ａ）参照〕。

次に、磁石保持器１による主極磁石８及び極間磁石９の固定方法を説明する。
まず、磁石保持器１の軸方向一端側に設けられる２つの弾性片１３を反背板部側へ若干押し広げながら、磁石保持器１の内側に軸方向から極間磁石９を挿入する。
磁石保持器１の内側に挿入された極間磁石９は、図４に示す様に、折り曲げ片１２に設けられた凸部１７の弾力を受けて、背板部１０に設けられた４つの支持部１５との間に保持される。
また、極間磁石９の内周面の四隅が４つの弾性片１３に押圧保持されることで、極間磁石９のがたつきが防止される。
さらに、４つの弾性片１３の先端部に設けられた係止部１８が、極間磁石９の軸方向両端面を支持することにより、極間磁石９の軸方向の移動が阻止されて軸方向に位置決めされる。

続いて、極間磁石９が組み付けられた磁石保持器１を、周方向に隣合う主極磁石８と主極磁石８との間に軸方向から挿入する。ここで、磁石保持器１に設けられる一対の側板部１１は、背板部１０に対し９０度弱に折り曲げられている、つまり、若干外側に開いた状態に設けられているので、主極磁石８と主極磁石８との間に挿入された磁石保持器１は、側板部１１が主極磁石８の側面に弾力を有して当接する（押圧する）ことにより、その反力によって主極磁石８と主極磁石８との間に固定される。
一方、主極磁石８は、周方向の両側から磁石保持器１に弾性保持されることにより、ヨーク７の内周に強固に固定される。また、４つの係止爪１６を、それぞれ側板部１１より外側へ開いて、主極磁石８の軸方向端面を支持することにより、主極磁石８の軸方向の移動が規制される。

（実施例１の効果）
本実施例のモータ２は、漏洩磁束を低減するために極間磁石９を使用している。この極間磁石９は、主極磁石８を固定するための磁石保持器１に保持されている。つまり、磁石保持器１は、周方向に隣合う各主極磁石８同士の間に配置されて、主極磁石８を周方向両側から弾性保持すると共に、磁石保持器１の内側に極間磁石９を挿入して、その極間磁石９を弾性保持することができる。また、磁石保持器１は、極間磁石９を使用しないモータにも採用できる。つまり、極間磁石９の有無に対して、共通の磁石保持器１を用いることができる。

極間磁石９を使用しないモータでは、磁石保持器１に設けられた４つの弾性片１３がフリーな状態となるが、弾性片１３の幅が根元部より先端部の方が狭く形成されているので、根元部と比較して先端部の質量を低減できる。これにより、エンジンから極めて過度な振動を受けた場合でも、弾性片１３の根元部に加わる振幅応力が低減されるため、許容応力に対する余裕度が増すことにより、弾性片１３の折損を防止できる。

図７は磁石保持器１の展開図である。
実施例２に示す磁石保持器１は、弾性片１３の形状が実施例１とは異なり、図７に示す様に、根元部から先端部に向かって段階的に幅が狭くなる段付き先細り形状である。
この場合も、弾性片１３の根元部と比較して先端部の質量を低減できるので、実施例１の場合と同様に、エンジンから極めて過度な振動を受けた時でも、弾性片１３の根元部に加わる振幅応力が低減されて、弾性片１３の折損を防止できる。

磁石保持器の展開図である（実施例１）。（ａ）磁石保持器のＡ−Ａ断面図、（ｂ）磁石保持器の軸方向正面図である（実施例１）。磁石保持器の斜視図である（実施例１）。極間磁石を保持した状態を示す磁石保持器の断面図である（実施例１）。モータの界磁の軸方向正面図である。スタータの半断面図である。磁石保持器の展開図である（実施例２）。磁石保持器の展開図である（従来技術）。

符号の説明

１磁石保持器
２モータ（回転電機）
７ヨーク
８主極磁石
９極間磁石
１１側板部
１２折り曲げ片
１３弾性片
１８係止部

Claims

ヨークの内周に配置される複数個の主極磁石と、
周方向に隣合う前記主極磁石同士の間に配置され、前記主極磁石を周方向の両側から弾性保持する複数の磁石保持器とを備える磁石界磁式の回転電機において、
前記磁石保持器は、自身の周方向両側に配置される前記主極磁石の側面を押圧する一対の側板部を有すると共に、周方向に隣合う各主極磁石間の漏洩磁束を減らすために極間磁石を使用する場合には、前記一対の側板部の間に前記極間磁石を挿入して、その極間磁石の内周面を弾性保持する片持ちばり構造の弾性片が設けられており、
前記弾性片は、片持ちばりの固定端に相当する根元部より、片持ちばりの自由端に相当する先端部の方が、幅が狭く形成されていることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載した回転電機において、
前記磁石保持器は、前記一対の側板部の内周端からそれぞれ周方向内側に折り曲げられた一対の折り曲げ片を有すると共に、この一対の折り曲げ片の軸方向両側がそれぞれ前記側板部から切り離されることによって、４つの前記弾性片が設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項１または２に記載した回転電機において、
前記弾性片は、前記根元部から前記先端部に向かって次第に幅が狭くなる先細り形状であることを特徴とする回転電機。
請求項１または２に記載した回転電機において、
前記弾性片は、前記根元部から前記先端部に向かって段階的に幅が狭くなる段付き先細り形状であることを特徴とする回転電機。
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機において、
前記弾性片の先端部には、前記極間磁石の軸方向端面を支持する係止部が設けられていることを特徴とする回転電機。