JP2008067470A - 固定子の製造方法及び着磁コア - Google Patents

Abstract

【課題】１つで複数個の磁極部を有するマグネットとなる強磁性体のヨークへの固定を容易としながらも、周方向の全ての磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる固定子の製造方法を提供する。
【解決手段】円弧状でそれぞれｍ個（但し、ｍは複数）の磁極部３ａ，３ｂを有するマグネット３が円筒状のヨーク２の内周面に沿って周方向にｎ個（但し、ｎは複数）、互いに隙間Ｓ１を有して固定されてなり、全体でｍ×ｎ個の磁極部を有する固定子１の製造方法において、「着磁工程」では、強磁性体Ｋを径方向内側から着磁して磁極部３ａ，３ｂ（マグネット３）を形成する。又、「着磁工程」は、着磁コア１１をヨーク２内に配置して行い、１つの強磁性体Ｋに対して強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲より大きい角度範囲（隙間Ｓ３）を挟んで各磁極部３ａ，３ｂに対応したｍ個の磁界をかけるように設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流モータにおける固定子の製造方法、及びその製造方法で用いる着磁コアに関するものである。

従来、直流モータにおける固定子としては、円筒状のヨークの内周面に円弧状のマグネットが周方向に複数個固定されてなるものがある。そして、このような固定子としては、１つのマグネットに複数個の磁極部を有するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。尚、磁極部とは、径方向に着磁されることで電機子に対する磁極（Ｎ極又はＳ極）を構成する部分であって、周方向に隣り合う磁極部は電機子に対するＮ極とＳ極とを交互に構成するものである。このような固定子では、１つのマグネットが１つの磁極部を構成するものに比べてマグネットの数を低減することができる。
特開２００６−３４０８９号公報

ところで、上記（特許文献１）の固定子では、マグネットが周方向に隙間無くヨークに固定されるため、マグネットの周方向の寸法精度を高くする必要があり、しかも固定時にマグネット同士が衝突し易く、割れ等が発生しやすかった。

そこで、マグネットを周方向に互いに隙間を有してヨークに固定することが考えられる。しかしながら、この場合、周方向の全ての磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることが困難となる。即ち、総磁極数と同一数の突出部が放射状に等角度間隔で形成され該突出部にコイルが巻装される一般的な着磁コアをヨーク内に配置し、ヨークに固定された強磁性体を径方向内側から着磁して磁極部（マグネット）を形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、１つのマグネット（強磁性体）における磁極部としたい部分同士の間にも強磁性体（その中間部）が存在することから、１つのマグネットにおける磁極部同士の周方向の隙間の角度範囲がマグネット同士の周方向の隙間の角度範囲より小さくなってしまい、周方向の全ての磁極部の磁極中心が不等角度間隔となってしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、１つで複数個の磁極部を有するマグネットとなる強磁性体のヨークへの固定を容易としながらも、周方向の全ての磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる固定子の製造方法及び着磁コアを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、円弧状でそれぞれｍ個（但し、ｍは複数）の磁極部を有するマグネットが円筒状のヨークの内周面に沿って周方向にｎ個（但し、ｎは複数）、互いに隙間を有して固定されてなり、全体でｍ×ｎ個の前記磁極部を有する固定子の製造方法であって、着磁されて前記マグネットとなる強磁性体を前記ヨークの内周面に沿って周方向に複数個、互いに隙間を有して固定する固定工程と、固定工程の後、前記強磁性体を径方向内側から着磁して前記磁極部を形成する着磁工程とを備え、前記着磁工程では、１つの前記強磁性体に対して前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各前記磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定する。

同発明によれば、固定工程では、着磁されてマグネットとなる強磁性体をヨークの内周面に沿って周方向にｎ個、互いに隙間を有して固定するため、強磁性体（マグネット）の寸法精度を高くしなくても強磁性体同士の衝突等が低減され、強磁性体をヨークに容易に固定することができる。しかも、着磁工程では、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定するため、周方向の全ての（ｍ×ｎ個の）磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる。詳しくは、製造する固定子においては、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲と同じ角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定すると、１つのマグネットにおける磁極部同士の周方向の隙間の角度範囲がマグネット同士の周方向の隙間の角度範囲より小さくなってしまう。そして、周方向の全ての磁極部の磁極中心が不等角度間隔となってしまう。これに対して、予め、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定するので、周方向の全ての磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の固定子の製造方法において、前記着磁工程は、磁極数と同一数の突出部が放射状に形成され該突出部にコイルが巻装さる着磁コアを前記ヨーク内に配置して行うものであって、前記着磁コアは、１つの前記強磁性体の中間部に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きく設定された。

同発明によれば、着磁コアは、１つの強磁性体の中間部に対する突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きく設定されるため、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定される。よって、請求項１に記載の発明の効果を容易に得ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の固定子の製造方法において、前記着磁コアは、前記強磁性体同士の周方向の隙間に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より小さく設定された。

同発明によれば、着磁コアは、強磁性体同士の周方向の隙間に対する突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より小さく設定されるため、例えば、着磁工程時に、ヨーク（強磁性体）に対する着磁コアの周方向の微小な位置ずれが生じていても、磁極部をマグネットの周方向端部まで形成することができる。

請求項４に記載の発明では、円弧状でそれぞれｍ個（但し、ｍは複数）の磁極部を有するマグネットが円筒状のヨークの内周面に沿って周方向にｎ個（但し、ｎは複数）、互いに隙間を有して固定されてなり、全体でｍ×ｎ個の前記磁極部を有する固定子を製造するために、前記ヨークに固定された強磁性体を径方向内側から着磁して前記磁極部を形成すべく磁極数と同一数の突出部が放射状に形成され該突出部にコイルが巻装される着磁コアであって、１つの前記強磁性体の中間部に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲は、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きく設定された。

同構成によれば、１つの強磁性体の中間部に対する突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きく設定されるため、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定される。このようにすると、周方向の全ての（ｍ×ｎ個の）磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる。詳しくは、製造する固定子においては、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲と同じ角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定すると、１つのマグネットにおける磁極部同士の周方向の隙間の角度範囲がマグネット同士の周方向の隙間の角度範囲より小さくなってしまう。そして、周方向の全ての磁極部の磁極中心が不等角度間隔となってしまう。これに対して、予め、１つの強磁性体に対して強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定されるので、周方向の全ての磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の着磁コアにおいて、前記強磁性体同士の周方向の隙間に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲は、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より小さく設定された。

同構成によれば、強磁性体同士の周方向の隙間に対する突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より小さく設定されるため、例えば、着磁工程時に、ヨーク（強磁性体）に対する着磁コアの周方向の微小な位置ずれが生じていても、磁極部をマグネットの周方向端部まで形成することができる。

請求項６に記載の発明では、突出部が放射状に形成され該突出部にコイルが巻装される着磁コアであって、前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が小さい小隙間と、前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が大きい大隙間とを有する。

同構成によれば、突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が小さい小隙間と、突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が大きい大隙間とを有するため、例えば、請求項４に記載の構成の固定子を請求項４に記載の発明の効果を有するように製造することができる。

本発明によれば、１つで複数個の磁極部を有するマグネットとなる強磁性体のヨークへの固定を容易としながらも、周方向の全ての磁極部の磁極中心を等角度間隔にすることができる固定子の製造方法及び着磁コアを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
図１は、本実施の形態で製造する直流モータにおける固定子１を示す。固定子１は、有底円筒状のヨーク２と、その内周面に沿って周方向にｎ個（但しｎは複数であって、本実施の形態では３個）互いに隙間Ｓ１を有して固定される軸方向から見て円弧状のマグネット３とを備える。尚、本実施の形態におけるマグネット３同士の周方向の隙間の角度範囲Ｘ１は、８°の範囲に設定されている。

又、各マグネット３は、それぞれｍ個（但しｍは複数であって、本実施の形態では２個）の磁極部３ａ，３ｂを有する。尚、磁極部３ａ，３ｂとは、径方向に着磁されることで図示しない電機子に対する磁極（Ｎ極又はＳ極）を構成する部分であって、周方向に隣り合う磁極部３ａ，３ｂは電機子に対するＮ極とＳ極とを交互に構成するものである。

又、各マグネット３は、それぞれ磁極部３ａ，３ｂの間に非磁極部３ｃを有する。この非磁極部３ｃは、その周方向の角度範囲Ｘ２が実質的に前記角度範囲Ｘ１（８°の範囲）と同等となるように、厳密には周方向の全ての磁極部３ａ，３ｂの磁極中心Ｌ１，Ｌ２が等角度（６０°）間隔となるように設定されている。尚、図１では、視覚的に分かり易くするために、磁極部３ａ，３ｂと非磁極部３ｃとの境界を模式的に破線で示している。

このように構成された固定子１では、磁極数が６極であるが、マグネット３の数が３個であるため、１つのマグネットが１つの磁極部を構成するものに比べて、マグネット３の数を低減することができる。又、この固定子１では、マグネット３の数（ｎ）が奇数個（３個）であり、マグネット３同士の周方向の隙間Ｓ１と対応した剛性が弱くなる部分も奇数個（３個）となるため、モータ（電機子）回転時の共振（振動）が防止される。

次に、上記した固定子１の製造方法、及びその製造方法で用いる着磁コア１１について説明する。
着磁コア１１は、図２及び図３に示すように、ベース部１２に突出部１３が放射状に形成されてなる。この突出部１３の径方向外側端面は、前記マグネット３（着磁されてマグネット３となる強磁性体Ｋ（図２参照））の内側の面（内周面）と対向する（略隙間無く近接する）ように弧状に形成されている。そして、突出部１３にはコイル１４が巻装されている。この着磁コア１１は、コイル１４が励磁されることでヨーク２に固定された強磁性体Ｋを径方向内側から着磁して前記磁極部３ａ，３ｂ（マグネット３）を形成するようになっている。

そして、本実施の形態の着磁コア１１は、突出部１３同士の周方向の隙間の角度範囲Ｙ１が小さい小隙間Ｓ２と、突出部１３同士の周方向の隙間の角度範囲Ｙ２が大きい大隙間Ｓ３とを有する。詳しくは、着磁コア１１は、１つの強磁性体Ｋの周方向の中間部（非磁極部３ｃ）に対する突出部１３同士の周方向の隙間（大隙間Ｓ３）の角度範囲Ｙ２が、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より大きく（本実施の形態では、１６°の範囲に）設定されている。又、着磁コア１１は、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１に対する突出部１３同士の周方向の隙間（小隙間Ｓ２）の角度範囲Ｙ１が、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より小さく（本実施の形態では、６°の範囲に）設定されている。

そして、上記固定子１の製造方法は、上記着磁コア１１を用いて行われ、「固定工程」と「着磁工程」とを備える。
「固定工程」では、着磁されてマグネット３となる強磁性体Ｋをヨーク２の内周面に沿って周方向にｎ個、互いに隙間Ｓ１を有するように固定する。

次に、「着磁工程」では、強磁性体Ｋを径方向内側から着磁して磁極部３ａ，３ｂ（マグネット３）を形成する。ここで、本実施の形態の「着磁工程」では、上記した構成の着磁コア１１をヨーク２内に配置（図２参照）して行うことで、１つの強磁性体Ｋに対して強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より大きい角度範囲Ｙ２を挟んで各磁極部３ａ，３ｂに対応したｍ個の磁界をかけるように設定している。

このようにして上記固定子１が製造される。尚、前記角度範囲Ｙ２（１６°の範囲）は、上記した方法で製造した際に、前記角度範囲Ｘ２が実質的に前記角度範囲Ｘ１（８°の範囲）と同等となるように、厳密には周方向の全ての磁極部３ａ，３ｂの磁極中心Ｌ１，Ｌ２が等角度（６０°）間隔となるように、実験結果より定めた値である。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）「固定工程」では、着磁されてマグネット３となる強磁性体Ｋをヨーク２の内周面に沿って周方向にｎ個、互いに隙間Ｓ１を有して固定するため、強磁性体Ｋ（マグネット３）の寸法精度を高くしなくても強磁性体Ｋ同士の衝突等が低減され、強磁性体Ｋをヨーク２に容易に固定することができる。

しかも、「着磁工程」では、１つの強磁性体Ｋに対して強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より大きい角度範囲Ｙ２を挟んで各磁極部３ａ，３ｂに対応したｍ個の磁界をかけるように設定するため、周方向の全ての磁極部３ａ，３ｂの磁極中心Ｌ１，Ｌ２を等角度間隔にすることができる。詳しくは、製造する固定子１においては、１つの強磁性体Ｋに対して強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１と同じ角度範囲を挟んで各磁極部３ａ，３ｂに対応したｍ個の磁界をかけるように設定すると、１つのマグネットにおける磁極部同士の周方向の隙間の角度範囲がマグネット同士の周方向の隙間の角度範囲Ｘ１より小さくなってしまう。そして、周方向の全ての磁極部の磁極中心が不等角度間隔となってしまう。これに対して、予め、１つの強磁性体Ｋに対して強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より大きい角度範囲Ｙ２を挟んで各磁極部３ａ，３ｂに対応したｍ個の磁界をかけるように設定するので、周方向の全ての磁極部３ａ，３ｂの磁極中心Ｌ１，Ｌ２を等角度間隔にすることができる。その結果、各特性が良好な直流モータを得ることができる。

（２）着磁コア１１は、１つの強磁性体Ｋの周方向の中間部（非磁極部３ｃ）に対する突出部１３同士の周方向の隙間（大隙間Ｓ３）の角度範囲Ｙ２が、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より大きく（本実施の形態では、１６°の範囲に）設定されている。このようにすることで、上記「着磁工程」を容易に行うことができ、上記（１）に記載の効果を容易に得ることができる。

（３）着磁コア１１は、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１に対する突出部１３同士の周方向の隙間（小隙間Ｓ２）の角度範囲Ｙ１が、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より小さく（本実施の形態では、６°の範囲に）設定される。よって、例えば、「着磁工程」時に、ヨーク２（強磁性体Ｋ）に対する着磁コア１１の周方向の微小な位置ずれが生じていても、磁極部３ａ，３ｂをマグネット３の周方向端部まで良好に形成することができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態における固定子１の製造方法では、「着磁工程」は、着磁コア１１を用いて行うとしたが、１つの強磁性体Ｋに対して強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より大きい角度範囲Ｙ２を挟んで各磁極部３ａ，３ｂに対応したｍ個の磁界をかけるように設定できれば、他の治具を用いて「着磁工程」を行ってもよい。

・上記実施の形態では、着磁コア１１は、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１に対する突出部１３同士の周方向の隙間（小隙間Ｓ２）の角度範囲Ｙ１が、強磁性体Ｋ同士の周方向の隙間Ｓ１の角度範囲Ｘ１より小さく（６°の範囲に）設定されるとしたが、これに限定されず、前記角度範囲Ｘ１（８°の範囲）と同じに設定してもよい。

・上記実施の形態では、角度範囲Ｙ２を１６°としたが、この数値は、周方向の全ての磁極部３ａ，３ｂの磁極中心Ｌ１，Ｌ２が等角度（６０°）間隔となるように、実験結果より定めた値であることから、製造する固定子の仕様（例えば、マグネット（強磁性体）同士の周方向の隙間の仕様等）に応じて実験を行い、変更してもよい。

・上記実施の形態では、固定子１は３個のマグネット３を備える（ｎ＝３）としたが、これに限定されず、マグネットの数（ｎ）を変更してもよい。又、上記実施の形態では、マグネット３は２個の磁極部３ａ，３ｂを有する（ｍ＝２）としたが、これに限定されず、磁極部の数（ｍ）を変更してもよい。

本実施の形態で製造する固定子の一部断面図。 本実施の形態における固定子の製造方法を説明するための説明図。 本実施形態における着磁コア及びコイルの平面図。

符号の説明

１…固定子、２…ヨーク、３…マグネット、３ａ，３ｂ…磁極部、１１…着磁コア、１３…突出部、１４…コイル、Ｋ…強磁性体、Ｓ１…隙間、Ｓ２…隙間（小隙間）、Ｓ３…隙間（大隙間）、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２…角度範囲。

Claims (6)

1. 円弧状でそれぞれｍ個（但し、ｍは複数）の磁極部を有するマグネットが円筒状のヨークの内周面に沿って周方向にｎ個（但し、ｎは複数）、互いに隙間を有して固定されてなり、全体でｍ×ｎ個の前記磁極部を有する固定子の製造方法であって、
   着磁されて前記マグネットとなる強磁性体を前記ヨークの内周面に沿って周方向に複数個、互いに隙間を有して固定する固定工程と、
   固定工程の後、前記強磁性体を径方向内側から着磁して前記磁極部を形成する着磁工程とを備え、
   前記着磁工程では、１つの前記強磁性体に対して前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きい角度範囲を挟んで各前記磁極部に対応したｍ個の磁界をかけるように設定することを特徴とする固定子の製造方法。
2. 請求項１に記載の固定子の製造方法において、
   前記着磁工程は、磁極数と同一数の突出部が放射状に形成され該突出部にコイルが巻装さる着磁コアを前記ヨーク内に配置して行うものであって、
   前記着磁コアは、１つの前記強磁性体の中間部に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きく設定されたことを特徴とする固定子の製造方法。
3. 請求項２に記載の固定子の製造方法において、
   前記着磁コアは、前記強磁性体同士の周方向の隙間に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より小さく設定されたことを特徴とする固定子の製造方法。
4. 円弧状でそれぞれｍ個（但し、ｍは複数）の磁極部を有するマグネットが円筒状のヨークの内周面に沿って周方向にｎ個（但し、ｎは複数）、互いに隙間を有して固定されてなり、全体でｍ×ｎ個の前記磁極部を有する固定子を製造するために、前記ヨークに固定された強磁性体を径方向内側から着磁して前記磁極部を形成すべく磁極数と同一数の突出部が放射状に形成され該突出部にコイルが巻装される着磁コアであって、
   １つの前記強磁性体の中間部に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲は、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より大きく設定されたことを特徴とする着磁コア。
5. 請求項４に記載の着磁コアにおいて、
   前記強磁性体同士の周方向の隙間に対する前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲は、前記強磁性体同士の周方向の隙間の角度範囲より小さく設定されたことを特徴とする着磁コア。
6. 突出部が放射状に形成され該突出部にコイルが巻装される着磁コアであって、
   前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が小さい小隙間と、前記突出部同士の周方向の隙間の角度範囲が大きい大隙間とを有することを特徴とする着磁コア。

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