JP2014073012A

JP2014073012A - 回転電機

Info

Publication number: JP2014073012A
Application number: JP2012218233A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Terada; 裕一寺田
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP6180719B2

Abstract

【課題】ヨークの振動を抑制することができる回転電機を提供することを目的とする。
【解決手段】回転電機１０は、電機子１２と、板材を曲げ加工することにより筒状に形成されると共に、電機子１２を収容するヨーク３４と、ヨーク３４の内周面に固定され、電機子１２と径方向に対向するマグネット３６と、を備えている。ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａと他の端部３４Ｂとの合わせ部４４には、ヨーク３４の軸方向に隣り合う同士で互いにヨーク３４の周方向の位置が異なる複数の段差部５１〜５３が形成されている。この複数の段差部５１〜５３の各々には、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａに形成された複数の係合凸部５４と、ヨーク３４の周方向における他の端部３４Ｂに形成され、複数の係合凸部５４とそれぞれ係合された複数の係合凹部５６とが設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、電機子と、板材を曲げ加工することにより筒状に形成されると共に、電機子を収容するヨークと、ヨークの内周面に固定され、電機子と径方向に対向するマグネットとを備えた回転電機が知られている。従来の回転電機では、ヨークの周方向における一の端部と他の端部との合わせ部が、ヨークの軸方向に沿って直線状に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３５２７００号公報

ところで、このような回転電機では、電機子の巻線に流れる電流と、マグネットの磁界との間に電磁力が働く。この電磁力は、電機子の回転により変動する。また、この電磁力の変動によりマグネットには加振力が振動として加わる。この振動は、ヨークに伝達され、モータ騒音の発生原因となり得る。

また、従来の回転電機のヨークにおいて、軸方向に沿って直線状に形成された合わせ部は、このヨークの他の部分よりも剛性の低い部分となる。このため、上述のように加振力がマグネットに加わってヨークが径方向に振動した場合には、その合わせ部に応力が集中し、結果としてヨークの振動、ひいては、モータ騒音が大きくなる虞がある。

そこで、本発明は、ヨークの振動を抑制することができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の回転電機は、電機子と、少なくとも一枚の板材を曲げ加工することにより筒状に形成されると共に、前記電機子を収容するヨークと、前記ヨークの内周面に固定され、前記電機子と径方向に対向するマグネットと、前記ヨークの周方向における一の端部と他の端部との合わせ部に形成され、前記ヨークの軸方向に隣り合う同士で互いに前記ヨークの周方向の位置が異なる複数の段差部と、前記複数の段差部の各々に設けられ、前記ヨークの周方向における一の端部に形成された複数の係合凸部と、前記ヨークの周方向における他の端部に形成され、前記複数の係合凸部とそれぞれ係合された複数の係合凹部と、を備えている。

この回転電機によれば、ヨークの周方向における一の端部と他の端部との合わせ部には、ヨークの軸方向に隣り合う同士で互いにヨークの周方向の位置が異なる複数の段差部が形成されている。そして、この各段差部において、係合凸部と係合凹部とが係合されることにより、合わせ部が接合されている。従って、合わせ部において複数の接合箇所がヨークの軸方向に隣り合う同士で互いにヨークの周方向にずれているので、電磁力に起因する加振力がマグネットに加わった場合でも、ヨークの周方向における特定の箇所に応力が集中することを抑制することができる。これにより、ヨークの振動を抑制することができる。

請求項２に記載の回転電機は、請求項１に記載の回転電機において、前記複数の段差部が階段状を成す構成とされている。

この回転電機によれば、複数の段差部が階段状を成している。従って、電磁力に起因する加振力がマグネットに加わった場合でも、ヨークに生じる応力をヨークの周方向に分散することができる。これにより、ヨークの振動をより効果的に抑制することができる。

請求項３に記載の回転電機は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機において、前記ヨークに周方向に延びるリブが形成された構成とされている。

この回転電機によれば、ヨークには、周方向に延びるリブが形成されている。従って、このリブによりヨークの剛性を高めることができるので、ヨークの振動を抑制する効果を高めることができる。

請求項４に記載の回転電機は、請求項３に記載の回転電機において、前記リブが、前記複数の段差部の各々と前記ヨークの軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成された構成とされている。

この回転電機によれば、リブは、複数の段差部の各々とヨークの軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成されている。従って、この複数のリブにより、複数の段差部の各々の剛性を向上させることができるので、ヨークの振動を抑制する効果をより一層高めることができる。

請求項５に記載の回転電機は、請求項１〜請求項４に記載の回転電機において、前記複数の段差部の各々における前記ヨークの軸方向に沿った幅をＡ、前記複数の段差部のうち隣り合う一対の段差部における前記ヨークの周方向に沿ったずらし量をＢとした場合に、Ａ≦Ｂに設定されている。

この回転電機によれば、複数の段差部の各々におけるヨークの軸方向に沿った幅Ａと、複数の段差部のうち隣り合う一対の段差部におけるヨークの周方向に沿ったずらし量Ｂとの関係が、Ａ≦Ｂに設定されている。従って、段差部による接合長さ（幅Ａ）を抑えつつ、ヨークの周方向に隣り合う段差部同士の間隔（ずらし量Ｂ）が広く確保されているので、ヨークに生じる応力をより効果的に分散することができる。これにより、このことによっても、ヨークの振動を抑制する効果を高めることができる。

請求項６に記載の回転電機は、請求項１〜請求項５に記載の回転電機において、前記マグネットが、前記ヨークの内周面に沿って円弧状に形成され、前記合わせ部が、前記マグネットと前記ヨークの周方向にオーバーラップする位置に形成された構成とされている。

この回転電機によれば、複数の段差部を有する合わせ部は、円弧状に形成されたマグネットとヨークの周方向にオーバーラップする位置に形成されている。従って、合わせ部が形成されたことによるヨークの剛性低下分をマグネットにより補うことができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の縦断面図である。図１に示される固定子及び電機子を軸方向から見た図である。図２に示されるヨークの斜視図である。図３に示されるヨークを形成する前の板材を示す二面図（正面図及び側面図）である。図４に示される板材の要部拡大図である。図３に示されるヨークの変形例を示す図である。図５に示される合わせ部の変形例を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示される本発明の一実施形態に係る回転電機１０は、ブラシ付き直流モータであり、電機子１２、固定子１４、フロントハウジング１６、エンドハウジング１８、及び、ブラシ装置２０を備えている。

電機子１２は、シャフト２２、整流子２４、コア２６、及び、巻線２８を有している。シャフト２２は、フロントハウジング１６及びエンドハウジング１８に設けられた一対の軸受３０，３２により回転可能に支持されており、整流子２４及びコア２６は、シャフト２２に固定されている。巻線２８は、コア２６に巻装されており、この巻線２８の端末部は、整流子２４に接続されている。

固定子１４は、ヨーク３４、及び、マグネット３６を有している。ヨーク３４は、後述する如く、概略四角形状の板材（鋼板）を曲げ加工することにより円筒状に形成されている。このヨーク３４の内側には、電機子１２が収容されている。マグネット３６は、図２に示されるように、ヨーク３４の内周面に沿って円弧状に形成されている。このマグネット３６は、ヨーク３４の内周面に例えば接着等により固定されており、電機子１２と径方向に対向されている。なお、本実施形態では、一例として、ヨーク３４の径方向に対向する位置にマグネット３６がそれぞれ設けられている。

図１に示されるように、フロントハウジング１６は、ヨーク３４の軸方向一方側の端部に固定されており、エンドハウジング１８は、ヨーク３４の軸方向他方側の端部に固定されている。ブラシ装置２０は、フロントハウジング１６に固定されている。このブラシ装置２０は、ブラシ３８を有しており、このブラシ３８は、整流子２４に当接されている。

そして、この回転電機１０では、ブラシ３８に電流が供給されると、この電流が整流子２４を介して巻線２８に流れる。また、この巻線２８に流れる電流と、マグネット３６の磁界との間に電磁力が働き、電機子１２が回転される。

続いて、ヨーク３４のより具体的な構成について説明する。

図３に示されるように、ヨーク３４は、一例として、概略四角形状の一枚の板材４０を曲げ加工することにより円筒状に形成されたものである。このヨーク３４の材料となる板材４０は、図４に示されるように、長尺状の素材４２にプレス加工を施すことにより形成される。一枚の素材４２からは、複数の板材４０が連続して形成される。

図３に示されるように、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａと他の端部３４Ｂとの合わせ部４４には、複数の段差部５１，５２，５３が形成されている。この複数の段差部５１，５２，５３は、一例として、階段状を成しており、互いにヨーク３４の周方向の位置が異なっている。つまり、ヨーク３４の軸方向中央側の段差部５２は、ヨーク３４の軸方向一端側の段差部５１に対してヨーク３４の周方向一方側（矢印Ｒ１側）にずれて形成されており、ヨーク３４の軸方向他端側の段差部５３は、ヨーク３４の軸方向中央側の段差部５２に対してヨーク３４の周方向一方側（矢印Ｒ１側）にずれて形成されている。

また、複数の段差部５１，５２，５３の各々には、係合凸部５４及び係合凹部５６がそれぞれ設けられている。複数の係合凸部５４は、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａ（一方の端部）に形成されており、複数の係合凹部５６は、ヨーク３４の周方向における他の端部３４Ｂ（他方の端部）に形成されている。

各係合凸部５４は、ヨーク３４の周方向に沿って他の端部３４Ｂ側へ突出する舌片状に形成されている。この各係合凸部５４は、ヨーク３４の周方向一方側（矢印Ｒ１側）に向かうに従ってヨーク３４の軸方向に沿った幅が広がるように概略台形状に形成されている。

係合凹部５６は、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａ側に開口する切欠き状に形成されている。この係合凹部５６は、係合凸部５４と同様の概略台形状に形成されており、ヨーク３４の周方向一方側（矢印Ｒ１側）に向かうに従ってヨーク３４の軸方向に沿った幅が広がるように形成されている。そして、複数の係合凸部５４が複数の係合凹部５６とそれぞれ係合されることにより、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａと他の端部３４Ｂとの合わせ部４４が接合されている。

図２に示されるように、この複数の段差部５１，５２，５３を有する合わせ部４４は、円弧状に形成されたマグネット３６とヨーク３４の周方向にオーバーラップする位置に形成されている。つまり、この合わせ部４４は、ヨーク３４の周方向におけるマグネット３６が設けられた範囲内に形成されている。

また、ヨーク３４の外周面には、周方向に延びる複数のリブ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂが形成されている。リブ６１Ａ，６１Ｂは、段差部５１とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成されている。同様に、リブ６２Ａ，６２Ｂは、段差部５２とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成されており、リブ６３Ａ，６３Ｂは、段差部５３とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成されている。

また、リブ６１Ａは、段差部５１に設けられた係合凸部５４に対してヨーク３４の軸方向の両側に位置されており、リブ６１Ｂは、段差部５１に設けられた係合凸部５４とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置に形成されている。同様に、リブ６２Ａは、段差部５２に設けられた係合凸部５４に対してヨーク３４の軸方向の両側に位置されており、リブ６２Ｂは、段差部５２に設けられた係合凸部５４とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置に形成されている。また、リブ６３Ａは、段差部５３に設けられた係合凸部５４に対してヨーク３４の軸方向の両側に位置されており、リブ６３Ｂは、段差部５３に設けられた係合凸部５４とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置に形成されている。

また、リブ６１Ａ，６２Ａ，６３Ａは、合わせ部４４が接合された状態では、ヨーク３４の周方向に沿った環状を成している。一方、リブ６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂは、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａから他の端部３４Ｂに亘って延びるレール状に形成されているが、このリブ６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂは、合わせ部４４が接合された状態では、係合凸部５４及び係合凹部５６が形成された部分において途切れた形状となっている。

また、複数の段差部５１，５２，５３は、次のような寸法設定となっている。すなわち、複数の段差部５１，５２，５３の各々におけるヨーク３４の軸方向に沿った幅をＡ、この複数の段差部５１，５２，５３のうち隣り合う一対の段差部におけるヨーク３４の周方向に沿ったずらし量をＢとした場合に、Ａ≦Ｂに設定されている。この複数の段差部５１，５２，５３の幅Ａは、互いに同一に設定されている。また、複数の段差部５１，５２，５３において、ずらし量Ｂは、一定とされている。

なお、上述の複数の段差部５１，５２，５３、複数の係合凸部５４、複数の係合凹部５６、複数のリブ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂは、ヨーク３４の材料となる板材４０がプレス加工される際に形成される（図４参照）。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の一実施形態に係る回転電機１０によれば、ヨーク３４の周方向における一の端部３４Ａと他の端部３４Ｂとの合わせ部４４には、互いにヨーク３４の周方向の位置が異なる複数の段差部５１，５２，５３が形成されている。そして、この各段差部５１〜５３において、係合凸部５４と係合凹部５６とが係合されることにより、合わせ部４４が接合されている。従って、合わせ部４４において複数の接合箇所が互いにヨーク３４の周方向にずれているので、電磁力に起因する加振力Ｆ（図２参照）がマグネット３６に加わった場合でも、ヨーク３４の周方向における特定の箇所に応力が集中することを抑制することができる。これにより、ヨーク３４の振動を抑制することができる。

特に、複数の段差部５１〜５３は、階段状を成している。従って、電磁力に起因する加振力がマグネット３６に加わった場合でも、ヨーク３４に生じる応力をヨーク３４の周方向に分散することができる。これにより、ヨーク３４の振動をより効果的に抑制することができる。

しかも、ヨーク３４には、周方向に延びる複数のリブ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂが形成されている。従って、これら複数のリブ６１Ａ〜６３Ｂによりヨーク３４の剛性を高めることができるので、ヨーク３４の振動を抑制する効果を高めることができる。

また、これら複数のリブ６１Ａ〜６３Ｂは、複数の段差部５１〜５３の各々とヨーク３４の軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成されている。従って、この複数のリブ６１Ａ〜６３Ｂにより、複数の段差部５１〜５３の各々の剛性を向上させることができるので、ヨーク３４の振動を抑制する効果をより一層高めることができる。

また、上述の係合凸部５４及び係合凹部５６を有する複数の段差部５１〜５３や、複数のリブ６１Ａ〜６３Ｂによりヨーク３４の振動を抑えることができるので、ヨーク３４の薄型化が可能になる。これにより、ヨーク３４を軽量化することができる。

また、複数の段差部５１〜５３の各々におけるヨーク３４の軸方向に沿った幅Ａと、複数の段差部５１〜５３のうち隣り合う一対の段差部におけるヨーク３４の周方向に沿ったずらし量Ｂとの関係が、Ａ≦Ｂに設定されている。従って、段差部５１〜５３による接合長さ（幅Ａ）を抑えつつ、ヨーク３４の周方向に隣り合う段差部５１〜５３同士の間隔（ずらし量Ｂ）が広く確保されているので、ヨーク３４に生じる応力をより効果的に分散することができる。これにより、このことによっても、ヨーク３４の振動を抑制する効果を高めることができる。

また、複数の段差部５１〜５３を有する合わせ部４４は、円弧状に形成されたマグネット３６とヨーク３４の周方向にオーバーラップする位置に形成されている。従って、合わせ部４４が形成されたことによるヨーク３４の剛性低下分をマグネット３６により補うことができる。

また、素材４２の長手方向がヨーク３４の周方向と一致するように、素材４２から複数の板材４０を形成しているので、高い歩留まりによる加工が可能となる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上述の本発明の一実施形態において、ヨーク３４は、一枚の板材４０を曲げ加工することにより円筒状に形成されていたが、例えば、図６に示されるように、二枚の板材４０を曲げ加工するか、又は、三枚以上の板材を曲げ加工することにより円筒状に形成されていても良い。つまり、ヨーク３４は、円弧状に曲げ加工された複数の板材４０を組み合わせることにより円筒状に形成されていても良い。なお、この場合においても、合わせ部４４の構造は、上記と同様とされる。

また、ヨーク３４は、円筒状に形成されていたが、筒状であれば、他の断面形状でも良い。

また、複数の段差部５１〜５３は、階段状を成すことにより、互いにヨーク３４の周方向の位置が異なっていたが、例えば、図７に示されるように、少なくともヨーク３４の軸方向に隣り合う同士で互いにヨーク３４の周方向の位置が異なっていれば、階段状を成していなくても良い（階段状以外の形状でも良い）。

また、合わせ部４４には、三つの段差部５１〜５３が形成されていたが、複数の段差部の数はその他でも良い。

また、複数の段差部５１〜５３は、ヨーク３４の周方向一方側（図３の矢印Ｒ１方向）に順にずれていたが、ヨーク３４の周方向他方側（図３の矢印Ｒ２方向）に順にずれていても良い。

また、複数の段差部５１〜５３の幅Ａは、互いに同一に設定されていたが、互いに異なっていても良い。同様に、複数の段差部５１〜５３において、ずらし量Ｂは、一定とされていたが、互いに異なっていても良い。

なお、上記複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０・・・回転電機、１２・・・電機子、１４・・・固定子、１６・・・フロントハウジング、１８・・・エンドハウジング、２０・・・ブラシ装置、２２・・・シャフト、２４・・・整流子、２６・・・コア、２８・・・巻線、３０，３２・・・軸受、３４・・・ヨーク、３４Ａ・・・一の端部、３４Ｂ・・・他の端部、３６・・・マグネット、３８・・・ブラシ、４０・・・板材、４２・・・素材、４４・・・合わせ部、５１，５２，５３・・・段差部、５４・・・係合凸部、５６・・・係合凹部、６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ・・・リブ

Claims

電機子と、
少なくとも一枚の板材を曲げ加工することにより筒状に形成されると共に、前記電機子を収容するヨークと、
前記ヨークの内周面に固定され、前記電機子と径方向に対向するマグネットと、
前記ヨークの周方向における一の端部と他の端部との合わせ部に形成され、前記ヨークの軸方向に隣り合う同士で互いに前記ヨークの周方向の位置が異なる複数の段差部と、
前記複数の段差部の各々に設けられ、前記ヨークの周方向における一の端部に形成された複数の係合凸部と、
前記ヨークの周方向における他の端部に形成され、前記複数の係合凸部とそれぞれ係合された複数の係合凹部と、
を備えた回転電機。
前記複数の段差部は、階段状を成している、
請求項１に記載の回転電機。
前記ヨークには、周方向に延びるリブが形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
前記リブは、前記複数の段差部の各々と前記ヨークの軸方向にオーバーラップする位置にそれぞれ形成されている、
請求項３に記載の回転電機。
前記複数の段差部の各々における前記ヨークの軸方向に沿った幅をＡ、前記複数の段差部のうち隣り合う一対の段差部における前記ヨークの周方向に沿ったずらし量をＢとした場合に、Ａ≦Ｂに設定されている、
請求項１〜請求項４に記載の回転電機。
前記マグネットは、前記ヨークの内周面に沿って円弧状に形成され、
前記合わせ部は、前記マグネットと前記ヨークの周方向にオーバーラップする位置に形成されている、
請求項１〜請求項５に記載の回転電機。