JP2017135966A - ステータ及びステータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の他の目的は、メインヨークの変形を抑えながら補助ヨークをメインヨークに対して固定することにある。
また、本発明の他の目的は、ヨークの磁気回路としての機能を十分に発揮させつつ、ヨークの更なる低コスト化及び軽量化を図ることにある。
以上の構成であれば、ヨークにおいて磁気回路としての機能を十分に発揮させつつ、ヨークの低コスト化及び軽量化を図ることが可能となる。
より詳しく説明すると、界磁用のマグネットの磁束分布において磁束密度が最も高い箇所は、隣接する界磁用のマグネットの間の部分であり、厳密には、当該部分の軸方向中央部である。このため、補助ヨークは、界磁用のマグネットを大きくカバーする必要はなく、軸方向中央部分を重点的にカバーできれば磁気回路としての機能を十分に果たすようになる。以上により、補助ヨークの軸方向の長さの最大値をマグネットの軸方向の長さの最大値以下としたとしても、磁束密度が高い箇所をカバーすることが可能となるので、このような構成とすれば、磁気回路としての機能を保ちつつ、ヨークの更なる低コスト化及び軽量化を図ることが可能となる。
以上の構成であれば、補助ヨークが軸方向中央部、つまり、磁束密度が高い箇所を効果的にカバーすることができる。
以上の構成であれば、面積の広いメインヨークの部分を薄肉化でき、ヨークの更なる軽量化及び低コスト化を図ることができる。
あるいは、上記のステータにおいて、前記補助ヨークは、円環状の部材であり、前記メインヨークの内周面の周に沿って配置されており、前記マグネットは、前記補助ヨークの内周面に配置されていてもよい。
以上の構成であれば、面積の広いメインヨークの部分を薄肉化でき、ヨークの更なる軽量化及び低コスト化を図ることが可能となる。
以上の構成であれば、ヨークを一段と軽量化することが可能となる。具体的に説明すると、磁束密度は、隣接するマグネット間において最も高くなる。これに対して、マグネットの中央部分では磁束密度が最も低くなる。このような磁束分布を考慮し、マグネットの中央部分と径方向に対向する位置には延出片を配置せず、隣接するマグネット間を跨ぐ位置に各延出片を配置した。これにより、適正な磁気回路を構築する上で磁束密度の高い箇所をカバーしつつ、カバーが不要な箇所については、補助ヨーク(厳密には、延出片)を配置しないことで、その分の軽量化を図ることが可能となる。
以上の構成であれば、ヨークを一段と軽量化することが可能となる。具体的に説明すると、磁束密度は、隣接するマグネット間において最も高くなる。これに対して、マグネットの中央部分では磁束密度が最も低くなる。このような磁束分布を考慮し、マグネットの中央部分に対し径方向に対向する位置には孔部を設け、隣接する孔部間に配置される肉部を、隣接するマグネット間を跨ぐ位置(つまり、磁束密度が高い位置に対向するように)に配置した。これにより、適正な磁気回路を構築する上で磁束密度の高い箇所をカバーしつつ、カバーが不要な箇所については、補助ヨーク(厳密には、肉部)を取り除いて軽量化を図ることが可能となる。
補助ヨークをメインヨークに圧入する際にメインヨークが変形し易くなり、メインヨークの変形によりマグネットの取り付け精度が低下する虞がある。そこで、上記のように補助ヨークをメインヨークに圧入する前の時点でメインヨークの内部にマグネットを固定しておけば、メインヨーク内におけるマグネットの取り付け精度が向上し、マグネットの固定状態を安定させることが可能となる。
以上の構成であれば、補助ヨークをメインヨークに対して圧入させる際に補助ヨークのネジ部をメインヨークのネジ部に螺合させた上で補助ヨークをメインヨークに対して相対回転させることで、補助ヨークを容易に圧入することが可能となる。
また、上記の構成であれば、メインヨークの真円度を保ちながら補助ヨークをメインヨークに対して圧入することが可能となる。
さらに、上記の構成であれば、補助ヨークを圧入する際に補助ヨーク(厳密にはネジ部)がメインヨークのネジ部と接触する一方で、それ以外の部分には接触し難くなる。これにより、補助ヨークの圧入時にメインヨーク(厳密にはメインヨークの外周面)からメッキ膜が剥離してしまう事態を回避することが可能となる。
さらにまた、上記の構成であれば、補助ヨークのネジ部とメインヨークのネジ部とが確実に接触するので、補助ヨークとメインヨークとの間のギャップが短くなる。この結果、当該ギャップが大きくなることで生じる弊害を回避又は抑制することが可能となる。
上記の製造方法であれば、補助ヨークをメインヨークの底部から圧入することにより、比較的簡単に補助ヨークをメインヨークに対して固定することが可能となる。
以上の方法であれば、ヨークの磁気回路としての機能を保ちつつ、ヨークの更なる低コスト化及び軽量化を図ることが可能となる。
以上の方法であれば、磁束密度が高い箇所を効果的にカバーすることができる。
以上の方法であれば、補助ヨークの圧入前にメインヨークの内部にマグネットを固定するので、メインヨーク内におけるマグネットの取り付け精度が向上し、以てマグネットの固定状態を安定させることが可能となる。
以上の方法であれば、補助ヨークをメインヨークに対して圧入させる際に、補助ヨークのネジ部をメインヨークのネジ部に螺合させた上で補助ヨークをメインヨークに対して相対回転させることで、補助ヨークを容易に圧入することが可能となる。
また、このとき、メインヨークの真円度を保ちながら補助ヨークをメインヨークに対して圧入することが可能となる。さらに、補助ヨークの圧入時にメインヨークの外周面に荷重が掛かることで当該外周面からメッキ膜が剥離してしまう事態を回避することが可能となる。さらにまた、補助ヨークのネジ部とメインヨークのネジ部とが確実に接触しているので、補助ヨークとメインヨークとの間のギャップが短くなる。
また、本発明のステータ及びその製造方法では、磁束密度の分布に注目し、磁束密度が高い場所に補助ヨークを配置し、磁束密度が低い場所には補助ヨークを配置しないこととした。これにより、ヨークの磁気回路としての機能を十分に発揮させつつ、ヨークの低コスト化及び軽量化を図ることが可能となる。
さらに、本発明のステータ及びその製造方法では、メインヨークの変形を抑えながら補助ヨークをメインヨークに対して固定することが可能となる。
次に、第1実施例に係るステータ2(以下、第1ステータ2A)の構成について説明する。第1ステータ2Aの製造方法は、複数種類考えられる。まず、図2A乃至図2Gを参照しながら、第1ステータ2Aの製造方法について説明する。ちなみに、図2D、図2E及び図2Fに図示の製造方法は、参考例に係る第1ステータ2Aの製造方法である。
図2Aの製造方法では、バーリング加工した第1補助ヨーク22Aを、同図に図示の矢印方向に沿ってメインヨーク21の底部からメインヨーク21に圧入することにより、第1補助ヨーク22Aを固定する。その後、マグネット23をメインヨーク本体部21Bの内側壁(内周面)に貼設する。
次に、第2実施例に係るステータ2(以下、第2ステータ2B)の構成について説明する。第2ステータ2Bは、図5及び図6に示すように、メインヨーク21と、第2補助ヨーク22Bと、界磁用のマグネット23と、を有する。ここで、メインヨーク21の構成及びマグネット23の構成は、上述した第1実施例と同様である。このため、図5及び図6では、メインヨーク21及びマグネット23について第1実施例と同一の符号を付すこととし、また、以下では、メインヨーク21及びマグネット23の構成に関する説明を省略することとする。
次に、第3実施例に係るステータ2(以下、第3ステータ2C)について説明する。第3ステータ2Cは、図7及び図8に示すように、メインヨーク21と、第3補助ヨーク22Cと、界磁用のマグネット23と、を有する。ここで、メインヨーク21の構成及びマグネット23の構成は、上述した第1実施例と同様である。このため、図7及び図8では、メインヨーク21及びマグネット23について第1実施例と同一の符号を付し、また、以下では、メインヨーク21及びマグネット23の構成に関する説明を省略することとする。
次に、第4実施例に係るステータ2(以下、第4ステータ2D)について説明する。第4ステータ2Dは、図9に示すように、有底筒状のメインヨーク421と、第4補助ヨーク22Dと、界磁用のマグネット23と、を有する。マグネット23は、上述した第1実施例と同様の構成となっており、メインヨーク421の内周面に貼設されている。
次に、第5実施例に係るステータ2(以下、第5ステータ2E)について説明する。第5ステータ2Eは、図10の(a)及び(b)に示すように、メインヨーク21と、第5補助ヨーク22Eと、界磁用のマグネット23と、を有する。ここで、メインヨーク21の構成は、上述した第1実施例と同様である。このため、図10の(a)及び(b)では、メインヨーク21について第1実施例と同一の符号を付し、また、以下では、メインヨーク21の構成に関する説明を省略することとする。
以上までに説明してきたように、本発明では、メインヨーク21を薄肉化させながらも適正な磁気回路を構築する目的で補助ヨーク22を使用した。また、マグネット23の軸方向の長さよりも補助ヨーク22の軸方向の長さを小さくし、若しくは双方が同一長さとなるように構成することでヨークの低コスト化及び軽量化を図ることが可能となる。
2 ステータ
2A 第1ステータ
2B 第2ステータ
2C 第3ステータ
2D 第4ステータ
2E 第5ステータ
3 エンドプレート
4 ブラシ
11 回転軸
12 電機子
12A ロータコア
12B コイル
13 整流子
21 メインヨーク
21A 軸受配設部
21B メインヨーク本体部
22 補助ヨーク
22A 第1補助ヨーク
22B 第2補助ヨーク
22C 第3補助ヨーク
22D 第4補助ヨーク
22Da 補助ヨーク側ネジ部
22E 第5補助ヨーク
23 マグネット
24 マグネットホルダ
221 円環状部
222 延出片
321 孔部
322 肉部
421 メインヨーク
421A 軸受配設部
421B メインヨーク本体部
422 メインヨーク側ネジ部
423 係止環部
I 継ぎ目
K1 ボール軸受
K2 ボール軸受
M モータ(回転電機)
Claims (16)
- 回転軸に固定された電機子を格納する有底筒状の回転電機のステータであって、
該ステータは、底部とは反対側に開口部を有するように絞り加工された筒状のメインヨークと、該メインヨークの外周面若しくは内周面に配置された補助ヨークと、前記メインヨークの内部において、前記電機子の外側面と対向するように配置される界磁用のマグネットと、を有して構成されており、
前記補助ヨークは、前記メインヨークの底部から圧入されており、
前記補助ヨークのうちの少なくとも一部は、前記マグネットの少なくとも一部と径方向に対向する位置に配置されていることを特徴とするステータ。 - 前記補助ヨークの軸方向の長さの最大値は、前記マグネットの軸方向の長さの最大値以下であることを特徴とする請求項1に記載のステータ。
- 前記補助ヨークの軸方向の長さ及び前記マグネットの軸方向の長さは、いずれも一定であり、
前記補助ヨークは、該補助ヨークの軸方向の距離の中点と、前記マグネットの軸方向の距離の中点とが、軸方向において一致するように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のステータ。 - 前記補助ヨークの肉厚は、前記マグネットの肉厚より小さく、前記メインヨークの肉厚よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のステータ。
- 前記補助ヨークは円環状の部材であり、前記メインヨークの外周面の周に沿って配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のステータ。
- 前記補助ヨークは、円環状の部材であり、前記メインヨークの内周面の周に沿って配置されており、
前記マグネットは、前記補助ヨークの内周面に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれか一項に記載のステータ。 - 前記補助ヨークは、前記メインヨークの外周面に沿って軸方向に延出した複数の延出片を備えており、
該複数の延出片は、延出片同士の間に間隔を空けながら前記回転軸の回転方向に沿って並んでおり、
前記複数の延出片の各々は、前記メインヨークの外周面において、前記メインヨークの内周面に貼設された隣接するマグネット間を跨ぐ位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のステータ。 - 前記補助ヨークは、円環状の部材であって、前記メインヨークの外周面の周に沿って配置されており、
前記補助ヨークには、前記マグネットの極数分の孔部が形成されており、
前記孔部は、前記メインヨークの外周面において、前記メインヨークの内周面に貼設された前記マグネットの位置と径方向に対向する位置に配置されるとともに、前記孔部以外の肉部のうち、隣接する孔部間に配置される部分は、前記メインヨークの外周面において、前記メインヨークの内周面に貼設された隣接するマグネット間を跨ぐ位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のステータ。 - 円環状の前記補助ヨークの継ぎ目は、前記メインヨークの外周面において、前記メインヨークの内周面に貼設された隣接する前記マグネット間と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項5又は請求項8に記載のステータ。
- 前記補助ヨークは、前記メインヨークの内部に前記マグネットが固定された後に前記メインヨークの底部から圧入されたことを特徴とする請求項5又は請求項8に記載のステータ。
- 前記補助ヨークの内周面には、前記メインヨークの外周面に形成されたメインヨーク側ネジ部と係合している補助ヨーク側ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項5又は請求項8に記載のステータ。
- 回転軸に固定された電機子を格納する有底筒状の回転電機のステータの製造方法であって、
前記ステータは、有底筒状のメインヨークと、該メインヨークの外周面若しくは内周面に配置された補助ヨークと、前記メインヨークの内部において、前記電機子の外側面と対向するように配置される界磁用のマグネットと、を有して構成されるものであり、
絞り加工により、底部とは反対側に開口部を有する前記メインヨークを形成するメインヨーク形成工程と、
前記メインヨークの内部において前記マグネットを固定するマグネット固定工程と、
前記補助ヨークのうちの少なくとも一部が前記マグネットの少なくとも一部と径方向に対向する位置に配置されるように、前記補助ヨークを前記メインヨークの底部から圧入して固定する補助ヨーク固定工程と、を行うことを特徴とするステータの製造方法。 - 前記補助ヨーク固定工程では、前記メインヨークの外周面に対し、前記マグネットの軸方向の長さよりも小さい軸方向の長さを有するように形成された前記補助ヨークを固定することを特徴とする請求項12に記載のステータの製造方法。
- 前記補助ヨーク固定工程では、前記補助ヨークの軸方向の距離の中点と前記マグネットの軸方向の距離の中点とが軸方向において一致するように前記補助ヨークを固定することを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のステータの製造方法。
- 前記マグネット固定工程を行った後に前記補助ヨーク固定工程を行うことを特徴とする請求項12乃至14のいずれか一項に記載のステータの製造方法。
- 前記補助ヨーク固定工程では、円環状の前記補助ヨークの内周面に形成された補助ヨーク側ネジ部を、前記メインヨークの外周面に形成されたメインヨーク側ネジ部と係合させながら前記補助ヨークを前記メインヨークの底部から圧入することを特徴とする請求項12乃至15のいずれか一項に記載のステータの製造方法。
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