JP3724426B2 - 直流モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の永久磁石を主磁極として具備し、且つ隣合う主磁極間に補極を配置した直流モータに関し、特に主磁極と補極とを同時に固定する磁石固定部材に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特開2000-261989 公報に記載された直流モータがある。
この直流モータは、周方向に隣合う主磁極同士の間に補極を配置し、その補極を主磁極と共に磁石固定部材によって固定している。
磁石固定部材100 は、図９（ａ）に示す様に、弾性を有する金属板を略コの字状に折り曲げて設けられ、対向する側面110 同士の間に補極200 （図１０参照）を配置するための補極スペース120 を形成している。また、両側面110 の内径側端部がそれぞれ対向する様に内側に折り曲げられ、その折り曲げ片130 の軸方向端部が側面110 から切り離されて径方向に弾性変形可能な弾性係止片140 として設けられている。
【０００３】
補極200 は、図１０（ａ）に示す様に、弾性係止片140 を外側（図１０の下側）に押し開いて、軸方向から磁石固定部材100 の内部に挿入され、図１０（ｂ）に示す様に、補極スペース120 に配置される。
補極スペース120 に配置された補極200 は、弾性係止片140 の端部に設けられた係止部150 によって軸方向の移動が阻止され、且つ補極200 の外径側端面が磁石固定部材100 の上壁面160 に設けられた切り起こし片170 によって支持され、補極200 の内径側端面が折り曲げ片130 によって支持されることで径方向に位置決めされている。
【０００４】
なお、折り曲げ片130 に設けられた弾性係止片140 は、図９（ｂ）に示す様に、補極スペース120 に補極200 が配置されていない状態で、折り曲げ片130 に対し弾性係止片140 の端部（係止部150 ）側が図示上方へ若干傾斜して設けられている。従って、補極スペース120 に補極200 が配置されると、図１０（ｂ）に示す様に、弾性係止片140 が折り曲げ片130 と略同一平面となり、弾性係止片140 に弾力が発生する。これにより、補極200 は、弾性係止片140 から弾力を受けて図示上方へ付勢され、補極200 の外径側端面が切り起こし片170 に支持されることにより、径方向の移動が規制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の弾性係止片140 は、補極200 を軸方向から挿入する際に、外側へ開くために、軸方向にある程度の長さＬ（図９（ｂ）参照）を必要とする。このため、補極スペース120 に補極200 を配置した状態において、弾性係止片140 に生じる弾力は比較的小さく、補極200 の径方向移動を確実に阻止できるだけの押圧力が得られる訳ではない。従って、電機子の回転振動、電機子反作用等により補極200 が径方向に移動し、その影響で弾性係止片140 が外側（モータの内径側）へ変形して電機子と干渉することがあった。
【０００６】
また、補極200 の移動によって必要以上に弾性係止片140 に応力が掛かり、弾性係止片140 が折損することもある。
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、主磁極間にそれぞれ磁石固定部材を介して補極が配置される直流モータにおいて、磁石固定部材により補極を安定して保持でき、補極の移動を阻止することで、磁石固定部材に設けられる弾性係止片の折損あるいは変形を防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
磁石固定部材は、弾性を有する金属板を略コの字状に折り曲げて周方向に対向する一組の側面を設け、この両側面間に補極を配置するための補極スペースを形成すると共に、両側面の内径側端部が周方向に対向する様に内側に折り曲げられ、その折り曲げ片の軸方向端部が側面から切り離されて径方向に弾性変形可能な弾性係止片として設けられ、更に折り曲げ片の一部に弾力を発生できる弾性突起部が設けられており、
補極は、弾性係止片を外側へ押し開いて、軸方向から補極スペースに挿入され、弾性突起部から受ける弾力によって外径側へ押圧保持されている。
【０００８】
この構成によれば、補極スペースに配置された補極が弾性突起部の弾力を受けて外径側へ押圧されることにより、補極のがたつきを防止でき、補極を安定して保持できる。その結果、補極を保持するために弾性係止片に加わる荷重を小さくでき、且つ電機子の回転振動、電機子反作用等による補極の移動を阻止できるので、弾性係止片の折損や変形が無くなり、弾性係止片と電機子との干渉を防止できる。
【０００９】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した直流モータにおいて、
弾性突起部は、折り曲げ片の一部を凸状に変形させて設けられている。
この場合、弾性突起部を容易に形成でき、且つ折り曲げ片に対し弾性突起部を複数箇所に設けることも容易である。
【００１０】
（請求項３の手段）
請求項１または２に記載した直流モータにおいて、
弾性係止片は、折り曲げ片の軸方向両側にそれぞれ設けられており、各弾性係止片の軸方向端部には、補極スペースに配置された補極の軸方向端面を支持する係止部が設けられている。
これにより、補極の軸方向の移動を阻止できるので、補極のがたつきを防止でき、より安定して補極を保持できる。
【００１１】
（請求項４の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの直流モータにおいて、
磁石固定部材は、補極スペースに配置される補極の外径側端面を複数箇所で支持する外径支持部を有している。
この場合、外径支持部により補極の外径側端面を複数箇所で支持できるので、磁石固定部材の面で受ける場合と比較して補極のがたつきを小さくでき、より安定して補極を保持することが可能である。
【００１２】
（請求項５の手段）
請求項４に記載した直流モータにおいて、
磁石固定部材は、補極スペースに配置される補極の外径側端面と径方向に対向する基底面を有し、外径支持部は、基底面の一部を補極スペース側へ切り起こして設けられている。
この場合、外径支持部を容易に形成でき、且つ基底面に対し外径支持部の数を変更することも容易である。
【００１３】
（請求項６の手段）
請求項４または５に記載した直流モータにおいて、
外径支持部は、プレス加工によって形成されている。
この場合、外径支持部を磁石固定部材の成形と同時に設けることができる。
【００１４】
（請求項７の手段）
請求項６に記載した直流モータにおいて、
補極スペースに配置される補極の外径側端面と基底面との間の径方向距離が、外径支持部の長さより小さく設定されている。
この構成では、補極の外径側端面と基底面との間の径方向距離を小さくできるので、磁石固定部材全体の径方向高さを低く設計できる。
【００１５】
（請求項８の手段）
請求項６または７に記載した直流モータにおいて、
外径支持部は、自身の長さ方向の略中央部が補極の外径側端面と接触する様に、略円弧形状または略Ｖ字形状にプレス成形されている。
この構成によれば、補極の外径側端面と基底面との間に生じる空間の径方向距離を小さくしても、それに合わせて外径支持部の長さを短くする必要がないので、外径支持部をプレス成形によって容易に設けることができる。つまり、外径支持部の長さをプレス成形が可能な長さに設定できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は磁石固定スプリングの斜視図、図３は直流モータの断面図である。
本実施例の直流モータ１は、例えば自動車用スタータに用いられるもので、図３に示す様に、複数個の永久磁石を主磁極２としてヨーク３の内周方向に等間隔に配置し、且つ周方向に隣合う主磁極２間にそれぞれ磁石固定スプリング４（本発明の磁石固定部材）を介して補極５を配置している。
【００１７】
主磁極２として使用される磁石は、半径方向にＳ極とＮ極が現れる様に着磁され、且つ周方向に隣合う磁石同士は、互いの磁極が異なる（Ｓ極とＮ極が反対）ように着磁されている。
補極５は、主磁極２と同様に永久磁石が使用され、周方向にＳ極とＮ極が現れる様に着磁されている。但し、隣接する主磁極２の内周側に現れる磁極と同一極性を有する様に着磁されている。
【００１８】
磁石固定スプリング４は、図１に示すように、弾性を有する金属板（例えばステンレス板）を略コの字状に折り曲げて設けられ、そのコの字内部に補極５を配置するための補極スペースＳ（図２（ａ）参照）を形成している。
この磁石固定スプリング４は、コの字を形成する基底面４ａと一組の側面４ｂとを有し、基底面４ａに複数の外径支持部４ｃが設けられている。この外径支持部４ｃは、補極スペースＳに配置される補極５の外径側端面を支持するもので、基底面４ａの一部を内側（補極スペースＳ側）へ切り起こして設けられている。
【００１９】
また、磁石固定スプリング４の両側面４ｂは、内径側端部が周方向に対向する様に内側に折り曲げられ、その折り曲げ片４ｄの軸方向両側部分が側面４ｂから切り離されて径方向に弾性変形可能な弾性係止片４ｅが設けられている。この弾性係止片４ｅの軸方向端部は、基底面４ａ側へ折り曲げられて、補極５の軸方向端面を支持する係止部４ｆとして設けられている。
更に、折り曲げ片４ｄの略中央部には、折り曲げ片４ｄの一部を基底面４ａ側へ凸状に変形させることにより、弾力を発生できる弾性突起部４ｇが設けられている。
【００２０】
次に、磁石固定スプリング４による主磁極２および補極５の固定方法について説明する。
まず、磁石固定スプリング４に対し軸方向から補極５を組み付ける。この時、補極５を挿入する前の磁石固定スプリング４は、図２（ａ）に示す様に、弾性係止片４ｅの係止部４ｆ側が折り曲げ片４ｄに対し図示上方へ若干傾斜して設けられている。従って、補極５の組み付けは、弾性係止片４ｅを若干広げた状態で行われる。
【００２１】
磁石固定スプリング４に組み付けられる補極５は、図２（ｂ）に示す様に、基底面４ａに設けられた外径支持部４ｃと折り曲げ片４ｄに設けられた弾性突起部４ｇとの間をスライドさせながら磁石固定スプリング４の内部に挿入され、補極スペースＳに配置される。補極スペースＳに配置された補極５は、図２（ｃ）に示す様に、弾性突起部４ｇから受ける弾力によって外径側（図示下方）へ押圧され、基底面４ａに設けられた外径支持部４ｃとの間に保持される。
また、弾性係止片４ｅの係止部４ｆが補極５の軸方向端面を支持することにより、補極５の軸方向の移動が阻止される。
【００２２】
続いて、周方向に隣合う主磁極２間に、補極５が組み付けられた磁石固定スプリング４を軸方向から挿入する。ここで、単体の磁石固定スプリング４は、基底面４ａの周方向幅が周方向に隣合う主磁極２間の距離と略等しく設けられ、両側面４ｂが若干外側へ開いた状態に設けられている。これにより、主磁極２間に挿入された磁石固定スプリング４は、２枚の側面４ｂがそれぞれ主磁極２の周方向側面４ｂに対し弾力を付与して当接し、その反力によって主磁極２間に固定される。
【００２３】
また、主磁極２は、周方向の両側から磁石固定スプリング４の弾力を受けることで強固に固定される。
この後、図３に示す様に、磁石固定スプリング４の軸方向両端部に設けられた係止片４ｈをそれぞれ外側へ開くことにより、主磁極２の軸方向端面が係止片４ｈに支持されて、主磁極２の軸方向の移動が規制される。
【００２４】
（実施例の効果）
本実施例の磁石固定スプリング４によれば、補極スペースＳに補極５を配置した状態で、折り曲げ片４ｄに設けた弾性突起部４ｇに弾力を発生させることができ、その弾力によって補極５を外径側へ押圧し、外径支持部４ｃとの間に強固に保持できる。これにより、補極５のがたつきを防止でき、補極５を安定して保持できる。
【００２５】
この結果、弾性突起部４ｇを有していない従来の磁石固定スプリングを使用した場合と比較すると、補極５を保持するための押圧力を殆ど弾性突起部４ｇに持たせることができるため、弾性係止片４ｅに加わる荷重を小さくできる。また、電機子６（図３参照）の回転振動、電機子反作用等による補極５の移動を阻止できるので、弾性係止片４ｅの折損や変形が無くなり、弾性係止片４ｅと電機子６との干渉を防止できる。
【００２６】
（第２実施例）
図４は磁石固定スプリング４の斜視図である。
本実施例は、磁石固定スプリング４の外径支持部４ｃをプレス加工により円弧形状とした場合の一例である。
第１実施例では、磁石固定スプリング４の基底面４ａに対して外径支持部４ｃを略直角に折り曲げているが、この場合、補極５の外径側端面と基底面４ａとの間の径方向距離を外径支持部４ｃの長さだけ確保する必要がある。
【００２７】
そこで、前記の径方向距離を小さくするために、外径支持部４ｃの長さを短くすることが考えられるが、外径支持部４ｃの長さを短くするとプレス加工が困難になる。言い換えると、プレス加工によって外径支持部４ｃを設けるためには、外径支持部４ｃの長さをある程度確保する必要がある。
このため、第１実施例に示した構成では、外径支持部４ｃにある程度の長さを必要とするため、前記の径方向距離を小さくすることにも限界がある。
【００２８】
これに対し、本実施例では、外径支持部４ｃを円弧形状としているので、図５に示す様に、補極５の外径側端面と基底面４ａとの間の径方向距離Ｄを外径支持部４ｃの長さに関係無く小さくできる。その結果、磁石固定スプリング４の径方向高さを小さく設計することが可能であり、延いてはヨーク３（図３参照）の外径を小さくして直流モータ１を小型化できる。
なお、本実施例の磁石固定スプリング４は、第１実施例に対して外径支持部４ｃの形状が異なるだけで、磁石固定スプリング４に対する補極５の組み付け方法（図６参照）は同じである。
【００２９】
（第３実施例）
図７は磁石固定スプリング４の断面図である。
本実施例は、第２実施例の変形例であり、図７に示す様に、外径支持部４ｃを（ａ）略Ｖ字形状、または（ｂ）略Ｕ字形状にプレス成形したもので、第２実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
（第４実施例）
図８は磁石固定スプリング４の断面図である。
本実施例は、図８に示す様に、磁石固定スプリング４の外径支持部４ｃを基底面４ａに対して傾斜した状態に折り曲げた場合の一例である。この構成では、外径支持部４ｃの長さが第１実施例と同じでも、外径支持部４ｃを傾斜することで、補極５の外径側端面と基底面４ａとの間の径方向距離を小さくできる。
この構成では、基底面４ａに対する外径支持部４ｃの傾斜角度を自由に設定できるので、その傾斜角度に応じて前記の径方向距離を容易に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁石固定スプリングの斜視図である（第１実施例）。
【図２】磁石固定スプリングに補極を組み付ける工程図である（第１実施例）。
【図３】直流モータの断面図である。
【図４】磁石固定スプリングの斜視図である（第２実施例）。
【図５】磁石固定スプリングの断面図である（第２実施例）。
【図６】磁石固定スプリングに補極を組み付ける工程図である（第２実施例）。
【図７】磁石固定スプリングの断面図である（第３実施例）。
【図８】磁石固定スプリングの断面図である（第４実施例）。
【図９】磁石固定スプリングの軸方向から見た正面図（ａ）とＢ−Ｂ断面図（ｂ）である（従来技術）。
【図１０】磁石固定スプリングに補極を組み付ける工程図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ 直流モータ
２ 主磁極（永久磁石）
３ ヨーク
４ 磁石固定スプリング（磁石固定部材）
４ａ 基底面
４ｂ 側面
４ｃ 外径支持部
４ｄ 折り曲げ片
４ｅ 弾性係止片
４ｆ 係止部
４ｇ 弾性突起部
５ 補極
Ｓ 補極スペース

Claims (8)

1. 複数個の永久磁石を主磁極としてヨークの内周方向に等間隔に配置し、且つ隣合う前記主磁極間にそれぞれ磁石固定部材を介して補極が配置される直流モータであって、
   前記磁石固定部材は、弾性を有する金属板を略コの字状に折り曲げて周方向に対向する一組の側面を設け、この両側面間に前記補極を配置するための補極スペースを形成すると共に、前記両側面の内径側端部が周方向に対向する様に内側に折り曲げられ、その折り曲げ片の軸方向端部が前記側面から切り離されて径方向に弾性変形可能な弾性係止片として設けられ、更に前記折り曲げ片の一部に弾力を発生できる弾性突起部が設けられており、
   前記補極は、前記弾性係止片を外側へ押し開いて、軸方向から前記補極スペースに挿入され、前記弾性突起部から受ける弾力によって外径側へ押圧保持されていることを特徴とする直流モータ。
2. 請求項１に記載した直流モータにおいて、
   前記弾性突起部は、前記折り曲げ片の一部を凸状に変形させて設けられていることを特徴とする直流モータ。
3. 請求項１または２に記載した直流モータにおいて、
   前記弾性係止片は、前記折り曲げ片の軸方向両側にそれぞれ設けられており、各弾性係止片の軸方向端部には、前記補極スペースに配置された前記補極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直流モータ。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの直流モータにおいて、
   前記磁石固定部材は、前記補極スペースに配置される前記補極の外径側端面を複数箇所で支持する外径支持部を有していることを特徴とする直流モータ。
5. 請求項４に記載した直流モータにおいて、
   前記磁石固定部材は、前記補極スペースに配置される前記補極の外径側端面と径方向に対向する基底面を有し、
   前記外径支持部は、前記基底面の一部を前記補極スペース側へ切り起こして設けられていることを特徴とする直流モータ。
6. 請求項４または５に記載した直流モータにおいて、
   前記外径支持部は、プレス加工によって形成されていることを特徴とする直流モータ。
7. 請求項６に記載した直流モータにおいて、
   前記補極スペースに配置される前記補極の外径側端面と前記基底面との間の径方向距離が、前記外径支持部の長さより小さく設定されていることを特徴とする直流モータ。
8. 請求項６または７に記載した直流モータにおいて、
   前記外径支持部は、自身の長さ方向の略中央部が前記補極の外径側端面と接触する様に、略円弧形状または略Ｖ字形状にプレス成形されていることを特徴とする直流モータ。

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