JP4598243B2 - 回転磁界型電動機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転磁界型電動機に係り、詳しくはマグネット飛散防止用のカバーを備えたロータを有する回転磁界型電動機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ロータの外周側にマグネットを装着した回転磁界型電動機においては、マグネットがロータから外れるなどして飛び散ることを防ぐために、該マグネットを覆うようにカバーを設ける構成が多く採用されている。
【0003】
この構成として、例えば、実開平6−5351公報に開示されたものが挙げられる。この構成では、円筒状のロータ鉄心の外周に配置された複数個のマグネットのロータ鉄心の軸方向における両端面に平板状非磁性金属端板を設け、マグネットの外側に非磁性金属パイプを焼ばめまたは圧入し、非磁性金属パイプの両端を内径方向に折り曲げてマグネットを覆うようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構成では、マグネットを覆うために、2枚の平板状非磁性金属端板と、非磁性金属パイプとの3部品をロータ鉄心側に組み付けるようになっており、作業性がよいとは言い難い状態であった。また、非磁性金属パイプの両端を折り曲げる際、平板状非磁性金属端板とマグネットとが接触した状態で前記折曲げ加工がなされるため、この加工時の衝撃などによって、マグネットに割れや欠けなどが発生する虞があった。
【0005】
本発明の目的は、部品点数を低減して組み付け時の作業性向上を図るとともに、マグネットの破損を防止して信頼性向上を図ることができる回転磁界型電動機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、ロータ鉄心にマグネットが装着されたロータと、該ロータの外側に配置されたコア鉄心に巻線が巻装されたステータとを備える回転磁界型電動機であって、前記ロータ鉄心には、その軸方向における前記マグネットの一端側に、該ロータ鉄心の軸方向において該マグネットとの間に空隙を挟んで磁性材からなる鍔部が設けられるとともに、該鍔部と該マグネットとの間に前記軸方向における前記マグネットの位置決めを行うための段部が設けられており、前記マグネットの外側には、非磁性材からなる略有底円筒状のカバーが、該カバーに前記マグネットが圧入されるように装着され、該カバーの装着状態では、該カバーの底部に形成された孔に前記ロータ鉄心が挿通されるとともに、該カバーの底部に前記マグネットにおける前記軸方向の反鍔部側の端部が当接されており、該カバーは、その前記軸方向における反底部側の端部が前記鍔部にカシメ固定されていることを要旨とする。
【0007】
この発明によれば、マグネットがロータ鉄心から外れたり、該マグネットが破損して破片が発生した場合に、これらが飛び散って、回転磁界型電動機の内部を傷つけたり、ロータの回転に支障を与えたり、また、回転磁界型電動機の外部に飛び出したりする虞がなくなる。また、マグネットの軸方向の両端に、ロータ鉄心とは別体の端板を配置して、カバーとともに前記マグネットを収容する空間を形成するようにした場合に比較して、部品点数を少なくすることができる。更に、カバーをカシメ固定する際に該カバーに加えられる衝撃などが鍔部に及んでも、該鍔部とマグネットとの間の空隙の存在により、マグネットに直接的には伝えられ難くなるため、マグネットが破損し難くなる。
また、ロータの回転効率のよい位置にマグネットを装着できるように段部の前記軸方向の大きさを設定しておくことで、マグネット装着作業の効率がよくなる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記マグネットと前記コア鉄心とが前記軸方向においてほぼ等しい長さに形成されていることを要旨とする。
【0009】
この発明によれば、マグネットとコア鉄心との間で互いに過不足なく磁束が作用するようになる。マグネット及びコア鉄心のどちらか一方が他方に対して極端に長く形成されていれば、その長い方のものが発生させる磁束の一部は、ロータの回転のためには不要なものとなるためである。したがって、ロータの回転効率を向上させることが可能になる。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記マグネットと前記コア鉄心との間隔が、前記空隙の前記軸方向における大きさよりも小さくなるように設定されていることを要旨とする。
【0011】
この発明によれば、マグネットとコア鉄心との間の距離が、マグネットと鍔部との間の距離よりも小さくなるため、マグネットとコア鉄心との間の磁束が鍔部側に行き難くなる。つまり、マグネット及びコア鉄心の磁束の鍔部側への漏れが抑えられ、ロータの回転効率を向上させることが可能になる。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の発明において、前記鍔部が、前記軸方向において前記巻線よりも外側に配置されていることを要旨とする。
【0013】
この発明によれば、巻線と鍔部との間隔を大きく確保することが可能になる。
したがって、巻線から発生する磁束が鍔部側に漏れ難くなるため、ロータの回転効率を向上させることが可能になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態を図1に従って説明する。図1は、本発明の電動機のロータとステータとを軸方向にカットした状態を示す断面図である。
【0015】
図1に示すように、回転磁界型電動機(以下、単に電動機と呼ぶ)11は、ロータ12とステータ13とを備えている。
ロータ12は、略円柱状のロータ鉄心14を備えている。ロータ鉄心14には、基台部15が形成され、その軸方向の両側には大径軸部16及び小径軸部17が形成されている。基台部15と、各軸部16,17との間には、基台部15及び大径軸部16よりも大きい径を有する鍔部18,19が形成されている。両鍔部18,19の外径は等しく設定されている。基台部15には、鍔部18に隣接して、該基台部15の他の部分よりも径が大きく設定された段部20が形成されている。
【0016】
基台部15には、段部20に隣接して鍔部19側に弓状のマグネット21が複数極固着されている。この段部20は、マグネット21を基台部15に組み付ける際の軸方向に関しての位置決め案内部として機能している。マグネット21の外周部分の径は、両鍔部18,19の外径よりも僅かに大きくなるように設定されている。
【0017】
マグネット21と、各鍔部18,19との間には、空隙22,23が形成されるようになっている。空隙22の軸方向における大きさは、段部20の前記軸方向における大きさに等しく、その大きさは所定値以上になるように設定されている。また、空隙23の軸方向における大きさは、基台部15の段部20以外の部分の前記軸方向における大きさと、マグネット21の前記軸方向における大きさとの差に等しく、その差は所定値以上になるように設定されている。
【0018】
マグネット21の外側には、非磁性体からなるカバー24が装着されている。カバー24は、マグネット21側に装着されていない単体の状態では、その内径がマグネット21の外径よりも僅かに小さく形成された円筒状を呈するように形成されている。つまり、マグネット21はカバー24に圧入された状態にあり、前記固着と相俟って、該マグネット21のロータ鉄心14に対しての固定状態は信頼性の高いものになっている。カバー24は、マグネット21に外嵌された状態でその両端が、マグネット21に対する両鍔部18,19の軸方向の外側において、全周に亘って径方向の内側に折り曲げられるようにしてカシメ固定されている。これにより、マグネット21は、基台部15、両鍔部18,19及びカバー24によって形成された空間内に収容されるようになっている。
【0019】
ステータ13は、ロータ12を覆うようにロータ12の外側に配置されている。ステータ13は、巻線25が巻装された複数のコア鉄心26を備えている。コア鉄心26は、軸方向の長さが、マグネット21とほぼ等しくなるように形成されている。また、コア鉄心26とマグネット21との間隔は、各空隙22,23の軸方向における大きさよりも小さくなるように設定されている。また、両鍔部18,19は、軸方向において、巻線25よりも外側に配置された状態になっている。
【0020】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(1) マグネット21を、基台部15、両鍔部18,19及びカバー24で形成した空間内に収容するようにした。これによれば、マグネット21が基台部15から外れたり、該マグネット21が破損して破片が発生した場合に、これらが飛び散って、電動機11内を傷つけたり、ロータ12の回転に支障を与えたり、また、電動機11外部に飛び出したりする虞がなくなる。したがって、電動機11の信頼性を向上させることができる。
【0021】
(2) ロータ鉄心14に両鍔部18,19を一体形成した。これにより、マグネットの軸方向の両端に、ロータ鉄心とは別体の端板を配置して、カバー24とともに前記マグネットを収容する空間を形成するようにした場合に比較して、部品点数を少なくすることができる。したがって、組立時の作業性の向上や、部品管理の負担軽減を図ることが可能になる。
【0022】
(3) カバー24の両端を、ロータ鉄心14に一体形成した両鍔部18,19に対応する箇所において折り曲げるようにした。これにより、前記ロータ鉄心とは別体の端板をマグネットの軸方向の両端に接触するように配置した場合に比較して、カバー24のカシメ代のバラツキが減少し、カシメ作業が容易になる。前記端板を前記マグネットに接触させた構成では、前記カバー24のカシメ代が、製造上バラツキ易い前記マグネットの寸法に左右されてしまうためである。
【0023】
(4) 両鍔部18,19とマグネット21との間にそれぞれ空隙22,23を設けた。このため、カバー24の端部を折り曲げ形成する際に該端部に加えられる衝撃などが両鍔部18,19に及んでも、空隙22,23の存在により、マグネット21に直接的には伝えられ難くなるため、マグネット21が破損し難くなる。つまり、マグネット21の破損によるロータ12の回転効率の低下や、ロータ12のモーメントのバラツキなどが発生しにくくなる。
【0024】
(5) マグネット21と鍔部19との間に空隙23があるため、マグネット21の寸法精度が多少甘く、その軸方向寸法に多少のバラツキがあったとしても、組み付け上の支障にはなり難い。
【0025】
(6) マグネット21とコア鉄心26とが軸方向においてほぼ等しい長さに形成されるようにした。これにより、マグネット21とコア鉄心26との間で互いに過不足なく磁束が作用するようになる。マグネット21及びコア鉄心26のどちらか一方が他方に対して極端に長く形成されていれば、その長い方のものが発生させる磁束の一部は、ロータ12の回転のためには不要なものとなるためである。したがって、ロータ12の回転効率を向上させることが可能になる。
【0026】
(7) マグネット21とコア鉄心26との間隔が、各空隙22,23の軸方向における大きさよりも小さくなるように設定した。マグネット21とコア鉄心26との間の距離が、マグネット21と各鍔部18,19との間の距離よりも小さくなるため、マグネット21とコア鉄心26との間の磁束が両鍔部18,19側に行き難くなる。つまり、マグネット21及びコア鉄心26の磁束の両鍔部18,19側への漏れが抑えられ、ロータ12の回転効率を向上させることが可能になる。
【0027】
(8) 両鍔部18,19を、軸方向において巻線25よりも外側に配置した。これにより、巻線25と両鍔部18,19との間隔を大きく確保することが可能になる。したがって、巻線25から発生する磁束が両鍔部18,19側に漏れ難くなるため、ロータ12の回転効率を向上させることが可能になる。
【0028】
(9) 鍔部18とマグネット21との間に段部20を設け、基台部15にマグネット21を組み付ける際の軸方向に関しての位置決め案内をさせた。これにより、ロータ12の回転効率のよい位置にマグネット21を装着できるように段部20の軸方向の大きさを設定しておくことで、マグネット21の装着作業の効率がよくなる。
【0029】
(第2の実施形態)
この第2の実施形態は、前記第1の実施形態においてロータ鉄心14及びカバー24の構成を変更したものであり、その他の点では第1の実施形態と同一の構成になっている。従って、第1の実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【0030】
図2に示すように、第1の実施形態において小径軸部17よりも大径に形成されていた基台部15の径は、小径軸部17の径と等しくなるように形成されている。また、鍔部19は設けられず、大径軸部16と基台部15との間に鍔部18が設けられているのみである。基台部15に固着されたマグネット21の外側に、該マグネット21が圧入されるように嵌合された非磁性体からなるカバー30は、図2及び図3に示すように、略有底円筒状を呈している。カバー30は、該カバー30の底部31に形成された孔32に小径軸部17が挿通された状態で、マグネット21が底部31に当接するまで大径軸部16側に押し込まれ、該カバー30の開口端部が鍔部18の大径軸部16側で径方向の内側に折り曲げられるようにしてカシメ固定されている。これにより、マグネット21は、基台部15、鍔部18及びカバー30によって形成された空間内に収容されるようになっている。
【0031】
本実施形態では、上記の第1の実施形態における(1),(2),(4)及び(6)〜(9)に相当する効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
(10) 前記第1の実施形態のようなマグネット21の両端側に鍔部18,19が配置された構成に比較して、マグネット21を覆うカバーの軸方向における外形寸法を小さくすることができる。つまり、ロータ12の、比較的径が大きくなる部分を軸方向に小さくすることができる。これにより、電動機11の小型化が可能になる。
【0032】
(11) カバー30をロータ鉄心14に固定するためのカシメ加工の箇所が、鍔部18側のみとなるため、前記第1の実施形態のようなカバー24の両端に対してカシメ加工を行う構成に比較して、該カシメ加工にかかる加工コストを低減することができる。
【0033】
実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
○ マグネット21は、弓状でなく、平板状であってもよい。例えば、図4に示すように、基台部15を断面多角形状に形成し、その周面に平板状のマグネット21を固着する。これによれば、マグネット21を弓状に形成する場合に比較して、マグネット21を基台部15の形状に合わせ易くなる。
【0034】
○ マグネット21は、カバー24(または30)に圧入した状態でなくてもよい。予めマグネット21が基台部15に固着されていれば、例えば、マグネット21とカバー24(または30)との間に、径方向に隙間が介在するように設定されていてもよい。
【0035】
○ マグネット21を基台部15に予め固着させず、カバー24(または30)に圧入することで、基台部15とカバー24(または30)とによって挟持固定させるようにしてもよい。
【0036】
○ カバー24(または30)の端部を全周に亘って折り曲げ形成してカシメ固定するようにしたが、例えば、該端部において周方向の一部にカシメ固定用の爪部を軸方向に延設し、この爪部を折り曲げ形成するようにしてもよい。この場合、折り曲げ形成する部分の大きさを小さくすることができるため、折り曲げ加工が容易になる。
【0037】
○ 第2の実施形態において、マグネット21を弓状でなく、内径が基台部15及び小径軸部17の外径にほぼ等しいリング状のものとしてもよい。第2の実施形態では、基台部15と小径軸部17とが同径に形成されているとともに、基台部15と小径軸部17との間に鍔部が設けられていないため、マグネット21をリング状のものとしても、小径軸部17側から装着することが可能になる。
【0038】
○ 第2の実施形態において、基台部15が小径軸部17よりも大径に形成されていてもよい。この場合、カバー30の孔32の径が基台部15の径と小径軸部17の径との間の大きさに設定されていれば、カバー30によってマグネット21を覆うことができる。
【0039】
○ ロータ鉄心を、リング状の磁性体シートを積層して形成した略円筒状の基台部材に、シャフトを圧入するようにして形成してもよい。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について、その効果とともに以下に記載する。
【0040】
(1) 前記鍔部と前記マグネットとの間に、前記軸方向における前記マグネットの位置決めを行うための段部を設ける。この場合、ロータの回転効率のよい位置にマグネットを装着できるように段部の前記軸方向の大きさを設定しておくことで、マグネット装着作業の効率がよくなる。
【0041】
(2) 請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の発明において、前記鍔部を、前記マグネットの両端の一方の側のみに設け、略有底円筒状とした前記カバーを、前記マグネットの他方の側から装着する。この場合、マグネットの片端側に鍔部が設けられていないため、ロータにおいて、リング状のマグネットを装着することが可能になる。また、マグネットの両端側に鍔部が配置された構成に比較して、カバーの前記軸方向における外形寸法を小さくすることができる。つまり、ロータの、比較的径が大きくなる部分を軸方向に小さくすることができる。
【0042】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1〜4に記載の発明によれば、回転磁界型電動機において、部品点数を低減して組み付け時の作業性向上を図るとともに、マグネットの破損を防止して信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の回転磁界型電動機を示す要部断面図。
【図2】第2の実施形態のロータを示す要部断面図。
【図3】同じくカバーを示す斜視図。
【図4】別例のロータを示す要部断面図。
【符号の説明】
11…回転磁界型電動機、12…ロータ、13…ステータ、14…ロータ鉄心、18,19…鍔部、20…段部、21…マグネット、22,23…空隙、24,30…カバー、25…巻線、26…コア鉄心。
Claims (4)
- ロータ鉄心にマグネットが装着されたロータと、該ロータの外側に配置されたコア鉄心に巻線が巻装されたステータとを備える回転磁界型電動機であって、
前記ロータ鉄心には、その軸方向における前記マグネットの一端側に、該ロータ鉄心の軸方向において該マグネットとの間に空隙を挟んで磁性材からなる鍔部が設けられるとともに、該鍔部と該マグネットとの間に前記軸方向における前記マグネットの位置決めを行うための段部が設けられており、
前記マグネットの外側には、非磁性材からなる略有底円筒状のカバーが、該カバーに前記マグネットが圧入されるように装着され、該カバーの装着状態では、該カバーの底部に形成された孔に前記ロータ鉄心が挿通されるとともに、該カバーの底部に前記マグネットにおける前記軸方向の反鍔部側の端部が当接されており、該カバーは、その前記軸方向における反底部側の端部が前記鍔部にカシメ固定されている回転磁界型電動機。 - 前記マグネットと前記コア鉄心とが前記軸方向においてほぼ等しい長さに形成されている請求項1に記載の回転磁界型電動機。
- 前記マグネットと前記コア鉄心との間隔が、前記空隙の前記軸方向における大きさよりも小さくなるように設定されている請求項2に記載の回転磁界型電動機。
- 前記鍔部が、前記軸方向において前記巻線よりも外側に配置されている請求項2または3に記載の回転磁界型電動機。
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