JP5414903B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、固定子として永久磁石を使用した回転電機に関するものである。

固定子として永久磁石を使用した回転電機にあっては、外部からの衝撃等によって永久磁石が破損した場合でも、その永久磁石の破片によって回転子としての電機子が回転不良にならないように配慮されているものがある。従来、この種の回転電機として、特許文献１に記載の回転電機の界磁装置が提案されている。特許文献１に記載の回転電機は、永久磁石の内径部（内周面）と円周方向の両側面を覆い薄板よりなる磁石カバーと、各永久磁石の間に介在して各永久磁石を円周方向に保持する保持部と各永久磁石の軸方向両端部に位置し永久磁石を軸方向に保持する環状部とにより構成される磁石ホルダとを備え、磁石カバーの円周方向の両端部に係止部を有し、磁石ホルダの保持部には磁石カバーの係止部と係合する係合部を有し、この係合部と磁石カバーの係止部との係合により、永久磁石と磁石カバーを内径方向に保持固定するようにしたものである。したがって、永久磁石が破損した場合であっても、磁石カバーにより永久磁石の内周面と円周方向の両側面が覆われているので、永久磁石の破片が電機子内に飛び出すことがなく、電機子が回転不良になることを防止している。

特開平９−３２２４４３号公報

特許文献１に記載の回転電機を構成する磁石カバーは、永久磁石と回転子としての電機子の間に設けられているが、この永久磁石と回転子とにより構成される回転電機の性能低下を抑制するために、磁石カバーは、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度の非磁性体の薄板よりなるものである。それゆえ、磁石カバーが変形した場合には、回転子に接触する虞があった。また、磁石カバーに設けられた係止部と磁石ホルダの保持部に設けられた係合部との係合によって、磁石カバーの取付位置が決まることから、もし、磁石カバーの径方向の長さなどに寸法ばらつきが生じた場合、磁石カバーと磁石ホルダとの係合が不十分になったり、場合によっては、磁石カバーが磁石ホルダに係合しなくなり、磁石カバーが内径方向に移動して、回転子に接触する虞があった。磁石カバーの変形防止や磁石カバーの寸法ばらつきを抑制するには、磁石カバーの管理を厳密に行う等の施策が必要であり、製品のコストアップを招くという問題があった。

また、特許文献１の図５、図６には、磁石ホルダの保持部の内径側に設けた突出部により、永久磁石と磁石カバーの内径方向への位置を保持する回転電機が従来装置として挙げられているが、この従来装置は、係合部を有しておらず、磁石カバーが磁石ホルダの突出部に接触することで、磁石カバーおよび永久磁石を半径方向に固定するものであり、この突出部に永久磁石および磁石カバーの荷重が作用するため、突出部が変形して回転子に接触するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、永久磁石を使用した回転電機において、磁石カバーの変形や寸法ばらつきなどがあった場合であっても、磁石カバーなどが回転子に接触することがなく、永久磁石の破片や磁石カバーが回転子側に飛び出すことのない信頼性のより向上した回転電機を提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機は、永久磁石の軸方向の両側面を覆う環状部と、隣り合う永久磁石の間にあって、前記永久磁石を周方向に保持する柱状部とを連結することにより構成される非磁性体の磁石ホルダを備え、この磁石ホルダの柱状部の周方向の両側面の外径側には、磁石カバーに設けた係止部と係合する係合部を設けるとともに、前記柱状部の周方向の両側面の内径側には、前記磁石カバーの内周面との間に間隙を有して、前記磁石カバーの内周面に向かって延出する第１の延出部を設けるようにしたものである。

本発明によれば、磁石ホルダを構成する柱状部は永久磁石を周方向に保持するものであって、この柱状部の周方向の両側面の外径側に、磁石カバーの係止部と係合する係合部を設けるとともに、前記柱状部の周方向の両側面の内径側には、前記磁石カバーの内周面との間に間隙を有して、前記磁石カバーの内周面に向かって延出する第１の延出部を設けたことにより、磁石カバーの変形や寸法ばらつきなどがあった場合であっても、磁石カバーなどが回転子に接触することがなく、永久磁石の破片や磁石カバーが回転子側に飛び出すことのない信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１の断面図である。 本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１の永久磁石１１の組み付け構成図である。 図２中の磁石ホルダ１３の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１を軸方向から見た断面図である。 図４中の磁石ホルダ１３の柱状部１３ａ付近を拡大した図である。 図５中の磁石カバー１２が変形したときの柱状部１３ａ付近の拡大図である。 図５中の磁石カバー１２の端面部１２ｂの寸法ばらつきが生じたときの柱状部１３ａ付近の拡大図である。 図１に示した磁石ホルダ１３の変形例である磁石ホルダ４３の柱状部４３ａ付近の拡大図である。 図１に示した磁石ホルダ１３の別の変形例である磁石ホルダ４４の柱状部４４ａ付近の拡大図である。 本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１を軸方向から見た際の、図４中の磁石カバー１２（ａ）およびその変形例である磁石カバー３３（ｂ）の断面図である。 図２に示した磁石カバー１２の変形例である磁石カバー３４の斜視図である。 図２に示した磁石カバー１２の別の変形例である磁石カバー３５の斜視図である。 図１２中の磁石カバー３５を磁石ホルダ１３に取り付けた際の側面図である。 図４に示した磁石カバー１２の変形例である磁石カバー３６の正面図（ａ）とそのＶ−Ｖ線に沿う断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータの磁石ホルダ４５の斜視図である。 図１５中の磁石ホルダ４５の側面図である。 本発明の実施の形態３に係るブラシ付きモータの磁石ホルダ４６の斜視図である。 図１７中の磁石ホルダ４６の側面図である。 図１７に示した磁石ホルダ４６の変形例を示した図である。 本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータの永久磁石１５の組み付け構成図である。 図２０中の磁石ホルダ４８の側面図である。 図２１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図２１中の磁石ホルダ４８の柱状部１３ａ付近を拡大した図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機の一つであるブラシ付きモータ１の断面図、図２は、本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１の永久磁石１１の組み付け構成図、図３は、図２中の磁石ホルダ１３の斜視図である。なお、以下各図において同一または相当部分には同一符号を付して説明する。

図１に示すように、ブラシ付きモータ１は、有底筒形状のヨーク１０と、ヨーク１０の内周面に沿って周方向に所定の間隔で配置される４つのフェライト等のセラミック系の永久磁石１１と、各永久磁石１１の内周側で回転する回転子２０とを備える。永久磁石１１の内周面と周方向側面によって形成される角部１１ａは、Ｒ形状となっており、その曲率半径はＲ３である。回転子２０および整流子２１は、シャフト２２に固定されており、ヨーク１０に設けられたベアリングケース部１０ａに保持されるリアベアリング２３およびハウジング３０に設けられたベアリングケース部３０ａに保持されるフロントベアリング２４によって、シャフト２２は回転自在に支持されている。なお、本発明の実施の形態１においては、永久磁石１１の個数が４個の場合について示すが、永久磁石１１の個数は４個に限らず、複数個であればよい。

各永久磁石１１は、ステンレスなどの非磁性金属薄板よりなる磁石カバー１２により、その内周面と周方向の両側面が覆われる。磁石カバー１２は、図２に示すように、永久磁石１１の内周面を保護する円弧部１２ａと永久磁石１１の周方向の両側面を保護する端面部１２ｂと端面部１２ｂの両端部に折り曲げられた係止部１２ｃとを有している。また、円弧部１２ａ（磁石カバー１２の内周面）と端面部１２ｂ（磁石カバー１２の周方向側面）とによって形成される角部１２ｄは、Ｒ形状となっており、その曲率半径はＲ２である。

また、永久磁石１１は、非磁性体（例えば、樹脂製）の磁石ホルダ１３によりヨーク１０の内周面に保持される。磁石ホルダ１３は、図２に示すように、隣り合う永久磁石１１の間にあって、永久磁石１１を周方向に圧入等により保持固定する柱状部１３ａと、各永久磁石１１の軸方向の両側面を覆う環状部１３ｂとが一体成形により連結されることで構成されている。磁石カバー１２の係止部１２ｃが磁石ホルダ１３の係合部１３ｃに係合することで、磁石カバー１２は、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａと環状部１３ｂよりなる空間に収納された後、磁石カバー１２の円弧部１２ａによって永久磁石１１の内周面が覆われるように、また、磁石カバー１２の端面部１２ｂによって永久磁石１１の周方向の両側面が覆われるように、永久磁石１１が挿入され、ヨーク１０の内周面に取り付けられる（図１参照）。

図４は、本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１を軸方向から見た断面図、図５は、図４中の磁石ホルダ１３の柱状部１３ａ付近を拡大した図である。図５に示すように、柱状部１３ａのヨーク１０側、すなわち、周方向の両側面の外径側には、磁石カバー１２の係止部１２ｃと係合する係合部１３ｃが設けられている。また、柱状部１３ａの回転子２０側、すなわち、周方向の両側面の内径側には、磁石カバー１２の内周面に向かって延出する延出部１３ｄが設けられている。この延出部１３ｄと磁石カバー１２の内周面との間には、間隙Ｄを有しており、通常は延出部１３ｄが磁石カバー１２に接触しない構造となっている。柱状部１３ａの周方向側面と延出部１３ｄとによって形成される角部１３ｅは、Ｒ形状となっており、その曲率半径はＲ１であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の間には、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係を満たすようになっている。また、柱状部１３ａの周方向側面と係合部１３ｃとによって形成される角部１３ｆは面取りされている。なお、磁石ホルダ１３の係合部１３ｃとヨーク１０の内周面との間の隙間寸法はＣである。

以上のように構成された本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１において、永久磁石１１の保持固定は、磁石カバー１２とヨーク１０との間においてなされ、磁石カバー１２の係止部１２ｃが磁石ホルダ１３の係合部１３ｃに係合することによって、磁石カバー１２の取付位置が決まり、磁石カバー１２がこれ以上内径方向に移動することがなく、それゆえ、磁石カバー１２が回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止している。

そして、例えば、図６に示すように、磁石カバー１２の円弧部１２ａの一部が大きく変形した場合、変形した箇所（図６のＡ部）が内径方向に移動するが、磁石ホルダ１３の延出部１３ｄに接触し、磁石カバー１２がこれ以上内径方向へ移動することはなくなる。それゆえ、磁石カバー１２が回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することができる。また、上記したように、永久磁石１１は、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａによって周方向に保持固定され、永久磁石１１の磁力によってヨーク１０の内周面に保持固定されていることから、磁石カバー１２が変形して、変形した箇所が磁石ホルダ１３の延出部１３ｄに接触した場合であっても、この延出部１３ｄに永久磁石１１の荷重が作用することはなく、延出部１３ｄが変形することはない。それゆえ、延出部１３ｄが回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することができる。したがって、磁石カバー１２が変形した場合であっても、磁石カバー１２および磁石ホルダ１３に設けた延出部１３ｄが回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することができる。磁石カバー１２の円弧部１２ａの変形の程度が図６に示す場合に比べて小さい場合であれば、磁石カバー１２の内周面と延出部１３ｄとの間に間隙Ｄがあることから、間隙Ｄを設けた分、磁石カバー１２が延出部１３ｄに接触することはなく、間隙Ｄがない場合に比べて、延出部１３ｄに作用する力を減らすことができる。

また、磁石カバー１２の係止部１２ｃの周方向の長さばらつきが生じると、係止部１２ｃが係合する部分が徐々に減少し、係止部１２ｃと係合部１３ｃとの係合が浅くなるが、係止部１２ｃと係合部１３ｃとの係合を維持したまま、磁石カバー１２は内径方向に移動する。そして、磁石カバー１２の円弧部１２ａの、端面部１２ｂの近くが磁石ホルダ１３の延出部１３ｄに接触するまで、磁石カバー１２は内径方向に移動するが、このときであっても、係止部１２ｃと係合部１３ｃとの係合が維持されていれば、上記したように、磁石カバー１２が回転子２０に接触することはない。しかしながら、さらにばらつきが生じ、例えば、図７に示すように、係止部１２ｃが係合部１３ｃに係合しなくなった場合、磁石カバー１２の円弧部１２ａの、端面部１２ｂの近くが延出部１３ｄに接触する位置（図７のＢ部参照）まで、磁石カバー１２は内径方向に移動するが、磁石カバー１２がこれ以上内径方向へ移動することはなくなる。それゆえ、磁石カバー１２が回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することができる。また、上記したのと同じ理由により、磁石カバー１２が磁石ホルダ１３の延出部１３ｄに接触した場合であっても、延出部１３ｄが変形することはない。それゆえ、磁石カバー１２および延出部１３ｄが回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することができる。

以上のことから、磁石ホルダ１３の延出部１３ｄは磁石カバー１２が延出部１３ｄに接触した位置よりも内径方向へ移動しないように位置規制するものであって、磁石カバー１２の内径方向への移動を抑制するストッパの役目を果たしているといえる。

また、上記したように、永久磁石１１は、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａによって周方向に保持固定され、永久磁石１１の磁力によってヨーク１０の内周面に保持固定されていることから、磁石カバー１２の円弧部１２ａの、端面部１２ｂの近くが磁石ホルダ１３に設けた延出部１３ｄに接触した場合であっても、延出部１３ｄが変形することはない。それゆえ、延出部１３ｄが回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することができる。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る回転電機は、筒状のヨーク１０の内周面に沿って周方向に所定の間隔で配列される４個の永久磁石１１と、前記各永久磁石１１の内周面と周方向の両側面とを覆うとともに、前記両側面の外側に係止部１２ｃを有する磁石カバー１２と、前記各永久磁石１１の軸方向の両側面を覆う環状部１３ｂと、隣り合う永久磁石１１の間にあって、前記永久磁石１１を周方向に保持する柱状部１３ａとを連結することにより構成される非磁性体の磁石ホルダ１３とを備え、前記柱状部１３ａの周方向の両側面の外径側には、前記磁石カバー１２の係止部１２ｃと係合する係合部１３ｃを設けるとともに、前記柱状部１３ａの周方向の両側面の内径側には、前記磁石カバー１２の内周面との間に間隙Ｄを有して、前記磁石カバー１２の内周面に向かって延出する延出部１３ｄを設けるように構成されているので、磁石カバー１２の変形や寸法ばらつきが生じた場合であっても、磁石カバー１２の変形箇所や磁石カバー１２の円弧部１２ａの、端面部１２ｂの近くが延出部１３ｄに接触し、この延出部１３ｄが磁石カバー１２の内径方向への移動を抑制するストッパーの役目を果たし、磁石カバー１２がこれ以上内径方向へ移動することがなくなることから、磁石カバー１２が回転子２０に接触することがなく、磁石カバー１２が回転子２０側に飛び出すことのない信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。なお、磁石カバー１２の内周面と延出部１３ｄとの間に間隙Ｄがあることから、磁石カバー１２の円弧部１２ａの一部が多少変形した場合であれば、間隙Ｄを設けた分、磁石カバー１２が延出部１３ｄに接触することはなく、間隙Ｄがない場合に比べて、延出部１３ｄに作用する力を減らすことができる。

なお、本発明の実施の形態１によれば、既存の磁石ホルダ１３に延出部１３ｄを新たに設けるだけであることから、部品点数の増加もない。また、延出部１３ｄは、樹脂製の磁石ホルダ１３の柱状部１３ａであって、周方向の両側面の内径側の広い範囲に設けられるものである。それゆえ、磁石ホルダ１３が樹脂成型される際、柱状部１３ａの周方向の両側面に内径側であって、その軸方向の両端にわたって均一に樹脂が充填されることで延出部１３ｄが形成されることから、容易に延出部１３ｄを形成することが可能である。

また、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａの周方向側面と延出部１３ｄとによって形成される角部１３ｅをＲ形状（曲率半径Ｒ１）としたので、延出部１３ａの根元部分、すなわち、延出部１３ｄの角部１３ｅ付近の厚みをもたせて形成することができ、延出部１３ｄの強度を向上させることができる。さらに、磁石カバー１２の内周面（円弧部１２ａ）と周方向側面（端面部１２ｂ）とによって形成される角部１２ｄをＲ形状（曲率半径Ｒ２）とし、永久磁石１１の内周面と周方向側面とによって形成される角部１１ａをＲ形状（曲率半径Ｒ３）として、各曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係を満たすようにしたので、永久磁石１１、磁石カバー１２および磁石ホルダ１３に形成された角部１１ａ、１２ｄ、あるいは、角部１２ｄ、１３ｅ、各々の間に隙間が生じ、磁石カバー１２の曲率半径Ｒ２にばらつきが生じた場合であっても、この磁石カバー１２の曲率半径のばらつきを吸収することが可能である。

また、本発明の実施の形態１に係る回転電機において、図８に示すように、磁石ホルダ４３の係合部４３ｃとヨーク１０の内周面との間の隙間寸法Ｃ１が、Ｃ１＞Ｃ（図５参照）となるように、隙間寸法を大きくすることも可能である。このように、隙間寸法を大きくすることで、磁石カバー１２'（図７に示した磁石カバー１２、図８の点線参照）の係止部１２'ｃは、ヨーク１０の内周面に接触していたが、図８に示した磁石カバー１２（図８の実線参照）の係止部１２ｃは、ヨーク１０の内周面に接触することもないので、ヨーク１０からの荷重もかからず、隙間寸法Ｃ１により、磁石カバー１２の寸法ばらつきを吸収することが可能である。

また、本発明の実施の形態１に係る回転電機においては、永久磁石１１の角部１１ａ、磁石カバー１２の角部１２ｄおよび磁石ホルダ１３の角部１３ｅがＲ形状とした場合について示したが、この場合に限らず、例えば、図９に示すように、永久磁石１４の角部１４ａ、磁石カバー３２の角部３２ｄおよび磁石ホルダ４４の角部４４ｅが角状であってもよい。このような角部１４ａ、３２ｄ、４４ｅを設けた場合であっても、磁石カバー３２の変形や寸法ばらつきが生じた場合、延出部４４ｄ（第１の延出部）が磁石カバー３２の内径方向への移動を規制するストッパーの役目を果たし、磁石カバー３２が回転子２０に接触することがなく、磁石カバー３２が回転子２０側に飛び出すことのない信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。

なお、本発明の実施の形態１に係る回転電機においては、磁石カバー１２の端面部１２ｂの両端部に折り曲げられた係止部１２ｃを有する場合（図１０（ａ）参照）について示したが、この場合に限らず、永久磁石１１の周方向の両側面の外側であればよく、例えば、図１０（ｂ）に示すような係止部３３ａを有するようにした場合であっても、磁石カバー３３の係止部３３ａが磁石ホルダ１３の係合部１３ｃに係合することが可能であり、この係合によって、磁石カバー１２の取付位置が決まり、磁石カバー１２がこれ以上内径方向に移動することがなく、それゆえ、磁石カバー１２が回転子２０に接触することがなく、回転子２０が回転不良になることを防止することが可能である。

また、本発明の実施の形態１に係る回転電機において、磁石カバー１２の代わりに、図１１に示す磁石カバー３４を磁石ホルダ１３に取り付けるようにしてもよい。図１１に示す磁石カバー３４は、その円弧部３４ａの軸方向の両端が磁石ホルダ１３の環状部１３ｂと平行方向に折り曲げられた端面部３４ｂを有しており、磁石カバー３４が箱状に形成されている。磁石カバー１２の代わりに磁石カバー３４を用いることにより、磁石カバー３４の端面部３４ｂが磁石ホルダ１３の環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の側面と隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る回転電機において、磁石カバー１２の代わりに、図１２、図１３に示す磁石カバー３５を磁石ホルダ１３に取り付けるようにしてもよい。図１２、図１３に示す磁石カバー３５は、その円弧部３５ａの一方の側面の周方向中央部に、軸方向に突起する突起部３５ｂが設けられている。磁石カバー１２の代わりに磁石カバー３５を用いることにより、磁石カバー３５の突起部３５ｂが磁石ホルダ１３の環状部１３ｂの内周面と重なり合い、磁石カバー３５と環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の側面とが隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る回転電機において、磁石カバー１２の代わりに、図１４に示す磁石カバー３６を磁石ホルダ１３に取り付けるようにしてもよい。図１４に示す磁石カバー３６は、その円弧部３６ａの一方の側面に板バネ３６ｂが設けられている。磁石カバー１２の代わりに磁石カバー３６を用いることにより、磁石ホルダ１３に磁石カバー３６を取り付ける際、磁石カバー３６の板バネ３６ｂの弾性変化にともない、磁石カバー３６の軸方向に対して、磁石カバー３６と磁石ホルダ１３が隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、永久磁石を使用した回転電機において、磁石ホルダを構成する柱状部の周方向の両側面の内径側に第１の延出部を設けた場合について示した。これに対して実施の形態２では、実施の形態１において、磁石ホルダを構成する柱状部と環状部とが連結されることにより形成される角部の内径側に第２の延出部をさらに設けた場合について、図１５、図１６を用いて説明する。図１５は、本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータを構成する磁石ホルダ４５の斜視図、図１６は、図１５中の磁石ホルダ４５を永久磁石１１および磁石カバー１２が挿入される方向（径方向）から見た側面図である。なお、本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータにおいて、図１５に示した磁石ホルダ４５以外の構成は、図１に示すブラシ付きモータ１と同じであるので、その詳細説明は省略する。

図１５、図１６において、磁石ホルダ４５の柱状部１３ａと環状部１３ｂとが連結されることによって形成される４箇所の角部４５ａの内径側には、磁石カバー１２の内周面に向かって延出する延出部４５ｂ（第２の延出部）が設けられている。ここで、実施の形態１で述べたように、磁石カバー１２は、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａと環状部１３ｂによって形成される空間に挿入されることから、設計上、磁石カバー１２の軸方向の長さは、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａの軸方向の長さよりもわずかに短くするのが一般的である。そして、磁石ホルダ１３に磁石カバー１２を取り付けた場合、磁石カバー１２を取り付けた方向に対して、磁石カバー１２と磁石ホルダ１３の間に隙間が生じるため、例えば、永久磁石１１が破損した場合、永久磁石１１の破片がこの隙間より回転子２０側に飛び出す虞があった。しかし、本発明の実施の形態２においては、磁石ホルダ４５の柱状部１３ａと環状部１３ｂとが連結されることによって形成される４箇所の角部４５ａの内径側に延出部４５ｂを設けたことにより、磁石ホルダ４５の延出部４５ｂが磁石カバー１２の円弧部１２ａと端面部１２ｂによって形成される角部１２ｄ（図１参照）の軸方向の両端付近で、隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

以上のように、本発明の実施の形態２に係る回転電機は、磁石ホルダ４５の柱状部１３ａと環状部１３ｂとが連結されることによって形成される角部４５ａの内径側に、磁石カバー１２の内周面に向かって延出する延出部４５ｂを設ける構成としたので、磁石ホルダ４５の延出部４５ｂが、磁石カバー１２の角部１２ｄの軸方向の両端付近で隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

なお、本発明の実施の形態２によれば、磁石ホルダ４５に延出部１３ｄおよび４５ｂを新たに設けるだけであることから、本発明の実施の形態１と同様、部品点数の増加もない。また、延出部４５ｂは、樹脂製の磁石ホルダ４５の柱状部１３ａと環状部１３ｂによって形成される角部４５ａの内径側であって、柱状部１３ａの周方向の両側面の内径側に設けた延出部１３ｄと同じ曲面上に設けられるものであるので、延出部１３ｄおよび４５ｂを含めた範囲を一つの型とすることが可能である。それゆえ、磁石ホルダ４５が樹脂成型される際、本発明の実施の形態１で述べた磁石ホルダ１３が樹脂成型される場合に比べて、樹脂が充填される範囲が、延出部１３ｄ、４５ｂを含めた範囲にまで広がり、延出部４５ｂが形成される角部４５ａの内径側にも均一に樹脂が充填されることで、延出部１３ｄおよび４５ｂが形成されることから、容易に延出部１３ｄおよび４５ｂを形成することが可能である。

また、本発明の実施の形態２に係る回転電機においては、４箇所の角部４５ａすべてに延出部４５ｂを設けた場合について示したが、この場合に限らず、少なくとも１箇所以上の角部４５ａに延出部４５ｂに設けてもよい。この場合、磁石ホルダ１３の柱状部１３ａと環状部１３ｂによって形成される空間に永久磁石１１が挿入される面に対して、磁石ホルダ４５の延出部４５ｂを設けた箇所が、磁石カバー１２の角部１２ｄの軸方向の両端付近であって、この延出部４５ｂに挿入される箇所に隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損して、この破片がこの延出部４５ｂを設けた箇所付近に飛んだ場合であれば、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことを防止することができる。

また、本発明の実施の形態２に係る回転電機においては、磁石カバー１２の内周面に向かって軸方向に延出して延出部４５ｂが設けられた場合について示し、この延出部４５ｂと磁石カバー１２の内周面との間の間隙の有無については示していないが、間隙を有してもよいし、延出部４５ｂが磁石カバー１２の内周面と接触するようにしてもよい。延出部４５ｂが磁石カバー１２の内周面に接触するようにすることで、磁石ホルダ４５の係合部１３ｃと磁石カバー１２の係止部１２ｃとの係合に加えて、磁石ホルダ４５に設けた延出部４５ｂによって、磁石カバー１２を保持することが可能となり、磁石ホルダ４５の保持力が向上する。

また、本発明の実施の形態２では、実施の形態１の記載と同様、磁石カバー１２の代わりに、図１１に示す磁石カバー３４、または、図１２に示す磁石カバー３５、または、図１４に示す磁石カバー３６のいずれかを磁石ホルダ１３に取り付けるようにしてもよい。磁石カバー１２の代わりに、磁石カバー３４〜３６のいずれかを用いることにより、各々の磁石カバー（３４、３５、３６）と磁石ホルダ１３の一部が隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、この重なり合った部分については、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなくなり、信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。

実施の形態３．
上記実施の形態２では、永久磁石を使用した回転電機において、磁石ホルダを構成する柱状部の周方向の両側面の内径側に第１の延出部を設け、磁石ホルダを構成する柱状部と環状部とが連結されることにより形成される角部の内径側に第２の延出部をさらに設けた場合について示した。これに対して実施の形態３では、実施の形態１において、環状部の、永久磁石を覆う方の側面の内径側に、磁石カバーの内周面に向かって軸方向に延出する第３の延出部をさらに設けた場合について、図１７、図１８を用いて説明する。図１７は、本発明の実施の形態３に係るブラシ付きモータを構成する磁石ホルダ４６の斜視図、図１８は、図１７中の磁石ホルダ４６を永久磁石１１および磁石カバー１２が挿入される方向（径方向）から見た側面図である。なお、本発明の実施の形態３に係るブラシ付きモータにおいて、図１７に示した磁石ホルダ４６以外の構成は、図１に示すブラシ付きモータ１と同じであるので、その詳細説明は省略する。

図１７、図１８において、磁石ホルダ４６の環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の２つの側面（例えば、図１７の斜線で囲まれた部分、もう一方の環状部についても同様）の内径側には、磁石カバー１２の内周面に向かって軸方向に延出する延出部４６ｂ（第３の延出部）が設けられている。ここで、実施の形態２で述べたように、磁石ホルダ４５の柱状部１３ａと環状部１３ｂとが連結されることによって形成される４箇所の角部４５ａの内径側に延出部４５ｂを設けることで、この延出部４５ｂが磁石カバー１２の角部１２ｄの軸方向の両端付近で重なり合うことから、この重なり合う部分については、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことを防止することができる。しかしながら、この延出部４５ｂは、磁石カバー１２の角部１２ｄの軸方向の両端付近以外の箇所とは重ならず、例えば、環状部１３ｂの周方向中央部では、磁石カバー１２と磁石ホルダ４５との間に隙間が生じるため、永久磁石１１が破損した場合、永久磁石１１の破片がこの隙間より回転子２０側に飛び出す場合があった。これに対して、本発明の実施の形態３においては、磁石ホルダ４６の環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の側面の内径側に延出部４６ｂを設けたことにより、磁石ホルダ４６の延出部４６ｂが磁石カバー１２の円弧部１２ａの軸方向両端で、隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

以上のように、本発明の実施の形態３に係る回転電機は、環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の２つの側面の内径側に延出部４６ｂを設ける構成としたので、磁石ホルダ４６の延出部４６ｂが磁石カバー１２の円弧部１２ａの軸方向両端で、隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。なお、本発明の実施の形態３によれば、磁石ホルダ４６に延出部１３ｄおよび４６ｂを新たに設けるだけであることから、本発明の実施の形態１と同様、部品点数の増加もない。

なお、本発明の実施の形態３に係る回転電機においては、環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の２つの側面の内径側に延出部４６ｂを設けた場合について示したが、この場合に限らず、どちらか一方の側面の内径側に延出部４６ｂを設けてもよいし、図１９に示すように、環状部１３ｂの一方の側面の内径側には、本発明の実施の形態３で示した延出部４６ｂを設け、もう一方の側面については、本発明の実施の形態２で示したように、柱状部１３ａと環状部１３ｂとによって形成される角部４５ａの内径側に延出部４５ｂ（第２の延出部）を設けるようにしてもよい。以上のように、磁石ホルダ４７に延出部４５ｂ、４６ｂを設けた場合、磁石ホルダ４７の延出部を設けた箇所（４５ｂ、４６ｂ）が、磁石カバー１２の角部１２ｄあるいは円弧部１２ａの軸方向の両端で隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、永久磁石１１の破片が延出部を設けた箇所付近に飛んだ場合は、回転子２０側に飛び出すことを防止することができる。

また、本発明の実施の形態３に係る回転電機においては、磁石カバー１２の内周面に向かって軸方向に延出して延出部４６ｂが設けられた場合について示し、この延出部４６ｂと磁石カバー１２の内周面との間の間隙の有無については示していないが、間隙を有してもよいし、延出部４６ｂが磁石カバー１２の内周面と接触するようにしてもよい。延出部４６ｂが磁石カバー１２の内周面に接触するようにすることで、磁石ホルダ４６の係合部１３ｃと磁石カバー１２の係止部１２ｃとの係合に加えて、磁石ホルダ４６に設けた延出部４６ｂによって、磁石カバー１２を保持することが可能となり、磁石ホルダ４６の保持力が向上する。

また、本発明の実施の形態３では、実施の形態１の記載と同様、磁石カバー１２の代わりに、図１１に示す磁石カバー３４、または、図１２に示す磁石カバー３５、または、図１４に示す磁石カバー３６のいずれかを磁石ホルダ１３に取り付けるようにしてもよい。磁石カバー１２の代わりに、磁石カバー３４〜３６のいずれかを用いることにより、各々の磁石カバー（３４、３５、３６）と磁石ホルダ１３の一部が隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、この重なり合った部分については、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなくなり、信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３に係る回転電機において、永久磁石はヨークの内周面に沿って周方向に所定の間隔で配置されるものであればよく、その形状について言及していなかった。これに対して実施の形態４では、実施の形態１〜３において、永久磁石の径方向の厚みが、周方向両端部に比べて周方向中央部が厚い場合について、図２０〜図２３を用いて説明する。図２０は、本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータを構成する永久磁石１５の組み付け構成図、図２１は、図２０中の磁石ホルダ４８を永久磁石１５および磁石カバー１２が挿入される方向（径方向）から見た側面図、図２２は、図２１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図で、磁石ホルダ４８に磁石カバー３７を取り付けた際の磁石カバー３７が点線で示してある。また、図２３は、図２２中の磁石ホルダ４８の柱状部１３ａ付近の拡大図である。なお、本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータにおいて、図２０に示した永久磁石１５、磁石カバー３７、磁石ホルダ４８以外の構成は、図１に示すブラシ付きモータ１と同じであるので、その詳細説明は省略する。

永久磁石１５は、上記実施の形態１で示したのと同様、フェライト等のセラミック系の永久磁石であるが、図２０に示すように、磁石ホルダ４８の軸方向から見た垂直断面の形状は、周方向中央部の厚みｈ１が周方向両端部の厚みｈ２よりも大きくなっている（ｈ１＞ｈ２）。

図２０、図２１において、磁石ホルダ４８の環状部１３ｂの、永久磁石１５を覆う方の面のうち、一方の側面の内径側には、磁石カバー３７の内周面に向かって軸方向に延出する延出部４８ａ（第３の延出部）が設けられており、もう一方の側面については、本発明の実施の形態２で示したように、磁石ホルダ４８の柱状部１３ａと環状部１３ｂとが連結されることによって２箇所の角部４５ａが形成されており、この角部４５ａの内径側には、磁石カバー１２の内周面に向かって延出する延出部４５ｂ（第２の延出部）が設けられている。延出部４８ａの軸方向に延出する長さは、周方向に対して一定ではなく、図２１に示すように、周方向両端部の長さａ２に比べて周方向中央部の長さａ１が短くなっている（ａ１＜ａ２）。ここで、実施の形態３で述べたように、環状部１３ｂの、永久磁石１５を覆う方の面のうち、一方の側面の内径側に延出部４８ａを設けることで、磁石ホルダ４８の延出部４８ａと磁石カバー３７の円弧部３７ａの軸方向の端であって、この延出部４８ａを設けた側とが、隙間なく重なり合うことから、永久磁石１５が破損した場合であっても、永久磁石１５の破片が回転子２０側に飛び出すことはなく、信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。ここで、延出部４８ａの周方向両端部は柱状部１３ａに設けた延出部１３ｄと連続して形成されていることから、その径方向への力に対して変形が小さい（剛性が大きい）が、延出部４８ａの周方向中央部は、上記の周方向両端部に比べて剛性が小さいため、延出部４８ａの軸方向に延出する長さが、周方向に対して一定の場合、延出部４８ａの周方向中央部が変形したり、破損する虞があった。しかし、本発明の実施の形態４においては、延出部４８ａの軸方向に延出する長さについて、周方向両端部の長さａ２に比べて周方向中央部の長さａ１を短くすることにより、延出部４８ａの周方向中央部の剛性が向上し、延出部４８ａの周方向中央部が変形することなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。

また、磁石カバー３７は、図２２に示すように、磁石ホルダ４８に取り付けられる。このとき、磁石カバー３７の内周面の周方向中央部と回転子２０との間には空隙Ｇを、延出部１３ｄの内周面の先端部と回転子２０との間には隙間Ｓをそれぞれ有しており、隙間Ｓは空隙Ｇに比べてその寸法が大きくなっている（Ｓ＞Ｇ）。そして、この磁石カバー３７の円弧部３７ａによって永久磁石１５の内周面が覆われるように、また、磁石カバー３７の端面部１２ｂによって永久磁石１５の周方向の両側面が覆われるように、永久磁石１５が挿入された結果、図２２に示すような位置関係になる。ここで、空隙Ｇは回転電機の必要特性に応じて設定され、永久磁石１５を覆う磁石カバー３７が回転子２０に接触しないようにクリアランスを設けて、設定されるものである。それゆえ、延出部１３ｄの内周面の先端部と回転子２０との間の隙間Ｓは、この空隙Ｇよりも大きくなるように設定する必要がある。したがって、Ｓ＞Ｇであり、Ｓ＝Ｇ＋αとおく。また、ヨーク１０および回転子２０はともに同心円状に形成されていることから、ヨーク１０から回転子２０までの長さは、永久磁石１５の周方向中央部と周方向両端部で、ともに一定であり、延出部１３ｄの径方向の厚みに延出部１３ｄと磁石カバー３７の内周面との間の間隙を加えたものをＤ１（図２３参照）とし、ヨーク１０の内周面と永久磁石１５の外周面との間の隙間および永久磁石１５の内周面と磁石カバー３７の外周面との間の隙間を除くと、ヨーク１０から回転子２０までの長さは、永久磁石１５の周方向中央部においてはＧ＋ｈ１、周方向両端部においてはＳ＋Ｄ１＋ｈ２で表される。ここで、上記したように、永久磁石１５の軸方向から見た垂直断面の形状は、周方向中央部の厚みｈ１が周方向両端部の厚みｈ２よりも大きく、ｈ１＝ｈ２＋βとおくと、ヨーク１０から回転子２０までの長さは、Ｇ＋（ｈ２＋β）＝（Ｇ＋α）＋Ｄ１＋ｈ２で表され、これを整理すると、β＝α＋Ｄ１と表される。この式は、永久磁石１５の径方向の厚みについて、周方向両端部の厚みｈ２が周方向中央部の厚みｈ１よりもβだけ薄くなるように構成し、この薄くなった分が、延出部１３ｄの厚み、延出部１３ｄと磁石カバー３７の内周面との間の間隙Ｄ１、および延出部１３ｄと回転子２０との間のクリアランスを加えたものに等しいということを示しており、このように構成することで、磁石カバー３７と回転子２０との間のクリアランスを含めた空隙Ｇを確保しつつ、磁石ホルダ４８に設けた延出部１３ｄの強度を効果的に確保することが可能な回転電機を提供することができる。

以上のように、本発明の実施の形態４に係る回転電機は、環状部１３ｂの、永久磁石１１を覆う方の２つの側面の内径側に延出部４８ｂを設け、この延出部４８ｂの軸方向に延出する長さは、周方向両端部の長さａ２に比べて周方向中央部の長さａ１が短くなるように構成したので、延出部４８ｂの周方向中央部の剛性が向上することから、延出部４８ａの周方向中央部が変形することなく、さらに信頼性の向上した回転電機を提供することができる。なお、本発明の実施の形態４によれば、磁石ホルダ４８に延出部１３ｄ、４５ｂおよび４８ｂを新たに設けるだけであることから、本発明の実施の形態１と同様、部品点数の増加もない。

また、本発明の実施の形態４に係る回転電機においては、永久磁石１５の径方向の厚さについて、周方向両端部の厚さｈ２に比べて周方向中央部の厚さｈ１が厚くなるように構成されるとともに、延出部１３ｄの内周面の先端部と回転子２０との間の隙間Ｓは、磁石カバー３７の内周面の周方向中央部と回転子２０との間の空隙Ｇにくべてその寸法が大きくなるように構成したので、磁石カバー３７と回転子２０との間のクリアランスを含めた空隙Ｇを確保しつつ、磁石ホルダ４８に設けた延出部１３ｄの強度を効果的に確保することが可能な回転電機を提供することができる。

また、本発明の実施の形態４に係る回転電機においては、磁石カバー３７の内周面に向かって軸方向に延出して延出部４６ｂが設けられた場合について示し、この延出部４５ｂ、４６ｂと磁石カバー３７の内周面との間の間隙の有無については示していないが、間隙を有してもよいし、延出部４５ｂ、４６ｂが磁石カバー３７の内周面と接触するようにしてもよい。延出部４５ｂ、４６ｂが磁石カバー３７の内周面に接触するようにすることで、磁石ホルダ４８の係合部１３ｃと磁石カバー３７の係止部１２ｃとの係合に加えて、磁石ホルダ４８に設けた延出部４５ｂ、４６ｂによって、磁石カバー３７を保持することが可能となり、磁石ホルダ４８の保持力が向上する。

また、本発明の実施の形態４では、実施の形態１の記載と同様、磁石カバー３７の代わりに、図１１に示す磁石カバー３４、または、図１２に示す磁石カバー３５、または、図１４に示す磁石カバー３６のいずれかを磁石ホルダ１３に取り付けるようにしてもよい。磁石カバー１２の代わりに、磁石カバー３４〜３６のいずれかを用いることにより、各々の磁石カバー（３４、３５、３６）と磁石ホルダ１３の一部が隙間なく重なり合うことから、永久磁石１１が破損した場合であっても、この重なり合った部分については、永久磁石１１の破片が回転子２０側に飛び出すことはなくなり、信頼性のより向上した回転電機を提供することができる。

１ ブラシ付きモータ（回転電機）、１０ ヨーク、１０ａ、３０ａ ベアリングケース部、１１、１４、１５ 永久磁石、１１ａ、１２ｄ、１３ｅ、１４ａ、３２ｄ、４４ｅ、４５ａ 角部、１２、３２、３３、３４、３５、３６、３７ 磁石カバー、１２ａ、１２'ａ、３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ 円弧部、１２ｂ、１２'ｂ、３４ｂ 端面部、１２ｃ、１２'ｃ、３３ａ 係止部、１３、４３、４４、４５、４６，４７、４８ 磁石ホルダ、１３ａ、４３ａ、４４ａ 柱状部、１３ｂ 環状部、１３ｃ、４３ｃ 係合部、１３ｄ、４４ｄ 延出部（第１の延出部）、１３ｆ 角部（面取り部）、２０ 回転子（電機子）、２１ 整流子、２２ シャフト、２３ リアベアリング、２４ フロントベアリング、３０ ハウジング、３５ｂ 突起部、３６ｂ：板バネ、４５ｂ 延出部（第２の延出部）、４６ｂ、４８ａ 延出部（第３の延出部）、Ｃ、Ｃ１ 隙間寸法、Ｄ、Ｄ１ 間隙、Ｇ 空隙、Ｒ１ 角部１３ｅの曲率半径、Ｒ２ 角部１２ｄの曲率半径、Ｒ３ 角部１１ａの曲率半径、Ｓ 隙間。

Claims (6)

1. 筒状ヨークの内周面に沿って周方向に所定の間隔で配置される複数個の永久磁石と、
   前記各永久磁石の内周面と周方向の両側面とを覆うとともに、前記両側面の外側に係止部を有する磁石カバーと、
   隣り合う永久磁石の間にあって、前記永久磁石を周方向に保持する柱状部と、前記各永久磁石の軸方向の両側面を覆う環状部とが連結されることにより構成される非磁性体の磁石ホルダとを備え、
   前記柱状部の周方向の両側面の外径側には、前記磁石カバーの係止部と係合する係合部を設けるとともに、前記柱状部の周方向の両側面の内径側には、前記磁石カバーの内周面との間に間隙を有して、前記磁石カバーの内周面に向かって延出する第１の延出部を設けたことを特徴とする回転電機。
2. 磁石ホルダの柱状部と第１の延出部とによって形成される角部はＲ形状であって、
   前記角部の曲率半径Ｒ１、磁石カバーの内周面と周方向側面とによって形成される角部の曲率半径Ｒ２、および永久磁石の内周面と周方向側面とによって形成される角部の曲率半径Ｒ３が、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 各永久磁石の内周側で回転する回転子をさらに備え、
   永久磁石は、その径方向の厚さが、周方向両端部に比べて周方向中央部が厚くなるように構成されるとともに、
   第１の延出部の内周面の先端部と前記回転子との間の隙間は、前記磁石カバーの内周面の周方向中央部と前記回転子との間の空隙に比べてその寸法が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 柱状部と環状部とが連結されることにより形成される各角部の内径側には、磁石カバーの内周面に向かって延出する第２の延出部をさらに設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の回転電機。
5. 環状部の、永久磁石を覆う方の側面の内径側には、磁石カバーの内周面に向かって軸方向に延出する第３の延出部をさらに設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の回転電機。
6. 第３の延出部の、磁石カバーの内周面に向かって軸方向に延出する長さが、周方向両端部に比べて周方向中央部が短くなるように構成されることを特徴とする請求項５に記載の回転電機。

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