JP5553599B2

JP5553599B2 - 電気モータ

Info

Publication number: JP5553599B2
Application number: JP2009299558A
Authority: JP
Inventors: フェンキンルイ; フイグアンシン; ジンイー
Original assignee: ジョンソンエレクトリックソシエテアノニム
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: JP2010154742A; DE102009060972A1; US8288914B2; US20100156235A1; CN101764446A; CN101764446B

Description

本発明は、電気モータに係り、より詳細には、永久磁石固定子を有する電気モータ及び固定子の製造方法に係る。

図１２は、従来のモータの断面図であり、そして図１３は、図１２のモータの固定子を示す。このモータは、整流子１４を含む巻線型回転子１２と、永久磁石固定子１１とを有している。回転子は、固定子の開放端を閉じるエンドキャップ１６に固定されたベアリング１５によって支持される。エンドキャップの１つにより支持されたブラシギア１７は、モータ端子（図示せず）から整流子１４を経て回転子巻線１３へ電力を伝達する。図１３に示すように、固定子は、固定子ハウジング４０と、複数の磁石ブラケット３２と、複数の磁石３０とを備えている。製造プロセス中に、磁石３０をハウジング４０の内面に配列し、次いで、磁石ブラケット３２を隣接磁石３０間のスペースへプレスフィットして磁石ブラケット３２が磁石を２つの周囲方向に押しやるようにし、次いで、ブラケット３２をハウジング４０の内面に固定する。この従来モータの１つの欠点は、固定子ハウジング４０が、磁石ブラケット３２を挿入又は固定するプロセスの間に変形され易く、又、磁石３０も、このプロセス中に移動され易いことである。

更に、ある場合には、隣接磁石間のスペースが、磁石ブラケットを挿入し固定するには狭過ぎる。それ故、磁石は、固定子ハウジングの内面に接着される。磁石が磁石ブラケットで保持されず且つ接着剤の強度が年月と共に且つ環境への露出で低下するので、磁石がハウジングから外れ易くなる。

そこで、組立中に不利に変形せず且つ磁石を確実に保持するハウジングを有する固定子を備えたモータが要望される。

従って、本発明は、その１つの態様において、固定子と、固定子に対して回転可能に装着された回転子とを備え、固定子は、ハウジングと、ハウジングの内面にフレーム部材により固定された複数の磁石とを含み、磁石は、フレーム部材に埋設され、フレーム部材には、その外周面に複数の第１溝が形成され、各第１溝は、フレーム部材の一方の軸方向面から軸方向に延び、ハウジングは、半径方向内面から突出する複数の第１アンカーを有し、各第１アンカーがそれに対応する１つの第１溝に係合するようにされた、電気モータを提供する。

好ましくは、フレーム部材の内面は、断面が丸く、そしてフレーム部材の外面は、丸か又は多角形の形状の断面を有する。

好ましくは、フレーム部材は、各磁石の軸方向側部をぴったり保持する一対の環状部分と、軸方向に延びて一対の環状部分を一緒に接続する張出部分とを備え、第１溝は、張出部分の外面に形成される。

好ましくは、第１溝は、その軸方向長さが、フレーム部材の軸方向高さより小さい。

好ましくは、張出部分の外面に複数の第２溝が形成される。

好ましくは、各第２溝は、それに対応する１つの第１溝と軸方向に整列されて連通し、各第２溝は、その半径方向深さがそれに対応する第１溝の半径方向深さより小さく、且つその周囲方向巾がそれに対応する第１溝の周囲方向巾より小さく、更に、複数の第２アンカーがハウジングの半径方向内面から突出して、フレーム部材の第２溝に係合される。

好ましくは、フレーム部材の内面に複数の第３溝が形成され、各第３溝は、フレーム部材の一方の軸方向端面からフレーム部材の他方の軸方向端面へと軸方向に延びる。

好ましくは、フレーム部材は、各磁石の少なくとも２つの軸方向側部及び２つの周囲方向側部が埋設された成形プラスチック材料部品である。

好ましくは、各磁石の内面は、フレーム部材によって更に覆われる。

好ましくは、フレーム部材の外径は、ハウジングの最大内径より若干大きい。

本発明を具現化することで、２つの隣接磁石間のスペースが小さくても、成形されたフレームブラケットによって固定子ハウジングに磁石を固定することができる。更に、磁石は、それがフレームブラケットに埋設されるので、固定子ハウジングから外れ易くなることはない。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも正しいスケールで示されていない。

本発明の第１実施形態によるモータの固定子ハウジングを示す。磁石アレイが内部に配設されたフレーム部材を示す。本発明の第１実施形態によるモータ固定子の断面図である。本発明の第２実施形態による固定子ハウジングを示す。本発明の第２実施形態により磁石アレイが内部に堆積されたフレーム部材を示す。本発明の第２実施形態によるモータ固定子の断面図である。本発明の第２実施形態によるモータ固定子の断面図である。磁石が内部に堆積されないフレーム部材を示す。本発明の第２実施形態による永久磁石の断片を示す。本発明の第３実施形態により磁石が内部に堆積されたフレーム部材を示す。本発明の第３実施形態によるフレーム部材の一部分を示す。従来の電気モータの断面図である。図１２のモータの固定子を示す。

本発明の電気モータは、固定子の構造以外の全ての観点で、上述した図１２に示す従来技術のモータと同様である。従って、固定子の構造のみについて詳細に述べる。

本発明の第１実施形態によるモータの固定子が図１から３に示されている。モータは、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子とを備えている。２つのエンドキャップが固定子の２つの端をカバーする。固定子は、ハウジング４０と、ハウジング４０の内面に固定されたフレーム部材２０と、フレーム部材２０に埋設された磁石アレイとを備えている。

図２に示すように、フレーム部材２０は、磁石アレイが埋設されたリング状部材に類似している。磁石アレイは、複数の弓形永久磁石３０が端−端配列で配設されたもので構成される。フレーム部材２０は、プラスチック成形プロセスによって製造される。成形プロセスの間に、磁石３０が型に配列されて支持され、次いで、磁石の上又は周りにフレーム部材２０が成形されて一体的な磁石リングを形成する。フレーム部材２０は、磁石アレイの軸方向側部にぴったり係合する一対の環状部分２６と、その一対の環状部分間に軸方向に延びてそれらを一緒に接続する張出部分２７とを含む。従って、各磁石３０の４つの側部は、環状部分２６及び張出部分２７によりしっかり保持される。環状部分には複数の穴２３が形成される。というのは、磁石３０が型のフィンガーにより整列及び固定されるからである。張出部分の外面には、複数の第１溝２１が形成される。各第１溝２１は、フレーム部材の一方の軸方向端面から軸方向に延び、そして一対の環状部分２６間の位置で終了する。換言すれば、各第１溝の長さは、フレーム部材の軸方向高さ、又は軸方向端面間の軸方向距離より短い。

図１及び３に示すように、固定子ハウジング４０は、その内面から突出する複数の第１アンカー４１を含む。この第１アンカー４１は、型抜きにより形成することができる。フレーム部材２０が固定子ハウジング４０に圧入されるときには、ハウジングに形成された第１アンカー４１が、フレーム部材２０に形成された第１溝２１に係合される。フレーム部材２０は、第１アンカー４１のためにハウジング４０に対して周囲方向に回転しない。エンドキャップの１つは、フレーム部材がハウジングに固定されるときにフレーム部材に支持されるよう構成され、従って、フレーム部材２０は、第１アンカー４１及びエンドキャップによってハウジングに固定され、従って、ハウジング４０に対して軸方向にスライドしない。

フレーム部材２０の外径は、ハウジング４０の最大内径より若干大きく、フレーム部材２０がハウジング４０にプレスフィットされてハウジング４０によりぴったり保持されるようにするのが好ましい。更に、フレーム部材２０の張出部分２７の外面には複数の第２溝２２が形成され、そして張出部分２７の内面には複数の第３溝２４が形成されて、フレーム部材２０の一方の軸方向端面から他方の軸方向端面へと軸方向に延び、フレーム部材２０がハウジング４０に圧入されるときにフレーム部材２０の外径が若干変化できるようにしている。第１溝２１、第２溝２２及び第３溝２４は、インサートモールディングプロセス中に形成される。

良く知られたように、固定子ハウジングは、製造及び組立プロセス中に変形され易く、ハウジングの内面は、変形のためにモータ軸を中心とした完全な円を形成しない。従って、従来のモータは、通常、固定子と回転子との間に不均一なエアギャップを有し、この不均一なエアギャップのために低い性能となる。一方、本発明では、磁石３０が型において整列され、そしてフレーム部材２０が型におけるインサートモールディングによって形成され、従って、磁石アレイ及びフレーム部材２０は、高い精密さを有し、丸みが改善される。それ故、より均一なエアギャップが、本発明の具現化により達成される。

図４ないし９を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態による固定子ハウジング及びフレーム部材は、第１の実施形態と同様である。しかしながら、第２の実施形態では、各第２溝２２が、それに対応する１つの第１溝２１と軸方向に整列されて連通する。第２溝２２の半径方向深さは、第１溝２１の半径方向深さより小さく、そして第２溝２２の周囲方向巾は、第１溝２１の周囲方向巾より小さい。複数の第２アンカー４２が固定子ハウジング４０の内面に形成されて、第２溝２２と係合される。各第２アンカー４２は、それに対応する１つの第１アンカー４１と軸方向に整列され、その半径方向高さは、それに対応する第１アンカー４１の半径方向高さより小さく、且つその周囲方向巾は、それに対応する第１アンカー４１の周囲方向巾より小さい。フレーム部材２０がハウジング４０に圧入されると、第２アンカー４２が第１溝２１を通過して第２溝２２へ進みそれに係合される。同時に、上述したように、第１アンカー４１が第１溝２１に係合される。図６は、固定子の断面図で、第１アンカー４１と第１溝２１との間の係合を示している。図７は、固定子の断面図で、第２アンカー４２と第２溝２２との間の係合を示している。

図８は、フレーム部材２０の構造、特に、２つの環状部分２６が張出部分２７によってどのように相互接続されるか、をより明確に示すために磁石３０を省略したフレーム部材２０の図である。図９は、１つの磁石３０の図で、磁石の弓形形状を示す。

上述した第１及び第２の実施形態において、図２、図５、及び図７ないし図９に示すように、各磁石３０の２つの軸方向側部及び２つの周囲方向側部は、フレーム部材２０によって包囲され、そして磁石３０の内面のほとんどは、回転子に直面するように露出される。それ故、磁石３０の性能は、フレーム部材２０によって悪影響を受けない。

別の実施形態として、図１０及び１１に示すように、磁石３０は、フレーム部材２０内に完全に埋設される。換言すれば、磁石の全面がフレーム部材２０によって覆われ、磁石がフレーム部材から外れるおそれが非常に低くなる。弓形磁石３０の外面を覆うフレーム部材の半径方向厚みは、磁石３０の内面を覆うフレーム部材の半径方向厚みより小さいのが好ましい。図１１は、１つの磁石３０を通して切断されたフレーム部材の一部分を示すもので、フレーム部材により完全に埋設又はカプセル化された磁石を示している。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

例えば、上述した実施形態において、フレーム部材２０は環状である。しかしながら、本発明のフレーム部材は、環状に限定されない。例えば、フレーム部材は、長方形又は多角形の固定子ハウジングに適合するように長方形又は多角形の形状でもよい。

１１：永久磁石固定子
１２：巻線型回転子
１３：回転子巻線
１４：整流子
１５：ベアリング
１６：エンドキャップ
１７：ブラシギア
２０：フレーム部材
２１：第１溝
２２：第２溝
２４：第３溝
２６：一対の環状部分
２７：張出部分
３０：弓形永久磁石
３２：磁石ブラケット
４０：ハウジング
４１：第１アンカー
４２：第２アンカー

Claims

固定子と、固定子に対して回転可能に装着された回転子とを備え、固定子は、ハウジングと、ハウジングの内面にフレーム部材により固定された複数の磁石とを含み、磁石は、フレーム部材に埋設され、フレーム部材には、その外周面に複数の第１溝が形成され、各第１溝は、フレーム部材の一方の軸方向面から軸方向に延び、前記第１溝は、その軸方向長さが、前記フレーム部材の軸方向高さより小さくされ、ハウジングは、半径方向内面から突出する複数の第１アンカーを有し、各第１アンカーがそれに対応する１つの第１溝に係合するようにされ、前記フレーム部材の外面に前記第１溝に対応して複数の第２溝が形成される、電気モータ。
前記フレーム部材の内面は、断面が丸く、そして前記フレーム部材の外面は、丸か又は多角形の形状の断面を有する、請求項１に記載のモータ。
前記フレーム部材は、各磁石の軸方向側部をぴったり保持する一対の環状部分と、軸方向に延びて一対の環状部分を一緒に接続する張出部分とを備え、前記第１溝は、張出部分の外面に形成される、請求項２に記載のモータ。
固定子と、固定子に対して回転可能に装着された回転子とを備え、固定子は、ハウジングと、ハウジングの内面にフレーム部材により固定された複数の磁石とを含み、磁石は、フレーム部材に埋設され、フレーム部材には、その外周面に複数の第１溝が形成され、各第１溝は、フレーム部材の一方の軸方向面から軸方向に延び、ハウジングは、半径方向内面から突出する複数の第１アンカーを有し、各第１アンカーがそれに対応する１つの第１溝に係合するようにされ、
前記フレーム部材の内面は、断面が丸く、そして前記フレーム部材の外面は、丸か又は多角形の形状の断面を有し、
前記フレーム部材は、各磁石の軸方向側部をぴったり保持する一対の環状部分と、軸方向に延びて一対の環状部分を一緒に接続する張出部分とを備え、前記第１溝は、張出部分の外面に形成され、
前記第１溝は、その軸方向長さが、前記フレーム部材の軸方向高さより小さくされ、
前記張出部分の外面に複数の第２溝が形成される、電気モータ。
各第２溝は、それに対応する１つの第１溝と軸方向に整列されて連通し、各第２溝は、その半径方向深さがそれに対応する第１溝の半径方向深さより小さく、且つその周囲方向巾がそれに対応する第１溝の周囲方向巾より小さく、更に、複数の第２アンカーが前記ハウジングの半径方向内面から突出して、前記フレーム部材の第２溝に係合される、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
前記フレーム部材の内面に複数の第３溝が形成され、各第３溝は、前記フレーム部材の一方の軸方向端面から前記フレーム部材の他方の軸方向端面へと軸方向に延びる、請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
前記フレーム部材は、各磁石の少なくとも２つの軸方向側部及び２つの周囲方向側部が埋設された成形プラスチック材料部品である、請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
各磁石の内面は、前記フレーム部材によって更に覆われる、請求項７に記載のモータ。
前記フレーム部材の外径は、前記ハウジングの最大内径より若干大きい、請求項１から８のいずれかに記載のモータ。
固定子と、固定子に対して回転可能に装着された回転子とを備えた電気モータであって、
前記固定子は、
ハウジングと、
前記ハウジングに接続された、成形プラスチックであるフレーム部材と、
インサートモールディングによって前記フレーム部材に取り外し不可能に埋設された複数の磁石と、
を含み、
前記フレーム部材と前記ハウジングとは、別々に形成されて、それらの間に形成された複数の溝と複数のアンカーとから成る相互接続構造によって相互に係合され、前記複数のアンカーが前記複数の溝内にスライドされることによってフレーム部材がハウジングに固定され、前記アンカーと溝との係合によってフレーム部材とハウジングの間の相対的な回転運動が制限される、電気モータ。