JP5813942B2 - 回転電気機器、主として自動車のスタータ用回転電気機器 - Google Patents
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ロータまたはアーチュアと、
前記ロータのうちのセクションごとに電流をスイッチングすることにより、前記ロータに給電するようになっている1つのグループのブラシとを備える直流回転電気機器、主として自動車のスタータのための直流回転電気機器において、
前記ステータの磁化された構造体は、前記ステータの径方向および径方向に直角な方向とは異なる磁化方向を有する少なくとも1つのセクターを備えることを特徴とする直流回転電気機器に関するものである。
ロータと、
ロータのうちのセクションで電流をスイッチングすることにより、ロータに給電するようになっている1つのグループのブラシとを備える、直流回転電気機器、主として自動車のスタータのための直流回転電気機器において、
ステータの磁化された構造体は、磁化された構造体の連続する2つの磁極の間に、少なくとも1つのセクターを備え、このセクターは、ステータの円周部のまわりに実質的にサイン波状に変化する磁化ベクトルを有することを特徴とする、直流回転電気機器にも関する。
支持体に締結されている、ステータのすべての永久磁石を支持する支持体とを含むステータとを備える、N個の磁極を有するタイプの、主として自動車のスタータ用の回転電気機器にある。
その結果得られたアセンブリを、ステータのヨークに取り付けるステップとを含む、上記回転電気機器を製造するための方法にある。
磁石の支持体は、少なくとも1つのラグを備え、磁石は、この磁石を支持体に載せたときに支持体のラグと協働するようになっている少なくとも1つの凹状または直立した固定部分を備え、少なくとも1つの永久磁石は、内側面および外側面を有し、この内側面はロータに向いており、磁石の固定部分は、磁石の内側面の全体に、または外側面の全体に設けられている回転電気機器にある。
− 方向F1に直交する、実質的に径方向に直角な磁化方向F2を有する磁石40bと、
− この磁石40bのそれぞれの両側に設けられ、径方向および径方向に直角な方向とは異なる磁化方向を有する2つの磁石40c、
とが配置されている。
図4aでは、電流Iが変化した場合に、電磁誘導が連続する磁極の間で、キャンセルし合う場所に対応する中性磁気ラインの変位の仮想的な不存在について注目されたい。
換言すれば、連続する磁極の間の、2以上の回転角方向の移行部の数により、アーマチュアの反作用を実質的にキャンセルすることが可能となっており、このことは、スイッチングおよび電磁結合に関して有利となっている。
本発明によると、単位質量当たりのトルクおよび動力を増加できることが分かった。
40a〜40cは、例えばヨーク4の外側で磁化されている。
これとは異なり、永久磁石40a〜40cは、希土類元素を含むことができ、例えばNdFeBから製造できる。
上記とは異なり、図3に示すように、磁化された構造体5は、電気機器の磁極の数よりも少ない数の永久磁石を含むことができる。
必要であれば、これらの磁石41を、ヨーク4の内部で磁化できる。
磁極の数は、6とは異なっていてもよく、6よりも大きくすることもできる。この回転電気機器は、例えば8個の磁極を有するものとすることができる。
これとは異なり、回転電気機器は、6未満の数の磁極、例えば2つまたは4つの磁極を有するものとすることができる。
これらの要素は、支持体51と、この支持体51に取り付けられるようになっている複数の永久磁石52とを含んでいる。
図7に示すように、支持体51は、軸線Xを中心とする円形断面の円筒壁52を有している。この壁53は、2つの両端52を有し、この各端部には、壁53の内部に向かって突出する複数の脚部55が接続されている。
これら脚部55のうちの24個は、24個の永久磁石52の取り付けを可能にするよう、壁51の各端部において対応するエッジ54に規則的に配置されている。
各脚部55は、軸線Xに対して直角な第1ブランチ57を有し、この第1ブランチは、この第1ブランチに直交する第2ブランチ58として端部で延長している。
ヨーク61に対して支持体51を固定するのに、任意の適当な手段を使用できる。
例えば、板金をロール加工することによって、支持体51を製造できる。
この板金は、磁気材料、例えばスチールとすることができる。
これら面63および64は、支持体51にすべての磁石52を載せたとき、すべての磁石の面63と64とが、実質的に円筒形の2つの面を形成するよう、円筒形部分から構成されている。
各磁石52は、支持体51の方向に収束する2つの側面65を有する。
永久磁石52を、ラグ55によって支持体51に固定するよう、永久磁石52の各面63には、凹状の固定部分67が形成されている。
ノッチ67は、実質的に長方形となっているが、この形状とは異なり、他の任意の適当な形状とすることができる。
支持体51に磁石52を載せたときに、ラグ55のブランチ58が、ノッチ67嵌合するように、ノッチの寸法および形状は選択されている。
次に、図8に示すように、磁石52を、径方向かつ円周方向に係止する。
次に、ラグ55を塑性変形することにより、支持体51に、磁石52をクリップ留めする。
これとは異なり、磁石52が支持体51の所定の場所に位置すると、磁石52を覆うように、ラグ55を曲げることにより、ラグ55を折りたたむことができる。
ノッチ67の深さは、ブランチ58が回転電気機器のエアギャップ内に突出しないよう、ラグ55のブランチ58の厚さと実質的に等しくなっている。
この一体的な円筒形の壁53は、磁気飽和を減少させ、適当な場合には、ヨーク61の厚さを薄くするように、ヨーク61内で、フープとして働くことができる。
当然ながら、条件によっては、永久磁石52の数を、24と異ならせてもよい。
例えば図10に示すように、ステータは8つのペアのラグ55を有する支持体51に固定された8個の永久磁石52を有するものとすることができる。
特に、比較的少数の磁石、例えば8個よりも少ない数の磁石を使用しようとするとき、各磁石の寸法はより大きくなり、この場合、これよりも多い数のラグ55を使って各磁石を係止することが、有利となり得る。例えば4個のラグにより、各磁石55を係止できる。
凹状または直立した固定部分を、特に上記ノッチ67を有さない1つ以上の永久磁石を支持体に載せることは、本発明の範囲から逸脱するものではない。
各磁石70は、同心円筒体の実質的な一部である径方向内側面74と、径方向外側面75と、径方向内側に収束する側面76とを有する。支持体71は、図12に示すように、永久磁石70の設置を可能にするよう、当初は平らになっている。
この支持体71は、軸線Xに平行な複数のブランチ78を含み、各ブランチは磁石70を係止するためのラグ79を両端に有する。
ラグ79は、対応するブランチ78に対して直角に延び、各ラグは、実質的に長方形となっている。
支持体71には、更にブランチ78に対して直角な複数のタング80が設けられており、各タングは、磁石を円周方向かつ径方向に係止するよう、連続する2つの磁石70の間に差し込まれている。
この支持体71は、例えば板金のストリップを切断し、曲げることによって製造される。この支持体71は、磁石70の外側面75を部分的にカバーしない状態のままにするカットアウト83を有している。
これらアーム85は、例えば支持体71の他端においてラグ79に形成されたノッチ86に係合している。
これとは異なり、支持体71をヨーク内に設置するだけで、支持体71を巻き状態に維持できる。
上記実施形態では、磁石の支持体は、単一部品として、特に板金を切断し、曲げることにより製造される。
当然ながら、これらの部品92は、他の材料からも製造できる。
各部品92は、磁石95を係止するための複数のラグ97を有し、これらのラグ97は、例えば実質的に長方形となっている。
これらのラグ97の一部は、径方向に延び、各ラグは、対応する部品92の周面に配置された隣接する2つの磁石95の間に配置されている。
2つずつ向き合っている他のラグ97は、部品92の周面に沿って実質的に延び、磁石95を径方向に係止している。
ノッチ99のうちの2つは、磁石の外面100に位置し、内面101には、他の2つのノッチ99が位置している。これらノッチ99は、磁石95の両端において、エッジ102に開口している。
第2グループ95bの磁石95は、補助磁石であり、各補助磁石は、2つのメイン磁石の間に配置されており、これら補助磁石は、実質的に径方向に直角な磁化方向を有する。
図14には、かかる補助磁石が示されている。
このような補助磁石が存在することによって、磁気の漏れが少なくなっている。
これらの補助磁石を、径方向に測定した場合に、メイン磁石と同じ厚さを有するものとすることができる。
これとは異なり、補助磁石の厚みを、メイン磁石の厚さと異ならせてもよい。
補助磁石とヨークの間のスペースは、これら磁石を係止するラグ97の位置によって決定されることが望ましい。
部品92は、これら部品92をヨーク94にボタン留めするためのタング103を、更に含んでいる。
支持体91を固定するための他の適当な手段を採用することもできる。
図示の実施形態では、回転電気機器は6つの磁極を有する。
メイン磁石と補助磁石との間に、エアギャップが生じることを防止することが可能であり、これにより、回転電気機器の効率は改善される。
これまで示した実施形態では、部品92は、切断および曲げ加工によって製造される。
これとは異なり、支持体91の部品92を、図8に示すように、切断およびプレス加工によって製造してもよい。
メイン磁石95は、図9〜図21に示すように、ノッチ99を有することはできない。
この場合、各メイン磁石95は、円周方向のラグ97ではなく、磁石95の側面105の形状により、ヨーク94に対して保持される。
ラグ97が、磁石95の側面に2つの応力T1を加え、この結果生じる径方向の応力T2が、ヨークに対して磁石97を押圧するように、これら平坦部分106およびラグ97が、配置されている。
支持体上に磁石を係止するためのラグは、長方形以外の形状、例えば台形とすることができる。
図22の実施形態では、各ノッチ110は、実質的に長方形であり、この長方形は、このノッチ内に係合した係止ラグが、径方向かつ回転角方向に係止するように、選択された傾きで傾斜している。
図23の実施形態では、各ノッチ110は台形であり、長い底辺112は、内側円周面に位置し、径方向かつ回転角方向の係止を行っている。
ここで検討する実施形態では、磁化された構造体5は、6つのN磁極およびS磁極を有する。
3 ステータ
4 ヨーク
5 磁化された構造体
13、14 ブラシ
40a、40b、40c 永久磁石
55 ラグ
61 支持体
67 固定部分
78 ブランチ
79 ラグ
97 ラグ
99 固定部材
200 ステータ
202 永久磁石
204 ヨーク材
206 端面
210 ステータ
212 永久磁石
204 ヨーク材
220 ステータ
222 永久磁石
224 ヨーク材
Claims (4)
- ロータと、
前記ロータの外周に離隔して設けられて周辺部を構成するステータであって、前記ロータの外周に沿って配置され、永久的磁化状態に磁化された構造体、及び略円筒形のヨークを含むステータと、
前記ロータのセクションで電流をスイッチングすることにより、前記ロータに給電するようになっている1つのグループのブラシとを備える、直流回転電気機器、主として自動車のスタータのための直流回転電気機器であって、
前記ステータの前記磁化された構造体は、前記ステータの径方向および径方向に直角な方向と異なる磁化方向を有する少なくとも1つのセクターを備え、
前記ステータの前記磁化された構造体は、前記略円筒形のヨーク内に配置されており、
前記磁化された構造体は、細分化した複数の永久磁石を前記ヨークの長手方向に沿って整列させ円周方向に一巡させて成り、
前記ヨークは、長手方向に斜角をなして延びる一端と、これに対して相補的な斜角をなして延びる他端とが摺動可能に当接して略円筒形を成し、前記ヨークを外側から締め付けると、前記当接面に沿った摺動が生じて前記ヨークの径が縮小するように構成されており、
前記ヨークが存在しない場合に測定した前記磁化された構造体の外部で、前記磁化された構造体によって発生される磁界が、前記磁化された構造体の内部で発生される磁界よりも小さく、前記磁化された構造体の外部の磁気エネルギーが、前記磁化された構造体の内部の磁気エネルギーの20%よりも少なくなるように選択された磁化状態となっていることを特徴とする直流回転電気機器。 - ロータと、
前記ロータの外周に離隔して設けられて周辺部を構成するステータであって、前記ロータの外周に沿って配置され、永久的磁化状態に磁化された構造体、及び略円筒形のヨークを含むステータと、
前記ロータのセクションで電流をスイッチングすることにより、前記ロータに給電するようになっている1つのグループのブラシとを備える、直流回転電気機器、主として自動車のスタータのための直流回転電気機器であって、
前記ステータの前記磁化された構造体は、前記ステータの径方向および径方向に直角な方向と異なる磁化方向を有する少なくとも1つのセクターを備え、
前記ステータの前記磁化された構造体は、前記略円筒形のヨーク内に配置されており、
前記磁化された構造体は、細分化した複数の永久磁石を前記ヨークの長手方向に沿って整列させ円周方向に一巡させて成り、
前記永久磁石は外周に凸部を有し、前記ヨークは内面に前記永久磁石の凸部に対応した凹部を有し、前記ヨークの前記凹部に前記永久磁石の前記凸部が係合することにより、前記永久磁石が前記ヨークに固定され、
前記ヨークは、長手方向に斜角をなして延びる一端と、これに対して相補的な斜角をなして延びる他端とが摺動可能に当接して略円筒形を成し、前記ヨークを外側から締め付けると、前記当接面に沿った摺動が生じて前記ヨークの径が縮小するように構成されており、
前記ヨークが存在しない場合に測定した前記磁化された構造体の外部で、前記磁化された構造体によって発生される磁界が、前記磁化された構造体の内部で発生される磁界よりも小さく、前記磁化された構造体の外部の磁気エネルギーが、前記磁化された構造体の内部の磁気エネルギーの20%よりも少なくなるように選択された磁化状態となっていることを特徴とする直流回転電気機器。 - ロータと、
前記ロータの外周に離隔して設けられて周辺部を構成するステータであって、前記ロータの外周に沿って配置され、永久的磁化状態に磁化された構造体、及び略円筒形のヨークを含むステータと、
前記ロータのセクションで電流をスイッチングすることにより、前記ロータに給電するようになっている1つのグループのブラシとを備える、直流回転電気機器、主として自動車のスタータのための直流回転電気機器であって、
前記ステータの前記磁化された構造体は、前記ステータの径方向および径方向に直角な方向と異なる磁化方向を有する少なくとも1つのセクターを備え、
前記ステータの前記磁化された構造体は、前記略円筒形のヨーク内に配置されており、
前記磁化された構造体は、長手方向に縮径したプロファイルを有する細分化した複数の永久磁石を前記ヨークの長手方向に沿って、縮径方向を互い違いにして整列させ円周方向に一巡させて成り、
前記略円筒形のヨークは、前記円周方向に沿った永久磁石の整列体の外径より極僅かに小さな内径を有しており、
前記ヨークが存在しない場合に測定した前記磁化された構造体の外部で、前記磁化された構造体によって発生される磁界が、前記磁化された構造体の内部で発生される磁界よりも小さく、前記磁化された構造体の外部の磁気エネルギーが、前記磁化された構造体の内部の磁気エネルギーの20%よりも少なくなるように選択された磁化状態となっていることを特徴とする直流回転電気機器。 - 前記ヨークは、長手方向に斜角をなして延びる一端と、これに対して相補的な斜角をなして延びる他端とが摺動可能に当接して略円筒形を成し、前記ヨークを外側から締め付けると、前記当接面に沿った摺動が生じて前記ヨークの径が縮小するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の直流回転電気機器。
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