JPS61164451A - 磁石式直流機の固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は磁石式直流機の固定子に係り、特に性能および
耐久性に苛酷な仕様が要求される自動車始動用永久磁石
式直流機等に好適な接着剤を用いずに継鉄に磁極を強固
に固定しかつ性能を向上できる磁石式直流機の固定子に
関する。

〔発明の背景〕　　　□ 従来の自動車始動用等の磁石式直流機の固定子において
は、フェライト磁石等の永久磁石と軟鉄からなる補助極
とを各々別体で作り、これらを円筒状の継鉄に接着剤を
用いて固着する構造が主として採用されている。しかし
接着剤を用いて固定すると、フェライト磁石等が脆性材
であるため継鉄と磁石との熱膨張係数の差による磁石の
２枚割れや衝撃による磁石の割れや欠けなどの問題を生
じ、実用化の大きな制限となっていた。

このためフェライト磁石の内肩を非磁性材薄板製の筒状
の磁石カバーにより保持してかつ保護する構造として、
たとえば特開昭５８−５４８６１号公報に記載のものが
ある。しかしこのアルミニウム等の非磁性材薄板製の筒
状の磁石カバーを磁石の内周に挿入して押圧支持する構
造は、非磁性材の磁石カバーを用いているため特に高ト
ルクを発生させるのに補助極を永久磁石に並置した磁極
構造においては、磁石と電機子間の空隙が磁石カバーの
厚みだけ増加するため磁気抵抗が増加して直流機の性能
を低下させるなどの十分な効果が得られない問題点があ
った。

これに対してフェライト磁石の内周を磁性材薄板製の弾
性支持体により保持して保護する構造として、たとえば
特開昭５７−１６５６１号公報および特開昭５９−６７
５９号公報に記載のものが提案されている。

しかしこれらの構造は容易に磁気飽和する磁性材薄板を
使用していて磁極間の漏洩磁束を少なくし直流機の性能
向上をはかつているが、基本的に弾性圧を利用して磁極
を継鉄の内周方向に放射状に押圧して保持するものであ
るため、特に継鉄やフェライト磁石および補助極の内外
径寸法や曲率半径などのばらつきにより磁極と弾性支持
体との全面の均等な接触がなされず、固着強度が必らず
しも十分でなく耐振性にも問題がありかつ空隙の増加と
不均一により直流機の性能低下をまね＜ｌ？Ｉｆｆ題点
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、継
鉄と磁極の保持構造にすぐれた急激な温度変化や強い衝
撃や水分の浸入に対しても強度的に十分耐え得て機械的
に強固に固定することができ、かつ磁極と磁石カバーと
の均一な密着性をよくした空隙を少なくし良好な性能の
得られる磁石式直流機の固定子を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は継鉄の内周に複数対の補助極と永久磁石を配置
した磁石式直流機の固定子において、磁極の内周に磁性
材薄板製の筒状の磁極カバーを配置し、該磁極カバーを
内周から押圧し永久変形せしめて磁極の内周全面に均等
に密着させることにより、継鉄の内周に磁極を強固に保
持固定させかつ磁極部と電機子の空隙を微小かつ均一に
して磁気抵抗を少なくし電気的性能を向上させるように
した磁石式直流機の固定子である。

また本発明は継鉄の内周に複数対の補助極と永久磁石を
配置した磁石式直流機の固定子において、各対間の空間
部に断面コの字状等の弾性保持具を継鉄に固定して設け
、この隣接の弾性保持具の間に継鉄の内周に沿って磁極
を弾性力により保持固定し、かつ磁極の内周に磁性材薄
板製の筒状の磁極カバーを配置し、該磁極カバーを内周
から押圧し永久変形せしめて磁極の内周全面に均等に密
着させることにより、上記弾性保持具と磁極カバーの押
圧力を重畳して継鉄の内周に磁極を強固に保持固定させ
かつ磁極部と電機子の空隙を微小かつ単一にして磁気抵
抗を少なくし電気的性能を向上させるようにした磁石式
直流機の固定子である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図ないし第３図により説明
する。

第１図は本発明による磁石式直流機の固定子の実施例を
示す磁石式直流機の要部部分断面正面図である。第１図
において、固定子１の継鉄２と、整流子１６およびビニ
オンクラッチ１４を有する電機子１１とを、スイッチ１
５を有するギヤケース１２と、エンドブラケット１３と
で挾持して成る磁石式直流機において、固定子１は筒状
の継鉄２の内周に複数個の補助極４と、複数個の永久磁
石５とを並置し、かつ磁極内周に密着した磁性材薄板製
の筒状の磁石カバー（保持体）６を配置して成る。

第２図（ａ）、（ｂ）は第１図に対応する本発明による
磁石式直流機の固定子１の第１の実施例を示すそれぞれ
横断面平面図と、そのＡ−〇−Ａ線縦線面断面正面図る
６第２図（ａ）、（ｂ）において、円筒状の継鉄２の内
周面に複数個（４個）の補助極４と、複数個（４個）の
永久磁石（フェライト磁石等）５とを、それぞれの軸方
向に延びる一方の側面４ａと側面５ａが接触して他方の
側面が磁極間の空間部を隔てて相対するように配置し、
その磁極内周面に磁性材薄板たとえば薄鋼板を成形した
筒状の磁極カバー（保持体）６を密着して配置する。こ
の筒状の磁極カバー（保持体）６はその内周側から継鉄
内周方向に放射状に押圧し永久変形せしめて補助極４と
永久磁石（フェライト磁石等）５の円周方向および軸方
向の内周全面に均一に密着するようにし、かつ補助極４
と永久磁石５の磁極間の空間部および磁石カバー６の磁
極よりも軸方向に延びた両端部の外径は磁極の内径より
も大きくなるように変形させて磁極を継鉄２に押圧固定
される。この磁極カバー６を押圧変形により密着させる
手段としては、例えば内径開き治具を使用する方法、樹
脂材を軸方向より圧縮して径方向に膨張させる方法、あ
るいは液体または気体を利用して内圧をかける方法等が
利用できる。

なお、第２図（ｂ）に示すように永久磁石５の軸方向の
面端の面取り部に沿って磁石カバー６の内径を大きく変
形させて密着させるのもよい、さらに第２図（ｂ）に示
すように固定子１の継鉄２を挾持するエンドブラケット
１３の磁極受は部１３ａおよびギヤケース（ブラケット
）１２の磁極受は部１２ａの内径を継鉄２の内径よりも
小さくかつ磁極内径よりも大きく選定すれば、磁極の軸
方向の移動を防止するのに有効である。あるいは第１図
に示すように磁極カバー６の軸方向の一端部（エンドブ
ラケット１３側）に磁極の内径よりも大きな外径または
継鉄２の内径よりも大きな外径のフランジ部６ａを設け
、このフランジ部６ａを継鉄２とエンドブラケット１３
との間に挾んで配置して、磁極カバー６の筒部は磁極内
周に“止まりばめ″で挿入した状態で、内周より押圧し
て筒部を磁極内周に密着せしめる構造にするのも、磁極
カバー６の機械的強度を増すほか磁極の軸方向の振動等
による移動を防止するのに有効である。

なお磁極カバー６は板状の磁性金属材を筒状に丸めたも
のを、金属材の伸展性の許容限度内等で内周から押圧変
形せし、めで磁極内周面に密着させた構造であってもよ
い、また補助極４と永久磁石５の厚さの関係について、
補助極４の効果をより大きく必要とするときは補助極４
の厚さの方をより厚くし、軽負荷時の出力をより必要と
するときは永久磁石５の厚さの方をより厚くしても、磁
極カバー６の押圧変形によりそれぞれ密着させて継鉄２
に強固に固定して、なんら保持力の低下をまねくことが
ない。

本実施例の磁性材薄板製の筒状の磁極カバー（保持体）
６を磁極内周に押圧変形せしめて密着させた磁石式直流
機の固定子の構造によると、継鉄２の内周面の円周方向
および軸方向の所定位置に複数個の補助極４および永久
磁石（フェライト磁石）５を機械的に強固に保持して固
定し保護でき、かつ磁極カバー６を磁極内周に均等圧力
で均一に密着させるので継鉄２の真円度ひいては磁極内
周の真円度が維持できるため、電機子１１との空隙を微
小かつ均一にして磁気損失を最小にとどめ電気的性能を
向上できる。特に従来の接着による固定方法では継鉄と
永久磁石の熱膨張係数が異なるため、接着剤を加熱硬化
して常温に戻したときに継鉄の真円度が低下するのが通
常であるが、本実施例ではかかる問題は解消され、さら
に高トルクを必要とする直流機において補助極の効果を
十分に活用するのに磁性材薄板（鋼板）製の磁極カバー
６により補助極部と電機子１１の空隙を微小にして磁気
損失を少なくできるのは有利である。

さらに本実施例によれば従来の磁極と磁極カバーの空隙
により発生しうる磁石カバーの磁気振動を防止できる。

つぎに第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第１図
に対応する本発明による磁石式直流機の固定子１の第２
の実施例を示すそれぞれ部分横断面平面図と、その保持
金具部分の詳細平面図、同じく保持金具部分の内周面か
ら見た詳細正面図、同じく保持金具部分のＢ−ＢＡＩＩ
断面図である。第３図（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において１円筒状の継鉄２の内
周面に複数個（４個）の補助極４と、複数個（４個）の
永久磁石（フェライト磁石）５とを、それぞれの軸方向
に延びる一方の側面４ａと側面５ａとが接触して、他方
の側面が弾性材製の断面コの字状の保持金具３を挾んで
相対するように配置し、その磁極内周面に磁性材薄板製
の筒状の磁極カバー（保持体）６を密着して配置する。

この弾性材製の断面コの字状の保持金具３は継鉄２の内
周面の複数個（４個）の所定位置に固定されるとともに
、この保持金具３の補助極４と接触する側の側面の軸方
向の両端付近には例えば一部切りを入れて軸方向から斜
めにかつ両端から引き返す方向に外側に延びた支持部３
ａを形成しておき、この支持部３ａの間に補助極４を軸
方向から挾持させるとともに（第３図（ｃ））、この補
助極４とその側面に接触させた永久磁石５との一対を隣
接の保持金具３の側面で挾持させることにより、磁極全
体を弾性材製の断面コの字状の保持金具３の側面の張力
で継鉄２の内周に弾性的に保持して固定する。

なお上記保持金具３の側面の軸方向両端付近に形成した
支持部３ａは側面を両端から折り返して形成してもよく
、また必要に応じて永久磁石５と接触する側の側面にも
形成することにより永久磁石５も軸方向から挾持させる
ようにしてもよいが、しかしどちらでも支持部３ａを形
成することは必須ではない。また上記保持金具３を継鉄
２に固定するには、例えば保持金具３を予め継鉄２の内
周面に金型により支持して、取付は穴３ｂに継鉄２の一
部をブレス７で押し上げて塑性流動させることにより押
出し部２ａを形成して固定することができる（第３図（
ｄ））、このようにして補助極４と永久磁石５の軸方向
に延びた側面は、継鉄２の中心軸から放射状の接線面に
なるように形成されたそれぞれの一方の側面４ａと５８
が互に面接触するようになり、さらに予めほぼ断面コの
字状に形成された保持金具３の軸方向の側面を周方向に
撓ませながら、隣接の保持金具３の間に補助極４と永久
磁石５を押圧並置することによって、その側面の弾性張
力で補助極４と永久磁石５を局方向に押し付けつつ磁極
全体を継鉄２の内周面に押圧して保持し固定できる。一
方の磁石カバー（保持体）６は例えば００１５〜０．３
ｎｍ厚さの薄鋼板製の筒状体からなり、必要に応じて第
１図および第３図（ａ）に示すようにその一端に磁極の
内径または継鉄２の内径よりも大きな外径寸法をもつフ
ランジ部６ａを有し、このフランジ部６ａを継鉄２とエ
ンドブラケット１３との間に配置し、筒部は磁極内周に
“止まりばめ”で挿入した状態で、内周から加圧変形し
て筒部を補助極４および永久磁石５に密着させると同時
に、磁極間の保持金具３の空間部およびギヤケース１２
の側の軸方向の端部も加圧変形により磁極内径よりも継
鉄内周方向に膨張するように変形させる。このようにし
て保持金具３と磁極カバー６の重畳した張力によって磁
極の周方向および軸方向の動きが完全に止められるよう
に強固に継鉄内局面に保持して固定される。さらに電機
子１１が回転する時の反力等に対しても、継鉄２の押出
し部２ａが周方向の磁極の動きをなくして有効に作用す
るし、継鉄２とエンドブラケット１３の間に挾持された
フランジ部６ａは軸方向の振動等に対し磁極のずれを防
ぐのに役立つ。

なお第３図（ｂ）において、断面コの字状の保持金具３
の軸方向の側面の先端が補助極５および永久磁石５の内
周面よりも継鉄２の内周方向に引っ込んでいるように形
成すると、磁極カバー６を内周から加圧変形して膨ませ
たさいに磁極カバー６が保持金具３の先端に当って所要
形状に変形できなくなり、磁極に保持力を十分に与えら
れなくなるのを防止できる。また補助極４および永久磁
石５の軸方向に延びた側面および軸方向に延びた両端面
を加工や組立て等の必要に応じて面取りを施してもよい
、また本実施例においても、第１の実施例と同じく第２
図（ｂ）に示すように、磁極カバー６にフランジ部を形
成することなく、筒状の磁極カバー６を磁極内周に挿入
して同様に加圧変形させて磁極内周に密着させると同時
に、磁極カバー６の軸方向の両端部の外径を磁極内径よ
りも大きく変形させることにより、磁極を継鉄２の内周
面に押圧し固定すると同時に軸方向のずれも防止できる
。またエンドブラケット１３とギヤケース１２の磁極部
は部１３ａおよび１２ａの内径を継鉄２の内径よりも小
さくて磁極内径よりも大きく設定するのも同様に有効で
ある。さらに所望の電気的特性に対応して補助極４と永
久磁極５との厚さの相対値を可変にするのも同様に有効
である。

本実施例の弾性材製の保持金具３と磁性材薄板層の磁極
カバー６を用いて補助極４および永久磁石５を継鉄内周
に押圧保持する磁石式直流機の固定子の構造によると、
構造簡単で組立て工程も容易にして継鉄内周の所定位置
に複数個の補助極４および永久磁石（フェライト磁石）
５を機械的により優れた保持力で強固に固定できるため
、熱衝撃や機械的衝撃や振動あるいは塩水浸入などによ
る磁極の破損もなく高信頼性が確保できる。また磁性材
薄板層の磁極カバー６を押圧変形により磁極内周全面に
均等に密着させる構造により、本実施例でも上記と同様
に磁極部と電機子１１の空隙を微小かつ均一にして磁気
損失を少なくし、トルク特性等の電気的性能を向上でき
る。これにより例えば機械的には永久磁石（フェライト
磁石）５に亀裂が発生する衝撃力を従来よりも約５０〜
１００％向上でき、かつ電気的性能も従来の接着剤によ
るものよりも膜厚分の磁気抵抗がなくなって約５％程度
向上する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、継鉄の内周面に配置され
た補助極および永久磁石の内周面に磁性材薄板層の筒状
の磁石カバー（保持体）を押圧変形により密着させる固
定子の構造、または上記磁石カバーと併用して補助極と
永久磁石との間の空間部に断面コの字状等の弾性材製の
保持金具を介在させた固定子の構造により、継鉄内周に
磁極を機械的に強固に均等に保持して固定し保護すると
ともに、磁極部と電機子の間の空隙を微小かつ均一にし
て電気的性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例を示す磁石式直流機の要部
部分断面正面図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明による
磁石式直流機の固定子の第１の実施例を示す横断面平面
図と、そのＡ−０−Ａ、ＩＩ縦断面正面図、第３図（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明による磁石式直流
機の固定子の第２の実施例を示す部分横断面平面図と、
その保持金具部分の詳細平面図、保持金具部分の内周面
から見た詳細正面図、保持金具部分のＢ−Ｂ線断面図で
ある。 １・・・固定子、２・・・継鉄、３・・・保持金具、３
ａ・・・取付は穴、４・・・補助極、５・・・永久磁石
、６・・・磁極カバー、１２・・・ギヤケース、１３・
・・エンドブラケット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、継鉄の内周に配置した複数対の補助極と永久磁石の
   内周面に磁性材薄肉製の筒状の磁極カバーを押圧変形さ
   せ密着固定して成る磁石式直流機の固定子。 ２、上記磁極カバーの両端は磁極の両端よりも延長され
   かつ磁極カバーの両端の外径は磁極の内径よりも大きく
   形成される特許請求の範囲第１項記載の磁石式直流機の
   固定子。 ３、上記磁極カバーの両端の外径は磁極の両端の面取り
   部に沿つて磁極の中央の内径よりも大きく形成される特
   許請求の範囲第１項記載の磁石式直流機の固定子。 ４、上記磁極カバーの一端に磁極の内径よりも大きい外
   径のフランジ部を形成した特許請求の範囲第１項記載の
   磁石式直流機の固定子。 ５、上記磁極カバーの一端に継鉄の内径よりも大きい外
   径のフランジ部を形成した特許請求の範囲第１項記載の
   磁石式直流機の固定子。 ６、上記磁極カバーのフランジ部は継鉄と該継鉄を取り
   付けるブラケットの間に配置される特許請求の範囲第５
   項記載の磁石式直流機の固定子。 ７、上記継鉄を取り付ける両側のブラケットの継鉄受け
   端の内径は継鉄の内径より小さくして磁極の内径より大
   きく形成した特許請求の範囲第１項記載の磁石式直流機
   の固定子。 ８、上記補助極の厚さと永久磁石の厚さとの相対値を電
   気的特性に対応して変えた特許請求の範囲第１項記載の
   磁石式直流機の固定子。 ９、継鉄の内周に配置した複数対の補助極と永久磁石の
   各対間の空間部に上記継鉄に固定した弾性保持具を設け
   て磁極を保持固定し、かつ磁極の内周面に磁性材薄肉製
   の筒状の磁極カバーを押圧変形させ密着固定して成る磁
   石式直流機の固定子。 １０、上記弾性保持具は両側面が磁極側面に接触する断
   面コの字状に形成した特許請求の範囲第９項記載の磁石
   式直流機の固定子。 １１、上記弾性保持具は断面コの字状に形成しかつその
   先端は磁極の内周面よりも継鉄の内周側に引つ込んで形
   成した特許請求の範囲第９項記載の磁石式直流機の固定
   子。 １２、上記磁極カバーの両端は磁極の両端よりも延長さ
   れかつ磁極カバーの両端の外径は磁極の内径よりも大き
   く形成される特許請求の範囲第９項記載の磁石式直流機
   の固定子。 １３、上記磁極カバーの両端の外径は磁極の両端の面取
   り部に沿つて磁極の中央の内径よりも大きく形成される
   特許請求の範囲第９項記載の磁石式直流機の固定子。 １４、上記磁極カバーの一端に磁極の内径よりも大きい
   外径のフランジ部を形成した特許請求の範囲第９項記載
   の磁石式直流機の固定子。 １５、上記磁極カバーの一端に継鉄の内径よりも大きい
   外径のフランジ部を形成した特許請求の範囲第９項記載
   の磁石式直流機の固定子。 １６、上記磁極カバーのフランジ部は継鉄と該継鉄を取
   り付けるブラケットの間に配置される特許請求の範囲第
   １５項記載の磁石式直流機の固定子。 １７、上記継鉄を取り付ける両側のブラケットの継鉄受
   け端の内径は継鉄の内径より小さくて磁極の内径より大
   きく形成した特許請求の範囲第９項記載の磁石式直流機
   の固定子。 １８、上記補助極の厚さと永久磁石の厚さとの相対値を
   電気的特性に対応して変えた特許請求の範囲第９項記載
   の磁石式直流機の固定子。