マグネット・リテーナ及びそれを有する永久磁石式電動機並びにその組み立て方法
【課題】
マグネット・リテーナの局所応力が過大になるのを防止するとともに、安定してマグネットを押圧・位置決めする。
【解決手段】
マグネット・リテーナ６０は、電動機が有する複数の永久磁石間に配置され、この永久磁石を保持する。マグネット・リテーナは、矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成されており、矩形状の板材の両端部に第１の直線部６２を、この板材の中央部に第３の直線部６５を、第１の直線部と第３の直線部の中間部に第２の直線部６６がそれぞれ形成されている。永久磁石間に保持した状態では、第１の直線部同士が面接触し、第２の直線部が永久磁石に面接触する。
マグネット・リテーナの局所応力が過大になるのを防止するとともに、安定してマグネットを押圧・位置決めする。
【解決手段】
マグネット・リテーナ６０は、電動機が有する複数の永久磁石間に配置され、この永久磁石を保持する。マグネット・リテーナは、矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成されており、矩形状の板材の両端部に第１の直線部６２を、この板材の中央部に第３の直線部６５を、第１の直線部と第３の直線部の中間部に第２の直線部６６がそれぞれ形成されている。永久磁石間に保持した状態では、第１の直線部同士が面接触し、第２の直線部が永久磁石に面接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の固定子等に使用される永久磁石を保持するマグネット・リテーナ及びそれを有する永久磁石式電動機並びにその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石を有するモータの例が、特許文献１に記載されている。この明細書では、自動車用燃料ポンプの電動モータに使用される磁石アセンブリを、次のように構成している。外ケーシングの一端側にポンプを、他端側にハウジングを設け、ポンプとハウジング間に、ケーシングに密着させて管状の強磁性のフラックスキャリアを配置している。一対の円弧状の着磁していない永久磁石が、このフラックスキャリアの内周面に配置され、配置後、着磁される。軸方向に延びた円弧状でプラスチック製のロケータが磁石間に配置され、ロケータの磁石用ポケットに磁石をスプリングクリップが押し付けている。スプリングクリップは、磁石を挟んでロケータと周方向反対側に配置される。ロケータは、フラックスキャリアと軸方向長さが同じ長さで、その外周面の曲率がロケータの内周面の曲率と合っている。
【０００３】
電動モータのケーシング内に収容された磁石を固定するための湾曲ばねの例が、特許文献２に記載されている。この公報では、従来の湾曲ばねが１個の曲げ区域しか有しておらず、そのため高い機械的負荷がばねに加わっていたという不具合を解消するために、湾曲ばねに少なくとも２個の曲げ区域を形成し、機械的な応力を分散させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許明細書第５３９１０６３号
【特許文献２】特表２００４−５１２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の燃料ポンプ用の磁石アセンブリでは、U字型に折り曲げたクリップのU字の長辺部を僅かに折り曲げ、ばね効果が得られるようにしている。そして、長辺部の１点または２点で周方向両側に配置された永久磁石を押圧している。このクリップを用いることで、このクリップの両側に配置された永久磁石を位置決めしている。
【０００６】
しかしながら、電動モータには低廉化が求められており、そのためクリップを磁気伝導性のあるばね鋼から一般の鋼材、例えばステンレス鋼へと置き換えられている。その場合、Ｕ字形状ではばね力に基づく押圧力が不足したり、ばね性を向上させるために曲げ部分に過度な応力が作用して破損する等の不具合が発生するおそれがある。
【０００７】
ばね鋼から一般の鋼材への置き換えを進めた結果、ばね性が低下するのを回避するため、特許文献２では湾曲ばねにＵ字部とＶ字部を形成して、少なくとも２つの曲げ区域を形成している。この公報に記載の湾曲ばねでは、永久磁石への押圧部は線接触であり、左右対称に形成されたばね部の中間部で左右のばねも線接触しており、いずれも接触部の応力が高くなるおそれがある。また、左右のばねの反開口側に角部が形成されており、この部分でも応力が高くなるおそれがある。
【０００８】
また、成型工程が複雑となり、コストが高くなるのを避けられない。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、非磁性でばね鋼よりも安価ではあるがばね性に劣る材料を永久磁石式電動機のマグネット・リテーナに用いるときに、マグネット・リテーナの局所応力が過大になるのを防止するとともに、安定してマグネットを押圧・位置決めすることおよび安価なマグネット・リテーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の特徴は、電動機が有する複数の永久磁石間に配置され、この永久磁石を保持するマグネット・リテーナであって、矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成し、前記永久磁石間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することにある。
【００１１】
そしてこの特徴において、前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部を形成し、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きくするのが望ましい。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、ステータに永久磁石を有する永久磁石式電動機において、前記ステータは周方向に２個または４個の永久磁石と、この永久磁石間に配置されるマグネット・リテーナとを有し、前記各永久磁石は周方向の一方の端面が前記マグネット・リテーナに接触し周方向の他方の端面が他の永久磁石パーツに接触して配置されており、前記マグネット・リテーナは矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成されており、前記永久磁石パーツ間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することにある。
【００１３】
そしてこの特徴において、前記マグネット・リテーナは、前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部が形成されており、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きいことが望ましい。
【００１４】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、電動機の組み立て方法であって、円周方向の１箇所または２箇所に貫通孔が設けられ円環状に形成された第１の治具と、円環を分割した形状に形成された第２の治具とを準備し、前記第１の治具の貫通孔にマグネット・リテーナを嵌挿し、前記第２の治具をそれぞれ水平面方向に離して配置した状態で複数の永久磁石をその内周面に保持し、その後第２の治具を水平方向に移動させて円環を形成し、前記マグネット・リテーナが保持された前記第１の治具の真下に複数の前記永久磁石が保持された前記第２の治具を配置し、前記第１の治具の前記貫通孔に嵌挿されたマグネット・リテーナを前記第２の治具内に配置された前記永久磁石間の隙間に移動させ、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとが保持された前記第２の治具を電動機のケーシングの真上に配置し、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとを前記ケーシングに移動させることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マグネット・リテーナを対称形に構成し、その両端部に直線部を形成してマグネット・リテーナ同士が面接触するようにし、さらにマグネット・リテーナが永久磁石の端面と接触する部分に直線部を形成して、マグネット・リテーナと永久磁石との接触を面接触としたので、非磁性でばね鋼よりも安価ではあるがばね性に劣る材料を永久磁石式電動機のマグネット・リテーナに用いても、マグネット・リテーナの応力を緩和して局所応力が過大になるのを防止できる。また、マグネット・リテーナが、永久磁石を安定して押圧および位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る永久磁石式電動機の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した電動機が有するマグネット・リテーナの正面図(ａ)及び側面図(ｂ)である。
【図３】図２に示したマグネット・リテーナの製造過程を説明する図である。
【図４Ａ】図２に示したマグネット・リテーナの電動機への組み込みを説明する図であり、治具への取り付け段階の図である。
【図４Ｂ】図２に示したマグネット・リテーナの電動機への組み込みを説明する図であり、治具から電動機本体へ移す様子を説明する図である。
【図４Ｃ】図２に示したマグネット・リテーナの電動機への組み込みの他の方法を説明する図であり、治具から電動機本体へ移す様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る永久磁石式電動機の実施例を、図面を用いて説明する。図１は、永久磁石式電動機１００の一実施例の縦断面図である。永久磁石式電動機１００は、ステータとロータとで構成されている。ステータは、ステータヨークを兼ねるために強磁性材料によりカップ状に形成されたステータケース４０と、ステータ側の界磁を構成する手段としてステータケースの周壁部の内周に取り付けられた永久磁石７０と、永久磁石７０間に配置され、永久磁石７０を保持および位置決めするためのマグネット・リテーナ６０とを有している。ステータケース４０の開口部は、エンドカバー４８で閉じられる。
【００１８】
ステータケース４０のカップ中央部には軸受２０が配置されており、ロータを構成する回転軸１０を回転自在に支持する。ロータは、回転軸１０と電機子５０とを有しており、回転軸１０の一端側が上述した軸受２０により保持され、回転軸１０の中間部は他の軸受３０により回転自在に支持されている。電機子５０は、所定の形状に打ち抜かれた鋼板の積層体からなる電機子鉄心と、この電機子鉄心のスロットに巻回された電機子コイルとを有している。
【００１９】
エンドカバー４８の内面にはブラシホルダが取り付けられており、このブラシホルダに保持されたブラシが整流子に接触する。また、エンドカバー４８からブッシング８０が導出されており、ブラシに電気的に接続されたリード線８２がブッシング８０を通して外部に導出されている。
【００２０】
このように構成した本発明に係る永久磁石式電動機１００が有するマグネット・リテーナ６０の詳細を、図２ないし図４Ａを用いて説明する。図２は、マグネットリテーナ６０の正面図(同図(ａ))およびその側面図(同図(ｂ))である。図３は、マグネットリテーナ６０の製造方法を説明する図であり、図４Ａ、図４Ｂは、マグネットリテーナ６０をステータケースに組み込む様子を説明する図である。
【００２１】
マグネット・リテーナ６０は、図１に示したように、永久磁石７０をその円周方向側面から押圧することにより、永久磁石７０をステータケース４０の所定位置に位置決めするためのものである。したがって、組み立て性を考慮したばね力が必要である。ただし、生産性及び経済性を考慮して、本実施例ではばね鋼ではなく、非磁性のステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)としている。そのため、ばね鋼に比べて同一形状では小さなばね力しか発揮できない。ばね力を増加するためにはマグネット・リテーナ６０を大型化すればよいわけであるが、マグネット・リテーナ６０に許容される大きさは各電動機ごとに予め定められており、その許容範囲内での製作が必要となっている。
【００２２】
そこで本発明では、マグネット・リテーナ６０のばねとして作用する部分を増大させることにより、マグネット・リテーナ６０を大型化することなく、所要のばね力を得るようにしている。それとともに、マグネット・リテーナ６０の各部における局所応力が過大になることをも回避している。
【００２３】
具体的には、図２に示す形状としている。この図２に示したマグネット・リテーナ６０の主要な特徴は、対象形構造として、このマグネット・リテーナ６０を挟持する図示しない一対の永久磁石の側面にほぼ均等に押圧力が加わるようにしたこと、および、押圧部が線接触ではなく面接触とすることにより荷重点の局所応力を低減したこと、ばね力を発揮する部分を増大させるため及び加工において局所的に大荷重が作用しないように、マグネット・リテーナ６０の反開口部側の折り曲げ部の曲率を低下させたこと、成形後のマグネット・リテーナに複数の(本実施例では５個)の直線部を設けることにより、製造時のハンドリング性を高めていることにある。
【００２４】
つまり、厚さｔｍｍのＳＵＳ３０４製の鋼板から、幅Ｗで高さＨのマグネット・リテーナ６０をチューリップ形状に形成している。マグネット・リテーナ６０は左右対称形状であり、素材長さの中央を挟んで長さｈ３ｍｍの区間が第３の直線部６５として形成されている。この第３の直線部６５に連続して、曲率半径Ｒ３ｍｍの第３の円弧部６７に引き続き曲率半径Ｒ２ｍｍの第２の円弧部６８が左右対称に形成されている。さらに、この第２の円弧部６８に連続して、長さｈ２ｍｍの第２の直線部６６が形成されており、この第２の直線部６６に連続して、曲率半径Ｒ１ｍｍの第１の円弧部６４が形成されている。次いで、第１の円弧部６４に連続して、長さｈ１ｍｍの第１の直線部６２が形成されている。ここで、第１の円弧部６４はほぼ半円弧であり、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２は、内径側の曲率半径である。
【００２５】
マグネット・リテーナ６０の成形時には、対向する第１の直線部６２、６２間にはほぼ厚さｔ ｍｍ分の隙間が形成されているが、２個の永久磁石７０間に挟持されるときには、この隙間はなくなって第１の直線部６２、６２が全面で接触する。その際、左右に形成した第２の直線部６６は、永久磁石７０の側面に全面的に接触する。したがって、永久磁石式電動機１００を組み立てた後では、マグネット・リテーナ６０は、自身でもまた永久磁石７０とも面接触となっている。
【００２６】
自動車等に多用される電動機の場合には扁平電動機となり、上記マグネット・リテーナ６０の各部寸法は、永久磁石７０の寸法からおおよそW＝３mm程度、H＝２０ｍｍ前後となる。使用するＳＵＳ３０４鋼板の厚さｔは、ｔ=１ｍｍ前後である。また、成形後の第１の直線部６２の隙間は１ｍｍ以下である。さらに、第３の直線部６５の長さｈ３は、３ｍｍ程度、第２の直線部の長さｈ２は５ｍｍ程度である。
【００２７】
ところで、第３の直線部６５と第２の円弧部６８との接続部である折曲がり部(第３の円弧部)６７で加工時に大きな局所応力が発生することが分かった。そこで、接続部の応力を低減するために、第３の直線部６５に引き続く第３の円弧部６７を形成した後、第２の円弧部６８の曲率半径を第１の円弧部６４の曲率半径よりも大きな値とした。さらに、第３の直線部６５の長さｈ３を短くして第２の円弧部の横方向(図２(ａ)における横方向)の始まり位置を中心側に位置させ、第３の円弧部６７に作用する応力を低減した。また、これによりばねとして作用する長さ、すなわち図２(ａ)における上下方向長さを長くすることもできた。
【００２８】
図３に、上記マグネット・リテーナ６０の加工手順を示す。図２に示したマグネットリテーナ６０を展開したときに必要な長さにＳＵＳ鋼板を切断し、マグネット・リテーナ６０の素材６０ａを得る(図３(ａ))。このときの鋼板の厚さは、成形品の厚さと同じ厚さｔである。
【００２９】
次に、素材６０ａの長手方向の両端部に、半径Ｒ１の曲げ加工を施し、第１の直線部６２と第１の円弧部６４を同時に形成した中間素材６０ｂを得る(図３(ｂ))。さらに、素材６０ｂの中心位置を割り出し、この中心位置を挟んで左右等しい距離であって、互いの直線距離がｈ３となるところを第３の円弧部６７とし、第３の円弧部６７と第３の直線部６５とを同時に形成し、中間素材６０ｃを得る(図３(ｃ))。
【００３０】
最後に、第３の円弧部６７を一方の端とし、第１の円弧部６４を他方の端とする区間において、第１の円弧部６４の端から第２の直線部６６の長さｈ２だけ差し引いた部分を、半径Ｒ２の円弧加工し、第２の直線部６６と第２の円弧部６８とを同時に加工し、マグネット・リテーナの成形品６０ｄを得る。
【００３１】
上記加工においては、第３の直線部６５は、加工中におけるマグネット・リテーナ素材６０ａ〜６０ｃの中心位置出し及びマグネット・リテーナ素材６０ａ〜６０ｃのハンドリングの基準位置として使用される。また第２の直線部６６は、上述した永久磁石７０への面での押圧のためとともに、この加工中におけるハンドリングの基準位置(図示しない治具との接触部)としても使用される。
【００３２】
次に、このように成形したマグネット・リテーナ６０を、実際に永久磁石式電動機１００に組み込む様子を、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは組み立て用の治具に永久磁石７０及びマグネット・リテーナ６０を組み込む様子を示している。
【００３３】
詳細を後述する永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃとほぼ外径が同径であって、内径が永久磁石７０の内径よりも小さいマグネット・リテーナ用治具９０ａが、リング状に形成されている。そして、永久磁石７０の内径及び外径とほぼ同径であって、幅がマグネット・リテーナ６０の横方向長さ(図２(ａ)の横方向長さであって第１の直線部６２同士が接している状態での長さ)とほぼ同じ幅の上下方向に貫通する孔９２が、対称位置２箇所に形成されている。
【００３４】
図示しないピッキングマシーンがマグネット・リテーナ６０をピッキングして、孔９２の真上に位置決めし、矢印Ａ３方向にマグネット・リテーナ６０の第３の直線部６５を下側に位置させて、マグネット・リテーナ６０を孔９２に押し込む(図４Ａ（ａ）)。
【００３５】
一方、永久磁石７０は、フェライト製のリングの一部が欠けた４分割の構造で、各永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄはまだ着磁されていない。そして、２個ずつ、図４Ａ（ｂ）では永久磁石７０ａと永久磁石７０ｂ、永久磁石７０ｃと永久磁石７０ｄとが組み合わされている。永久磁石７０ａと永久磁石７０ｃとの間、及び永久磁石７０ｂと永久磁石７０ｄとの間には、将来マグネット・リテーナ６０が間挿されるだけの隙間が形成されている。
【００３６】
永久磁石７０ａ〜７０ｄを保持するために、２つ割れ形状の永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃが用意されている。永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃは、外径がマグネット・リテーナ用治具９０ａとほぼ同じであり、内径は永久磁石７０ａ〜７０ｄの外径とほぼ同じである。この永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃは、組み合わされると完全な円形であり、その上下方向高さは永久磁石７０ａ〜７０ｄの高さと同じかより高い。
【００３７】
図示しない組み立て用テーブル上に永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃを円形状態から離した状態に置き、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃの２つ割れ位置と永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄの隙間の位置が同じ位置になるように、位置決めしたら永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄは上方から下方へ矢印Ａ２で示されたように移動させ(図４Ａ(ｂ))、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃは水平方向に矢印Ａ１で示された方向に移動させて完全なリングとなるようにする(図４Ａ（ｃ）)。
【００３８】
以上の工程により、図４Ｂ（ａ）〜図４Ｂ（ｃ）に示すように、永久磁石７０ａ〜７０ｄは永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃに(図４Ｂ（ａ）)、マグネット・リテーナ６０はマグネットリテーナ用治具９０ａの孔９２に保持される(図４Ｂ（ｂ）)。ここで、図４Ｂ（ｃ）は、図４Ｂ（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００３９】
次に、マグネット用治具９０ｂ、９０ｃを下側に、マグネット・リテーナ用治具９０ａを上側にして積み重ねる。その際、マグネット用治具９０ｂ，９０ｃとマグネット・リテーナ用治具９０ａの外径位置を合わせて中心を一致させるとともに、マグネット・リテーナ用治具９０ａに形成した孔９２の周方向中心と、マグネット用治具９０ｂ、９０ｃの合わせ面の周方向位置が合致するように位置決めする(図４Ｂ（ｄ）)。
【００４０】
孔９２の真下に永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄの組み合わせの隙間が形成されているので、押し出し用工具９４を用いて、マグネット・リテーナ用治具９０ａの孔９２から、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃに保持された永久磁石パーツ７０ａと永久磁石パーツ７０ｄの間の隙間、及び永久磁石パーツ７０ｂと永久磁石パーツ７０ｄとの間の隙間に、マグネット・リテーナ６０を矢印Ｃ１の方向に押し出す(図４Ｂ（ｅ）)。
【００４１】
永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃが形成するリングに、マグネット・リテーナ６０が完全に移動したので、カップ型に形成したステータケース４０の内周壁に永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄとマグネット・リテーナ６０とを一緒に押し出し治具９６を用いて、矢印Ｃ２方向に押し出す。ステータケースは、底面の中央部に軸受１０を保持する軸受保持部４４が、外周部に永久磁石７０（７０ａ〜７０ｄ）とマグネット・リテーナ６０を保持する永久磁石保持部４２が段付きで形成されており、永久磁石保持部４２と軸受保持部４４の間には電機子コイル逃げ部４６が形成されている。永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄの押し出し時には、永久磁石保持部４２とステータケース４０の周壁部がガイドとなるので、押し出しと同時に位置決めもされる。加工及びロータ等の組み立てが済んだ後、外部から永久磁石７０は着磁される。
【００４２】
本実施例によれば、簡単な加工工程で局所応力を低減した非磁性でかつばね鋼を使用しないマグネット・リテーナを得ることができる。また、形状が簡単なので、ハンドリング性にも優れており、組み立ての自動化率を向上できる。さらにスケールアップすれば、電動機容量の変化に容易に対応できる。また、必要な素材が単なる矩形状の板であるので、無駄な部分がなく、素材を有効に活用できる。
【００４３】
次に、マグネット・リテーナ６０を、実際に永久磁石式電動機１００に組み込む他の方法を、図４Ａ及び図４Ｃを用いて説明する。永久磁石７０ａ〜７０ｄを永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃに、マグネット・リテーナ６０をマグネット・リテーナ用治具９０ａに、図４Ａに示した手順に従って保持する。次いで、マグネット・リテーナ６０を保持したマグネット・リテーナ用治具９０ａを上記実施例と同様に、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃの上に載置する。
【００４４】
その際、図４Ｃ（ｄ）に示すように、永久磁石用治具９０ｂと永久磁石用治具９０ｃとを、水平方向に隙間を持って対向させる。この状態で永久磁石７０ａと永久磁石７０ｃ間および永久磁石７０ｂと永久磁石７０ｄ間の隙間に、マグネット・リテーナ６０を落とし込む。その後、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃを矢印ｃ３方向に移動させて、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃの対向する面間を接触させる。このように一対の治具９０ｂ、９０ｃを接触させて一体化した後、同図(ｆ)に示すように、永久磁石７０ａ〜７０ｄとマグネット・リテーナ６０とが一緒になったステータ部全体を、ステータケース４０に矢印Ｃ２方向に押し込む。
【００４５】
本実施例においても、簡単な加工工程で局所応力を低減した非磁性でかつばね鋼を使用しないマグネット・リテーナを得ることができる。また、形状が簡単なので、ハンドリング性にも優れており、組み立ての自動化率を向上できる。さらにスケールアップすれば、電動機容量の変化に容易に対応できる。また、必要な素材が単なる矩形状の板であるので、無駄な部分がなく、素材を有効に活用できる。
【００４６】
上記各実施例においては、永久磁石用治具を２つ割れ形状とし、水平方向に移動させて磁石パーツを組み上げているが、永久磁石用治具をリング状の一体ものとして、磁石パーツを上下方向に移動させて組み上げるようにしてもよい。この場合、磁石の周方向及び半径方向位置決めの自動化の点で本実施例よりも劣るが、一連の動作でマグネット・リテーナを磁石間に押し込むことができるので、作業工程が簡素化される。
【００４７】
また、上記各実施例においては、マグネット・リテーナの材質をＳＵＳ３０４としているが、材質はこれに限るものではなく、ばね性のある(弾性に富む)材質であれば磁性材でもかまわない。ただし、非磁性材の方が磁束損失が少なく好ましい。さらに、上記実施例では、永久磁石を４分割形状とし、マグネット・リテーナを２個用いる場合について説明したが、永久磁石を２分割とし、マグネットリテーナを１個だけ用いる場合も同様に本発明を適用できる。
【００４８】
上記各実施例によれば、マグネット・リテーナが３種の直線部、すなわち第１の直線部及び第２の直線部、第３の直線部を有するので、永久磁石とマグネット・リテーナ間の接触及びマグネット・リテーナ自身での接触部がともに面接触となり、応力が緩和され、局所的な過大応力の発生を防止できる。また、３種の直線部を有することにより、加工時のハンドリング及び治具への密着度が増し、自動加工及び組み立て時の不具合の発生を抑制できる。
【００４９】
また、マグネット・リテーナが３種の円弧部、すなわち第１の円弧部および第２の円弧部、第３の円弧部を有するので、永久磁石を治具に組み込んだ後からステータケースに組み込むまでの各工程で、マグネット・リテーナに発生する応力集中を緩和でき、過大な局所応力の発生を防止できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…回転軸、２０、３０…軸受、４０…ステータケース(ケーシング)、４２…永久磁石保持部、４４…軸受保持部、４６…電機子コイル逃げ部、４８…エンドカバー、５０…電機子、６０…マグネット・リテーナ、６０ａ〜６０ｃ…マグネット・リテーナ素材(中間の状態)、６０ｄ…マグネット・リテーナ(完成品)、６２…第１の直線部、６４…第１の円弧部、６５…第３の直線部、６６…第２の直線部、６７…第３の円弧部、６８…第２の円弧部、７０…永久磁石、７０ａ〜７０ｄ…永久磁石(パーツ)、８０…ブッシング、８２…リード線、９０ａ…マグネット・リテーナ用治具（第１の治具）、９０ｂ、９０ｃ…永久磁石用治具（第２の治具）、９２…マグネット・リテーナ保持用孔、９４、９６…押出し用工具、１００…永久磁石式電動機、Ａ１〜Ａ３、Ｃ１、Ｃ２…移動方向、ｈ１〜ｈ３…直線部長さ、Ｈ…マグネット・リテーナの高さ、Ｒ１、Ｒ２…円弧部の局率半径、ｔ…マグネット・リテーナの厚さ、Ｗ…マグネット・リテーナの幅。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の固定子等に使用される永久磁石を保持するマグネット・リテーナ及びそれを有する永久磁石式電動機並びにその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石を有するモータの例が、特許文献１に記載されている。この明細書では、自動車用燃料ポンプの電動モータに使用される磁石アセンブリを、次のように構成している。外ケーシングの一端側にポンプを、他端側にハウジングを設け、ポンプとハウジング間に、ケーシングに密着させて管状の強磁性のフラックスキャリアを配置している。一対の円弧状の着磁していない永久磁石が、このフラックスキャリアの内周面に配置され、配置後、着磁される。軸方向に延びた円弧状でプラスチック製のロケータが磁石間に配置され、ロケータの磁石用ポケットに磁石をスプリングクリップが押し付けている。スプリングクリップは、磁石を挟んでロケータと周方向反対側に配置される。ロケータは、フラックスキャリアと軸方向長さが同じ長さで、その外周面の曲率がロケータの内周面の曲率と合っている。
【０００３】
電動モータのケーシング内に収容された磁石を固定するための湾曲ばねの例が、特許文献２に記載されている。この公報では、従来の湾曲ばねが１個の曲げ区域しか有しておらず、そのため高い機械的負荷がばねに加わっていたという不具合を解消するために、湾曲ばねに少なくとも２個の曲げ区域を形成し、機械的な応力を分散させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許明細書第５３９１０６３号
【特許文献２】特表２００４−５１２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の燃料ポンプ用の磁石アセンブリでは、U字型に折り曲げたクリップのU字の長辺部を僅かに折り曲げ、ばね効果が得られるようにしている。そして、長辺部の１点または２点で周方向両側に配置された永久磁石を押圧している。このクリップを用いることで、このクリップの両側に配置された永久磁石を位置決めしている。
【０００６】
しかしながら、電動モータには低廉化が求められており、そのためクリップを磁気伝導性のあるばね鋼から一般の鋼材、例えばステンレス鋼へと置き換えられている。その場合、Ｕ字形状ではばね力に基づく押圧力が不足したり、ばね性を向上させるために曲げ部分に過度な応力が作用して破損する等の不具合が発生するおそれがある。
【０００７】
ばね鋼から一般の鋼材への置き換えを進めた結果、ばね性が低下するのを回避するため、特許文献２では湾曲ばねにＵ字部とＶ字部を形成して、少なくとも２つの曲げ区域を形成している。この公報に記載の湾曲ばねでは、永久磁石への押圧部は線接触であり、左右対称に形成されたばね部の中間部で左右のばねも線接触しており、いずれも接触部の応力が高くなるおそれがある。また、左右のばねの反開口側に角部が形成されており、この部分でも応力が高くなるおそれがある。
【０００８】
また、成型工程が複雑となり、コストが高くなるのを避けられない。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、非磁性でばね鋼よりも安価ではあるがばね性に劣る材料を永久磁石式電動機のマグネット・リテーナに用いるときに、マグネット・リテーナの局所応力が過大になるのを防止するとともに、安定してマグネットを押圧・位置決めすることおよび安価なマグネット・リテーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の特徴は、電動機が有する複数の永久磁石間に配置され、この永久磁石を保持するマグネット・リテーナであって、矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成し、前記永久磁石間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することにある。
【００１１】
そしてこの特徴において、前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部を形成し、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きくするのが望ましい。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、ステータに永久磁石を有する永久磁石式電動機において、前記ステータは周方向に２個または４個の永久磁石と、この永久磁石間に配置されるマグネット・リテーナとを有し、前記各永久磁石は周方向の一方の端面が前記マグネット・リテーナに接触し周方向の他方の端面が他の永久磁石パーツに接触して配置されており、前記マグネット・リテーナは矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成されており、前記永久磁石パーツ間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することにある。
【００１３】
そしてこの特徴において、前記マグネット・リテーナは、前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部が形成されており、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きいことが望ましい。
【００１４】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、電動機の組み立て方法であって、円周方向の１箇所または２箇所に貫通孔が設けられ円環状に形成された第１の治具と、円環を分割した形状に形成された第２の治具とを準備し、前記第１の治具の貫通孔にマグネット・リテーナを嵌挿し、前記第２の治具をそれぞれ水平面方向に離して配置した状態で複数の永久磁石をその内周面に保持し、その後第２の治具を水平方向に移動させて円環を形成し、前記マグネット・リテーナが保持された前記第１の治具の真下に複数の前記永久磁石が保持された前記第２の治具を配置し、前記第１の治具の前記貫通孔に嵌挿されたマグネット・リテーナを前記第２の治具内に配置された前記永久磁石間の隙間に移動させ、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとが保持された前記第２の治具を電動機のケーシングの真上に配置し、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとを前記ケーシングに移動させることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マグネット・リテーナを対称形に構成し、その両端部に直線部を形成してマグネット・リテーナ同士が面接触するようにし、さらにマグネット・リテーナが永久磁石の端面と接触する部分に直線部を形成して、マグネット・リテーナと永久磁石との接触を面接触としたので、非磁性でばね鋼よりも安価ではあるがばね性に劣る材料を永久磁石式電動機のマグネット・リテーナに用いても、マグネット・リテーナの応力を緩和して局所応力が過大になるのを防止できる。また、マグネット・リテーナが、永久磁石を安定して押圧および位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る永久磁石式電動機の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した電動機が有するマグネット・リテーナの正面図(ａ)及び側面図(ｂ)である。
【図３】図２に示したマグネット・リテーナの製造過程を説明する図である。
【図４Ａ】図２に示したマグネット・リテーナの電動機への組み込みを説明する図であり、治具への取り付け段階の図である。
【図４Ｂ】図２に示したマグネット・リテーナの電動機への組み込みを説明する図であり、治具から電動機本体へ移す様子を説明する図である。
【図４Ｃ】図２に示したマグネット・リテーナの電動機への組み込みの他の方法を説明する図であり、治具から電動機本体へ移す様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る永久磁石式電動機の実施例を、図面を用いて説明する。図１は、永久磁石式電動機１００の一実施例の縦断面図である。永久磁石式電動機１００は、ステータとロータとで構成されている。ステータは、ステータヨークを兼ねるために強磁性材料によりカップ状に形成されたステータケース４０と、ステータ側の界磁を構成する手段としてステータケースの周壁部の内周に取り付けられた永久磁石７０と、永久磁石７０間に配置され、永久磁石７０を保持および位置決めするためのマグネット・リテーナ６０とを有している。ステータケース４０の開口部は、エンドカバー４８で閉じられる。
【００１８】
ステータケース４０のカップ中央部には軸受２０が配置されており、ロータを構成する回転軸１０を回転自在に支持する。ロータは、回転軸１０と電機子５０とを有しており、回転軸１０の一端側が上述した軸受２０により保持され、回転軸１０の中間部は他の軸受３０により回転自在に支持されている。電機子５０は、所定の形状に打ち抜かれた鋼板の積層体からなる電機子鉄心と、この電機子鉄心のスロットに巻回された電機子コイルとを有している。
【００１９】
エンドカバー４８の内面にはブラシホルダが取り付けられており、このブラシホルダに保持されたブラシが整流子に接触する。また、エンドカバー４８からブッシング８０が導出されており、ブラシに電気的に接続されたリード線８２がブッシング８０を通して外部に導出されている。
【００２０】
このように構成した本発明に係る永久磁石式電動機１００が有するマグネット・リテーナ６０の詳細を、図２ないし図４Ａを用いて説明する。図２は、マグネットリテーナ６０の正面図(同図(ａ))およびその側面図(同図(ｂ))である。図３は、マグネットリテーナ６０の製造方法を説明する図であり、図４Ａ、図４Ｂは、マグネットリテーナ６０をステータケースに組み込む様子を説明する図である。
【００２１】
マグネット・リテーナ６０は、図１に示したように、永久磁石７０をその円周方向側面から押圧することにより、永久磁石７０をステータケース４０の所定位置に位置決めするためのものである。したがって、組み立て性を考慮したばね力が必要である。ただし、生産性及び経済性を考慮して、本実施例ではばね鋼ではなく、非磁性のステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)としている。そのため、ばね鋼に比べて同一形状では小さなばね力しか発揮できない。ばね力を増加するためにはマグネット・リテーナ６０を大型化すればよいわけであるが、マグネット・リテーナ６０に許容される大きさは各電動機ごとに予め定められており、その許容範囲内での製作が必要となっている。
【００２２】
そこで本発明では、マグネット・リテーナ６０のばねとして作用する部分を増大させることにより、マグネット・リテーナ６０を大型化することなく、所要のばね力を得るようにしている。それとともに、マグネット・リテーナ６０の各部における局所応力が過大になることをも回避している。
【００２３】
具体的には、図２に示す形状としている。この図２に示したマグネット・リテーナ６０の主要な特徴は、対象形構造として、このマグネット・リテーナ６０を挟持する図示しない一対の永久磁石の側面にほぼ均等に押圧力が加わるようにしたこと、および、押圧部が線接触ではなく面接触とすることにより荷重点の局所応力を低減したこと、ばね力を発揮する部分を増大させるため及び加工において局所的に大荷重が作用しないように、マグネット・リテーナ６０の反開口部側の折り曲げ部の曲率を低下させたこと、成形後のマグネット・リテーナに複数の(本実施例では５個)の直線部を設けることにより、製造時のハンドリング性を高めていることにある。
【００２４】
つまり、厚さｔｍｍのＳＵＳ３０４製の鋼板から、幅Ｗで高さＨのマグネット・リテーナ６０をチューリップ形状に形成している。マグネット・リテーナ６０は左右対称形状であり、素材長さの中央を挟んで長さｈ３ｍｍの区間が第３の直線部６５として形成されている。この第３の直線部６５に連続して、曲率半径Ｒ３ｍｍの第３の円弧部６７に引き続き曲率半径Ｒ２ｍｍの第２の円弧部６８が左右対称に形成されている。さらに、この第２の円弧部６８に連続して、長さｈ２ｍｍの第２の直線部６６が形成されており、この第２の直線部６６に連続して、曲率半径Ｒ１ｍｍの第１の円弧部６４が形成されている。次いで、第１の円弧部６４に連続して、長さｈ１ｍｍの第１の直線部６２が形成されている。ここで、第１の円弧部６４はほぼ半円弧であり、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２は、内径側の曲率半径である。
【００２５】
マグネット・リテーナ６０の成形時には、対向する第１の直線部６２、６２間にはほぼ厚さｔ ｍｍ分の隙間が形成されているが、２個の永久磁石７０間に挟持されるときには、この隙間はなくなって第１の直線部６２、６２が全面で接触する。その際、左右に形成した第２の直線部６６は、永久磁石７０の側面に全面的に接触する。したがって、永久磁石式電動機１００を組み立てた後では、マグネット・リテーナ６０は、自身でもまた永久磁石７０とも面接触となっている。
【００２６】
自動車等に多用される電動機の場合には扁平電動機となり、上記マグネット・リテーナ６０の各部寸法は、永久磁石７０の寸法からおおよそW＝３mm程度、H＝２０ｍｍ前後となる。使用するＳＵＳ３０４鋼板の厚さｔは、ｔ=１ｍｍ前後である。また、成形後の第１の直線部６２の隙間は１ｍｍ以下である。さらに、第３の直線部６５の長さｈ３は、３ｍｍ程度、第２の直線部の長さｈ２は５ｍｍ程度である。
【００２７】
ところで、第３の直線部６５と第２の円弧部６８との接続部である折曲がり部(第３の円弧部)６７で加工時に大きな局所応力が発生することが分かった。そこで、接続部の応力を低減するために、第３の直線部６５に引き続く第３の円弧部６７を形成した後、第２の円弧部６８の曲率半径を第１の円弧部６４の曲率半径よりも大きな値とした。さらに、第３の直線部６５の長さｈ３を短くして第２の円弧部の横方向(図２(ａ)における横方向)の始まり位置を中心側に位置させ、第３の円弧部６７に作用する応力を低減した。また、これによりばねとして作用する長さ、すなわち図２(ａ)における上下方向長さを長くすることもできた。
【００２８】
図３に、上記マグネット・リテーナ６０の加工手順を示す。図２に示したマグネットリテーナ６０を展開したときに必要な長さにＳＵＳ鋼板を切断し、マグネット・リテーナ６０の素材６０ａを得る(図３(ａ))。このときの鋼板の厚さは、成形品の厚さと同じ厚さｔである。
【００２９】
次に、素材６０ａの長手方向の両端部に、半径Ｒ１の曲げ加工を施し、第１の直線部６２と第１の円弧部６４を同時に形成した中間素材６０ｂを得る(図３(ｂ))。さらに、素材６０ｂの中心位置を割り出し、この中心位置を挟んで左右等しい距離であって、互いの直線距離がｈ３となるところを第３の円弧部６７とし、第３の円弧部６７と第３の直線部６５とを同時に形成し、中間素材６０ｃを得る(図３(ｃ))。
【００３０】
最後に、第３の円弧部６７を一方の端とし、第１の円弧部６４を他方の端とする区間において、第１の円弧部６４の端から第２の直線部６６の長さｈ２だけ差し引いた部分を、半径Ｒ２の円弧加工し、第２の直線部６６と第２の円弧部６８とを同時に加工し、マグネット・リテーナの成形品６０ｄを得る。
【００３１】
上記加工においては、第３の直線部６５は、加工中におけるマグネット・リテーナ素材６０ａ〜６０ｃの中心位置出し及びマグネット・リテーナ素材６０ａ〜６０ｃのハンドリングの基準位置として使用される。また第２の直線部６６は、上述した永久磁石７０への面での押圧のためとともに、この加工中におけるハンドリングの基準位置(図示しない治具との接触部)としても使用される。
【００３２】
次に、このように成形したマグネット・リテーナ６０を、実際に永久磁石式電動機１００に組み込む様子を、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは組み立て用の治具に永久磁石７０及びマグネット・リテーナ６０を組み込む様子を示している。
【００３３】
詳細を後述する永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃとほぼ外径が同径であって、内径が永久磁石７０の内径よりも小さいマグネット・リテーナ用治具９０ａが、リング状に形成されている。そして、永久磁石７０の内径及び外径とほぼ同径であって、幅がマグネット・リテーナ６０の横方向長さ(図２(ａ)の横方向長さであって第１の直線部６２同士が接している状態での長さ)とほぼ同じ幅の上下方向に貫通する孔９２が、対称位置２箇所に形成されている。
【００３４】
図示しないピッキングマシーンがマグネット・リテーナ６０をピッキングして、孔９２の真上に位置決めし、矢印Ａ３方向にマグネット・リテーナ６０の第３の直線部６５を下側に位置させて、マグネット・リテーナ６０を孔９２に押し込む(図４Ａ（ａ）)。
【００３５】
一方、永久磁石７０は、フェライト製のリングの一部が欠けた４分割の構造で、各永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄはまだ着磁されていない。そして、２個ずつ、図４Ａ（ｂ）では永久磁石７０ａと永久磁石７０ｂ、永久磁石７０ｃと永久磁石７０ｄとが組み合わされている。永久磁石７０ａと永久磁石７０ｃとの間、及び永久磁石７０ｂと永久磁石７０ｄとの間には、将来マグネット・リテーナ６０が間挿されるだけの隙間が形成されている。
【００３６】
永久磁石７０ａ〜７０ｄを保持するために、２つ割れ形状の永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃが用意されている。永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃは、外径がマグネット・リテーナ用治具９０ａとほぼ同じであり、内径は永久磁石７０ａ〜７０ｄの外径とほぼ同じである。この永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃは、組み合わされると完全な円形であり、その上下方向高さは永久磁石７０ａ〜７０ｄの高さと同じかより高い。
【００３７】
図示しない組み立て用テーブル上に永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃを円形状態から離した状態に置き、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃの２つ割れ位置と永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄの隙間の位置が同じ位置になるように、位置決めしたら永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄは上方から下方へ矢印Ａ２で示されたように移動させ(図４Ａ(ｂ))、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃは水平方向に矢印Ａ１で示された方向に移動させて完全なリングとなるようにする(図４Ａ（ｃ）)。
【００３８】
以上の工程により、図４Ｂ（ａ）〜図４Ｂ（ｃ）に示すように、永久磁石７０ａ〜７０ｄは永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃに(図４Ｂ（ａ）)、マグネット・リテーナ６０はマグネットリテーナ用治具９０ａの孔９２に保持される(図４Ｂ（ｂ）)。ここで、図４Ｂ（ｃ）は、図４Ｂ（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００３９】
次に、マグネット用治具９０ｂ、９０ｃを下側に、マグネット・リテーナ用治具９０ａを上側にして積み重ねる。その際、マグネット用治具９０ｂ，９０ｃとマグネット・リテーナ用治具９０ａの外径位置を合わせて中心を一致させるとともに、マグネット・リテーナ用治具９０ａに形成した孔９２の周方向中心と、マグネット用治具９０ｂ、９０ｃの合わせ面の周方向位置が合致するように位置決めする(図４Ｂ（ｄ）)。
【００４０】
孔９２の真下に永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄの組み合わせの隙間が形成されているので、押し出し用工具９４を用いて、マグネット・リテーナ用治具９０ａの孔９２から、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃに保持された永久磁石パーツ７０ａと永久磁石パーツ７０ｄの間の隙間、及び永久磁石パーツ７０ｂと永久磁石パーツ７０ｄとの間の隙間に、マグネット・リテーナ６０を矢印Ｃ１の方向に押し出す(図４Ｂ（ｅ）)。
【００４１】
永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃが形成するリングに、マグネット・リテーナ６０が完全に移動したので、カップ型に形成したステータケース４０の内周壁に永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄとマグネット・リテーナ６０とを一緒に押し出し治具９６を用いて、矢印Ｃ２方向に押し出す。ステータケースは、底面の中央部に軸受１０を保持する軸受保持部４４が、外周部に永久磁石７０（７０ａ〜７０ｄ）とマグネット・リテーナ６０を保持する永久磁石保持部４２が段付きで形成されており、永久磁石保持部４２と軸受保持部４４の間には電機子コイル逃げ部４６が形成されている。永久磁石パーツ７０ａ〜７０ｄの押し出し時には、永久磁石保持部４２とステータケース４０の周壁部がガイドとなるので、押し出しと同時に位置決めもされる。加工及びロータ等の組み立てが済んだ後、外部から永久磁石７０は着磁される。
【００４２】
本実施例によれば、簡単な加工工程で局所応力を低減した非磁性でかつばね鋼を使用しないマグネット・リテーナを得ることができる。また、形状が簡単なので、ハンドリング性にも優れており、組み立ての自動化率を向上できる。さらにスケールアップすれば、電動機容量の変化に容易に対応できる。また、必要な素材が単なる矩形状の板であるので、無駄な部分がなく、素材を有効に活用できる。
【００４３】
次に、マグネット・リテーナ６０を、実際に永久磁石式電動機１００に組み込む他の方法を、図４Ａ及び図４Ｃを用いて説明する。永久磁石７０ａ〜７０ｄを永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃに、マグネット・リテーナ６０をマグネット・リテーナ用治具９０ａに、図４Ａに示した手順に従って保持する。次いで、マグネット・リテーナ６０を保持したマグネット・リテーナ用治具９０ａを上記実施例と同様に、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃの上に載置する。
【００４４】
その際、図４Ｃ（ｄ）に示すように、永久磁石用治具９０ｂと永久磁石用治具９０ｃとを、水平方向に隙間を持って対向させる。この状態で永久磁石７０ａと永久磁石７０ｃ間および永久磁石７０ｂと永久磁石７０ｄ間の隙間に、マグネット・リテーナ６０を落とし込む。その後、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃを矢印ｃ３方向に移動させて、永久磁石用治具９０ｂ、９０ｃの対向する面間を接触させる。このように一対の治具９０ｂ、９０ｃを接触させて一体化した後、同図(ｆ)に示すように、永久磁石７０ａ〜７０ｄとマグネット・リテーナ６０とが一緒になったステータ部全体を、ステータケース４０に矢印Ｃ２方向に押し込む。
【００４５】
本実施例においても、簡単な加工工程で局所応力を低減した非磁性でかつばね鋼を使用しないマグネット・リテーナを得ることができる。また、形状が簡単なので、ハンドリング性にも優れており、組み立ての自動化率を向上できる。さらにスケールアップすれば、電動機容量の変化に容易に対応できる。また、必要な素材が単なる矩形状の板であるので、無駄な部分がなく、素材を有効に活用できる。
【００４６】
上記各実施例においては、永久磁石用治具を２つ割れ形状とし、水平方向に移動させて磁石パーツを組み上げているが、永久磁石用治具をリング状の一体ものとして、磁石パーツを上下方向に移動させて組み上げるようにしてもよい。この場合、磁石の周方向及び半径方向位置決めの自動化の点で本実施例よりも劣るが、一連の動作でマグネット・リテーナを磁石間に押し込むことができるので、作業工程が簡素化される。
【００４７】
また、上記各実施例においては、マグネット・リテーナの材質をＳＵＳ３０４としているが、材質はこれに限るものではなく、ばね性のある(弾性に富む)材質であれば磁性材でもかまわない。ただし、非磁性材の方が磁束損失が少なく好ましい。さらに、上記実施例では、永久磁石を４分割形状とし、マグネット・リテーナを２個用いる場合について説明したが、永久磁石を２分割とし、マグネットリテーナを１個だけ用いる場合も同様に本発明を適用できる。
【００４８】
上記各実施例によれば、マグネット・リテーナが３種の直線部、すなわち第１の直線部及び第２の直線部、第３の直線部を有するので、永久磁石とマグネット・リテーナ間の接触及びマグネット・リテーナ自身での接触部がともに面接触となり、応力が緩和され、局所的な過大応力の発生を防止できる。また、３種の直線部を有することにより、加工時のハンドリング及び治具への密着度が増し、自動加工及び組み立て時の不具合の発生を抑制できる。
【００４９】
また、マグネット・リテーナが３種の円弧部、すなわち第１の円弧部および第２の円弧部、第３の円弧部を有するので、永久磁石を治具に組み込んだ後からステータケースに組み込むまでの各工程で、マグネット・リテーナに発生する応力集中を緩和でき、過大な局所応力の発生を防止できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…回転軸、２０、３０…軸受、４０…ステータケース(ケーシング)、４２…永久磁石保持部、４４…軸受保持部、４６…電機子コイル逃げ部、４８…エンドカバー、５０…電機子、６０…マグネット・リテーナ、６０ａ〜６０ｃ…マグネット・リテーナ素材(中間の状態)、６０ｄ…マグネット・リテーナ(完成品)、６２…第１の直線部、６４…第１の円弧部、６５…第３の直線部、６６…第２の直線部、６７…第３の円弧部、６８…第２の円弧部、７０…永久磁石、７０ａ〜７０ｄ…永久磁石(パーツ)、８０…ブッシング、８２…リード線、９０ａ…マグネット・リテーナ用治具（第１の治具）、９０ｂ、９０ｃ…永久磁石用治具（第２の治具）、９２…マグネット・リテーナ保持用孔、９４、９６…押出し用工具、１００…永久磁石式電動機、Ａ１〜Ａ３、Ｃ１、Ｃ２…移動方向、ｈ１〜ｈ３…直線部長さ、Ｈ…マグネット・リテーナの高さ、Ｒ１、Ｒ２…円弧部の局率半径、ｔ…マグネット・リテーナの厚さ、Ｗ…マグネット・リテーナの幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機が有する複数の永久磁石間に配置され、この永久磁石を保持するマグネット・リテーナであって、矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成し、前記永久磁石間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することを特徴とするマグネット・リテーナ。
【請求項２】
前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部を形成し、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のマグネット・リテーナ。
【請求項３】
ステータに永久磁石を有する永久磁石式電動機において、前記ステータは周方向に２個または４個の永久磁石と、この永久磁石間に配置されるマグネット・リテーナとを有し、前記各永久磁石は周方向の一方の端面が前記マグネット・リテーナに接触し周方向の他方の端面が他の永久磁石に接触して配置されており、前記マグネット・リテーナは矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成されており、前記永久磁石間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することを特徴とマグネット・リテーナを有する永久磁石式電動機。
【請求項４】
前記マグネット・リテーナは、前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部が形成されており、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のマグネット・リテーナを有する永久磁石式電動機。
【請求項５】
請求項３に記載の電動機の組み立て方法であって、円周方向の１箇所または２箇所に貫通孔が設けられ円環状に形成された第１の治具と、円環を分割した形状に形成された第２の治具とを準備し、前記第１の治具の貫通孔に前記マグネット・リテーナを嵌挿し、前記第２の治具をそれぞれ水平面方向に離して配置した状態で複数の前記永久磁石をその内周面に保持し、その後第２の治具を水平方向に移動させて円環を形成し、前記マグネット・リテーナが保持された前記第１の治具の真下に複数の前記永久磁石が保持された前記第２の治具を配置し、前記第１の治具の前記貫通孔に嵌挿されたマグネット・リテーナを前記第２の治具内に配置された前記永久磁石間の隙間に移動させ、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとが保持された前記第２の治具を電動機のケーシングの真上に配置し、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとを前記ケーシングに移動させることを特徴とするマグネット・リテーナを有する永久磁石式電動機の組み立て方法。
【請求項１】
電動機が有する複数の永久磁石間に配置され、この永久磁石を保持するマグネット・リテーナであって、矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成し、前記永久磁石間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することを特徴とするマグネット・リテーナ。
【請求項２】
前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部を形成し、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のマグネット・リテーナ。
【請求項３】
ステータに永久磁石を有する永久磁石式電動機において、前記ステータは周方向に２個または４個の永久磁石と、この永久磁石間に配置されるマグネット・リテーナとを有し、前記各永久磁石は周方向の一方の端面が前記マグネット・リテーナに接触し周方向の他方の端面が他の永久磁石に接触して配置されており、前記マグネット・リテーナは矩形状の板材を折り曲げて実質的に対称形に形成され、前記矩形状の板材の両端部に第１の直線部を、この板材の中央部に第３の直線部を、前記第１の直線部と前記第３の直線部の中間部に第２の直線部をそれぞれ形成されており、前記永久磁石間に保持した状態で前記第１の直線部同士が面接触し、前記第２の直線部が前記永久磁石に面接触することを特徴とマグネット・リテーナを有する永久磁石式電動機。
【請求項４】
前記マグネット・リテーナは、前記第１の直線部と第２の直線部間に第１の円弧部を、前記第２の直線部と第３の直線部間に第２及び第３の円弧部が形成されており、前記第２の円弧部の曲率半径を前記第１及び第３の円弧部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のマグネット・リテーナを有する永久磁石式電動機。
【請求項５】
請求項３に記載の電動機の組み立て方法であって、円周方向の１箇所または２箇所に貫通孔が設けられ円環状に形成された第１の治具と、円環を分割した形状に形成された第２の治具とを準備し、前記第１の治具の貫通孔に前記マグネット・リテーナを嵌挿し、前記第２の治具をそれぞれ水平面方向に離して配置した状態で複数の前記永久磁石をその内周面に保持し、その後第２の治具を水平方向に移動させて円環を形成し、前記マグネット・リテーナが保持された前記第１の治具の真下に複数の前記永久磁石が保持された前記第２の治具を配置し、前記第１の治具の前記貫通孔に嵌挿されたマグネット・リテーナを前記第２の治具内に配置された前記永久磁石間の隙間に移動させ、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとが保持された前記第２の治具を電動機のケーシングの真上に配置し、複数の前記永久磁石と前記マグネット・リテーナとを前記ケーシングに移動させることを特徴とするマグネット・リテーナを有する永久磁石式電動機の組み立て方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【公開番号】特開２０１２−１４３０３８（Ｐ２０１２−１４３０３８Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９２３１０（Ｐ２０１０−２９２３１０）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００１３４０）国産電機株式会社 (191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００１３４０）国産電機株式会社 (191)
【Ｆターム（参考）】
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