(57)【要約】【課題】スキュー構造としても各磁極部間の境界をより明確とし、コギングトルクの低減効果を向上することができる回転電機の固定子の製造方法を提供する。【解決手段】固定子１０のリングマグネット１２は、マグネット部材１２ｘの磁極部１２ｎ，１２ｓがずれるように複数個を積層することでスキュー構造を構成する態様とされ、各マグネット部材１２ｘには、冶具２０側とのずらし配置に用いる位置決め凹部１２ｂが形成される。固定子１０の製造にあたり、先ず個々のマグネット部材１２ｘが形成され、次いで冶具２０に対してマグネット部材１２ｘが１個ずつ各磁極部１２ｎ，１２ｓを所定角度ずつ周方向一方にずらして積層される。そして、配置された複数個のマグネット部材１２ｘにヨークハウジング１１が軸方向に沿って外嵌され、そのマグネット部材１２ｘがリングマグネット１２としてヨークハウジング１１の内周面に固定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のハウジングの内周面に、周方向の複数の磁極部がそれぞれ軸線に対して傾斜するスキュー構造にて構成された円環状のリングマグネットが固着されてなる回転電機の固定子の製造方法であって、
前記リングマグネットは、周方向に複数の磁極部を有する円環状のマグネット部材を複数個用いて構成されるものとし、その個々のマグネット部材が形成される工程と、
冶具に対して前記複数個のマグネット部材が単数又は複数個毎に各磁極部を所定角度ずつ周方向一方にずらして軸方向に同軸上に積層され、各磁極部がスキュー構造をなすように配置される工程と、
配置された前記複数個のマグネット部材に前記ハウジングが軸方向に沿って外嵌され、そのマグネット部材が前記リングマグネットとして前記ハウジングの内周面に固定される工程と
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
前記冶具及び前記マグネット部材には、前記冶具に対する前記マグネット部材の積層及び固定後の前記ハウジングの前記冶具からの離脱が可能で前記マグネット部材の所定角度のずらし角毎に係合する冶具側係合部及びマグネット側係合部がそれぞれ形成されていることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
前記冶具側係合部と前記マグネット側係合部との係合は、凹凸係合よりなり、少なくともその凹部側が周方向等間隔に複数個設けられていることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
前記冶具には、前記ハウジングと軸方向に当接する当接部が設けられ、
前記ハウジングの外嵌時に、前記ハウジングを前記冶具の当接部に当接させて前記冶具に対する前記ハウジングの軸方向の位置決めがなされることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
前記ハウジングの外嵌時に前記ハウジングを加熱により熱膨張させた状態で行い、その後の前記ハウジングの収縮により前記リングマグネットが前記ハウジングの内周面に固定されることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
前記リングマグネットが前記ハウジングの内周面に接着剤を用いて固定されることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項７】
円筒状のハウジングの内周面に、周方向の複数の磁極部がそれぞれ軸線に対して傾斜するスキュー構造にて構成された円環状のリングマグネットが固着されてなる回転電機の固定子であって、
前記リングマグネットは、周方向に複数の磁極部を有する円環状のマグネット部材を複数個用い、その複数個のマグネット部材が単数又は複数個毎に各磁極部を所定角度ずつ周方向一方にずらして軸方向に同軸上に積層され、各磁極部がスキュー構造をなすように構成されるものであり、
前記マグネット部材には、冶具に対する前記マグネット部材の積層及び固定後の前記ハウジングの前記冶具からの離脱が可能で前記マグネット部材の所定角度のずらし角毎に冶具側係合部と係合するためのマグネット側係合部が形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リングマグネットを用い、磁極部を軸線に対して傾斜させるスキュー構造にて構成された回転電機の固定子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機の固定子は、複数の磁極部が周方向等間隔に構成された円環状のリングマグネットを用い、円筒状のヨークハウジングの内周面にそのリングマグネットを固着して構成されたものがある。このようなリングマグネットにおいても、例えば特許文献１にて示されているように、各磁極部を回転電機の軸線に対して傾斜させるスキュー構造が採用され、コギングトルクの低減が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１にて示されるリングマグネットのスキュー構造は、軸線に対して傾斜するように磁極部の着磁がなされて構成されている。従って、斜めの着磁は、磁極部の境界が不明確となり易く、各磁極部の角度範囲が望ましい角度範囲に正確に設定できないため、スキュー構造としても結果としてコギングトルクの低減効果を十分に得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、スキュー構造としても各磁極部間の境界をより明確とし、コギングトルクの低減効果を向上することができる回転電機の固定子の製造方法、及び回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円筒状のハウジングの内周面に、周方向の複数の磁極部がそれぞれ軸線に対して傾斜するスキュー構造にて構成された円環状のリングマグネットが固着されてなる回転電機の固定子の製造方法であって、前記リングマグネットは、周方向に複数の磁極部を有する円環状のマグネット部材を複数個用いて構成されるものとし、その個々のマグネット部材が形成される工程と、冶具に対して前記複数個のマグネット部材が単数又は複数個毎に各磁極部を所定角度ずつ周方向一方にずらして軸方向に同軸上に積層され、各磁極部がスキュー構造をなすように配置される工程と、配置された前記複数個のマグネット部材に前記ハウジングが軸方向に沿って外嵌され、そのマグネット部材が前記リングマグネットとして前記ハウジングの内周面に固定される工程とを備えたことをその要旨とする。
【０００７】
この発明では、固定子の製造にあたり、先ずリングマグネットを複数個で構成するその個々のマグネット部材が形成され、次いで冶具に対して複数個のマグネット部材が単数又は複数個毎に各磁極部を所定角度ずつ周方向一方にずらして軸方向に同軸上に積層され、各磁極部がスキュー構造をなすように配置される。そして、配置された複数個のマグネット部材にハウジングが軸方向に沿って外嵌され、そのマグネット部材がリングマグネットとしてハウジングの内周面に固定されて固定子が製造される。つまり、この固定子では、マグネット部材の磁極部がずれるように複数個を積層することでスキュー構造を構成する態様としているため、個々のマグネット部材においては、各磁極部間の境界が側方向視で軸方向に沿った一般的な非スキュータイプの着磁、即ち境界が明確となる着磁が可能となる。これにより、この固定子を用いて構成する回転電機のコギングトルクの低減効果を向上できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機の固定子の製造方法において、前記冶具及び前記マグネット部材には、前記冶具に対する前記マグネット部材の積層及び固定後の前記ハウジングの前記冶具からの離脱が可能で前記マグネット部材の所定角度のずらし角毎に係合する冶具側係合部及びマグネット側係合部がそれぞれ形成されていることをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、冶具及びマグネット部材には、冶具に対するマグネット部材の積層及び固定後のハウジングの冶具からの離脱が可能でマグネット部材の所定角度のずらし角毎に係合する冶具側係合部及びマグネット側係合部がそれぞれ形成される。これにより、所定角度ずらしながらの各マグネット部材の配置が適切で且つ容易となる。また、マグネット部材のずらし角度、即ちリングマグネットのスキュー角度の設定が容易となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転電機の固定子の製造方法において、前記冶具側係合部と前記マグネット側係合部との係合は、凹凸係合よりなり、少なくともその凹部側が周方向等間隔に複数個設けられていることをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、冶具側係合部とマグネット側係合部とが凹凸形状にて形成され、少なくともその凹部側が周方向等間隔に複数個設けられる。これにより、各係合部の形成が容易であり、また凹部側を周方向等間隔に複数個設けることで、マグネット部材のずらし角度の任意の設定が可能な各係合部を容易に形成できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、前記冶具には、前記ハウジングと軸方向に当接する当接部が設けられ、前記ハウジングの外嵌時に、前記ハウジングを前記冶具の当接部に当接させて前記冶具に対する前記ハウジングの軸方向の位置決めがなされることをその要旨とする。
【００１３】
この発明では、ハウジングの外嵌時に、ハウジングを冶具に設けた当接部に軸方向に当接させて冶具に対するハウジングの軸方向の位置決めがなされる。これにより、冶具に配置されるマグネット部材（リングマグネット）とハウジングとの軸方向の位置決めが適切で且つ容易となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、前記ハウジングの外嵌時に前記ハウジングを加熱により熱膨張させた状態で行い、その後の前記ハウジングの収縮により前記リングマグネットが前記ハウジングの内周面に固定されることをその要旨とする。
【００１５】
この発明では、ハウジングの外嵌時にハウジングを加熱により熱膨張させた状態で行い、その後のハウジングの収縮によりリングマグネットがハウジングの内周面に固定される。これにより、接着剤等の固定部材を用いなくても、マグネットのハウジングへの固定が可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、前記リングマグネットが前記ハウジングの内周面に接着剤を用いて固定されることをその要旨とする。
【００１７】
この発明では、リングマグネットがハウジングの内周面に接着剤を用いて固定されるため、簡易な方法でマグネットを固定できる。
請求項７に記載の発明は、円筒状のハウジングの内周面に、周方向の複数の磁極部がそれぞれ軸線に対して傾斜するスキュー構造にて構成された円環状のリングマグネットが固着されてなる回転電機の固定子であって、前記リングマグネットは、周方向に複数の磁極部を有する円環状のマグネット部材を複数個用い、その複数個のマグネット部材が単数又は複数個毎に各磁極部を所定角度ずつ周方向一方にずらして軸方向に同軸上に積層され、各磁極部がスキュー構造をなすように構成されるものであり、前記マグネット部材には、冶具に対する前記マグネット部材の積層及び固定後の前記ハウジングの前記冶具からの離脱が可能で前記マグネット部材の所定角度のずらし角毎に冶具側係合部と係合するためのマグネット側係合部が形成されていることをその要旨とする。
【００１８】
この発明では、固定子のリングマグネットは、マグネット部材の磁極部がずれるように複数個を積層することでスキュー構造を構成する態様とされ、各マグネット部材には、そのずらし配置に用いるマグネット側係合部が形成される。これにより、対応する上記請求項の製造方法を用いての固定子の製造が可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スキュー構造としても各磁極部間の境界をより明確とし、コギングトルクの低減効果を向上することができる回転電機の固定子の製造方法、及び回転電機の固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における固定子の構成を示す斜視図である。
【図２】固定子の組立前の状態を示す斜視図である。
【図３】固定子の組立途中の状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態における回転電機の固定子を示す。固定子１０は、有底円筒状のヨークハウジング１１と、該ハウジング１１の円筒部１１ａの内周面に固着される円環状のリングマグネット１２とを備えている。ヨークハウジング１１は、円筒部１１ａとその一端を閉塞する底部１１ｂ、円筒部１１ａの他端側の開口部１１ｃの径方向外側に延出されるフランジ部１１ｄを有し、該フランジ部１１ｄを取付片として他部材に対して取り付けられるものとなっている。リングマグネット１２は、周方向等間隔に４磁極が構成されるとともに、７個のマグネット部材１２ｘが軸方向に同軸上に積層され、複数のマグネット部材１２ｘを用いて各磁極部１２ｎ，１２ｓが固定子１０（回転電機）の軸線Ｌ１に対して傾斜するスキュー構造をなすように構成されている。
【００２２】
マグネット部材１２ｘは、図１及び図２に示すように、断面矩形で円環状をなしており、４磁極が周方向等間隔、即ち９０°の角度範囲でＮ極磁極部１２ｎ及びＳ極磁極部１２ｓが交互に構成されている。この場合、個々のマグネット部材１２ｘにおいては、磁極部１２ｎ，１２ｓ間の境界線１２ａが側方視で軸線Ｌ１に沿った一般的な非スキュータイプの着磁と同様の着磁、即ち磁極部１２ｎ，１２ｓの境界が明確となる着磁にて構成されている。
【００２３】
また、マグネット部材１２ｘの内周面には、軸線Ｌ１に沿って直線状に横断する本実施形態では３０個の位置決め凹部１２ｂが周方向等間隔（１２°間隔）に形成されている。因みに、磁極部１２ｎ，１２ｓ間の４つの境界のうち、１８０°で対向する１組の境界位置にそれぞれ１つの位置決め凹部１２ｂが一致するように、各位置決め凹部１２ｂが周方向等間隔に配置されて設けられている。各位置決め凹部１２ｂは、例えば断面三角形状に形成されている。
【００２４】
そして、スキュー構造のリングマグネット１２として構成すべく、７個のマグネット部材１２ｘが１個ずつその位置決め凹部１２ｂの角度ピッチ毎（１２°毎）に周方向一方にずらしながら軸方向に同軸上に積層された状態で、ヨークハウジング１１の円筒部１１ａの内周面に固定される。
【００２５】
ここで、リングマグネット１２の固定の際には、図２に示すような固定用冶具２０が用いられる。固定用冶具２０は、基台２１の上面部２１ａに略円柱状をなすマグネット支持部２２を備えており、該支持部２２の外周面基端側において基台２１から所定距離を有して段差部２２ａが形成されている。この段差部２２ａまでの距離は、ヨークハウジング１１の開口部１１ｃからリングマグネット１２までの距離に相当する。段差部２２ａは、リングマグネット１２（マグネット部材１２ｘ）の載置部として機能する。
【００２６】
マグネット支持部２２の段差部２２ａより上部の外周面は、リングマグネット１２（マグネット部材１２ｘ）の内径と略同じ外径をなしており、該マグネット１２側の位置決め凹部１２ｂに対応させて３０個の位置決め凸部２２ｂが周方向等間隔に形成されている。各位置決め凸部２２ｂは、位置決め凹部１２ｂに対応する例えば断面三角形状をなし、マグネット支持部２２の軸線Ｌ２に沿った直線状に形成されている。各位置決め凸部２２ｂは、段差部２２ａからマグネット支持部２２の上面部２２ｃの近傍まで延び、リングマグネット１２の軸方向長さ、即ちマグネット部材１２ｘの積層長さよりも長く形成されている。
【００２７】
そして、リングマグネット１２を固定するのにあたり、先ず、固定用冶具２０のマグネット支持部２２に７個のマグネット部材１２ｘが挿通されて、段差部２２ａ上に積層される。このとき、マグネット部材１２ｘの位置決め凹部１２ｂに冶具２０側の位置決め凸部２２ｂを嵌合させつつ各マグネット部材１２ｘをマグネット支持部２２に挿通させるが、位置決め凹部１２ｂ（位置決め凸部２２ｂ）の角度ピッチ毎に周方向一方にずらしながらマグネット部材１２ｘを積層させる。このような積層により、各磁極部１２ｎ，１２ｓがマグネット支持部２２の軸線Ｌ２、即ちヨークハウジング１１の軸線Ｌ１に対して傾斜するスキュー構造をなすようにリングマグネット１２が支持される。
【００２８】
次いで、図３に示すように、マグネット支持部２２に支持されたリングマグネット１２（マグネット部材１２ｘ）がヨークハウジング１１の開口部１１ｃから内部に収容されるように、該ハウジング１１がマグネット支持部２２の軸線Ｌ２方向に沿って外嵌される。ヨークハウジング１１は、開口部１１ｃ（フランジ部１１ｄ）が基台２１の上面部２１ａに軸方向に当接し、底部１１ｂがマグネット支持部２２の上面部２２ｃに軸方向に当接する位置まで挿入され、内部のリングマグネット１２は、そのハウジング１１の開口部１１ｃから所定距離を以て位置決め配置される。
【００２９】
また、そのヨークハウジング１１の外嵌の際、本実施形態では、ハウジング１１を予め加熱により熱膨張させた状態で行い、その後のヨークハウジング１１の収縮により、マグネット１２がヨークハウジング１１の円筒部１１ａの内周面に固定される所謂焼嵌めによる固定がなされ、マグネット１２の固定に接着剤を不要としている。そして、マグネット支持部２２からリングマグネット１２の固定されたヨークハウジング１１が取り外されて、本実施形態の固定子１０が製造されている。尚、このように製造された本実施形態の固定子１０においては、冶具２０側の位置決め凸部２２ｂに嵌合して周方向の位置決めがなされたマグネット１２の位置決め凹部１２ｂが軸線Ｌ１（Ｌ２）に沿った直線状をなす。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、固定子１０のリングマグネット１２は、マグネット部材１２ｘの磁極部１２ｎ，１２ｓがずれるように複数個（７個）を積層することでスキュー構造を構成する態様とされ、各マグネット部材１２ｘには、冶具２０側とのずらし配置に用いる位置決め凹部１２ｂが形成されている。そして、固定子１０の製造にあたり、先ず個々のマグネット部材１２ｘが形成され、次いで冶具２０に対して複数個のマグネット部材１２ｘが１個ずつ各磁極部１２ｎ，１２ｓを所定角度ずつ周方向一方にずらして軸方向に同軸上に積層され、各磁極部１２ｎ，１２ｓがスキュー構造をなすように配置される。そして、配置された複数個のマグネット部材１２ｘにヨークハウジング１１が軸方向に沿って外嵌され、そのマグネット部材１２ｘがリングマグネット１２としてヨークハウジング１１の内周面に固定されて本実施形態の固定子１０が製造される。つまり、本実施形態の固定子１０では、マグネット部材１２ｘの磁極部１２ｎ，１２ｓがずれるように複数個を積層することでスキュー構造を構成する態様としているため、個々のマグネット部材１２ｘにおいては、各磁極部１２ｎ，１２ｓ間の境界が側方向視で軸方向に沿った一般的な非スキュータイプの着磁、即ち境界が明確となる着磁が可能となる。これにより、この固定子１０を用いて構成する回転電機のコギングトルクの低減効果を向上することができる。
【００３１】
（２）本実施形態では、冶具２０及びマグネット部材１２ｘには、冶具２０に対するマグネット部材１２ｘの積層及び固定後のヨークハウジング１１の冶具２０からの離脱が可能でマグネット部材１２ｘの所定角度のずらし角毎に係合する位置決め凸部２２ｂ及び位置決め凹部１２ｂがそれぞれ形成されている。これにより、所定角度ずらしながらの各マグネット部材１２ｘの配置が適切で且つ容易となる。また、マグネット部材１２ｘのずらし角度、即ちリングマグネット１２のスキュー角度の設定が容易である。
【００３２】
（３）本実施形態では、位置決め凹部１２ｂと位置決め凸部２２ｂとが凹凸形状にて形成され、その位置決め凹部１２ｂが周方向等間隔に複数個（３０個）設けられるとともに、位置決め凸部２２ｂも周方向等間隔に複数個（３０個）設けられている。これにより、マグネット部材１２ｘの周方向の位置決めにおいて冶具２０側とマグネット１２側とを係合させる各係合部の形成が容易であり、また少なくとも位置決め凹部１２ｂを周方向等間隔に複数個設けることで、マグネット部材１２ｘのずらし角度の任意の設定が可能な各係合部を容易に形成することができる。
【００３３】
（４）本実施形態では、ヨークハウジング１１の外嵌時に、ヨークハウジング１１を冶具２０に設けたマグネット支持部２２の上面部２２ｃに軸方向に当接させて冶具２０に対するヨークハウジング１１の軸方向の位置決めがなされている。これにより、冶具２０に配置されるマグネット部材１２ｘ（リングマグネット１２）とヨークハウジング１１との軸方向の位置決めが適切で且つ容易である。
【００３４】
（５）本実施形態では、ヨークハウジング１１の外嵌時にヨークハウジング１１を加熱により熱膨張させた状態で行い、その後のヨークハウジング１１の収縮によりリングマグネット１２がヨークハウジング１１の内周面に固定されている。これにより、接着剤等の固定部材を用いなくても、マグネット１２をヨークハウジング１１に固定することができる。
【００３５】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、リングマグネット１２を７個のマグネット部材１２ｘにて構成したが、これ以外の複数個のマグネット部材１２ｘで構成してもよい。
【００３６】
・上記実施形態では、１個のマグネット部材１２ｘ毎でずらしてスキュー構造を構成したが、２個以上のマグネット部材１２ｘ毎にずらしてスキュー構造を構成してもよい。
・上記実施形態では、７個のマグネット部材１２ｘをその凹部１２ｂの角度ピッチ毎（１２°毎）でずらしたため、スキュー角度は７×１２°で８４°に設定されていたが、スキュー角度はこれに限らず適宜変更してもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、マグネット１２側の位置決め凹部１２ｂ、及び冶具２０側の位置決め凸部２２ｂをそれぞれ３０個で周方向等間隔に設けたが、これ以外の数で、また間隔も適宜変更してもよい。また、凹部１２ｂと凸部２２ｂとの数を異ならせてもよい。また、凹部１２ｂと凸部２２ｂとを断面三角形状としたが、その他の形状としてもよい。
【００３８】
・上記実施形態では、マグネット１２のヨークハウジング１１への固定に焼嵌めを用いたが、固定方法はこれに限らず、例えば接着剤を用いる簡易な方法でマグネット１２を固定してもよい。
【００３９】
・上記実施形態では、ヨークハウジング１１は有底円筒状であったが、形状はこれに限らず、例えば両端が開放された円筒状のハウジングであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…固定子、１１…ヨークハウジング（ハウジング）、１２…リングマグネット、１２ｎ，１２ｓ…磁極部、１２ｘ…マグネット部材、１２ｂ…位置決め凹部（マグネット側係合部）、２０…冶具、２２ｂ…位置決め凸部（冶具側係合部）、２２ｃ…上面部（当接部）、Ｌ１…軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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