(57)【要約】【課題】電気機械のための主要部材、殊に永久磁石形モーターのためのロータであって、円筒形の磁束路ヨーク１６が、電気巻線のコイルを保持するために磁束路ヨーク内に装着された複数の磁極歯部１７を有しており、磁極歯部が歯足部１７３で以て、磁束路ヨーク内に形成された受容溝２０内に圧入されている形式のものにおいて、磁極歯部の機械的な安定性及び位置決め精度を改善する。【解決手段】磁極歯部の歯足部１７３の、磁束路ヨーク１６の円周方向で見た幅が、磁極歯部の歯シャフト１７１の幅よりも著しく大きくなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械のための主要部材、殊に電子的に整流される永久磁石形モーターのためのロータであって、円筒形の磁束路ヨーク（１６）を備えており、該磁束路ヨークが、該磁束路ヨーク（１６）内に装着された複数の磁極歯部（１７）を有しており、該磁極歯部が電気巻線のコイルを保持するようになっていて歯シャフト（１７１）及び、歯足部（１７３）並びに、歯シャフト（１７１）に対して拡大された歯頭部（１７２）を有しており、磁束路ヨーク（１６）と磁極歯部（１７）との間の形状係合的な圧力嵌め結合部を備えており、該圧力嵌め結合部が磁束路ヨーク（１６）内に形成された受容溝（２０）及び磁極歯部の、前記受容溝（２０）の横断面に適合された歯足部（１７３）から成っている形式のものにおいて、磁極歯部の歯足部（１７３）の、磁束路ヨーク（１６）の円周方向で見た幅（ｂｆ）が、磁極歯部の歯シャフト（１７１）の幅（ｂｓ）よりも著しく大きくなっていることを特徴とする、電気機械のための主要部材。
【請求項２】
磁極歯部の歯足部（１７３）の、磁束路ヨーク（１６）の円周方向で見た幅（ｂｆ）が、磁極歯部の歯頭部（１７２）の幅（ｂｋ）よりも大きくなっている請求項１記載の主要部材。
【請求項３】
磁束路ヨーク（１６）の受容溝（２０）内で磁束路ヨーク（１６）と歯足部（１７３）との互いに接する継ぎ目縁の領域に、軸線方向に延びる少なくとも１つの空隙部（２１）を設けてあり、空隙部の、磁束路ヨークの円周方向で見た寸法が歯シャフト（１７１）の幅（ｂｓ）よりも小さくなっている請求項１又は２記載の主要部材。
【請求項４】
空隙部（２１）の、磁束路ヨークの半径方向で見た幅がほぼ０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍである請求項３記載の主要部材。
【請求項５】
空隙部（２１）が、歯足部（１７３）に設けられた軸線方向の凹設部及び／又は磁束路ヨークの受容溝（２０）の溝底部に設けられた凹設部によって形成されている請求項３又は４記載の主要部材。
【請求項６】
磁束路ヨークの円周方向で互いに離隔された３つの凹設部（２２，２３）を設けてあり、中央の凹設部が歯シャフト（１７１）の半径方向の中心線に対して対称的に配置されている請求項５記載の主要部材。
【請求項７】
磁束路ヨーク（１６）の受容溝（２０）内で磁束路ヨークの円周方向で見て各端部区分に空隙部（２１）を設けてある請求項３又は４記載の主要部材。
【請求項８】
歯足部（１７３）の各端部区分が、受容溝（２０）の溝底部の曲率半径（Ｒ１）よりも小さい曲率半径（Ｒ２）を有している請求項７記載の主要部材。
【請求項９】
圧力嵌め結合部が、ダブテール状に形成された歯足部（１７３）と該歯足部に適合された横断面ダブテール状の受容溝（２０）から成っており、歯足部が受容溝内に圧入されている請求項１から８のいずれか１項記載の主要部材。
【請求項１０】
磁束路ヨーク（１６）及び磁極歯部（１７）がそれぞれ、軸線方向に積層された複数の成形薄片（１６ａ，１７ａ）から成っており、磁束路ヨーク（１６）のための１つの成形薄片（１６ａ）及び磁極歯部（１７）のための、該磁極歯部の数に相当する数の成形薄片（１７ａ）が１つの薄板から一緒に打ち抜き加工されている請求項１から９のいずれか１項記載の主要部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械のための主要部材、殊に電子的に整流される永久磁石形モーターのためのロータであって、円筒形の磁束路ヨークを備えており、該磁束路ヨークが、該磁束路ヨーク内に装着された複数の磁極歯部を有しており、該各磁極歯部がそれぞれ電気巻線のコイルを保持するようになっていて１つの歯シャフト及び、１つの歯足部並びに前記歯シャフトに対して拡大された１つの歯頭部を有しており、磁束路ヨークと磁極歯部との間の形状係合的な圧力嵌め結合部を備えており、該圧力嵌め結合部が磁束路ヨーク内に形成された受容溝及び磁極歯部の、前記受容溝の内法の横断面に適合された歯足部から成っている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的な機械の主要部材（主要部品）、例えばモーターのステータ若しくはロータの磁気回路の分割、即ち円筒形の磁束路ヨーク内への複数の磁極歯部（磁極用爪）の装着は、受容溝（スロット）内への巻線の高い受容量を達成するために行われている。このような高い受容量、即ち高い巻線量は、機械の軸線方向の長さを短くするために役立ち、ひいては機械、殊にモーターを経済的に軽く、かつ小型化するために役立つ。
【０００３】
アウターロータに永久磁石を有する電子整流式の公知のモータ（国際公開第９９／３３１５７Ａ１号明細書）においては、磁極歯部（磁極用突起部又はクローポール）はダブテール状の歯足部を有しており、磁束路ヨークは歯足部に正確に適合された受容溝を有している。歯足部を受容溝内に差し込む、即ち圧入することによって、磁極歯部を磁束路ヨークに圧力嵌めで固定してある。磁極歯部のこのような装着の際の圧入力及び変形を減少させるために、歯足部と受容溝との間の互いに接触する継ぎ目縁に部分的に空隙部を設けてあり、従って歯足部の圧着は受容溝内の部分領域でのみ行われている。磁束路ヨークの円周方向で見て歯足部の幅は歯シャフトの幅よりも小さくなっており、ステータ巻線の予め製造されたコイルは磁束路ヨークへの磁極歯部の装着の前に歯シャフト上に被せ嵌められる。ステータを組み立てた状態では、コイルは半径方向で幅の広い歯頭部と磁束路ヨークとの間に保持されている。磁極歯部及び磁束路ヨークは、打ち抜いて積層してまとめられた複数の打ち抜き薄片によって形成されている。
【０００４】
インナーロータ若しくはアウターロータとして構成された電動機若しくは発電機のための別の公知のステータ（ヨーロッパ特許公開第１２３５３２５Ａ１号明細書）においても、磁極歯部の歯足部は円周方向で見た幅を、歯シャフトの幅と同じか若しくは小さく形成してある。
【特許文献１】国際公開第９９／３３１５７Ａ１号明細書
【特許文献２】ヨーロッパ特許公開第１２３５３２５Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明の効果】
【０００５】
電気機械のための、請求項１に記載の構成を有する本発明に基づく主要部材においては利点として、歯シャフトに対して幅の著しく広い歯足部によって、磁束路ヨークに対する磁極歯部の位置決め並びに磁極歯部の機械的な安定性が改善されている。その結果、磁束路ヨーク内への磁極歯部の圧入の際の磁極歯部の歪み並びに不正確な位置決めが避けられる。磁極歯部の圧入、即ち圧力嵌めの際の磁極歯部の歪み並びに位置決め誤差若しくは整合誤差は、前述の公知技術のものでは排除され得ていない。位置決めの不正確な、傾いた、歪んだ、若しくは整合していない磁極歯部は不都合な漏れ磁束を生ぜしめることになるので、歯足部の本発明に基づく構成手段によって電気機械の磁気特性も改善される。
【０００６】
従属請求項に記載の手段によって、請求項１に記載の主要部材の有利な改良が可能である。
【０００７】
本発明の有利な実施態様では、磁極歯部の歯足部の、磁束路ヨークの円周方向で見た幅が、磁極歯部の歯頭部の幅よりも大きく規定されている。磁束路ヨークの受容溝間には、磁極歯部の歯足部を確実に保持するために十分に安定的なリブを残してある。
【０００８】
本発明の有利な実施態様では、磁束路ヨークの受容溝内で磁束路ヨークと歯足部との互いに接する継ぎ目縁の領域に、軸線方向に延びる狭い少なくとも１つの空隙部を設けてあり、空隙部の、磁束路ヨークの円周方向で見た幅は歯シャフトの幅よりも小さくなっている。このような手段によって、磁極歯部の歯足部と磁束路ヨークの受容溝の溝底部との間の接触面積は減少され、その結果、磁極歯部は比較的小さい力で受容溝内に挿入されて、正確に整合され、即ち正確に位置決めされる。このような空隙部は磁束路ヨーク及び磁極歯部内の磁気回路に影響を及ぼすものではなく、従って磁場を減少させるものではなく、それというのは空隙部は磁束線に平行に延びているか、若しくは磁極歯部の半径方向中心線に対して対称的に配置されていて、主磁束線内に位置していないからである。
【０００９】
本発明の有利な実施態様では、狭い空隙部の、磁束路ヨークの半径方向で見た幅がほぼ０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍに規定してある。
【００１０】
本発明の有利な実施態様では、接触面積を減少させるための空隙部は、歯足部に設けられた軸線方向の凹設部（レセス）又は磁束路ヨークの受容溝の溝底部に設けられた凹設部によって実施され、若しくは両方の凹設部によって実施されている。この場合に有利には、各受容溝内に磁束路ヨークの円周方向で互いに離隔された３つの凹設部を設けてあり、これらのうちの中央の凹設部を歯シャフトの半径方向中心線に対して対称的に配置してある。両側の凹設部は磁束路の、磁束線が円周方向に通る領域に配置されて、磁束線に平行に延びており、磁束線は該領域で凹設部に沿って流れるようになっており、透磁損失はほとんど生ぜず、それというのは磁束路ヨークの横断面、凹設部による減少は極めて小さく、例えば半径方向の空隙幅０．１ｍｍの場合で２％に過ぎないからである。中央の凹設部は歯シャフトの上を延びていて、主磁束路の領域には位置していない。
【００１１】
本発明の別の実施態様では、各受容溝内に２つの空隙部を設けてあり、該空隙部は受容溝内の、磁束路ヨークの円周方向で見て各端部区分に配置されている。有利には該空隙部は磁極歯部の歯足部の各端部区分を、磁束路ヨークの受容溝の溝底部及び歯部足部の中央区分の曲率半径よりも小さい曲率半径で形成することによって実施されている。
【００１２】
本発明の有利な実施態様では、圧力嵌め結合部が、ダブテール状に形成された歯足部と、該歯足部に適合されて該歯足部を密接に受容する横断面ダブテール状の受容溝から成っている。このようなあり継ぎ結合によって、製作技術的に簡単でかつ確実な圧力嵌めが得られる。
【００１３】
本発明の有利な実施態様では、磁束路ヨーク及び磁極歯部はそれぞれ、軸線方向に積層された複数の成形薄片から成っている。磁束路ヨークのための１つの成形薄片と磁極歯部のための、該磁極歯部の数に相当する数の成形薄片とは１つの薄板から一緒に打ち抜き加工される。このような板取りによって、打抜きの際の薄板くず（抜きかす）を最小にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に一般的な電気機械のための実施例として示してある電子整流式の永久磁石同期モータは、インナーロータ形モータとして形成されていて、ロータ１１及び該ロータ１の外周に同心的に配置されたステータ１２を有している。該モータはアウターロータ形モータとしても形成でき、この場合にはロータがステータを同心的に取り巻いて、即ちステータの外周に同心的に配置される。ロータ１１はロータ本体１３を有しており、ロータ本体はロータ軸１４に相対回動不能に取り付けられていて、ロータ本体の外周に複数、ここでは６つの永久磁石片１５を保持している。ロータ本体１３は、軸線方向で互いに前後に並べて互いに接合された複数の薄片（積層板）から成っており、薄片は打ち抜き加工によって製造されかつ互いに積層してまとめられる。
【００１５】
ステータ１２は円筒状の磁束路ヨーク１６並びに複数、ここでは９つの磁極歯部１７を有しており、磁極歯部は磁束路ヨーク１６の全周に等間隔に配置され、かつ磁束路ヨーク１６から半径方向に突出していて、永久磁石片１５と一緒に作業ギャップ１８を形成している。磁束路ヨーク１６とは別個に製造された磁極歯部１７は、圧力嵌めによって磁束路ヨーク１６に保持されていて、磁極歯部間に溝１９を形成しており、溝はステータ巻線（図示省略）を受容するようになっている。各磁極歯部１７は歯シャフト１７１、該歯シャフトに対して拡大された歯頭部１７２及び歯足部１７３を有していて、歯足部１７３で以て磁束路ヨーク１６に装着されている。歯シャフト１７１にステータ巻線のコイルを巻き付けるようになっている。各コイルは一方で歯頭部１７２によってかつ他方で歯足部１７３によって保持される。各コイルはそれぞれ磁極歯部の一方の側の溝１９の半分のスペースと他方の側の溝１９の半分のスペースとを占めるようになっている。
【００１６】
磁束路ヨーク１６への磁極歯部１７の圧力嵌め結合のために、磁極歯部の歯足部１７３をダブテール状（燕尾形、ばち形）に形成してあり、磁束路ヨーク１６の内壁に、軸線方向に一貫して延びる受容溝２０を磁極歯部１７の数に相当する数で設けてあり、該受容溝は横断面形状を同じくダブテール状に形成されて、歯足部１７３に適合されていて、歯足部を形状係合的に受容する、即ち形状による束縛をもって受容するようになっている。換言すれば、磁極歯部と磁束路ヨークとは互いにあり継ぎされるようになっている。図３に示してあるように、歯足部１７３の、磁束路ヨーク１６の円周方向で見た幅ｂｆは、歯シャフト１７１の幅ｂｓよりも著しく大きく規定され、かつ歯頭部１７２の幅ｂｋよりも大きく規定されている。
【００１７】
磁束路ヨーク１６並びに磁極歯部１７は、ロータ本体１３と同じように、打ち抜かれた薄片を積層して形成されている。薄片の打ち抜き加工に際して薄板くずをできるだけ少なくするために、図９に示してあるように、ロータ本体１３の１つの成形薄片１３ａ、磁束路ヨーク１６のための１つの成形薄片１６ａ、並びに磁極歯部１７のための所定の数、ここでは９つの成形薄板１７ａを１つの薄板から一緒に打ち抜き、この場合に個別の各成形薄板１３ａ，１６ａ，１７ａの板取りは、図９に示すように行われる。
【００１８】
打ち抜いて積層された磁極歯部１７は、打ち抜いて積層された磁束路ヨーク１６の受容溝２０内に圧入され、この場合に著しく広い歯足部１７３は磁極歯部の正確な圧入位置及び半径方向位置を保証している。著しく広い歯足部１７３によって圧入力も大きくなっており、それというのは圧入力は圧入縁部（継ぎ目輪郭）の長さに比例しているからである。圧入時に必要な圧入力を小さくするために、図４乃至図６に示してあるように、磁束路ヨーク１６の受容溝２０と歯足部１７３との間の互いに接する接触面若しくは継ぎ目縁の領域に、軸線方向に一貫して延びる狭い空隙部２１を設けてあり、該空隙部によって歯足部１７３の外周壁と受容溝２０の溝底部との間の接触面積を減少させてある。空隙部２１の、磁束路ヨーク１６の円周方向で見た幅は、歯シャフト１７１の幅ｂｓよりも小さくなっている。空隙部２１の、磁束路ヨークの半径方向で見た幅、即ち深さｄ（図３、参照）は著しく小さく、０．１〜０．１５ｍｍである。
【００１９】
図３に示す実施例では３つの空隙部２１を、歯足部１７３の外周壁内に設けられた軸線方向へ延びる３つの凹設部（レセス[recess]）２２によって実施してある。中央の凹設部２２は磁極歯部１７の半径方向の中心線に対して対称的に配置してあるのに対して、別の両方の凹設部２２は、中央の凹設部に対して対称的にかつ歯足部１７３の、歯シャフト１７１から張り出した領域に配置されている。空隙部２１はステータの磁気回路内で空気の満たされた小さなウインドーを成し、このようなウインドーは磁束線にほとんど影響を及ぼすものではない。図７に示してある磁場の磁束線から明らかであるように、両側の空隙部２１は隣接の磁極歯部１７の磁束通路内にあり、該領域では磁束線は凹設部２２に対して平行に延びている。空隙部２１の領域での磁気回路の横断面の減少は、著しく小さく、空隙部２１の半径方向の深さｄ＝０．１ｍｍの場合に２％に過ぎない。従って目立った磁場損失は生じない。磁束通路の一部分を拡大して示す図８から明らかなように、中央の空隙部２１は磁束線の主要通路内に位置しておらず、従ってここでも目立った磁場損失は生じない。
【００２０】
図４に示す実施例では、空隙部２１は受容溝２０の溝底部に設けられた凹設部２３によって実施されている。図４の凹設部２３の配置及び寸法は、図３の凹設部２２の配置及び寸法に相応している。
【００２１】
図５に示す実施例では、外側の両方の空隙部２１は受容溝２０の溝底部に設けられた凹設部２３によって実施され、かつ中央の空隙部２１は歯足部１７３の外周壁内に設けられた凹設部２２によって実施されている。
【００２２】
図６に示す実施例では、２つの空隙部２１を設けてあり、各空隙部は歯足部１７３の端部区分に配置されている。空隙部２１はここでは、歯足部１７３の端部区分を、歯足部１７３及び受容溝２０の溝底部の曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２で形成することによって実施されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ブラシレスの同期モータの本発明に基づく実施例の横断面図
【図２】図１の磁束路ヨークの横断面図
【図３】図１のステータ内の１つの磁極歯部の軸線方向で見た平面図
【図４】図１の符号ＩＶの箇所の拡大図
【図５】図４に対応する部分の別の実施例を示す図
【図６】図４に対応する部分のさらに別の実施例を示す図
【図７】図１の同期モータのステータ及びロータ内の磁束線図
【図８】図７の符号ＶＩＩＩの箇所の拡大図
【図９】成形薄片を打ち抜くための薄板の平面図
【符号の説明】
【００２４】
１１  ロータ、  １２  ステータ、  １３  ロータ本体、  １４  ロータ軸、  １５  永久磁石片、  １６  磁束路ヨーク、  １７  磁極歯部、  １８  作業ギャップ、  １９  溝、  ２０  受容溝、  ２１  空隙部、  ２２  凹設部、  １７１  歯シャフト、  １７２  歯頭部、  １７３  歯足部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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