(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ鉄心にマグネットが装着されたロータと、該ロータの外側に配置されたコア鉄心に巻線が巻装されたステータとを備える回転磁界型電動機であって、
前記ロータ鉄心には、その軸方向における前記マグネットの一端側に、該ロータ鉄心の軸方向において該マグネットとの間に空隙を挟んで磁性材からなる鍔部が設けられるとともに、該鍔部と該マグネットとの間に前記軸方向における前記マグネットの位置決めを行うための段部が設けられており、
前記マグネットの外側には、非磁性材からなる略有底円筒状のカバーが、該カバーに前記マグネットが圧入されるように装着され、該カバーの装着状態では、該カバーの底部に形成された孔に前記ロータ鉄心が挿通されるとともに、該カバーの底部に前記マグネットにおける前記軸方向の反鍔部側の端部が当接されており、該カバーは、その前記軸方向における反底部側の端部が前記鍔部にカシメ固定されている回転磁界型電動機。
【請求項２】
前記マグネットと前記コア鉄心とが前記軸方向においてほぼ等しい長さに形成されている請求項１に記載の回転磁界型電動機。
【請求項３】
前記マグネットと前記コア鉄心との間隔が、前記空隙の前記軸方向における大きさよりも小さくなるように設定されている請求項２に記載の回転磁界型電動機。
【請求項４】
前記鍔部が、前記軸方向において前記巻線よりも外側に配置されている請求項２または３に記載の回転磁界型電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転磁界型電動機に係り、詳しくはマグネット飛散防止用のカバーを備えたロータを有する回転磁界型電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ロータの外周側にマグネットを装着した回転磁界型電動機においては、マグネットがロータから外れるなどして飛び散ることを防ぐために、該マグネットを覆うようにカバーを設ける構成が多く採用されている。
【０００３】
この構成として、例えば、実開平６−５３５１公報に開示されたものが挙げられる。この構成では、円筒状のロータ鉄心の外周に配置された複数個のマグネットのロータ鉄心の軸方向における両端面に平板状非磁性金属端板を設け、マグネットの外側に非磁性金属パイプを焼ばめまたは圧入し、非磁性金属パイプの両端を内径方向に折り曲げてマグネットを覆うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構成では、マグネットを覆うために、２枚の平板状非磁性金属端板と、非磁性金属パイプとの３部品をロータ鉄心側に組み付けるようになっており、作業性がよいとは言い難い状態であった。また、非磁性金属パイプの両端を折り曲げる際、平板状非磁性金属端板とマグネットとが接触した状態で前記折曲げ加工がなされるため、この加工時の衝撃などによって、マグネットに割れや欠けなどが発生する虞があった。
【０００５】
本発明の目的は、部品点数を低減して組み付け時の作業性向上を図るとともに、マグネットの破損を防止して信頼性向上を図ることができる回転磁界型電動機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロータ鉄心にマグネットが装着されたロータと、該ロータの外側に配置されたコア鉄心に巻線が巻装されたステータとを備える回転磁界型電動機であって、前記ロータ鉄心には、その軸方向における前記マグネットの一端側に、該ロータ鉄心の軸方向において該マグネットとの間に空隙を挟んで磁性材からなる鍔部が設けられるとともに、該鍔部と該マグネットとの間に前記軸方向における前記マグネットの位置決めを行うための段部が設けられており、前記マグネットの外側には、非磁性材からなる略有底円筒状のカバーが、該カバーに前記マグネットが圧入されるように装着され、該カバーの装着状態では、該カバーの底部に形成された孔に前記ロータ鉄心が挿通されるとともに、該カバーの底部に前記マグネットにおける前記軸方向の反鍔部側の端部が当接されており、該カバーは、その前記軸方向における反底部側の端部が前記鍔部にカシメ固定されていることを要旨とする。
【０００７】
この発明によれば、マグネットがロータ鉄心から外れたり、該マグネットが破損して破片が発生した場合に、これらが飛び散って、回転磁界型電動機の内部を傷つけたり、ロータの回転に支障を与えたり、また、回転磁界型電動機の外部に飛び出したりする虞がなくなる。また、マグネットの軸方向の両端に、ロータ鉄心とは別体の端板を配置して、カバーとともに前記マグネットを収容する空間を形成するようにした場合に比較して、部品点数を少なくすることができる。更に、カバーをカシメ固定する際に該カバーに加えられる衝撃などが鍔部に及んでも、該鍔部とマグネットとの間の空隙の存在により、マグネットに直接的には伝えられ難くなるため、マグネットが破損し難くなる。
また、ロータの回転効率のよい位置にマグネットを装着できるように段部の前記軸方向の大きさを設定しておくことで、マグネット装着作業の効率がよくなる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記マグネットと前記コア鉄心とが前記軸方向においてほぼ等しい長さに形成されていることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、マグネットとコア鉄心との間で互いに過不足なく磁束が作用するようになる。マグネット及びコア鉄心のどちらか一方が他方に対して極端に長く形成されていれば、その長い方のものが発生させる磁束の一部は、ロータの回転のためには不要なものとなるためである。したがって、ロータの回転効率を向上させることが可能になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記マグネットと前記コア鉄心との間隔が、前記空隙の前記軸方向における大きさよりも小さくなるように設定されていることを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、マグネットとコア鉄心との間の距離が、マグネットと鍔部との間の距離よりも小さくなるため、マグネットとコア鉄心との間の磁束が鍔部側に行き難くなる。つまり、マグネット及びコア鉄心の磁束の鍔部側への漏れが抑えられ、ロータの回転効率を向上させることが可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記鍔部が、前記軸方向において前記巻線よりも外側に配置されていることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、巻線と鍔部との間隔を大きく確保することが可能になる。
したがって、巻線から発生する磁束が鍔部側に漏れ難くなるため、ロータの回転効率を向上させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１に従って説明する。図１は、本発明の電動機のロータとステータとを軸方向にカットした状態を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、回転磁界型電動機（以下、単に電動機と呼ぶ）１１は、ロータ１２とステータ１３とを備えている。
ロータ１２は、略円柱状のロータ鉄心１４を備えている。ロータ鉄心１４には、基台部１５が形成され、その軸方向の両側には大径軸部１６及び小径軸部１７が形成されている。基台部１５と、各軸部１６，１７との間には、基台部１５及び大径軸部１６よりも大きい径を有する鍔部１８，１９が形成されている。両鍔部１８，１９の外径は等しく設定されている。基台部１５には、鍔部１８に隣接して、該基台部１５の他の部分よりも径が大きく設定された段部２０が形成されている。
【００１６】
基台部１５には、段部２０に隣接して鍔部１９側に弓状のマグネット２１が複数極固着されている。この段部２０は、マグネット２１を基台部１５に組み付ける際の軸方向に関しての位置決め案内部として機能している。マグネット２１の外周部分の径は、両鍔部１８，１９の外径よりも僅かに大きくなるように設定されている。
【００１７】
マグネット２１と、各鍔部１８，１９との間には、空隙２２，２３が形成されるようになっている。空隙２２の軸方向における大きさは、段部２０の前記軸方向における大きさに等しく、その大きさは所定値以上になるように設定されている。また、空隙２３の軸方向における大きさは、基台部１５の段部２０以外の部分の前記軸方向における大きさと、マグネット２１の前記軸方向における大きさとの差に等しく、その差は所定値以上になるように設定されている。
【００１８】
マグネット２１の外側には、非磁性体からなるカバー２４が装着されている。カバー２４は、マグネット２１側に装着されていない単体の状態では、その内径がマグネット２１の外径よりも僅かに小さく形成された円筒状を呈するように形成されている。つまり、マグネット２１はカバー２４に圧入された状態にあり、前記固着と相俟って、該マグネット２１のロータ鉄心１４に対しての固定状態は信頼性の高いものになっている。カバー２４は、マグネット２１に外嵌された状態でその両端が、マグネット２１に対する両鍔部１８，１９の軸方向の外側において、全周に亘って径方向の内側に折り曲げられるようにしてカシメ固定されている。これにより、マグネット２１は、基台部１５、両鍔部１８，１９及びカバー２４によって形成された空間内に収容されるようになっている。
【００１９】
ステータ１３は、ロータ１２を覆うようにロータ１２の外側に配置されている。ステータ１３は、巻線２５が巻装された複数のコア鉄心２６を備えている。コア鉄心２６は、軸方向の長さが、マグネット２１とほぼ等しくなるように形成されている。また、コア鉄心２６とマグネット２１との間隔は、各空隙２２，２３の軸方向における大きさよりも小さくなるように設定されている。また、両鍔部１８，１９は、軸方向において、巻線２５よりも外側に配置された状態になっている。
【００２０】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）  マグネット２１を、基台部１５、両鍔部１８，１９及びカバー２４で形成した空間内に収容するようにした。これによれば、マグネット２１が基台部１５から外れたり、該マグネット２１が破損して破片が発生した場合に、これらが飛び散って、電動機１１内を傷つけたり、ロータ１２の回転に支障を与えたり、また、電動機１１外部に飛び出したりする虞がなくなる。したがって、電動機１１の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
（２）  ロータ鉄心１４に両鍔部１８，１９を一体形成した。これにより、マグネットの軸方向の両端に、ロータ鉄心とは別体の端板を配置して、カバー２４とともに前記マグネットを収容する空間を形成するようにした場合に比較して、部品点数を少なくすることができる。したがって、組立時の作業性の向上や、部品管理の負担軽減を図ることが可能になる。
【００２２】
（３）  カバー２４の両端を、ロータ鉄心１４に一体形成した両鍔部１８，１９に対応する箇所において折り曲げるようにした。これにより、前記ロータ鉄心とは別体の端板をマグネットの軸方向の両端に接触するように配置した場合に比較して、カバー２４のカシメ代のバラツキが減少し、カシメ作業が容易になる。前記端板を前記マグネットに接触させた構成では、前記カバー２４のカシメ代が、製造上バラツキ易い前記マグネットの寸法に左右されてしまうためである。
【００２３】
（４）  両鍔部１８，１９とマグネット２１との間にそれぞれ空隙２２，２３を設けた。このため、カバー２４の端部を折り曲げ形成する際に該端部に加えられる衝撃などが両鍔部１８，１９に及んでも、空隙２２，２３の存在により、マグネット２１に直接的には伝えられ難くなるため、マグネット２１が破損し難くなる。つまり、マグネット２１の破損によるロータ１２の回転効率の低下や、ロータ１２のモーメントのバラツキなどが発生しにくくなる。
【００２４】
（５）  マグネット２１と鍔部１９との間に空隙２３があるため、マグネット２１の寸法精度が多少甘く、その軸方向寸法に多少のバラツキがあったとしても、組み付け上の支障にはなり難い。
【００２５】
（６）  マグネット２１とコア鉄心２６とが軸方向においてほぼ等しい長さに形成されるようにした。これにより、マグネット２１とコア鉄心２６との間で互いに過不足なく磁束が作用するようになる。マグネット２１及びコア鉄心２６のどちらか一方が他方に対して極端に長く形成されていれば、その長い方のものが発生させる磁束の一部は、ロータ１２の回転のためには不要なものとなるためである。したがって、ロータ１２の回転効率を向上させることが可能になる。
【００２６】
（７）  マグネット２１とコア鉄心２６との間隔が、各空隙２２，２３の軸方向における大きさよりも小さくなるように設定した。マグネット２１とコア鉄心２６との間の距離が、マグネット２１と各鍔部１８，１９との間の距離よりも小さくなるため、マグネット２１とコア鉄心２６との間の磁束が両鍔部１８，１９側に行き難くなる。つまり、マグネット２１及びコア鉄心２６の磁束の両鍔部１８，１９側への漏れが抑えられ、ロータ１２の回転効率を向上させることが可能になる。
【００２７】
（８）  両鍔部１８，１９を、軸方向において巻線２５よりも外側に配置した。これにより、巻線２５と両鍔部１８，１９との間隔を大きく確保することが可能になる。したがって、巻線２５から発生する磁束が両鍔部１８，１９側に漏れ難くなるため、ロータ１２の回転効率を向上させることが可能になる。
【００２８】
（９）  鍔部１８とマグネット２１との間に段部２０を設け、基台部１５にマグネット２１を組み付ける際の軸方向に関しての位置決め案内をさせた。これにより、ロータ１２の回転効率のよい位置にマグネット２１を装着できるように段部２０の軸方向の大きさを設定しておくことで、マグネット２１の装着作業の効率がよくなる。
【００２９】
（第２の実施形態）
この第２の実施形態は、前記第１の実施形態においてロータ鉄心１４及びカバー２４の構成を変更したものであり、その他の点では第１の実施形態と同一の構成になっている。従って、第１の実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３０】
図２に示すように、第１の実施形態において小径軸部１７よりも大径に形成されていた基台部１５の径は、小径軸部１７の径と等しくなるように形成されている。また、鍔部１９は設けられず、大径軸部１６と基台部１５との間に鍔部１８が設けられているのみである。基台部１５に固着されたマグネット２１の外側に、該マグネット２１が圧入されるように嵌合された非磁性体からなるカバー３０は、図２及び図３に示すように、略有底円筒状を呈している。カバー３０は、該カバー３０の底部３１に形成された孔３２に小径軸部１７が挿通された状態で、マグネット２１が底部３１に当接するまで大径軸部１６側に押し込まれ、該カバー３０の開口端部が鍔部１８の大径軸部１６側で径方向の内側に折り曲げられるようにしてカシメ固定されている。これにより、マグネット２１は、基台部１５、鍔部１８及びカバー３０によって形成された空間内に収容されるようになっている。
【００３１】
本実施形態では、上記の第１の実施形態における（１），（２），（４）及び（６）〜（９）に相当する効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（１０）  前記第１の実施形態のようなマグネット２１の両端側に鍔部１８，１９が配置された構成に比較して、マグネット２１を覆うカバーの軸方向における外形寸法を小さくすることができる。つまり、ロータ１２の、比較的径が大きくなる部分を軸方向に小さくすることができる。これにより、電動機１１の小型化が可能になる。
【００３２】
（１１）  カバー３０をロータ鉄心１４に固定するためのカシメ加工の箇所が、鍔部１８側のみとなるため、前記第１の実施形態のようなカバー２４の両端に対してカシメ加工を行う構成に比較して、該カシメ加工にかかる加工コストを低減することができる。
【００３３】
実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
○  マグネット２１は、弓状でなく、平板状であってもよい。例えば、図４に示すように、基台部１５を断面多角形状に形成し、その周面に平板状のマグネット２１を固着する。これによれば、マグネット２１を弓状に形成する場合に比較して、マグネット２１を基台部１５の形状に合わせ易くなる。
【００３４】
○  マグネット２１は、カバー２４（または３０）に圧入した状態でなくてもよい。予めマグネット２１が基台部１５に固着されていれば、例えば、マグネット２１とカバー２４（または３０）との間に、径方向に隙間が介在するように設定されていてもよい。
【００３５】
○  マグネット２１を基台部１５に予め固着させず、カバー２４（または３０）に圧入することで、基台部１５とカバー２４（または３０）とによって挟持固定させるようにしてもよい。
【００３６】
○  カバー２４（または３０）の端部を全周に亘って折り曲げ形成してカシメ固定するようにしたが、例えば、該端部において周方向の一部にカシメ固定用の爪部を軸方向に延設し、この爪部を折り曲げ形成するようにしてもよい。この場合、折り曲げ形成する部分の大きさを小さくすることができるため、折り曲げ加工が容易になる。
【００３７】
○  第２の実施形態において、マグネット２１を弓状でなく、内径が基台部１５及び小径軸部１７の外径にほぼ等しいリング状のものとしてもよい。第２の実施形態では、基台部１５と小径軸部１７とが同径に形成されているとともに、基台部１５と小径軸部１７との間に鍔部が設けられていないため、マグネット２１をリング状のものとしても、小径軸部１７側から装着することが可能になる。
【００３８】
○  第２の実施形態において、基台部１５が小径軸部１７よりも大径に形成されていてもよい。この場合、カバー３０の孔３２の径が基台部１５の径と小径軸部１７の径との間の大きさに設定されていれば、カバー３０によってマグネット２１を覆うことができる。
【００３９】
○  ロータ鉄心を、リング状の磁性体シートを積層して形成した略円筒状の基台部材に、シャフトを圧入するようにして形成してもよい。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について、その効果とともに以下に記載する。
【００４０】
（１）  前記鍔部と前記マグネットとの間に、前記軸方向における前記マグネットの位置決めを行うための段部を設ける。この場合、ロータの回転効率のよい位置にマグネットを装着できるように段部の前記軸方向の大きさを設定しておくことで、マグネット装着作業の効率がよくなる。
【００４１】
（２）  請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記鍔部を、前記マグネットの両端の一方の側のみに設け、略有底円筒状とした前記カバーを、前記マグネットの他方の側から装着する。この場合、マグネットの片端側に鍔部が設けられていないため、ロータにおいて、リング状のマグネットを装着することが可能になる。また、マグネットの両端側に鍔部が配置された構成に比較して、カバーの前記軸方向における外形寸法を小さくすることができる。つまり、ロータの、比較的径が大きくなる部分を軸方向に小さくすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、回転磁界型電動機において、部品点数を低減して組み付け時の作業性向上を図るとともに、マグネットの破損を防止して信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の回転磁界型電動機を示す要部断面図。
【図２】第２の実施形態のロータを示す要部断面図。
【図３】同じくカバーを示す斜視図。
【図４】別例のロータを示す要部断面図。
【符号の説明】
１１…回転磁界型電動機、１２…ロータ、１３…ステータ、１４…ロータ鉄心、１８，１９…鍔部、２０…段部、２１…マグネット、２２，２３…空隙、２４，３０…カバー、２５…巻線、２６…コア鉄心。
【図１】
0004598243.tif 000002
【図２】
0004598243.tif 000003
【図３】
0004598243.tif 000004
【図４】
0004598243.tif 000005