(57)【要約】【課題】永久磁石４により磁界を形成する直流モータのヨーク３において、体格増加、性能低下およびコストアップ等の不具合が生じることなく、永久磁石４の保持状態を強化することにある。【解決手段】ヨーク３を、外周側に配置されて直流モータの外郭をなす第１ヨークと、第１ヨーク内に係合されて内周側に配置される第２ヨーク１６とに分割し、第２ヨーク１６に、径方向中心側に向かって突出する爪部１８を設け、この爪部１８で永久磁石４を保持させる。これにより、従来のように筒状体を用いることなく、永久磁石４の保持状態を強化することができる。このため、筒状体を配置することで生じる、直流モータ１の体格増加、性能低下およびコストアップを解消することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状に設けられて回転電機の外郭をなすとともに、永久磁石を内周側に保持して磁束を通すヨークを備えた回転電機において、
前記ヨークは、外周側に配置されて前記回転電機の外郭をなす第１ヨークと、この第１ヨーク内に係合されて内周側に配置される第２ヨークとからなり、
前記第２ヨークは、内周から径方向中心側に向かって突出する爪部を有し、この爪部で前記永久磁石を保持することを特徴とする回転電機。  
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第２ヨークは、軸方向長さが前記永久磁石よりも長いことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第２ヨークは、前記永久磁石を軸方向に係止する係止部を有することを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の回転電機において、
前記第２ヨークの筒状部の一部を径方向内周側に切り曲げることで、前記爪部を設けることを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３に記載の回転電機において、
前記永久磁石は、希土類磁石であることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４に記載の回転電機およびその製造方法において、
前記第２ヨークを前記第１ヨークに係合する前に、前記爪部に前記永久磁石を保持させた状態で前記永久磁石を着磁することを特徴とする回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内周に磁石を配置した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図３に示すように、複数の永久磁石１００が固定されて配置された固定子１０１と、電機子コイル１０２を有して固定子１０１の内周側に配置される回転子１０３とを備える回転電機１０４が公知となっている。そして、永久磁石１００により形成される磁界と電機子コイル１０２に流れる電流との相互作用により、トルクが得られ回転子１０３が回転する。
【０００３】
ここで、固定子１０１は、主に、略円筒状に設けられ磁束を通すヨーク１０５と、ヨーク１０５の内周側に保持される永久磁石１００とからなる。そして、近年、回転電機１０４の高出力化および軽量化の要請に応じて、永久磁石１００として、汎用的なフェライト磁石に代わり、より高い磁気性能を発揮できるとともに軽量な希土類磁石を採用したものが増加している。
【０００４】
ところで、フェライト磁石は接着剤によりヨーク１０５の内周側に保持することができるが、希土類磁石は、ヨーク１０５の素材である鉄との熱膨張率の差が大きいため、接着剤のみにより保持すると、割れて脱落する虞がある。このため、永久磁石１００として希土類磁石を採用する場合、永久磁石１００の保持状態を強化する必要がある。
【０００５】
そこで、例えば、ヨークの内周側に永久磁石を配置し、さらに永久磁石の内周側に厚みの薄い金属製の筒状体を配置して永久磁石を内周側から覆い、筒状体を部分的に内周側からしごいて永久磁石の位置決めをした後、ヨークと永久磁石との隙間および永久磁石と筒状体との隙間に接着剤を浸透させることで、永久磁石の保持状態を強化する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−３３８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、筒状体が新たに配置されるため回転電機の径方向の体格が増加してしまう。そして、筒状体により永久磁石の保持状態を強化しつつ、体格の増加を抑制しようとすると、永久磁石の径方向の厚さ、または、ヨークの径方向の厚さを薄くしなければならず、回転電機の性能が低下する虞がある。
また、特許文献１に記載の技術によれば、筒状体を別途に製作したり、筒状体を内側でしごいたりする必要があるため、作業工数が増加しコストアップの要因になる。
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転電機において、体格増加、性能低下およびコストアップ等の不具合が生じることなく、永久磁石の保持状態を強化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の回転電機は、略円筒状に設けられて回転電機の外郭をなすとともに、永久磁石を内周側に保持して磁束を通すヨークを備える。このヨークは、外周側に配置されて回転電機の外郭をなす第１ヨークと、第１ヨーク内に係合されて内周側に配置される第２ヨークとからなる。そして、第２ヨークは、内周から径方向中心側に向かって突出する爪部を有し、爪部で永久磁石を保持する。  
【０００９】
まず、第２ヨークの内周側に爪部を設けることで、永久磁石を、様々な方向で係止したり締め付けたりすることができる。これにより、従来のように筒状体を用いることなく、永久磁石の保持状態を強化することができる。このため、筒状体を配置することで生じる、回転電機の体格増加および性能低下を、解消することができる。
また、爪部は、例えば、第２ヨークの筒状部をプレスで切り曲げたり、第２ヨークとは別体の爪部材を第２ヨークの内周面に接着したりすることで簡便に設けることができる。これにより、従来よりも低コストで永久磁石の保持状態を強化することができる。このため、筒状体を用いることによるコストアップを解消することができる。
【００１０】
また、ヨークを、外周側の第１ヨークと内周側の第２ヨークとに分割することで、回転電機の外郭をなす機能を第１ヨークに具備させ、磁束を維持する機能を第２ヨークに具備させることができる。つまり、第２ヨークの軸方向の長さを自在に調節することにより、第１ヨークの内周側で、磁束を維持するのに必要な軸方向の範囲にのみ、第２ヨークを配置することができる。これにより、第２ヨークの体格を、ヨーク全体の体格よりも小さくすることができる。このため、第２ヨークに爪部を設ける作業は、ヨーク全体として一体に形成されたものに爪部を設ける作業よりも容易に行うことができる。この結果、作業工数をさらに低減でき、コストを下げることができる。なお、第１ヨーク内への第２ヨークの係合は、例えば、第１ヨークの内周側に第２ヨークを嵌入することで簡便に行うことができるので、第１ヨーク内へ第２ヨークを係合することによる作業工数の増加は少ない。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の回転電機によれば、第２ヨークは、軸方向長さが永久磁石よりも長い。
ヨークにおいて、永久磁石からの磁束が主に通過する部分は、永久磁石の外周面と対向する部分である。よって、軸方向において、少なくとも永久磁石の外周面と対向する範囲でヨークを肉厚にすれば、磁束を維持できる。そこで、第２ヨークを、軸方向において永久磁石よりも長くなるように設ければ、確実に磁束を維持することができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の回転電機によれば、第２ヨークは、永久磁石を軸方向に係止する係止部を有する。
これにより、永久磁石を軸方向に位置決めすることができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の回転電機の製造方法によれば、第２ヨークの筒状部の一部を径方向内周側に切り曲げることで爪部を設ける。
これにより、プレス等の簡易な手段で爪部を設けることができるので、さらに低コストで爪部を設けることができる。
【００１４】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の回転電機によれば、永久磁石は希土類磁石である。
永久磁石に希土類磁石等の高磁気性能の磁石を採用する場合、ヨークの肉厚を厚くする必要があり、ヨークが重くなってしまう。
これに対し、ヨークを、外周側の第１ヨークと内周側の第２ヨークとに分割すると、第２ヨークに磁束を強化する機能を具備させることができる。つまり、上記のとおり、第２ヨークの軸方向の長さを自在に調節することができるので、第１ヨークの内周側で磁束を強化するのに必要な軸方向の範囲にのみ、第２ヨークを配置することができる。このため、希土類磁石の採用により高い磁気性能を発揮できる回転電機において、ヨークを軽量化することができる。
【００１５】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の回転電機の製造方法によれば、第２ヨークを第１ヨークに係合する前に、爪部に永久磁石を保持させた状態で永久磁石を着磁する。
永久磁石をヨークに保持させた状態で着磁する場合、ヨークの寸法に応じて着磁冶具の側で各種の設定（例えば、着磁コイルの位置や、ヨークストッパの位置）を変更しなければならない。
【００１６】
これに対し、ヨークを第１ヨークと第２ヨークとに分割し、回転電機の外郭をなす機能を第１ヨークに具備させると、第２ヨークの寸法は、回転電機の体格、つまり、ヨーク全体の寸法に応じて変更する必要がなくなる。このため、第２ヨークの寸法を固定することができる。
これにより、第１ヨークに係合する前の第２ヨークに永久磁石を保持させ、永久磁石を保持した第２ヨークを着磁冶具にセットして着磁を施すようにすれば、着磁冶具の側で設定変更をする必要がなくなる。この結果、回転電機の製造工数を大きく削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
最良の形態１の回転電機は、略円筒状に設けられて回転電機の外郭をなすとともに、永久磁石を内周側に保持して磁束を通すヨークを備える。このヨークは、外周側に配置されて回転電機の外郭をなす第１ヨークと、第１ヨーク内に係合されて内周側に配置される第２ヨークとからなる。そして、第２ヨークは、内周から径方向中心側に向かって突出する爪部を有し、爪部で永久磁石を保持する。  
【００１８】
また、第２ヨークは、軸方向長さが永久磁石よりも長く、永久磁石を軸方向に係止する係止部を有する。
また、永久磁石は希土類磁石である。
【００１９】
そして、この回転電機の製造方法によれば、第２ヨークの筒状部の一部を径方向内周側に切り曲げることで爪部を設けるとともに、第２ヨークを第１ヨークに係合する前に、爪部に永久磁石を保持させた状態で永久磁石を着磁する。
【実施例１】
【００２０】
〔実施例１の構成〕
実施例１の回転電機１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
なお、回転電機１は、例えば、エンジン（図示せず）を始動するスタータを構成する直流モータである（以下、回転電機１を直流モータ１と呼ぶ）。
【００２１】
この直流モータ１は、図１に示すように、永久磁石４が固定され配置された固定子２と、電機子コイル５を有して固定子２の内周側に配置される回転子６とを備え、永久磁石４により形成される磁界と電機子コイル５に流れる電流との相互作用により、トルクを発生させ回転子６を回転することで出力を得るものである。なお、電機子コイル５への給電は、電源に接続するブラシ７が、ブラシスプリング８により内周側に押圧され、電機子コイル５に接続する整流子９に当接することで、行われている。
【００２２】
また、直流モータ１は、固定子２の内周側に回転子６を配置し、軸方向に前後（図１の左右）から、フロントブラケット１０、リヤブラケット１１を配置し、スルーボルト１２により締結することで、一体として構成される。
【００２３】
固定子２は、主に、略円筒状に設けられ磁束を通すヨーク３と、ヨーク３の内周側に保持される永久磁石４とからなる。
【００２４】
ヨーク３は、永久磁石４を内周側に保持して磁束を通すとともに、略円筒状に設けられて直流モータ１の外郭をなすものである。このヨーク３は、略円筒状に設けられ、外周側に配置されて直流モータ１の外郭をなす第１ヨーク１５と、第１ヨーク１５内に係合されて内周側に配置される第２ヨーク１６とから構成されている。
【００２５】
第２ヨーク１６は、第１ヨーク１５に嵌入されて第１ヨーク１５内に係合されている。この第２ヨーク１６は、内周から径方向中心側に向かって突出して永久磁石４を保持する爪部１８、永久磁石４を軸方向に係止する係止部１９を有する。また、第２ヨーク１６は、軸方向長さが永久磁石４よりも僅かに長い。
【００２６】
爪部１８は、永久磁石４を周方向両端から保持できるように、かつ軸方向に２箇所で保持できるように設けられる。よって、例えば、４個の永久磁石４を周方向に９０°間隔で配置する場合、爪部１８は、軸方向に同列に２個設けられ、さらに、この２個の爪部１８の列が周方向に８列設けられる。なお、爪部１８は、図２に示すように、第２ヨーク１６の筒状部２０の一部を径方向内周側に切り曲げることで設けられている。
【００２７】
永久磁石４は、希土類磁石であり、上記のように、例えば４個の永久磁石４が、周方向に９０°間隔で保持されている。また、永久磁石４は、第２ヨーク１６が第１ヨーク１５に嵌入される前に爪部１８に保持され、第２ヨーク１６と一体化された状態で着磁される。
【００２８】
〔実施例１の作用〕
実施例１の直流モータ１の作用を説明する。
永久磁石４が第２ヨーク１６の爪部１８の間に圧入されると、永久磁石４は、図２に示すように、周方向に爪部１８に押圧力を与える。これにより、爪部１８は、弾性変形して永久磁石４が存在する側と逆の方に折れる。同時に、爪部１８は、永久磁石４の押圧力に対する反力として、この押圧力とは逆の方向に永久磁石４に弾性力を及ぼす。この結果、永久磁石４は、周方向において両端から爪部１８により締め付けられて保持される。
【００２９】
また、永久磁石４による磁束は、主に、第２ヨーク１６および第１ヨーク１５を径方向に通過するように発生し、永久磁石４として希土類磁石を採用することによる磁束強化が、確実に達成される。
さらに、直流モータ１の外郭は、フロントブラケット１０およびリヤブラケット１１とともに、第１ヨーク１５により構成される。
【００３０】
〔実施例１の効果〕
実施例１の直流モータ１によれば、ヨーク３は、外周側に配置されて直流モータ１の外郭をなす第１ヨーク１５と、第１ヨーク１５内に係合されて内周側に配置される第２ヨーク１６とからなり、第２ヨーク１６は、内周から径方向中心側に突出する爪部１８を有し、爪部１８で永久磁石４を保持する。
第２ヨーク１６の内周に爪部１８を設けることで、永久磁石４を、様々な方向で係止したり締め付けたりすることができる。これにより、従来のように筒状体を用いることなく、永久磁石４の保持状態を強化することができる。このため、筒状体を配置することで生じる、直流モータ１の体格増加および性能低下を、解消することができる。
【００３１】
また、爪部１８は、第２ヨーク１６の筒状部２０の一部を径方向内周側に切り曲げることで設けられている。
このため、プレス等の簡便な手段で爪部１８を設けることができるので、従来よりも低コストで永久磁石の保持状態を強化することができる。この結果、従来のような筒状体を用いることによるコストアップを解消することができる。
【００３２】
また、ヨーク３を、外周側の第１ヨーク１５と内周側の第２ヨーク１６とに分割することで、直流モータ１の外郭をなす機能を第１ヨーク１５に具備させ、磁束を維持する機能を第２ヨーク１６に具備させることができる。つまり、第２ヨーク１６の軸方向の長さを自在に調節することにより、第１ヨーク１５の内周側で、磁束を維持するのに必要な軸方向の範囲にのみ、第２ヨーク１６を配置することができる。
これにより、第２ヨーク１６の体格を、ヨーク３全体の体格よりも小さくすることができる。このため、第２ヨーク１６に爪部１８を設ける作業は、ヨーク３全体として一体に形成されたものに爪部１８を設ける作業よりも容易に行うことができる。この結果、作業工数をさらに低減でき、コストを下げることができる。なお、第１ヨーク１５内への第２ヨーク１６の係合は、第１ヨーク１５の内周側に第２ヨーク１６を嵌入する等の簡便な方法により行うことができるので、第１ヨーク１５内へ第２ヨーク１６を係合することによる作業工数の増加は少ない。
【００３３】
また、第２ヨーク１６は、軸方向長さが永久磁石４よりも僅かに長い。
ヨーク３において、永久磁石４からの磁束が主に通過する部分は、永久磁石４の外周面と対向する部分である。よって、軸方向において、少なくとも永久磁石４の外周面と対向する範囲でヨーク３を肉厚にすれば、磁束を維持できる。そこで、第２ヨーク１６を、軸方向において永久磁石４よりも長くなるように設ければ、確実に磁束を維持することができる。
【００３４】
また、永久磁石４は希土類磁石である。
永久磁石４に希土類磁石等の高磁気性能の磁石を採用する場合、ヨーク３の肉厚を厚くする必要があり、ヨーク３が重くなってしまう。
これに対し、ヨーク３を、外周側の第１ヨーク１５と内周側の第２ヨーク１６とに分割すると、第２ヨーク１６に磁束を強化する機能を具備させることができる。つまり、上記のとおり、第２ヨーク１６の軸方向の長さを自在に調節することができるので、第１ヨーク１５の内周側で磁束を強化するのに必要な軸方向の範囲にのみ、第２ヨーク１６を配置することができる。このため、ヨーク３全体として軽量化することができる。
【００３５】
また、第２ヨーク１６は、永久磁石４を軸方向に係止する係止部１９を有する。
これにより、永久磁石４を軸方向に位置決めすることができる。
【００３６】
また、永久磁石４は、第２ヨーク１６が第１ヨーク１５に嵌入される前に爪部１８に保持され、第２ヨーク１６と一体化された状態で着磁される。
従来では、永久磁石をヨークに保持させた状態で着磁する場合、ヨーク全体の寸法に応じて着磁冶具の側で各種の設定（例えば、着磁コイルの位置や、ヨークストッパの位置）を変更しなければならない。
【００３７】
これに対し、ヨーク３を第１ヨーク１５と第２ヨーク１６とに分割し、直流モータ１の外郭をなす機能を第１ヨーク１５に具備させると、第２ヨーク１６の寸法は、直流モータ１の体格、つまり、ヨーク３全体の寸法に応じて変更する必要がなくなり、固定することができる。
このため、第１ヨーク１５に嵌入する前の第２ヨーク１６に永久磁石４を保持させ、永久磁石４を保持した第２ヨーク１６を着磁冶具にセットして着磁を施すようにすれば、着磁冶具の側で設定変更をする必要がなくなる。この結果、固定子２の製造工数を大きく削減することができる。
【００３８】
〔変形例〕
本実施例の爪部１８は、弾性力を周方向に作用させることで、永久磁石４を締め付けて保持するものであったが、このような態様に限定されない。例えば、爪部１８の内周側先端に、永久磁石４と径方向に係合する係合部を設け、永久磁石４と径方向で係合させることで永久磁石４を保持するようにしてもよい。また、爪部１８の内周側先端に、永久磁石４を径方向に締め付ける締付部を設け、永久磁石４を径方向に締め付けることで保持するようにしてもよい。
【００３９】
本実施例の爪部１８は、第２ヨーク１６の筒状部２０を内周側に切り曲げることで設けられていたが、第２ヨーク１６とは別体の爪部材を第２ヨーク１６の内周面に接着することでも設けることができる。なお、爪部材を接着して爪部を設ける場合でも、従来の筒状体を用いて保持状態を強化する場合よりも、低コストである。
【００４０】
本実施例の永久磁石４には希土類磁石が採用されていたが、より汎用的なフェライト磁石等を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】直流モータの構成図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は永久磁石保持前の第２ヨークの部分断面図であり、（ｂ）は永久磁石保持後の第２ヨークの部分断面図であり、（ｃ）は第２ヨークの部分斜視図である（実施例１）。
【図３】直流モータの構成図である（従来例）。
【符号の説明】
【００４２】
１  直流モータ（回転電機）
２  固定子
３  ヨーク
４  永久磁石
１５  第１ヨーク
１６  第２ヨーク
１８  爪部
１９  係止部
２０  筒状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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