(57)【要約】【課題】段スキューされたロータにおいて、磁性体の形状に従ってより正確に着磁するための着磁装置を提供する。【解決手段】本発明に係る着磁装置において、巻線が巻き回されるスロットは、着磁装置の鉄心の中心軸線に対して平行に延在していて互いにオフセットされた状態で形成される少なくとも２つの平行部と、それら平行部を接続していて中心軸線に対して傾斜するように延在する傾斜部と、を有している。このような着磁装置によれば、段スキューされたロータに組付けられる磁性体の外形に従って、正確に着磁できるようになる。【選択図】図１
2013229986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
段スキューされたロータに着磁する着磁装置であって、
前記ロータを同心状に受容可能な円筒状の鉄心と、
前記ロータに着磁する際に前記ロータに対向する前記鉄心の周面に沿って、所定間隔に形成される複数のスロットと、
前記スロットに巻回される巻線と、を備えており、
各々の前記スロットが、前記鉄心の中心軸線に対して平行に延在していて互いにオフセットされた状態で形成される少なくとも２つの平行部と、前記少なくとも２つの平行部を接続していて前記鉄心の中心軸線に対して傾斜して延在する傾斜部と、を有する、着磁装置。
【請求項２】
前記傾斜部は、前記平行部と前記傾斜部とが円滑に接続されるように前記平行部との間の境界において少なくとも湾曲している、請求項１に記載の着磁装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の着磁装置を利用してロータに着磁することを特徴とする、電動機用ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段スキューされたロータに着磁するための着磁装置及びそのような着磁装置を利用する電動機用ロータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電動機において、回転中にトルクの大きさが変動するコギングトルク又はトルクリップルが発生することが知られている。これに対し、回転軸線周りに段階的にずれるようにオフセットされて形成される複数段の磁極を有するロータ、いわゆる段スキューされたロータを用いて、コギングトルク又はトルクリップルの影響を低減することが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。段スキューされたロータを利用すれば、コギングトルク又はトルクリップルの発生位置が分散され、結果としてトルクが概ね平準化されるので、電動機をより円滑に回転させられる。
【０００３】
磁極をロータに形成する方法として、予め着磁された磁性体をロータブロックに組付ける方法と、着磁前の磁性体をロータブロックに組付けてロータを組立てた後に磁性体に着磁する方法とがある。前者の手法においては、磁化した磁性体が磁力の作用を受けるので、磁性体をロータブロックの所望の位置に正確に位置決めするのが困難である。一方、後者の手法においては、段スキューされたロータブロックに組付けられた磁性体に正確に着磁するのが困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３３９２７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６６９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、段スキューされたロータにおいて、磁性体の形状に従ってより正確に着磁するための着磁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に係る１番目の発明によれば、段スキューされたロータに着磁する着磁装置であって、前記ロータを同心状に受容可能な円筒状の鉄心と、前記ロータに着磁する際に前記ロータに対向する前記鉄心の周面に沿って、所定間隔に形成される複数のスロットと、前記スロットに巻回される巻線と、を備えており、各々の前記スロットが、前記鉄心の中心軸線に対して平行に延在していて互いにオフセットされた状態で形成される少なくとも２つの平行部と、前記少なくとも２つの平行部を接続していて前記鉄心の中心軸線に対して傾斜して延在する傾斜部と、を有する、着磁装置が提供される。
【０００７】
本願に係る２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記傾斜部は、前記平行部と前記傾斜部とが円滑に接続されるように前記平行部との間の境界において少なくとも湾曲している、着磁装置が提供される。
【０００８】
本願に係る３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明に係る着磁装置を利用してロータに着磁することを特徴とする、電動機用ロータの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
１番目の発明によれば、着磁装置のスロットが平行部及び傾斜部によって形成される。すなわち、この着磁装置においては、段スキューされたロータに配置される磁性体の形状に応じてスロットの形状が定められる。このようなスロットに巻回された巻線に通電すれば、磁界発生範囲がロータの磁性体の形状に対応するようになる。それにより、磁性体の形状に従って磁性体に正確に着磁できるようになる。したがって、ロータの回転がより円滑化される。
【００１０】
２番目の発明によれば、スロットの平行部と傾斜部との間が湾曲しているので、巻線を容易に巻回せるようになって作業効率が向上するとともに、巻線の破損を防止できる。
【００１１】
３番目の発明によれば、追加の特別な設備を必要とすることなく円滑に回転できる電動機を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る着磁装置を示す斜視図である。
【図２】図１の着磁装置を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。
【図３】図１の着磁装置を用いてロータに着磁する態様を説明する概略断面図である。
【図４】図１の着磁装置を用いてロータに着磁したときの磁極部の配列を概念的に表す概略展開図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る着磁装置を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。
【図６】回転電動機のロータを示す概略斜視図である。
【図７】ロータの磁極部を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。
【図８】従来技術に係る着磁装置を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。
【図９】図８の着磁装置を用いてロータに着磁したときの磁極部の配列を概念的に表す概略展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の各構成要素は、本発明の理解を助けるためにその縮尺が実用的な縮尺とは異なるように記載される場合があることに留意されたい。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る着磁装置１０を示す斜視図である。着磁装置１０は、段スキューされたロータ（後述する）に着磁するために用いられる。着磁装置１０は、円筒状の鉄心１２と、鉄心１２の円周方向Ｙに沿って所定間隔に形成される複数の着磁部１４と、を備えている。
【００１５】
隣接する着磁部１４の間には、中心軸線Ｘの方向に沿って概ね延在する溝条のスロット２０が形成されている。これらスロット２０は、鉄心１２の内周面１２ａにおいて所定間隔に延在している。換言すると、鉄心１２の内周面１２ａと、これらスロット２０の側壁とによって着磁部１４の外形が画定されている。図１では明確化のために図示されないものの、スロット２０には、後述するように巻線が巻回される。
【００１６】
着磁部１４は、図１から分かるように、鉄心１２の中心軸線Ｘに対して平行な方向に一様な形状ではなく、上方着磁部１４ａと、下方着磁部１４ｂとが円周方向Ｙにおいて互いにオフセットされるように形成されている。すなわち、上方着磁部１４ａの両側縁と、下方着磁部１４ｂの両側縁とは、円周方向Ｙにおいて偏位した状態で互いに平行に延在している。また、上方着磁部１４ａと下方着磁部１４ｂとの間には、中間着磁部１４ｃが形成される。中間着磁部１４ｃの側縁は、上方着磁部１４ａ及び下方着磁部１４ｂの側縁に対して、つまり中心軸線Ｘに対して傾斜している。この中間着磁部１４ｃによって、上方着磁部１４ａと下方着磁部１４ｂとが互いに結合されている。上方着磁部１４ａ、中間着磁部１４ｃ及び下方着磁部１４ｂは、一体的に連続して形成されている。
【００１７】
なお、本明細書で使用される「上方」及び「下方」の用語は単に相対的な位置関係を示すものであって、図示される状態に従って本発明を説明するために便宜上使用されるにすぎないことに留意されたい。
【００１８】
図２は、着時装置１０の内周側の構造を説明するために、図１の着磁装置１０を円周方向Ｙに沿って展開して示す概略展開図である。図２において、スロット２０は、隣接する着磁部１４の境界線として概略的に表されている。すなわち、図２は、明瞭化のためにスロット２０の幅を無視して表されている。
【００１９】
スロット２０は、鉄心１２の中心軸線Ｘに対して平行に延在する第１の平行部２０ａと、鉄心１２の中心軸線Ｘに対して平行に、かつ第１の平行部２０ａに対して円周方向Ｙにオフセットされるように延在する第２の平行部２０ｂと、第１の平行部２０ａと第２の平行部２０ｂとの間において中心軸線Ｘに対して傾斜して延在する傾斜部２０ｃと、を有している。
【００２０】
スロット２０には、後述するロータに組付けられた磁性体に着磁するために図示されない巻線が巻回される。図２において着磁部１４に記された「Ｎ」又は「Ｓ」の文字は、各スロット２０に巻回される巻線を通電することによって、発生する磁気回路の磁極を概念的に表している。中心軸線Ｘに対する傾斜部２０ｃの傾斜角θは、巻線をスロット２０の概ね全体に巻回すことができる範囲において、可能な限り大きな角度（ただしθ＜９０度）に設定するのが好ましい。
【００２１】
続いて図６及び図７を参照して、着磁装置１０によって着磁される回転電動機のロータ５０について説明する。図６は、回転電動機のロータ５０を示す概略斜視図である。
【００２２】
ロータ５０は、シャフト５２と、シャフト５２の外周面に例えば締り嵌めによって結合される円筒状のロータブロック５４と、ロータブロック５４の円周方向に形成される複数、例えば２つの磁極列５６，５８と、を備えている。第１の磁極列５６は、複数の磁極部５６ａ〜５６ｈをさらに有している。第２の磁極列５８は、中心軸線Ｘの方向において第１の磁極列５６に隣接して形成されていて、複数の磁極部５８ａ〜５８ｈをさらに有している。図６に示されるように、第１の磁極列５６と第２の磁極列５８とは円周方向Ｙにおいて互いにオフセットされるように配置されている。すなわち、ロータ５０は段スキューされている。各磁極列５６，５８の磁極部５６ａ〜５６ｈ，５８ａ〜５８ｈには、磁化方向を表す文字「Ｎ」又は「Ｓ」が記されている。
【００２３】
図７は、ロータ５０の磁極部５６ａ〜５６ｈ，５８ａ〜５８ｈを円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。図７を参照すれば、第１の磁極列５６が８つの磁極部５６ａ〜５６ｈからなり、第２の磁極列５８が８つの磁極部５８ａ〜５８ｈからなることが分かる。図６に関連して既に述べたように、第１の磁極列５６と第２の磁極列５８とは円周方向Ｙにおいて互いにオフセットされて配置されている。例えば、同一の磁極を有する第１の磁極列５６における磁極部５６ａと、第２の磁極列５８における磁極部５８ａとは、互いにオフセットされた状態で配置される。
【００２４】
次に、前述した着磁装置１０を用いて、図６及び図７に表されるような段スキューされたロータ５０に着磁する方法について図３を参照して説明する。図３は、着磁装置１０を用いてロータ５０に着磁する態様を説明する概略断面図である。着磁装置１０及びロータ５０は、着磁装置１０がロータ５０を概ね同心状に受容するような所定の位置関係になるように治具によって固定される。また、任意の磁性体材料から形成される磁極部５６ａ〜５６ｈは、着磁装置１０の巻線３０に対向するように配置される（図３においては、第２の磁極列５８の磁極部５８ａ〜５８ｈは視認されない）。
【００２５】
図３においては、スロット２０を通って着磁部１４の周りに巻回される巻線３０が概念的に表されている。巻線３０を表す記号のうち、円に黒点が描かれた巻線３０は、紙面から視認者に向かって電流が流れることを意味している。また、円にＸ字が描かれた巻線３０は、視認者から離れるように紙面の奥行き方向に電流が流れることを意味している。図３に示されるように、巻線３０は、円周方向Ｙに沿って交互に反対方向に巻回されている。それにより、着磁部１４において、円周方向Ｙに沿って交互に反対方向の磁界が発生されるようになっている。このような状態の巻線３０に通電すれば、着磁部１４及び磁極部５６ａ〜５６ｈを通る磁気回路が発生し、磁性体である磁極部５６ａ〜５６ｈが着磁される。巻線３０は前述したように交互に反対方向に巻回されているので、図１及び図２に示されるように、磁極部５６ａ〜５６ｈには交互にＳ極とＮ極が形成される。
【００２６】
図４は、図１の着磁装置１０を用いてロータ５０に着磁したときの磁極部５６ａ〜５６ｈ，５８ａ〜５８ｈの配列を概念的に表す概略展開図である。図４の実線は、着磁装置１０によって着磁される同一磁極の範囲を表している。図４の破線は、磁極部５６ａ〜５６ｈ，５８ａ〜５８ｈが形成される磁性体の物理的外形を表している。
【００２７】
図４から明らかなように、本実施形態に係る着磁装置１０によれば、磁極部５６ａ〜５６ｈ，５８ａ〜５８ｈの物理的形状と、実際の着磁範囲とを概ね一致させられるようになる。第１の磁極列５６と第２の磁極列５８との間の境界部分において、形成されるべき磁極とは反対の磁極が形成される部分が在るものの、着磁装置１０のスロット２０の傾斜部２０ｃの傾斜角θをより９０度に近づけることによって、このような反対磁極の形成範囲をより小さくできる。
【００２８】
次に、比較のために従来技術に係る着磁装置１１０を用いてロータ５０に着磁した場合の例を説明する。図８は、従来技術に係る着磁装置１１０を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。この着磁装置１１０のスロット１２０は、中心軸線Ｘの方向に対して連続して傾斜するように概ね直線状に延在している。スロット１２０の形状に対応して、着磁部１１４の側縁も概ね直線状に傾斜して延在している。図９は、図８の着磁装置１１０を用いてロータ５０に着磁したときの磁極部１５６ａ〜１５６ｈ，１５８ａ〜１５８ｈの配列を概念的に表す概略展開図である。図９は、本実施形態に係る着磁装置１０に係る図２に対応する図である。図４と同様に、図９の実線は、従来技術に係る着磁装置１１０によって実際に着磁される同一磁極の範囲を表している。図９の破線は、磁極部１５６ａ〜１５６ｈ，１５８ａ〜１５８ｈが形成される磁性体の物理的外形を表している。図４と比較すると明らかなように、従来技術を利用して形成される磁極部１５６ａ〜１５６ｈ，１５８ａ〜１５８ｈは、正確に着磁されない範囲が大きい。このようなロータを用いると、例えばトルクの変動を生じるおそれがあり、電動機の回転が不安定になる。
【００２９】
続いて、図５を参照して前述した実施形態とは異なる本発明の別の実施形態に係る着磁装置１０’について説明する。着磁装置１０’は、前述した図１の着磁装置１０と概ね同様の構成を有しており、スロット４０及び着磁部４２の形状のみが着磁装置１０とは相違する。したがって、以下の説明において、着磁装置１０に関連して既に述べた内容と重複する事項については説明を適宜省略する。
【００３０】
図５は、着磁装置１０’を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。スロット４０は、中心軸線Ｘに対して平行に延在する第１の平行部４０ａ及び第２の平行部４０ｂを有している。スロット４０は、第１の平行部４０ａと第２の平行部４０ｂとの間において、中心軸線Ｘに対して傾斜して延在する傾斜部４０ｃをさらに有している。傾斜部４０ｃには、図５に示されるように第１の平行部４０ａ及び第２の平行部４０ｂとの間の境界において、湾曲部４０ｄが形成されている。
【００３１】
このような構成を有する着磁装置１０’によれば、第１の平行部４０ａと第２の平行部４０ｂとの間が、傾斜部４０ｃによってより円滑に接続される。したがって、巻線をスロット４０に巻回す工程が容易になる。また、スロット４０には角が形成されないため、巻線がスロット４０の角を支点として折曲がるのを防止できる。したがって、巻線の破損を防止できる。湾曲部４０ｄが第１の平行部４０ａ及び第２の平行部４０ｂとの境界に形成される例を説明したものの、傾斜部４０ｃの全体が湾曲するようにしてもよい。
【００３２】
前述したような本発明に係る着磁装置１０，１０’によれば、段スキューされたロータに組付けられる磁性体の物理的形状に従って、磁性体に正確に着磁できる。したがって、ロータの回転が円滑化されるようになる。さらに、スキュー角度が概ね一致していれば磁極部５６ａ〜５６ｈ，５８ａ〜５８ｈの中心軸線Ｘの方向の寸法が異なる別の種類のロータに適用できる。したがって、汎用性が高い着磁装置１０，１０’を提供できる。このように、本発明に係る着磁装置１０．１０’によれば、複数種類の着磁装置を組合せて使用する必要もなく、段スキューされたロータに正確に着磁することができる。したがって、製造設備を簡略化できる。
【００３３】
図面を参照しながら以上に説明した実施形態は、本発明の実施可能な例のうちの一部にすぎない。例えば前述した実施形態に係る着磁装置１０，１０’は、１箇所において段スキューされたロータ、すなわち第１の磁極列及び第２の磁極列からなる２段の磁極部を有するロータに適用された例であるが、２箇所以上において段スキューされた３段以上の磁極部を有するロータに適用されてもよい。この場合、スロットの平行部は磁極部の段の数に等しい数だけ形成される。スロットの平行部と平行部との間に中心軸線Ｘに対して傾斜する傾斜部が形成される点は前述した実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    着磁装置
１０’    着磁装置
１２    鉄心
１２ａ    内周面（周面）
１４    着磁部
２０    スロット
３０    巻線
２０ａ    第１の平行部（平行部）
２０ｂ    第２の平行部（平行部）
２０ｃ    傾斜部
４０    スロット
４０ａ    第１の平行部（平行部）
４０ｂ    第２の平行部（平行部）
４０ｃ    傾斜部
４０ｄ    湾曲部
４２    着磁部
５０    ロータ
Ｘ    中心軸線
Ｙ    円周方向
【図１】
2013229986.tif 000003
【図２】
2013229986.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013229986.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013229986.tif 000008
【図７】
2013229986.tif 000009
【図８】
2013229986.tif 000010
【図９】
2013229986.tif 000011