(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を内周面に固着した円筒状のステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されたアーマチュアとを有してなるモータの組立装置であって、
前記ステータの外側に配置される外側着磁コイルと、前記ステータの内側に配置される内側着磁コイルとを備える着磁装置と、
前記ステータの下端部を支持し、前記外側着磁コイルと前記内側着磁コイルとの間を前記ステータ中心軸線に沿って上下移動可能に設けられたステータ支持具と、
前記着磁装置の上方に前記ステータ支持具が外嵌可能に設けられ、前記アーマチュアの一端側を保持するアーマチュア保持具とを有し、
前記アーマチュア保持具上に保持された前記アーマチュアの外側に、前記着磁装置にて前記永久磁石が着磁された前記ステータを前記ステータ支持具により嵌装することを特徴とするモータ組立装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ組立装置において、前記モータ組立装置はさらに、前記ステータ支持具の上方に配設され、前記ステータ支持具上に載置された前記ステータの上端部に当接し、前記ステータ支持具との間に前記ステータを挟持しつつ上下移動可能なステータ押さえ治具を有することを特徴とするモータ組立装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のモータ組立装置おいて、前記ステータは、円筒形状のヨークと、前記ヨーク内周面に固着された永久磁石と、前記永久磁石の内側に設けられ前記永久磁石の内面側を被覆するマグネットカバーとを有することを特徴とするモータ組立装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ組立装置において、前記永久磁石が希土類磁石であることを特徴とするモータ組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石界磁モータの組立装置に関し、特に、ネオジウム系等の希土類磁石を用いたモータに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フェライト磁石を界磁石として用いたモータでは、ステータ側に未着磁の磁石材料を配し、ステータとアーマチュアと組み付けた後に界磁石の着磁を行っている。ところが、界磁石としてネオジウム系やサマリウム系等の希土類磁石を用いる場合、ステータとアーマチュアを組み付けた後に着磁を行うと、界磁石に高磁束密度の着磁を行うことが難しい。すなわち、アーマチュア組付後では着磁ヨークをステータ外部にしか配せないため、希土類材料に十分な磁束を掛けることができない。このため、希土類磁石を用いる場合には、その性能を生かすべく、まずステータを単独で着磁装置に掛けて界磁石を高磁束密度に着磁し、その後、ステータとアーマチュアを組み付けるという工程を採る必要が生じる。
【０００３】
しかしながら、かかる工程を採ると、アーマチュアをステータに挿入する際、界磁石が強力であるため、アーマチュアは瞬時にステータ内に引き込まれる。このため、手作業によるアーマチュア挿入は危険が伴い、組み付け性が悪いという問題があった。また、組付時にはアーマチュアが急激かつ強力にステータ内に引き込まれるため、アーマチュアがステータ内の正しい位置に挿入される以前に界磁磁石に吸着されてしまう。このため、アーマチュアを正規の位置まで挿入することが困難となり、この際、無理にアーマチュアをステータ内に押し込むとアーマチュアやステータを傷めるおそれがある。
【０００４】
そこで、界磁石として希土類磁石を用いる場合には、アーマチュアをステータに組み付けるための専用の治具や装置が必要となる。例えば、特開2001-251817号には、アーマチュアを保持しつつその外側にステータを装着するモータの組立装置が開示されている。そこでは、アーマチュアの一端側を保持する治具と、アーマチュア他端側を保持するアーマチュア保持具及びアーマチュアの外側にてステータを保持し中心軸線方向に移動可能なステータ保持具が使用される。そして、アーマチュア保持具にてアーマチュア他端側を保持しつつステータ保持具を移動させ、アーマチュアの外側に所定の間隙をもってステータを組み付ける。これにより、界磁石として希土類磁石を用いた場合であっても、ステータがアーマチュアに吸着されることなく、円滑かつ容易にアーマチュアとステータを所望の形態で組み付けることができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、このような装置を用いる場合であっても、界磁石の着磁とアーマチュアとステータの組み付けは別個に行われる。すなわち、ステータを着磁装置に掛け界磁石を着磁した後、着磁済のステータを前述のような組立装置に装着し、アーマチュアとの組み付け作業を行う。しかしながら、界磁石が希土類磁石の場合、その磁力が強力であることから、着磁後、組立装置に装着するまでの間に、ゴミ等を吸着しスタータ内部に異物が混入するおそれがある。このため、着磁済ステータはいち早くアーマチュアと組み付ける必要があり、ステータの造り溜めが困難であるばかりでなく、アーマチュア組み付け作業との同期性が求められ、作業効率が低くなるという問題があった。
【０００６】
また、モータ組付工程中に前述のような組付専用機を用いる工程が存在すると、その分の設備費用を要すると共に組付工数も増大し、コストアップの要因となるという問題もあった。
【０００７】
本発明の目的は、ステータ界磁石の着磁とアーマチュアの組み付けを同一装置内の一連の作業にて行うことができ、作業性が良く、異物混入のおそれのない簡素なモータ組立装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ組立装置は、永久磁石を内周面に固着した円筒状のステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されたアーマチュアとを有してなるモータの組立装置であって、前記ステータの外側に配置される外側着磁コイルと、前記ステータの内側に配置される内側着磁コイルとを備える着磁装置と、前記ステータの下端部を支持し、前記外側着磁コイルと前記内側着磁コイルとの間を前記ステータ中心軸線に沿って上下移動可能に設けられたステータ支持具と、前記着磁装置の上方に前記ステータ支持具が外嵌可能に設けられ、前記アーマチュアの一端側を保持するアーマチュア保持具とを有し、前記アーマチュア保持具上に保持された前記アーマチュアの外側に、前記着磁装置にて前記永久磁石が着磁された前記ステータを前記ステータ支持具により嵌装することを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、着磁済のステータを、ステータ支持具のスライド移動によって、アーマチュア保持具上に保持されたアーマチュアに直ちに嵌装するので、ステータ内に異物が混入する機会を最小限に抑えることができ、製品信頼性の向上が図られる。また、着磁工程と組付工程を同一装置内にて連続的に実施できるので、作業の効率化が図られ工数削減が可能となる。
【００１０】
また、前記モータ組立装置に、前記ステータ支持具の上方に配設され、前記ステータ支持具上に載置された前記ステータの上端部に当接し、前記ステータ支持具との間に前記ステータを挟持しつつ上下移動可能なステータ押さえ治具をさらに設けても良い。これにより、ステータ押さえ治具とステータ支持具との間でステータを挟持することができ、ステータの挙動が安定し、より確実にアーマチュアと組み付けることが可能となる。
【００１１】
さらに、前記ステータを、円筒形状のヨークと、前記ヨーク内周面に固着された永久磁石と、前記永久磁石の内側に設けられ前記永久磁石の内面側を被覆するマグネットカバーとを有する構成としても良い。これにより、永久磁石がマグネットカバーによって覆われ、アーマチュアが永久磁石に直接接触することがなく、ステータ嵌装時に永久磁石が傷付いたり、割れや欠けが生じたりすることを防止できる。
【００１２】
一方、前記モータ組立装置において、前記永久磁石として希土類磁石を用いても良い。これにより、ゴミ等を吸着しやすい強力な希土類磁石を用いつつも、着磁済のステータを直ちにアーマチュアに組み付けるので、ステータ内に異物が混入する機会を最小限に抑えることができ、製品信頼性の向上が図られる。また、着磁工程と組付工程を同一装置内にて連続的に実施できるので、危険な作業が機械化され安全性が向上すると共に、作業の効率化が図られ工数削減が可能となる。さらに、アーマチュア保持具として、ステータと芯合わせ機能を特に有さない片端支持の簡素な構成を用いることが可能となり、装置構成が簡略され装置コストの削減が図られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による組立装置にて組み付けが行われるモータの概要を示す説明図、図２は図１のモータに使用されるステータの構成を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、モータ１は、ステータ２内にアーマチュア３を回転自在に配設した永久磁石界磁の直流モータである。ステータ２は、図２に示すように、円筒状のヨーク４と、ヨーク４の内周面に固着された複数個の界磁用永久磁石５と、永久磁石５の内周面を被覆するように取り付けられたマグネットカバー６とから構成されている。この場合、永久磁石５には、ネオジウム系やサマリウムコバルト系などの希土類磁石が使用され、高磁束密度の界磁を形成している。そして、ステータ２の両端には、ブラケット７，８が取り付けられている。
【００１５】
アーマチュア３は、回転軸９と、回転軸９にそれぞれ固着されたアーマチュアコア（及びコイル）１０とコンミュテータ１１とから構成されている。回転軸９は、ブラケット７，８に設けたベアリング１２，１３によって、回転自在に支持されている。アーマチュアコア１０は、軸方向に延びる複数のスロット１４を有しており、スロット１４には巻線が巻装されている。コンミュテータ１１の表面には、ブラシホルダ１６内に保持されたブラシ１７が摺接している。ブラシホルダ１６は、ブラケット８内に収容され、ねじ等にてブラケット７に固定されている。
【００１６】
このようなモータ１では、本発明の組立装置によって、ステータ２に取り付けられた永久磁石５の着磁と、ステータ２とアーマチュア３との組み付けが同一の装置内にて行われる。図３は、本発明の一実施の形態であるモータ組立装置の構成を示す説明図である。
【００１７】
モータ組立装置２１は、上下移動可能に設けられたステータ押さえ治具２２及びステータ支持具２３と、装置内に固定された着磁装置２４及びアーマチュア保持具２５を備えた構成となっている。ステータ押さえ治具２２とステータ支持具２３はそれぞれエアシリンダ２６，２７によって駆動され、同一軸線上を上下に移動する。着磁装置２４とアーマチュア保持具２５は装置内の支持板２８に移動不能に固定されており、ステータ押さえ治具２２やステータ支持具２３は、着磁装置２４やアーマチュア保持具２５の内外を相対移動するようになっている。
【００１８】
着磁装置２４は、リング状の外側着磁コイル２９と、外側着磁コイル２９の中央部に挿入された内側着磁コイル３０とから構成されている。両着磁コイル２９，３０との間には間隙が形成されており、そこには円筒状のステータ支持具２３が上下移動可能に挿入されている。ステータ支持具２３はステータ２と略同径に形成されており、上方位置Ｈと下方位置Ｌ（図６参照）と間を上下移動自在に設けられている。また、ステータ支持具２３の上端にはステータ２が載置されるステータ装着部３１が形成されている。ステータ装着部３１は、ステータ２の端部と印籠嵌合し、ステータ２がステータ支持具２３と同心的に載置されるようになっている。そして、その状態でステータ支持具２３を下降させることにより、ステータ２は両着磁コイル２９，３０の間に配置され、ステータ２に取り付けられた磁石材料が着磁される。
【００１９】
内側着磁コイル３０の上方には、アーマチュア３の一端側を保持するアーマチュア保持具２５が設けられている。このアーマチュア保持具２５は、ステータ支持具２３が外嵌可能なようにステータ支持具２３の内径よりも小径に形成されている。つまり、アーマチュア保持具２５は、ステータ支持具２３の内部に収容される形となっている。また、アーマチュア保持具２５の上端部にはアーマチュア保持孔３２が形成されている。そして、そこにアーマチュア３の一端側を嵌合させると、アーマチュア３がアーマチュア保持具２５上にて自立保持されるようになっている。
【００２０】
一方、装置上方にはステータ押さえ治具２２が設けられている。ステータ押さえ治具２２は、ステータ支持具２３上に載置されたステータ２と同心に設置され、ステータ２と略同径の円筒部材から構成されている。また、ステータ押さえ治具２２は、ステータ２の中心軸線に沿って上下に移動可能に設置されている。そして、ステータ押さえ治具２２を下降させるとその下端部がステータ２の上端部に当接し、ステータ支持具２３との間でステータ２を挟持する形となる。
【００２１】
次に、このようなモータ組立装置２１における、永久磁石５の着磁及びステータ２とアーマチュア３との組み付け作業について説明する。図４〜図８は、モータ組立装置２１での作業工程を示す説明図である。ここではまず、ステータ支持具２３を図４に示すように上方位置Ｈに上げた状態とし、ステータ支持具２３上にステータ２を載置する。また、アーマチュア保持具２５のアーマチュア保持孔３２にアーマチュア３の一端部を嵌め込み、アーマチュア３をアーマチュア保持具２５に装着する。
【００２２】
ステータ２とアーマチュア３を装置に装着した後、図５に示すように、ステータ押さえ治具２２を下方にスライドさせ、その下端部をステータ２の上端部に当接させる。そして、ステータ押さえ治具２２とステータ支持具２３との間でステータ２を挟持しつつ、それらを下方に移動させる。そして、ステータ支持具２３を、図６に示すように下方位置Ｌまで下降させる。このとき、ステータ２は、外側着磁コイル２９と内側着磁コイル３０の間に配置される。そして、ステータ２に取り付けられた希土類磁石材料が、両着磁コイル２９，３０によって内外から高磁束密度着磁され、永久磁石５が形成される。
【００２３】
永久磁石５の着磁が完了した後、ステータ支持具２３及びステータ押さえ治具２２を上昇させる。そして、これに伴い着磁済のステータ２が、図７に示すように、アーマチュア保持具２５上のアーマチュア３に嵌装される。すなわち、ステータ２は着磁後直ちにアーマチュア３と組み付けられる。この際、アーマチュア保持具２５は、ステータ２と芯合わせ機能を特に有さない片端支持の簡素な構成であるが、希土類磁石の高磁束密度による吸引力によって、アーマチュア３は倒れることなくステータ２内に挿着される。従って、アーマチュア保持用の治具は１個で足り、しかも、複雑な芯合わせ機構は必要ない。また、永久磁石５はマグネットカバー６によって覆われているため、アーマチュア３が永久磁石５に直接接触することがなく、ステータ嵌装時に永久磁石５が傷付いたり、割れや欠けが生じたりすることもない。
【００２４】
このように、当該モータ組立装置２１では、着磁後のステータ２は直ちにアーマチュア３と組み付けられる。このため、ステータ２内に異物が混入する機会を最小限に抑えることができ、製品信頼性の向上が図られる。また、着磁工程と組付工程を同一装置内にて連続的に実施でき、危険な作業が機械化され安全性が向上すると共に、作業の効率化が図られ工数削減が可能となる。さらに、当該モータ組立装置２１では、アーマチュア保持具２５が芯合わせ不要な構成となっており、芯合わせ用の機構等が必要なく装置価格も低く抑えることができる。
【００２５】
一方、このようにしてステータ２とアーマチュア３を組み付けた後、図８のようにステータ押さえ治具２２を上方に退避させ、アッセンブリ品を取り出す。この場合、ステータ２内に挿入されたアーマチュア３は、希土類磁石による高磁力によって保持され、装置から取り出した後も離脱したり落下したりすることはない。また、アーマチュア３を挿入した後のステータ２は、アーマチュア内部に磁路が形成されるため、外部への磁束漏れがステータ単品状態に比して大幅に減少する。このため、ステータ２へのゴミ等の吸着も少なく、アッセンブリ品を造り溜めすることも可能となる。
【００２６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では永久磁石５として希土類磁石を用いたモータの例を示したが、界磁石にフェライト磁石を用いたものを当該装置にて組み立てることも可能である。また、ステータ支持具２３上のステータ２は、ステータ装着部３１にて径方向の動きが規制された状態で、自重によりステータ支持具２３の上下動と共に移動するため、必ずしもステータ押さえ治具２２にてその上端部を押さえる必要はない。但し、ステータ押さえ治具２２とステータ支持具２３との間で挟持することによりステータ２が安定するため、より確実にアーマチュア３と組み付けることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のモータ組立装置によれば、着磁装置やアーマチュア保持具の内外にステータ押さえ治具やステータ支持具が相対移動に配設し、着磁済のステータを、ステータ支持具のスライド移動によって、アーマチュア保持具上に保持されたアーマチュアに直ちに嵌装するようにしたので、ステータ内に異物が混入する機会を最小限に抑えることができ、製品信頼性の向上が図られる。また、着磁工程と組付工程を同一装置内にて連続的に実施できるので、作業の効率化が図られ工数削減が可能となる。
【００２８】
また、界磁用の永久磁石を希土類磁石とすることにより、ゴミ等を吸着しやすい強力な希土類磁石を用いつつも、着磁済のステータを直ちにアーマチュアに組み付けるので、ステータ内に異物が混入する機会を最小限に抑えることができ、製品信頼性の向上が図られる。また、着磁工程と組付工程を同一装置内にて連続的に実施できるので、危険な作業が機械化され安全性が向上すると共に、作業の効率化が図られ工数削減が可能となる。さらに、アーマチュア保持具として、ステータと芯合わせ機能を特に有さない片端支持の簡素な構成を用いることが可能となり、装置構成が簡略され装置コストの削減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組立装置にて組み付けが行われるモータの概要を示す説明図である。
【図２】図１のモータに使用されるステータの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるモータ組立装置の構成を示す説明図である。
【図４】図３のモータ組立装置における作業工程を示す説明図である。
【図５】図３のモータ組立装置における図４に続く作業工程を示す説明図である。
【図６】図３のモータ組立装置における図５に続く作業工程を示す説明図である。
【図７】図３のモータ組立装置における図６に続く作業工程を示す説明図である。
【図８】図３のモータ組立装置における図７に続く作業工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１    モータ
２    ステータ
３    アーマチュア
４    ヨーク
５    永久磁石
６    マグネットカバー
７    ブラケット
８    ブラケット
９    回転軸
１０    アーマチュアコア
１１    コンミュテータ
１２    ベアリング
１３    ベアリング
１４    スロット
１６    ブラシホルダ
１７    ブラシ
２１    モータ組立装置
２２    ステータ押さえ治具
２３    ステータ支持具
２４    着磁装置
２５    アーマチュア保持具
２６    エアシリンダ
２７    エアシリンダ
２８    支持板
２９    外側着磁コイル
３０    内側着磁コイル
３１    ステータ装着部
３２    アーマチュア保持孔
Ｈ      上方位置
Ｌ      下方位置
【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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