(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形外側面を有するコア（１０）を含んでおり、両側に側縁（２１）を有する磁石（２０）が前記円筒形外側面に当接している、永久磁石を有する電動機ロータであって、
前記ロータがさらに、一対の環状キャップ（４０）を含んでおり、該環状キャップは、位置決め手段を備え、磁石の軸方向変位を制限すると共に両方向の周方向変位に対する各磁石（２０）のストッパを規定しており、一対の連続する磁石（２０）の対向する側縁（２１）が、前もって設定された最小周方向距離を規定するために前記環状キャップ（４０）によって位置決めされており、
各環状キャップは、コア（１０）の隣接する端面（１２）に当接して固定され、各位置決め手段が周方向変位の一方向における各磁石（２０）の周方向変位をそれぞれ制限しており、各磁石（２０）は、その周方向変位が、前記位置決め手段である２つの周方向変位制限ストッパ（４２）によって両方向で制限され、該２つの周方向変位制限ストッパが、一対の環状キャップ（４０）にそれぞれ１つずつ設けられており、同じ磁石（２０）に作用する前記周方向変位制限ストッパ（４２）が、該磁石（２０）の対角線上に位置する、側縁（２１）の端部に当接することを特徴とする電動機ロータ。
【請求項２】
両方の環状キャップ（４０）に設けられ、かつ同じ磁石（２０）に作用する周方向変位制限ストッパ（４２）がそれぞれ、磁石（２０）の隣接する側縁（２１）の端部に当接することを特徴とする請求項１に記載の電動機ロータ。
【請求項３】
各々が変位の一方向に磁石（２０）の周方向変位を制限する、環状キャップ（４０）の隣接する周方向変位制限ストッパ（４２）は、磁石（２０）相互の間に維持されるべき最小周方向間隔に対応する距離だけ互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項２に記載の電動機ロータ。
【請求項４】
各環状キャップ（４０）が、周方向変位制限ストッパ（４２）を担持する外周環状フランジ（４３）を一体で組み込んでいることを特徴とする請求項１に記載の電動機ロータ。
【請求項５】
周方向変位制限ストッパ（４２）が、外周環状フランジ（４３）に取り付けられている軸方向に延びた耳状片によって規定されることを特徴とする請求項４に記載の電動機ロータ。
【請求項６】
軸方向に延びた各耳状片がそれぞれの環状キャップ（４０）に一体で組み込まれていることを特徴とする請求項５に記載の電動機ロータ。
【請求項７】
軸方向に延びた各耳状片が、それぞれの環状キャップ（４０）の外周環状フランジ（４３）の延長部分をスタンピングする方法、折り曲げ加工する方法、曲げ加工する方法のうちの１つによって製作されることを特徴とする請求項６に記載の電動機ロータ。
【請求項８】
軸方向に延びた耳状片がリベット締め、溶接、接着、機械的締めつけのうちの１つの方法によって外周環状フランジ（４３）に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の電動機ロータ。
【請求項９】
各環状キャップ（４０）がスタンピング、射出、鋳造のうちの１つの方法によって得られることを特徴とする請求項１に記載の電動機ロータ。
【請求項１０】
環状キャップ（４０）と周方向変位制限ストッパ（４２）が、コア（１０）よりも低い透磁率を有する材料で設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動機ロータ。
【請求項１１】
前記磁石（２０）の組み立て中に電動機の軸に対してロータの角度位置決めをする機能と、前記磁石（２０）のまわりにキャップを形成する機能と、電動機の軸（Ｓ）に対してロータを周方向にロックする機能のうちの少なくとも１つの機能を有する別の位置決め手段（４４）を各環状キャップ（４０）の外面から含むことを特徴とする請求項１に記載の電動機ロータ。
【請求項１２】
それぞれの環状フランジ（４３）と軸方向に延びた耳状片とを組み込んでいる各環状キャップ（４０）が、スタンピング、射出、鋳造のうちの１つの方法によって得られたものであり、前記環状フランジ（４３）および前記軸方向の耳状片は、環状キャップ（４０）を折り曲げ加工する方法と曲げ加工する方法のうちの１つの方法によってスタンピング操作で得られたものであることを特徴とする請求項５に記載の電動機ロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、周方向に配置された磁石を外側面に担持する金属製コアを備えるブラシレス電動機ロータの構造に関する。
【０００２】
（発明の背景）
ブラシレス電動機ロータの知られている構造では、通常はアーチ形の板の形態をしている永久磁石が、通常は鉄でできている円筒形コア上に保持されている。前記円筒形コアは積層または塊状にすることができ、電動機の軸（シャフト）のまわりに取り付けられている。これらのロータでは、磁石は、金属製コアの内側にある長手方向の開口によって画定されるハウジングの中に設けられているか、または種々の固定手段によってコアの円筒形外側面に当接しており、前記固定手段は遠心力と電動機の運転に対する必要な抵抗力を機械的構造に与えるように設計されている。
【０００３】
磁石が円筒形外側面に固定されているロータ構造では、組立て上の問題のうちの１つは、磁石の長手方向軸をコアの長手方向軸に平行に保つという必要性に起因している。この位置決めは、ロータコアの表面に組み込まれた外側の半径方向の突出部を備えることによって、または製造工程中にユニットの組立てを行うための設備によって、通常得られる。
【０００４】
これらの技法には、製造中にロータ表面への磁石の位置決めを困難にするという不都合がある。前記位置決めは角度が正確であるべきであり、磁石相互間に決定されている角距離を与えるべきである。この困難さは組み立て中に存在する長手方向自由度のせいである。
【０００５】
磁石が２つの対向する突出部で同時に支持される場合は、電動機の運転中またはロータの取付工程中にも、磁石とコアの両方の熱膨張の差異が支持域で磁石に集中する高い機械的応力を引き起こす可能性があるので、コアの外側の半径方向の突出部による前記ロータ表面への磁石の位置決めは、磁石が前記突出部のうちのただ１つだけで支持されることに起因する組み立て上の困難さをもたらす。磁石はセラミック材料で形成されているので、これらの応力は磁石の破損によって引き起こされる故障の原因となり得る。ある場合には、ただ１つの突出部での支持さえも危険になり得る。
【０００６】
磁石をコアのまわりに正確に配置した状態でロータを構成した後、位置決め手段が、組立段階中にロータを電動機の軸のまわりへ位置合わせするよう求められる時、ロータを電動機の軸のまわりに位置決めして取り付けなければならない。これらの位置決め手段はまた、電動機の構造に対する前記磁石の所定の位置で生じなければならない後に続く磁石の励磁のためにロータを位置決めする。この位置決め機能は通常、穴によって与えられ、前記穴はロータの磁気コアにあけられ、前記コアの作用物質の量を低減させ、電動機の効率を損なうか、関連して前記電動機の性能を損なう穴なしでロータが有することができる最小サイズを制限する。
【０００７】
従来技術の他の不備は、通常自動位置決め装置が使用される時、必要とされる高額の投資の関数としてロータの製造コストが高いことである。
【０００８】
（発明の開示）
したがって、本発明の目的は、コアの構造上の変更または精密装置を必要とせずに磁石をロータコアの外側表面に正確に当接させることができる、永久磁石を有する電動機ロータを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、永久磁石を有し、かつロータの自動取付工程を簡単にすることができるタイプの電動機ロータを提供することである。
【００１０】
これらの目的と他の目的は永久磁石を有する以下の電動機ロータによって達成される。前記ロータは円筒形外側面を有するコアを含んでおり、対向する側縁を有する磁石が前記円筒形外側面に当接する。前記ロータには一対の環状キャップが備えられ、各キャップはコアの隣接する端面に当接して固定される。前記環状キャップは磁石の軸方向変位を制限し、かつ各磁石のための両方向の周方向変位に対するストッパを規定する。一対の連続した磁石の対向する側縁は、前に設定された最小周方向距離を規定するために前記環状キャップによって位置決めされる。
【００１１】
以下で添付の図面を参照しながら本発明について説明する。
【００１２】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は永久磁石を有し、かつ電動機軸Ｓの延長部分のまわりに固定されるコア１０を有するタイプの電動機ロータであって、前記コアの円筒形外側面１１には通常はアーチ形磁石板の形態をしている磁石２０が当接している電動機ロータに関する。前もって決定された最小距離だけそれぞれの側縁２１の各々が、隣接する磁石の対向する側縁２１から間隔を置いて配置されるように、例えば接着によってまたは管状の円筒形キャップ３０の動作（作用）により、前記磁石２０はコア１０に対して保持されている。
【００１３】
本発明によれば、コア１０よりもかなり劣った透磁率を有する材料の一対の環状キャップ４０が電動機ロータにはさらに含まれている。前記一対の環状キャップ４０は非磁性体材料でできているのが好ましく、磁石２０の隣接する端部２１を覆うためまたはそうでなくても、各キャップはコア１０に固定され、コアの隣接する端部環状面１２に当接（着座）している。前記環状キャップ４０は磁石の軸方向変位を制限し、かつ両方向の周方向変位に対し、各磁石２０ごとにこの変位のストッパを規定する。ロータコアに磁石２０を位置決めする間中、各々２つの連続する磁石２０用の前もって設定された最小周方向距離を前記側縁２１が超えないように、一対の連続する磁石２０の対向する側縁２１が前記環状キャップ４０によって制限される。
【００１４】
各環状キャップ４０は、その周囲縁４１から、例えば環状キャップ４０に組み込まれており、以下に記載されている周方向変位制限ストッパ４２を担持している。各ストッパは周方向変位の一方向にそれぞれの磁石２０の周方向変位を制限する。周方向変位を有する各磁石２０は少なくとも２つの周方向変位制限ストッパ４２によって両方向とも制限される。周方向変位制限ストッパ４２の夫々は側縁２１の端部に隣接して環状キャップ４０のうちの１つに取り付けられ、各周方向変位制限ストッパ４２は斜めに対向する各側縁２１の端部に隣接している。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、環状キャップ４０のうちの少なくとも１つが、それぞれの磁石２０の両方向の周方向変位を制限する周方向変位制限ストッパ４２を備えている。
【００１６】
本発明の１つの解決策では、周方向変位制限ストッパ４２は磁石２０の外面の周方向整列と同じ周方向内側整列に従って設けられている。
【００１７】
コア１０への環状キャップ４０の固定は、例えば保持要素５０によって適切に行われ、前記保持要素５０は長手方向にコア１０を貫通しており、環状キャップ４０を環状キャップ４０同士およびコア１０に固定させる。
【００１８】
例示してはいないが、コア１０に環状キャップ４０を保持する他の形態は、示した発明の思想の範囲内で可能であり（リベット、ねじなど）、ロータコアの軸方向の全長にわたって貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。
【００１９】
例示した実施形態では、各環状キャップ４０は、例えば環状キャップ４０の面に対して平行な面の上に画定される外周環状フランジ４３を一体で組み込んでいる。例えば環状キャップ４０に組み込まれ、該キャップの外周環状フランジ４３の面から突き出ている軸方向の耳の形態をした周方向変位制限ストッパ４２を前記外周環状フランジ４３は担持しており、前記周方向変位制限ストッパ４２は互いにある角間度を隔てて配置されている。該ストッパ４２の各々は周方向のストッパを規定し、ロータコアのまわりに磁石を取り付けるとそれぞれの磁石２０の側縁２１の端部に対して作用する。外周環状フランジが環状キャップ４０の面に対して平行または共面であることをさらに規定することができる。
【００２０】
周方向変位制限ストッパ４２は、例えば前記周方向変位制限ストッパ４２が周方向変位制限手段として動作するところの磁石の熱膨張に起因するその変形を可能にするのに十分な所定の柔軟性を有するべきである。前記ストッパ４２の終局の変形が、磁石２０への高い応力と前記磁石に結果として引き起こされる損傷を回避する。
【００２１】
環状キャップはロータに取り付けられており、その結果それらの周方向変位制限ストッパ４２により、連続する一対の磁石２０の対向する側縁２１は、ロータコアのまわりに取り付けられた時、前記磁石相互間の前もって設定された所定の最小距離で確実に配置されることになる。
【００２２】
図１から図６に例示した実施形態によれば、最小周方向距離は両方の環状キャップ４０の協働動作によって達成される。この場合、それぞれの周方向変位制限ストッパ４２が、磁石相互間の最小周方向距離で磁石２０に配置する値だけ周方向にオフセットするように、一方の環状キャップ４０を他方の環状キャップ４０に対して配置するべきである。図７および図８に例示した実施形態では、各２つの隣接する磁石２０の間の最小周方向距離を規定するために、周方向変位制限ストッパ４２は各環状キャップ４０に設けられている。
【００２３】
図８に例示した実施形態では、前記磁石２０のいかなる変形条件においても互いに当接するのを回避するため、周方向変位制限ストッパ４２は互いに放射状にある角度を隔てて配置されている。
【００２４】
前記磁石の長さの可能な寸法の変動（と誤差範囲）を考慮に入れて、周方向変位制限ストッパ４２はその長さを決められている。図７および図８の構造では、それぞれの磁石と関係がある各２つの隣接する周方向変位制限ストッパ４２の間の距離は、前記磁石２０の周方向の伸長（と誤差範囲）の変動を考慮に入れて規定されている。本解決策の周方向変位制限ストッパ４２は、ロータコアに磁石２０が組み立てられると、前記磁石相互間の所期の相対的位置決めを保証するように設計されている。しかし、この組立条件中またはロータコアへの前記磁石の保持条件を得た後でさえ、ストッパ４２は前記磁石２０に必ずしも接触する必要はない。
【００２５】
図８の構造では、各磁石２０の同じ側縁部２１に作用するそれぞれの周方向変位制限ストッパ４２を互いに軸方向に位置合わせするように、環状キャップ４０がロータに取り付けられている。しかしながら、所期の最小距離で位置決めを得るためには、環状キャップのうちのただ１つだけが、隣接する周方向変位制限ストッパ４２を有していれば十分であり、該ストッパの各々がそれぞれの磁石２０の位置決めを制限する。
【００２６】
図１の例示によれば、コア１０に取り付けられる各磁石２０が一対の周方向変位制限ストッパ４２を有するように、環状キャップ４０がコア１０に固定され、該ストッパの各々が斜めに対向する側縁２１のうちの１つの隣接する端部に対して作用する。
【００２７】
例示した実施形態では、周方向変位制限ストッパ４２はまた、磁石２０に対する動作の機能として互いに等間隔を置いて配置される。しかしながら、各磁石２０への前記周方向変位制限ストッパ４２の動作の機能として規定された、各環状キャップ４０の外周環状フランジ４３全体にわたる周方向変位制限ストッパ４２の分布は、可変間隔を引き起こす可能性がある。
【００２８】
環状キャップ４０の面とその外周環状フランジ４３の間のレベルの差異により、ロータコアより長いこともあれば短いこともあり得る軸方向長さを有する磁石を使用することができる。
【００２９】
コア１０に環状キャップ４０のうちの少なくとも１つを組み立てることにより、前記コア１０に各磁石２０を保持するための周方向位置決めが確定される。コア１０の下端面に隣接して環状キャップ４０を組み立てることにより、コア１０に対する前記磁石２０の軸方向の保持がさらに確定される。この保持は、コア１０の底部に位置する環状キャップ４０の外周環状フランジ４３の内面に対して当接する各磁石２０によりもたらされる。
【００３０】
周方向変位制限ストッパ４２が軸方向の耳の形態となっている実施形態では、該耳を、対応するキャップ４０と同じ材料で形成し、（スタンピング、鋳造、射出などによって）キャップに一体にして組み入れることもでき、折曲げ加工、スタンピング、曲げ加工などのうちの１つの方法によって製作することもでき、あるいはリベット留め、溶接、接着、機械的締めつけなどの適切な方法によってそれぞれのキャップ４０に固定することもできる。環状キャップ４０に取付け可能な軸方向の耳４２を、環状キャップ４０を形成する材料と異なる材料から得ることもできる。
【００３１】
コア１０に対する一対の環状キャップ４０の協働動作により、ロータコアに当接する磁石２０の周方向および長手方向の位置合わせが確定される。
【００３２】
本発明によれば、各環状キャップ４０には穴、または環状キャップ４０の表面から上方に引き抜き加工された部分の形態をした位置決め手段４４がさらに備えられている。磁石を組み立てると（または最終的に、前記磁石のまわりにキャップを形成または配置する間）前記位置決め手段４４によりロータの角度位置決めをすることができる。磁石またはキャップの任意の取付位置への組み立ての間、主に後者が輪になったとき、前記位置決め手段４４はロータの磁気コアに穴を設ける必要性と、軸Ｓに対してロータを周方向にロックする必要性を回避する。
【００３３】
この構造では、コア１０に対する磁石２０の正確な周方向および長手方向の位置合わせを伴った組み立てが簡単な方法で達成され、穴がコアにあけられていないので、精巧な装置を使用する必要またはコア１０から材料を取り除く必要はなく、電動機をより効率の良いものおよび／またはコンパクトなものにする。周方向変位制限ストッパ４２はさらに、通常は磁性材料の破損につながる、熱を原因とする機械的応力集中の発生を回避する。
【００３４】
各環状キャップ４０に対して、特にそれぞれの環状フランジ４３と軸方向の耳４２に対して磁石２０がきっちりと配置されている構造を例示しているが（図６から図８）、前記構造によって組立体が、磁石２０と各環状キャップ４０の環状フランジ４３と軸方向の耳４２との間に軸方向ギャップと周方向ギャップを有することができることを理解されたい。
【００３５】
例示してはいないが、本発明の環状キャップ４０は半径方向の突き出しの形態をした周方向変位制限ストッパ４２を与えることができる。該ストッパの各々は環状キャップの面と直交するそれぞれの軸方向の延長部分を備え、前記半径方向の突き出しは少なくとも１つの隣接する磁石２０の周方向のロックとして作用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  取付実施形態によって配置された本発明の環状キャップを有するロータを概略的に例示する長手方向断面図である。
【図２】  本発明の環状キャップを備えるロータを示す斜視図である。
【図３】  図１の環状キャップを例示する上部平面図である。
【図４】  図３の環状キャップを示す側面図である。
【図５】  環状キャップを示す斜視図である。
【図６】  ロータの磁石に作用する一対の環状キャップを備える前記ロータを概略的に示す平面図である。
【図７】  本発明の環状キャップの他の実施形態を概略的に示す部分平面図である。
【図８】  例えば図７に例示したキャップを使用した、本発明の他の実施形態による環状キャップの周囲部の細部を例示する概略図である。
【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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