(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記位置決め固定手段は、前記筒状ケースの外周に沿って前記筒状部材を移動させる移動手段と、前記筒状部材の係合部と前記筒状ケースの被係合部との係合を検出する係合検出手段とを含むことを特徴とする請求項5に記載の電磁回転機の製造装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した特許文献1に開示のDCモータでは、円筒型フラックスヨークの端部側に突起を設けて、その位置を係合位置としているので、ケース側に円筒型フラックスヨークを装着する際の組立性が悪いという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑み、電磁回転機本体のケースの外周に筒状部材を装着する際の組立性を向上した電磁回転機及びその製造方法並びに電磁回転機の製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための本発明の電磁回転機は、回転軸に固定されるロータコアを有するロータユニットと、前記ロータコアの外側に配置されるマグネットと、前記マグネットの外周を取り囲む筒状ケースと、前記筒状ケースの外側に取付けられる筒状部材とを備え、前記筒状部材は、周方向の一部を不連続とするスリット部と、前記筒状ケースの外周面に係合する係合部とを有し、
前記筒状部材の前記係合部が前記筒状ケースの外周面に係合した状態において、前記筒状部材の前記周方向における前記係合部の位置が、前記スリット部に対して前記回転軸の軸方向と直交する方向に対向する位置であり、且つ、前記筒状部材の前記軸方向における前記係合部の位置が、前記筒状部材の前記軸方向における両端部間の中央部となる位置であることを特徴とする。
【0008】
また、本発明の電磁回転機の製造方法は、回転軸に固定されるロータコアを有するロータユニットと、前記ロータコアの外側に配置されるマグネットと、前記マグネットの外周を取り囲む筒状ケースと、前記筒状ケースの外側に取付けられる筒状部材とを備えた電磁回転機の製造方法であって、
前記筒状部材は、周方向の一部を不連続とするスリット部と、前記筒状ケースの外周面に係合する係合部とを有し、前記筒状部材の前記係合部が前記筒状ケースの外周面に係合した状態において、前記筒状部材の前記周方向における前記係合部の位置が、前記スリット部に対して前記回転軸の軸方向と直交する方向に対向する位置であり、且つ、前記筒状部材の前記軸方向における前記係合部の位置が、前記筒状部材の前記軸方向における両端部間の中央部となる位置であり、前記筒状部材を前記筒状ケースの外側に取付けた仮組みユニットを用意し、前記筒状部材の
前記係合部を前記筒状ケースの被係合部に係合させるべく前記筒状部材を前記筒状ケースの外周に沿って移動させることを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明の電磁回転機の製造装置は、
前記電磁回転機は、回転軸に固定されるロータコアを有するロータユニットと、前記ロータコアの外側に配置されるマグネットと、前記マグネットの外周を取り囲む筒状ケースと、前記筒状ケースの外側に取付けられる筒状部材とを備え
、前記筒状部材は、周方向の一部を不連続とするスリット部と、前記筒状ケースの外周面に係合する係合部とを有し、前記筒状部材の前記係合部が前記筒状ケースの外周面に係合した状態において、前記筒状部材の前記周方向における前記係合部の位置が、前記スリット部に対して前記回転軸の軸方向と直交する方向に対向する位置であり、且つ、前記筒状部材の前記軸方向における前記係合部の位置が、前記筒状部材の前記軸方向における両端部間の中央部となる位置であり、前記製造装置は、前記筒状部材を前記筒状ケースの外側に取付けた仮組みユニットを載置する載置台と、前記載置台上にて、前記筒状部材の
前記係合部を前記筒状ケースの被係合部に係合させるべく前記筒状部材を前記筒状ケースの外周に沿って移動させる位置決め固定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、電磁回転機本体のケースの外周に筒状部材を装着する際の組立性を向上した電磁回転機及びその製造方法並びに電磁回転機の製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(実施形態1)
【0013】
図1は、本発明の実施形態1に係る電磁回転機の概略構成を示す分解斜視図である。また、
図2は、本発明の実施形態1に係る電磁回転機の概略構成を示す上部開口図及びA−A組立断面図である。さらに、
図3は、本発明の実施形態1に係る電磁回転機のユニットホルダ構成の概略図、
図4は
図3のB−B断面図である。
【0014】
図1〜
図4に示すように、本実施形態の電磁回転機1は、電磁力モータであり、回転軸(シャフト)11に固定されるロータコア(積層コア)12等を有するロータユニット13と、このロータユニット13を保持するユニットホルダ14と、ロータコア12をその外周側から取り囲む一対の円弧状マグネット15とが円弧状のケース(筒状ケース)16内に収容される構成を有する。また、電磁回転機1のユニットホルダ14側の端面14a側には、外部接続用コネクタ17aを有する基板17が装着される。
【0015】
ここで、電磁回転機1の駆動部を構成するロータユニット13は、回転軸11と、ロータコア12と、ロータコア12の両端部にそれぞれ装着される一組のインシュレータ(絶縁体)18とを有する。そして、ロータユニット13には、図示しないが、ロータコア12に装着された一組のインシュレータ18の上から線材が巻かれる。
【0016】
また、ロータユニット13の一端部側は、ユニットホルダ14に保持され、その状態で、ロータユニット13から突出する回転軸11の一端部は、コンミテータ(整流子)19、ワッシャ20及び軸受21を介してユニットホルダ14の挿通孔に挿入される。このコンミテータ19は、不図示のコンミテータ端子に半田付けされるバリスタ22と共に回転軸11に固着されている。なお、ロータユニット13の他端部側の回転軸11は、ワッシャ20及び軸受21を介してケースの軸挿入穴(天面孔)16aに挿入保持される。また、ケース16の軸挿入穴16aから突出する回転軸11の先端部には、歯車(ギア)23が圧入され、図示しないが外部に動力を伝達するようになっている。
【0017】
さらに、このようなロータユニット13を保持するユニットホルダ14には、ロータユニット13の回転軸11に装着されたコンミテータ19に対して電気的に接続される一組のブラシ24がそれぞれ保持される。具体的には、
図1及び
図3に示すように、各ブラシ24は、弾性変形する板ばね部材からなるブラシアーム(ブラシ支持体)25の先端にそれぞれ固定される。また、各ブラシアーム25の基端側はユニットホルダ14にそれぞれ装着固定される。そして、一組のブラシ24は、各ブラシアーム25の弾性変形によってコンミテータ19をその径方向両側から挟みこむ構成となっている。これにより、コンミテータ19が回転すると、一組のブラシ24がコンミテータ19に電気的に接続されて、不図示の巻き線の各相に順次電流を流し、後述する一対の円弧状マグネット15の内側でロータユニット13が回転する。なお、ブラシアーム25の背面には、防振ゴム26が貼着されている。
【0018】
ここで、このような電磁回転機1においては、上述したように、ロータコア12の外周側に一対の円弧状マグネット15が配置されている。すなわち、一対の円弧状マグネット15は、ケース16とロータコア12との間に配置される。そして、これら一対の円弧状マグネット15は、永久磁石からなり、ロータコア12に対して回転磁力を生じさせる磁力発生手段となる。なお、本実施形態では、一対の円弧状マグネット15は、S極側に配置される第1マグネットと、N極側に配置される第2マグネットとから構成、すなわち、S極及びN極に二分割された円弧状マグネットによって構成した。
【0019】
また、
図1及び
図2に示すように、このような一対の円弧状マグネット15の隣接する一端部間には、対向する一対の円弧状マグネット15をケース16の内周に沿って離間する方向に付勢する付勢手段となるマグネットピン27が配置されている。すなわち、マグネットピン27は、ケース16内に配置される一対の円弧状マグネット15の各一端部とケース16とで画成される隙間に圧入固定される。なお、このマグネットピン27は、例えば、本実施形態では、金属製の細長い板状部材を折り曲げて嘴形状に加工したものを用いた。
【0020】
そして、ユニットホルダ14の端部上には、
図3及び
図4に示すように、一対の円弧状マグネット15の隣接する他端部間に配されて、一対の円弧状マグネット15の接近方向への移動を規制する規制突起部140が一体的に設けられている。そして、一対の円弧状マグネット15は、規制突起部140によってケース16内での回転移動が実質的に規制される。また、一対の円弧状マグネット15は、マグネットピン27の付勢力の作用を受けて、規制突起部140とマグネットピン27とで強固に挟まれて、ケース16内で位置決め固定される。なお、このような規制突起部140は、例えば、本実施形態では、樹脂材料の一体成型物であるユニットホルダ14の一部分を構成している。
【0021】
さらに、このようなユニットホルダ14の規制突起部140は、本実施形態では、マグネットピン27からの一対の円弧状マグネット15に対する付勢力を受けてケース16の内周面に押し付けられる形状とした。具体的には、規制突起部140の両側面は、それぞれ、一対の円弧状マグネット140の円周方向端面と当接するテーパ面140aとなっている(
図3参照)。これら各テーパ面140aは、回転軸11の軸方向から見て、放射状に形成されている。すなわち、各テーパ面140aは、相互にケース16側に向かって広がるように設けられている。このため、一対の円弧状マグネット15の一端部がマグネットピン27によって押圧されると、一対の円弧状マグネット15の他端部が規制突起部140を押圧する。このとき、一対の円弧状マグネット15の他端部が各テーパ面140aに沿ってそれぞれ摺接し、これによって規制突起部140を含むユニットホルダ14全体がケース16側に押し付けられる。これにより、一対の円弧状マグネット15及びユニットホルダ14をそれぞれケース16内の所定位置に強固に位置決め固定することができる。
【0022】
特に、本実施形態によれば、各ブラシ24は、ユニットホルダ14に装着されているので、ユニットホルダ14の規制突起部140により一対の円弧状マグネット15と各ブラシ24(ブラシアーム25)との周方向位置が相対的に決まる。このため、結果的に、ブラシ24とロータコア12の突極の周方向位置も決まり、最適な転流タイミングを実現することができる。すなわち、本実施形態によれば、一対の円弧状マグネット15間に規制突起部140を挿入配置するだけで、ブラシ24を保持するユニットホルダ14と一対の円弧状マグネット15との相対位置を所定位置に決定することができるため、巻き線に流す電流の転流タイミングを最適にしてトルク定数を最大にするように、後から一対の円弧状マグネット15とブラシ24との相対位置を別途調整する手間を省略できる。
【0023】
本実施形態では、上述したように、ユニットホルダ14に規制突起部140を一体的に設けているので、構造を簡略化でき、優れた組立性を実現できる他、低コスト化を図ることもできる。また、マグネットのグレードを上げて発生磁力を上げつつ、モータ全体の小型化、低コスト化にも有利である。
【0024】
さらに、本実施形態では、規制突起部140が樹脂材料の一体成型物であるユニットホルダ14の一部分を構成しているので、一対の円弧状マグネット15とケース16との振動をそれぞれ減衰(吸収等)して、騒音を小さくする効果も期待できる。
【0025】
なお、位置決め用の規制突起部140の代わりに、
図5に示す参考例のように、ケース50の一部に切曲げ部(切り起し)51を設けて、この切曲げ部51をロータユニット側(ケース50の内側)に折り曲げてケース50内でマグネット52を固定する部材とすることもできる。その一方で、ケース50は、マグネット52及びロータコアと共に磁気回路を構成している。
【0026】
このため、
図5の参考例の構成では、マグネット52を固定化できるものの、ケース50の外周に孔ができてしまうと、磁気回路の一部が切り欠かれることになり、結果的に、磁気抵抗が上がり、回転トルクを発生させるギャップ(マグネット52からロータコア間)の磁束密度が下がって、モータのトルクを下げる要因となる。本実施形態では、ケース50に切曲げ部51を設ける代わりに、ユニットホルダ14に規制突起部140を一体的に設け、当該規制突起部140を一対の円弧状マグネット15間に挿入配置しているので、構成が非常に簡単であって組立性にも優れ、しかも、切曲げ部51を設ける構成ではないのでモータ性能低下のおそれもない。また、本実施形態では、ケース16は円筒状を確保できるので、切曲げ部51を設けた場合と比べて、磁束の通りが良く、磁気抵抗が減少する。これにより、ロータコア12と一対の円弧状マグネット15間のエアーギャップの磁束密度が高まり、モータのトルクを高めることができるという効果もある。
【0027】
ここで、上述した構成の電磁回転機1のケース16の外側(胴回り)には、筒状部材として、スリット部28を有する板状(帯状)の補助ヨーク29が装着される(
図1)。このような補助ヨーク29をケース16の外周に嵌合して磁束の通りを作ることによりトルクアップを図ることができる。
【0028】
このような補助ヨーク29は、詳細は後ほど
図6及び
図7を用いて説明するが、周方向の一部を不連続とするスリット部28と、ケース16の外周面に係合する係合部となる凸部30とを有する。この凸部30としては、例えば、本実施形態では、円形の凸部30とした。一方、ケース16の外周面には、凹部16bが設けられている。すなわち、補助ヨーク29の凸部30と、ケース16の凹部16bとを係合することで、補助ヨーク29をケース16の外周に位置決め固定することができる。
【0029】
このような補助ヨーク29とケース16との係合位置、すなわち、両部材の相対的な位置決め固定位置は、スリット部28を係合の位置基準として、補助ヨーク29の端部(縁部を含む)を除いた中央領域内に対応して設けられている。特に、補助ヨーク29とケース16との係合位置は、スリット部28に対向する中央領域内であって且つスリット部28との対称位置とするのが望ましい。本実施形態では、補助ヨーク29とケース16との係合位置を、スリット部28に対向する中央領域の対称位置(補助ヨーク29の幅方向中央部且つ周方向中央部)とした。これにより、補助ヨーク29全体の方向性が実質的に無くなり、ケース16に対する組立性を格段に向上することができる。なお、補助ヨーク29のケース16に対する位置決め用の係合部(凸部30)の位置は、少なくとも補助ヨーク29の幅方向又は周方向での方向性を無くすることができれば、組立性の向上に寄与するため、必ずしも、補助ヨーク29の形状における完全な対称位置でなくてもよい。
【0030】
また、補助ヨーク29とケース16との係合位置は、一対の円弧状マグネット15の隣接する端部間を除いた当該一対の円弧状マグネット15に対向する位置に設けられている。これは、補助ヨーク39とケース16との係合部分で、各マグネット15の間隙に対応する磁束の通り道を阻害することを防ぐためである。但し、補助ヨーク29とケース16との係合部分を小さくすれば、各マグネット15の間隙に対応して設けてもよい。
【0031】
なお、このように、本実施形態では、ケース16の外周に補助ヨーク29を環状に装着することで、磁束の通り道を実質的に広くして磁気抵抗を下げることができる。また、本実施形態の構造例では、ケース16に貫通孔を設けていないので、磁束の通り道を阻害することもない。
【0032】
以下、
図6及び
図7を参照して、本実施形態の電磁回転機1の製造方法(組立方法)及び電磁回転機1の製造装置について説明する。なお、
図6は、本実施形態の電磁回転機の補助ヨーク取付例1を示す概略斜視図である。また、
図7は、本実施形態の電磁回転機の補助ヨーク取付例2を示す概略斜視図である。
図8は、本実施形態の電磁回転機の製造装置を示す概略図である。
【0033】
[補助ヨーク取付例1]
本取付例1では、まず、
図6(a)に示すように、補助ヨーク29のスリット部28を介して円弧状に拡開した状態で、電磁回転機本体のケース16の外周に挿嵌し、これを仮組みユニット1Aとする。このとき、補助ヨーク29は、補助ヨーク29の凸部30とケースの凹部16bとを回転軸11の軸周りに異なる位相の状態(相対位置をずらした状態)でケース16の外周に挿嵌する。本実施形態では、補助ヨーク29とケース16との係合位置を、スリット部28に対向する中央領域の対称位置としているので、補助ヨーク29全体の方向性が実質的に無くなり、ケース16に対する組立性を格段に向上することができる。ここでは、回転軸11の軸方向における補助ヨーク29の凸部30とケース16の凹部16bとの位置関係が略一致するまで補助ヨーク29をケース16の外周に挿嵌する。なお、このように補助ヨーク29をケース16の外周に挿嵌する際においては、補助ヨーク29のスリット部28を、ケース16に対する仮組みの基準位置としている。
【0034】
次に、
図6(b)及び
図6(c)に示すように、図示しない載置台上に仮組みユニット1Aを固定し、その状態で、補助ヨーク29だけを保持し、補助ヨーク29をケース16の外周に沿って移動(ここでは回転)させ、本組みする。このとき、補助ヨーク29の凸部30とケース16の凹部16bとを嵌めて、両者の相対位置を位置決め固定することで、
図6(c)に示すような電磁回転機1を作業性良く効率的に組み立てることができる。
【0035】
なお、補助ヨーク29の凸部30とケース16の凹部16bとが係合したか否かは、
図8に示すように、補助ヨーク29とケース16との隙間(数ミリ程度)を検出するための隙間検出装置(接触式変位センサ等)100を用いて判定することができる。具体的には、隙間検出装置100の検出用端子(接触子)101で補助ヨーク29の表面までの距離を直接的な検出対象とし、補助ヨーク29の凸部30がケース16の凹部16bに嵌合する前の距離と、嵌合後の距離との差Gを検出用端子101の移動量(押し込み量)等によって検出し、補助ヨーク29とケース16との係合の有無を判定する。すなわち、補助ヨーク29とケース16との隙間(凸部30の高さ分)の変動検出によって、補助ヨーク29がケース16に嵌ったことを検出している。
【0036】
ここで、電磁回転機1の製造装置としては、仮組みユニット1Aを載置する載置台と、この載置台上にて、補助ヨーク29の凸部30をケース16の凹部16bに係合させるべく補助ヨーク29をケース16の外周に沿って移動させる位置決め固定手段を備えていればよい。このような位置決め固定手段としては、ケース16の外周に沿って補助ヨーク29を移動させる移動手段(
図8の回転爪40)と、上述した隙間検出装置100等である係合検出手段とで構成することができる。このような電磁回転機1の製造装置によれば、電磁回転機1の組立を自動的に行うことができ、高い生産性を有する装置となる。
【0037】
[補助ヨーク取付例2]
本取付例2では、まず、
図7(a)に示すように、補助ヨーク29のスリット部28を介して円弧状に拡開した状態で、電磁回転機本体のケース16の外周に挿嵌し、これを仮組みユニット1Bとする。このとき、補助ヨーク29は、補助ヨーク29の凸部30とケース16の凹部16bとの回転軸11の軸周りでの位置を一致させてケース16の外周に挿嵌する。ここでは、補助ヨーク29の挿入方向において、補助ヨーク29の凸部30がケース16の凹部16bよりも少し手前の位置まで、補助ヨーク29をケース16の外周に挿嵌して仮組みする。
【0038】
次に、
図7(b)及び
図7(c)に示すように、図示しない載置台上に仮組みユニット1Bを固定し、その状態で、補助ヨーク29だけを保持し、補助ヨーク29をケース16の外周に沿って移動(ここでは回転軸11の軸方向に押込み移動)させる。これにより、補助ヨーク29の凸部30とケース16の凹部16bとを嵌めて、両部材の相対位置を位置決め固定することで、
図7(c)に示すような電磁回転機1を作業性良く効率的に組み立てることができる。
【0039】
(他の実施形態)
以上、本発明を実施形態1に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態1に限定されるものではない。
【0040】
例えば、上述した実施形態1では、S極側に配置される第1マグネットと、N極側に配置される第2マグネットとで一対の円弧状マグネット15を構成した。本発明は勿論これに限定されず、例えば、トルク変動を低減等するため、ロータユニットの周囲に4分割以上の偶数分割した複数の円弧状マグネットを配置する場合に、各円弧状マグネットの隙間のそれぞれに、ユニットホルダから突出する1つ又は複数の規制突起部と、隣接するマグネットを付勢する付勢手段とを適宜組み合わせて設けるようにしてもよい。ここで、本発明でいう一対の円弧状マグネットとは、二分割の円弧状マグネット(一組の円弧状マグネット)に限らず、S極側とN極側とで分極された複数組の円弧状マグネットを含む広い概念である。
【0041】
また、上述した実施形態1では、一対の円弧状マグネット15の隣接する一端部間に付勢手段としてマグネットピン27を配置した例を挙げて説明したが、本発明は勿論これに限定されず、付勢手段は、ユニットホルダに固定された状態で一対の円弧状マグネットを付勢するものであってもよい。この場合には、予めユニットホルダ側に付勢手段(板ばね部材等)を装着しておき、ユニットホルダと共に付勢手段を各マグネット間に対応させて圧入固定することで、実施形態1と比べて、組立性を向上することができる。なお、例えば、ユニットホルダから2つの突出部を一体的に設けて、一方の突出部を上述した規制突起部とし、他方の突出部を付勢手段としてもよい。この場合には、例えば、付勢手段となる突出部と規制突起部となる突出部とを同一形状で且つユニットホルダと一体的に設けることができる。また、ケース内に配置された一対の円弧状マグネットの間に2つの突出部を圧入等することにより、ケース内に一対の円弧状マグネットを強固に固定化することができる。
【0042】
さらに、上述した実施形態1では、補助ヨーク29側に凸部30、ケース16側に凸部16bを設けた係合構造例を説明したが、本発明は勿論これに限定されず、補助ヨーク側を凹部(凹溝を含む)、ケース側を凸部としてもよい。