(57)【要約】【課題】回転体であっても、十分な制振作用を得ることができ、しかも、温度条件や周波数条件に影響されることなく、振動や騒音の発生を抑制することが可能な制振構造を提供することを課題とする。【解決手段】回転体１の制振構造であって、その回転体１には中空部５が形成されており、その中空部５内には複数の粒状体６と粘弾性体７が充填されており、粒状体６は粘弾性体７中に略均等に分散されている。回転体１は、モータを構成するロータ１０のシャフト２や、歯車９である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の制振構造であって、その回転体には中空部が形成されており、その中空部内には複数の粒状体と粘弾性体が充填されており、前記粒状体は前記粘弾性体中に略均等に分散されていることを特徴とする制振構造。
【請求項２】
前記回転体はモータを構成するロータのシャフトであり、複数の粒状体と粘弾性体が充填された前記中空部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の制振構造。
【請求項３】
前記中空部は、前記シャフトの軸方向中心部のみに形成されていることを特徴とする請求項２記載の制振構造。
【請求項４】
前記中空部は、前記シャフトを形成する外筒と内筒の間に形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の制振構造。
【請求項５】
前記回転体は歯車であり、複数の粒状体と粘弾性体が充填された前記中空部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の制振構造。
【請求項６】
前記中空部は、前記歯車の円周方向に略等間隔で形成された、略同一形状の複数の中空部であることを特徴とする請求項５記載の制振構造。
【請求項７】
前記中空部内に内蔵された粒状体と粘弾性体の質量ならびに体積、並びに前記粘弾性体中の粒状体密度は、全ての中空部で略同一であることを特徴とする請求項６記載の制振構造。
【請求項８】
前記粘弾性体は、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンゲルのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の制振構造。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに用いられるロータのシャフトや、歯車といった回転体の制振構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを構成するロータのシャフトや、歯車といった回転体は、その回転時に振動や騒音が発生することがあり、従来から問題になっていた。ロータのシャフトの場合、回転時に電磁力の不釣合いが発生することが、歯車の場合、噛み合い振動が発生することが、その原因となっていた。その問題を解消するためには、それら回転体に制振材を設けて制振性を付与することが考えられる。
【０００３】
従来から制振性付与のために用いられている制振材としては、粘弾性材や、粒状体を用いた粒状体衝撃ダンパを挙げることができるが、ロータのシャフトや、歯車といった回転体にそれら制振材を採用する場合は、それら回転体に中空部を形成し、その中空部内に制振材を内蔵することで、制振作用を得るという方法を採用することが例示できる。
【０００４】
粘弾性材を中空部に内蔵する制振材として採用する場合、粘弾性材は、使用する温度や周波数によって動的粘弾性材特性が変化するという問題があり、その問題を解消するためは、異なる温度特性や周波数特性を持つ粘弾性材をブレンドすることで、広い温度範囲や周波数範囲に対応できるようにしなければならない。しかしながら、その対応には限界があり、ロータのシャフトや、歯車といった回転体の制振材として採用するには適切な材料とはいえない。
【０００５】
一方で、特許文献１〜３に記載された粒状体を用いた粒状体衝撃ダンパを制振材として採用することも考えられる。尚、特許文献１に記載された技術は、粒状体を用いて、ターボ流体機械の本体表面、配管、カップリングカバー等からの放射音を効果的に抑制しようとする技術であり、特許文献２に記載された技術は、粒状体を用いて、鉄道車両用台車の駆動系のアンバランスに起因する振動を抑制し、振動に伴う車内騒音を低減しようとする技術であり、特許文献３に記載された技術は、粒状体を用いて、高い制振性能を有するシート状制振材及び制振パネルを得ようとする技術である。
【０００６】
この粒状体を制振材として採用する場合は、回転体の中空部に一定の隙間を設けて粒状体を内蔵することになるが、回転体の回転数が高くなるとその遠心力により、粒状体が、中空部の回転体外周側の内壁に押し付けられるようになって全く運動することができなくなる。従って、前記した特許文献１〜３記載の回転しない構造体の場合に、粒状体同士の衝突や、粒状体と内壁との摩擦によって得られる制振作用が、回転体の場合は得られなくなってしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−９３６９３号公報
【特許文献２】特開２００５−２８９３７０号公報
【特許文献３】特開２００１−１２５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、これら従来の問題を解決せんとしてなされたもので、回転体であっても、十分な制振作用を得ることができ、しかも、温度条件や周波数条件に影響されることなく、振動や騒音の発生を抑制することが可能な制振構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、回転体の制振構造であって、その回転体には中空部が形成されており、その中空部内には複数の粒状体と粘弾性体が充填されており、前記粒状体は前記粘弾性体中に略均等に分散されていることを特徴とする制振構造である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記回転体はモータを構成するロータのシャフトであり、複数の粒状体と粘弾性体が充填された前記中空部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の制振構造である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記シャフトの軸方向中心部のみに形成されていることを特徴とする請求項２記載の制振構造である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記シャフトを形成する外筒と内筒の間に形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の制振構造である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記回転体は歯車であり、複数の粒状体と粘弾性体が充填された前記中空部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の制振構造である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記中空部は、前記歯車の円周方向に略等間隔で形成された、略同一形状の複数の中空部であることを特徴とする請求項５記載の制振構造である。
【００１５】
請求項７記載の発明は、前記中空部内に内蔵された粒状体と粘弾性体の質量ならびに体積、並びに前記粘弾性体中の粒状体密度は、全ての中空部で略同一であることを特徴とする請求項６記載の制振構造である。
【００１６】
請求項８記載の発明は、前記粘弾性体は、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンゲルのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の制振構造である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の制振構造によると、回転体が回転すると、中空部内の粒状体はその遠心力によって、回転体の外周方向に多少は移動するものの、中空部内には粒状体と共に粘弾性体が充填されているため、粒状体は中空部の内壁に押し付けられることはなくその位置で振動し、その結果、粘弾性体に生じる応力がその粘弾性体中を伝播し、別の粒状体の振動と相互干渉することにより制振性が発揮されるので、回転体であっても、十分な制振作用を得ることができる。しかも、温度条件や周波数条件に影響されることなく、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明の請求項２記載の制振構造によると、モータを構成するロータに振動が発生しても、制振作用により振動や騒音の発生を抑制することができる。更には、粒状体と粘弾性体が充填された中空部は、磁束密度が低いロータのシャフトに形成されているため、モータの性能を損なうこともない。
【００１９】
本発明の請求項３記載の制振構造によると、粒状体と粘弾性体を充填する中空部は、ロータのシャフトの全長に亘り形成する必要はなく、用いる粒状体と粘弾性体の量を少なくすることができ、しかも、粒状体と粘弾性体を充填する中空部は、長いシャフトの軸方向中心部に形成するため、釣り合いがとれ、ロータの回転に悪影響を及ぼすことはない。
【００２０】
本発明の請求項４記載の制振構造によると、粒状体と粘弾性体を充填する中空部を、ロータのシャフトに容易に形成することができる。
【００２１】
本発明の請求項５記載の制振構造によると、歯車が回転することで発生する振動や騒音を制振作用により抑制することができる。
【００２２】
本発明の請求項６記載の制振構造によると、複数の粒状体が内蔵された略同一形状の中空部が歯車の全周に亘り略等間隔に配置されるので、バランス良く確実に、制振作用を発揮することができ、振動や騒音の発生をより確実に抑制することができる。
【００２３】
本発明の請求項７記載の制振構造によると、更に確実に制振作用を発揮することができ、振動や騒音の発生を更に確実に抑制することができる。
【００２４】
本発明の請求項８記載の制振構造によると、温度変化によって粘弾性特性が殆ど変化することのないシリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンゲルのいずれかを粘弾性体として用いることで、温度変化の影響なく確実に制振作用を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。まず、本発明の制振構造をロータのシャフトに採用した実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の制振構造をロータのシャフトに採用した場合の一実施形態を示し、(ａ)は斜視図であり、（ｂ）は(ａ)のＡ―Ａ線断面図である。図２は本発明の制振構造をロータのシャフトに採用した場合の図１とは異なる実施形態を示し、(ａ)は斜視図であり、（ｂ）は(ａ)のＡ―Ａ線断面図である。
【００２７】
また、図３は、ステータを組み込んだモータを端面から見た概要を示す正面図であり、２がシャフト、１０がロータ、１１がステータである。
【００２８】
図１に示すモータを構成するロータ１０のシャフト２は、長尺円筒状の内筒３で成るシャフト本体２ａと、その内筒３の軸方向中心部に環装された外筒４から構成されている。外筒４は内筒３より短く、外筒４と内筒３の間には円筒状の中空部５が形成されている。中空部５の両端面は、外筒４の両端面に設けられた円環状の端部キャップ８で閉塞されている。この中空部５内には複数の粒状体６と粘弾性体７が隙間なく充填されている。粒状体６は粘弾性体７中に略均等に分散されており、中空部５内での粒状体６の偏りはない。
【００２９】
このように、中空部４内に、粒状体６が粘弾性体７中に略均等に分散されて充填されているので、回転体１であるロータ１０のシャフト２が回転し、回転数が高くなって遠心力が作用しても、粒状体６が中空部５のシャフト２外周側の内壁に押し付けられて全く運動できなくなるといったことはない。
【００３０】
ロータ１０のシャフト２が回転すると、その遠心力によって、粒状体６は静止状態よりシャフト２の外周方向に多少は移動するものの、その振動が抑制されるわけではなく、粒状体６が振動することで、粘弾性体７に生じる応力が粘弾性体７中を伝播し、別の粒状体６の振動と相互干渉することにより制振性が発揮される。
【００３１】
この粘弾性体７としては、高粘度（１００，０００〜１，０００，０００ｃｓｔ或いはそれ以上の粘度）のオイルや、液状ゴム、架橋させて流動を抑えたエラストマ等を採用することができる。それらの中でも温度により粘弾性特性（複素弾性率）が殆ど変化しないシリコーンオイルまたはシリコーンゴム、或いはシリコーンゲルが好適に用いられる。更には−５０℃でも硬化しない耐寒性ゲルを用いることが最適である。すなわち、粘弾性体７は、耐熱性が高く、温度・周波数依存性の低い粘弾性体７とすることが望ましい。また、弾性係数を調整するために、粘弾性体中に多数の気泡を設けても良い。
【００３２】
また、粒状体６としては特にその材質を限定することはないが、鉄、アルミ、銅、セラミックのいずれかを主成分とする材料から形成されていることが、容易にその材料を得ることができ、粒状体６の形成も比較的容易にできることから望ましい。
【００３３】
粒状体６をセラミックを主成分とする材料といった非磁性材とした場合は、モータの性能に影響を及ぼすことがない。一方、粒状体６を鉄粉や鉄基合金粉末等の軟磁性粉末とした場合は、鉄粉や鉄基合金粉末等の軟磁性粉末を圧粉成形したロータ１０のシャフト２に用いる場合、ロータ１０の形成材料と同一材料とすることができ、材料調達等の手間を省くことも可能になる。また、粒状体６の形状は球体であることが望ましい。
【００３４】
尚、複数の粒状体６と粘弾性体７を充填した中空部５をロータ１０本体でなく、ロータ１０のシャフト２に形成した理由は、シャフト２は、ロータ１０本体に比べて、磁束密度が比較的低い位置であるため、中空部５を形成してもモータの性能を損なうことがないためである。
【００３５】
図２に示すモータを構成するロータ１０のシャフト２は、長尺円筒状の外筒４で成るシャフト本体２ａと、その外筒４の軸方向中心部に挿入固定された内筒３から構成されている。内筒３は外筒４より短く、外筒４と内筒３の間には円筒状の中空部５が形成されている。中空部５の両端面は、外筒４と内筒３の間に設けられた円環状の端部キャップ８で閉塞されている。この中空部５内には複数の粒状体６と粘弾性体７が隙間なく充填されている。粒状体６は粘弾性体７中に略均等に分散されており、中空部５内での粒状体６の偏りはない。
【００３６】
この図２に示す実施形態で得られる作用、並びにその他の構成については、図１に示す実施形態と同様である。
【００３７】
以上、図１並びに図２で内筒３と外筒４の長さが異なる実施形態を示したが、内筒３と外筒４が共に同一長さの長尺であっても良い。この場合、複数の粒状体６と粘弾性体７が充填される中空部５は、ロータ１０のシャフト２全長に亘って形成されることになる。
【００３８】
次に、本発明の制振構造を歯車に採用した実施形態について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の制振構造を歯車に採用した場合の一実施形態を示し、(ａ)は正面図であり、（ｂ）は(ａ)のＡ−Ａ線断面図である。尚、図４(ａ)の円周方向に略等間隔で形成された円形は曲面状の隆起であり、その内側に中空部５が形成されている。
【００４０】
図４に示す歯車９はその外周に歯が形成された平歯車である。この歯車９の全周には、円周方向に略等間隔に並べて略同一断面形状の複数の中空部５が形成されており、それら中空部５内には、複数の粒状体６と粘弾性体７が隙間なく充填されている。粒状体６は粘弾性体７中に略均等に分散されており、中空部５内での粒状体６の偏りはない。
【００４１】
このように、中空部５内に、粒状体６が粘弾性体７中に略均等に分散されて充填されているので、回転体１である歯車９が回転し、回転数が高くなって遠心力が作用しても、粒状体６が中空部５の歯車９の外周側の内壁に押し付けられて全く運動できなくなるといったことはない。
【００４２】
歯車９が回転すると、その遠心力によって、粒状体６は静止状態より歯車９の外周方向に多少は移動するものの、その振動が抑制されるわけではなく、粒状体６が振動することで、粘弾性体７に生じる応力が粘弾性体７中を伝播し、別の粒状体６の振動と相互干渉することにより制振性が発揮される。
【００４３】
尚、粒状体６並びに粘弾性体７は、本発明の制振構造をロータ１０のシャフト２に採用した実施形態で、先に説明した材料と同様の材料で形成されていることが望ましい。
【００４４】
また、中空部５内に内蔵された粒状体６と粘弾性体７の質量ならびに体積、および粘弾性体７中の粒状体６の密度、並びに各粒状体６の形状は、全ての中空部５で同一であることが、制振効率の面から望ましい。
【００４５】
尚、歯車９として平歯車の事例を用いて説明したが、本発明の制振構造は、はす歯歯車、山歯歯車、かさ歯車等、他の歯車においても採用できることについては勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の制振構造をロータのシャフトに採用した場合の一実施形態を示し、(ａ)は斜視図であり、（ｂ）は(ａ)のＡ―Ａ線断面図である。
【図２】本発明の制振構造をロータのシャフトに採用した場合の異なる実施形態を示し、(ａ)は斜視図であり、（ｂ）は(ａ)のＡ―Ａ線断面図である。
【図３】ステータを組み込んだモータを端面から見た概要を示す正面図である。
【図４】本発明の制振構造を歯車に採用した場合の一実施形態を示し、(ａ)は正面図であり、（ｂ）は(ａ)のＡ―Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…回転体
２…シャフト
２ａ…シャフト本体
３…内筒
４…外筒
５…中空部
６…粒状体
７…粘弾性体
８…端部キャップ
９…歯車
１０…ロータ
１１…ステータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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