(57)【要約】【課題】モータの性能が低下することを防止できる回転電機用ロータを提供すること。【解決手段】実施形態に係る回転電機用ロータは、マグネットと、バランス調整部と、カバーとを備える。マグネットは、回転軸の外周面に設けられる。バランス調整部は、筒状であり、マグネットにおける回転軸方向の端部側に設けられ、回転バランスを調整する調整部位が外周面に形成される。カバーは、筒状であり、バランス調整部の外周面に沿って回転軸方向に延在し、バランス調整部の調整部位を覆う。【選択図】図２
2019037025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周面に設けられるマグネットと、
前記マグネットにおける回転軸方向の端部側に設けられ、回転バランスを調整する調整部位が外周面に形成される筒状のバランス調整部と、
前記バランス調整部の外周面に沿って前記回転軸方向に延在し、前記バランス調整部の前記調整部位を覆う筒状のカバーと
を備える回転電機用ロータ。
【請求項２】
前記マグネットは、
筒状であり、
前記カバーは、
前記マグネットの外周面を覆う
請求項１に記載の回転電機用ロータ。
【請求項３】
前記回転軸方向において、前記マグネットおよび前記バランス調整部を間に挟み込む位置に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する１対の軸受部を備え、
前記カバーは、
前記１対の軸受部それぞれまで延在する
請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項４】
前記バランス調整部は、
前記調整部位が凹んだ形状である
請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転電機用ロータ。
【請求項５】
前記バランス調整部は、
前記マグネットにおける両側の前記端部に設けられる
請求項４に記載の回転電機用ロータ。
【請求項６】
前記カバーは、
前記回転軸、前記マグネットおよび前記バランス調整部を総合した比重に対する前記カバーの比重の比率が３／７以下である
請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電機用ロータ。
【請求項７】
前記カバーの比重が３以下である
請求項６に記載の回転電機用ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等の回転電機に設けられるロータであって、回転のアンバランスを調整する筒状のバランス調整部材が回転軸に固定されるロータが知られている。例えば、バランス調整部材の外周面を削ったり、パテを追加したりすることで回転のアンバランスが調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２００４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、ロータを回転させた場合、調整した部分の凹凸形状に起因して、空気抵抗による回転の損失（いわゆる風損）が生じたり、調整した部分の削りカスやパテの一部が周囲に飛散したりすることがある。このように、従来のロータでは、モータの性能が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの性能が低下することを防止できる回転電機用ロータ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る回転電機用ロータは、マグネットと、バランス調整部と、カバーとを備える。前記マグネットは、回転軸の外周面に設けられる。前記バランス調整部は、筒状であり、前記マグネットにおける回転軸方向の端部側に設けられ、回転バランスを調整する調整部位が外周面に形成される。前記カバーは、筒状であり、前記バランス調整部の外周面に沿って前記回転軸方向に延在し、前記バランス調整部の前記調整部位を覆う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、モータの性能が低下することを防止できる回転電機用ロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るモータの側面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るロータの断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るロータの断面図である。
【図４】図４は、カバーの有無と無負荷電流値との関係を示す図である。
【図５】図５は、カバーの比重とロータの許容不釣り合いとの関係を示す図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例に係るロータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る回転電機用ロータについて図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、以下では、回転電機の一例としてインナーロータ型のブラシレスモータを挙げて説明する。
【００１０】
まず、図１を用いて実施形態に係るモータについて説明する。図１は、実施形態に係るモータ１の側面図である。
【００１１】
実施形態に係るモータ１は、ロータ２と、ステータ３とを備える。ロータ２は、モータ１における回転子であり、回転軸２１と、軸受部２２ａ，２２ｂとを備える。また、ロータ２は、ステータ３の内周面に対向する、いわゆるインナーロータ型である。また、ロータ２は、マグネット２３やカバー２６等をさらに備えるが、かかる点は図２で後述する。
【００１２】
軸受部２２ａ，２２ｂは、例えばボールベアリングであり、回転軸２１の外周面に固定され、回転軸２１を回転自在に支持する。具体的には、軸受部２２ａ，２２ｂは、回転軸方向において、マグネット２３（図２参照）およびバランス調整部２４，２５（図２参照）を間に挟み込む位置に１対設けられる。なお、軸受部２２ａ，２２ｂは、ボールベアリング等の転がり軸受に限定されず、すべり軸受や磁気軸受等といった他の構造の軸受けであってもよい。
【００１３】
ステータ３は、モータ１における固定子であり、例えばケイ素鋼板、電磁鋼板等といった軟磁性鋼板等の板状の金属部材が複数積まれて形成される円筒状の部材である。また、ステータ３は、周方向に沿って均等に複数配置され、それぞれがロータ２と対向する図示しないティースや、ティースに巻回される図示しないコイル等を備える。
【００１４】
次に、図２を用いて、実施形態に係るロータ２についてさらに説明する。図２は、実施形態に係るロータ２の断面図である。図２に示すように、ロータ２は、マグネット２３と、バランス調整部２４，２５と、カバー２６とをさらに備える。
【００１５】
マグネット２３は、筒状の永久磁石であり、回転軸２１の外周面に設けられる。具体的には、マグネット２３は、例えば接着部材によって内周面が回転軸２１の外周面に固定される。マグネット２３は、例えばフェライト磁石やネオジム磁石等を用いることができる。
【００１６】
バランス調整部２４，２５は、例えば真鍮やステンレス鋼等といった非磁性の金属材料であり、ロータ２における回転のアンバランスを調整する筒状の部材である。バランス調整部２４，２５は、マグネット２３における回転軸方向の端部側に設けられ、回転バランスを調整する調整部位２４ａ，２５ａが外周面に形成される。例えば、バランス調整部２４，２５は、マグネット２３の両側の端面に接して固定される。具体的には、バランス調整部２４，２５は、例えば接着部材によって内周面が回転軸２１の外周面に固定され、回転軸２１の回転動作に伴って回転する。
【００１７】
バランス調整部２４，２５は、調整部位２４ａ，２５ａが凹んだ形状である、いわゆるマイナスバランスによって回転バランスを調整する部材である。具体的には、凹状の調整部位２４ａ，２５ａは、外周面を径方向に掘削することで形成される。
【００１８】
なお、バランス調整部２４，２５は、必ずしもマグネット２３の両側の端面に設けられる、いわゆる２面バランスである必要はなく、マグネット２３のいずれか一方の端面にのみ設けられてもよい。
【００１９】
カバー２６は、バランス調整部２４，２５のバランス調整後（調整部位２４ａ，２５ａの形成後）に設けられ、例えば比較的比重が小さい材料、例えばアルミニウム等の金属や、プラスチック等の樹脂からなる筒状の部材である。
【００２０】
具体的には、カバー２６は、バランス調整部２４，２５の外周面に沿って回転軸方向に延在し、バランス調整部２４，２５の調整部位２４ａ，２５ａを覆う。また、カバー２６は、マグネット２３の外周面を覆う。なお、カバー２６は、回転軸方向において、マグネット２３の外周面全体にわたって覆ってもよく、あるいは外周面の一部を覆ってもよい。また、カバー２６は、１対の軸受部２２ａ，２２ｂによって挟持されるが、かかる点の詳細については図３で後述する。
【００２１】
ここで、従来のカバーについて説明する。従来のカバーは、バランス調整部における調整部位を覆わない位置に設けられていた。従って、回転バランスを調整する場合、バランス調整部の外周面のうち、カバーで覆っていない箇所を削ったり、パテを追加したりしていた。
【００２２】
しかしながら、従来は、モータの回転時に、調整部位の凹凸形状に起因して風損（空気抵抗による損失）が大きくなったり、調整部位の削りカスやパテ等の物質が周囲に飛散したりすることで、モータの性能が低下するおそれがあった。
【００２３】
そこで、実施形態に係るカバー２６は、調整部位２４ａ，２５ａを覆う位置に設けられる。これにより、モータ１の回転時に発生する風損を低減できるとともに、調整部位２４ａ，２５ａの削りカスやパテ等の物質の飛散を防止できる。すなわち、モータ１の性能が低下することを防止できる。
【００２４】
また、図２に示すように、カバー２６は、マグネット２３およびバランス調整部２４，２５の外周面全体にわたって延在する。つまり、カバー２６は、１対の軸受部２２ａ，２２ｂそれぞれまで延在する。かかる点について図３を用いて説明する。
【００２５】
図３は、実施形態に係るロータ２の断面図である。図３に示すように、軸受部２２ａは、内輪部２２ａ１を有し、かかる内輪部２２ａ１とボール部とが回転軸２１とともに回転動作する。
【００２６】
図３に示すように、カバー２６は、端部２６ａが内輪部２２ａ１に固定される。また、カバー２６の端部２６ａとは反対側の図示しない端部も軸受部２２ｂの内輪部に固定される。つまり、カバー２６は、１対の軸受部２２ａ，２２ｂによって挟持される。これにより、カバー２６の固定に接着部材等を使用する必要がない。従って、例えば接着部材の塗布量のバラつきなどといった製造公差によって回転のアンバランスが生じることを防止できるとともに、製造工数が増えることを防止できる。
【００２７】
なお、カバー２６は、１対の軸受部２２ａ，２２ｂによって挟持されて固定されたが、例えば接着部材によってカバー２６の内周面とマグネット２３の外周面とを接着固定してもよい。
【００２８】
次に、図４を用いて、カバー２６の有無と回転時の風損との関係について説明する。図４は、カバー２６と無負荷電流値との関係を示す図である。図４には、縦軸に無負荷電流値を示し、横軸にモータ１の回転数を示したグラフを示す。
【００２９】
図４のグラフには、「カバー有」および「カバー無」の場合のモータ１の無負荷電流値を示している。「カバー有」は、調整部位２４ａ，２５ａを覆うカバー２６がロータ２に設けられていることを示す。「カバー無」は、比較対象であり、ロータ２にカバー２６が設けられていないこと示す。
【００３０】
図４に示すように、回転数が３０，０００〜１００，０００ｍｉｎ−１の範囲において、「カバー有」は、「カバー無」に比べて、同一回転数で比較した場合に、無負荷電流値が小さい。つまり、実施形態に係るモータ１は、カバー２６を設けることにより、風損を低減することができる。
【００３１】
次に、図５を用いて、カバー２６の比重について説明する。図５は、カバー２６の比重とロータ２の許容不釣り合いとの関係を示す図である。ここで、許容不釣り合いとは、許容可能な釣り合い良さの範囲、つまり回転時にモータ１の性能に影響を与えない程度の許容可能なアンバランス量を指す。
【００３２】
図５に示すグラフでは、カバー２６を除くロータ２の比重を７．０、ロータ２の重量を１ｇとした場合に、カバー２６を追加することで生じる不釣り合い量を比重別に示している。なお、カバー２６は、バランス調整部２４，２５との間に０．０５ｍｍの隙間が存在し、カバー２６自体の厚みが０．３ｍｍであることとする。
【００３３】
ここで、釣合い良さの等級に対する許容残留比不釣り合いを示す図（ＪＩＳ  Ｂ  ０９０５−１９９２の図１）で、バランス規格Ｇ６．３を満たす５０，０００ｍｉｎ−１の電動機（例えば、モータ１）を想定した場合、ロータ２全体の許容不釣り合いは、０．１２ｍｇｃｍ／ｇとなる。そして、カバー２６で許される許容不釣り合いをその半分とした場合、０．０６ｍｇｃｍ／ｇとなる。
【００３４】
そして、一般的に、高速回転に対応可能なモータ１のロータ２の径は、おおむね１５ｍｍ以下であることを考慮すると、図５のグラフから、許容不釣り合い量０．０６ｍｇｃｍ／ｇを満たすカバー２６の比重は、３以下が好ましい。
【００３５】
換言すれば、カバー２６は、回転軸２１、マグネット２３およびバランス調整部２４，２５を総合した比重に対するカバー２６の比重の比率が３／７以下であることが好ましい。これにより、カバー２６をロータ２に設けた場合であっても、回転がアンバランスになることを防止できる。
【００３６】
なお、比重が３以下の材料としては、例えばアルミニウム（比重２．７）がある。また、図５に示すように、カバー２６は、比重が２以下であることがより好ましい。比重が２以下の材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）や、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等がある。これにより、ロータ２がより小型であっても対応可能となる。
【００３７】
次に、図６を用いて、カバー２６の他の例について説明する。図６は、実施形態の変形例に係るロータ２の断面図である。変形例に係るカバー２６は、有底筒状である点で、上記の実施形態に係るカバー２６と異なる。
【００３８】
具体的には、変形例に係るカバー２６は、端部２６ａが底面であるとともに、かかる底面には、回転軸２１が貫通する貫通孔が形成される。また、カバー２６の端部２６ａとは反対側の端部２６ｂは、回転軸方向においてバランス調整部２５と当接する。
【００３９】
具体的には、バランス調整部２５は、軸受部２２ｂ側の端部２５ｂが径方向へ突出した形状となっており、かかる端部２５ｂとカバー２６の端部２６ｂとが当接する。より具体的には、カバー２６は、軸受部２２ｂによってバランス調整部２５が押圧されることによって固定される。
【００４０】
これにより、例えば、軸受部２２ａ，２２ｂの内輪部２２ａ１，２２ｂ１が比較的小さいものであっても、カバー２６の径を内輪部に合わせて小さくすることなく、対応可能となる。
【００４１】
上述したように、実施形態に係る回転電機用ロータ２は、マグネット２３と、バランス調整部２４，２５と、カバー２６とを備える。マグネット２３は、回転軸２１の外周面に設けられる。バランス調整部２４，２５は、筒状であり、マグネット２３における回転軸方向の端部側に設けられ、回転バランスを調整する調整部位２４ａ，２５ａが外周面に形成される。カバー２６は、筒状であり、バランス調整部２４，２５の外周面に沿って回転軸方向に延在し、バランス調整部２４，２５の調整部位２４ａ，２５ａを覆う。これにより、モータ１の回転時に発生する風損を低減できるとともに、調整部位２４ａ，２５ａの削りカスやパテ等の物質の飛散を防止できるため、モータ１の性能が低下することを防止できる。
【００４２】
また、実施形態に係る回転電機用ロータ２において、マグネット２３は、筒状である。また、カバー２６は、マグネット２３の外周面を覆う。これにより、例えば、周囲から微小な物質が飛散してきた場合であっても、マグネット２３の外周面を保護できる。
【００４３】
また、実施形態に係る回転電機用ロータ２は、１対の軸受部２２ａ，２２ｂを備える。１対の軸受部２２ａ，２２ｂは、回転軸方向において、マグネット２３およびバランス調整部２４，２５を間に挟み込む位置に設けられ、回転軸２１を回転自在に支持する。カバー２６は、１対の軸受部２２ａ，２２ｂそれぞれまで延在する。これにより、カバー２６の固定に接着部材等を必要としないため、回転のアンバランスを生じにくくすることができるとともに、製造工数が増えることを防止できる。
【００４４】
また、実施形態に係る回転電機用ロータ２において、バランス調整部２４，２５は、調整部位２４ａ，２５ａが凹んだ形状である。これにより、バランス調整部２４，２５がマイナスバランスである場合に、風損の低減および飛散防止ができるため、モータ１の性能が低下することを防止できる。
【００４５】
また、実施形態に係る回転電機用ロータ２において、バランス調整部２４，２５は、マグネット２３における両側の端面に設けられる。これにより、バランス調整部２４，２５が２面バランスである場合に、風損の低減および飛散防止ができるため、モータ１の性能が低下することを防止できる。
【００４６】
また、実施形態に係る回転電機用ロータ２において、カバー２６は、回転軸２１、マグネット２３およびバランス調整部２４，２５を総合した比重に対するカバー２６の比重の比率が３／７以下である。これにより、カバー２６をロータ２に設けた場合であっても、回転がアンバランスになることを防止できる。
【００４７】
また、実施形態に係る回転電機用ロータ２において、カバー２６は、カバー２６の比重が３以下である。これにより、カバー２６の取り付けによる回転のアンバランスを生じにくくすることができる。
【００４８】
なお、上述の実施形態では、カバー２６は、マグネット２３およびバランス調整部２４，２５の外周面全体にわたって設けられたが、必ずしも外周面全体に設けられずともよく、少なくとも調整部位２４ａ，２５ａを覆えばよい。
【００４９】
つまり、カバー２６は、マグネット２３の外周面および調整部位２４ａ，２５ａ以外のバランス調整部２４，２５の外周面については覆わなくてもよい。これにより、ロータ２の重量を軽くできるため、回転効率を向上させることができる。
【００５０】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１モータ  ２ロータ  ３ステータ  ２１回転軸  ２２ａ，２２ｂ軸受部  ２３マグネット  ２４，２５バランス調整部  ２４ａ，２５ａ調整部位  ２６カバー
【図１】
2019037025.tif 000003
【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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