(57)【要約】【課題】ロータが軸線周りに回転したときにロータが振動するのを抑えた回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１は、筒状の周壁部４７を有するロータ４６と、周壁部４７を径方向に挟むように配置され、ロータ４６に軸線Ｏ周りの回転力を付与する第１ステータ６１及び第２ステータ６６と、周壁部４７を軸線Ｏ周りに回転可能に支持する第１軸受け３６と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の周壁部を有するロータと、
前記周壁部を径方向に挟むように配置され、前記ロータに軸線周りの回転力を付与する第１ステータ及び第２ステータと、
前記周壁部を前記軸線周りに回転可能に支持する第１軸受けと、
を備える回転電機。
【請求項２】
前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第１端部に設けられた底壁部を有し、
前記第１軸受けは、前記周壁部の前記軸線方向の第２端部を支持する請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第１端部に設けられた底壁部を有し、
前記軸線上に配置され、前記底壁部に固定された軸部材を備える請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記軸部材を前記軸線周りに回転可能に支持する第２軸受けを備える請求項３に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カップ状に形成されたロータを備える回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。ロータは、円板状の底壁部と、底壁部の外周縁部から底壁部の厚さ方向に延びる筒状の周壁部と、を備えている。ロータの周壁部には、マグネットが固定されている。ステータは、カバーの内側に固定されている。
回転電機のハウジング内には、２つの軸受けが内嵌めされている。２つの軸受けには、シャフトが挿通されている。２つの軸受けは、シャフトを回転可能に支持している。このシャフトは、ロータに結合されている。
【０００３】
このように構成された回転電機では、ステータにより、マグネットを介してロータに回転力が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６３１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転電機の高出力化のために、２つのステータを備える、いわゆるダブルステータ構造の回転電機が検討されている。この種の回転電機では、２つのステータがロータの周壁部を挟むように配置されている。２つのステータにより、ロータにさらに大きな回転力が伝達される。
【０００６】
一方で、例えば、回転電機の軽量化のために、ロータの厚さを薄くすること等が検討されている。この場合、ロータが軸線周りに回転したときに、ロータが振動する虞がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ロータが軸線周りに回転したときにロータが振動するのを抑えた回転電機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】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の回転電機は、筒状の周壁部を有するロータと、前記周壁部を径方向に挟むように配置され、前記ロータに軸線周りの回転力を付与する第１ステータ及び第２ステータと、前記周壁部を前記軸線周りに回転可能に支持する第１軸受けと、を備えることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、周壁部はロータの中でも径の大きい部分であるため、例えばロータに作用するトルクが大きい場合であっても、周壁部を支持する第１軸受けによりロータを軸線周りに安定して支持することができる。従って、ロータが軸線周りに回転したときに、ロータが振動するのを抑えることができる。
【００１０】
また、上記の回転電機において、前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第１端部に設けられた底壁部を有し、前記第１軸受けは、前記周壁部の前記軸線方向の第２端部を支持してもよい。
この発明によれば、ロータのうち振動しやすい周壁部の軸線方向の第２端部を、第１軸受けにより確実に支持することができる。
【００１１】
また、上記の回転電機において、前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第１端部に設けられた底壁部を有し、前記軸線上に配置され、前記底壁部に固定された軸部材を備えてもよい。
この発明によれば、ロータに生じた駆動力を、軸部材を介して外部に容易に取出すことができる。
【００１２】
また、上記の回転電機において、前記軸部材を前記軸線周りに回転可能に支持する第２軸受けを備えてもよい。
この発明によれば、第１軸受け及び第２軸受けにより、ロータ及び軸部材が振動するのをより確実に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の回転電機によれば、ロータが軸線周りに回転したときにロータが振動するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の回転電機の斜視図である。
【図２】同回転電機を破断した斜視図である。
【図３】同回転電機の縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の回転電機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る回転電機の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
図１から図３に示すように、本実施形態の回転電機（モータ）１は、筐体１１と、第１軸受け３６及び第２軸受け４１と、ロータ４６と、シャフト（軸部材）５６と、第１ステータ６１及び第２ステータ６６と、を備えている。なお、図３では、回転電機１の断面形状のうち、筐体１１の軸線Ｏに対する一方側の形状のみを示している。
【００１６】
筐体１１は、有頂の円筒状に形成された本体１２と、蓋１３と、を備えている。
本体１２は、円板状に形成された頂壁部１５と、頂壁部１５の外周縁部から頂壁部１５の厚さ方向に延びる周壁部１６と、を備えている。
以下では、筐体１１からシャフト５６が突出する向きを前方、その逆向きを後方と言う。前方、後方は、軸線Ｏ方向の一方側又は他方側である。筐体１１の軸線Ｏに直交する方向を径方向と言い、軸線Ｏ周りに周回する方向を周方向と言う。
【００１７】
図２及び図３に示すように、頂壁部１５における軸線Ｏ上には、頂壁部１５を軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１８が形成されている。頂壁部１５のうち貫通孔１８の前端部における開口周縁部には、貫通孔１８の他の部分よりも内径の大きい段部１８ａが形成されている（図３参照）。
頂壁部１５の後面には、円筒状に形成された延長部材１９が固定されている。延長部材１９は、軸線Ｏと同軸に配置されている。延長部材１９の内周面は、貫通孔１８の内周面と面一である。延長部材１９の外径は、段部１８ａの内径と同等である。
延長部材１９の外周面の後端部には、延長部材１９の他の部分よりも外径の小さい段部１９ａが形成されている（図３参照）。
【００１８】
頂壁部１５には、頂壁部１５の前面から後方に向かって凹んだ第１環状溝２３が形成されている。第１環状溝２３は、貫通孔１８を径方向外側から囲うように、貫通孔１８と同軸に形成されている。第１環状溝２３は、頂壁部１５の後面に達していなく、頂壁部１５の後面近傍まで延びている。
第１環状溝２３の底面には、後方に向かって延びる連通孔２４が形成されている。連通孔２４の径は、第１環状溝２３の幅よりも小さい。連通孔２４は、頂壁部１５の後面に達している。本実施形態では、連通孔２４は、軸線Ｏ周りに複数（本実施形態では３つ。一部の連通孔２４は不図示）形成されている。複数の連通孔２４は、軸線Ｏ周りに等角度ごとに形成されている。
【００１９】
頂壁部１５には、頂壁部１５の前面から後方に向かって凹んだ溝部２７が形成されている。
溝部２７は、第１環状溝２３から径方向外側に向かって直線状に延びている。溝部２７における軸線Ｏとは反対側の端部は、頂壁部１５の径方向外側の端に達していなく、頂壁部１５の径方向外側の端近傍まで延びている。
溝部２７は、周方向において、連通孔２４に対応する向きに形成されている。すなわち、溝部２７は連通孔２４に対応して複数（本実施形態では３つ）形成されている（図１参照）。
【００２０】
頂壁部１５には、溝部２７における軸線Ｏとは反対側の端部から後方に向かって延びる外側連通孔２８が形成されている。なお、連通孔２４、第１環状溝２３、溝部２７、及び外側連通孔２８で、案内路２９を構成する。
外側連通孔２８は、頂壁部１５の後面に達している。
頂壁部１５には、頂壁部１５の後面から前方に向かって凹んだ第２環状溝３０が形成されている。第２環状溝３０は、第１環状溝２３と外側連通孔２８との間に、第１環状溝２３と同軸に形成されている。第２環状溝３０は、頂壁部１５の前面及び溝部２７に達していなく、溝部２７近傍まで延びている。
図３に示すように、第２環状溝３０の内周面のうちの後方の部分には、第２環状溝３０の内周面の他の部分よりも内径の大きい段部３０ａが形成されている。
【００２１】
周壁部１６は、円筒状に形成され、頂壁部１５から後方に向かって延びている。周壁部１６には、互いに周方向に間隔を空けて複数の窓孔１６ａが形成されている。
本体１２を構成する頂壁部１５、周壁部１６、及び延長部材１９は、例えばアルミニウム等の金属で一体に形成されている。
蓋１３は、円板状に形成されている。蓋１３は、周壁部１６の後端部の開口を塞いでいる。蓋１３と周壁部１６とは、図示しないボルト等により固定されている。
【００２２】
第１軸受け３６及び第２軸受け４１には、それぞれボールベアリングが用いられている。第１軸受け３６の内径は、第２軸受け４１の外径よりも大きい。第２軸受け４１の内径は、本体１２の頂壁部１５の貫通孔１８の内径よりも小さい。
第１軸受け３６は、本体１２の第２環状溝３０内に軸線Ｏと同軸に配置されている。図３に示すように、第１軸受け３６の内輪は、本体１２における第２環状溝３０の段部３０ａに接着剤等により固定されている。なお、第１軸受け３６の内輪の固定は、接着剤等の固着部材を用いず、圧入等の機械的な固定であってもよい。
第２軸受け４１は、貫通孔１８の段部１８ａ内に軸線Ｏと同軸に配置されている。第２軸受け４１の外輪は、貫通孔１８の段部１８ａに固定されている。第２軸受け４１の前面は、本体１２の頂壁部１５の前面と面一である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ロータ４６は、周壁部４７と、底壁部４８と、を備えている。
周壁部４７は、円筒状に形成されている。周壁部４７は、軸線Ｏと同軸に配置されている。図３に示すように、周壁部４７の内周面の前端部（周壁部の軸線方向の第２端部）には、周壁部４７の内周面の他の部分よりも内径の大きい段部４７ａが形成されている。周壁部４７における段部４７ａよりも後方には、マグネット４９が固定されている。マグネット４９の径方向内側及び径方向外側は、それぞれ外部に露出している。
周壁部４７の段部４７ａは、本体１２の第２環状溝３０内に配置されている。段部４７ａには、第１軸受け３６の外輪が固定されている。第１軸受け３６は、周壁部４７の段部４７ａを支持している。この例では、第１軸受け３６は、周壁部４７の径方向内側に配置されている。第１軸受け３６は、周壁部４７を軸線Ｏ周りに回転可能に支持している。
なお、第１軸受け３６の外輪が本体１２の第２環状溝３０に固定され、第１軸受け３６の内輪が周壁部４７に固定される構成としてもよい。
【００２４】
図２及び図３に示すように、底壁部４８は、円板状に形成されている。底壁部４８の外径、及び周壁部４７の外径は、互いに同等である。底壁部４８は、周壁部４７の後端部（周壁部の軸線方向の第１端部）に設けられている。
本実施形態では、底壁部４８は周壁部４７の後端部を閉塞している。なお、底壁部４８に、例えば肉盗み用の孔等が形成され、底壁部４８が周壁部４７の後端部を閉塞していなくてもよい。
【００２５】
周壁部４７及び底壁部４８を備えるロータ４６は、いわゆるカップ状に形成されている。第１軸受け３６は、ロータ４６の開口端を支持している。
なお、ロータ４６の質量を低減させる等の目的のために、ロータ４６に肉盗み用の孔や切欠き等を形成してもよい。
【００２６】
シャフト５６は、軸線Ｏに沿って延びる棒状に形成されている。シャフト５６は、後端部が周壁部４７に対向するように軸線Ｏ上に配置されている。シャフト５６の後端部は、底壁部４８の前面に固定されている。
シャフト５６は、本体１２の頂壁部１５の貫通孔１８、及び第２軸受け４１内にそれぞれ挿入されている。シャフト５６と貫通孔１８との間には、隙間が形成されている。シャフト５６の軸線Ｏ方向における中間部は、第２軸受け４１の内輪に固定されている。第２軸受け４１は、シャフト５６を軸線Ｏ周りに回転可能に支持している。
【００２７】
第１ステータ６１は、マグネット４９の径方向内側において、マグネット４９に対向するように配置されている。第１ステータ６１は、延長部材１９の段部１９ａに固定されている。第１ステータ６１には、第１巻線６２が巻回されている。第１ステータ６１に巻回された第１巻線６２は、第１コイル６３を構成している。第１巻線６２は、第１電線６４と、第１電線６４の外面を覆う第１絶縁被覆（符号省略）と、を備えている。
第２ステータ６６は、マグネット４９の径方向外側において、マグネット４９に対向するように配置されている。第２ステータ６６は、本体１２の周壁部１６の内周面に固定されている。ステータ６１，６６は、周壁部４７のマグネット４９を径方向（ラジアル）に挟むように配置されている。
第２ステータ６６には、第２巻線６７が巻回されている。第２ステータ６６に巻回された第２巻線６７は、第２コイル６８を構成している。第２巻線６７は、第２電線６９と、第２電線６９の外面を覆う第２絶縁被覆（符号省略）と、を備えている。
【００２８】
第１巻線６２の第１電線６４と、第２巻線６７の第２電線６９とは、接続線７１の接続電線７２によりそれぞれ電気的に接続されている。接続線７１は、前述の接続電線７２と、接続電線７２の外面を覆う絶縁被覆（符号省略）と、を備えている。
接続線７１は、本体１２の案内路２９内を通して引き回されている。接続線７１は、案内路２９内でたるまないように、接続線７１の長さが調節されていることが好ましい。
【００２９】
例えば、第２巻線６７は、図示しない配線を介して、交流の電力源に接続される。電力源から供給される交流電力によりステータ６１，６６の極性が周期的に切り替わることにより、ロータ４６に軸線Ｏ周りの回転力が付与される。この回転力は、シャフト５６を介して回転電機１の外部に出力される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の回転電機１によれば、周壁部４７はロータ４６の中でも径の大きい部分であるため、例えばロータ４６に作用するトルクが大きい場合であっても、周壁部４７を支持する第１軸受け３６によりロータ４６を軸線Ｏ周りに安定して支持することができる。従って、ロータ４６が軸線Ｏ周りに回転したときに、ロータ４６が振動するのを抑えることができる。このため、回転電機１の品質及び性能を安定させることができる。
周壁部４７の前端部は、片持ち梁の先端部のような状態になるため、振動しやすい。第１軸受け３６が周壁部４７の前端部を支持するため、ロータ４６のうち振動しやすい周壁部４７の前端部を、第１軸受け３６により確実に支持することができる。
【００３１】
回転電機１が、シャフト５６を備えている。このため、ロータ４６に生じた駆動力を、シャフト５６を介して外部に容易に取出すことができる。また、シャフト５６の後端部が周壁部４７に対向するように配置されていて、底壁部４８に対してシャフト５６及び周壁部４７が同じ側に配置されているため、回転電機１の軸線Ｏ方向の長さを短く抑えることができる。
回転電機１が、第２軸受け４１を備えている。従って、第１軸受け３６及び第２軸受け４１により、ロータ４６及びシャフト５６が振動するのをより確実に抑えることができる。
【００３２】
なお、第１軸受け３６は、ロータ４６の周壁部４７の径方向外側に配置され、周壁部４７を周壁部４７の径方向外側から支持していてもよい。
ロータ４６が軸線Ｏ周りに高速で回転するほど、周壁部４７は遠心力により径方向外側にさらに広がろうとする。この場合であっても、第１軸受け３６は周壁部４７の径方向外側に配置されているため、径方向外側に広がろうとする周壁部４７を第１軸受け３６により確実に支持することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図４に示すように、本実施形態の回転電機２は、第１実施形態の回転電機１の筐体１１及びロータ４６に代えて、筐体７６及びロータ８１を備えている。
なお、図４では、回転電機２の断面形状のうち、筐体７６の軸線Ｏに対する一方側の形状のみを示している。
【００３４】
筐体７６は、頂壁部７７及び周壁部７８を備え、有頂の円筒状に形成されている。頂壁部７７の中心には、貫通孔７７ａが形成されている。第２軸受け４１は、貫通孔７７ａ内に軸線Ｏと同軸に配置されている。第２軸受け４１の外輪は、貫通孔７７ａの内周面に固定されている。第２軸受け４１の内輪は、シャフト５６の後端部に固定されている。
周壁部７８は、円筒状に形成され、頂壁部７７から後方に向かって延びている。周壁部７８の後端部には、連結部材７９が設けられている。連結部材７９は、周壁部７８内に配置されている。連結部材７９には、第１軸受け３６の内輪が固定されている。
【００３５】
ロータ８１は、周壁部８２と、底壁部８３と、を備えている。
周壁部８２は、円筒状に形成されている。周壁部８２は、軸線Ｏと同軸に配置されている。周壁部８２の内周面の後端部（周壁部の軸線方向の第２端部）には、周壁部８２の内周面の他の部分よりも内径の大きい段部８２ａが形成されている。この段部８２ａに、第１軸受け３６の外輪が固定されている。
なお、段部が周壁部８２の他の部分よりも外径が小さく形成されてもよい。そして、第１軸受け３６の内輪が周壁部８２のこの段部に固定され、第１軸受け３６の外輪が連結部材７９に固定される構成としてもよい。
周壁部８２には、マグネット４９が固定されている。マグネット４９の径方向内側及び径方向外側は、それぞれ外部に露出している。
底壁部８３は、周壁部８２の前端部（周壁部の軸線方向の第１端部）に設けられている。底壁部８３の前面には、シャフト５６の後端が固定されている。
【００３６】
第１ステータ６１は、連結部材７９に固定されている。第２ステータ６６は、周壁部７８の内周面に固定されている。接続線７１は、連結部材７９に形成された案内路７９ａ内を通して引き回されている。
このように構成された、本実施形態の回転電機２によっても、ロータ８１が軸線Ｏ周りに回転したときにロータ８１が振動するのを抑えることができる。
【００３７】
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態では、回転電機１は、筐体１１、第２軸受け４１、及びシャフト５６を備えなくてもよい。第２実施形態の回転電機２についても同様である。
【符号の説明】
【００３８】
１，２  回転電機
３６  第１軸受け
４１  第２軸受け
４６，８１  ロータ
４７，８２  周壁部
４８，８３  底壁部
５６  シャフト（軸部材）
６１  第１ステータ
６６  第２ステータ
Ｏ    軸線
【図１】
2019205325.tif 000003
【図２】
2019205325.tif 000004
【図３】
2019205325.tif 000005
【図４】
2019205325.tif 000006