(57)【要約】【課題】回転子の切除や錘の固着を要することなく回転バランスの調整ができる回転装置の回転子を提供する。【解決手段】回転軸Ｃを中心に回転するモータ２の回転子８は、塑性変形可能なバランスプレート２２を有する。回転軸Ｃを中心とする回転子８の回転バランスを調整するために、バランスプレート２２には塑性変形によりバランス調整穴２２ａが形成されている。【選択図】図１
2019092274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転する回転装置の回転子であって、
塑性変形可能なバランス調整部を有し、
前記バランス調整部の一部は、前記回転軸を中心とする回転バランスを調整するために塑性変形されている、回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転子であって、
前記バランス調整部は塑性変形された凹部を有する、回転子。
【請求項３】
請求項１に記載の回転子であって、
前記バランス調整部は、前記回転軸の半径方向外方に突出し且つ塑性変形された突起を有する、回転子。
【請求項４】
請求項３に記載の回転子であって、
前記突起は前記回転軸の半径方向に圧縮変形されている、回転子。
【請求項５】
請求項３に記載の回転子であって、
前記突起は前記回転軸の周方向に屈曲変形されている、回転子。
【請求項６】
請求項３に記載の回転子であって、
前記突起は前記回転軸の軸方向に向けて屈曲変形されている、回転子。
【請求項７】
請求項１に記載の回転子であって、
前記バランス調整部は、前記回転軸の軸方向に突出し且つ屈曲変形された突起を有する、回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は回転装置の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子を高速回転させて所望の出力を発生させる回転装置においては、回転子に回転バランスの不均衡が生じていると振動の発生などの原因となる。そのため、回転バランスの不均衡を改善するために、回転装置の組立時に回転子のバランス調整が行われる。一般的なバランス調整の方法としては、回転子の一部を切除すること（特許文献１参照）、または、回転子に錘を付着させること（特許文献２参照）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３５０６１号公報
【特許文献２】特開平９−１３８９０１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、特許文献１のように回転子の一部を除去する方法では、切除された回転子の破片などが回転装置の内部、例えば回転軸と軸受けとの間に侵入し、回転子の回転が阻害される恐れがある。
【０００５】
また、特許文献２のように錘を付着させる方法では、回転装置の使用中に遠心力で錘が回転子から脱離する恐れがある。その場合、回転子の回転バランスの不均衡が生じるために回転装置の振動を抑制することができず、回転装置が故障する可能性がある。
【０００６】
そこで、本明細書に開示の技術は、回転子の切除や錘の付着を要することなく回転バランスの調整ができる回転装置の回転子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】
【０００７】
その一つの例は、回転軸を中心に回転する回転装置の回転子であって、塑性変形可能なバランス調整部を有し、前記バランス調整部の一部は前記回転軸を中心とする回転バランスを調整するために塑性変形されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、バランス調整部の塑性変形により回転子の回転バランスの調整が行われているため、回転子の切除や錘の付着が不要である。そのため、切除された回転子の破片や錘の脱離に起因する回転装置の故障を防止できる。なお、本明細書において回転バランスの調整とは回転バランスの不均衡を改善することを意味する。
【０００９】
前記回転子において、前記バランス調整部は塑性変形された凹部を有してもよい。
【００１０】
この構成によると、バランス調整部の表面の任意の位置に凹部を形成することができるため、回転体の回転バランスを精度よく調整できる。
【００１１】
前記回転子において、前記バランス調整部は前記回転軸の半径方向外方に突出し且つ塑性変形された突起を有してもよい。
【００１２】
この構成によると、突起は回転軸の半径方向外方に突出しているため、回転軸から塑性変形された部位までの距離が突起を設けない場合と比べて長くなる。そのため、塑性変形による回転バランスへの影響が大きくなり、回転バランスの調整が容易になる。
【００１３】
前記回転子において、前記突起は前記回転軸の半径方向に圧縮変形されていてもよい。
【００１４】
この構成によると、突起は回転軸の半径方向に圧縮されているため、バランス調整による回転子の寸法の変化が小さい。そのため、回転装置に回転子を搭載するために要する空間もバランス調整前後でほとんど変わらないため、回転装置の設計を容易に行うことができる。
【００１５】
前記回転子において、前記突起は前記回転軸の周方向に屈曲変形されていてもよい。
【００１６】
突起の屈曲は、屈曲方向及び屈曲長さ、すなわち突起の先端から屈曲される部位までの長さの調整が容易であるため、突起を圧縮する場合と比べて精度よく回転子のバランス調整を行うことができる。
【００１７】
前記回転子において、前記突起は前記回転軸の軸方向に向けて屈曲変形されていてもよい。
【００１８】
この構成によると、回転子の軸方向におけるバランスも調整できる。
【００１９】
前記回転子において、前記バランス調整部は、前記回転軸の軸方向に突出し且つ屈曲変形された突起を有してもよい。
【００２０】
この構成によると、突起が回転軸の軸方向に突出しているため、突起が半径方向外方に突出している場合と比べて回転子の外径を小さくすることができる。そのため、回転装置の径方向の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
前記回転装置の回転子は、回転子の部分切除や錘の付着を要することなく回転バランスが調整されている。そのため、切除された回転子の破片や錘の脱離に起因する回転装置の故障を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１のモータの断面図である。
【図２】実施形態２のバランス調整前の回転子の斜視図である。
【図３】実施形態２のバランス調整後の回転子の斜視図である。
【図４】実施形態３の回転子の斜視図である。
【図５】実施形態４の回転子の斜視図である。
【図６】実施形態５のバランス調整前の回転子の斜視図である。
【図７】実施形態５のバランス調整後の回転子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［実施形態１］
以下、実施形態１の回転子について図１を参照しながら説明する。図１は回転子を備えるモータの断面図である。
【００２４】
＜回転装置の構成＞
図１に示すように、モータ２は電動モータであり、ケース４と、ケース４の内周面に取り付けられた固定子６と、ケース４の内部に収容された回転子８とを有する。
【００２５】
ケース４は、有底筒状に形成されたケース本体１０と、ケース本体１０の開口部を塞ぐ蓋１２とからなる。ケース４にはベアリング１４，１６が設けられており、回転子８のシャフト１８を回転自在に支持している。
【００２６】
固定子６は、ケース本体１０の内周面に相互に対向するよう取り付けられた第１固定子６ａと第２固定子６ｂとからなる。各固定子６ａ、６ｂは、フェライト磁石などの磁性材料からなっており、略円弧状の断面を有する屈曲板状に形成されている。
【００２７】
回転子８は、シャフト１８と、シャフト１８に銅線が巻かれたコイル２０と、コイル２０の両端に配置された一対のバランスプレート２２と、コイル２０の銅線に電気的に接続された整流子２４とを備える。シャフト１８は、回転子８の回転中心である回転軸Ｃと同軸に延びている。バランスプレート２２は、鉄などの塑性変形可能な材料を用いてプレス成型により略円盤状に形成されており、回転軸Ｃの軸方向においてコイル２０の両側に位置するようシャフト１８に固定されている。また、バランスプレート２２は、その外周面にバランス調整穴２２ａを有する。詳しくは後述するが、バランス調整穴２２ａは、回転軸Ｃを中心とする回転子８の回転バランスを調整するために塑性変形により形成されている。回転子８の整流子２４は、導電性材料から略円筒状に成形されており、シャフト１８に取り付けられている。なお、回転子８が回転時に固定子６と接触しないように、コイル２０及びバランスプレート２２は固定子６から所定の隙間を隔てて配置されている。
【００２８】
蓋１２には、導電性材料からなる複数組（図１においては３組）のブラシ２６と、各ブラシ２６に電気的に接続された複数（図１においては２個）の接続端子２８が取り付けられている。ブラシ２６は、整流子２４に摺接して電流を流すように構成されている。接続端子２８は蓋１２から外部に突出する接続端部３０を有している。接続端部３０は、モータ２に電流を供給するために外部電源（図示しない）に接続される。
【００２９】
蓋１２の内側中央部には凹状の収容部３２が形成されており、収容部３２内にベアリング１４が非回転状態で固定されている。そして、ベアリング１４はシャフト１８の一端部を回転自在に支持している。
【００３０】
一方、ケース本体１０の底部１０ａ（図１における右壁部）には、ベアリング１６が非回転状態で固定されている。ベアリング１６は、シャフト１８の端部近傍を回転自在に支持している。
【００３１】
＜回転子のバランス調整方法＞
続いて回転子８のバランス調整方法、より詳しくはバランスプレート２２にバランス調整穴２２ａを形成する方法について説明する。
【００３２】
先ず、回転子８を組み立てた後に、回転子８の回転時のアンバランス量を測定する。測定されたアンバランス量から、回転バランスの不均衡を解消するために必要なバランス調整穴２２ａの形成位置、大きさ、及び形状を算出する。そして、算出結果に基づきバランスプレート２２の外周面をパンチ等を用いて塑性変形させることで、バランス調整穴２２ａを形成する。ここで、アンバランス量は回転子８の回転時における質量の偏りと該偏りの回転軸Ｃからの距離、すなわち半径とによって決まる。そのため、バランス調整穴２２ａを形成することにより質量の偏りの回転軸Ｃからの距離を変化させることにより、回転子８の回転バランスを調整することができる。本実施形態においては、回転バランスの重い位置にバランス調整穴２２ａが形成されている。なお、図１に示す一対のバランスプレート２２にはそれぞれ１個のバランス調整穴２２ａが形成されているが、バランス調整穴２２ａの数、位置、及び形状は必要に応じて任意に変更可能である。また、バランス調整穴２２ａはバランスプレート２２の側面、より詳しくは軸方向を向く面に形成されてもよい。バランスプレート２２は本明細書における「バランス調整部」に相当し、バランス調整穴２２ａは「凹部」に相当する。
【００３３】
＜実施形態１の利点＞
実施形態１によると、バランスプレート２２を塑性変形させてバランス調整穴２２ａを形成することにより、回転子８のバランス調整が行われている。そのため、バランス調整のために回転子８の一部を切除したり、錘を付与する必要がない。したがって、バランス調整のために切除した回転子の破片により回転子の回転が阻害されたり、回転子の回転中に錘が脱離して回転バランスが崩れる恐れが無い。
【００３４】
また、バランス調整穴２２ａは、バランスプレート２２の表面を凹状に塑性変形することにより形成されている。そのため、バランス調整穴２２ａはバランスプレート２２の表面であれば任意の位置に形成でき、回転バランスを精度よく調整できる。
【００３５】
［実施形態２］
次に、実施形態２について図２及び図３を参照しながら説明する。図２はバランス調整前の回転子の斜視図であり、図３はバランス調整後の回転子の斜視図である。なお、実施形態２は実施形態１の回転子のバランスプレートの形状を変更したものであるため、変更箇所のみを説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００３６】
＜回転子の構成＞
先ず、バランス調整前の回転子４０について説明する。図２に示すように、回転子４０は、外周面から回転軸Ｃの半径方向外方に突出する円柱状の４本の突起４２ａを有する略円盤状に形成された一対のバランスプレート４２を有する。突起４２ａは、回転軸Ｃを中心とする周方向において等間隔に配置されている。なお、バランスプレート４２と突起４２ａとは、プレス成型等により一体に成形されている。また、本実施形態のバランスプレート４２は４本の突起４２ａを有しているが、突起４２ａの数は３本以上の任意の数に変更可能であり、数は多いほど好ましい。また、突起４２ａの形状は四角柱等であってもよい。
【００３７】
＜回転子のバランス調整方法＞
続いて回転子４０のバランス調整方法について説明する。
【００３８】
回転子４０を組み立てた後に、回転子４０の回転時のアンバランス量を測定する。測定されたアンバランス量から、回転バランスの不均衡を解消するために圧縮変形すべき突起４２ａを特定し、その圧縮量を算出する。なお、回転バランスが重い部位にある突起４２ａが圧縮対象として特定される。そして、算出結果に基づき突起４２ａをプレス加工等により回転軸Ｃの半径方向内方に塑性変形、すなわち圧縮変形させて圧縮突起４２ｂ（図３参照）を形成することにより、回転子４０の回転バランスを調整する。本実施形態のモータ２は、このように形成された回転子４０を備える。本実施形態のバランスプレート４２はそれぞれ１個の圧縮突起４２ｂを有しているが、それぞれ複数の圧縮突起４２ｂを有していてもよい。また、各圧縮突起４２ｂの圧縮量は相互に異なっていてもよい。
【００３９】
＜実施形態２の利点＞
実施形態２によると、突起４２ａ及び圧縮突起４２ｂがバランスプレート４２の外周面から半径方向外方に突出している。この構成により、突起４２ａを塑性変形することによる回転バランスの変化はバランスプレート４２の円盤形状部を塑性変形することによる変化よりも大きくなる。そのため、回転子４０の回転バランスの調整を容易に行うことができる。
【００４０】
また、圧縮突起４２ｂは突起４２ａを回転軸Ｃの半径方向内方に圧縮して形成される。そのため、回転子４０はバランス調整による寸法の変化が小さく、モータ２に回転子４０を搭載するために要する空間がバランス調整前後でほとんど変わらないため、モータ２の設計を容易に行うことができる。
【００４１】
［実施形態３］
次に、実施形態３について図４を参照しながら説明する。図４は回転子の斜視図である。なお、実施形態３は実施形態２の塑性変形された突起の形状を変更したものであるため、変更箇所のみを説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００４２】
図４に示すように、回転子５０のバランスプレート４２は回転軸Ｃの周方向に屈曲変形された屈曲突起４２ｃを有している。なお、図４に示す一対のバランスプレート４２は、それぞれ１個の屈曲突起４２ｃを有しているが、複数の屈曲突起４２ｃを有していてもよい。また、屈曲突起４２ｃは相互に異なる方向に屈曲されていてもよい。
【００４３】
＜回転子のバランス調整方法＞
続いて回転子５０のバランス調整方法について説明する。なお、バランス調整前の回転子５０の形状は、実施形態２におけるバランス調整前の回転子４０の形状と同一である。先ず、バランス未調整の回転子５０の回転時のアンバランス量を測定する。測定されたアンバランス量から、アンバランスを解消するために屈曲変形すべき突起４２ａを特定し、屈曲させる方向と突起４２ａの先端から屈曲させる部位までの長さ（以下、屈曲長さという）を算出する。なお、回転バランスが重い部位にある突起４２ａが屈曲対象として選択される。そして、算出結果に基づき突起４２ａを回転軸Ｃに対して周方向に塑性変形させて屈曲突起４２ｃ（図４参照）を形成することにより、回転子５０の回転バランスを調整する。本実施形態のモータ２は、このように形成された回転子５０を備える。
【００４４】
＜実施形態３の利点＞
実施形態３によると、屈曲突起４２ｃは突起４２ａを屈曲することにより形成されている。突起４２ａの屈曲は屈曲方向及び屈曲長さの調整が容易であるため、突起４２ａを圧縮する場合と比べて精度よく回転子５０のバランス調整を行うことができる。
【００４５】
［実施形態４］
次に、実施形態４について図５を参照しながら説明する。図５は回転子の斜視図である。なお、実施形態４は実施形態３の屈曲突起の形状を変更したものであるため、変更箇所のみを説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、回転子６０のバランスプレート４２は回転軸Ｃの軸方向、より詳しくは回転軸Ｃと平行な方向（図５において右方向）に向けて屈曲された屈曲突起４２ｄを有している。なお、図５に示す一対のバランスプレート４２は、それぞれ１個の屈曲突起４２ｄを有しているが、複数の屈曲突起４２ｄを有していてもよい。また、屈曲突起４２ｄは相互に異なる方向に屈曲されていてもよい。
【００４７】
＜実施形態４の利点＞
実施形態４によると、屈曲突起４２ｄは回転軸Ｃの軸方向に屈曲されている。そのため、回転子６０の軸方向におけるバランスも調整できる。
【００４８】
［実施形態５］
次に、実施形態５について図６及び図７を参照しながら説明する。図６はバランス調整前の回転子の斜視図であり、図７はバランス調整後の回転子の斜視図である。なお、実施形態５は実施形態３の回転子のバランスプレートの形状を変更したものであるため、変更箇所のみを説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００４９】
＜回転子の構成＞
先ず、バランス調整前の回転子７０について説明する。図６に示すように、回転子７０は略円盤状に形成された一対のバランスプレート７２を有する。それぞれのバランスプレート７２は、側面、より詳しくは円形の端面から回転軸Ｃの軸方向に突出する４本の円柱状の突起７２ａを備える。突起７２ａは、塑性変形可能に形成されており、回転軸Ｃを中心とする周方向において等間隔に配置されている。なお、本実施形態のバランスプレート７２は４本の突起７２ａを有しているが、突起７２ａの数は３本以上の任意の数に変更可能であり、数は多いほど好ましい。また、突起７２ａの形状は四角柱等であってもよい。
【００５０】
＜回転子のバランス調整方法＞
続いて回転子７０のバランス調整方法について説明する。
【００５１】
先ず、回転子７０を組み立てた後に、回転子７０の回転時のアンバランス量を測定する。測定されたアンバランス量から、アンバランスを解消するために屈曲すべき突起７２ａと屈曲長さを算出する。そして、算出結果に基づき突起７２ａを回転軸Ｃに対して半径方向内方に屈曲変形、すなわち塑性変形させて屈曲突起７２ｂ（図７参照）を形成することにより、回転子７０のバランスを調整する。本実施形態のモータ２は、このように形成された回転子７０を備える。なお、図７に示す一対のバランスプレート７２は、それぞれ１個の屈曲突起７２ｂを有しているが、複数の屈曲突起７２ｂを有してもよい。また、屈曲突起７２ｂは、半径方向内方に限らず、半径方向外方、周方向など任意の方向に屈曲されていてもよい。
【００５２】
＜実施形態５の利点＞
実施形態５によると、屈曲突起７２ｂは、バランスプレート７２の側面から軸方向に突出する突起７２ａを半径方向内方に屈曲することにより形成されている。そのため、突起が半径方向外方に突出している実施形態２から４と比べて、回転子７０の半径方向の寸法を小さくすることができる。その結果、モータ２の径方向における小型化を図ることができる。
【００５３】
［他の実施形態］
本開示の技術は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、回転子は圧縮突起と屈曲突起の両方を有してもよい。また、屈曲突起は、軸方向、回転軸Ｃを中心とする半径方向、又は回転軸Ｃを中心とする周方向に対して斜めに屈曲されていてもよい。また、回転子が複数の屈曲突起を有する場合は、該屈曲突起は相互に異なる方向に屈曲されていてもよい。また、回転装置は電動モータに限定されず、回転子を回転することにより出力を得る装置であれば如何なる装置であってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
２            モータ（回転装置）
８，４０，５０，６０，７０  回転子
２２，４２，７２     バランスプレート（バランス調整部）
２２ａ        バランス調整穴（凹部）
４２ｂ        圧縮突起（突起）
４２ｃ，４２ｄ，７２ｂ      屈曲突起（突起）
Ｃ            回転軸
【図１】
2019092274.tif 000003
【図２】
2019092274.tif 000004
【図３】
2019092274.tif 000005
【図４】
2019092274.tif 000006
【図５】
2019092274.tif 000007
【図６】
2019092274.tif 000008
【図７】
2019092274.tif 000009