(57)【要約】【課題】回転子軸長を短くして小型化が可能な回転電機を提供する。【解決手段】お互いの内外周面間に所定のギャップ１３を介して配設される固定子１１および回転子１２でなる回転電機において、固定子１１の内周面、すなわち各磁極テイース１１ａの先端部に、回転子１２の外周面との間に所定の間隙を介し、例えば非磁性金属材料や高分子材料の板状部材を丸めて形成された円筒状部材１４を嵌着し、この円筒状部材１４の内周面にグリースやオイル等の作動流体を塗布することにより、円筒状部材１４を介して固定子１１に軸受機能を持たせる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
お互いの周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなる回転電機において、上記回転子の周面との間に所定の間隙を介して上記固定子の周面に非磁性の円筒状部材が嵌着されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
上記円筒状部材の周面に動圧発生溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
上記回転子の周面に動圧発生溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
上記円筒状部材は上記固定子および回転子の軸方向両端に配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項５】
上記円筒状部材の周面には作動流体が塗布されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項６】
お互いの周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなる回転電機において、一端が上記固定子の各磁極テイースにそれぞれ固着され、他端側が上記ギャップ内を周方向に延在して配設される薄板状部材を備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
上記薄板状部材は上記磁極テイースを覆う絶縁部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項６記載の回転電機。
【請求項８】
上記薄板状部材は上記固定子および回転子の軸方向両端に配設されていることを特徴とする請求項６または７に記載の回転電機。
【請求項９】
上記薄板状部材には作動流体が塗布されていることを特徴とする請求項６または７に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、お互いの周面間に形成されるギャップ内に軸受を備え、小型化を図ることが可能な回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機は例えばビギナーズブックス６「はじめてのモータ技術」（工業調査会発行）の第２５頁等に記載されているように、図示はしないが、一般的にお互いの内外周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなり、回転子の両端に形成された両回転子軸が軸受により支承されることにより回転子が回転可能に構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機は以上のように、回転子の両端に形成された両回転子軸がそれぞれ軸受により支承されているため、軸受が配置される分だけ軸方向の長さが長くなり、又、回転子に作用する負荷容量が大きくなると、さらに軸受の幅、すなわち軸方向の長さを増やさなければならず、小型化が困難であるという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するために成されたもので、小型化が可能な回転電機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機は、お互いの周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなる回転電機において、回転子の周面との間に所定の間隙を介して固定子の周面に非磁性の円筒状部材が嵌着されたものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係る回転電機は、請求項１において、円筒状部材の周面に動圧発生溝が形成されたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係る回転電機は、請求項１において、回転子の周面に動圧発生溝が形成されたものである。
【０００８】
又、この発明の請求項４に係る回転電機は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、円筒状部材は固定子および回転子の軸方向両端に配設されたものである。
【０００９】
又、この発明の請求項５に係る回転電機は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、円筒状の周面に作動流体が塗布されたものである。
【００１０】
又、この発明の請求項６に係る回転電機は、お互いの周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなる回転電機において、一端が固定子の各磁極テイースにそれぞれ固着され、他端側がギャップ内を周方向に延在して配設される薄板状部材を備えたものである。
【００１１】
又、この発明の請求項７に係る回転電機は、請求項６において、薄板状部材は磁極テイースを覆う絶縁部材と一体に形成されたものである。
【００１２】
又、この発明の請求項８に係る回転電機は、請求項６または７において、薄板状部材は固定子および回転子の軸方向両端に配設されたものである。
【００１３】
又、この発明の請求項９に係る回転電機は、請求項６または７において、薄板状部材に作動流体が塗布されたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の構成を示す側面断面図、図２は図１における回転電機の構成を示す正面断面図、図３は図１における薄板状部材の構成を示す斜視図、図４は図３における薄板状部材を展開して示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【００１５】
図において、１１、１２はお互いの内外周面間に所定のギャップ１３を介して配設される固定子および回転子で、固定子１１の各磁極テイース１１ａにはそれぞれ固定子巻線１１ｂが巻回され、回転子１２の外周部には永久磁石１２ａが埋め込まれ、両端には回転子軸１２ｂがそれぞれ突出して形成されている。１４は固定子１１の内周面、すなわち各磁極テイース１１ａの先端部に沿って嵌着され、回転子１２の外周面との間に所定の間隙を介して配設された円筒状部材である。
【００１６】
そして、この円筒状部材１４は、可撓性を有した例えば非磁性の金属や高分子材料でなる板状部材１５の表面に、図４に示すように動圧発生溝としての複数のＶ字状溝１５ａを、例えば型で打ち抜いたり、レーザやエッチング加工により形成し、Ｖ字状溝１５ａが内側となるように図３に示すように丸めて円筒状とし、内周面にグリースやオイル等の作動流体が塗布されている。
【００１７】
このように上記実施の形態１によれば、固定子１１の内周面に円筒状部材１４を嵌着し、回転子１２の外周面との間に所定の間隙を介して配置するようにしているので、固定子１１が円筒状部材１４を介してジャーナル軸受の役目を果たし、回転子軸１２ｂを他の軸受で支承しなくとも回転可能となるため、回転子軸１２ｂ部に他の軸受を設ける必要が無くなる分、回転子軸１２ｂの長さを短くすることができ、小型化が可能になる。
【００１８】
又、円筒状部材１４の内周面に複数のＶ字状溝１５ａを形成しているので、回転子１２が回転すると、回転子１２の周囲の空気が回転子１２との摩擦によりこのＶ字状溝１５ａ内に導入され、Ｖ字状の両端から中央部に移動して次第に高圧となる。そして、この圧力により回転子１２が浮上支持され、極めて小さな摩擦で回転することができるため、高速回転時における騒音の低減が可能となり、又、円筒状部材１４の内周面に作動流体を塗布することにより、さらに騒音を低減することが可能になる。
【００１９】
又、動圧発生溝としてのＶ字状溝１５ａは、平面状態の板状部材１５に形成することができるため、例えば型を用いる場合、大きな面積を有する板材から同時に多数個を打ち抜くことが可能となり、加工コストの低減ならびに材料の歩留りを向上させることができる。又、回転子１２は永久磁石１２ａによって固定子１１に吸引されているので、軸方向に過大な負荷が作用しない限り、磁力で軸方向の移動を阻止することができるため、軸方向の移動を支持する軸受を特に設ける必要がなくなりコストの低減を図ることができる。
【００２０】
なお、上記構成では１個の円筒状部材１４が、固定子１１および回転子１２の軸方向全領域に渡って形成された場合について説明したが、固定子１１および回転子１２の軸方向両端側にそれぞれ１個ずつ形成するようにしても良く、軸方向両端の２個所で回転子１２を支承することにより、回転子１２の振れ回りを抑制することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２１】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における回転電機の要部の構成を示す平面図、図６は図５における回転電機の要部の構成を示す側面図、図７は図５における作動流体の動作を示し、（Ａ）は動作時における断面図、（Ｂ）は停止時における断面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同符号を付して説明を省略する。
【００２２】
１６は上記実施の形態１における板状部材１５と同様に、可撓性を有した例えば非磁性の金属や高分子材料でなる板状部材で、表面に動圧発生溝としての複数のＶ字状溝１６ａおよびその両側に一対の油溝１６ｂが、例えば型で打ち抜いたり、レーザやエッチング加工により形成されている。そして、図示はしないがこの板状部材１６は、Ｖ字状溝１６ａおよび油溝１６ｂが形成されている側が、内側となるように丸めて円筒状部材１７が形成される。次いで、この円筒状部材１７の内周面にグリースやオイル等の作動流体１８が塗布された後、固定子の内周面、すなわち各磁極テイース（図示せず）の先端部に沿って嵌着される。
【００２３】
このように上記実施の形態２によれば、板状部材１６の表面に複数のＶ字状溝１６ａおよびその両側に一対の油溝１６ｂを形成し、これらＶ字状溝１６ａおよび油溝１６ｂが内側となるように丸めて円筒状部材１７を形成しているので、回転電機の動作時には、図７（Ａ）に示すように作動流体１８は、発生する圧力によってＶ字状溝１６ａの中心部に引き込まれて回転子１２を支持し、又、回転電機の停止時には、図７（Ｂ）に示すように作動流体１８の大部分は、油溝１６ｂ内に保持されるので、外部に漏れることがなく作動流体１８の枯渇が防止され、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２４】
なお、上記各実施の形態１、２では、各円筒状部材１４、１７の内周面にそれぞれＶ字状溝１５ａ、１６ａを形成するようにしているが、回転子１２の外周面、または図示はしないが、永久磁石１２ａを保持するために回転子１２の外周側に嵌着される筒状部材の外周面に形成するようにしても、上記と同様の効果を得ることが可能になる。
【００２５】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における回転電機の構成を示す正面断面図、図９は図８における薄板状部材の構成を示す斜視図、図１０はこの発明の実施の形態３における回転電機の図８とは異なる構成を示す正面断面図、図１１は図８における磁極テイースの先端部を正面から視た正面図である。
【００２６】
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。１９は一端に折曲縁部１９ａが形成されるとともに、他端側にこの折曲縁部１９ａから円弧状に延在して形成される円弧状部１９ｂとでなり、各磁極テイース１１ａの軸方向両端部に１個ずつ配設される薄板状部材で、折曲縁部１９ａが磁極テイース１１ａの先端一側部に貼着され、円弧状部１９ｂはギャップ１３内を回転子１２の表面に沿って周方向に延在するように配設されている。そして、この薄板状部材１９は上記実施の形態１における円筒状部材１４と同様の非磁性金属材料や高分子材料で形成され、その表面には作動流体が塗布されている。
【００２７】
このように上記実施の形態３によれば、一端折曲縁部１９ａが各磁極テイース１１ａの先端一側部に貼着され、他端円弧状部１９ｂが回転子１２の表面に沿ってギャップ１３内を周方向に延在するように配設される複数の薄板状部材１９を備えたので、固定子１１が薄板状部材１９を介してテイルティングパッド軸受の役目を果たし、回転子軸（図示せず）を他の軸受で支承しなくとも回転可能となるため、回転子軸に他の軸受を設ける必要が無くなる分、回転子軸の長さを短くすることができ小型化が可能になる。
【００２８】
又、薄板状部材１９を図９に示すように非常に簡単な構成とすることができるので、コストの大幅な低減を図ることが可能になる。さらに又、薄板状部材１９を各磁極テイース１１ａの軸方向両端側にそれぞれ１個ずつ配置して、軸方向両端の２個所で回転子１２を支承するようにしているので、回転子１２の振れ回りを抑制することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、上記構成では薄板状部材１９を、磁極テイース１１ａの先端一側部に直接貼着した場合について説明したが、図１０および図１１に示すように、通常、固定子巻線１１ｂを磁極テイース１１ａと電気的に絶縁して巻回させるために、磁極テイース１１ａの表面を覆うように配設される絶縁部材２０に貼着するようにしても良く、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４における回転電機の構成を示す正面断面図、図１３は図１２における磁極テイースの先端部を正面から視た正面図である。
図において、上記実施の形態３におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。２１は上記実施の形態３における絶縁部材２０と同様に、固定子巻線１１ｂを磁極テイース１１ａと電気的に絶縁して巻回させるために、磁極テイース１１ａと電気的に絶縁して巻回させるために、磁極テイース１１ａの表面を覆うように配設される絶縁部材で、磁極テイース１１ａの先端部を覆う部分の一側から、矩形状の薄板状部材２１ａが回転子１２の表面に沿ってギャップ１３内を、周方向に延在するように円弧状に突出して一体に形成され、薄板状部材２１ａの表面には作動流体が塗布されている。
【００３１】
このように上記実施の形態４によれば、絶縁部材２１の磁極テイース１１ａの先端部を覆う部分の一側から、矩形状の薄板状部材２１ａを回転子１２の表面に沿ってギャップ１３内を、周方向に延在するように突出させて一体に形成するようにしているので、上記実施の形態３におけると同様に、固定子１１が絶縁部材２１の薄板状部材２１ａを介してテイルティングパッド軸受の役目を果たし、回転子軸（図失せず）を他の軸受で支承しなくとも回転可能となるため、回転子軸に他の軸受を設ける必要が無くなる分、回転子軸の長さを短くすることができ小型化が可能になり、又、薄板状部材２１ａを絶縁部材２１と一体化して形成することにより、貼着のための貼布作業等が不要となり加工コストの低減を図ることが可能になる。
【００３２】
なお、上記構成では薄板状部材２１ａが、絶縁部材２１の周方向の一側から突出するように形成されているが、これに限定されるものではなく、要するに薄板状部材２１ａの先端側が回転子１２の表面に沿って、ギャップ１３内を周方向に延在する構成であれば良く、上記と同様の効果を得ることができる。
又、上記では述べなかったが、上記実施の形態３、４における両薄板状部材１９、２１ａに、上記実施の形態１、２におけるＶ字状溝１５ａ、１６ａおよび油溝１６ｂと同様のＶ字状溝および油溝を形成するようにすれば、作動流体の枯渇を防止して、信頼性の向上を図ることができる。
又、上記各実施の形態１ないし４では、インナーロータ型の回転電機に適用した場合を例に説明しているが、これに限定されるものではなく、アウターロータ型に適用しても同様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、お互いの周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなる回転電機において、回転子の周面との間に所定の間隙を介して固定子の周面に非磁性の円筒状部材が嵌着されているので、小型化が可能な回転電機を提供することができる。
【００３４】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、円筒状部材の周面に動圧発生溝が形成されているので、小型化が可能であることは勿論のこと、騒音の低減が可能な回転電機を提供することができる。
【００３５】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１において、回転子の周面に動圧発生溝が形成されているので、小型化が可能であることは勿論のこと、騒音の低減が可能な回転電機を提供することができる。
【００３６】
又、この発明の請求項４によれば、請求項１ないし３のいずれかにおいて、円筒状部材は固定子および回転子の軸方向両端に配設されているので、小型化が可能であることは勿論のこと、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３７】
又、この発明の請求項５によれば、請求項１ないし３のいずれかにおいて、円筒状の周面に作動流体が塗布されているので、小型化が可能であることは勿論のこと、さらに騒音の低減が可能な回転電機を提供することができる。
【００３８】
又、この発明の請求項６によれば、お互いの周面間に所定のギャップを介して配設される固定子および回転子でなる回転電機において、一端が固定子の各磁極テイースにそれぞれ固着され、他端側がギャップ内を周方向に延在して配設される薄板状部材を備えているので、小型化が可能な回転電機を提供することができる。
【００３９】
又、この発明の請求項７によれば、請求項６において、薄板状部材は磁極テイースを覆う絶縁部材と一体に形成されているので、小型化は勿論のこと、コストの低減が可能な回転電機を提供することができる。
【００４０】
又、この発明の請求項８によれば、請求項６または７において、薄板状部材は固定子および回転子の軸方向両端に配設されているので、小型化が可能であることは勿論のこと、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００４１】
又、この発明の請求項９によれば、請求項６または７において、薄板状部材に作動流体が塗布されているので、小型化が可能であることは勿論のこと、騒音の低減が可能な回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の構成を示す側面断面図である。
【図２】図１における回転電機の構成を示す正面断面図である。
【図３】図１における薄板状部材の構成を示す斜視図である。
【図４】図３における薄板状部材を展開して示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２における回転電機の要部の構成を示す平面図である。
【図６】図５における回転電機の要部の構成を示す側面図である。
【図７】図５における作動流体の動作を示し、（Ａ）は動作時における断面図、（Ｂ）は停止時における断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３における回転電機の構成を示す正面断面図である。
【図９】図８における薄板状部材の構成を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における回転電機の図８とは異なる構成を示す正面断面図である。
【図１１】図８における磁極テイースの先端部を正面から視た正面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４における回転電機の構成を示す正面断面図である。
【図１３】図１２における磁極テイースの先端部を正面から視た正面図である。
【符号の説明】
１１　固定子、１１ａ　磁極テイース、１１ｂ　固定子巻線、１２　回転子、１２ａ　永久磁石、１２ｂ　回転子軸、１３　ギャップ、
１４，１７　円筒状部材、１５，１６　板状部材、１５ａ，１６ａ　Ｖ字状溝、１６ｂ　油溝、１８　作動流体、１９，２１ａ　薄板状部材、
１９ａ　折曲縁部、１９ｂ　円弧状部、２０，２１　絶縁部材。
【図１】
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【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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【図７】
2004040917.tif 000009
【図８】
2004040917.tif 000010
【図９】
2004040917.tif 000011
【図１０】
2004040917.tif 000012
【図１１】
2004040917.tif 000013
【図１２】
2004040917.tif 000014
【図１３】
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