(57)【要約】【課題】切り粉を出さず、遠心バランスの調整の高精度化と高速化。【解決手段】ロータ本体（１）と、ロータ本体（１）の外周域に円周方向に配列される複数のマグネット（１２）と、ロータ本体（１）の軸方向に直交する側面に固着される端板（２）と、バランスウエイト（５）とから構成されている。端板（２）は端板（２）の外周領域に円周方向に配列される複数の穴（４）を有し、複数の穴（４）から選択される１又は複数の穴（４）にバランスウエイト（５）が軸方向に装着される。遠心バランス調整は、ウエイトの装着により行われ、削り粉が出ず、モータ性能の劣化が回避される。ウエイトの装着は簡素な工程であり、高精度であり且つ高速に実行される。端板（２）は薄く形成される。薄い端板（２）は、渦電流損を低減する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ本体と、
前記ロータ本体の外周域に円周方向に配列される複数のマグネットと、
前記ロータ本体の軸方向に直交する側面に固着される端板と、
バランスウエイトとを具え、
前記端板は前記端板の外周領域に円周方向に配列される複数の穴を有し、
前記複数の穴から選択される１又は複数の前記穴に前記バランスウエイトが軸方向に装着される
ロータのバランス構造。
【請求項２】
前記バランスウエイトは、
前記穴に圧入的に入り込む第１部位と、
前記穴に嵌まり込むことができずに前記側面に面接合する軸方向位置決め面を有する第２部位とを備える
請求項１のロータのバランス構造。
【請求項３】
前記第１部位は、前記穴に幾何学的に入り込む部位と前記穴に幾何学的に入り込むことができない部位を有し、穴に幾何学的に入り込む部位は前記穴に幾何学的に入り込むことができない部位に対して前記軸方向に前記ロータ本体に近い側に位置している
請求項２のロータのバランス構造。
【請求項４】
前記幾何学的に入り込むことができない部位は、前記穴に圧入される際に塑性変形する材料で形成されている
請求項３のロータのバランス構造。
【請求項５】
前記穴は楔効果面に形成されている
請求項３又は４のロータのバランス構造。
【請求項６】
前記マグネットの外周面はロータ本体の一部である円周方向薄層により埋め込まれ、前記マグネットの側面はロータ本体の一部である半径方向薄層により埋め込まれ、隣り合う２つの半径方向薄層の間は空間として形成されている
請求項１のロータのバランス構造。
【請求項７】
前記ロータはＩＰＭ型モータのロータとして用いられる
請求項１〜６から選択される１請求項のロータのバランス構造。
【請求項８】
ロータ本体にの外周域に円周方向に複数のマグネットを配列する工程と、
前記端板の外周域に円周方向に配列される穴を開ける工程と、
前記ロータ本体の側面に端板を固着する工程と、
前記ロータ本体を回転させて前記ロータの回転振れを計測する工程と、
前記回転振れに対応して前記複数の穴から１つ又は複数の穴を選択する工程と、
前記選択する工程で選択される穴にバランスウエイトを装着する工程
とを具えるロータのバランス調整方法。
【請求項９】
前記回転振れに対応して前記穴に装着される前記バランスウエイトの位置を定める工程
を更に具える請求項８のロータのバランス調整方法。
【請求項１０】
前記回転振れに対応して前記穴に装着される前記バランスウエイトの質量を定める工程
を更に具える請求項９のロータのバランス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータのバランス構造、及び、ロータのバランス調整方法に関し、特に、ロータのバランス構造、及び、ロータのバランス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの生産技術は、性能と生産コストの両面で重要な課題の１つである。コスト削減のために小型化と軽量化が求められる。性能としては、小型化と軽量化を実現しつつトルク増大が求められる。
【０００３】
モータは、ステータとロータとから形成されている。ロータには同一円周上に多数のマグネットが配列される。マグネットは、ロータ本体に形成される嵌込み穴に嵌められてロータとして組み立てられる。多数のマグネットは規格化されその形状が同一に形成される。そのようなマグネットを装着するための装着穴がロータ本体に形成される。マグネットの製作加工と装着穴の切削加工は、その製作精度に限界がある。そのような製作精度は、生産コストの面で、ある程度の許容範囲に収められる。このように製作されるロータに対して遠心バランステストが実行される。
【０００４】
公知技術は、ロータ本体の両側面の側に固着されている端板を局所的に削ることにより、そのバランス調整を行っている。バランス調整を十分に行うためには、ある程度の削り代がその端板に与えられている。その削り代のために、端板の厚みをある程度以上に厚く形成することが行われている。削り取りが行われない部分は、その厚みが無駄である。厚みを厚くすることは、モータの小型軽量化の課題の実現に反している。削りは、削り粉を発生する。ロータには着磁されている多数のマグネットが同一円周上に配列されている。ロータの外周面には、微細な凹凸面が形成されている。磁性体の削り粉は、ロータの外周面に吸着し更には凹凸面に入り込んで吸着する。このような削り粉は、ステータの間に入り込み、モータ性能を劣化させる。
【０００５】
自動車用のモータとして、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）の量産的開発が急がれている。自動車用のモータには、トルクの増大と激しいトルク変化が要求される。回転速度は、高速化される。そのために遠心バランスの調整は、高精度に且つ迅速に行われることが好ましい。
【０００６】
切り粉が出ないバランス技術が求められる。遠心バランスの調整は、高精度であり且つ高速であることが望まれる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５３０３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、切り粉が出ないロータのバランス構造、及び、ロータのバランス調整方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、遠心バランスの調整は、高精度であり且つ高速であるロータのバランス構造、及び、ロータのバランス調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるロータのバランス構造は、ロータ本体（１）と、ロータ本体（１）の外周域に円周方向に配列される複数のマグネット（１２）と、ロータ本体（１）の軸方向に直交する側面に固着される端板（２）と、バランスウエイト（５）とを具え、端板（２）は端板（２）の外周領域に円周方向に配列される複数の穴（４）を有し、複数の穴（４）から選択される１又は複数の穴（４）にバランスウエイト（５）が軸方向に装着される。
【００１０】
遠心バランス調整は、ウエイトの装着により行われ、削り粉が出ず、モータ性能の劣化が回避される。ウエイトの装着は簡素な工程であり、高精度であり且つ高速に実行される。端板（２）は薄く形成される。薄い端板（２）は、渦電流損を低減する。
【００１１】
バランスウエイト（５）は、穴（４）に圧入的に入り込む第１部位（６）と、穴（４）に嵌まり込むことができずに側面に面接合する軸方向位置決め面を有する第２部位（７）とから形成されている。軸方向位置決め面を有する第２部位（７）は、簡素な打ち込み作業によりバランスウエイトの重心位置を軸方向に高精度に位置決めすることができ、作業が簡素であり、且つ、遠心バランスの他に軸直角面に直交する向きのバランス調整を確定化することができる。
【００１２】
第１部位（６）は、穴（４）に幾何学的に入り込む部位（８）と穴（４）に幾何学的に入り込むことができない部位（９）を有し、穴（４）に幾何学的に入り込む部位（８）は穴（４）に幾何学的に入り込むことができない部位（９）に対して軸方向にロータ本体（１）に近い側に位置している。このような塑性変形的圧入は、バランスウエイトの固定を容易に且つ確実にする。
【００１３】
幾何学的に入り込むことができない部位（９）は、穴（４）に圧入される際に塑性変形する材料で形成されている。穴（４）は楔効果面に形成されている。
【００１４】
マグネット（１２）の外周面はロータ本体（１）の一部である円周方向薄層（１３）により埋め込まれ、マグネット（１２）の側面はロータ本体（１）の一部である半径方向薄層（１４）により埋め込まれ、隣り合う２つの半径方向薄層（１４）の間は空間として形成されている。本発明によるロータのバランス構造は、ＩＰＭ型モータに適用されることにより、自動車用モータの生産効率を高めることができる。
【００１５】
ロータ本体（１）にの外周域に円周方向に複数のマグネット（１２）を配列する工程と、  本発明によるロータのバランス調整方法は、端板（２）の外周域に円周方向に配列される穴（４）を開ける工程と、ロータ本体（１）の側面に端板（２）を固着する工程と、ロータ本体（１）を回転させてロータの回転振れを計測する工程と、回転振れに対応して複数の穴（４）から１つ又は複数の穴（４）を選択する工程と、選択する工程で選択される穴（４）にバランスウエイト（５）を装着する工程とから構成されている。
【００１６】
回転振れに対応して穴（４）に装着されるバランスウエイト（５）の質量を定める工程の追加は好ましい。バランスウエイトの装着位置とその質量は、端板又はロータの回転時の振振れ振動数スペクトラムの計測によりコンピュータにより瞬時に割り出される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるロータのバランス構造、及び、ロータのバランス調整方法は、切り粉の発生がなく、モータの性能劣化を抑止することができる。結果的に実現される端板の薄型化は、小型軽量化の趣旨に合致する。薄い端板は、そこに発生する渦電流を低減し、渦電流損を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明によるロータのバランス構造の実現態は、図に対応して、詳細に記述される。ロータは、図１に示されるように、ロータ本体１と端板２とから形成されている。端板２は、ロータ本体１の両側の側面（軸直交側面）に固着されている。ロータ本体１の外周面側には多数の凹凸面（図５参照）が形成されている。ロータ本体１の外側円周部位には、多数のマグネット（図５参照）が同一円周上に配列されている。
【００１９】
図２は、端板２を示している。端板２には、回転軸が装着される中心穴３と、多数のバランスウエイト装着用穴４とが開けられている。バランスウエイト装着用穴４は、端板２の外周側領域で同一円周上に等間隔で配列されて開けられている。バランスウエイト装着用穴４に装着されるバランスウエイト５は、図３に示されるように、バランスウエイト装着用穴４に入り込む嵌込み部位６と端板２の側面に接合する大径部位７とから形成されている。嵌込み部位６と大径部位７は、一体に製作されている。嵌込み部位６は、バランスウエイト装着用穴４に圧入的に入り込んでいる。
【００２０】
図４は、バランスウエイト５の詳細を示している。嵌込み部位６は、バランスウエイト装着用穴４の直径Ｒ０より小さい直径Ｒ１を有する部分球面部位８とバランスウエイト装着用穴４の直径Ｒ０より大きい直径Ｒ１を有する部分球面部位又は膨らみ部位９とから形成されている。膨らみ部位９がバランスウエイト装着用穴４の直径Ｒ０より小さい球面部位を持つことは有効である。部分球面部位８は幾何学的にバランスウエイト装着用穴４に入り込むことができる部分として形状化され、膨らみ部位９は幾何学的にバランスウエイト装着用穴４に入り込むことができない部分として形状化されている。大径部位７は、バランスウエイト装着用穴４に入り込むことができず端板２の側面（軸直交面）１１に面接合する。そのような幾何学的に入り込むことができる部分は、そのような幾何学的に入り込むことができない部分より、軸方向にロータ本体１により近く位置している。側面１１は、ロータ本体１の回転軸心線方向（軸方向）に直交する面であり、挿入されるバランスウエイト５の軸方向位置を定める軸方向位置決め面として形成されている。このような位置決めは、軸方向芯振れを抑制する。
【００２１】
大径部位７に圧力がかけられ、嵌込み部位６がバランスウエイト装着用穴４に圧入される際に、膨らみ部位９は塑性変形する。膨らみ部位９は塑性流動する材料で形成されている。膨らみ部位９の塑性変形する部分は、部分球面部位８の側に塑性流動して、バランスウエイト装着用穴４の穴面に強力に接合して結合する。バランスウエイト装着用穴４を１点鎖線で示す楔効果穴４’に変更することは好ましい。バランスウエイト装着用穴４’は圧入方向に拡大的に（拡径的に）形成され、バランスウエイト装着用穴４’に塑性流動して入り込む嵌込み部位６の部分は、圧入方向に反対である引き抜き方向には、楔効果により移動することができない。塑性流動的に圧入されるバランスウエイト５は、軸方向に進退動するカシメ用ピンにより圧入力を受ける。
【００２２】
図５は、ロータにマグネットを装着する埋め込み形式を示している。この形式のモータは、小型軽量化とトルク増大が要求される電気自動車用のモータとして出願人会社が研究し開発している埋め込み式モータであり、既に公知である。多数のマグネット１２は、ロータ本体１の外側円周域に同一円周上に配列されて埋め込まれている。マグネット１２の外周面の側と円周方向に直交する側面の側は、ロータ本体１の中に埋め込まれている。マグネット１２の外周面の側はロータ本体１の一部である円周方向薄層１３により埋め込まれ、マグネット１２の側面の側はロータ本体１の一部である半径方向薄層１４により埋め込まれている。円周方向薄層１３と半径方向薄層１４とは、マグネット１２の磁束を内部に導いて誘導する細い磁束誘導路を形成している。このような磁束誘導路は、トルクを増大する。隣り合う２つの半径方向薄層１４の間空間は（溝）１５として形成され、空間１５は磁束をより強く半径方向薄層１４の中に誘導する。
【００２３】
空間１５は、ロータ本体１の外周面を凹凸面に形成する。この凹凸面の円周方向幅は微細であり、ここに切り粉が侵入し、マグネット１２の磁界によりロータ本体１の円周面に付着する切り粉を除去することは困難である。大径部位７の装着によるバランス調整は、そのような切り粉を発生させない。
【００２４】
追加的質量の付加による遠心バランスの調整は、タービンの回転調整で公知である。バランスウエイト５が装着されていないロータを規定回転数で回転させ、１点領域を通過するロータの外周の基準点に対する遠近程度が計測される。具体的には、レーザー光が向心方向に照射され、ロータ本体１の外周面又は端板２の外周面から反射するレーザー光の位相差を干渉計で計測することにより、ロータ本体１又は端板２の遠心振れ量が観測される。その遠心振れの計測データは、多数のバランスウエイト装着用穴４のうちバランスウエイト５を装着することによりその遠心振れを低減することができるバランスウエイト装着用穴４の位置を教える。バランスウエイト装着用穴４の位置と質量を教える計測器と計算プログラムは、タービン製造工程で頻繁に用いられていて公知である。計測される軸直交面内の偏心振れ波形は、ロータの既知の回転数に対応して現れ、質量（分銅であるバランスウエイト）を追加すべき端板の円周方向位置を計算により割り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明によるロータのバランス構造の実現態を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の側面断面図である。
【図３】図３は、端板を示す断面図である。
【図４】図４は、バランスウエイトを示す断面図である。
【図５】図５は、ＩＰＭ型モータのロータの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ロータ本体
２…端板
４…穴
５…バランスウエイト
６…第１部位
７…第２部位
８…幾何学的に入り込む部位
９…幾何学的に入り込むことができない部位
１２…マグネット
【図１】
2005218293.tif 000003
【図２】
2005218293.tif 000004
【図３】
2005218293.tif 000005
【図４】
2005218293.tif 000006
【図５】
2005218293.tif 000007