(57)【要約】【課題】  接着剤以外の方法でバランスウェイトをロータに固着させる電動機を提供する。【解決手段】  ロータ３は、ロータコア４と、エンドプレート５０とを含み、シャフト５に固設されて回動軸まわりを回動する。ロータコア４の外周部には、ロータ磁極３１，３５をそれぞれ構成する永久磁石が埋設される。エンドプレート５０には、ロータの回転のアンバランスを修正するために設けられるバランスウェイトの形状に応じた埋込穴５０，５５が設けられる。そして、ロータ３の回転バランスに応じて、バランスウェイト７０がたとえば埋込穴５１に嵌合され、バランスウェイト７０は、ロータ磁極３１からの漏れ磁束によってエンドプレート５０に固着される。【選択図】        図３
2005160153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータに対して回動自在に設けられ、複数のロータ磁極を周方向に有するロータと、
前記ロータの回転のアンバランスを修正する少なくとも１つのバランスウェイトとを備え、
前記少なくとも１つのバランスウェイトの各々は、磁性材からなり、前記ロータ磁極のＮ極から当該バランスウェイトを介してそのロータ磁極のＳ極へ流れる漏れ磁束により発生する磁力によって、前記ロータの回動軸方向における端面に拘束される、電動機。
【請求項２】
前記複数のロータ磁極の各々は、永久磁石を含む、請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ロータは、
前記複数のロータ磁極が内部に埋設されたロータコアと、
前記ロータコアの回動軸方向における端面に設けられ、前記ロータコアとともに回動するエンドプレートとを含み、
前記少なくとも１つのバランスウェイトは、前記エンドプレートの前記ロータコアとの非接触面側に設けられる、請求項１または請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記少なくとも１つのバランスウェイトは、前記ロータの回転バランスに応じて、前記非接触面の前記複数のロータ磁極と対向する位置の少なくとも１つにそれぞれ設けられる、請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
前記エンドプレートは、少なくとも当該エンドプレートと前記少なくとも１つのバランスウェイトとの接触面面内方向を前記少なくとも１つのバランスウェイトが移動するのを拘束可能な拘束部を有し、
前記少なくとも１つのバランスウェイトの各々は、前記磁力および前記拘束部によって前記エンドプレートに固着される、請求項３または請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
前記拘束部は、複数のバランスウェイトを拘束可能であり、
前記少なくとも１つのバランスウェイトの各々は、前記ロータの回転バランスに応じて前記拘束部に固着される、請求項５に記載の電動機。
【請求項７】
前記拘束部は、前記少なくとも１つのバランスウェイトが嵌合される複数の埋込穴からなる、請求項５または請求項６に記載の電動機。
【請求項８】
前記拘束部は、前記少なくとも１つのバランスウェイトの前記非接触面上における移動を防止する複数のガイドからなる、請求項５または請求項６に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機に関し、特に、バランスウェイト等によって回転のアンバランスが修正される電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機においては、多少なりとも回転のアンバランスが存在し、そのような回転のアンバランスは、軸受の耐久性を低下させるなどの悪影響を及ぼす。そこで、従来より、ロータコアの回動軸方向における端面に設けられるエンドプレートの一部を切り欠くことによって回転のアンバランスを修正する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、この方法によれば、バランス修正に必要な比重を有する材質をエンドプレートに選定する必要があるため、ロータの重量が大きくなり、電動機の性能低下を招く。
【０００４】
そこで、特開平６−２４５４１７号公報では、ロータの外周面に設けられる窪みに必要に応じてバランスウェイトを固着させた永久磁石付ロータの構造が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２４５４１７号公報
【特許文献２】特開平１１−２８５１８８号公報
【特許文献３】特開平９−２００９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平６−２４５４１７号公報において開示される永久磁石付ロータは、遠心力によるバランスウェイトの飛散防止のためにロータの外周にテープ等を回巻させる必要がある。また、一般に、ロータの回動軸方向における端面、たとえばエンドプレートにバランスウェイトを付着させる場合においても、接着剤によってバランスウェイトをエンドプレートに固着させる必要がある。
【０００６】
したがって、上記のような従来のバランスウェイトの固着方法では、バランスウェイトをロータに固着させるための接着材（上記のテープ等を含む）が必要であり、さらに別途接着工程も必要であるため、製造コストの増加を招いていた。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、接着剤以外の方法でバランスウェイトをロータに固着させる電動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、電動機は、ステータと、ステータに対して回動自在に設けられ、複数のロータ磁極を周方向に有するロータと、ロータの回転のアンバランスを修正する少なくとも１つのバランスウェイトとを備え、少なくとも１つのバランスウェイトの各々は、磁性材からなり、ロータ磁極のＮ極から当該バランスウェイトを介してそのロータ磁極のＳ極へ流れる漏れ磁束により発生する磁力によって、ロータの回動軸方向における端面に拘束される。
【０００９】
好ましくは、複数のロータ磁極の各々は、永久磁石を含む。
【００１０】
好ましくは、ロータは、複数のロータ磁極が内部に埋設されたロータコアと、ロータコアの回動軸方向における端面に設けられ、ロータコアとともに回動するエンドプレートとを含み、少なくとも１つのバランスウェイトは、エンドプレートのロータコアとの非接触面側に設けられる。
【００１１】
好ましくは、少なくとも１つのバランスウェイトは、ロータの回転バランスに応じて、非接触面の複数のロータ磁極と対向する位置の少なくとも１つにそれぞれ設けられる。
【００１２】
好ましくは、エンドプレートは、少なくとも当該エンドプレートと少なくとも１つのバランスウェイトとの接触面面内方向を少なくとも１つのバランスウェイトが移動するのを拘束可能な拘束部を有し、少なくとも１つのバランスウェイトの各々は、磁力および拘束部によってエンドプレートに固着される。
【００１３】
好ましくは、拘束部は、複数のバランスウェイトを拘束可能であり、少なくとも１つのバランスウェイトの各々は、ロータの回転バランスに応じて拘束部に固着される。
【００１４】
好ましくは、拘束部は、少なくとも１つのバランスウェイトが嵌合される複数の埋込穴からなる。
【００１５】
好ましくは、拘束部は、少なくとも１つのバランスウェイトの非接触面上における移動を防止する複数のガイドからなる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による電動機においては、ロータ磁極からの漏れ磁束により発生する磁力によってバランスウェイトがロータの回動軸方向における端面に拘束される。
【００１７】
したがって、この発明によれば、バランスウェイトをロータに固着させる接着剤が不要となり、さらに接着工程も不要となるため、製造コストを低減できる。また、回転のアンバランスを修正するために一部が切り欠かれた比重の大きいエンドプレートを設ける必要がないので、ロータを軽量化できる。
【００１８】
また、この発明による電動機においては、ロータ磁極が永久磁石で構成されることによって、電動機が停止しているときも漏れ磁束が発生する。
【００１９】
したがって、この発明によれば、ロータが停止しているときも、バランスウェイトがロータに拘束される。
【００２０】
また、この発明による電動機においては、エンドプレートにバランスウェイトが設けられるので、エンドプレート自体は機械強度さえ満足していればよく、その比重は不問であり、エンドプレートに比重の小さい部材を用いることができる。
【００２１】
したがって、この発明によれば、ロータの軽量化が可能であり、ロータの軽量化によって電動機の応答性が向上する。
【００２２】
また、この発明による電動機においては、エンドプレートにおいてロータ磁極と対応する位置にバランスウェイトが設けられることによって、ロータ磁極からの漏れ磁束がバランスウェイトに効率的に流される。
【００２３】
したがって、この発明によれば、バランスウェイトがエンドプレートに強固に拘束される。
【００２４】
また、この発明による電動機においては、バランスウェイトは、漏れ磁束によってエンドプレート面内に拘束され、少なくともエンドプレートとバランスウェイトとの接触面面内方向の移動が拘束部によって拘束される。
【００２５】
したがって、この発明によれば、接着剤を用いることなくバランスウェイトがエンドプレートに安定して固着される。
【００２６】
また、この発明による電動機においては、バランスウェイトは、複数のバランスウェイトを拘束可能であり、ロータの回転バランスに応じて必要数のバランスウェイトがエンドプレートに固着される。
【００２７】
したがって、この発明によれば、エンドプレートに固着される少なくとも１つのバランスウェイトの各々を均一化することができ、バランスウェイトのコストを低減できるほか、バランス修正も容易となる。
【００２８】
また、この発明による電動機においては、バランスウェイトは、エンドプレートに設けられた埋込穴に嵌合されることによってエンドプレート面上の移動が拘束される。
【００２９】
したがって、この発明によれば、接着剤を用いることなくバランスウェイトがエンドプレートに安定して固着される。
【００３０】
また、この発明による電動機においては、バランスウェイトは、エンドプレートに設けられたガイドによってエンドプレート面上の移動が拘束される。
【００３１】
したがって、この発明によっても、接着剤を用いることなくバランスウェイトがエンドプレートに安定して固着される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３３】
図１は、この発明による電動機の回動軸に垂直な断面の構造を示す断面図である。
【００３４】
図１を参照して、電動機１００は、ステータ１と、ロータ３とを備える。ステータ１は、ステータコア２を含み、ステータコア２は、ステータ磁極１１〜２２を周方向ＤＲに有する。ロータ３は、ステータ１の内周側にギャップＧＡＰを隔てて配置される。ロータ３は、ロータコア４を含み、ロータコア４は、ロータ磁極３１〜３８を周方向ＤＲに有する。
【００３５】
ステータ磁極１１〜２２の各々は、図示されないコイルが回巻され、そのコイルに電流が流されることによって構成される。ステータコア２は、ロータ３の回動軸方向に電磁鋼板を積層してかしめることによって形成される。
【００３６】
ロータ磁極３１〜３８の各々は、永久磁石からなる。ロータ磁極３１，３３，３５，３７をそれぞれ構成する各永久磁石は、ロータ３の外周側にＮ極を有し、ロータ３の内周側にＳ極を有する。一方、ロータ磁極３２，３４，３６，３８をそれぞれ構成する各永久磁石は、ロータ３の外周側にＳ極を有し、ロータ３の内周側にＮ極を有する。
【００３７】
ロータコア４は、ロータ磁極３１〜３８をそれぞれ構成する各永久磁石が挿入されるための空孔をロータ３の周方向ＤＲに有する電磁鋼板を、ロータ３の回動軸方向に積層してかしめることによって形成される。そして、ロータ磁極３１〜３８をそれぞれ構成する各永久磁石が上述した磁極の向きに空孔に挿入される。また、ロータコア４は、シャフト５に固設され、シャフト５と連動して回動する。
【００３８】
この電動機１００においては、ステータ１のステータ磁極１１〜２２に回巻された各コイルに交流電流を流すことによってその交流電流の大きさに依存した回転磁界が発生する。そして、この回転磁界によってロータ磁極３１〜３８を有するロータ３に回転トルクが発生し、ロータ３およびそれが固設されるシャフト５が回転する。
【００３９】
図２は、図１に示されるロータコア４の両側面に設けられるエンドプレートの構造を示す平面図である。
【００４０】
図２を参照して、エンドプレート５０は、ロータ３と半径が等しい円板からなり、非磁性材によって構成される。エンドプレート５０上には、ロータ３の回転のアンバランスを修正するために設けられるバランスウェイトの形状に応じた１２個の埋込穴５１〜５８が設けられ、埋込穴５１〜５８は、エンドプレート５０がロータコア４の側面に設けられたとき、ロータ磁極３１〜３８と対向する位置にそれぞれ設けられる。そして、ロータ３の回転バランスに応じて、適当な比重からなるバランスウェイトが埋込穴５１〜５８の少なくとも１つに嵌合される。図２においては、バランス修正の一例として、ロータ磁極３１と対向する埋込穴５１にバランスウェイト７０が設けられた場合が示されている。
【００４１】
バランスウェイト７０は、磁性材からなる。このバランスウェイト７０は、ロータ３の回転のアンバランスを修正するために設けられる。そして、バランスウェイト７０は、エンドプレート５０に設けられた埋込穴に嵌合されることによって、エンドプレート５０上の面内移動が拘束される。
【００４２】
このエンドプレート５０は、ロータ３の強度を確保するために、後述するようにロータコア４を両側面から挟み込むようにして設けられる。そして、エンドプレート５０は、要求される機械強度を有する必要があるが、上述のようにバランスウェイト７０がエンドプレート５０に設けられるため、エンドプレート５０自体が回転バランスの修正機能を有する必要はない。したがって、エンドプレート５０の選定にあたっては、重量（比重）を考慮する必要はない。
【００４３】
図３は、図１に示されるロータ３の断面ＩＩＩ−ＩＩＩの構造を示す断面図である。
【００４４】
図３を参照して、ロータコア４は、積層された電磁鋼板によって構成され、ロータコア４の外周部に回動軸に沿ってロータ磁極３１，３５をそれぞれ構成する各永久磁石が埋め込まれている。ロータコア４の両側面には、ロータコア４を挟み込むようにエンドプレート５０が設けられる。そして、エンドプレート５０におけるロータコア４との接触面と対向する面には、ロータ磁極３１，３５にそれぞれ対応する埋込穴５１，５５が設けられ、たとえば図２に示したように、埋込穴５１にバランスウェイト７０が嵌合されている。
【００４５】
そして、ロータコア４は、シャフト５に固設され、エンドプレート５０は、ロータコア４およびシャフト５に固設されて、シャフト５、ロータコア４およびエンドプレート５０は、一体となって回動軸まわりを回動する。
【００４６】
図４は、図３に示されるＡ部の拡大図である。
【００４７】
図４を参照して、ロータ磁極３１を構成する永久磁石のＮ極から出力される磁束の一部は、漏れ磁束ＬＦとなってエンドプレート５０を介してバランスウェイト７０に伝達される。そして、漏れ磁束ＬＦは、バランスウェイト７０からエンドプレート５０を介してロータ磁極３１を構成する永久磁石のＳ極に伝達される。
【００４８】
ここで、バランスウェイト７０は、磁性材で構成されており、漏れ磁束ＬＦにより発生する永久磁石へ向かう方向の磁力を受ける。したがって、バランスウェイト７０においてこの磁力がエンドプレート５０の法線方向の拘束力となり、バランスウェイト７０は、接着剤等を用いることなく、エンドプレート５０に固着される。
【００４９】
ロータ磁極３１は、永久磁石によって構成されているので、漏れ磁束ＬＦは、電動機１００の動作状態に拘わらず発生し、ロータ３が停止しているときにおいてもバランスウェイト７０をエンドプレート５０に固着させるための拘束力が発生している。すなわち、界磁巻線に界磁電流が流されることによってロータ磁極が発生するロータ励磁形の電動機の場合は、ロータの停止すなわち界磁電流の停止に伴なって漏れ磁束ＬＦは０となるので、ロータが停止しているときには、バランスウェイト７０をエンドプレート５０に固着させるための拘束力が発生しない。しかしながら、この電動機１００においては、ロータ磁極が永久磁石で構成されているので、バランスウェイト７０は、電動機１００の動作状態に拘わらず、常時エンドプレート５０に固着される。
【００５０】
図５は、ロータコア４の両側面に設けられるエンドプレートの他の構造を示す平面図である。
【００５１】
図５を参照して、このエンドプレート５０Ａも、上述したエンドプレート５０と同様に、ロータ３と半径が等しい円板からなり、非磁性材によって構成される。エンドプレート５０Ａのロータコア４との接触面と対向する面には、バランスウェイトの形状に応じた複数の埋込穴が周方向ＤＲに予め設けられる。各埋込穴の半径方向の位置は、図１に示したロータ３の断面における各ロータ磁極の位置と同じである。そして、ロータ３の回転バランスに応じて、適当数のバランスウェイトが埋込穴に嵌合される。図５においては、バランス修正の一例として、３つのバランスウェイト７０Ａ〜７０Ｃが設けられた場合が示されている。
【００５２】
このエンドプレート５０Ａによれば、埋込穴に嵌合される少なくとも１つのバランスウェイトの各々を均一化できる。すなわち、図２に示したエンドプレート５０によれば、ロータ３のバランス修正に応じて適当な比重からなるバランスウェイトを用いる必要があるところ、このエンドプレート５０Ａによれば、図に示されるように、ロータ３の回転バランスに応じて同材質同形状の複数のバランスウェイト７０Ａ〜７０Ｃを設ければよい。したがって、このエンドプレート５０Ａによれば、同材質同形状のバランスウェイトを複数用意しておけばよく、バランスウェイトに要するコストを低減することができる。
【００５３】
図６は、ロータコア４の両側面に設けられるエンドプレートのさらに他の構造を示す平面図である。
【００５４】
図６を参照して、このエンドプレート５０Ｂも、上述したエンドプレート５０，５０Ａと同様に、ロータ３と半径が等しい円板からなり、非磁性材によって構成される。エンドプレート５０Ｂ上には、バランスウェイトの形状に応じた８対の突起部８１，８２からなるガイドが設けられる。そして、この８対のガイドは、エンドプレート５０Ｂがロータコア４の側面に設けられたとき、ロータ磁極３１〜３８に対向する位置にそれぞれ設けられる。そして、ロータ３の回転バランスに応じて、適当な比重からなるバランスウェイトがガイドの少なくとも１つに嵌合され、これによってバランスウェイト７０のエンドプレート５０Ｂ上における面内移動が拘束される。図６においては、バランス修正の一例として、ロータ磁極３１に対向するガイドにバランスウェイト７０が設けられた場合が示されている。
【００５５】
図７は、図６に示されるエンドプレート５０Ｂがロータに備えられた場合の断面ＶＩＩ−ＶＩＩの構造を示す断面図であって、固着されるバランスウェイト７０近傍の拡大図である。すなわち、この図７は、図６に示されるエンドプレート５０Ｂが用いられる場合の図４に対応する図である。
【００５６】
図７を参照して、この場合も、図４で説明したように、ロータ磁極３１を構成する永久磁石のＮ極からバランスウェイト７０を介してその永久磁石のＳ極へ漏れ磁束ＬＦが発生する。そして、バランスウェイト７０は、磁性材で構成されているので、漏れ磁束ＬＦにより発生する永久磁石へ向かう方向の磁力を受ける。したがって、バランスウェイト７０においてこの磁力がエンドプレート５０Ｂの法線方向の拘束力となる。
【００５７】
一方、バランスウェイト７０は、突起部８１，８２からなるガイドによってエンドプレート５０Ｂ上の面内移動が拘束される。したがって、このバランスウェイト７０は、接着剤等を用いることなく、エンドプレート５０Ｂに固着される。
【００５８】
以上のように、この実施の形態による電動機１００によれば、ロータ磁極３１〜３８からの漏れ磁束ＬＦにより発生する回動軸方向の磁力によってバランスウェイト７０，７０Ａ〜７０Ｃがエンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂに拘束されるので、バランスウェイト７０，７０Ａ〜７０Ｃをエンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂに固着するための接着剤等が不要となる。したがって、製造工程においてそのような接着工程が不要となり、製造コストが低減される。
【００５９】
また、この実施の形態による電動機１００によれば、エンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂ自体が回転バランスの修正機能を有する必要がないので、エンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂの材質選定においては、機械強度のみを考慮すればよく、比重を考慮する必要はない。したがって、エンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂに軽量材を用いることによってロータ３を軽量化することができ、電動機１００の応答性が向上するほか、エンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂの選定の自由度が大きくなり、低コスト化も実現できる。
【００６０】
また、この実施の形態による電動機１００によれば、ロータ磁極３１〜３８の各々が永久磁石で構成されるので、ロータ停止中においても漏れ磁束ＬＦが発生し、バランスウェイト７０，７０Ａ〜７０Ｃがエンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂから離脱することはない。
【００６１】
そして、バランスウェイト７０，７０Ａ〜７０Ｃは、エンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂにおいてロータ磁極と対向する位置に設けられるので、漏れ電流ＬＦが効率的にバランスウェイト７０，７０Ａ〜７０Ｃに流され、その結果、バランスウェイト７０，７０Ａ〜７０Ｃがエンドプレート５０，５０Ａ，５０Ｂに強固に拘束される。
【００６２】
なお、上記においては、バランスウェイトの形状が円形である場合について代表的に説明したが、バランスウェイトの形状は、円形に限定されるものではない。バランスウェイトの形状は、円形のほか、四角形や、棒状などであってもよい。
【００６３】
また、この発明は、ロータ磁極が永久磁石によって構成されるのが望ましく、上記においてもその場合について説明したが、この発明は、ロータ磁極が永久磁石で構成される場合に限定されるものではない。この発明は、界磁巻線に界磁電流を流すことによってロータ磁極が構成されるロータ励磁形の電動機にも適用することができ、この場合、界磁電流が０になるとバランスウェイトの拘束力が無くなるが、このときはロータが停止するので、停止状態におけるバランスウェイトの離脱さえ防止できればよく、たとえば、バランスウェイトの離脱方向への移動を拘束する押さえ部（小突起のようなもの）を拘束部に設けてもよい。また、テープや接着剤等の固定部材を用いてバランスウェイトを簡単に固定するだけでその離脱を防止できる。
【００６４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明による電動機の回動軸に垂直な断面の構造を示す断面図である。
【図２】図１に示されるロータコアの両側面に設けられるエンドプレートの構造を示す平面図である。
【図３】図１に示されるロータの断面ＩＩＩ−ＩＩＩの構造を示す断面図である。
【図４】図３に示されるＡ部の拡大図である。
【図５】ロータコアの両側面に設けられるエンドプレートの他の構造を示す平面図である。
【図６】ロータコアの両側面に設けられるエンドプレートのさらに他の構造を示す平面図である。
【図７】図６に示されるエンドプレートがロータに備えられた場合の断面ＶＩＩ−ＶＩＩの構造を示す断面図であって、固着されるバランスウェイト近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ステータ、２  ステータコア、３  ロータ、４  ロータコア、５  シャフト、１１〜２２  ステータ磁極、３１〜３８  ロータ磁極、５０，５０Ａ，５０Ｂ  エンドプレート、５１〜５８  埋込穴、７０，７０Ａ〜７０Ｃ  バランスウェイト、８１，８２  突起部、１００  電動機、ＧＡＰ  ギャップ、ＬＦ  漏れ磁束。
【図１】
2005160153.tif 000003
【図２】
2005160153.tif 000004
【図３】
2005160153.tif 000005
【図４】
2005160153.tif 000006
【図５】
2005160153.tif 000007
【図６】
2005160153.tif 000008
【図７】
2005160153.tif 000009