JP2001045723A - 回転機械における回転体のバランス調整構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体において、特に偏心部のアンバランス
による不つりあいを修正し、回転時に発生する振動や騒
音の発生を防止する。 【解決手段】 回転体２０は、偏心部１２を軸線方向の
一部に有する。この偏心部近くに、この偏心部によるア
ンバランスを軽減するためのアンバランス補正部３１と
して切削穴を設ける。また、このアンバランス補正部
を、前記回転体２０において回転軸７上への軸装部材
（たとえばコイル巻線部１８を構成する積層コア部材１
９，１９Ａ，１９Ｂ）の位置決めの基準として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータ等の回
転機械（以下、単にモータという）において、回転体の
不つり合いを修正するバランス調整構造に関し、特に回
転体が軸線方向の一部に偏心部を有することによる不つ
り合いを修正することができる回転体のバランス調整構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば自動車のＡＢＳ（アンチ・スキ
ッド・ブレーキ・システム）用モータにおいて、その回
転動力を駆動源とするアクチュエータに組込まれるビル
トインタイプのものが知られている。

【０００３】図２はこのようなＡＢＳ用モータの従来例
を示す。このモータ１は相手側アクチュエータ２の本体
ボディ３に絶縁体からなる蓋体４を介して固定されるモ
ータケース５を備えている。モータケース５は、強磁性
体によって一端が開放する筒状体に形成され、磁気回路
を形成するヨークとして機能するもので、開口端が前記
蓋体４とともに複数個のボルト６によって本体ボディ３
に固定されている。そして、モータケース５の内部に
は、回転軸７と磁石８が配設されている。

【０００４】前記回転軸７の両端部７Ａ，７Ｂは、本体
ボディ３と、蓋体４を付設したモータケース５にそれぞ
れ配設した２つの軸受９ａ，９ｂによって回転自在に軸
支され、コイル巻線を組付けた積層コア（アーマチュ
ア）によるロータ１０と整流子（コンミテータ）１１が
軸着されている。

【０００５】また、回転軸７のアクチュエータ２側の端
部寄りの部分には、図２および図３（ａ）に示すように
偏心して形成されることによりモータ１の動力（回転
力）を前記アクチュエータ２に直線往復力として伝達す
る動力伝達部１２が一体に設けられている。この動力伝
達部１２には軸受１３が嵌合されている。この軸受１３
は、アクチュエータ２の荷重受部を形成するもので、そ
のアウターレースの外周にアクチュエータ２のプランジ
ャ１４がそれぞれ圧接されている。

【０００６】前記磁石８は円弧状のマグネットからな
り、前記モータケース５の内周面にロータ１０の外周を
磁気ギャップを介して取り囲むように周方向に等間隔を
おいて複数個固定されている。

【０００７】１５は前記整流子１１の周面に摺接する少
なくとも二個のブラシで、これらのブラシ１５は、前記
蓋体４の内側面に取付けたブラシ保持部材１６内に前記
整流子１１の径方向に進退自在に保持され、かつコイル
ばね１７により整流子１１の周面に所定圧で圧接されて
いる。なお、ブラシ１５は、コード（図示せず）を介し
て電源に接続されている。

【０００８】このようなモータ１において、外部電源か
らブラシ１５と整流子１１とを介してロータ１０を構成
する積層コア部材のそれぞれのコイル巻線部に通電する
と、回転軸７が回転する。この回転力が前記軸受１３を
付設した動力伝達部１２で直線往復力に変換されアクチ
ュエータ２の動力源として伝達される。すなわち、回転
軸７がその軸線周りに回転すると、動力伝達部１２およ
び軸受１３はその軸線を中心として偏心回転するため、
プランジャ１４が動力伝達部１２の偏心量Δｄ×２のス
トローク分往復運動し、もって回転軸７の回転力を直線
往復力に変換する。

【０００９】このような構造によるモータ１において、
回転軸７とその軸上に設けたロータ１０、整流子１１、
軸受１３を付設した動力伝達部１２とからなる回転体２
０には、不つり合いが存在する。

【００１０】たとえば回転軸７上に設けたロータ１０に
おいて、図２、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
にコイル巻線部１８での巻線状態によっては重心が一側
に偏ることがある。このコイル巻線部１８を構成する積
層コア部材１９は、３種類の板材を積層することにより
形成されている。

【００１１】すなわち、図４（ａ）において左側の約１
／３は、同図（ｂ）に示すように上向きに凸となった三
日月状の穴１９ａが設けられるとともに外周部分に逆Ｔ
字状を呈するコイル巻付け片を形成した左サイドコア１
９Ａを積層することにより構成されている。また、中央
の約１／３は上述した三日月状の穴１９ａがない薄板状
コアを積層することにより構成されている。また、右側
の約１／３は同図（ｃ）に示すように三日月状の穴１９
ｂが下向きに凸となった状態で形成されている右サイド
コア１９Ｂを積層することにより構成されている。

【００１２】このような三種類の板材を所定枚数ずつ積
層することにより、前記積層コア部材１９が形成されて
いる。なお、左、右サイドコア１９Ａ，１９Ｂの最外側
部分に、樹脂製の保護板を付設するとよい。

【００１３】上述した左、右サイドコア１９Ａ，１９Ｂ
に形成した三日月状の穴１９ａ，１９ｂは、上述した積
層コア部材１９からなるコイル巻線部１８にコイル巻線
を巻付けることによって形成されるロータ１０を含めた
回転体２０全体のアンバランスを補正するためのもので
あって、これらの穴１９ａ，１９ｂの回転方向の位置
を、このロータ１０部分でのアンバランスや偏心部であ
る動力伝達部１２の偏心方向に合わせて位置決めする必
要がある。

【００１４】しかし、このように積層コア部材１９を位
置決めしても、動力伝達部１２および軸受１３の偏心に
よるアンバランス量の全てを補正することができず、ア
ンバランスが残ってしまうことがある。このようなアン
バランスの原因には、積層コア部材１９の積層状態やこ
れに対してのコイル巻線の巻付け状態もある。

【００１５】また、前記動力伝達部１２は上述したよう
に回転軸７の軸線に対して偏心して設けられている。し
たがって、このような回転体２０は、いわゆる静不つり
合いの状態にあるといえる。また、このような回転体２
０が回転したときには、遠心力が作用する結果として、
両端側の軸受９ａ，９ｂには向きが反対で同じ大きさの
力がかかることになり、いわゆる偶不つり合いが存在す
る。

【００１６】このような静不つり合いと偶不つり合いと
が共存する、いわゆる動不つり合いを除去することが、
不つり合いを修正することになる。従来はこのような不
つり合いの修正を、以下の方法によって行っていた。

【００１７】(１)回転軸７の偏心部（動力伝達部１２）
を基準としてロータ１０（コイル巻線を組付けた積層コ
ア部材１９）や整流子１１を位置決めするために、図
２、図３（ａ），（ｂ）に示すようにけがき線２１を偏
心部の偏心方向を示す目印として回転軸７の外周面上に
形成している。ここでは、回転軸７の端部７Ａの外周で
前記動力伝達部１２の偏心方向を明示する位置に形成し
ている。なお、このような位置決めとしては、回転軸７
に「すり割り」、その他の目印を形成する等の方法もあ
る。

【００１８】(２)ロータ１０（コイル巻線を組付けた積
層コア部材１９）や整流子１１等のアンバランスおよび
偏心部（動力伝達部１２）のアンバランスを補正する。

【００１９】(３)この補正の方法としては、ロータ１
０（コイル巻線を組付けた積層コア部材１９）の外周を
図中２２，２３に示す切削穴のような穴明けまたは外周
部の周方向および軸線方向を所定の領域にわたって切削
する方法、ロータ１０（コイル巻線を組付けた積層コ
ア部材１９またはコイル巻線部分）の側面や端面のコイ
ル巻線部にバランスウエイト２４，２５を接着等で付加
する方法があり、これらによって回転体２０全体のアン
バランスを補正している。

【００２０】このような回転体２０においてアンバラン
スの補正は、回転体２０の回転時に生じる振動、これに
伴う騒音を防止するために必要であり、上述したような
切削穴２２，２３の切削作業またはバランスウエイト２
４，２５の付加作業は避けられない作業である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】一般的なモータの回転
体２０においては、上述した動力伝達部１２のような偏
心部がないため、回転体２０としてのアンバランスが少
なく、上述した方法によりバランスを取って不つり合い
を修正することは比較的容易に行える。

【００２２】しかし、上述した動力伝達部１２による偏
心部があると、回転体２０全体でのアンバランス量が大
きくなり、不つり合いを修正するための切削穴２２，２
３による切削量を大きくする必要があり、ロータ１０、
特に積層コア部材１９では外周部などを切削する量に制
約があり、ロータ１０を構成する積層コア部材１９に所
定量の切削を施すことができなくなることが多かった。

【００２３】すなわち、切削量が大きくなるとモータ１
の性能に影響を与えるため、積層コア部材１９の一部を
許容量以上に切削することは困難になる。また、切削量
や切削位置の誤差によりアンバランスが残り、さらに不
つり合いの修正すなわちバランス調整が必要になること
もある。

【００２４】そして、このような場合には、ロータ１０
を構成する積層コア部材１９の切削によるバランス調整
が困難となることから、ロータ１０（積層コア部材１９
やコイル巻線部１８等）にバランスウエイト２４，２５
を付加してバランスを取る必要があった。しかし、この
ようなバランスウエイト２４，２５の付加によってもア
ンバランスを解消できないことがある。しかも、このよ
うなバランスウエイト２４，２５を付加する作業は、付
加量の設定や付加するための作業性の面から問題であっ
た。

【００２５】しかも、このような不つり合いの修正は、
不つり合い計測装置を用いて行っているが、前者の切削
による方法よりも修正作業を複数回繰り返す必要があ
り、これらの不具合を解消することが望まれている。

【００２６】また、上述した回転体２０において偏心部
を有することによるアンバランスには、偏心部（動力伝
達部１２）のアンバランスと偏心部である動力伝達部１
２に取付けた軸受１３のアンバランスの双方が含まれ
る。さらに、回転体２０のアンバランスとしては、ロー
タ１０を構成するコイル巻線部を設けた積層コア部材１
９の偏りや回転軸７の撓みによる偏りもあり、これらの
アンバランスによる不つり合いを修正する必要がある。

【００２７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、回転体の一部に回転力を直線往復力に変換
するための動力伝達部等の偏心部を有する場合のアンバ
ランスによる不つり合いを修正し、回転体の回転時に生
じる振動や騒音の発生を防止することができるモータ
（回転機械）における回転体のバランス調整構造を得る
ことを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】このような目的に応える
ために本発明の請求項１に係るモータにおける回転体の
バランス調整構造は、偏心部を軸線方向の一部に有する
回転体を備えた回転機械において、前記偏心部近くに、
この偏心部によるアンバランスを軽減するためのアンバ
ランス補正部を設けたことを特徴とする。

【００２９】本発明によれば、回転体において、偏心部
の位置と偏心方向とを示す目印を、アンバランス補正部
として偏心部近くに設けており、しかもそのアンバラン
ス補正量を偏心部によるアンバランス量に合わせて調整
することにより、不つり合いの修正の際の粗修正として
活用することができる。このような粗修正を行った回転
体において、回転軸上に設けた軸装部材を含む回転体全
体でのアンバランスを修正するための第１、第２の修正
面に、たとえば第１、第２の切削部を形成することによ
り、回転体全体の不つり合いの修正を行うことができ
る。

【００３０】また、本発明の請求項２に係る回転機械に
おける回転体のバランス調整構造は、請求項１におい
て、前記アンバランス補正部を、前記回転体を構成する
回転軸上に設けた軸装部材の位置決め時の基準とするこ
とを特徴とする。

【００３１】本発明によれば、回転体において偏心部の
アンバランスを調整するためのアンバランス補正部を、
回転体を構成する軸装部材を回転軸上に軸装する際の位
置決めとして利用すると、軸装部材の適切な軸装が可能
となるとともに、余分な位置決め手段も必要ない。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る回転機械にお
ける回転体のバランス調整構造の一つの実施の形態を示
すものであり、図において、上述した図２以下と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明
は省略する。

【００３３】この実施の形態では、図１に示すように、
偏心部として動力伝達部１２を軸線方向の一部に有する
回転体２０におけるロータ１０を構成する積層コア部材
１９の軸線方向の両側に第１および第２の切削部となる
切削穴２２，２３を形成してこれらを第１、第２の修正
面（図中２６，２７で示す）としている。また、偏心部
である前記動力伝達部１２に近接する位置であってこの
動力伝達部１２の偏心方向の目印となる位置に第３の切
削部となる切削穴３１をアンバランス補正部として形成
している。この部分が第３の修正面３０となる。

【００３４】ここで、回転体２０の不つり合いを修正す
るための切削部を切削穴２２，２３，３１とすることに
より、切削加工が比較的簡単で切削量も調整可能なドリ
ル加工により形成することができ、しかも不つり合いの
修正を簡単かつ適切に行うことができる。なお、各切削
穴２２，２３，３１の切削量は回転体２０全体のアンバ
ランスを修正するために適宜設定するとよい。

【００３５】このような構成によれば、回転体２０にお
いて動力伝達部１２の位置と偏心方向を示す目印を、第
３の修正面３０を構成しアンバランス補正部となる第３
の切削穴３１とすることができ、しかもその切削加工の
量を動力伝達部１２の偏心および積層コア部材１９によ
るアンバランス補正後に残存しているアンバランス量に
合わせて調整することにより、不つり合いの修正の際の
粗修正として活用することができる。そして、このよう
な粗修正を行った回転体２０において、第１、第２の修
正面２６，２７に第１、第２の切削穴２２，２３を形成
することにより、回転体２０全体の不つり合いの修正を
行うことができる。

【００３６】したがって、このような構成によれば、回
転体２０の不つり合いを適切に修正し、回転体２０の回
転時に発生する振動、これによる騒音を解消することが
できる。また、このような構成によれば、第３の切削穴
３１により回転体２０における偏心部（動力伝達部１
２）によるアンバランス量を予め小さくすることができ
るから、回転体２０の不つり合いの修正を行うために第
１、第２の切削穴２２，２３を形成する際の切削量を従
来に比べて大幅に少なくすることができ、従来問題であ
ったロータ１０を構成する積層コア部材１９部分への切
削量の増大を防ぐことができる。

【００３７】このような本発明に係る回転体のバランス
調整構造を詳述すると、以下の通りである。すなわち、
偏心部（動力伝達部１２）を除くロータ組立体である回
転体２０にアンバランスがないとすると、理論的には偏
心部１２と同一円周上であって偏心部１２とは向きが反
対の方向の適当な位置に修正質量を付加し、または偏心
部１２とは向きが同じ方向の適当な位置の修正質量を削
除するとよい。

【００３８】このようなバランス調整が可能であれば、
偏心部１２を含む回転体２０全体の重心が回転軸７上に
あるとともに（静つり合いの状態）、偏心部１２を含む
回転体２０全体の慣性主軸が回転軸７と一致することに
なる。

【００３９】このような場合において、上述した偏心部
１２と同一円周面においてアンバランスを修正するこ
と、すなわち偏心部１２と同一円周面を修正面とするこ
とは、偏心部１２にボールベアリングによる軸受１３が
位置していることから実際上は困難である。このため、
従来は回転体２０におけるロータ１０を構成するアーマ
チュアの軸線方向の両端部分に修正面２６，２７を設定
し、これらの修正面２６，２７上で切削等を行い、アン
バランスを修正を行っている。

【００４０】この場合、一つの修正面を切削することに
より、偏心部１２を含む回転体２０全体の重心が回転軸
７上にある状態（静つり合いの状態）とした場合であっ
ても、修正面は偏心部１２と同一円周面上にはないた
め、慣性主軸は回転軸７と重心点において交わりある傾
きをもつことになる。このような回転体２０が回転した
ときには、両軸受９ａ，９ｂに向きが反対で同じ大きさ
の力がかかることになる、すなわち隅不つり合いが存在
することになる、このため、修正面を二つ設け、静不つ
り合いとともに隅不つり合いを除去している。

【００４１】本発明によれば、上述したように偏心部
（動力伝達部１２）と同一円周面を修正面とすることは
困難であるが、偏心部１２と同一円周面の近傍に第３の
修正面３０を設け、予め一定量（または偏心部１２を含
む回転体２０全体のアンバランス量）に応じて修正質量
を削除（または付加）しているのである。

【００４２】すなわち、アンバランス量の発生部分、す
なわち偏心部１２を形成した部分と第３の修正面３０と
が近接した位置であるため、このときの回転体２０にお
ける隅不つり合い量は少ない。したがって、このように
第３の切削穴３１を予め偏心部に合わせて設け、回転体
２０のバランス調整にあたっての粗調整を行うことによ
り、アンバランス量（動不つり合い＝静不つり合い＋偶
不つり合い）を小さくした回転体２０を、従来の調整と
同様につり合い試験機を用いながら第１および第２の修
正面２６，２７で修正することにより、回転体２０にお
けるロータ１０を構成する積層コア部材１９での切削量
を少なくすることができる。

【００４３】ここで、上述した第３の修正面３０におけ
る切削部（この実施の形態では切削穴３１）を目印とし
て、ロータ１０や整流子１１の組付け、さらには第１、
第２の修正面２６，２７の位置決めを行うことにより、
回転体２０における各部材の位置決め部としての機能
と、回転体２０における動不つり合いの粗修正とを同時
に行うことができる。

【００４４】このような位置決めは、前述した図４に示
すような積層コア部材１９をコイル巻線部１８に用いて
ロータ１０を構成するにあたって、回転軸７上の偏心部
（動力伝達部１２）の偏心方向に合わせて回転軸７上に
軸装することにより、取付角度の誤差を少なくするうえ
で不可欠である。すなわち、取付角度の誤差が小さけれ
ばこの取付角度誤差に起因する回転体２０全体のアンバ
ランスを小さくすることができる。

【００４５】また、この実施の形態において、上述した
偏心部となる動力伝達部１２のアンバランスには、この
動力伝達部１２のアンバランスと動力伝達部１２に取付
けたボールベアリング等の軸受１３のアンバランスの双
方が含まれるが、これらと積層コア部材１９によるバラ
ンス補正後のアンバランスに見合った量に応じて前記第
３の切削穴３１の切削量を設定して切削加工を行えばよ
い。なお、積層コア部材１９によるアンバランス補正が
なされていない場合も、動力伝達部１２および軸受１３
によるアンバランスを軽減するように切削量を設定する
とよい。

【００４６】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変
形、変更し得ることはいうまでもない。たとえば上述し
た実施の形態では、ＡＢＳモータ等において直接ポンプ
の開閉を行う機能をもつ機器類に用いる回転駆動源とし
てのＤＣモータ１であって、回転体２０の回転軸７にお
ける回転力を直線往復力に変換するための動力伝達部１
２（偏心部）のアンバランスを補正する場合を説明した
が、本発明はこれに限定されないことはいうまでもな
い。

【００４７】上述した実施の形態で説明したように、電
動モータ１では回転体２０を構成する回転軸７上に設け
た軸装部材（ロータ１０や整流子１１）によりアンバラ
ンスとなりやすいものであって、このアンバランスを補
正できる構造が必須である。しかも、前記回転軸７上に
偏心部（動力伝達部１２）が設けられているときにはこ
れを含めた回転体２０全体のバランス調整を確実に行う
必要がある。このとき、ロータ１０をコイル巻線と共に
構成する積層コア部材１９にバランス調整用の穴１９
ａ，１９ｂを設けているが、確実なバランス調整を取る
ことはできず、これを必要最小限の切削などによるアン
バランス補正部によって補正することができる対策が必
要である。本発明はこのようなモータに適用してより一
層大きな効果を発揮させることができるのである。

【００４８】また、上述した実施の形態では、回転体２
０の不つり合いを修正するための修正面を、第１、第
２、第３の切削穴２２，２３，３１で形成した場合を説
明したが、本発明はこれに限らず、回転軸７やロータ１
０のアーマチュア部分に切削加工を施すことにより形成
した切削部であっても、また適宜のウエイトを付設する
質量付加部であってもよい。

【００４９】また、上述した実施の形態において、回転
体２０での不つり合いを修正するための各切削穴２２，
２３，３１の周方向における位置は、偏心部１２の偏心
状態、重心の位置、回転体２０全体での不つり合いの状
況に応じて適宜設定すればよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るモータ
（回転機械）における回転体のバランス調整構造によれ
ば、偏心部を軸線方向の一部に有する回転体において、
偏心部近くに、この偏心部によるアンバランスを軽減す
るためのアンバランス補正部を設けることによって、偏
心部でのアンバランスによる不つり合いの粗修正を簡単
に行うことができる。

【００５１】しかも、このアンバランス補正部を切削部
とし、その切削加工の量を偏心部によるアンバランス量
に合わせて調整すると、この偏心部によるアンバランス
をより一層適切に修正することが可能であり、不つり合
いの修正の際の粗修正としての利点を活用することがで
きる。そして、このような粗修正を行った回転体におい
て、第１、第２の修正面に第１、第２の切削部等でアン
バランス修正を行うことにより、回転体全体の不つり合
いの修正を適切に行うことができる。

【００５２】したがって、このような本発明によれば、
偏心部を有する回転体の不つり合いを適切かつ確実に補
正することができ、回転体の回転時に発生する振動、こ
れによる騒音を解消することができ、静粛なモータを提
供することができる。しかも、本発明によれば、上述し
たアンバランス補正部によって回転体における回転軸へ
の軸装部材の位置決めを適切に行え、回転体を構成する
各部、すなわちコイル巻線部を有する積層コア部材（ア
ーマチュア）、整流子、第１、第２の修正面（切削部）
の位置決めを確実に行える。

【００５３】また、本発明によれば、回転体において偏
心部のアンバランスを調整するためのアンバランス補正
部を、回転体を構成する軸装部材を回転軸上に軸装する
際の位置決め時の基準として利用することによって、軸
装部材の適切な位置への軸装が簡単に行えるとともに、
余分な位置決め手段も必要ない等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るモータ（回転機械）における回
転体のバランス調整構造の一つの実施の形態を示す断面
図である。

【図２】 従来のモータにおける回転体のバランス調整
構造を説明するための断面図である。

【図３】 図２における回転体の偏心部を説明するため
の図であって、（ａ）は回転体を構成する回転軸の端面
図、（ｂ）は回転軸の偏心部寄りの部分を示す側面図で
ある。

【図４】 （ａ）は図２における回転体を構成する回転
軸上に設けた軸装部材としての積層コア部材を説明する
ための側面図、（ｂ），（ｃ）は積層コア部材を構成す
る左、右サイド部材の内側を示す側面図である。

【符号の説明】

１…モータ（回転機械）、２…アクチュエータ、３…本
体ケース、４…蓋体、５…モータケース、７…回転軸、
８…磁石、９ａ，９ｂ…軸受、１０…ロータ、１１…整
流子、１２…動力伝達部（偏心部）、１３…軸受、１５
…ブラシ、１７…コイルばね、２０…回転体、２２，２
３…第１、第２の切削穴（切削部、修正部）、２４，２
５…バランスウエイト、２６…第１の修正面、２７…第
２の修正面、３０…第３の修正面、３１…アンバランス
補正部としての第３の切削穴（切削部）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏心部を軸線方向の一部に有する回転体
   を備えた回転機械において、 前記偏心部近くに、この偏心部によるアンバランスを軽
   減するためのアンバランス補正部を設けたことを特徴と
   する回転機械における回転体のバランス調整構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転機械における回転
   体のバランス調整構造において、 前記アンバランス補正部を、前記回転体を構成する回転
   軸上に設けた軸装部材の位置決め時の基準とすることを
   特徴とする回転機械における回転体のバランス調整構
   造。