JP2010200440A - ロータおよびこれを用いた回転電機、電動送風機ならびに電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転に耐え損失の少ないロータおよびこれを用いた回転電機、電動送風機および電気掃除機を提供する。
【解決手段】円柱状のシャフト１と、シャフト１を内包してシャフト１の外周に設けられた円筒状もしくは円弧状の磁石３と、磁石３の軸方向の両端を挟むようにシャフト１の外周面に配置された円筒状の剛体（リング４）と、磁石３と剛体４の一部を覆うように配置された絶縁性の補強材５とを備えている。これにより、渦電流損が少なく、軸剛性と遠心力に対する強度を高めながら損失が少なくバランス調整も可能なロータを実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速回転に耐えうるロータおよびこれを用いた回転電機、電動送風機ならびに電気掃除機に関するものである。

従来、磁石を有して高速回転するロータは図４に示すように、シャフト３１の外周部に円筒状もしくは円弧状の磁石３３を接着し、シャフト３１の軸方向で磁石３３の両側にエンドリング３４を装着させている。そして、高速回転により発生する遠心力によって破損することを防止するために、磁石３３の外周面にステンレスやセラミックなど非磁性の材料からなる円筒状のキャン３５を装着しており、キャン３５は接着や、エンドリング２６と溶接するなどをして組み立てられる。

ロータの回転時の釣り合いを取るためのバランス調整はエンドリング３４の外周部を必要な場所と量を除去して行っていた。
特開平１−２０９９４１号公報

しかしながら、前記従来のロータは、セラミック製のキャンで構成すると、肉薄にすると加工時に割れや、欠けが生じ易く、材料が高価であるという問題点を有していた。一方、ステンレス製のキャンで構成して加工強度を確保した場合、そのキャンに渦電流が流れて渦電流損が発生し、電力損失が増加して、モータや発電機の効率を低下させるという問題点を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、磁石を覆うようにシャフトとともに一体成形することにより安価でモータや発電機の特性を悪化させない高速回転に適したロータを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のロータは、円柱状のシャフトと、前記シャフトを内包して前記シャフトの外周に設けられた円筒状もしくは円弧状の磁石と、前記磁石の軸方向の両端を挟むように前記シャフトの外周面に配置された円筒状の剛体と、前記磁石とその両端の前記剛体の一部を覆うように配置された絶縁性の補強材とを備えたものである。

これによって、渦電流損を発生させずに高速回転できるロータを安価に構成することが可能となる。また、このロータを用いた回転電機は低コスト化や小型化を図ることができる。

また、この回転電機を用いた電動送風機は、高速回転によって高い吸引力が得られ、高い電源効率で動作させることができるので、機器の小型化を図ることができる。更にその電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

本発明のロータおよびこれを用いた回転電機は、渦電流損を発生させずに高速回転できる。また、この回転電機を用いた電動送風機および電気掃除機は、高い電源効率で高速回転により、高い吸引力が得られるので、機器の小型化が図れるものである。

第１の発明は、円柱状のシャフトと、前記シャフトを内包して前記シャフトの外周に設けられた円筒状もしくは円弧状の磁石と、前記磁石の軸方向の両端を挟むように前記シャフトの外周面に配置された円筒状の剛体と、前記磁石とその両端の前記剛体の一部を覆うように配置された絶縁性の補強材とを備えたロータである。

この構成により、渦電流損を少なくすると共に、ロータの強度を補強して、高速回転時に磁石はがれ等による破損を防止することができる。さらに、磁石の両側にある円筒状の剛体は削り加工が可能なため、バランシングの調整のために、部分的に除去することが可能となる。

第２の発明は、円柱状のシャフトと、前記シャフトを内包して前記シャフトの外周に設けられた円筒状もしくは円弧状の磁石と、前記磁石の軸方向の両端を挟むように前記シャフトの外周から突出した円柱状突部と、前記磁石とその両端の前記突起の一部を覆うように配置された絶縁性の補強材とを備えたロータである。

この構成により、渦電流損を少なくすると共に、ロータの強度を補強して、高速回転時に磁石はがれ等による破損を防止することができる。さらに、磁石の両側にあるシャフトの円柱状突部は、バランシングの調整のために、部分的に除去することが可能となる。また、この円柱状突部はシャフトと一体であるため、回転体としてのシャフト剛性が高く、危険速度も高くすることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の構成に加えて、円柱状突部を内包するように前記円柱状突部の外周にそれぞれ配置された円筒状の剛体と、前記磁石と前記円柱状突部の一部を覆う絶縁性の補強材とを備えている。

この構成により、渦電流損を少なくすると共に、ロータの強度を補強して、高速回転時に磁石はがれ等による破損を防止することができると共に、シャフトの円柱状突部を部分的に除去してバランシングを調整することが可能となる。また、円柱状突部はシャフトと一体であるため、回転体としてのシャフト剛性が高く、危険速度も高くすることができる。また、シャフトの円柱状突部の外径を磁石の外径より小さくしたことにより、磁石とシャフトで生じる漏れ磁束を少なくすることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、磁石は円筒状であり、内径に２つ以上の切り欠きを均等の角度になるように設け、シャフトの外周に前記磁石の切り欠きと嵌合するような突起を設けている。

これにより、磁石とシャフト間の接着に掛かる応力を現象させるとともに、接着部が破損あるいは強度不十分の状態になったとしても突起形状の嵌合と磁石を覆う樹脂成形によりトルクを確実に伝達することができる。それに加えて、磁石を円弧状にしていれば、高温になったときにシャフトの線膨張係数が磁石よりも充分大きい場合でも磁石にクラックや割れなどが入る恐れがない。

第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、磁石は円弧状であり、シャフトの外周の円周方向に沿って前記磁石を２つ以上設け、前記磁石の間に嵌合するような突起をシャフト外周部に均等の角度になるように設けたことにより、トルクを確実に伝達することができると共に、円弧状の磁石となっているため、高温になったときにシャフトの線膨張係数が磁石よりも充分大きい場合でも磁石にクラックや割れなどが入る恐れがない。

第６の発明は、特に、第４または第５の発明において、シャフト外周部の突起は、シャフト外周面に設けた溝と、前記溝に嵌合した角棒状の部材とから構成されることにより、シャフト自身に突起を設ける加工が必要ないので、低コストで構成することができる。

第７の発明は、特に、第１の発明において、円筒状の剛体の外径は、磁石の外径と略同じ大きさであることにより、磁石飛散を防止する補強材が磁石と剛体との間を渡ることにより遠心力を分散して受けることが可能となり、補強材の実質的な強度が増す。

第８の発明は、特に、第１の発明において、シャフトは間に磁石を配置する２つの円柱状突部を設け、前記円柱状突部の外径は円筒状の剛体の外径よりも小さく、前記円柱状突部の前記シャフトの軸方向の幅は前記剛体の幅よりも小さく、前記円筒状の剛体が前記円柱状突部を内包する凹部を有し、前記剛体の先端面が前記磁石に接触するように配置したことにより、円筒状の剛体をシャフトの円柱状突部を基準に位置決めすることが可能となり、製作上の出来映えのバラツキを抑えることができる。

第９の発明は、特に、第８の発明において、磁石と対峙する円筒状の剛体の端面および円柱状突部の凹部を有する端面は軸方向の位置が概略一致していることにより、磁石の位置決めがしやすいとともに、製作したロータの剛性を高くすることが可能となる。

第１０の発明は、特に、第１または第８の発明において、円筒状の剛体は磁石と対峙する端面に凹部を有し、前記磁石は両端部を中央部の外径より小さくした段差部を有し、前記磁石の段差部が前記剛体の凹部内に嵌め込まれていることにより、磁石に働く遠心力に対してその一部を円筒状の剛体によって抑えられるので、遠心力に対する剛性を高めることが可能となる。

第１１の発明は、特に、第１または第７〜第１０のいずれか１つの発明において、円筒状の剛体は磁性体からなり、磁石はシャフトの軸方向に３つ以上に分割して前記シャフトの両端に設けられた円柱状突部の間に配置され、前記円柱状突部と隣り合う磁石が前記軸方向に配向されていることにより、磁石中央よりの磁束が集中して、磁石端面の損失分となる漏れ磁束を減少させることができる。

第１２の発明は、特に、第１または第７〜第１１のいずれか１つの発明において、シャフトの両端に設けられた軸受けは、内輪のあて面が剛体と接していることにより、軸受けに与圧を与えるための機能も併せ持つことが可能となる。

第１３の発明は、特に、第２または第３の発明において、シャフトの両端に設けられた軸受けは、円柱状突部と接触していることにより、軸受けに与圧を与えるための機能も併せ持つことが可能となる。

第１４の発明は、特に、第１または第７〜第１１のいずれか１つの発明において、円筒状の剛体は、非磁性体からなることにより、磁石端の漏れ磁束を低減することが可能となる。

第１５の発明は、特に、第２の発明において、円柱状突部の外径が円筒状の磁石の外径と概略同じであることにより、磁石飛散を防止する補強材が磁石と剛体との間を渡ることにより遠心力を分散して受けることが可能となり、補強材の実質的な強度が増す。

第１６の発明は、特に、第２または第３の発明において、磁石は、シャフトの軸方向に３つ以上に分割して前記シャフトの両端に設けられた円柱状突部の間に配置され、前記円
柱状突部に隣り合う磁石が軸方向に配向されていることにより、磁石中央よりの磁束が集中して、磁石端面の損失分となる漏れ磁束を減少させることができる。

第１７の発明は、特に、第１〜第１６のいずれか１つの発明において、接着剤を塗布したシャフト及び磁石を同心円状に配置して治具にて保持し、前記接着剤が硬化するまで保持し続けて組み立てたことにより、磁石の配置の中心がシャフト中心とほぼ一致するように保たれるので磁気的な偏心による振動や騒音を軽減することが図れる。

第１８の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、シャフトに接着剤を塗布して前記シャフトと磁石を嵌合し、前記磁石を円周方向に回転して前記接着剤を硬化させ、前記磁石を前記シャフトに接着したことより、シャフトの円周方向に接着剤が満遍なく回りこんで、安定した接着強度を得ることが可能となる。

第１９の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、絶縁性の補強材は、ポリエステル、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、テトロン、ケプラーの少なくともいずれか１つから成り、樹脂を含浸して固めていることにより、樹脂だけで覆うよりも高い強度を得ることができ、含浸させた樹脂により、磁石や円筒状の剛体あるいは円柱状突部へ接着性を有するので安定した強度を得ることができ、軽くて強度の高い小径のロータを実現することができる。

第２０の発明は、特に、第１〜第３及び第１６のいずれか１つの発明において、磁石はシャフトの軸方向に複数に分けて配置されることにより、磁石の真円度や円筒度といった形状寸法の誤差を小さくして組み立てることが可能となる。

第２１の発明は、第１、第１６、第２０のいずれか１つの発明において、磁石は、シャフトの軸方向に複数に分けて配置され、隣り合った磁石が互いに絶縁されていることにより、磁石で発生する渦電流による損失の軽減を図ることができる。

第２２の発明は、特に、第１〜第２１のいずれか１つの発明のロータからなるモータとすることのより、キャンによる渦電流損がなく安価なロータであるため、モータの低コスト化を図る、あるいは効率が良い分だけ小型化を図ることが可能となる。

第２３の発明は、特に、第２２の発明のモータを採用した電動送風機とすることにより、安価で高い効率を有しながら小型化を図ることができる。

第２４の発明は、特に、第２３の発明の電動送風機を有する掃除機とすることにより、電動送風機の効率が高い場合は重要な吸引性能の一つである吸い込み仕事率を高くすることが可能となり、電動送風機の小型化により掃除機も小型化が図れて移動の取り回しがより軽快に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるロータの構成を示すものであり、図１（ａ）は同ロータの側面断面図であり、図１（ｂ）は同ロータの正面断面図であり、図１（ｃ）は同ロータの変形例１の正面断面図であり、図１（ｄ）は同ロータの変形例２の正面断面図である。

図１（ａ）に示すように、実施の形態１のロータは、円柱状のシャフト１の両端に近い
場所にそれぞれ軸受け２ａ，２ｂを装着しており、２つの軸受け２ａ，２ｂの間の部分のシャフト１の外周部に磁石３を接着剤で接着している。

リング４ａ，４ｂは、円筒状のステンレス等による剛体で構成され、その外径は磁石３と略同じ外径になっており、リング４ａは軸受け２ａと磁石３との間に挟まれた位置に設けられ、リング４ｂは軸受け２ｂと磁石３との間に挟まれた位置に設けられている。

補強材５は、磁石３とリング４ａ，４ｂの少なくとも一部を覆うように巻き付けて固着しており、引張強度の高い部材で構成されている。具体的には、補強材５は、ガラス繊維や炭素繊維を磁石３に巻き付けて、エポキシ樹脂などの樹脂を含浸させた後、熱硬化して固着されている。

なお、補強材５は、樹脂に替えて接着剤を流用して熱硬化させても良いし、樹脂と接着剤を併用しても良い。また、補強材５を構成する高強度の糸、布、チューブ等の素材は、要求される補強強度、コスト、温度や湿度などの使用環境等に応じて、ポリエステル、アラミド、テトロン、ケプラー等から選択して用いても良い。

一般に、ロータの回転時に生じる遠心力は、高速回転にするほど磁石３に対して大きく働き、シャフト１と磁石３の接合を破壊しやすくなる。しかし、本実施の形態のロータは、磁石３の外周を引張強度の高い補強材５で覆っているため、遠心力による応力を樹脂や補強材５でも分担して、ロータ全体の回転剛性を高めることができ、高速回転に耐えうることができる。

さらに、補強材５は磁石３のみならずリング４ａ，４ｂの一部にもほとんど段差がない状態で覆っているので、補強材５の寸法精度を高く維持しながら、リング４ａ，４ｂへの固着力を高めて、より一層の高速回転に耐えることができる。

図１（ｂ）に示すように、シャフト１は円柱状をしており、磁石３は円環状をしており、シャフト１を内包するように円環状内に嵌め込んでいる。そして、円環状の磁石３の外周面には引張強度の高い補強材５が巻き付けてある。そのため、磁石３自身の強度と補強材５の強度の両方で遠心力による応力を分担するため、より高速の回転にも耐えることができる。

また、磁石３とシャフト１との間の接着剤の強度が製造上のバラツキでばらついた場合や、過度なトルクが瞬間的に加わった場合に接着性を損なう可能性がある。これに対応するには、図（ｃ）に示す変形例１のように、シャフト１の外周に突起６ａ，６ｂを設けると共に、磁石３の形状をこの突起６ａ，６ｂと噛み合う形状にすれば良い。

これによって、突起６ａ，６ｂがシャフト１と磁石３の回転方向の位置ズレを抑えて、接着剤に加わる回転方向の応力を緩和し、接着剤の破損を防止することができ、シャフト１を高速回転しても、シャフト１と磁石３との接合性を維持することができ、仮に接着剤が破損してもシャフト１と磁石３との間でトルクを伝達することが可能となる。

次に、実施の形態１の変形例２について、図１（ｄ）を参照しながら説明する。図１（ｄ）に示すように、変形例２は、磁石３を円周方向に２つ以上に均等分割した磁石片３ａ，３ｂを接着剤で張り合わせて、１つの円環状の磁石３となるように組み立てたものである。

このように構成すると、シャフト１と磁石３の膨張係数が異なることにより、高温になった場合にシャフト１の線膨張が大きくなっても、磁石３ａ，３ｂ同士やシャフト１との
接着に用いる接着剤が応力を緩和することができ、磁石３ａ，３ｂが割れることを防止することができる。

また、図１（ｄ）に示すように、シャフト１の外周の軸方向に溝を設けて、この溝に角状の部材を嵌合して突起形状を形成し、その角状の部材が分割した磁石３ａ，３ｂの間に噛み合わせて接着剤で接着している。これにより、シャフト１の切削や、シャフト１への磁石３ａ，３ｂの装着を容易にする一方、磁石３ａ，３ｂとシャフト１との間のトルクの伝達を確実にすることができる。

また、磁石３ａ，３ｂを円周方向に分割する分割数を増加させると、補強材５が受ける応力が分散されるので、磁石３ａ，３ｂの外周の補強材５の厚みをさらに小さくすることができ、ロータをより一層小径化することが可能になる。

また、磁石３両側に位置する剛体であるリング４は、補強材５で覆っていない部分を除去することによって、２面バランスを取ることが可能となり、高速回転時に生じ易いシャフト１のブレを生じにくくし、より高速の回転に耐えられるようになる。

また、磁石が円環状の場合、シャフト１と磁石との同心度が悪いと、磁気的な偏心が生じて、モータや発電機の振動や騒音が増大する。磁石３の内径の接着剤が充分に行き渡らないと、接着強度の信頼性が低くなってしまうという問題が生じる。これら問題を防ぐため、接着剤塗布後にシャフト１と磁石３ａ，３ｂを同心円状になるように治具で保持して円周方向へ相対的に回転させてから、治具にてシャフト１と磁石３ａ，３ｂが同心円状となるように保持したまま接着剤を硬化させる。

また、リング４ａ，４ｂの端面は、軸受け２の内輪のあて面に接触していることにより、ロータの回転で生じる与圧を軸受け２に確実に与えられ、高速で回転しても安定に動作する。

以上のように、本実施の形態においては、磁石３とシャフト１間を接着剤で接着するだけでなく、補強材５と円筒状のリング４ａ，４ｂで覆うことにより、遠心力に耐えうる強度を高めている。磁石３を円周方向に２つ以上の均等分割個片とすることにより、膨張係数の違いによる高温時の磁石３の割れの発生を避けることができ、分割数を多くすれば遠心力に耐えうる強度をより高められる。

（実施の形態２）
次に、図２に基づいて、本発明の実施の形態２におけるロータについて説明する。図２（ａ）は実施の形態２におけるロータの側面断面図であり、図２（ｂ）は実施の形態２の変形例１におけるロータの側面断面図であり、図２（ｃ）は実施の形態２の変形例２におけるロータの側面断面図である。実施の形態２のロータは、基本構成が実施の形態１と同様であり、同様の箇所はその説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

図２（ａ）に示すように、円筒状の磁石９は、両端の外径が中央部の外径より小さくなる段差部９ａ，９ｂを有している。シャフト７の両端に設けたリング１０ａ，１０ｂには、磁石９側に凹部を有しており、リング１０ａ，１０ｂの凹部に磁石９の両端の段差部９ａ，９ｂが嵌め込まれている。そして、磁石９およびリング１０ａ，１０ｂの一部の外周を補強材１１で覆っている。

このように、補強材１１およびリング１０ａ，１０ｂによって磁石９を覆っているため、磁石９を保持する力が補強され、高速回転の遠心力にも耐えることができる。磁石９両端の段差部９ａ，９ｂをリング１０ａ，１０ｂで覆っている分、補強材１１に必要な強度
を減らすことが可能であり、補強材１１を薄肉化したり、強度が弱いがより値段の安い材料に置き換えたりして低コスト化を図ることができる。

次に、実施の形態２の変形例１について、図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ｂ）に示すように、シャフト１２は、その両側に円柱状突部１２ａ，１２ｂを有しており、磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが円柱状突部１２ａと１２ｂとの間に挟み込まれるように配置されている。

リング１５ａ，１５ｂは、磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと概略同じ外径をしており、円柱状突部１２ａ，１２ｂの外周を覆って配置され、円柱状突部１２ａ，１２ｂの端面とリング１５ａ，１５ｂの端面との軸方向の位置が概略揃っている。

このように構成すると、円柱状突部１２ａ，１２ｂによりリング１５ａ，１５ｂの位置決めが確実に行えるだけでなく、ロータの回転によって受ける与圧を軸受け１３へ確実に加えられる構造となり、ロータの回転時の支持が安定化し、高速の回転にも耐える。

また、磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを複数に分割していることにより、磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの分割面に生じる凹凸や、分割面同士を接着する接着剤などの存在が導電性を低下するので、磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの表面を流れる渦電流を抑制して、渦電流損を低減することが可能となる。また、磁石１４の各々の端面が表面処理やシートなどの絶縁処理を施すと、渦電流損をより一層低減しやすくなる。

次に、実施の形態２の変形例２について、図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ｃ）に示すように、変形例２の磁石１９の両端部は外径が中央部に比べて小さくなる段差部を有している。その段差部はシャフト１７の円柱状突部１７ａ，１７ｂの外径と概略同じ径をしている。

シャフト１７の両端側に設けたリング２０ａ、２０ｂは、端面に凹部を有しており、磁石１９の段差部１９ａ，１９ｂと、シャフト１７の円柱状突部１７ａ，１７ｂとがリング２０ａ、２０ｂの凹部内に嵌め込まれている。

このように構成すると、磁石１９は補強材２１とリング２１ａ，２１ｂとで外周を覆って補強されるため、ロータの回転による遠心力の応力に耐え易くなり、高速回転の使用にも耐えうる。

（実施の形態３）
次に、図３に基づき、本発明の実施の形態３のロータについて説明する。実施の形態３のロータは、基本構成が実施の形態１と概略同様になっているが、リングに替えてシャフト２２の両側に円柱状突部２２ａ，２２ｂを設けている。

図３（ａ）に示すように、実施の形態３では、円柱状のシャフト２２の両端に近い場所にそれぞれ軸受け２３を装着しており、シャフト２２の円柱状突部２２ａ，２２ｂの外側端面が軸受け２３の内輪のあて面に接触している。シャフト２２上の２つの円柱状突部２２ａ，２２ｂの間に磁石２４を接着剤で接着してある。そして、磁石２４の外周からシャフト２２の円柱状突部２２ａ，２２ｂの外周の一部までを補強材２５で覆っている。円柱状突部２２ａ，２２ｂの外径は磁石２４と概略同じであるので補強材２５はほぼ同一面に配置できるので製作し易くなっている。

また、シャフト２２が直接軸受け２３や磁石２４ａ，２４ｂ，２４ｃの位置決めできるので、組み立て精度を高くできる。同時に、シャフト２２ａ，２２ｂの太い部分が多くな
るので、ロータ全体の軸剛性を高くし易いので、上限速度を高く設定しやすい。磁石２４ａ，２４ｂ，２４ｃは３つに分割されており、両端の磁石２４ｂ，２４ｃはシャフト２２の軸方向に配向してあり、シャフト２２は、磁石２４のバックヨークの役割により磁力を確保するため磁性体からなる。軸方向に配向された磁石２４ａ，２４ｂを両端に設けることにより、磁束の漏れを低減でき、中央の磁石２４ａへ磁束を集中させて高めることが可能となる。

次に、実施の形態３の変形例について、図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）に示すように、シャフト２６の円柱状突部２６ａ，２６ｂの外径を磁石２８の外径より小さくして、その円柱状突部２６ａ，２６ｂの外周にリング３０ａ，３０ｂを設け、そのリング３０ａ，３０ｂの外径と円筒状の磁石２８の外径を同じにする。

これにより、磁石２８がすべてラジアル方向へ配向されても、磁束の漏れを低減することが可能となる。このリング３０ａ，３０ｂが無くても機能するが、補強材２９の固着強度を増すためには、リング３０の外径が磁石２８の外径と概略同じ方が望ましい。

なお、上述した各実施の形態は、組み合わせて実施しても構わない。また、上述した各実施の形態におけるロータを、モータや発電機等の回転電機に用いることにより、高速回転させても安定に回転する機械性能が得られる。

また、回転電機であるモータを用いた電動送風機は、高速回転させることによって高い吸引力が得られ、それによって機器の小型化を図ることも可能になる。また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、高速回転する電動送風機によって高い吸引力が得られ、高い吸い込み仕事率で塵埃を吸引する一方、電動送風機を構成するモータの小型化により、軽量化が図られ、電気掃除機の移動を軽快にすることができる。

以上のように、本発明にかかるロータは、十分な強度を持ち、高速回転が可能であるため、モータや発電機等の回転電機はもちろんのこと、電動送風機、圧縮機、タービン、液体用ポンプ等にも適用可能であり、家庭用電化機器、産業機器などの用途にも幅広く適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるロータの側面断面図（ｂ）同ロータの正面断面図（ｃ）同実施の形態１における変形例１のロータの側面断面図（ｄ）実施の形態１における変形例２のロータの側面断面図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるロータの側面断面図（ｂ）同実施の形態２における変形例１のロータの側面断面図（ｃ）同実施の形態２における変形例２のロータの側面断面図 （ａ）本発明の実施の形態３におけるロータの側面断面図（ｂ）実施の形態３における変形例のロータの側面断面図 従来のロータの側面断面図

１ シャフト
２ 軸受け
３ 磁石
４ リング
５ 補強材
６ 突起

Claims (24)

1. 円柱状のシャフトと、前記シャフトを内包して前記シャフトの外周に設けられた円筒状もしくは円弧状の磁石と、前記磁石の軸方向の両端を挟むように前記シャフトの外周面に配置された円筒状の剛体と、前記磁石とその両端の前記剛体の一部を覆う絶縁性の補強材とを備えたロータ。
2. 円柱状のシャフトと、前記シャフトを内包して前記シャフトの外周に設けられた円筒状もしくは円弧状の磁石と、前記磁石の軸方向の両端を挟むように前記シャフトの外周から突出した円柱状突部と、前記磁石とその両端の前記突起の一部を覆う絶縁性の補強材とを備えたロータ。
3. 円柱状突部を内包するように前記円柱状突部の外周にそれぞれ配置された円筒状の剛体と、前記磁石と前記円柱状突部の一部を覆う絶縁性の補強材とを備えた請求項２に記載のロータ。
4. 磁石は円筒状であり、内径に２つ以上の切り欠きを均等の角度になるように設け、シャフトの外周に前記磁石の切り欠きと嵌合するような突起を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 磁石は円弧状であり、シャフトの外周の円周方向に沿って前記磁石を２つ以上設け、前記磁石の間に嵌合するような突起をシャフト外周部に均等の角度になるように設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ。
6. シャフト外周部の突起は、シャフト外周面に設けた溝と、前記溝に嵌合した角棒状の部材とから構成されることを特徴とする請求項４記載のロータ。
7. 円筒状の剛体の外径は、磁石の外径と略同じ大きさであることを特徴とする請求項１記載のロータ。
8. シャフトは間に磁石を配置する２つの円柱状突部を設け、前記円柱状突部の外径は円筒状の剛体の外径よりも小さく、前記円柱状突部の前記シャフトの軸方向の幅は前記剛体の幅よりも小さく、前記円筒状の剛体が前記円柱状突部を内包する凹部を有し、前記剛体の先端面が前記磁石に接触するように配置したことを特徴とする請求項１記載のロータ。
9. 磁石と対峙する円筒状の剛体の端面および円柱状突部の凹部を有する端面は軸方向の位置が概略一致していることを特徴とする請求項８記載のロータ。
10. 円筒状の剛体は磁石と対峙する端面に凹部を有し、前記磁石は両端部を中央部の外径より小さくした段差部を有し、前記磁石の段差部が前記剛体の凹部内に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１または８記載のロータ。
11. 円筒状の剛体は磁性体からなり、磁石はシャフトの軸方向に３つ以上に分割して前記シャフトの両端に設けられた円柱状突部の間に配置され、前記円柱状突部と隣り合う磁石が前記軸方向に配向されていることを特徴とする請求項１または７〜１０のいずれか１項に記載のロータ。
12. シャフトの両端に設けられた軸受けは、内輪のあて面が剛体と接していることを特徴とする請求項１または７〜１１のいずれか１項に記載のロータ。
13. シャフトの両端に設けられた軸受けは、円柱状突部と接触していることを特徴とする請求項２または３記載のロータ。
14. 円筒状の剛体は、非磁性体からなることを特徴とする請求項１または７〜１１のいずれか１項に記載のロータ。
15. 円柱状突部の外径が円筒状の磁石の外径と概略同じであることを特徴とする請求項２記載のロータ。
16. 磁石は、シャフトの軸方向に３つ以上に分割して前記シャフトの両端に設けられた円柱状突部の間に配置され、前記円柱状突部に隣り合う磁石が軸方向に配向されていることを特徴とする請求項２または３記載のロータ。
17. 接着剤を塗布したシャフト及び磁石を同心円状に配置して治具にて保持し、前記接着剤が硬化するまで保持し続けて組み立てたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のロータ。
18. シャフトに接着剤を塗布して前記シャフトと磁石を嵌合し、前記磁石を円周方向に回転して前記接着剤を硬化させ、前記磁石を前記シャフトに接着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータ。
19. 絶縁性の補強材は、ポリエステル、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、テトロン、ケプラーの少なくともいずれか１つから成り、樹脂を含浸して固めていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ。
20. 磁石はシャフトの軸方向に複数に分けて配置されることを特徴とする請求項１〜３及び１６のいずれか１項に記載のロータ。
21. 磁石は、隣り合った磁石が互いに絶縁されていることを特徴とする請求項２０に記載のロータ。
22. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載のロータを有するモータ。
23. 請求項２２に記載のモータを有する電動送風機。
24. 請求項２３に記載の電動送風機を有する掃除機。