JP2016163468A - モータのロータ、およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】従来、ロータ部材の偏心を防止すべく、ロータ部材の径方向の強度を高めることが求められている。
【解決手段】ロータ３０は、シャフト３２と、シャフト３２の径方向外側に固定される筒状のロータ部材５０とを備える。シャフト３２は、ロータ部材５０の内周面７４と当接する第１の部分３６と、第１の部分３６から軸方向へ離隔して配置され、ロータ部材５０の内周面７８と当接する第２の部分３８と、第１の部分３６と第２の部分３８との間で延在し、第１の部分３６および第２の部分３８よりも小さな外径を有する第３の部分４０と、第３の部分４０から径方向外側へ突出し、ロータ部材５０の内周面８２と当接する突起部４４とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータのロータ、およびモータに関する。

磁束の漏洩を防止すべく、シャフトとロータコアとの間に隙間が形成されたロータが知られている（例えば、特許文献１および２）。

特開平５−２４４７４１号公報 特開平５−３４４６６８号公報

従来、ロータの回転時に、ロータを構成するロータ部材が遠心力によって径方向に変形し、これにより、ロータ部材に偏心が生じてしてしまう場合があった。このようなロータ部材の偏心を防止すべく、ロータ部材の径方向の強度を高めることが求められている。

本発明の一態様において、モータのロータは、軸線に沿って延びるシャフトと、シャフトを取り囲むように該シャフトの径方向外側に固定される筒状のロータ部材とを備える。シャフトは、ロータ部材の内周面と当接する第１の部分と、第１の部分から軸線の方向へ離隔して配置され、ロータ部材の内周面と当接する第２の部分とを有する。

また、シャフトは、第１の部分と第２の部分との間で延在し、第１の部分および第２の部分よりも小さな外径を有する第３の部分と、第３の部分から径方向外側へ突出し、ロータ部材の内周面と当接する突起部とを有する。第３の部分とロータ部材の内周面との間には、隙間が形成される。突起部は、シャフトの全周に亘って延在してもよい。

ロータ部材は、軸線の方向に並ぶ複数のロータコアと、複数のロータコアのうち、軸線の方向に互いに隣接する２つのロータコアの間に配置される非磁性部材と、複数のロータコアおよび非磁性部材を軸線の方向に貫通するように延びるタイロッドとを有してもよい。突起部は、非磁性部材と当接してもよい。本発明の他の態様において、モータは、上述のロータを備える。

本発明の一実施形態に係るモータの側面図であって、一部を断面で示している。 図１に示すロータの側面図である。 図４中のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。 図２中のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るモータ１０について説明する。なお、以下の説明における軸方向とは、図１に示すシャフト３２の軸線Ｏ_１に沿う方向を示し、径方向とは、軸線Ｏ_１を中心とする円の半径方向を示し、周方向とは、軸線Ｏ_１を中心とする円の円周方向を示す。また、便宜上、図１の紙面左方を軸方向前方とする。

モータ１０は、内部空間１２を画定するハウジング１４と、ハウジング１４の内部空間１２に固定されるステータ１６と、ステータ１６の径方向内側に回転可能に配置されたロータ３０とを備える。ステータ１６は、ステータコア１８と、ステータコア１８に巻回されたコイル２０とを有する。

次に、図２〜図４を参照して、本実施形態に係るロータ３０について説明する。ロータ３０は、いわゆるラジアル型ロータである。ロータ３０は、軸方向に延びるシャフト３２と、シャフト３２の周囲を取り囲むように該シャフト３２の径方向外側に固定されたロータ部材５０とを備える。

図３に示すように、シャフト３２は、出力部３４、第１の大径部（第１の部分）３６、第２の大径部（第２の部分）３８、小径部（第３の部分）４０、基端部４２、および突起部４４を有する。出力部３４は、その前端が外部機器（例えば、工作機械の主軸）に機械的に連結され、該外部機器に回転を出力する。一方、基端部４２は、その後端がハウジング１４の内部空間１２内にて終端している。

第１の大径部３６は、出力部３４の軸方向後端から径方向外側へ突出し、且つシャフト３２の全周に亘って延在している。第１の大径部３６は、円筒状の外周面３６ａを有し、該外周面３６ａは、外径Ｄ_１を有する。

第２の大径部３８は、第１の大径部３６よりも予め定められた距離だけ軸方向後方に離隔して配置されている。具体的には、第２の大径部３８は、基端部４２の軸方向前端から径方向外側へ突出し、且つシャフト３２の全周に亘って延在している。

第２の大径部３８は、円筒状の外周面３８ａを有し、該外周面３８ａは、外径Ｄ_２を有する。本実施形態においては、外径Ｄ_２は、外径Ｄ_１と略同じ（すなわち。Ｄ_１≒Ｄ_２）である。

小径部４０は、第１の大径部３６と第２の大径部３８との間で延在している。具体的には、小径部４０は、第２の大径部３８の軸方向前端３８ｂから第１の大径部３６の軸方向後端３６ｂまで軸方向前方へ延び、外径Ｄ_３を有する。外径Ｄ_３は、外径Ｄ_１およびＤ_２よりも小さい（すなわち、Ｄ_１≒Ｄ_２＞Ｄ_３）。

突起部４４は、小径部４０の軸方向中央に配置されている。具体的には、突起部４４は、小径部４０から径方向外側へ突出するように該小径部４０に一体に形成されている。本実施形態においては、突起部４４は、小径部４０の全周に亘って延在し、円筒状の外周面４４ａを有する。

突起部４４は、外径Ｄ_４を有する。外径Ｄ_４は、外径Ｄ_１およびＤ_２と略同じ（すなわち。Ｄ_１≒Ｄ_２≒Ｄ_４）である。また、突起部４４は、外周面４０ａから径方向外側に向かうにつれてその軸方向の厚みが薄くなるようなテーパ形状を有する。

ロータ部材５０は、第１のロータコア５２、第２のロータコア５４、複数の磁石５６および５８、第１の端板６０、第２の端板６２、非磁性部材６３、ならびに複数のタイロッド６４を有する。

図４に示すように、第１のロータコア５２は、周方向に等間隔で整列する計８個のコアセグメント６６を有する。コアセグメント６６の各々は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板（図示せず）から構成され、内周面６６ａを有する。

図３に示すように、内周面６６ａと小径部４０の外周面４０ａとの間には、隙間８４が形成される。また、コアセグメント６６の各々には、該コアセグメント６６を軸方向に貫通する貫通孔６８が形成されている。

本実施形態においては、計８個の磁石５６が、周方向に略等間隔に整列するように配置されている。磁石５６の各々は、周方向に互いに隣接する２つのコアセグメント６６の間に挟持されている。

磁石５６の各々は、予め定められた長さ、幅、および厚さを有する矩形の板状部材である。磁石５６の各々は、その長さ方向が軸方向に沿い、その幅方向が径方向に沿い、且つ、その厚さ方向が周方向に沿うように、コアセグメント６６に対して位置決めされている。また、磁石５６の各々は、その厚さ方向に磁化されている。

第２のロータコア５４は、第１のロータコア５２の軸方向後方に隣接して配置され、第１のロータコア５２と同様の構成を有する。具体的には、第２のロータコア５４は、周方向に略等間隔で整列する計８個のコアセグメント７０を有する。コアセグメント７０の各々は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板（図示せず）から構成され、内周面７０ａを有する。

内周面７０ａと小径部４０の外周面４０ａとの間には、隙間８６が形成される。また、コアセグメント７０の各々には、該コアセグメント７０を軸方向に貫通する貫通孔７２が形成されている。コアセグメント７０は、貫通孔６８と貫通孔７２とが互いに連通するように、コアセグメント６６に対して位置決めされる。

本実施形態においては、計８個の磁石５８が、周方向に略等間隔に整列するように配置されている。磁石５８の各々は、周方向に互いに隣接する２つのコアセグメント７０の間に挟持されている。

磁石５８の各々は、磁石５６と同様の構成を有しており、その長さ方向が軸方向に沿い、その幅方向が径方向に沿い、且つ、その厚さ方向が周方向に沿うように、コアセグメント７０に対して位置決めされている。

第１の端板６０は、円筒状の内周面７４を有する円環板であって、非磁性材料から作製される。第１の端板６０は、例えば焼き嵌めによって、その内周面７４を第１の大径部３６の外周面３６ａに押圧し、これにより、第１の大径部３６に固定される。第１の端板６０が第１の大径部３６に固定されたとき、第１の端板６０の軸方向後方の端面６０ａは、コアセグメント６６の軸方向前方の端面６６ｂと当接する。

第１の端板６０は、周方向に略等間隔で整列する計８個の貫通孔７６を有する。これら貫通孔７６の各々は、コアセグメント６６に形成された貫通孔６８（コアセグメント７０に形成された貫通孔７２）の各々と連通するように、配置されている。

第２の端板６２は、第１の端板６０と同様の構成を有する。具体的には、第２の端板６２は、円筒状の内周面７８を有する、非磁性材料の円環板である。第２の端板６２は、その内周面７８を第２の大径部３８の外周面３８ａに押圧することによって、第２の大径部３８に固定される。第２の端板６２の軸方向前方の端面６２ａは、コアセグメント７０の軸方向後方の端面７０ｂと当接する。

第２の端板６２は、周方向に略等間隔で整列する計８個の貫通孔８０を有する。これら貫通孔８０の各々は、コアセグメント７０に形成された貫通孔７２（コアセグメント６６に形成された貫通孔６８）の各々と連通するように、配置されている。

非磁性部材６３は、円筒状の内周面８２を有する円環板である。内周面８２は、突起部４４の外周面４４ａと当接する。一例として、内周面８２は、コアセグメント６６および７０の内径Ｄ_５（図４）よりも小さく、且つ、突起部４４の外径Ｄ_４と略同じ（または、外径Ｄ_４よりも僅かに小さな）内径を有する。

非磁性部材６３は、周方向に略等間隔で整列する計８個の貫通孔８８を有する。これら貫通孔８８の各々は、コアセグメント６６に形成された貫通孔６８（コアセグメント７０に形成された貫通孔７２）の各々と連通するように、配置されている。

計８本のタイロッド６４の各々は、互いに連通する貫通孔７６、６８、８８、７２、および８０に挿通される。タイロッド６４の各々は、第１の端板６０、コアセグメント６６、非磁性部材６３、コアセグメント７０、および第２の端板６２を軸方向に貫通するように延在し、軸方向前方側にて第１の端板６０に固定され、軸方向後方側にて第２の端板６２に固定される。

上述したように、本実施形態においては、非磁性部材６３の内周面８２と当接するように小径部４０から突出する突起部４４が設けられている。この突起部４４は、ロータ３０の回転時にロータ部材５０が径方向に変形しようとした場合に、非磁性部材６３の径方向への移動を規制する。

これにより、タイロッド６４の撓みを防止し、ロータ部材５０の径方向の強度を高めることができるので、ロータ３０の回転時において、ロータ部材５０が変形して該ロータ部材５０に偏心が生じてしまうのを防止できる。

また、このように突起部４４を非磁性部材６３に当接させることによって、ロータ部材５０の偏心防止に加えて、ロータコア５２、５４内で生じている磁束がシャフト３２へ漏洩してしまうのを防止することもできる。これにより、モータ１０の回転性能が低下してしまうのを防止できる。

また、本実施形態においては、突起部４４は、小径部４０に一体に形成されている。これにより、突起部４４の強度および耐久性を大幅に高めることができるので、ロータ部材５０の偏心を、長期に亘って確実に防止することができる。

また、本実施形態においては、突起部４４は、径方向外側に向かうにつれて軸方向の厚みが薄くなるようなテーパ形状を有する。この構成によれば、突起部４４の強度および耐久性をさらに高めることができる。

また、本実施形態においては、第１の大径部３６、第２の大径部３８、および突起部４４の外径Ｄ_１、Ｄ_２およびＤ_４は、略同じ（すなわち、Ｄ_１≒Ｄ_２≒Ｄ_４）に設定されている。

これにより、ロータ３０を製造するときに、まず、ロータ部材５０を組み立て、次いで、シャフト３２をロータ部材５０に挿通させるという順序で、ロータ３０を製造できる。この構成によれば、製造工程の効率化を実現できる。

なお、上述の実施形態においては、ロータ部材５０が非磁性部材６３を有する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ロータ部材は、必ずしも非磁性部材６３を有していなくてもよい。この場合において、突起部４４は、ロータコアの内周面に当接するように形成されてもよい。

また、上述の実施形態においては、突起部４４が小径部４０の全周に亘って延在している場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、突起部は、小径部４０の周囲の一領域に亘って延在するものであってもよいし、または、複数の突起部を周方向に整列するように設けてもよい。

また、上述の実施形態においては、ロータ３０が、いわゆるラジアル型ロータである場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ロータは、シャフト３２の周囲を取り囲む環状のロータコアを有し、該ロータコアは、周方向に整列する複数の磁石収容孔を有し、該磁石収容孔の各々に、磁石が収容されてもよい。この場合、突起部４４は、ロータコアの内周面に当接するように形成されてもよい。

また、上述の実施形態においては、ロータ部材５０が、２個のロータコア５２および５４と、１個の非磁性部材６３とを有し、シャフト３２が、１つの突起部４４を有する場合について述べた。

しかしながら、これに限らず、ロータ部材は、軸方向に並ぶ３個以上のロータコアと、軸方向に互いに隣接する２つのロータコアの間に配置される、２個以上の非磁性部材とを有し、シャフト３２は、２つ以上の突起部を有してもよい。

一例として、ロータ部材は、軸方向に並ぶ第１、第２、および第３のロータコアと、軸方向に互いに隣接する第１および第２のロータコアの間に配置された第１の非磁性部材と、軸方向に互いに隣接する第２および第３のロータコアの間に配置された第２の非磁性部材とを有する。

一方、シャフトは、互いに軸方向に離隔するように小径部４０に形成された第１の突起部および第２の突起部を有する。この場合において、第１の突起部は、第１の非磁性部材と当接するように配置される一方、第２の突起部は、第２の非磁性部材と当接するように配置される。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

１０ モータ
３０ ロータ
３２ シャフト
３６ 第１の大径部
３８ 第２の大径部
４０ 小径部
４４ 突起部
５０ ロータ部材
５２，５４ ロータコア
６３ 非磁性部材
６４ タイロッド

Claims (5)

1. モータのロータであって、
   軸線に沿って延びるシャフトと、
   前記シャフトを取り囲むように該シャフトの径方向外側に固定される筒状のロータ部材と、を備え、
   前記シャフトは、
   前記ロータ部材の内周面と当接する第１の部分と、
   前記第１の部分から前記軸線の方向へ離隔して配置され、前記ロータ部材の内周面と当接する第２の部分と、
   前記第１の部分と前記第２の部分との間で延在し、前記第１の部分および前記第２の部分よりも小さな外径を有する第３の部分であって、該第３の部分と前記ロータ部材の内周面との間には隙間が形成される、第３の部分と、
   前記第３の部分から径方向外側へ突出し、前記ロータ部材の内周面と当接する突起部と、を有する、ロータ。
2. 前記突起部は、前記シャフトの全周に亘って延在している、請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータ部材は、
   前記軸線の方向に並ぶ複数のロータコアと、
   前記複数のロータコアのうち、前記軸線の方向に互いに隣接する２つの前記ロータコアの間に配置される非磁性部材と、
   前記複数のロータコアおよび前記非磁性部材を前記軸線の方向に貫通するように延びるタイロッドと、を有する、請求項１または２に記載のロータ。
4. 前記突起部は、前記非磁性部材と当接する、請求項３に記載のロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータを備えるモータ。

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