JP2017093295A - Motor rotor and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータのロータ、およびモータに関する。 The present invention relates to a rotor of a motor and a motor.
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)。 In order to prevent leakage of magnetic flux, a rotor in which a gap is formed between a shaft and a rotor core is known (for example, Patent Documents 1 and 2).
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。 Conventionally, during rotation of the rotor, the rotor member constituting the rotor is deformed in the radial direction by centrifugal force, which may cause eccentricity of the rotor member. In order to prevent such eccentricity of the rotor member, it is required to increase the strength of the rotor member in the radial direction.
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。 In one aspect of the present invention, a rotor of a motor includes a shaft that extends along an axis, and a cylindrical rotor member that is fixed to a radially outer side of the shaft so as to surround the shaft. The shaft includes a first portion that comes into contact with the inner peripheral surface of the rotor member, and a second portion that is spaced apart from the first portion in the direction of the axis and contacts the inner peripheral surface of the rotor member.
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。 The shaft extends between the first portion and the second portion, and has a third portion having a smaller outer diameter than the first portion and the second portion, and a diameter from the third portion. It has a protrusion that protrudes outward in the direction and contacts the inner peripheral surface of the rotor member. A gap is formed between the third portion and the inner peripheral surface of the rotor member. The protrusion may extend over the entire circumference of the shaft.
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。 The rotor member includes a plurality of rotor cores arranged in the direction of the axis, a nonmagnetic member disposed between two rotor cores adjacent to each other in the direction of the axis, and the plurality of rotor cores and the nonmagnetic member. And a tie rod extending so as to penetrate in the direction. The protrusion may contact the nonmagnetic member. In another aspect of the present invention, the motor includes the above-described rotor.
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O1に沿う方向を示し、径方向とは、軸線O1を中心とする円の半径方向を示し、周方向とは、軸線O1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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a
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。
The
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。
Next, the
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。
As shown in FIG. 3, the
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D1を有する。
The first
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。
The second large-
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D2を有する。本実施形態においては、外径D2は、外径D1と略同じ(すなわち。D1≒D2)である。
The second large-
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D3を有する。外径D3は、外径D1およびD2よりも小さい(すなわち、D1≒D2>D3)。
The
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。
The
突起部44は、外径D4を有する。外径D4は、外径D1およびD2と略同じ(すなわち。D1≒D2≒D4)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。
The
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
As shown in FIG. 3, a
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。
In the present embodiment, a total of eight
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。
Each of the
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。
The
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。
A
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。
In the present embodiment, a total of eight
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。
Each of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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D5(図4)よりも小さく、且つ、突起部44の外径D4と略同じ(または、外径D4よりも僅かに小さな)内径を有する。
The
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。
The
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。
Each of the eight
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。
As described above, in the present embodiment, the protruding
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。
As a result, the
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。
Further, by causing the
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。
In the present embodiment, the
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。
Moreover, in this embodiment, the
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D1、D2およびD4は、略同じ(すなわち、D1≒D2≒D4)に設定されている。
In the present embodiment, the outer diameters D 1 , D 2, and D 4 of the first
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。
Thereby, when manufacturing the
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。
In the above-described embodiment, the case where the
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。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the case where the
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。
In the above-described embodiment, the case where the
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。
In the above-described embodiment, the case where the
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。
However, the present invention is not limited to this, and the rotor member includes three or more rotor cores arranged in the axial direction and two or more nonmagnetic members disposed between two rotor cores adjacent to each other in the axial direction. The
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。 As an example, the rotor member includes first, second, and third rotor cores arranged in the axial direction, and a first nonmagnetic member disposed between the first and second rotor cores adjacent to each other in the axial direction. And a second non-magnetic member disposed between the second and third rotor cores adjacent to each other in the axial direction.
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。
On the other hand, the shaft has a first protrusion and a second protrusion formed on the
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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated through embodiment of invention, the above-mentioned embodiment does not limit the invention based on a claim. In addition, a combination of the features described in the embodiments of the present invention can also be included in the technical scope of the present invention, but all of these combinations of features are essential to the solution of the invention. Not exclusively. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments.
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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 A rotor of a motor,
A shaft extending along an axis;
A cylindrical rotor member fixed to the outer side in the radial direction of the shaft so as to surround the shaft,
The shaft is
A first portion in contact with the inner peripheral surface of the rotor member;
A second portion that is spaced apart from the first portion in the direction of the axis, and abuts against the inner peripheral surface of the rotor member;
A third part extending between the first part and the second part and having an outer diameter smaller than the first part and the second part, the third part And a third portion in which a gap is formed between the inner surface of the rotor member and
A rotor that protrudes radially outward from the third portion and abuts against an inner circumferential surface of the rotor member.
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。 The rotor member is
A plurality of rotor cores arranged in the direction of the axis;
Of the plurality of rotor cores, a nonmagnetic member disposed between two rotor cores adjacent to each other in the direction of the axis,
The rotor according to claim 1, further comprising: a tie rod that extends through the plurality of rotor cores and the nonmagnetic member in the direction of the axis.
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