JP2017112764A - モータシャフト - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、強度を確保しつつ軽量化を図ることができるモータシャフトを提供することである。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態によるモータシャフトが適用されたモータを図1に示す。先ず、モータ80の概略構成について図1を参照して説明する。モータ80は、ハウジング81、軸受82、83、ステータ84およびロータ85を備えている。
外側部11は、筒部13と、筒部13に対して軸方向の一方に位置する一端部14と、筒部13に対して軸方向の他方に位置する他端部15とを有する。
また、物体の「嵩」とは、物体自身が占める体積、物体表面に開口している穴の体積、および、物体内部にあり且つ外部に対して閉塞している空隙の体積の合計である。「嵩密度」とは、物体の質量を嵩で割った値である。
以上説明したように、第1実施形態では、モータシャフト10は、薄肉筒状の外側部11と、外側部11の内部に設けられている内側部12とを備える。内側部12は、外側部11と同じ材料から当該外側部11と一体に形成されており、互いに結合している複数の支持部24からなる構造体であり、複数の支持部24間に区画された空隙25を有する。
また、第1実施形態では、支持部24は、径方向の内側にいくほど厚みが厚い。このようにして径方向の内側にいくほど内側部12の嵩密度を大きくすることができる。
本発明の第2実施形態では、図5および図6に示すように、モータシャフト30は、外側部11および内側部31を備えている。内側部31は、軸心AXまわりに回転しながら軸方向へ延びるように螺旋状に形成された板状の支持部32が複数集まってなるハニカム構造体である。言い換えれば、内側部31は、軸心AXまわりに回転しながら軸方向へ延びる複数の螺旋状の中空柱の集合体から構成されるハニカム構造体である。本実施形態では、中空柱の横断面形状は六角形である。空隙33は、上記中空柱内部の空洞部分から構成される螺旋状の穴である。図5では、便宜上、1つの支持部32のみを破線で示している。
本発明の第3実施形態では、図7および図8に示すように、モータシャフト40は、外側部11および内側部41を備えている。内側部41は、軸方向へ延びる複数の棒状の支持部42と、軸方向に対して直交する方向へ延びる複数の棒状の支持部43とが結合してなる格子構造体である。言い換えれば、内側部41は、複数の中空立方体の集合体から構成される構造体である。支持部42、43は、径方向に対して交差する方向へ延びている。各支持部42、43の間に区画されている空隙44は、1つの空間である。
本発明の第4実施形態では、図9および図10に示すように、モータシャフト50は、外側部51および内側部41を備えている。外側部51の一端部52は通孔53を有しており、また、他端部54は通孔55を有している。本実施形態では、通孔53、55は軸心AXに沿って軸方向へ貫通している。空隙44は、通孔53と通孔55とを連通させている。空隙44および通孔53、55は、冷却液を循環させる冷却通路として利用される。したがって、モータシャフト50を効率的に冷却することができる。
また、モータシャフト50は、通孔53、55以外の構成は第3実施形態と同じであり、第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
本発明の第5実施形態では、図11および図12に示すように、モータシャフト60は、外側部11および内側部61を備えている。内側部61は、軸方向、径方向、および、軸方向に垂直な仮想面と交差する方向へ延びる複数の棒状の支持部62が互いに結合してなる格子構造体である。言い換えれば、内側部61は、対角線上の一対の角が径方向に並ぶように配置された複数の中空状の六面体の集合体からなる構造体である。各支持部62の間に区画されている空隙63は、1つの空間である。
本発明の第6実施形態では、図13〜図15に示すように、モータシャフト70は、外側部71および内側部72を備えている。外側部71の外壁には、軸方向へ延びるキー溝73が形成されている。キー溝73にはキー74が嵌め込まれる。
内側部72は、キー溝73の延伸方向と直交する方向へ延びる複数の板状の支持部75が互いに結合してなる構造体である。言い換えれば、内側部72は、上記延伸方向と直交する方向へ延びる複数の中空柱の集合体から構成されるハニカム構造体である。本実施形態では、上記中空柱の横断面形状は四角形である。上記中空柱は、横断面の対角線上の一対の角が径方向に並ぶように配置されている。空隙76は、上記中空柱内部の空洞部分から構成される多角穴である。
本発明の他の実施形態では、モータシャフトの外側部の筒部は、段付き状でなくてもよい。また、モータシャフトの外側部の筒部の段付きの数は、3つ以上であってもよい。また、モータシャフトの外側部の筒部の一部または全部は、テーパ状であってもよい。
本発明の他の実施形態では、外側部の筒部に径方向に貫通する穴が設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータシャフトの端部は、ねじに限らず、例えばスプライン、キー溝またはギヤ等が形成されてもよい。また、モータシャフトの端部には、プーリ以外の動力伝達部材が固定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、工具ホルダを3Dプリンタによって成形するとき、粉末焼結法以外の方法を用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータシャフトは、同期電動機に限らず、例えば整流子電動機または誘導電動機などのモータに用いられ得る。さらに、モータシャフトは、電磁力により回転力を生み出すものに限らず、例えば超音波モータまたは静電モータなどにも用いられ得る。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
12、31、41、61、72・・・内側部
24、32、42、43、62、75・・・支持部
25、33、44、63、76・・・空隙
80・・・モータ
85・・・ロータ
Claims (9)
- モータ(80)のロータ(85)を構成するモータシャフトであって、
薄肉筒状の外側部(11、51、71)と、
前記外側部の内部に設けられており、前記外側部と同じ材料から当該外側部と一体に形成されており、互いに結合している複数の支持部(24、32、42、43、62、75)からなる構造体であり、複数の前記支持部間に区画された空隙(25、33、44、63、76)を有する内側部(12、31、41、61、72)と、
を備えるモータシャフト。 - 前記内側部(12)は、前記モータシャフトの径方向の内側にいくほど嵩密度が大きい請求項1に記載のモータシャフト。
- 前記外側部は、筒部(13)と、当該筒部の一端を液密に封止している一端部(14)と、前記筒部の他端を液密に封止している他端部(15)とを有する請求項1または2に記載のモータシャフト。
- 前記外側部の一端部(52)および他端部(54)は通孔(53、55)を有しており、
前記空隙は、前記一端部の前記通孔と前記他端部の前記通孔とを連通させている請求項1または2に記載のモータシャフト。 - 前記内側部(12)は、前記モータシャフトの径方向へ延びる板状の前記支持部(24)が複数集まってなるハニカム構造体である請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータシャフト。
- 前記支持部は、径方向の内側にいくほど厚みが厚い請求項5に記載のモータシャフト。
- 前記内側部(31)は、前記モータシャフトの軸心(AX)まわりに回転しながら軸方向へ延びるように螺旋状に形成された板状の前記支持部(32)が複数集まってなるハニカム構造体である請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータシャフト。
- 前記内側部(41、61、72)は、棒状の前記支持部(42、43、62、75)が複数集まってなる格子構造体であり、
複数の前記支持部のうち少なくとも半分は、前記モータシャフトの径方向に対して交差する方向へ延びている請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータシャフト。 - 前記外側部(71)の外壁には、前記モータシャフトの軸方向へ延びるキー溝(73)が形成されており、
前記内側部(72)は、前記キー溝の延伸方向に交差する方向へ延びる板状の前記支持部(75)が複数集まってなるハニカム構造体である請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータシャフト。
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