JP2022154380A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成により回転時に発生する振動を低減することができるモータを提供する。【解決手段】モータ１は、シャフト１１により中心軸を中心として回転可能に軸支されたロータ１０と、ロータに取り付けられたバランサ２０と、を備える。バランサは、シャフトを囲む環状の保持部材と、保持部材に保持されたバランスウェイトと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

例えば、特許文献１に示すように、従来、ブラシレスモータに発生するコギングトルクに基づくトルク変動の発生を抑制することができるスロットレス又はコアレスのブラシレスモータが知られている。このブラシレスモータは、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に軸支されたシャフトとマグネットとを有するロータと、ハウジング内に設けられロータの周囲に配置されたコアレスコイルとを備えている。

特開平０６－１３３５２０号公報

ブラシレスモータのロータは、回転数が上昇するに従って軸回りのアンバランスさにより振動が発生するため、回転バランスを調整する必要がある。特許文献１に記載された技術によればロータの回転バランスの調整については提案されていなかった。

本発明は、簡便な構成により回転時に発生する振動を低減することができるモータを提供することを目的とする。

本発明の一態様のモータは、シャフトにより中心軸を中心として回転可能に軸支されたロータと、前記ロータに取り付けられたバランサと、を備える。前記バランサは、前記シャフトを囲む環状の保持部材と、前記保持部材に保持されたバランスウェイトと、を有する。

本発明によれば、簡便な構成によりモータの振動を低減することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るモータの構成を示す側面側の断面図である。 図２は、バランサの正面図である。 図３は、バランサの側面側の断面図である。

各図には、モータ１の中心軸Ｌが延びる方向をＸ軸で示している。Ｘ軸と直交する一方向をＹ軸で示している。Ｘ軸及びＹ軸の両方と直交する方向をＺ軸で示している。以下の説明においては、中心軸Ｌと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ場合があり、中心軸Ｌを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ場合があり、中心軸Ｌを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ場合がある。

図１に示されるように、モータ１は、例えば、スロットレスのブラシレスモータである。モータ１は、例えば、円筒形のハウジング２と、ハウジング２内に設けられたロータ１０と、ロータ１０に設けられたバランサ２０と、ハウジング２内においてロータ１０の周囲に設けられたコイルアセンブリ１４と、コイルアセンブリ１４の周囲に設けられたヨーク４０とを備える。

ハウジング２は、円筒状の円筒部２Ａを有する。円筒部２Ａにおいて、ロータ１０の中心軸Ｌ方向に沿った一端側には、円形の開口を閉塞する円板状の蓋部３が設けられている。円筒部２Ａと蓋部３とに囲まれた空間領域は、ハウジング２の内部空間Ｓである。蓋部３と円筒部２Ａとは、例えば、同一の単一部材の一部である。蓋部３の中心には、ベアリングＢ１を固定するための保持部４が設けられている。

保持部４は、蓋部３の中心軸Ｌ方向に沿ってハウジング２の外部方向に突出している。保持部４の内部空間Ｓ側には、ベアリングＢ１の外形と略同一に凹んだベアリング収容空間４Ｓが設けられている。ベアリング収容空間４Ｓには、ベアリングＢ１が嵌め込まれている。

円筒部２Ａにおいて、ロータ１０の中心軸Ｌ方向に沿った他端側には、円形の開口を閉塞するベアリング保持部材５が取り付けられている。ベアリング保持部材５の内部空間Ｓ側の中心部には、ベアリングＢ２の外形と略同一に凹んだ保持部６が設けられている。保持部６には、ベアリングＢ２が嵌め込まれている。

円筒部２Ａの内部空間Ｓ側には、内壁に沿って円筒状のヨーク４０が嵌め込まれている。ヨーク４０の材質は、例えば、鉄である。ヨーク４０の内部空間Ｓ側には、内壁に沿って円筒状のコイルアセンブリ１４が嵌め込まれている。コイルアセンブリ１４は、複数のワイヤが平面状に巻回された複数のコイルが周方向に沿って配置されて構成されている。

ハウジング２の内部空間Ｓには、ロータ１０が収容されている。ロータ１０は、例えば、円柱状のシャフト１１と、マグネット１２を含むロータ本体１０Ａを有している。マグネット１２は、シャフト１１の外周面に固定された筒状であり、シャフト１１が通される貫通孔１２Ｈを有する。マグネット１２は、例えば、中心軸Ｌに沿って２分割されている。マグネット１２は、一体成形されていてもよい。ロータ１０は、シャフト１１により中心軸Ｌを中心として回転可能に軸支されている。

シャフト１１の一端１１Ａ側は、ベアリングＢ１により回転可能に軸支されている。シャフト１１の一端１１Ａ側において、ベアリングＢ１とロータ本体１０Ａとの間には、複数のワッシャＷがシャフト１１に挿通され、ギャップが調整されている。シャフト１１の他端１１Ｂ側は、ベアリングＢ２により回転可能に軸支されている。シャフト１１の他端１１Ｂ側において、ベアリングＢ２とロータ本体１０Ａとの間には、複数のワッシャＷがシャフト１１に挿通され、ギャップが調整される。ロータ１０には、一対のバランサ２０が取り付けられている。ロータ本体１０Ａの軸方向の両端側には、一対のバランサ２０が設けられている。一対のバランサ２０は、マグネット１２の軸方向両側の端部にそれぞれ固定されている。

図２及び図３に示されるように、バランサ２０は、シャフト１１を囲む環状の保持部材２１と、保持部材２１に保持されたバランスウェイト２５とを備える。保持部材２１を構成する材料は、例えば、真鍮等の非磁性体である。そのため、モータ１に生じる磁気回路に、保持部材２１が影響を与えることがない。保持部材２１を構成する材料は、他の非磁性体の金属、樹脂であってもよい。保持部材２１は、例えば、マグネット１２に対して接着されている。保持部材２１は、シャフト１１に嵌め込まれて、シャフト１１に固定されていてもよい。

保持部材２１は、中心軸Ｌ方向を向きシャフトを囲む環状面２２Ａを有する底部２２と、環状面２２Ａから軸方向に突出し、シャフト１１の周囲を囲む周壁部２３と、を有する。環状面２２Ａは、マグネット１２と反対側に面している。周壁部２３は、マグネット１２から遠ざかる方向に突出している。底部２２は、例えば、中心軸Ｌ方向に沿った方向に見て円板状である。底部２２は、中心軸Ｌに対して回転バランスが安定していれば多角形等の他の形状であってもよい。周壁部２３は、例えば、中心軸Ｌ方向に沿った方向に見て円環状である。周壁部２３は、中心軸Ｌに対して回転バランスが安定していれば多角形等の他の形状であってもよい。

バランスウェイト２５は、底部２２の環状面２２Ａに固定されている。バランスウェイト２５は、例えば、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂と、硬化性樹脂に混入された金属粉とにより構成されている。バランスウェイト２５は、環状面２２Ａにおいてシャフト１１の中心軸Ｌに対して偏在して固定され、ロータ本体１０Ａの回転バランスを調整する。バランスウェイト２５は、中心軸Ｌに対するロータ本体１０Ａの質量分布の不揃いにより生じるアンバランス質量を回転偶力により打ち消す位置に固定される。即ち、バランスウェイト２５は、中心軸Ｌとロータ１０の回転中心軸とを一致させる。

バランスウェイト２５は、例えば、周壁部２３の内周面２３Ａに接して固定されている。バランスウェイト２５には、ロータ１０の回転時に保持部材２１の径方向において外方に向かう遠心力が生じる。ロータ１０の回転時において、バランスウェイト２５は、環状面２２Ａとの間の接着力と内周面２３Ａに加わるバランスウェイト２５の遠心力の反力により保持される。

周壁部２３が設けられていることにより、ロータ１０の回転時にバランスウェイト２５に遠心力が加わった際に、バランスウェイト２５が環状面２２Ａから剥離することが抑制される。なお、周壁部２３が設けられていない場合、ロータ１０の回転時においてバランスウェイト２５は、環状面２２Ａとの間の接着力に依存して保持されるため、環状面２２Ａから剥離する虞がある。

バランスウェイト２５は、計測されたロータ本体１０Ａの不釣り合いの種類、ロータ本体１０Ａの質量の偏心度合いに応じて分量及び塗布される箇所の数が調整される。ロータ本体１０Ａの回転バランスの調整は、保持部材２１の所定位置において必要な質量分のバランスウェイト２５を追加して行われる。バランスウェイト２５は、硬化前のペースト状の状態において環状面２２Ａに塗布される。

ペースト状のバランスウェイト２５は、所定時間経過後に硬化性樹脂が硬化し固形化すると共に、環状面２２Ａに接着される。バランスウェイト２５を用いたバランス調整を行うと、ドリル等を用いてロータ本体１０Ａの一部を切削して回転バランスの調整を行う等の工程を省略できロータ本体１０Ａのバランス調整が容易となると共に、切削粉の発生が防止され作業性が向上する。

バランスウェイト２５は、硬化性樹脂により構成されているため、施工時のペーストの塗布量が過剰である場合に簡便に取り除くことができ、また、硬化後でもカッタ等により容易に切削して質量を調整可能であり、必要であれば剥離して再施工することもできる。また、バランスウェイト２５が過少である場合には、簡単に追加することができる。

上述したように、モータ１によれば、ロータ本体１０Ａにバランサ２０を有することにより、ロータ本体１０Ａの回転時に生じる不釣り合いに基づく振動を低減することができる。モータ１によれば、バランスウェイト２５は、保持部材２１に追加されるものであるので、マグネット１２を切削して回転バランスを調整する必要が無くマグネット１２の磁気特性に影響を及ぼすことが抑制される、従って、バランサ２０によれば、特にスロットレスモータに適用されることで、マグネット１２の磁気特性に変化を与えずにロータ１０のバランス調整を行うことができる。

モータ１によれば、シャフト１１に設けられた保持部材２１にバランスウェイト２５を追加するだけでロータ本体１０Ａの回転バランスの調整を行うことができる。また、保持部材２１によってバランスウェイト２５を保持できるため、バランスウェイト２５が環状面２２Ａから剥離することを抑制できる。また、保持部材２１がシャフト１１を囲む環状であるため、保持部材２１がロータ１０から剥離しても、保持部材２１がシャフト１１に径方向に引っ掛かる。そのため、保持部材２１がロータ１０から外れることを抑制できる。

モータ１によれば、保持部材２１に周壁部２３が設けられていることにより、ロータ本体１０Ａの回転時にバランスウェイト２５に生じる遠心力が周壁部２３に支持され、バランスウェイト２５が保持部材２１の環状面２２Ａから剥離することがより好適に抑制される。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、モータ１は、スロットレスモータ、ブラシレスモータを例示しているが、これに限らずブラシモータであってもよい。モータ１は、スロットレス以外のブラシレスモータであってもよい。バランサ２０は、ハウジング２内に設けられているものを例示したが、ハウジング２外に突出したシャフト１１に外付けされてもよい。

バランサ２０は、ロータ１０の片側だけに設けられていてもよい。バランサ２０には、複数のバランスウェイト２５が設けられていてもよい。バランスウェイト２５は、硬化性樹脂だけでなく、質量が調整可能であれば他の材料を用いて構成されてもよい。保持部材２１は、マグネット１２と一体成型されていてもよい。保持部材２１は、バランスウェイト２５を保持できればどのような形状であってもよい。ロータ１０は、ロータコアを有していてもよい。

１…モータ、１０…ロータ、１０Ａ…ロータ本体、１１…シャフト、１２…マグネット、２０…バランサ、２１…保持部材、２２…底部、２２Ａ…環状面、２３…周壁部、２５…バランスウェイト、Ｌ…中心軸

Claims (7)

1. シャフトにより中心軸を中心として回転可能に軸支されたロータと、
   前記ロータに取り付けられたバランサと、を備え、
   前記バランサは、
   前記シャフトを囲む環状の保持部材と、
   前記保持部材に保持されたバランスウェイトと、
   を有する、モータ。
2. 前記保持部材は、
   軸方向を向き、前記シャフトを囲む環状面を有する底部と、
   前記環状面から前記軸方向に突出し、前記シャフトを囲む周壁部と、を有し、
   前記バランスウェイトは、前記環状面に保持されている、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータは、マグネットを含むロータ本体を有し、
   前記ロータ本体の軸方向の両端側には、一対の前記バランサが設けられている、
   請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記ロータは、前記シャフトと、
   前記シャフトの外周面に固定された筒状の前記マグネットと、を有し、
   一対の前記バランサは、前記マグネットの軸方向両側の端部にそれぞれ固定されている、
   請求項３に記載のモータ。
5. 前記バランスウェイトは、硬化性樹脂と前記硬化性樹脂に混入された金属粉とにより構成されている、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記保持部材を構成する材料は、非磁性体である、
   請求項１から５のうちいずれか１項に記載のモータ。
7. スロットレスモータである、請求項１から６のうちいずれか１項に記載のモータ。

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