JP3621929B2 - 電動機およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転子を有する電動機とその製造方法に関し、更に詳しく言えば、簡便なバランス調整が可能な電動機並びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転子を回転させる電動機においては、回転子に高精度のバランスが要求される。例えば、回転子を構成する部材の質量分布に、重心が回転軸から外れるような偏りがあった場合には、回転子が回転中にがたつき、回転軸部材に望ましくない負荷がかかる。
【０００３】
このような事態を避けるためのバランス調整方法として、（ａ）回転子内部に樹脂を装着してバランスを調整する方法、（ｂ）回転子を切削することでバランスを調整する方法、（ｃ）回転子外部に突設された突起部にワッシャを嵌着させることによってバランスを調整する方法などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれら従来方法には次のような問題があった。先ず、（ａ）の回転子内部に樹脂を挿入してバランスを調整する方法においては、樹脂を挿入する設備の他、樹脂を硬化させるため設備工程も必要となり簡便性、経済性に問題がある。また、樹脂硬化時間の分だけ製造のサイクルタイムが延びることとなり、生産性に影響を及ぼす。更に、樹脂の硬化が十分でない場合には、挿入した樹脂が回転子外部に漏れ出す可能性もある。
【０００５】
（ｂ）の回転子を切削することでバランスを調整する方法においては、切削により切子が発生し、その切子が回転子に付着する可能性がある。また、切削により回転子または回転子の一部が破損する可能性もある。
そして、（ｃ）の回転子外部に突設された突起部に弾性部材を嵌着させることによってバランスを調整する方法においては、回転子の回転時に占める空間の体積が大きくなり、結果として電動機自身の容積をその分大きくしなければならず、電動機の小型化を図ることの妨げとなる。そこで、本発明は、このような問題点を生じない電動機と、その製造方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転子を有する電動機において、その回転子の内部に設けられた回転軸方向に延在する空洞部に弾性部材を挿入することで回転子の回転バランスを調整する手法を採用するとともに、同回転バランス調整用の弾性部材として、弾性により回転子の回転半径方向に拡大しようとする部分を外周部に有する板状のものを採用することで、上記課題を解決したものである。
【０００７】
具体的に言えば、本発明に従った電動機においては、回転子の内部には該回転子の回転軸方向に沿って少なくとも一つの空洞部分が設けられ、バランス調整のために前記空洞部分に、弾性により前記回転子の回転半径方向に拡大しようとする部分を外周部に外周部に有する板状の弾性部材が少なくとも一つ嵌入されている。
【０００８】
ここで、この板状の弾性部材の外周部が持つ回転半径方向へ拡大しようとする弾性偏椅の作用は、弾性部材を空洞部に嵌入した後、回転子に係着させるために利用される。
【０００９】
本発明に従った電動機の製造方法は、回転子の内部に該回転子の回転軸方向に沿って設けられた少なくとも一つの空洞部分に、バランス調整のために弾性力を有する部材を嵌入する段階を含んでおり、且つ、嵌入される弾性部材の少なくとも１つが、弾性により前記回転子の回転半径方向に拡大しようとする部分を外周部に有する板状の弾性部材であることを特徴とする。板状の弾性部材の周辺部に外側へ広がろうとする弾性傾向を付与するには、例えば、板状の弾性部材の外周辺部に曲げ加工を施せば良い。
【００１０】
このように、本発明では、バランス調整のために弾性部材を挿入するために、回転子の回転軸方向に沿って少なくとも一つの空洞部分が必要になる。この空洞部分は、凹みの形態、貫通穴の形態のいずれであっても良い。一般に、電動機の回転子は、通常、一定形状の電磁鋼板を積層して構成されるので、電磁鋼板の形状設計を通して積層体に凹みができるようにすることができる。また、回転子に切削加工を施して凹みを形成しても良い。
【００１１】
なお、回転軸方向に働く弾性力が大きい弾性部材を挿入する場合には、その弾性力を受け止め、弾性部材が外部に出ないようにすれば良い。
【００１２】
（削除）
【００１３】
電動機の製造方法においては、回転バランスを調整するに必要なバランス量に応じて、回転子に設けられた空洞部（凹み又は貫通穴）に弾性部材を一つ又は複数個嵌入させた回転子を用いて電動機を製造する。なお、弾性部材の嵌入にあたっては、油圧、圧縮ガス又は電動機等を利用した押込機構が利用されて良い。
【００１４】
本発明によれば、電動機の回転子のバランス調整を弾性部材を挿入する工程のみで完了させることが可能であり、従来技術で要求されたような諸工程を必要としない。また、切削に依らないので、切子による問題も生じない。回転子内部に弾性部材を挿入するので、回転子の回転時の容積を抑えることができ、電動機内部の空間を有効に利用でき、電動機を小型化する上で有利である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態でバランス調整される電動機の回転子の例を示しており、図１（ａ）は回転軸の側方から見た断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）において右方より見た平面図である。図示されているように、全体を符号１で示された回転子は円筒状のもので、中心部を貫通する回転軸２を有している。回転子１には、回転軸２に沿った方向に延在する複数の空洞部３が設けられている。各空洞部３は凹部または貫通穴の形態をとり、そこにバランス調整のための弾性部材が嵌入される。弾性部材の例については後述する。
【００１６】
空洞部３を設ける個数、位置、大きさ等は、使用される弾性部材のサイズ、重量等を含むバランス調整の実行条件に応じて設計される。なお、空洞部３の個数は通常は複数であるが、バランス調整に支障がなければ１個としても良い。また、弾性部材は複数の空洞部３のすべてに嵌入されるのが通常であるが、一部に空洞部について弾性部材を嵌入しないケースもあり得る。
【００１７】
更に、後述するように、各空洞部３に嵌入される弾性部材の数は１個のみとは限らず、また、バランス調整の態様によっては、空洞部３によって嵌入される弾性部材の数や形状、重量等が異なる場合も考えられる。
【００１８】
以下、説明の都合上、バランス調整用に嵌入される弾性部材についていくつかの参考例を用いて説明を行ない、次いで本発明の実施形態について述べる。
図２は、図１（ａ）、（ｂ）に示した回転子１に対して弾性部材４を嵌入する様子を表わした図である。但し、弾性部材４は、１つの参考例である。同図において、弾性部材４は自然状態では空洞部３の内径よりも少し大きな外径を持つ弾性体で、少なくとも径方向に弾性変形可能に構成されている。このような性質は、例えばゴム状の樹脂バルク、コイルバネ等で弾性部材４を構成することで実現可能である。図中に併記したように、弾性部材４は各空洞部３にバランス調整に必要な「量」だけ挿入される。挿入される弾性部材４の「量」は、弾性部材４の長さ、個数、重量等で調節出来る。例えば弾性部材４が任意の長さに切断可能であれば長さを自由に選ぶことが出来る。また、短尺のペレット状で用意すれば、個数で調節可能である。同寸、同形状で比重の異なる弾性部材４を使い分けても良い。
【００１９】
本例のように、自然状態で空洞部３の内径よりも少し大きな外径を持ち、且つ、少なくとも径方向に弾性変形可能な弾性部材４を使用する場合、弾性部材４に対して外力を図中右方から左方に作用させて空洞部３へ「押し込む」動作が必要になるが、単純な動作なので簡単な機械力（エアシリンダで駆動されるプランジャによる押圧、ロボットによる押し込み）が容易に利用出来る。
【００２０】
弾性部材４は空洞部３に挿入されると、自身の径を拡大させようとする弾性力を空洞部３に対して及ぼし、空洞部３の内壁に対して係着する。従って、回転子１が回転しても弾性部材４が空洞部３内でずれたり、空洞部３から飛び出したりすることはない。但し、より安全を図り、空洞部３に塵や埃等の異物が侵入することを防止するために空洞部３の入口開口を適当なキャップで塞いでも良い。
【００２１】
次に図３は、図２に示した例で使用された弾性部材４に代えて別の参考例に係る弾性部材４０を使用した例を示した。同図に示した例においては、空洞部３は凹みの形態で設けられ、入口開口の近傍及び最奥部（凹みの底部）の近傍にそれぞれ内径を若干細めた絞り部３１、３２が形成されている。
【００２２】
弾性部材４０は自然状態で、これら絞り部３１、３２部間の長さよりも少し長い弾性体で、且つ、少なくとも回転軸２に沿った方向に弾性変形可能に構成されている。このような性質は、例えばコイルバネ等で弾性部材４０を構成することで実現可能である。そして、弾性部材４０の両端には、フランジ状の端部部材４１、４２が取り付けられており、これら端部部材４１、４２は絞り部３１、３２の内径より若干大きな外径を有し、且つ、弾性部材４０を絞り部３１を通して押し込むように所定の押圧力を加えることで弾性変形し、絞り部３１を通過し得るように構成されている。
【００２３】
本例では、弾性部材４０は１つの空洞部３当り２個挿入されるようになっている。但し、必要なバランス調整内容によっては、一部の空洞部３には弾性部材４０が挿入されないケースもある。
【００２４】
本例のケースでも、弾性部材４０に対して外力を図中右方から左方に作用させれば空洞部３への嵌入が可能であり、従って、単純な動作なので簡単な機械力（エアシリンダで駆動されるプランジャによる押圧、ロボットによる押し込み）が容易に利用出来る。
【００２５】
弾性部材４０は空洞部３の両絞り部３１、３２間に一旦挿入されると、自身の長さを拡大させようとするが、内径を細めた絞り部３１、３２に突き当たって安定して係着する。従って、回転子１が回転しても弾性部材４０が空洞部３内でずれたり、空洞部３から飛び出したりすることはない。但し、より安全を図り、空洞部３に塵や埃等の異物が侵入することを防止するために空洞部３の入口開口を適当なキャップで塞いでも良い。
【００２６】
図４（ａ）、（ｂ）には、弾性部材としてほぼ筒状で、回転半径方向の断面形状がＣ字形状を呈し、且つ、弾性力をその部材全体に持たせた弾性部材５０を採用した参考例を示した。図４（ａ）は側面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）において右方から見た平面図である。この弾性部材５０は例えば金属製で、その径（図４（ａ）においてＣ字状円弧の外径）が、自然状態で空洞部３の内径より少しだけ大きく設計されている。空洞部３への嵌入時には、Ｃ字状円弧の外径を縮めるように弾性部材５０を把持し、空洞部３へ挿入してから把持状態を解消して空洞部３内に弾性部材５０が取り残されるようにすれば良い。このような作業は例えばロボットハンドで実行可能である。
【００２７】
一旦、空洞部３内に挿入された弾性部材５０は、自身の径を拡大させようとするが、空洞部３の内壁で阻止され、そこに弾性力を及ぼす。これにより、弾性部材５０は、空洞部３の内壁に対して係着され、安定する。図４（ａ）、（ｂ）に示したような弾性部材５０は、各空洞部に１つまたはそれ以上（但し、一部は０個もあり得る）嵌入される。
【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）に示した参考例は、図４（ａ）、（ｂ）に示した弾性部材５０の変形例に相当し、弾性部材６０の外周に図５（ｂ）に示したような格子状の溝が刻まれている点を除けば、弾性部材５０と同じ構造を有している。なお、刻まれる溝は、格子状以外のパターン、例えば波形の模様を描くようなものであっても良い。このような溝を設けることで、回転子１と弾性部材６０との係着力を増大させることができる。
【００２９】
本弾性部材６０は、弾性部材５０と同様、例えば金属製で、その径（図５（ａ）においてＣ字状円弧の外径）が、自然状態で空洞部３の内径より少しだけ大きく設計されている。空洞部３への嵌入時には、Ｃ字状円弧の外径を縮めるように弾性部材６０を把持し、空洞部３へ挿入してから把持状態を解消して空洞部３内に弾性部材６０が取り残されるようにすれば良い。このような作業は例えばロボットハンドで実行可能である。
【００３０】
一旦、空洞部３内に挿入された弾性部材６０は、自身の径を拡大させようとするが、空洞部３の内壁で阻止され、そこに弾性力を及ぼす。これにより、弾性部材６０は、空洞部３の内壁に対して係着され、安定する。図５（ａ）、（ｂ）に示したような弾性部材６０は、各空洞部に１つまたはそれ以上（但し、一部は０個もあり得る）嵌入される。
【００３１】
以上の例では、参考例に係る弾性部材４、４０、５０あるいは６０を回転子１の空洞部３に嵌入する例を示したが、本発明に従った実施形態では、弾性部材として、弾性により前記回転子の回転半径方向に拡大しようとする部分を外周部に有する板状の弾性部材を使用する。その例を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
図６（ａ）は側面図で、図６（ｂ）は図６（ａ）において右方から見た平面図で、いずれも外周部に弾性変形性を付与した円板状の弾性部材７０を表わしている。この弾性部材７０は例えば金属製で、その外周部に折り曲げ加工部７１が設けられ、この折り曲げ加工部７１によって径方向の弾性変形が可能になっている。
【００３２】
弾性部材７０は、その外径（図６（ｂ）において円板形状の外径）が、自然状態で空洞部３の内径より少しだけ大きく設計されている。空洞部３への嵌入時には、円板の径を縮めるように弾性部材７０を把持し、空洞部３へ挿入してから把持状態を解消して空洞部３内に弾性部材７０が取り残されるようにすれば良い。このような作業は例えばロボットハンドで実行可能である。
【００３３】
一旦、空洞部３内に挿入された弾性部材７０は、曲げ加工部７１の弾性作用により弾性部材７０自身の径を拡大させようとするが、空洞部３の内壁で阻止され、そこに弾性力を及ぼす。これにより、弾性部材７０は、空洞部３の内壁に対して係着され、安定する。
【００３４】
このような弾性部材７０あるいは参考例に係る弾性部材４、４０、５０、６０を用いてバランス調整を行なう場合の電動機の製造工程の概要をフローチャートにして図７に示した。
先ず計測装置等を使って弾性部材嵌入前の電動機の回転試験を行ない、バランス調整に必要なバランス量（空洞部を設ける位置、各空洞部に挿入される弾性部材の量、例えば個数）を検出する。次いで、回転子の切削加工等により空洞部を設ける。あるいは、求められたバランス量を、回転子の設計に反映させ、空洞部付きの回転子を製造する。
【００３５】
次に、空洞部に必要個数の弾性部材を嵌入する。キャップ等により空洞部の入口開口を閉塞する場合には、それを行なう。このようにしてバランス調整のための弾性部材を装着された回転子は、通常のアセンブリプロセスにより組立てられて製品とされる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、電動機の回転子のバランス調整が簡便な工程で実行できるようになり、低コスト、短時間でバランス調整の施された回転子を持つ電動機が提供されるようになる。また、バランス調整に要する動作や構成が単純であるため、バランス調整の自動化も容易になる。
【００３７】
更に、切削に依らないので、切子による問題も生じることがなく、回転子内部に弾性部材を挿入するので回転子の回転時の容積を抑えることもでき、電動機の小型化に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例及び実施形態でバランス調整される電動機の回転子の例を示しており、（ａ）は回転軸の側方から見た断面図、（ｂ）は図１（ａ）において右方より見た平面図である。
【図２】図１（ａ）、（ｂ）に示した回転子に対して参考例に係る弾性部材を嵌入する様子を表わした図である。
【図３】別の参考例に係る弾性部材を回転子の空洞部に嵌入する様子を表わした図である。
【図４】更に別の参考例に係る弾性部材について説明する図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）において右方から見た平面図である。
【図５】図４（ａ）、（ｂ）に示した弾性部材（参考例）の変形例について説明する図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）において右方から見た平面図である。
【図６】本発明の実施形態で採用される弾性部材について説明する図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）において右方から見た平面図である。
【図７】本発明に従って電動機を製造する際の工程の例について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 回転子
２ 回転軸
３ 空洞部（凹みまたは貫通穴）
４、４０、５０、６０、７０ 弾性部材
３１、３２ 絞り部
４１、４２ 弾性部材の端部
７１ 弾性部材の外周部（曲げ加工部）

Claims (2)

1. 回転子を有し、該回転子の内部には該回転子の回転軸方向に沿って少なくとも一つの空洞部分が設けられ、バランス調整のために前記空洞部分に、弾性により前記回転子の回転半径方向に拡大しようとする部分を外周部に有する板状の弾性部材が少なくとも一つ嵌入されている電動機。
2. 回転子の内部に該回転子の回転軸方向に沿って設けられた少なくとも一つの空洞部分に、バランス調整のために弾性力を有する部材を嵌入する段階を含み、
   前記弾性部材の少なくとも１つが、弾性により前記回転子の回転半径方向に拡大しようとする部分を外周部に有する板状の弾性部材である、電動機の製造方法。

Images