JPH07177713A

JPH07177713A - 小型モータ用のロータ

Info

Publication number: JPH07177713A
Application number: JP6280484A
Authority: JP
Inventors: Patrick Shui-Chung Wang; シュイチュンワンパトリック
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1995-07-14
Also published as: KR950015904A; EP0653828A2; CZ278994A3; BR9404450A; GB9323614D0; PL305861A1; EP0653828A3; CN1114791A

Abstract

(57)【要約】【目的】バランス手段を組み込んだロータを提供する
ことにより小型モータのロータをバランスする公知方法
の欠点を少なくとも軽減することである。【構成】小型電気モータのロータは、シャフト(11)に
取り付けられた整流子及びアーマチャを有している。整
流子は、２つの端部ラミネーション(30)を含む複数のア
ーマチャラミネーションを有し、これらは、シャフト(1
1)上で一緒に積層されて、複数の磁極(33)を有するアー
マチャコア(12)を形成する。磁極(33)の周りにはアーマ
チャ巻線が巻かれて整流子に終端される。２つの端部ラ
ミネーション(30)の各々は、アーマチャコア(12)の半径
方向外周(34)付近から延びる突起(31)の形態のロータバ
ランス手段を有している。選択された突起(31)又はその
一部分を半径方向に曲げるか変形することによりロータ
がバランスされる。突起(31)は、バランスを取り易くす
るように多数のフィンガ(36)に分割できる。選択された
突起(31)又はその一部分を半径方向に曲げることにより
所望程度のバランスが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型モータ用のロータ
に係り、より詳細には、ロータバランス手段を組み込ん
だロータに係る。

【０００２】

【従来の技術】電気モータ用の公知のロータは、シャフ
トと、該シャフトに取り付けられてアーマチャ磁極を形
成するアーマチャラミネーションのスタックとを備えて
いる。アーマチャ磁極の周りにはアーマチャ巻線が巻か
れ、このアーマチャ巻線は、アーマチャスタックの一端
付近でシャフトに取り付けられた整流子に接続される。
組み立て後のロータのバランスは、通常は、２つの方法
の１つによって取られている。即ち、エポキシパテのよ
うな材料を一般的にロータの巻線上に追加してローラの
バランスを取るか、又は切削ホイールを用いてアーマチ
ャスタックの半径方向外周面から材料を除去するかのい
ずれかである。材料追加方法は人件費がかかるが、材料
除去方法は自動化することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】材料除去方法に伴う１
つの重大な問題は、小型モータの場合に、バランスを取
るための除去されるべき材料の量がほとんどの場合にご
く僅かであり、巾が１／８”（３ｍｍ）の切削ホイール
を用いたとしても、このような少量の材料を除去して所
望のバランス度合を得るように正確に制御することがで
きない。

【０００４】本発明の目的は、バランス手段を組み込ん
だロータを提供することにより小型モータのロータをバ
ランスする既知の方法の欠点を少なくとも軽減すること
である。このバランス手段は、ロータに材料を追加して
ロータのバランスを取ったり又はロータを研磨又は加工
して材料を除去しロータのバランスを取ったりする必要
性を排除する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】これは、バランス手段が
アーマチャスタックの各端部ラミネーションを含み、そ
の半径方向外周付近から延びる周囲部分を有していて、
これを半径方向に曲げてロータのバランスを取るよう構
成されたロータを提供することによって達成される。

【０００６】スチールが高価で人件費が安かった時代に
は、ロータを見かけ上長くする技術が使用されていた。
これは、アーマチャコアの半径方向外周面の付近で端部
ラミネーションに形成された軸方向に延びる突起を使用
するものである。これら突起は、磁束収集器と称され、
磁石とアーマチャコアとの間の磁気結合を改善するよう
に働くものである。これらの磁束収集器は、堅固なもの
であり、小さなエアギャップによって界磁磁石から離間
配置され、ギャップが小さいほど、性能が良くなる。

【０００７】本発明は、簡単な実施例においては、古い
磁束リングと同様に見えるが、端部ラミネーションの軸
方向に延びる突起の目的は、ロータを微細な裕度内に動
的にバランスするための便利で且つ簡単な手段を提供す
ることである。これは、ロータのバランスずれした部分
に材料を追加したり除去したりするのではなく、突起又
はその一部分を半径方向に単に曲げて突起の動的な質量
を変更しロータのアンバランスに対抗することによって
達成される。これは、アーマチャコアに材料を追加した
り又は除去したりしてローラのバランスを得るのと同じ
効果を有し、しかも、材料が実際に追加又は除去され
ず、且つ最初の調整が不正確であった場合に更に調整で
きるという付加的な効果も得られる。又、切削ホイール
で得られる以上の相当に微細な調整を行うこともでき
る。

【０００８】従って、本発明の１つの特徴によれば、シ
ャフトと；該シャフトに取り付けられた２つの端部ラミ
ネーションを含み、アーマチャ磁極を形成するアーマチ
ャラミネーションのスタックと；該アーマチャスタック
の一端付近でシャフトに取り付けられた整流子と；上記
アーマチャ磁極の周りに巻かれそして整流子に接続され
たアーマチャ巻線と；ロータをバランスするためのバラ
ンス手段とを備えた小型モータ用のロータであって、上
記バランス手段は、アーマチャコアの半径方向外周の付
近で各端部ラミネーションに設けられた突起を備えたこ
とを特徴とするロータが提供される。好ましくは、突起
は、実質的に軸方向に延び、所望の程度のバランスを得
るために半径方向に変形又は屈曲されるよう構成され
る。

【０００９】公知のロータでは、特に小型モータにおい
て正確なバランスを得るのは非常に困難である。例え
ば、３スロットの１２ｍｍ直径のモータにおいては、ロ
ータの直径が８ｍｍであり、長さが１９ｍｍであり、シ
ャフトの直径が１．５ｍｍである。このようなモータで
は、初期のアンバランスが７０ないし８０ｍｇ−ｍｍで
あるのが典型である。バランスパテを追加することによ
り、この初期のアンバランスを３０ｍｇ−ｍｍに減少す
ることはできるが、このアンバランスを２０ｍｇ−ｍｍ
未満に減少するためには相当の熟練度と時間が必要であ
る。材料除去方法は、３ｍｍのカッタを用いたときで
も、このような小型のモータに使用するには適していな
いと考えられる。しかしながら、１７ｍｍ直径のロータ
に材料除去方法を用いたときには、１００ｍｇ−ｍｍ以
内のバランスが受け入れられると考えられる。

【００１０】今日の幾つかの用途、例えば、小型のカメ
ラモータは、２０ｍｇ−ｍｍ以内、好ましくは、１０な
いし１５ｍｇ−ｍｍの間でバランスされた小型モータを
必要とする。ロータのこの微細なバランスは、公知のバ
ランス方法では容易に達成されない。しかしながら、こ
れは、本発明を用いると、軸方向に延びる突起を、ロー
タがバランスするまで半径方向内方に曲げることによっ
て達成できる。バランス突起を曲げるに要する力は、モ
ータの最大速度で発生する遠心力よりも大きいものであ
る。シャフトのダメージを回避するために、曲げ操作中
にロータを支持することができる。突起を曲げるのに必
要な力は、所定の位置で曲げ易いように「ネック」部分
のような減少材料の折り目線又は領域を設けることによ
って調整することができる。

【００１１】端部ラミネーションは、各アーマチャ磁極
区分に突起を有し、良好な周囲覆いを形成してもよい
が、多数のスロットをもつロータの場合には、バランス
突起が適当に離間され、必ずしも各アーマチャ磁極区分
になくてもよい。

【００１２】各バランス突起は、複数のフィンガに分割
されてもよい。これは、バランス突起を曲げるに必要な
曲げ力を減少すると共に、各フィンガが低質量であって
１つ又は２つのフィンガを５ｍｍ曲げるだけで全突起を
１ｍｍ曲げることと等価であるので、微細な調整を行う
ことができる。

【００１３】アーマチャラミネーションは、一般に、材
料シートから型抜きされ、端部ラミネーションが型抜き
されるときにバランス突起が形成されるのが便利であ
る。端部ラミネーションは、充分な重量のバランス突起
を形成するために適当な厚みの黄銅又は他の材料で形成
される。しかしながら、端部ラミネーションがラミネー
ションスチールで形成される場合には、バランス突起を
磁束収集器として用いることにより界磁磁石とロータと
の間の磁気結合を向上するようにアーマチャラミネーシ
ョンの他部分と同じ材料を用いるのが効果的である。

【００１４】本発明の第２の特徴によれば、ロータが、
シャフトと、該シャフトに取り付けられた２つの端部ラ
ミネーションを含むラミネーションのスタックで形成さ
れたアーマチャコアとを有し、アーマチャコアの周りに
はアーマチャ巻線が巻かれていて、シャフトに取り付け
られた整流子のセグメントに終端されるような小型モー
タのロータをバランスする方法であって、アーマチャコ
アの半径方向外周付近の領域から延びる端部ラミネーシ
ョンに突起を設け、そして１つの突起の少なくとも一部
分を半径方向に変形してロータをバランスする段階を備
えた方法が提供される。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好ましい
実施例を一例として詳細に説明する。図１を参照すれ
ば、小型分数馬力永久磁石直流モータが部分断面図で示
されている。このモータは、モータシャフト１１を備
え、該シャフトはアーマチャコア１２を支持し、該コア
の周りにアーマチャ巻線が巻かれる。これらのアーマチ
ャ巻線は、図示明瞭化のために省略してあるが、公知の
ものである。シャフトは整流子１３も支持している。こ
の整流子１３とアーマチャコア１２が最初にシャフトに
取り付けられ、そして一般的に公知のやり方でアーマチ
ャが巻かれて整流子に接続される。

【００１６】シャフト１１は、円筒のカン状のメタルケ
ース１４内に取り付けられる。このケースは、一方の閉
じた端１５がベアリング保持器１７にベアリング１６を
支持している。典型的にナイロンであるプラスチックエ
ンドキャップ２０は、ベアリング２１を収容し、これは
ベアリング保持ワッシャ２２により位置保持される。シ
ャフト１１は、ベアリング１６及び２１にジャーナル軸
受けされる。エンドキャップは、一対のフィンガリーフ
ブラシ２３（一方しか示されていない）より成るブラシ
ギアを支持し、これは整流子１３に支持されて整流子を
電源端子２４に接続する。

【００１７】ケース１４は、２つの永久磁石２５（１つ
しか示されていない）を支持し、これらの磁石各々は、
一方の軸方向エッジ２６においてケースに形成された各
タング２７に支持されそして他方の軸方向エッジ２８に
おいてＵ字型のスプリング２９によって引き離されてい
る。

【００１８】以上に述べた構成は、小型のｐｍｄｃモー
タを製造する技術において良く知られていることであ
る。

【００１９】アーマチャコア１２、アーマチャ巻線、整
流子１３及びシャフト１１より成るロータは、ロータを
バランスする手段も組み込んでいる。ロータのバランス
が狂うと、ノイズを伴う動作を招き、ベアリングの早期
故障を招くことがあるので、モータのロータをバランス
することが重要である。しかしながら、小型モータで
は、一般にアンバランスによる振動が主たる問題とな
り、ロータの回転速度に鑑み、動的なバランス技術を用
いてロータをバランスすることが必要となる。ロータの
バランスをチェックしそして軽い部分と重い部分を位置
設定する方法は公知であり、ここでは説明しない。

【００２０】アーマチャコア１２は、各端部ラミネーシ
ョン３０で始まりそして終わる複数のアーマチャラミネ
ーションで構成される。各端部ラミネーションは、アー
マチャコアの外周面３４に隣接する領域から軸方向に延
びる多数の突起３１を有している。アーマチャコアは、
アーマチャの形状に対応する多数の極を有し、即ち、３
スロットアーマチャに対しては３つの極を有し、等々と
なる。各アーマチャラミネーションは、磁極を形成する
対応する数のマッシュルーム形磁極片３３を有し、これ
ら磁極片には突起３１が形成される。図示明瞭化のため
に、３スロットアーマチャが示されており、端部ラミネ
ーションの各磁極片には突起が形成されている。多数の
スロットをもつアーマチャの場合には、バランス効果を
与えるに充分なほど突起が離間されている限り、各磁極
片が突起をもつことは重要ではない。

【００２１】図２は、突起３１がロータの周囲面３４付
近から実質的に軸方向に延びるような単一の磁極片３３
を示している。突起３１は、くぼみ３５を有していて突
起が軸方向内方に曲げられており、ロータをバランスす
るために突起をいかに変形するかの一例を示している。
一般に、バランスを得るためには１つ又は２つの突起を
変形することが必要となる。

【００２２】図４は、図３と同様であるが、突起３１が
一連のフィンガ３６として形成された実施例を示してい
る。この実施例は、５本のフィンガ３６に分割された突
起を示しており、２本のフィンガは変形されないままで
あり、１本のフィンガは若干曲げられ、中央のフィンガ
は中程度に曲げられ、そして１本のフィンガは更に曲げ
られ、フィンガの曲げの程度又は曲げられるフィンガの
本数によってバランスずれの程度を容易に受け入れられ
ることを明確に示している。

【００２３】図５及び６は、突起３１の形成中の端部ラ
ミネーションの磁極片３３を示している。これらの突起
は、端部ラミネーション３０がラミネーションスチール
のシートから型抜きされるときに形成され、そして型抜
きプロセス中に曲げられるか又は引っ張られ、ラミネー
ションの平面に対して実質的に直角に延びるようにされ
て、ロータに取り付けられるときに、突起が軸方向に延
びるようにされる。図５において、突起は、小さなネッ
ク部分３７により磁極片の頭部に接合された複数のまっ
すぐな突起として形成され、所定の位置においてフィン
ガを曲げ易くしている。

【００２４】図６において、突起は多数のテーパ付けさ
れたフィンガに分割され、交互のフィンガが互いに逆方
向にテーパ付けされている。これは、調整を大きく制御
できる。というのは、あるテーパのフィンガを曲げるこ
とは、逆のテーパのフィンガを同じ距離だけ曲げるより
も調整度が小さいからである。突起は、フィンガの根元
に形成された折り目線３８を有している。この折り目線
は、折り目線の周りで曲げ易くするために材料厚みを薄
くした線として形成される。

【００２５】図７は、端部ラミネーション３０を示して
おり、アーマチャコアに窓トンネルを形成するために通
常除去されるラミネーションのエリアからプレスされた
２つのフィンガ３６として突起が形成される。仮想輪郭
線３６’は、成形前のフィンガの位置を示している。こ
れは、バランスフィンガがスクラップ材料から形成さ
れ、従って、バランスフィンガを形成するために付加的
な材料が必要とされないという点で効果がある。

【００２６】従って、本発明は、アーマチャコアに材料
を追加したりそこから材料を除去したりせず、材料の除
去を模擬するように小さな突起を単に半径方向内方に曲
げるだけであるから、小型モータのロータをバランスす
るための非常に簡単でしかも効果的な方法を提供する。
ロータは、動的なバランスマシンに配置され、過剰重量
（又は不足重量）の領域が決定され、それに対応するバ
ランスフィンガ又は部分がそれに応じて半径方向に変形
されるか又は曲げられる。曲げの程度は容易に監視する
ことができ、曲げ過ぎた場合には、所望の結果を得るよ
うに曲げ直すことができる。従って、微細な裕度内での
正確なバランスを得ることができる。図示された実施例
では、ロータは、モータケース内の界磁磁石の間に軸方
向に挿入され、従って、突起がアーマチャコアの外周面
より半径方向に実質的に大きく延びることがないように
突起は軸方向に延びて半径方向内方に変形されることが
必要である。ロータを界磁磁石間に軸方向にスライドさ
せることによってロータがモータに取り付けられるので
はない場合には、突起が軸方向に延びて半径方向内方に
調整を行う必要はなく、即ち突起は、界磁磁石の軸方向
端付近で半径方向に延びるか或いは軸方向に延びそして
半径方向外方に曲げて所望の程度のバランスを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバランス手段を有するモータの部
分断面図である。

【図２】図１のモータのロータの一部分及びバランス手
段を示す斜視図である。

【図３】図２のバランス手段の一部を示す端面図であ
る。

【図４】図３と同様であるが、別の実施例を示す図であ
る。

【図５】成形中に示されたバランス手段の一部分を組み
込んだロータの端部ラミネーションの一部を示す図であ
る。

【図６】図５と同様であるが、更に別の実施例を示す図
である。

【図７】別の実施例によるバランス手段を組み込んだロ
ータの端部ラミネーションを示す図である。

【符号の説明】

１１モータシャフト１２アーマチャコア１３整流子１４メタルケース１６、２１ベアリング１７ベアリング保持器２０エンドキャップ２２ベアリング保持ワッシャ２３ブラシ２４電源端子２５永久磁石３０端部ラミネーション３１突起３３磁極片３５くぼみ３６フィンガ３７ネック部分３８折り目線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフト(11)と；該シャフト(11)に取り
付けられた２つの端部ラミネーション(30)を含み、複数
のアーマチャ磁極(33)を有するアーマチャコア(12)を形
成するアーマチャラミネーションのスタックと；上記ア
ーマチャコア(12)の一端付近で上記シャフト(11)に取り
付けられた整流子(13)と；上記アーマチャ磁極(33)の周
りに巻かれそして上記整流子(13)に接続されたアーマチ
ャ巻線と；ロータをバランスするためのバランス手段と
を備えた小型モータ用のロータにおいて、上記バランス手段は、アーマチャコアの半径方向外周(3
4)の付近で各端部ラミネーション(30)に設けられた突起
(31)を備えたことを特徴とするロータ。
【請求項２】上記端部ラミネーション(30)は、各アー
マチャ磁極(33)に少なくとも１つの上記突起(31)を有
し、各突起(31)は、実質的に軸方向に延びそして半径方
向に変形されるように構成される請求項１に記載の小型
モータ用のロータ。
【請求項３】各突起(31)は、複数のフィンガに分割さ
れる請求項１又は２に記載のロータ。
【請求項４】上記突起(31)は、端部ラミネーション(3
0)が材料シートから型抜きされるときに形成される請求
項１ないし３のいずれかに記載のロータ。
【請求項５】上記材料シートは、ラミネーションスチ
ールのシートである請求項４に記載のロータ。
【請求項６】上記突起(31)は、所定の位置で曲げ易く
するために減少断面の領域(37,38) を有している請求項
１ないし５のロータ。
【請求項７】ベアリング(16)を支持する端壁を有する
ハウジングを備え、該ハウジングは、永久磁石ステータ
と、該永久磁石ステータ内に配置されたロータとを収容
しており、そしてベアリング(16)にジャーナル軸受けさ
れたシャフト(11)と、該シャフトに取り付けられた整流
子(13)及びアーマチャとを有し、該アーマチャは、２つ
の端部ラミネーション(30)を含む型抜きラミネーション
のスタックで形成されたアーマチャコアを備えそして複
数のアーマチャ磁極(33)を有しており、これらのアーマ
チャ磁極の周りにはアーマチャ巻線が巻かれて整流子に
接続されており、更に、２つのモータ端子(24)が、整流
子(13)にスライド接触されるブラシ(23)を含むブラシギ
アに電気的に接続されて、アーマチャ巻線に電力を供給
するようにされた小型永久磁石直流モータにおいて、上記ロータをバランスするためのバランス手段が変形可
能な突起(31)の形態で端部ラミネーション(30)に形成さ
れて実質的に軸方向に延びていることを特徴とするモー
タ。
【請求項８】ロータが、シャフト(11)と、該シャフト
(11)に取り付けられた整流子(13)と、該シャフトに取り
付けられた２つの端部ラミネーション(30)を含むラミネ
ーションのスタックで形成されたアーマチャコアとを有
し、各端部ラミネーション(30)は、アーマチャコア(12)
の半径方向外周(34)の付近の領域から延びる複数の突起
(31)を有し、アーマチャコア(12)の周りにはアーマチャ
巻線が巻かれて整流子(13)に終端されるような小型モー
タのロータをバランスする方法であって、上記ロータを
動的バランスマシンに入れ、過剰重量の領域を決定し、
１つの突起の少なくとも一部分を半径方向に変形するこ
とによりバランス調整を行い、そして必要に応じてロー
タのバランスを再チェックするような方法において、上記バランス段階は、１つの突起の少なくとも一部分を
半径方向に変形して、ロータをバランスすることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項９】上記突起(31)は、バランス取りの前に、
シャフト(11)に実質的に平行に延びており、そして上記
方法は、更に、１つの突起の少なくとも一部分を半径方
向内方に変形することを特徴とする請求項８に記載の方
法。