JPH0723549A - 高速回転モータのロータ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転モータのロータエンドリングの遠心
力による膨張、変形を防止し、バランスプレートの回転
変位を阻止し、動釣合いを不動に維持してモータの振動
防止を図るロータ構造を提供する。 【構成】 高速モータのロータ１０におけるロータコア
１４の両端面１４ａ、１４ｂに設けるアルミ材のエンド
リング１８により、バランスプレート２０の周縁に設け
た鉤の手構造部２４を鋳包むリム構造部１８ａを形成
し、ラジアル方向の２つ巴状の絡み合いでエンドリング
１８の遠心力による膨張、変形を阻止しつつバランスプ
レート２０の回転変位を阻止する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転モータ、それ
も特に高速誘導モータのステータの内側で高速回転する
ロータの構造改良に関し、特に、ロータの成層鉄心、す
なわち、ロータコア内に鋳設される導電用アルミ材を該
ロータコアの両端から突出させることにより設けられる
アルミ製エンドリングと、ロータの高速回転時の動的平
衡（ダイナミックバランス）を得るために設けられるバ
ランスプレートとの結合性を強化して両者を常に不動に
維持し、エンドリングの補強とバランスプレートによる
ロータの動的バランスの劣化防止を図ることが可能なロ
ータ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械のスピンドル駆動用のモータ
は、近時、高速切削、高速研削等の切削、研削条件の要
請に従って益々高速化の傾向にある。故に、このような
工作機械のスピンドル駆動用のモータは、従来の数千回
転のオーダーを越える高速回転化が必須となる。また、
その他の一般産業用途における高速回転駆動源としても
高速誘導モータの需要が増大している。このような高速
誘導モータのロータには磁性鋼板製の打抜き板を複数枚
成層したロータコアに形成されたスロット溝内を充填す
ると共に該ロータコアの両端にリング形状に導電材とし
てのアルミ材をダイカストで鋳込んで設けたエンドリン
グを備え、以て誘導モータにおける電気的閉回路を形成
した構造がとられる。

【０００３】然しながら、このような高速回転型の誘導
モータにおいては、ロータが高速回転する回転時の遠心
力が問題になる。つまり、遠心力の作用で、鋳込んだア
ルミ材製のエンドリングが膨張、変形を受け易いため
に、このような膨張、変形を防止し、延いてはエンドリ
ングの破壊防止を図ることが必要とされる。更に、高速
回転時には、ロータの動的バランスを確保し、バランス
不良に起因した振動防止を図ることが必要とされ、この
ために、ロータコアの両端部には、通常、バランスプレ
ートが設けられ、ロータの製造、組立過程で動的バラン
スが取られる。

【０００４】さて、従来の誘導モータのロータの構造に
おいては、図４に示すように、ロータ軸１上に焼き嵌め
法等で固定されるロータコア２に貫通形成されると共に
周方向に等間隔で配列されるロータスロット２ａに充填
されるアルミ材を同ロータコア２の両側に突出させたエ
ンドリング３、３を設け、このエンドリング３、３の夫
々の内側に鉄材等から成るバランスプレート４、４を設
け、エンドリング３とバランスプレート４との結合部に
は単に段差構造を設けてバランスプレート４の軸方向の
抜け止めを図った構造が一般的である。

【０００５】他方、高速回転型誘導モータ用のロータ構
造として本出願による国際出願ＰＣＴ／ＪＰ８８／０１
１４４号にはアルミ材製エンドリングの鋳設時にキャッ
プ形状の鉄製バランスリングの内部にエンドリングを鋳
込んだ該エンドリングをバランスプレートで包囲した構
造のものを開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前者の図
４に図示した構造では、高速回転型ロータに採用したと
き、遠心力によりアルミ材製のエンドリング３が膨張、
変形し、その内側のバランスプレート４との結合部にお
ける同バランスプレート４に対する拘束力が失われ、結
果的にバランスプレート４の回転が生じ、エンドリング
３の変形と相まってロータの動的バランスが崩れ、高速
誘導モータの振動原因になる難点がある。

【０００７】他方、上述した国際出願に開示した構造で
は、キャップ形状のバランスプレート内部にアルミ材を
鋳込む導電路を形成する構造であるため、鋳造過程で特
殊な鋳型が必要とされ、この種鋳型の製造が高価格化す
ることから汎用性に欠ける点及びロータ自体がコスト高
になる不利がある。

【０００８】依って、本発明の目的は、斯かる従来の構
造の難点や不利を克服して低コストで製造することが可
能であると共にエンドリングの遠心力による膨張を防止
し、かつ、バランスプレートの安定した固定状態を維持
することが可能な高速回転モータのロータ構造を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の発明目的に鑑み、
本発明は、高速回転モータ、特に、高速回転誘導モータ
のロータの構造として、磁性鋼板製のロータコアのロー
タスロット内に鋳込んだアルミ材を同ロータコアの両端
面の外方に突出させてなるエンドリングが、その内側に
固定配置するバランスプレートのリング体の周りに形成
した鉤の手構造部を鋳包む構造となし、両者の結合部は
ラジアル方向に絡み合う２つ巴構造にしてエンドリング
の遠心力による膨張を阻止しつつバランスリングの回転
変位の発生も防止する構造としたものである。

【００１０】すなわち、本発明によれば、高速回転磁界
を形成するステータの内側に回転可能に保持されると共
に成層型ロータコアにアルミ材のエンドリングと鉄材等
から成るバランスプレートとを設けた高速回転モータの
ロータにおいて、前記バランスプレートの環状リング体
の周縁部に形成した鉤の手構造部と、前記ロータコアの
両端から突出した前記エンドリングの周縁部に、前記バ
ランスプレートの鉤の手構造部を鋳包んでラジアル方向
に噛み合うリム構造部と、を具備して成り、以て前記エ
ンドリングと前記バランスプレートを相互に固着させた
高速回転モータのロータ構造を提供するものである。

【００１１】また、本発明は、好ましくは、上記バラン
スプレートの鉤の手構造部に軸方向に貫通する複数の貫
通孔を予め形成し、この貫通孔内にエンドリングを形成
するアルミ材が流入、固化してバランスリングの周方向
の回り止めを形成させるように構成する。

【００１２】更に、本発明によれば、上記バランスプレ
ートの鉤の手構造部にはロータコアの端面と対峙した側
に外周から内側向きに傾斜した肩面を形成し、エンドリ
ングの鋳設時に該傾斜肩面を流下したアルミ材がロータ
コアのスロット内に容易に流入し得るように形成するこ
とが望ましい。

【００１３】

【作用】上述の構成からなる本発明のロータ構造によれ
ば、エンドリングがバランスプレートの鉤の手構造部で
ラジアル方向に解離不可な結合構造を有しているため、
高速回転モータの回転時にロータに作用する遠心力にも
関わらず、エンドリングは常にバランスプレートにより
ラジアル方向に強固に引き付けられ、故に、膨張変形を
生ずることはない。従って、バランスプレートもエンド
リングにより拘束されて回転することがなく、従って、
ロータの動的平衡を保つことができる。

【００１４】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基
づいて、更に、詳細に説明する。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る高速回転モー
タのロータの構造を示す断面図、図２は図１の２−２線
に沿う断面図、図３（イ）は、バランスリングの正面
図、図３（ロ）は同バランスリングの断面図である。図
１から図３を参照すると、本発明に係るロータを備えた
高速回転モータは、工作機械のスピンドルの駆動用に利
用されるために、回転数（ＲＰＭ）が、一般的に数千回
転のオーダーを越える回転数で回転するモータであり、
その構造は、励磁電流の供給に応じて回転磁界を発生す
るステータ３０を備え、このステータ３０の内側に空隙
を介してロータ１０が高速回転可能に設けられる。即
ち、ロータ１０は、ロータ軸１２を有し、このロータ軸
１２は図示されていない回転軸受を介して適宜のハウジ
ング（図示なし）に支持されている。このロータ１０
は、上記のロータ軸１２上に固定された磁性鋼板の積層
体から成るロータコア１４を有し、このロータコア１４
には軸方向に貫通し、図２に明示のように円周方向に等
間隔で配列された複数のロータスロット１６を有し、こ
のロータスロット１６を充填し、かつ、ロータコア１４
の両端面１４ａ、１４ｂから軸方向の外方に突出したア
ルミ材から成る導電体部分１７が設けられ、この導電体
部分１７における軸方向の突出部分が、閉回路部分を形
成するための環状のエンドリング１８を形成している。

【００１６】また、ロータコア１４の両端面１４ａ、１
４ｂの両外側には、主として鉄材によって形成されるバ
ランスプレート２０、２０が設けられている。この各バ
ランスプレート２０は、図３に明示するように、全体的
に円形外形を有した単一の金属部品として形成され、ロ
ータ軸１２が貫通する中央孔の周囲に形成された環状体
２２と、この環状体２２の外周の縁部に同じく環状に延
びた部分として形成され、図３（ロ）から明らかなよう
に、断面が軸方向に向けて曲がる爪状の鉤の手構造部２
４を有し、同鉤の手構造部２４の一側面には、径方向に
見て外側から下降勾配で傾斜した傾面２５を有し、更
に、上記鉤の手構造部２４の環状腹部２６には周方向に
適数個（図示例では４個）の貫通孔２７が形成された構
造を有している。

【００１７】このようなバランスプレート２０は、図１
から明らかなように、鉤の手構造部２４のロータコア１
４の両端面１４ａ、１４ｂから外向きにロータ軸１２の
軸端からロータコア１４の端面１４ａ、１４ｂに組み込
まれ、更に、アルミ材をロータコア１４のロータスロッ
ト１６内に充填する鋳型を用いた鋳設工程によってエン
ドリング１８、１８を形成する過程で、同アルミ材によ
りバランスプレート２０の周縁に形成された鉤の手構造
部２４を鋳ぐるむ環状のリム構造部１８ａを形成し、エ
ンドリング１８とバランスプレート２０とがラジアル方
向には互いに２つ巴状に絡み合い、かつ、バランスプレ
ート２０は軸方向にもロータ軸１２から抜け落ちること
が無い構造を得ているのである。

【００１８】こうしてロータ両端のバランスプレート２
０、２０は共にエンドリング１８、１８をラジアル方向
に不動に拘束し、依って、ロータ１０の高速回転時に大
きな遠心力が作用してもエンドリング１８、１８はラジ
アル方向に膨張することが無いように拘束されているの
である。つまり、エンドリング１８、１８の機械的強化
構造が確保されているのである。

【００１９】しかも、上記のエンドリング１８の鋳設過
程には、アルミ材がバランスプレート２０の腹部２６に
形成された適数個の貫通孔２７内にも充填され、固化さ
れる結果、エンドリング１８及びバランスプレート２９
の両者は共に円周方向への回転変位も阻止する構造を有
している。即ち、同貫通孔２７中で固化したアルミ材
は、エンドリング１８、１８及びバランスリング２０、
２０の回り止めのストッパの機能を果たすのである。

【００２０】ここで更に、既述のようにバランスプレー
ト２０は傾面２５を有した構造を備え、このように傾面
２５を有することにより、エンドリング１８、１８の形
成のためにアルミ材の湯を鋳型内に注入、鋳造する過程
で、アルミ湯が、バランスプレート２０の傾面２５によ
り大きく開口した湯路を経てロータコア１４のロータス
ロット１６中に流入し、かつバランスプレート２０の貫
通孔２７中にも容易に流入可能となる。すなわち、湯回
りが良好となり、鋳巣の形成等も回避できるのである。
従って、ロータコア１４の導電部１７の形成、エンドリ
ング１８の形成に当たり、アルミ巣が発生する等の不具
合が顕著に回避できるので、ロータ１０の機械的構造の
剛性も充分に向上させ得るのである。

【００２１】なお、バランスプレート２０の環状体２２
の外面に形成された孔２９は、ロータ１０の製造、組立
過程でバランスプレート２０を用いて動釣合いを取るた
めに穿孔されたバランス孔であり、このように動釣合い
を一旦確保すれば、バランスプレート２０が不動位置を
保つ本発明の構造によれば、ロータ１０の円滑回転を保
証でき、故に、モータの振動発生等の不具合が発生する
危惧が解消されるのである。

【００２２】

【発明の効果】以上、本発明を実施例に基づいて説明し
たが、本発明によれば、高速モータ用のロータの構造と
して、高速回転時に大きな遠心力の作用下でもロータの
アルミ材から成るエンドリングが遠心力を受けて膨張
し、バランスプレートから離反するような現象を起こす
ことはない。この結果、エンドリングの機械的強度が確
保できると共にバランスプレートが不動に安定保持され
るから、モータ組立過程で確保した動釣合いが劣化する
くることは無く、故に、高速回転時にもモータの振動が
起きる等の不具合が発生することは無いのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高速回転モータのロータ
の構造を示す断面図である。

【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。

【図３】（イ）は、バランスリングの正面図である。
（ロ）は同バランスリングの断面図である。

【図４】従来の誘導型モータのロータ構造の一例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０…ロータ １２…ロータ軸 １４…ロータコア １６…ロータスロット １８…エンドリング １８ａ…リム構造部 ２０…バランスプレート ２２…環状体 ２４…鉤の手構造部 ２５…傾面 ２７…貫通孔 ３０…ステータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速回転磁界を形成するステータの内側
   に回転可能に保持されると共に成層型ロータコアにアル
   ミ材のエンドリングと鉄材等から成るバランスプレート
   とを設けた高速回転モータのロータにおいて、 前記バランスプレートの環状リング体の周縁部に形成し
   た鉤の手構造部と、 前記ロータコアの両端から突出した前記エンドリングの
   周縁部に、前記バランスプレートの鉤の手構造部を鋳包
   んでラジアル方向に噛み合うリム構造部と、 を具備して成り、以て前記エンドリングと前記バランス
   プレートを相互に固着させたことを特徴とする高速回転
   モータのロータ構造。