WO2021059551A1 - 回転装置 - Google Patents

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rotating device
magnet
fixed
sleeve
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Inventor
大塚　誠
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ミネベアミツミ株式会社
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a rotating device.
  • a bearing cartridge in which a pair of bearings and a sleeve are assembled is used.
  • the bearing cartridge it is possible to facilitate the handling of the bearing, which is a precision component.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-079491 Special Table 2012-518751 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-232276 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-1407996
  • a magnet and a fluid machine are arranged at both ends of the bearing cartridge so as to sandwich the bearing cartridge.
  • the rotating body that is a load on the bearing has a cantilever structure, and the balance may be poor.
  • the present invention is an example of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotating device having high rotation efficiency.
  • the rotating device includes a bearing assembly having a pair of bearings, a sleeve fixed to the outer peripheral surface of the pair of bearings, and a shaft fixed to the inner peripheral surface of the pair of bearings.
  • a magnet fixed to the outer peripheral surface of the sleeve and a stator surrounding the magnet are provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cross section passing through the rotation axis of the rotating device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the first bearing of the rotating device according to the embodiment and perpendicular to the rotating axis.
  • FIG. 3 is a diagram showing a rotating device of another example using the bearing assembly shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cross section passing through the rotation axis of the rotating device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the first bearing of the rotating device according to the embodiment and perpendicular to the rotating axis.
  • the rotating device 1 according to the embodiment includes a shaft 10, a bearing assembly 11, a magnet 16, a stator 17, an impeller 20, and a housing 30.
  • the rotating device 1 is a device that rotates the impeller 20 which is a fluid machine by a motor composed of a shaft 10, a bearing assembly 11, a magnet 16, and a stator 17.
  • the rotating device 1 is incorporated in a home electric appliance such as a vacuum cleaner.
  • the shaft 10 is a rotating shaft in the rotating device 1.
  • the shaft 10 is a fixed shaft that does not rotate during the rotation of the impeller 20. That is, the motor included in the rotating device 1 is a fixed shaft type motor.
  • the bearing assembly 11 has a pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13) and a sleeve 14.
  • the first bearing 12 and the second bearing 13 are arranged apart from each other in the axial direction (vertical direction in FIG. 1).
  • the first bearing 12 has an inner ring 121, a ball portion 122, and an outer ring 122.
  • the second bearing 13 has an inner ring 131, a ball portion 132, and an outer ring 132.
  • the sleeve 14 is a tubular member, and its inner circumference is fixed to a pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13). Specifically, the sleeve 14 is fixed to the outer peripheral surfaces 124, 134 of the outer rings 122, 132 of the pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13). For example, the sleeve 14 is fixed to the outer peripheral surface 124 of the outer ring 122 of the first bearing 12 with an adhesive, and is fixed to the outer peripheral surface 134 of the outer ring 132 of the second bearing 13 with an adhesive.
  • the method of fixing with an adhesive other fixing methods such as "press-fitting" or “fixing with a frictional force using an O-ring or the like" can be adopted.
  • the bearing assembly 11 shown in FIG. 1 has a spring 15.
  • the spring 15 urges the first bearing 12 and the second bearing 12 in a direction in which they are separated from each other. As a result, the spring 15 applies preload to each of the first bearing 12 and the second bearing 12. In this embodiment, the bearing assembly 11 may not have the spring 15.
  • the outer circumference of the shaft 10 is fixed to a pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13) included in the bearing assembly 11. That is, the shaft 10 is fixed to the outer peripheral surfaces 125 and 135 of the inner rings 121 and 131, which are the inner peripheral surfaces of the pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13).
  • the shaft 10 is fixed to the outer peripheral surface 125 of the inner ring 121 of the first bearing 12 with an adhesive, and is fixed to the outer peripheral surface 135 of the inner ring 131 of the second bearing 13 with an adhesive.
  • the shaft 10 projects from both ends of the bearing assembly 11, and both ends of the protruding shaft 10 are fixed to the housing 30.
  • the inner rings 121 and 131 of the pair of bearings (first bearing 12 and second bearing 13) are fixed to the housing 30 via the shaft 10.
  • the magnet 16 is fixed to the outer peripheral surface 141 of the sleeve 14. As shown in FIG. 1, the magnet 16 is fixed to the outer peripheral surface 141 on the first bearing 12 side. As shown in FIG. 2, the magnet 16 is a 4-pole magnet.
  • the stator 17 is arranged so as to surround the magnet 16.
  • the stator 17 has a stator core 171 and a coil 172.
  • the stator core 171 has an annular portion 171a and a plurality of teeth 171b protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the annular portion 171a, and is formed of a plurality of magnetic materials.
  • the plurality of magnetic materials for example, an electromagnetic steel plate or the like can be used.
  • the coil 172 is wound around the teeth 171b via an insulator.
  • the stator core 171 has six teeth 171b, as shown in FIG. That is, the motor incorporated in the rotating device 1 is a 4-pole 6-slot motor.
  • the impeller 20 is fixed to the sleeve 14. As shown in FIG. 1, the magnet 16 is fixed to the outer peripheral surface 141 on the second bearing 13 side. In other words, the magnet 16 is fixed to one end of the sleeve 14, and the impeller 20 is fixed to the other end of the sleeve 14.
  • the housing 30 houses the shaft 10, the bearing assembly 11, the magnet 16, the stator 17, and the impeller 20.
  • the housing 30 has a first housing 31, a second housing 32, and a third housing 33.
  • the first housing 31 accommodates a part of the motor (shaft 10, bearing assembly 11, magnet 16 and stator 17) and the impeller 20.
  • the second housing 32 is a lid portion that covers the first housing 31 from one end of the sleeve 14 (from the first bearing 12 side). One end of the shaft 10 is fixed to the second housing 32. Further, the second housing 32 is formed with a suction port for a fluid (air) sucked by the rotation of the impeller 20. The first housing 31 and the second housing 32 accommodate motors other than the other end of the shaft 10.
  • the third housing 33 is a lid portion that covers the first housing 31 from the other end of the sleeve 14 (from the second bearing 13 side).
  • the third housing 33 is formed with a discharge port for a fluid (air) sucked by the rotation of the impeller 20.
  • the third housing 33 shown in FIG. 1 is formed with fixed blades (static blades) that control the wind direction of the air sucked by the rotation of the impeller 20.
  • the other end of the shaft 10 is fixed to the third housing 33.
  • the board 40 has a control circuit for mounting electronic components and controlling a motor. As shown in FIG. 1, the substrate 40 is arranged on the upper side of the stator 17.
  • the magnet 16 rotates together with the sleeve 14.
  • the magnet 16 and the impeller 20 rotate together with the sleeve 14 and the outer ring of the pair of bearings (the outer ring 123 of the first bearing 12 and the outer ring 133 of the second bearing 13).
  • the inner rings of the pair of bearings (the inner ring 124 of the first bearing 12 and the inner ring 134 of the second bearing 13) are fixed together with the shaft 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing a rotating device of another example using the bearing assembly 11 shown in FIG.
  • the rotating device 1a shown in FIG. 3 has a shaft 10a, a bearing assembly 11, a magnet 16a, a stator 17a, an impeller 20a, and a housing (not shown).
  • the shaft 10a is fixed to the outer peripheral surfaces 125, 135 of the inner rings 121, 131 of the pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13) included in the bearing assembly 11.
  • the shaft 10a projects from both ends of the bearing assembly 11.
  • the impeller 20a is fixed to one end of the shaft 10a protruding from the bearing assembly 11, and the magnet 16a is fixed to the other end of the shaft 10a protruding from the bearing assembly 11.
  • the stator 17a is arranged so as to surround the magnet 16a.
  • the motor (shaft 10a, bearing assembly 11, magnet 16a, stator 17a) included in the rotating device 1a is a shaft rotating type motor, and is fixed to one end of the shaft 10a when a motor driving current flows.
  • the bearing 16 rotates, and the shaft 10a rotates.
  • the impeller 20 fixed to the other end of the shaft 10a and the inner rings 121 and 131 of the pair of bearings (first bearing 12 and second bearing 13) fixed to the outer peripheral surface of the shaft 10a rotate.
  • Inner ring rotation In this way, in the rotating device 1a, the magnet 16a and the impeller 20a rotate together with the shaft 10a and the inner rings 121 and 131 of the pair of bearings (first bearing 12, second bearing 13).
  • the magnet 16a and the impeller 20a are arranged at both ends so as to sandwich the bearing assembly 11.
  • the rotating body (magnet 16a and impeller 20a) that is a load for the bearings (first bearing 12, second bearing 13) included in the bearing assembly 11 has a cantilever structure. In some cases, the balance was poor.
  • the magnet 16 and the impeller 20 are arranged on the bearing assembly 11 (sleeve 14). Specifically, the magnet 16 is arranged so as to surround the first bearing 12, and the impeller 20 is arranged so as to surround the second bearing 13. With such a structure, the balance with respect to the bearings (first bearing 12, second bearing 13) can be improved, and the rotating device 1 having good rotation efficiency can be obtained.
  • the structure of the rotating device 1 can manufacture a high torque motor at a low cost as compared with the structure of the rotating device 1a. This point will be described below.
  • the torque (T) of the motor is expressed by the following equation 1 where I is the coil current.
  • KT of the formula 1 is a torque constant and is represented by the following formula 2.
  • Equation 2 B is the magnetic flux density, L is the magnetic path width, N is the number of coil turns, and R is the turning radius. From Equations 1 and 2, it can be seen that in order to construct a high torque motor, the value of the torque constant should be increased. For example, the value of the torque constant can be increased by increasing the wall thickness of the magnet and increasing the radius of gyration (by increasing the values of B and L).
  • the turning radius is determined by the radial thickness of the shaft 10a and the magnet 16a.
  • the turning radius is determined by the radial thickness of the bearing assembly 11 in addition to the shaft 10 and the magnet 16. That is, the structure of the rotating device 1 can have a larger turning radius (R) as compared with the rotating device 1a.
  • the value of "B” can be reduced in the structure of the rotating device 1 that can increase the turning radius.
  • the volume of the magnet 16 can be made smaller than that of the magnet 16a.
  • magnets for motors such as neodymium magnets are expensive, so that the structure of the rotating device 1 can suppress the manufacturing cost.
  • the sleeve 14 is made of a magnetic material. As a result, the sleeve 14 has a function as a yoke of the magnet 16 of the magnetic circuit, and can prevent magnetic flux leakage.
  • the outer diameter of the rotating device 1 needs to be about the same as the outer diameter of the rotating device 1a, but the radius of gyration becomes large.
  • the length of the teeth 171b of the stator 17 must be shortened, and the number of coil turns (N) is reduced.
  • the rotating device 1 since the turning radius is large, it is possible to suppress the degree of torque decrease due to the decrease in the number of coil turns.
  • the coil 172 is, for example, a copper wire and is a high-cost component, the manufacturing cost can be suppressed by the structure of the rotating device 1 that can reduce the number of coil turns.
  • two elements having a trade-off relationship of improvement in rotation efficiency (improvement in torque) and low cost can be compatible with each other.
  • one end of the sleeve 14 to which the magnet 16 is fixed is on the suction side of the fluid (air) sucked by the rotation of the impeller 20, and the impeller 20 is fixed.
  • the other end of the sleeve 14 is on the discharge side of the fluid (air) sucked by the rotation of the impeller 20.
  • the motor shaft 10, bearing assembly 11, magnet 16, stator 17
  • the motor is air-cooled by the outside air sucked by the rotation of the impeller 20.
  • the present invention is not limited by the above-described embodiment.
  • the present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • Rotating device 10 shafts, 11 bearing assembly, 12 1st bearing, 121 inner ring, 122 ball part, 123 outer ring, 124 inner peripheral surface, 125 outer peripheral surface, 13 second bearing, 131 inner ring, 132 ball part, 133 outer ring , 134 inner peripheral surface, 135 outer peripheral surface, 14 sleeve, 141 outer peripheral surface, 15 spring, 16 magnet, 17 stator, 171 stator core, 171a annular part, 171b teeth, 172 coil, 20 impeller, 30 housing, 31 first housing, 32 2nd housing, 33 3rd housing, 40 bearings

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Abstract

実施形態の回転装置は、一対の軸受と、前記一対の軸受の外周面に固定されるスリーブとを有する軸受組立体と、前記一対の軸受の内周面に固定される軸と、前記スリーブの外周面に固定されるマグネットと、前記マグネットを囲むステータとを備える。

Description

回転装置
　本発明は、回転装置に関する。
　従来、回転軸の軸シールを不要とするため、ケーシング内に回転可能に軸支されたインペラに装着されたマグネットと対峙してケーシングに電磁石を配設することで、マグネットに反発力を生じさせてインペラを回転させる電動ポンプが知られている。
　また、掃除機等の家電機器に組み込まれるモータのロータを組み立てる際に、一対の軸受とスリーブとが組み立てられた軸受カートリッジが用いられている。軸受カートリッジを用いることで、精密部品である軸受の取り扱いを容易にすることができる。
特開平０５－０７９４９１号公報 特表２０１２－５１８７５１号公報 特開２０１５－２３２２７６号公報 特開２０１５－１４０７９６号公報
　上記の軸受カートリッジを用いたモータは、軸受カートリッジを挟み込むように、マグネットと流体機械（インペラ等）とが軸受カートリッジの両端に配置されている。しかし、上記のモータの構造は、軸受（ベアリング）にとって負荷となる回転体が片持ち構造となり、バランス性が悪い場合があった。
　本発明は、上記課題を一例とするものであり、回転効率の良い回転装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る回転装置は、一対の軸受と、前記一対の軸受の外周面に固定されるスリーブとを有する軸受組立体と、前記一対の軸受の内周面に固定される軸と、前記スリーブの外周面に固定されるマグネットと、前記マグネットを囲むステータとを備える。
　本発明の一態様によれば、回転効率の良い回転装置を提供することができる。
図１は、実施形態に係る回転装置の回転軸を通る断面の断面図である。 図２は、実施形態に係る回転装置の第１軸受を通り回転軸に垂直な断面による断面図である。 図３は、図１に示す軸受組立体を用いた他の例の回転装置を示す図である。
　以下、実施形態に係る回転装置について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。
　図１は、実施形態に係る回転装置の回転軸を通る断面の断面図である。また、図２は、実施形態に係る回転装置の第１軸受を通り回転軸に垂直な断面による断面図である。図１に示すように、実施形態に係る回転装置１は、軸１０、軸受組立体１１、マグネット１６、ステータ１７、インペラ２０及びハウジング３０を有する。
　回転装置１は、軸１０、軸受組立体１１、マグネット１６、ステータ１７により構成されるモータにより、流体機械であるインペラ２０を回転させる装置である。例えば、回転装置１は、掃除機等の家電機器に組み込まれる。軸１０は、回転装置１における回転軸である。ただし、軸１０は、後述するように、インペラ２０の回転中に回転しない固定軸である。すなわち、回転装置１が有するモータは、軸固定型のモータである。
　軸受組立体１１は、一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）と、スリーブ１４とを有する。第１軸受１２と第２軸受１３とは、軸方向（図１における上下方向）に離間して配置される。第１軸受１２は、内輪１２１とボール部１２２と外輪１２２とを有する。第２軸受１３は、内輪１３１とボール部１３２と外輪１３２とを有する。
　スリーブ１４は、筒状の部材であり、その内周が一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）に固定される。具体的には、スリーブ１４は、一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）の外輪１２２、１３２の外周面１２４、１３４に固定される。例えば、スリーブ１４は、第１軸受１２の外輪１２２の外周面１２４に接着剤で固定され、第２軸受１３の外輪１３２の外周面１３４に接着剤で固定される。なお、接着剤で固定する方法については、「圧入」又は「Oリングなどを用いた摩擦力で固定」する等、他の固定方法を採用できる。
　また、図１に示す軸受組立体１１は、ばね１５を有する。ばね１５は、第１軸受１２と第２軸受１２とが互いに離間する方向に付勢する。これにより、ばね１５は、第１軸受１２及び第２軸受１２それぞれに予圧をかける。なお、本実施形態は、軸受組立体１１がばね１５を有さない場合であっても良い。
　軸１０は、その外周が、軸受組立体１１が有する一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）に固定される。すなわち、軸１０は、一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）の内周面である内輪１２１、１３１の外周面１２５、１３５に固定される。例えば、軸１０は、第１軸受１２の内輪１２１の外周面１２５に接着剤で固定され、第２軸受１３の内輪１３１の外周面１３５に接着剤で固定される。軸１０は、軸受組立体１１の両端部から突出しており、突出した軸１０の両端部がハウジング３０に固定される。一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）の内輪１２１、１３１は、軸１０を介してハウジング３０に固定される。軸受組立体１１を用いることで、軸１０に、第１軸受１２及び第２軸受１２を高い位置精度にて容易に取り付けることができる。
　マグネット１６は、スリーブ１４の外周面１４１に固定される。マグネット１６は、図１に示すように、第１軸受１２側の外周面１４１に固定される。マグネット１６は、図２に示すように、４極マグネットである。
　ステータ１７は、マグネット１６を囲むように配置される。ステータ１７は、ステータコア１７１とコイル１７２とを有する。ステータコア１７１は、環状の環状部１７１ａと、環状部１７１ａの内周面から径方向内側へ突出する複数のティース１７１ｂとを有し、複数の磁性体で形成されている。複数の磁性体は例えば電磁鋼板などを用いることができる。コイル１７２は、インシュレータを介して、ティース１７１ｂに巻回されている。ステータコア１７１は、図２に示すように、６つのティース１７１ｂを有する。すなわち、回転装置１に組み込まれるモータは、４極６スロットのモータである。
　インペラ２０は、スリーブ１４に固定される。マグネット１６は、図１に示すように、第２軸受１３側の外周面１４１に固定される。換言すると、マグネット１６は、スリーブ１４の一方の端部に固定され、インペラ２０は、スリーブ１４の他方の端部に固定される。
　ハウジング３０は、軸１０と軸受組立体１１とマグネット１６とステータ１７とインペラ２０とを収容する。ハウジング３０は、第１ハウジング３１と第２ハウジング３２と第３ハウジング３３とを有する。第１ハウジング３１は、モータ（軸１０、軸受組立体１１、マグネット１６及びステータ１７）の一部と、インペラ２０とを収容する。
　第２ハウジング３２は、スリーブ１４の一方の端部から（第１軸受１２側から）、第１ハウジング３１を覆う蓋部である。第２ハウジング３２には、軸１０の一方の端部が固定されている。また、第２ハウジング３２には、インペラ２０の回転により吸引される流体（空気）の吸引口が形成されている。第１ハウジング３１及び第２ハウジング３２は、軸１０の他方の端部以外のモータを収容する。
　第３ハウジング３３は、スリーブ１４の他方の端部から（第２軸受１３側から）、第１ハウジング３１を覆う蓋部である。第３ハウジング３３には、インペラ２０の回転により吸引された流体（空気）の排出口が形成されている。図１に示す第３ハウジング３３には、インペラ２０の回転により吸引された空気の風向きを制御する固定翼（静翼）が形成されている。そして、第３ハウジング３３には、軸１０の他方の端部が固定されている。
　基板４０は、電子部品を実装し、モータを制御する制御回路を有する。基板４０は、図１に示すように、ステータ１７の上側に配置される。
　上述した構成において、コイル１７２にモータ駆動用の電流が流れると、スリーブ１４の一方の端部に固定されているマグネット１６が回転し、スリーブ１４が回転する。これにより、スリーブ１４の他方の端部に固定されているインペラ２０と、スリーブ１４に外周が固定されている第１軸受１２の外輪１２３と第２軸受１３の外輪１３３とが回転する（外輪回転）。図１では、回転する外輪１２３、外輪１３３、スリーブ１４、マグネット１６及びインペラ２０を破線で囲んでいる。
　このように、回転装置１では、マグネット１６は、スリーブ１４とともに回転する。詳細には、回転装置１では、マグネット１６及びインペラ２０は、スリーブ１４及び一対の軸受の外輪（第１軸受１２の外輪１２３と第２軸受１３の外輪１３３）とともに回転する。そして、インペラ２０の回転中、一対の軸受の内輪（第１軸受１２の内輪１２４と第２軸受１３の内輪１３４）は、軸１０とともに固定されている。
　図３は、図１に示す軸受組立体１１を用いた他の例の回転装置を示す図である。図３に示す回転装置１ａは、軸１０ａと軸受組立体１１とマグネット１６ａとステータ１７ａとインペラ２０ａと、図示しないハウジングとを有する。軸１０ａは、軸受組立体１１が有する一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）の内輪１２１、１３１の外周面１２５、１３５に固定される。軸１０ａは、軸１０と同様に、軸受組立体１１の両端から突出している。回転装置１ａにおいて、軸受組立体１１から突出している軸１０ａの一方の端部にインペラ２０ａが固定され、軸受組立体１１から突出している軸１０ａの他方の端部にマグネット１６ａが固定される。ステータ１７ａは、マグネット１６ａを囲むように配置される。
　回転装置１ａが有するモータ（軸１０ａ、軸受組立体１１、マグネット１６ａ、ステータ１７ａ）は、軸回転型のモータであり、モータ駆動用の電流が流れると、軸１０ａの一方の端部に固定されているマグネット１６が回転し、軸１０ａが回転する。これにより、軸１０ａの他方の端部に固定されているインペラ２０と、軸１０ａの外周面に固定されている一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）の内輪１２１、１３１が回転する（内輪回転）。このように、回転装置１ａでは、マグネット１６ａ及びインペラ２０ａは、軸１０ａ及び一対の軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）の内輪１２１、１３１とともに回転する。
　回転装置１ａにおいて、マグネット１６ａ及びインペラ２０ａは、軸受組立体１１を挟み込むように両端に配置されている。しかし、回転装置１ａが有するモータの構造においては、軸受組立体１１が有する軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）にとっては、負荷となる回転体（マグネット１６ａやインペラ２０ａ）が片持ち構造となり、バランス性が悪い場合があった。これに対して、回転装置１では、マグネット１６及びインペラ２０は、軸受組立体１１（スリーブ１４）に配置される。具体的には、マグネット１６は、第１軸受１２を囲むように配置され、インペラ２０は、第２軸受１３を囲むように配置される。かかる構造により、軸受（第１軸受１２、第２軸受１３）対するバランス性を向上させることができ、回転効率の良い回転装置１を得ることができる。
　また、回転装置１の構造は、回転装置１ａの構造と比較して、高トルクのモータを低コストで製造することができる。この点について、以下説明する。モータのトルク（Ｔ）は、コイル電流をＩとすると、以下の式１で表わされる。
　Ｔ＝ＫＴ＊Ｉ　・・・（式１）
　式１のＫＴは、トルク定数であり、以下の式２で表わされる。
　ＫＴ＝２＊Ｂ＊Ｌ＊Ｎ＊Ｒ　・・・（式２）
　式２において、Ｂは磁束密度、Ｌは磁路幅、Ｎはコイル巻数、Ｒは回転半径である。式１、式２から、高トルクのモータを構成するには、トルク定数の値を大きくすればよいことがわかる。例えば、トルク定数の値は、マグネットを肉厚にして回転半径を大きくすることで（Ｂ、Ｌの値を大きくすることで）、大きくすることができる。
　軸１０ａの外周にマグネット１６ａを固定する回転装置１ａの場合、回転半径は、軸１０ａ及びマグネット１６ａの径方向の厚みで決まる。これに対して、スリーブ１４の外周にマグネット１６を固定する回転装置１の場合、回転半径は、軸１０及びマグネット１６に加え、軸受組立体１１の径方向の厚みで決まる。すなわち、回転装置１の構造は、回転装置１ａと比較して、回転半径（Ｒ）を大きくすることができる。
　例えば、「Ｂ＊Ｒ」の値が同じモータを製造するならば、回転半径を大きくできる回転装置１の構造では、「Ｂ」の値を小さくすることができる。換言すると、回転装置１の構造では、マグネット１６の体積を、マグネット１６ａと比較して小さくすることができる。モータ部品の中で、ネオジウム磁石等のモータ用磁石は高コストであることから、回転装置１の構造では、製造コストを抑えることができる。
　ただし、内径が大きくなることから、マグネット１６は薄くなり、マグネット１６から磁束が漏れる可能性がある。そこで、本実施形態では、スリーブ１４を、磁性体で形成すする。これにより、スリーブ１４は、磁気回路のマグネット１６のヨークとしての機能を有することになり、磁束漏れを防止することができる。
　また、回転装置１ａに換えて回転装置１を家電機器に組み込む場合、回転装置１の外径を、回転装置１ａの外径と同程度にする必要があるが、回転半径が大きくなることから、ステータ１７のティース１７１ｂの長さを短くしなければならず、コイル巻数（Ｎ）が減る。しかし、回転装置１では、回転半径が大きくなっていることから、コイル巻数が減ることによるトルク低下の程度を抑えることができる。コイル１７２は、例えば銅線であり、高コストの部品であることから、コイル巻数を減らすことができる回転装置１の構造により、製造コストを抑えることができる。このように、本実施形態に係る回転装置１では、回転効率の向上（トルク向上）と低コストというトレードオフの関係にある２つの要素を、両立することができる。
　なお、本実施形態に係る回転装置１において、マグネット１６が固定されるスリーブ１４の一方の端部は、インペラ２０の回転により吸引される流体（空気）の吸引側にあり、インペラ２０が固定されるスリーブ１４の他方の端部は、インペラ２０の回転により吸引された流体（空気）の排出側にある。これにより、モータ（軸１０、軸受組立体１１、マグネット１６、ステータ１７）は、インペラ２０の回転により吸引された外気により空冷されることになる。その結果、本実施形態では、モータの回転による温度上昇を抑制し、回転効率低下を防止することができる。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　１　回転装置、１０　軸、１１　軸受組立体、１２　第１軸受、１２１　内輪、１２２　ボール部、１２３　外輪、１２４　内周面、１２５　外周面、１３　第２軸受、１３１　内輪、１３２　ボール部、１３３　外輪、１３４　内周面、１３５　外周面、１４　スリーブ、１４１　外周面、１５　ばね、１６　マグネット、１７　ステータ、１７１　ステータコア、１７１ａ　環状部、１７１ｂ　ティース、１７２　コイル、２０　インペラ、３０　ハウジング、３１　第１ハウジング、３２　第２ハウジング、３３　第３ハウジング、４０　基板

Claims (6)

  1. 　一対の軸受と、前記一対の軸受の外周面に固定されるスリーブとを有する軸受組立体と、
    　前記一対の軸受の内周面に固定される軸と、
    　前記スリーブの外周面に固定されるマグネットと、
    　前記マグネットを囲むステータと、
    　を備える、回転装置。
  2. 　前記マグネットは、前記スリーブとともに回転する、請求項１に記載の回転装置。
  3. 　前記スリーブは、磁性体で形成されている、請求項１に記載の回転装置。
  4. 　前記スリーブに固定されるインペラ、
    　を備え、
    　前記マグネットは、前記スリーブの一方の端部に固定され、
    　前記インペラは、前記スリーブの他方の端部に固定される、請求項１に記載の回転装置。
  5. 　前記軸受組立体と前記軸と前記マグネットと前記ステータと前記インペラとを収容するハウジング、
    　を備え、
    　前記軸は、前記ハウジングに固定され、
    　前記一対の軸受の内輪は、前記軸を介して前記ハウジングに固定され、
    　前記マグネット及び前記インペラは、前記スリーブ及び前記一対の軸受の外輪とともに回転する、請求項４に記載の回転装置。
  6. 　前記スリーブの一方の端部は、前記インペラの回転により吸引される流体の吸引側にあり、
    　前記スリーブの他方の端部は、前記インペラの回転により吸引された前記流体の排出側にある、請求項４に記載の回転装置。
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