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公開番号2019205325
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191128
出願番号2018101028
出願日20180525
発明の名称回転電機
出願人マブチモーター株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 5/16 20060101AFI20191101BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロータが軸線周りに回転したときにロータが振動するのを抑えた回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機1は、筒状の周壁部47を有するロータ46と、周壁部47を径方向に挟むように配置され、ロータ46に軸線O周りの回転力を付与する第1ステータ61及び第2ステータ66と、周壁部47を軸線O周りに回転可能に支持する第1軸受け36と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
筒状の周壁部を有するロータと、
前記周壁部を径方向に挟むように配置され、前記ロータに軸線周りの回転力を付与する第1ステータ及び第2ステータと、
前記周壁部を前記軸線周りに回転可能に支持する第1軸受けと、
を備える回転電機。
続きを表示(約 260 文字)【請求項2】
前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第1端部に設けられた底壁部を有し、
前記第1軸受けは、前記周壁部の前記軸線方向の第2端部を支持する請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第1端部に設けられた底壁部を有し、
前記軸線上に配置され、前記底壁部に固定された軸部材を備える請求項1又は2に記載の回転電機。
【請求項4】
前記軸部材を前記軸線周りに回転可能に支持する第2軸受けを備える請求項3に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関する。
続きを表示(約 8,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、カップ状に形成されたロータを備える回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。ロータは、円板状の底壁部と、底壁部の外周縁部から底壁部の厚さ方向に延びる筒状の周壁部と、を備えている。ロータの周壁部には、マグネットが固定されている。ステータは、カバーの内側に固定されている。
回転電機のハウジング内には、2つの軸受けが内嵌めされている。2つの軸受けには、シャフトが挿通されている。2つの軸受けは、シャフトを回転可能に支持している。このシャフトは、ロータに結合されている。
【0003】
このように構成された回転電機では、ステータにより、マグネットを介してロータに回転力が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第4631382号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
回転電機の高出力化のために、2つのステータを備える、いわゆるダブルステータ構造の回転電機が検討されている。この種の回転電機では、2つのステータがロータの周壁部を挟むように配置されている。2つのステータにより、ロータにさらに大きな回転力が伝達される。
【0006】
一方で、例えば、回転電機の軽量化のために、ロータの厚さを薄くすること等が検討されている。この場合、ロータが軸線周りに回転したときに、ロータが振動する虞がある。
【0007】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ロータが軸線周りに回転したときにロータが振動するのを抑えた回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の回転電機は、筒状の周壁部を有するロータと、前記周壁部を径方向に挟むように配置され、前記ロータに軸線周りの回転力を付与する第1ステータ及び第2ステータと、前記周壁部を前記軸線周りに回転可能に支持する第1軸受けと、を備えることを特徴としている。
【0009】
この発明によれば、周壁部はロータの中でも径の大きい部分であるため、例えばロータに作用するトルクが大きい場合であっても、周壁部を支持する第1軸受けによりロータを軸線周りに安定して支持することができる。従って、ロータが軸線周りに回転したときに、ロータが振動するのを抑えることができる。
【0010】
また、上記の回転電機において、前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第1端部に設けられた底壁部を有し、前記第1軸受けは、前記周壁部の前記軸線方向の第2端部を支持してもよい。
この発明によれば、ロータのうち振動しやすい周壁部の軸線方向の第2端部を、第1軸受けにより確実に支持することができる。
【0011】
また、上記の回転電機において、前記ロータは、前記周壁部の前記軸線方向の第1端部に設けられた底壁部を有し、前記軸線上に配置され、前記底壁部に固定された軸部材を備えてもよい。
この発明によれば、ロータに生じた駆動力を、軸部材を介して外部に容易に取出すことができる。
【0012】
また、上記の回転電機において、前記軸部材を前記軸線周りに回転可能に支持する第2軸受けを備えてもよい。
この発明によれば、第1軸受け及び第2軸受けにより、ロータ及び軸部材が振動するのをより確実に抑えることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の回転電機によれば、ロータが軸線周りに回転したときにロータが振動するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の第1実施形態の回転電機の斜視図である。
同回転電機を破断した斜視図である。
同回転電機の縦断面図である。
本発明の第2実施形態の回転電機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(第1実施形態)
以下、本発明に係る回転電機の第1実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。
図1から図3に示すように、本実施形態の回転電機(モータ)1は、筐体11と、第1軸受け36及び第2軸受け41と、ロータ46と、シャフト(軸部材)56と、第1ステータ61及び第2ステータ66と、を備えている。なお、図3では、回転電機1の断面形状のうち、筐体11の軸線Oに対する一方側の形状のみを示している。
【0016】
筐体11は、有頂の円筒状に形成された本体12と、蓋13と、を備えている。
本体12は、円板状に形成された頂壁部15と、頂壁部15の外周縁部から頂壁部15の厚さ方向に延びる周壁部16と、を備えている。
以下では、筐体11からシャフト56が突出する向きを前方、その逆向きを後方と言う。前方、後方は、軸線O方向の一方側又は他方側である。筐体11の軸線Oに直交する方向を径方向と言い、軸線O周りに周回する方向を周方向と言う。
【0017】
図2及び図3に示すように、頂壁部15における軸線O上には、頂壁部15を軸線O方向に貫通する貫通孔18が形成されている。頂壁部15のうち貫通孔18の前端部における開口周縁部には、貫通孔18の他の部分よりも内径の大きい段部18aが形成されている(図3参照)。
頂壁部15の後面には、円筒状に形成された延長部材19が固定されている。延長部材19は、軸線Oと同軸に配置されている。延長部材19の内周面は、貫通孔18の内周面と面一である。延長部材19の外径は、段部18aの内径と同等である。
延長部材19の外周面の後端部には、延長部材19の他の部分よりも外径の小さい段部19aが形成されている(図3参照)。
【0018】
頂壁部15には、頂壁部15の前面から後方に向かって凹んだ第1環状溝23が形成されている。第1環状溝23は、貫通孔18を径方向外側から囲うように、貫通孔18と同軸に形成されている。第1環状溝23は、頂壁部15の後面に達していなく、頂壁部15の後面近傍まで延びている。
第1環状溝23の底面には、後方に向かって延びる連通孔24が形成されている。連通孔24の径は、第1環状溝23の幅よりも小さい。連通孔24は、頂壁部15の後面に達している。本実施形態では、連通孔24は、軸線O周りに複数(本実施形態では3つ。一部の連通孔24は不図示)形成されている。複数の連通孔24は、軸線O周りに等角度ごとに形成されている。
【0019】
頂壁部15には、頂壁部15の前面から後方に向かって凹んだ溝部27が形成されている。
溝部27は、第1環状溝23から径方向外側に向かって直線状に延びている。溝部27における軸線Oとは反対側の端部は、頂壁部15の径方向外側の端に達していなく、頂壁部15の径方向外側の端近傍まで延びている。
溝部27は、周方向において、連通孔24に対応する向きに形成されている。すなわち、溝部27は連通孔24に対応して複数(本実施形態では3つ)形成されている(図1参照)。
【0020】
頂壁部15には、溝部27における軸線Oとは反対側の端部から後方に向かって延びる外側連通孔28が形成されている。なお、連通孔24、第1環状溝23、溝部27、及び外側連通孔28で、案内路29を構成する。
外側連通孔28は、頂壁部15の後面に達している。
頂壁部15には、頂壁部15の後面から前方に向かって凹んだ第2環状溝30が形成されている。第2環状溝30は、第1環状溝23と外側連通孔28との間に、第1環状溝23と同軸に形成されている。第2環状溝30は、頂壁部15の前面及び溝部27に達していなく、溝部27近傍まで延びている。
図3に示すように、第2環状溝30の内周面のうちの後方の部分には、第2環状溝30の内周面の他の部分よりも内径の大きい段部30aが形成されている。
【0021】
周壁部16は、円筒状に形成され、頂壁部15から後方に向かって延びている。周壁部16には、互いに周方向に間隔を空けて複数の窓孔16aが形成されている。
本体12を構成する頂壁部15、周壁部16、及び延長部材19は、例えばアルミニウム等の金属で一体に形成されている。
蓋13は、円板状に形成されている。蓋13は、周壁部16の後端部の開口を塞いでいる。蓋13と周壁部16とは、図示しないボルト等により固定されている。
【0022】
第1軸受け36及び第2軸受け41には、それぞれボールベアリングが用いられている。第1軸受け36の内径は、第2軸受け41の外径よりも大きい。第2軸受け41の内径は、本体12の頂壁部15の貫通孔18の内径よりも小さい。
第1軸受け36は、本体12の第2環状溝30内に軸線Oと同軸に配置されている。図3に示すように、第1軸受け36の内輪は、本体12における第2環状溝30の段部30aに接着剤等により固定されている。なお、第1軸受け36の内輪の固定は、接着剤等の固着部材を用いず、圧入等の機械的な固定であってもよい。
第2軸受け41は、貫通孔18の段部18a内に軸線Oと同軸に配置されている。第2軸受け41の外輪は、貫通孔18の段部18aに固定されている。第2軸受け41の前面は、本体12の頂壁部15の前面と面一である。
【0023】
図2及び図3に示すように、ロータ46は、周壁部47と、底壁部48と、を備えている。
周壁部47は、円筒状に形成されている。周壁部47は、軸線Oと同軸に配置されている。図3に示すように、周壁部47の内周面の前端部(周壁部の軸線方向の第2端部)には、周壁部47の内周面の他の部分よりも内径の大きい段部47aが形成されている。周壁部47における段部47aよりも後方には、マグネット49が固定されている。マグネット49の径方向内側及び径方向外側は、それぞれ外部に露出している。
周壁部47の段部47aは、本体12の第2環状溝30内に配置されている。段部47aには、第1軸受け36の外輪が固定されている。第1軸受け36は、周壁部47の段部47aを支持している。この例では、第1軸受け36は、周壁部47の径方向内側に配置されている。第1軸受け36は、周壁部47を軸線O周りに回転可能に支持している。
なお、第1軸受け36の外輪が本体12の第2環状溝30に固定され、第1軸受け36の内輪が周壁部47に固定される構成としてもよい。
【0024】
図2及び図3に示すように、底壁部48は、円板状に形成されている。底壁部48の外径、及び周壁部47の外径は、互いに同等である。底壁部48は、周壁部47の後端部(周壁部の軸線方向の第1端部)に設けられている。
本実施形態では、底壁部48は周壁部47の後端部を閉塞している。なお、底壁部48に、例えば肉盗み用の孔等が形成され、底壁部48が周壁部47の後端部を閉塞していなくてもよい。
【0025】
周壁部47及び底壁部48を備えるロータ46は、いわゆるカップ状に形成されている。第1軸受け36は、ロータ46の開口端を支持している。
なお、ロータ46の質量を低減させる等の目的のために、ロータ46に肉盗み用の孔や切欠き等を形成してもよい。
【0026】
シャフト56は、軸線Oに沿って延びる棒状に形成されている。シャフト56は、後端部が周壁部47に対向するように軸線O上に配置されている。シャフト56の後端部は、底壁部48の前面に固定されている。
シャフト56は、本体12の頂壁部15の貫通孔18、及び第2軸受け41内にそれぞれ挿入されている。シャフト56と貫通孔18との間には、隙間が形成されている。シャフト56の軸線O方向における中間部は、第2軸受け41の内輪に固定されている。第2軸受け41は、シャフト56を軸線O周りに回転可能に支持している。
【0027】
第1ステータ61は、マグネット49の径方向内側において、マグネット49に対向するように配置されている。第1ステータ61は、延長部材19の段部19aに固定されている。第1ステータ61には、第1巻線62が巻回されている。第1ステータ61に巻回された第1巻線62は、第1コイル63を構成している。第1巻線62は、第1電線64と、第1電線64の外面を覆う第1絶縁被覆(符号省略)と、を備えている。
第2ステータ66は、マグネット49の径方向外側において、マグネット49に対向するように配置されている。第2ステータ66は、本体12の周壁部16の内周面に固定されている。ステータ61,66は、周壁部47のマグネット49を径方向(ラジアル)に挟むように配置されている。
第2ステータ66には、第2巻線67が巻回されている。第2ステータ66に巻回された第2巻線67は、第2コイル68を構成している。第2巻線67は、第2電線69と、第2電線69の外面を覆う第2絶縁被覆(符号省略)と、を備えている。
【0028】
第1巻線62の第1電線64と、第2巻線67の第2電線69とは、接続線71の接続電線72によりそれぞれ電気的に接続されている。接続線71は、前述の接続電線72と、接続電線72の外面を覆う絶縁被覆(符号省略)と、を備えている。
接続線71は、本体12の案内路29内を通して引き回されている。接続線71は、案内路29内でたるまないように、接続線71の長さが調節されていることが好ましい。
【0029】
例えば、第2巻線67は、図示しない配線を介して、交流の電力源に接続される。電力源から供給される交流電力によりステータ61,66の極性が周期的に切り替わることにより、ロータ46に軸線O周りの回転力が付与される。この回転力は、シャフト56を介して回転電機1の外部に出力される。
【0030】
以上説明したように、本実施形態の回転電機1によれば、周壁部47はロータ46の中でも径の大きい部分であるため、例えばロータ46に作用するトルクが大きい場合であっても、周壁部47を支持する第1軸受け36によりロータ46を軸線O周りに安定して支持することができる。従って、ロータ46が軸線O周りに回転したときに、ロータ46が振動するのを抑えることができる。このため、回転電機1の品質及び性能を安定させることができる。
周壁部47の前端部は、片持ち梁の先端部のような状態になるため、振動しやすい。第1軸受け36が周壁部47の前端部を支持するため、ロータ46のうち振動しやすい周壁部47の前端部を、第1軸受け36により確実に支持することができる。
【0031】
回転電機1が、シャフト56を備えている。このため、ロータ46に生じた駆動力を、シャフト56を介して外部に容易に取出すことができる。また、シャフト56の後端部が周壁部47に対向するように配置されていて、底壁部48に対してシャフト56及び周壁部47が同じ側に配置されているため、回転電機1の軸線O方向の長さを短く抑えることができる。
回転電機1が、第2軸受け41を備えている。従って、第1軸受け36及び第2軸受け41により、ロータ46及びシャフト56が振動するのをより確実に抑えることができる。
【0032】
なお、第1軸受け36は、ロータ46の周壁部47の径方向外側に配置され、周壁部47を周壁部47の径方向外側から支持していてもよい。
ロータ46が軸線O周りに高速で回転するほど、周壁部47は遠心力により径方向外側にさらに広がろうとする。この場合であっても、第1軸受け36は周壁部47の径方向外側に配置されているため、径方向外側に広がろうとする周壁部47を第1軸受け36により確実に支持することができる。
【0033】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図4を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図4に示すように、本実施形態の回転電機2は、第1実施形態の回転電機1の筐体11及びロータ46に代えて、筐体76及びロータ81を備えている。
なお、図4では、回転電機2の断面形状のうち、筐体76の軸線Oに対する一方側の形状のみを示している。
【0034】
筐体76は、頂壁部77及び周壁部78を備え、有頂の円筒状に形成されている。頂壁部77の中心には、貫通孔77aが形成されている。第2軸受け41は、貫通孔77a内に軸線Oと同軸に配置されている。第2軸受け41の外輪は、貫通孔77aの内周面に固定されている。第2軸受け41の内輪は、シャフト56の後端部に固定されている。
周壁部78は、円筒状に形成され、頂壁部77から後方に向かって延びている。周壁部78の後端部には、連結部材79が設けられている。連結部材79は、周壁部78内に配置されている。連結部材79には、第1軸受け36の内輪が固定されている。
【0035】
ロータ81は、周壁部82と、底壁部83と、を備えている。
周壁部82は、円筒状に形成されている。周壁部82は、軸線Oと同軸に配置されている。周壁部82の内周面の後端部(周壁部の軸線方向の第2端部)には、周壁部82の内周面の他の部分よりも内径の大きい段部82aが形成されている。この段部82aに、第1軸受け36の外輪が固定されている。
なお、段部が周壁部82の他の部分よりも外径が小さく形成されてもよい。そして、第1軸受け36の内輪が周壁部82のこの段部に固定され、第1軸受け36の外輪が連結部材79に固定される構成としてもよい。
周壁部82には、マグネット49が固定されている。マグネット49の径方向内側及び径方向外側は、それぞれ外部に露出している。
底壁部83は、周壁部82の前端部(周壁部の軸線方向の第1端部)に設けられている。底壁部83の前面には、シャフト56の後端が固定されている。
【0036】
第1ステータ61は、連結部材79に固定されている。第2ステータ66は、周壁部78の内周面に固定されている。接続線71は、連結部材79に形成された案内路79a内を通して引き回されている。
このように構成された、本実施形態の回転電機2によっても、ロータ81が軸線O周りに回転したときにロータ81が振動するのを抑えることができる。
【0037】
以上、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第1実施形態では、回転電機1は、筐体11、第2軸受け41、及びシャフト56を備えなくてもよい。第2実施形態の回転電機2についても同様である。
【符号の説明】
【0038】
1,2 回転電機
36 第1軸受け
41 第2軸受け
46,81 ロータ
47,82 周壁部
48,83 底壁部
56 シャフト(軸部材)
61 第1ステータ
66 第2ステータ
O 軸線

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