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公開番号2020198760
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201210
出願番号2019105387
出願日20190605
発明の名称回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H02K 5/16 20060101AFI20201113BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】軽量化を可能にした回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、回転軸13を有する回転子12と、内周側で回転軸13を回転可能に支持する円環状の第1軸受16と、内周側で回転軸13を回転可能に支持する円環状の第2軸受17とを備える。そして、第2軸受17の外径D2は、第1軸受16の外径D1、及び回転軸13の最大外径(すなわち、第1位置決め部24の外径D3)よりも小さく設定されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
回転軸(13)を有する回転子(12)と、
内周側で前記回転軸を回転可能に支持する円環状の第1軸受(16)と、
内周側で前記回転軸を回転可能に支持する円環状の第2軸受(17)と、
を備えた回転電機であって、
前記第2軸受の外径(D2)が前記第1軸受の外径(D1)及び前記回転軸の最大外径(D3)よりも小さく設定された回転電機。
続きを表示(約 600 文字)【請求項2】
前記回転軸は、該回転軸と一体回転する出力部(X)が内側に挿入されて連結される筒状の連結部(21)を有し、
前記第2軸受は、前記回転軸において前記連結部よりも小径をなす被支持部(23)を支持する、請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記回転軸には、該回転軸と一体回転する出力部(X)が連結され、
前記出力部の主となる方向の回転によって前記回転軸に軸方向一方側へのスラスト力が発生するように構成され、
前記第2軸受は、前記第1軸受に対して前記スラスト力の方向の後方側に配置され、
前記回転軸には、前記第1軸受に対して前記スラスト力の方向に当接する第1当接部(24)と、前記第2軸受に対して前記スラスト力の反対方向に当接する第2当接部(25)とが設けられている、請求項1又は請求項2に記載の回転電機。
【請求項4】
前記回転子は、前記回転軸に一体回転可能に固定され、軸方向視で前記回転軸を中心とする円形をなす鉄心(14)と、前記鉄心の外周部に設けられた磁石(15)と、を備え、
前記鉄心は、該鉄心の軸方向端部に凹設された軸方向視で環状の凹部(14c)を前記磁石の内周側の位置に有し、
前記第2軸受の少なくとも一部が前記凹部内に位置している、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関するものである。
続きを表示(約 4,300 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1には、回転軸が2つ以上の軸受によって回転可能に支持された回転電機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第3155363号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明者らは、上記のような回転電機において如何に軽量化を実現させるかを検討していた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軽量化を可能にした回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する回転電機は、回転軸(13)を有する回転子(12)と、内周側で前記回転軸を回転可能に支持する円環状の第1軸受(16)と、内周側で前記回転軸を回転可能に支持する円環状の第2軸受(17)と、を備えた回転電機であって、前記第2軸受の外径(D2)が前記第1軸受の外径(D1)及び前記回転軸の最大外径(D3)よりも小さく設定されている。
【0006】
上記態様によれば、第2軸受を小型化でき、その結果、回転電機の軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
実施形態における回転電機の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、回転電機の一実施形態について説明する。
図1に示す本実施形態の回転電機は、ハウジング10と、ハウジング10内に固定された円筒状の固定子11と、固定子11の径方向内側に回転可能に設けられた回転子12とを備えている。回転子12は、回転軸13と、回転軸13に一体回転可能に設けられた鉄心14と、鉄心14の外周部に設けられた磁石15とを備えている。ハウジング10には、回転軸13を回転可能に支持する円環状の第1軸受16及び第2軸受17が固定されている。
【0009】
回転子12の鉄心14は磁性体からなる。本実施形態では、鉄心14は、金属板からプレス加工により成形された複数の電磁鋼板(図示略)を軸方向に積層した構成を有している。鉄心14は、回転軸13に固定された円盤状の基部14aと、基部14aの外周縁に形成されたヨーク部14bとを有している。ヨーク部14bは、基部14aの外周縁から軸方向両側に延びている。また、ヨーク部14bは軸方向視で円環状をなしている。ヨーク部14bの外周面には磁石15が固定されている。第1軸受16及び第2軸受17は、鉄心14の軸方向両側にそれぞれ配置されている。
【0010】
また、鉄心14の軸方向両端部には、軸方向に窪む凹部14cがそれぞれ凹設されている。各凹部14cは、軸方向視において回転軸13の軸線Lを中心とする円環状をなしている。各凹部14cは、基部14aの軸方向端面と基部14aから軸方向に延びるヨーク部14bの内周面とで形成されている。また、各凹部14cは、磁石15の内周側に位置している。
【0011】
回転軸13は、出力部Xが連結される連結部21と、鉄心14が固定される鉄心固定部22と、被支持部23とを有している。鉄心固定部22に対する軸方向一方側に連結部21が配置され、鉄心固定部22に対する軸方向他方側に被支持部23が配置されている。
【0012】
連結部21は、回転軸13の軸線Lを中心とする円筒状をなしている。連結部21の外周面は、第1軸受16に支持される部位として設定されている。鉄心固定部22は、連結部21から軸方向に連続する円筒状をなしている。連結部21と鉄心固定部22との間の位置には、回転軸13の外周面から径方向外側に突出する円環状の第1位置決め部24が形成されている。
【0013】
第1位置決め部24の軸方向一端面は、連結部21に固定された第1軸受16の内周縁部に軸方向に当接している。また、第1位置決め部24の軸方向他端面は、鉄心固定部22に固定された鉄心14の内周縁部に軸方向に当接している。第1位置決め部24は、第1軸受16及び鉄心14の軸方向の位置決めとして機能する。また、第1位置決め部24は、第1軸受16に対して、後述するスラスト力Fの方向に当接している。
【0014】
被支持部23は、鉄心固定部22の反出力側(すなわち、連結部21とは反対側)の位置に形成され、軸線L方向に延びる円筒状をなしている。被支持部23の軸方向視の外形は、回転軸13の軸線Lを中心とする円形をなし、その外径は連結部21の外径よりも小さく設定されている。被支持部23の外周面は、第2軸受17に支持される部位として設定されている。
【0015】
また、回転軸13において、被支持部23の軸方向出力側の位置には、第2軸受17の軸方向の位置決めをする第2位置決め部25が形成されている。第2位置決め部25は、第2軸受17に対して、後述するスラスト力Fの反対方向に当接している。なお、回転軸13において、被支持部23よりも反出力側(すなわち、連結部21とは反対側)の位置には、レゾルバ26が組み付けられている。
【0016】
第1軸受16及び第2軸受17は、転がり軸受または滑り軸受からなる。第1軸受16及び第2軸受17は、それらの内周側で回転軸13を回転可能に支持している。第2軸受17の外径D2は、第1軸受16の外径D1よりも小さく設定されている。また、第2軸受17の外径D2は、回転軸13の最大外径である第1位置決め部24の外径D3よりも小さく設定されている。また、第2軸受17は、その軸方向の全体が鉄心14の一方の凹部14c内に位置している。換言すると、第2軸受17は、その軸方向の全体が鉄心14のヨーク部14bの径方向内側に位置している。
【0017】
本実施形態の作用について説明する。
固定子11への通電により回転軸13及び出力部Xが一方方向に回転すると、出力部Xの回転によって回転軸13に軸方向一方側へのスラスト力Fが発生する。なお、このような、主に一方方向に回転し、その回転に伴い軸方向一方側へのスラスト力Fが生じる出力部Xの例としては、換気扇や車両のラジエータなどの主に一方方向に送風するファンが挙げられる。そして、回転軸13に生じたスラスト力Fは、回転軸13の第1位置決め部24を介して第1軸受16で受けるように構成されている。
【0018】
本実施形態の効果について説明する。
(1)第2軸受17の外径D2は、第1軸受16の外径D1、及び回転軸13の最大外径(すなわち、第1位置決め部24の外径D3)よりも小さく設定されている。これにより、第2軸受17を小型化でき、その結果、回転電機の軽量化が可能となる。
【0019】
(2)回転軸13は、該回転軸13と一体回転する出力部Xが内側に挿入されて連結される筒状の連結部21を有している。そして、第2軸受17は、回転軸13において連結部21よりも小径をなす被支持部23を支持する。筒状の連結部21の内側に出力部Xが連結される回転軸13の構成では、回転軸13の外径が大きくなりがちである。その点、本実施形態では、連結部21よりも小径の被支持部23を回転軸13に形成し、その被支持部23を第2軸受17で支持させる構成とすることで、回転軸13が筒状の連結部21を有する構成であっても、第2軸受17の小径化が可能となる。
【0020】
(3)出力部Xの主となる方向の回転によって回転軸13に軸方向一方側へのスラスト力Fが発生するように構成される。第2軸受17は、第1軸受16に対しスラスト力Fの方向の後方側に配置されている。そして、回転軸13には、第1軸受16に対してスラスト力Fの方向に当接する第1当接部としての第1位置決め部24と、第2軸受17に対してスラスト力Fの反対方向に当接する第2当接部としての第2位置決め部25とが設けられている。これにより、回転軸13に生じるスラスト力Fの負荷を主に第1軸受16で受け、小径の第2軸受17にはスラスト力Fの負荷が掛かりにくい構成とすることが可能となる。このため、第2軸受17が高い強度を必要とせず、その結果、第2軸受17の小径化が可能となる。
【0021】
(4)回転子12の鉄心14は、該鉄心14の軸方向端部に凹設された軸方向視で環状の凹部14cを、磁石15の内周側の位置に有している。そして、第2軸受17は、鉄心14の凹部14c内に位置している。これにより、回転電機の軸方向への小型化に寄与できる。また、第2軸受17が小径化されているため、第2軸受17を凹部14c内に配置しやすくなる。
【0022】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、回転軸13が中空状をなすが、これに限らず、回転軸13を中実状に形成してもよい。
【0023】
・上記実施形態では、回転軸13の出力側(すなわち連結部21側)に大径の第1軸受16を配置し、反出力側に小径の第2軸受17を配置したが、これに限らず、出力側に小径の第2軸受17を配置し、反出力側に大径の第1軸受16を配置してもよい。
【0024】
・上記実施形態では、第2軸受17の軸方向の全体が鉄心14の凹部14c内に位置しているが、これに限らず、第2軸受17の軸方向の一部が凹部14c内に位置する構成としてもよい。
【0025】
・上記実施形態では、磁石15がヨーク部14bの外周面に固定されたが、これ以外に例えば、磁石15がヨーク部14b内に埋設された構成としてもよい。
【符号の説明】
【0026】
12…回転子、13…回転軸、14…鉄心、14c…凹部、15…磁石、16…第1軸受、17…第2軸受、21…連結部、23…被支持部、24…第1位置決め部(第1当接部)、25…第2位置決め部(第2当接部)、D1…第2軸受の外径、D2…第2軸受の外径、D3…第1位置決め部の外径(回転軸の最大外径)、X…出力部、F…スラスト力。

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