特開 2024-83577 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083577

(43)【公開日】2024-06-21

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/16 20060101AFI20240614BHJP

   H02K 5/00 20060101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

H02K5/16

H02K5/00 B

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024065208

(22)【出願日】2024-04-15

(62)【分割の表示】P 2022139020の分割

【原出願日】2018-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】癸生川 幸嗣

(57)【要約】

【課題】高速回転を実現することができるモータを提供する。
【解決手段】モータ１０は、シャフト２と、シャフト２を支持する少なくとも２つの軸受４ａ及び軸受４ｂと、２つの軸受４ａ及び軸受４ｂの間において、シャフト２に支持された磁石３と、磁石３を囲むステータ５と、シャフト２の長手方向において、磁石３と軸受４ａ及び軸受４ｂとの間に配置された磁性部材６ａ及び磁性部材６ｂとを備え、磁性部材６ａ及び磁性部材６ｂは、磁石３の外径よりも大きい外径を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
前記シャフトを支持する２つの軸受と、
前記２つの軸受の間において、前記シャフトに支持された筒状の磁石および２つの部材と、
前記筒状の磁石を囲むステータと、
を備え、
前記２つの部材のうち一方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記２つの軸受のうち一方の軸受との間に配置され、
前記２つの部材のうち他方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記２つの軸受のうち他方の軸受との間に配置され、
前記一方の部材は、前記ステータに対して前記一方の軸受側に配置され、
前記他方の部材は、前記ステータに対して前記他方の軸受側に配置され、
前記２つの軸受は、磁性を有する金属で形成された転動体及び外輪を備え、
前記２つの部材は、前記筒状の磁石から発生した磁束が通過する経路を構成し、
前記シャフトの長手方向において、前記一方の軸受と前記一方の部材との間の距離が前記一方の部材と前記筒状の磁石との間の距離よりも短く、
前記シャフトの長手方向において、前記他方の軸受と前記他方の部材との間の距離が前記他方の部材と前記筒状の磁石との間の距離よりも短く、
前記シャフトの径方向において、前記一方の部材の寸法は前記一方の軸受の外輪の寸法より小さく、
前記シャフトの径方向において、前記他方の部材の寸法は前記他方の軸受の外輪の寸法より小さい、
モータ。

【請求項2】

前記一方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記一方の軸受及び前記筒状の磁石からそれぞれ所定の距離離れている、
請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記シャフトの長手方向において、前記一方の部材は、前記一方の軸受に対向する面部を備え、
前記一方の軸受に対向する面部には、凹部、孔部又は凸部が設けられている、
請求項１又は２のいずれかに記載のモータ。

【請求項4】

前記シャフトの径方向において、前記ステータと前記筒状の磁石との間にはエアギャップがあり、
前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記一方の部材との間の距離は、前記エアギャップの距離よりも長い、
請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ。

【請求項5】

前記シャフト及び前記筒状の磁石を有するロータを備え、
前記一方の部材又は前記他方の部材は、前記ロータのバランス部材である、
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータに関する。

【背景技術】

【0002】

固定子鉄心にコイルが巻かれた固定子と、回転子鉄心に回転軸が固定され、回転子鉄心の周縁部に永久磁石が埋め込まれた回転子と、回転軸上において回転子鉄心の両側に挿入固定された一対のバランスリングとを備えるモータが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－３９７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、モータは、その用途に応じて、例えば毎分５００００回転という高速によりロータを回転させることが望まれている。モータを高速に回転させる場合には、例えばロータに組み付けられる磁石の外径を小さくしてロータの回転時に生じる遠心力を小さくするのが望ましい。

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示されるモータを含め、従来のモータでは、以下の要因により、高速回転を実現することが難しかった。

【0006】

まず、従来のモータは、軸受の材料に鉄などの磁性体の金属が含まれるため、回転するロータの磁石から発生する磁束の一部が漏れ磁束として軸受の外輪方向に向かうことがあった。従来のモータは、この軸受の外輪方向に向かう漏れ磁束により、軸受に渦電流が生じることがあった。従来のモータでは、この渦電流により、軸受に制動が加わりロータの回転力に対する抵抗になることがあった。

【0007】

さらに、モータを高速で回転させるには、ロータのバランスを高い精度で確保する必要がある。一般に、ロータのバランスを取る作業は、バランス部材をシャフトに取り付けた後、切削加工などによりこのバランス部材の重量を削減して行う。しかし、従来のモータは、磁石とバランス部材との軸線方向の距離が近い場合などに切削工具の操作を慎重に行う必要があるため、ロータに組付けられたバランス部材の質量を削減する加工は容易ではなかった。

【0008】

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、高速回転を実現することができるモータ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】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明に係るモータは、シャフトと、シャフトを支持する少なくとも２つの軸受と、少なくとも２つの軸受の間において、シャフトに支持された磁石と、磁石を囲むステータと、シャフトの長手方向において、磁石と少なくとも１つの軸受の間に配置された磁性部材とを備え、前記磁性部材は、磁石の外径よりも大きい外径を有する。

【0010】

本発明の一態様に係るモータにおいて、磁性部材は、軸受の外径よりも小さい外径を有する。

【0011】

本発明の一態様に係るモータにおいて、シャフトの長手方向において、軸受と磁性部材との間の距離が磁性部材と磁石との間の距離よりも短い。

【0012】

本発明の一態様に係るモータにおいて、磁性部材は、シャフトの長手方向において、軸受及び磁石から所定の距離それぞれ離れている。

【0013】

本発明の一態様に係るモータにおいて、シャフト及び磁石を備えるロータを備え、磁性部材は、ロータのバランス部材である。

【0014】

本発明の一態様に係るモータにおいて、シャフトの長手方向において、磁性部材は、軸受に対向する面部を備え、軸受に対向する面部には、凹部、孔部又は凸部が設けられている。

【0015】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記シャフトの長手方向において、磁石と磁性部材との間の距離は、エアギャップの距離よりも長い。

【0016】

本発明の一態様に係るモータにおいて、２つの軸受を含む複数の軸受を備え、磁性部材は、複数の軸受それぞれに対して設けられる。

【0017】

本発明に係るモータによれば、高速回転を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１に示すモータの軸線に沿う断面図である。

【図3】図１に示すモータのバランス部材の構成を概略的に示す平面図である。

【図4】図１に示すモータのバランス部材の構成を概略的に示す断面図である。

【図5】図１に示すモータのバランス部材の変形例を概略的に示す断面図である。

【図6】図１に示すモータの軸線に沿う断面図であり、シャフト、軸受、及びバランス部材の寸法及び配置について説明するための図である。

【図7】図１に示すモータにおける、機械負荷とエアギャップに対する磁石から軸受までの距離の比との関係を示す表である。

【図8】図１に示すモータにおける、機械負荷とエアギャップに対する磁石から軸受までの距離の比との関係を示すグラフである。

【図9】図１に示すモータにおける、エアギャップに対する磁石からバランス部材までの距離、機械負荷、及び、図１に示すモータのトルクとバランス部材を備えないモータのトルクとの比の関係を示す表である。

【図10】図１に示すモータにおける、エアギャップに対する磁石からバランス部材までの距離、機械負荷、及び、上記モータのトルクとバランス部材を備えないモータのトルクとの比の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態に係るモータについて図面を参照しながら説明する。

【0020】

［モータの全体構成］
本発明の一実施の形態に係るモータの全体構成について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１０の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、モータ１０の軸線ｘに沿う断面図である。

【0021】

以下の説明では、便宜上、図１に示す軸線ｘ方向に垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）をモータ１０の正面とする。また、以下の説明では、便宜上、図２に示す軸線ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、径方向において、軸線ｘから遠ざかる方向（図２の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図２の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。

【0022】

モータ１０は、シャフト２と、シャフト２を支持する少なくとも２つの軸受４ａ及び軸受４ｂと、シャフト２に支持されシャフト２とともに回転する磁石３と、磁石３を囲むステータ５と、を備える。また、モータ１０は、シャフト２の長手方向における磁石３と軸受４ａ及び軸受４ｂの少なくとも１つの間に配置されシャフト２とともに回転し、磁石３の外径よりも大きい外径を有する磁性部材としてのバランス部材６ａ及びバランス部材６ｂと、を備える。以下、モータ１０の構成について具体的に説明する。

【0023】

ケース１は、モータ１０の概略の形状を定めるとともに、上述のモータ１０の構成要素を収容する。ケース１は、上下の蓋部が開口した中空の円筒形状に形成されるケース本体１１と、ケース本体１１の上側（一端部の側）ａの蓋部に取り付けられる上蓋部１２と、ケース本体１１の下側（他端部の側）ｂの蓋部に取り付けられる下蓋部１３と、を備える。

【0024】

上蓋部１２は、ケース本体１１を上側ａから塞ぐために、ケース本体１１の蓋面の形状に対応した略円盤形状を有する。また、上蓋部１２は、シャフト２が通された軸受４ａを保持する孔として軸受保持孔１２ａを有する。下蓋部１３は、ケース本体１１を下側ｂから塞ぐために、ケース本体１１の蓋面の形状に対応した略円盤形状を有する。また、下蓋部１３は、シャフト２が通された軸受４ｂを保持する孔として軸受保持孔１３ａを有する。

【0025】

シャフト２は、その延びる方向（長手方向）である軸線ｘ方向を長手方向とする例えば丸棒の部材である。シャフト２は、軸線ｘ方向を中心に回転する。シャフト２は、軸受４ａ，４ｂを介してケース１の軸受保持孔１２ａ，１３ａに支持される。シャフト２の先端部（一端部）は、ケース１の軸受保持孔１２ａ，１３ａからケース１の外部に露出する。シャフト２の先端部のうち、下側ｂの方向から露出する部分（他端部）は、出力軸となり、モータ１０が生じる回転力を外部に伝達する。

【0026】

磁石３は、概略の形状が例えば円筒形状である。磁石３は、軸線ｘ方向を長手方向として、磁石３の中心を貫通する貫通孔としてのシャフト貫通孔３１が設けられている。磁石３は、ケース１の内部における軸受４ａと軸受４ｂとの間の位置においてシャフト２に支持されている。シャフト２に支持された磁石３は、シャフト２とともに回転する。シャフト２と磁石３は、モータ１０においてロータ７を構成する。

【0027】

軸受４ａは、ケース１の上側ａの上蓋部１２に取り付けられる。軸受４ｂは、ケース１の下側ｂの下蓋部１３に取り付けられる。軸受４ａ，４ｂは、例えば玉軸受である。本発明において、軸受の種類は特に限定されない。軸受４ａ，４ｂは、例えばそれぞれ軸線ｘ方向が中心軸となるように配置される内輪４１ａ，４１ｂ及び外輪４２ａ，４２ｂと、内輪４１ａ，４１ｂ及び外輪４２ａ，４２ｂの間に設けられる転動体４３ａ，４３ｂとにより構成される。軸受４ａ，４ｂは、内輪４１ａ，４１ｂの内周面４４ａ，４４ｂによりシャフト２を支持する。

【0028】

軸受４ａ，４ｂは、シャフト２の軸線ｘ方向における任意の位置において、シャフト２を回転可能に支持する。具体的には、軸受４ａは、内周面４４ａにシャフト２が挿入されることで、シャフト２の軸線ｘ方向における上側ａの部分を回転可能に支持する。軸受４ｂは、内周面４４ｂにシャフト２が挿入されることで、シャフト２の軸線ｘ方向における下側ｂの部分を回転可能に支持する。軸受４ａ，４ｂは、内輪４１ａ，４１ｂ、外輪４２ａ，４２ｂ、及び転動体４３ａ，４３ｂが、共に磁性を有する金属製、一般には鉄を含む合金を用いて形成される。軸受４ａ，４ｂは、径方向において磁石３の外径よりも大きい外輪４２ａ，４２ｂの外径を有する。つまり、軸受４ａ，４ｂは、径方向において、外輪４２ａ，４２ｂが磁石３の外周よりも外側に配置される。

【0029】

ステータ５は、ケース本体１１の内周面に保持されている。ステータ５は、具体的には、ケース本体１１の内部において軸線ｘ方向（シャフト２の長手方向）において磁石３に対応する位置に配置されるとともに、径方向において磁石３よりもシャフト２から離れた位置に配置される。ステータ５は、磁石３を囲むように環状に形成されたステータコアと、ステータコアから内周側ｄに延在した延在部に巻回されたコイルと、ステータコアとコイルとを絶縁するインシュレータとにより構成される。ステータ５は、ステータコアの環状の内周面が磁石３を囲むように配置される。ステータコアの内周面と磁石３の外周面との間には、エアギャップＡＧが設けられる。

【0030】

なお、シャフト２、磁石３、軸受４ａ，４ｂ、及びステータ５の形状は、モータ１０におけるロータ７の回転運動が可能な形状であれば、上述の例に限定されない。

【0031】

バランス部材６ａは、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３と軸受４ａとの間に配置される。バランス部材６ｂは、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３と軸受４ｂとの間に配置される。バランス部材６ａ，６ｂは、中心に軸線ｘ方向を長手方向として貫通する貫通孔６１ａ，６１ｂを有する。バランス部材６ａ，６ｂは、例えば軸受４ａ，４ｂの数に対応して設けられる。バランス部材６ａ，６ｂは、ロータ７、すなわちシャフト２及び磁石３とともに軸線ｘ方向を中心に回転する。バランス部材６ａ，６ｂは、ロータ７が軸線ｘ方向を中心に回転する際の偏心運動を防ぐバランサーとして機能する。

【0032】

バランス部材６ａ，６ｂは、例えばＦｅ－Ｃｕ系の焼結部材など、比較的高い比重を有する磁性部材で形成される。つまり、バランス部材６ａ，６ｂは、磁束が通過する経路として機能する。

【0033】

図３は、モータ１０のバランス部材６ａ，６ｂの構成を概略的に示す平面図である。また、図４は、モータ１０のバランス部材６ａ，６ｂの構成を概略的に示す断面図である。図３及び図４に示すように、バランス部材６ａ，６ｂは、面部６２ａ，６２ｂに、上述の貫通孔６１ａ，６１ｂ、及び軸線ｘ方向に貫通する孔部６３ａ，６３ｂが設けられる。孔部６３ａ，６３ｂは、バランス部材６ａ，６ｂがロータ７とともに回動運動するときの偏心を解消するための質量調整部として機能する。

【0034】

孔部６３ａ，６３ｂは、バランス部材６ａ，６ｂの面部６２ａ，６２ｂに、上側ａまたは下側ｂのいずれか一方から他方に向けてドリルなどの切削工具を用いて切削加工を行うことで形成される。面部６２ａ，６２ｂは、シャフト２の軸線ｘ方向において、軸受４ａ、４ｂに対向する面を形成している。孔部６３ａ，６３ｂは、バランス部材６ａ，６ｂを磁石３とともにシャフト２に組付けた後、面部６２ａ，６２ｂにおける所定の位置に設けることができる。面部６２ａ，６２ｂにおける孔部６３ａ，６３ｂの形成位置は、ロータ７の回転時の偏心運動が解消するように、ロータ７の径方向における重心のバランスを考慮して決定される。

【0035】

なお、以上の説明では、本発明における質量調整部の一例としてバランス部材６ａ，６ｂの軸線ｘ方向に貫通する孔部６３ａ，６３ｂを示したが、本発明において質量調整部の形状及び面部６２ａ，６２ｂにおける質量調整部の位置は、以上の例に限定されない。図５は、モータ２０のバランス部材６ａ，６ｂの変形例を概略的に示す断面図である。図５に示すように、上記質量調整部は、図３及び図４に示した孔部６３ａ，６３ｂのような貫通孔ではなく、例えばバランス部材６ａ，６ｂの上側ａまたは下側ｂに面する面に形成される凹部６４ａ，６４ｂ（図５（ａ）参照）又は凸部６５ａ，６５ｂ（図５（ｂ）参照）であってもよい。また、上記質量調整部は、孔の形状も上述の例に限定されない。

【0036】

［磁石、軸受、及びバランス部材の寸法及び配置］
次に、図６を参照して、モータ１０における磁石３、軸受４ａ，４ｂ、及びバランス部材６ａ，６ｂの寸法及び配置について説明する。図６は、図１のモータ１０の軸線ｘ方向に沿う断面における断面図であり、磁石３、軸受４ａ，４ｂ、及びバランス部材６ａ，６ｂの寸法及び配置について説明するための模式図である。

【0037】

図６に示すように、バランス部材６ａは、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３と軸受４ａとの間に配置される。また、バランス部材６ｂは、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３と軸受４ｂとの間に配置される。

【0038】

バランス部材６ａの外径ＤＢ１は、磁石３の外径ＤＭよりも大きく、軸受４ａの外輪４２ａの外径ＤＲ１よりも小さい。バランス部材６ａの外径ＤＢ１、磁石３の外径ＤＭ、及び軸受４ａの外輪４２ａの外径ＤＲ１の関係は、以下の式（１）の通りである。

【0039】

ＤＭ＜ＤＢ１＜ＤＲ１ （１）

【0040】

バランス部材６ｂの外径ＤＢ２は、磁石３の外径ＤＭよりも大きく、軸受４ｂの外輪４２ｂの外径ＤＲ２よりも小さい。バランス部材６ｂの外径ＤＢ２、磁石３の外径ＤＭ、及び軸受４ｂの外輪４２ｂの外径ＤＲ２の関係は、以下の式（２）の通りである。

【0041】

ＤＭ＜ＤＢ２＜ＤＲ２ （２）

【0042】

なお、外径ＤＢ１及び外径ＤＢ２の寸法は、上記式（１）及び式（２）の関係が維持されている限りにおいて、同一の値であっても、異なる値であってもよい。同様に、外径ＤＲ１及び外径ＤＲ２の寸法は、上記式（１）及び式（２）の関係が維持されている限りにおいて、同一の値であっても、異なる値であってもよい。

【0043】

磁性体により構成されシャフト２とともに回転するバランス部材６ａ，６ｂは、軸受４ａ，４ｂに磁石３からの磁束の進入を減少させるため、軸受４ａ，４ｂを通過する磁石３からの磁束密度の変化を小さくでき、軸受４ａ，４ｂの外輪４２ａ，４２ｂに渦電流が発生することを防止できる。特に、バランス部材６ａ，６ｂは、外径ＤＢ１，ＤＢ２が上記式（１）及び式（２）の関係を有することで、磁石３からステータ５以外の磁性部材に向かう磁束である漏れ磁束が軸受４ａ，４ｂに向かうことを防ぐことができる。つまり、バランス部材６ａ，６ｂは、軸受４ａ，４ｂの外輪４２ａ，４２ｂに発生する渦電流により発生する磁力で磁石３を介してシャフト２に制動力が加わることを防ぐことができる。

【0044】

なお、軸受４ａ，４ｂに発生する渦電流は、磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離が長くなるにつれて減少する。しかしながら、支点（軸受４ａ，４ｂ）から回転運動の中心（磁石３）までの距離が長くなることで、回転運動による遠心力によってロータ７のブレが大きくなる。従って、モータ１０において、以上説明したような磁性部材で形成されるバランス部材６ａ，６ｂにより軸受４ａ，４ｂに進入する漏れ磁束を減少させつつ、遠心力によるモータ１０のブレを防ぐことは、モータの高速回転を実現するために有効である。

【0045】

バランス部材６ａは、シャフト２の軸線ｘ方向において、軸受４ａから所定の距離Ａ１離間している。また、バランス部材６ａは、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３から所定の距離Ｂ１離間している。バランス部材６ｂは、シャフト２の軸線ｘ方向において、軸受４ｂから所定の距離Ａ２離間している。また、バランス部材６ｂは、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３から所定の距離Ｂ２離間している。

【0046】

ここで、バランス部材６ａと軸受４ａとの間の距離Ａ１は、シャフト２の軸線ｘ方向において、バランス部材６ａと磁石３との間の距離Ｂ１よりも短い。バランス部材６ａと軸受４ａとの間の距離Ａ１、及びバランス部材６ａと磁石３との間の距離Ｂ１の関係は、以下の式（３）の通りである。

【0047】

Ａ１＜Ｂ１ （３）

【0048】

また、バランス部材６ｂと軸受４ｂとの間の距離Ａ２は、シャフト２の軸線ｘ方向において、バランス部材６ｂと磁石３との間の距離Ｂ２よりも短い。バランス部材６ｂと軸受４ｂとの間の距離Ａ２、及びバランス部材６ｂと磁石３との間の距離Ｂ２の関係は、以下の式（４）の通りである。

【0049】

Ａ２＜Ｂ２ （４）

【0050】

なお、距離Ａ１と距離Ａ２は、同一の距離であっても、異なる距離であってもよい。同様に、距離Ｂ１と距離Ｂ２も、同一の距離であっても、異なる距離であってもよい。

【0051】

以上のように、磁性体により構成されるバランス部材６ａ，６ｂが磁石３よりも軸受４ａ，４ｂの近傍に配置されることで、磁石３から軸受４ａ，４ｂに向かう漏れ磁束の発生を防ぐことができる。つまり、バランス部材６ａ，６ｂは、磁石３よりも軸受４ａ，４ｂの近傍に配置されることで、軸受４ａ，４ｂに制動が加わるのをより防ぐことができる。

【0052】

モータ１０において、磁石３とバランス部材６ａ，６ｂとの間の距離Ｂ１，Ｂ２は、エアギャップＡＧよりも長いことが好ましい。このように、距離Ｂ１，Ｂ２がエアギャップＡＧよりも長いことにより、モータ１０は、磁路を磁石３からステータ５に向かった経路にすることができるため、漏れ磁束を減少させ磁気効率を向上させることができる。また、距離Ｂ１，Ｂ２がエアギャップＡＧよりも長いことにより漏れ磁束を減少させることができるため、モータ１０は、軸受４ａ及び軸受４ｂが渦電流により制動が加わるのを防ぐことができる。

【0053】

また、モータ１０では、図３に示すように、バランス部材６ａ，６ｂの質量を調整してロータ７の偏心運動を解消する質量調整部としての孔部６３ａ，６３ｂが、バランス部材６ａ，６ｂの軸線ｘ方向において互いに背向する面部６２ａ，６２ｂに設けられる。

【0054】

バランス部材６ａ，６ｂの質量を調整するため、軸線ｘ方向から面部６２ａ，６２ｂを切削加工する場合に、仮にバランス部材６ａ，６ｂと他の部材とが軸線ｘ方向において間隔なく接していると、誤って他の部材を削ってしまうおそれがある。この場合には、切削工具がバランス部材６ａ，６ｂを貫通することがないように、切削工具の径や送り量を精密に制御する必要がある。

【0055】

また、バランス部材６ａ，６ｂの面部６２ａ，６２ｂを削りにくい場合、バランス部材６ａ，６ｂの側面を削ることも考えられるが、薄い扁平な部材であるバランス部材６ａ，６ｂの側面を削ることは難しい。また、この場合、削りかすなどが側面から飛び出すことでシャフト２が回転するときのモーメントが大きくなりロータ７の回転時の負荷が増加してしまうおそれもある。

【0056】

モータ１０では、バランス部材６ａ，６ｂが、シャフト２の軸線ｘ方向において、磁石３から所定の距離Ｂ１，Ｂ２、軸受４ａ，４ｂから所定の距離Ａ１，Ａ２それぞれ離間している。このため、モータ１０によれば、バランス調整を行う際にバランス部材６ａ，６ｂの質量の調整のための切削加工において、切削工具の操作を容易に行うことができる。
つまり、モータ１０によれば、バランス調整を行う際にバランス部材６ａ，６ｂの質量の調整のための切削加工を容易に行うことができる。

【0057】

［エアギャップに対する磁石からバランス部材までの距離の比の検討］
図７乃至図１０を参照して、モータ１０における、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離Ｂ１，Ｂ２の比ＲＢ１，ＲＢ２について検討する。

【0058】

まず、モータ１０において、エアギャップＡＧに対する距離Ｂ１，Ｂ２の比ＲＢ１，ＲＢ２を定めるために、エアギャップＡＧに対する磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離の比ＲＢ０ａ，ＲＢ０ｂを変化させる。そして、モータ１０において、ＲＢ０ａ，ＲＢ０ｂを変化させることによる機械負荷ＭＬの変化を検討する。機械負荷とは、モータを通電しない状態で回転させたときに生じる、モータ内部の負荷である。この機械負荷には、主に、擦負荷と磁気的な負荷とがある。擦負荷は、モータが回転する際の軸受の転動体と保持器との間で生じる摩擦、あるいはモータ内部のグリスによる摩擦などにより生じる。磁気的な負荷は、モータが回転する際の磁石とステータとの吸引力（コギング）などにより生じる。

【0059】

図７は、モータ１０における、機械負荷ＭＬとエアギャップＡＧに対する磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１），（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２）の比ＲＢ０ａ（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１／ＡＧ），ＲＢ０ｂ（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２／ＡＧ）との関係を示す表である。図８は、モータ１０における、エアギャップＡＧに対する磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１），（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２）の比ＲＢ０ａ（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１／ＡＧ），ＲＢ０ｂ（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２／ＡＧ）との関係を示すグラフである。

【0060】

図７及び図８において、エアギャップＡＧに対する磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離の比ＲＢ０ａ，ＲＢ０ｂは、エアギャップＡＧを１としたときの磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離の比を示している。また、図７及び図８に示すように、エアギャップＡＧに対する磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離の比ＲＢ０ａ，ＲＢ０ｂは、１．５、２．２、２．８、及び３．５と変化させて、この場合における機械負荷ＭＬを測定した。

【0061】

図７及び図８によれば、モータ１０は、エアギャップＡＧに対する磁石３から軸受４ａ，４ｂまでの距離の比ＲＢ０ａ，ＲＢ０ｂが２．２から２．８の間において、その前後と比較して機械負荷ＭＬの減少の度合いが大きいことがわかる。

【0062】

次に、モータ１０における、エアギャップＡＧに対する距離Ｂ１，Ｂ２の比ＲＢ１，ＲＢ２を検討する。以下の説明において、バランス部材６ａ，６ｂを備えないモータは、参考例のモータと称する。エアギャップＡＧに対する距離Ｂ１，Ｂ２の比ＲＢ１，ＲＢ２は、モータ１０の機械負荷ＭＬ、バランス部材６ａ，６ｂを備えないモータの機械負荷ＭＬ２、モータ１０のトルクとバランス部材６ａ，６ｂを備えないモータのトルクとの比ＴＲに基づいて検討する。

【0063】

図９は、モータ１０における、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離Ｂ１，Ｂ２の比ＲＢ１（Ｂ１／ＡＧ），ＲＢ２（Ｂ２／ＡＧ）、機械負荷ＭＬ、機械負荷ＭＬ２、及び、モータ１０のトルクと参考例のモータのトルクとの比ＴＲとの関係を示す表である。図１０は、モータ１０における、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離Ｂ２の比ＲＢ１（Ｂ１／ＡＧ），ＲＢ２（Ｂ２／ＡＧ）、機械負荷ＭＬ、機械負荷ＭＬ２、及びモータ１０のトルクと参考例のモータとの比ＴＲとの関係を示すグラフである。バランス部材６ａ，６ｂを備えないため、参考例のモータにおいて、機械負荷ＭＬ２の変化は、磁石から軸受までの距離の変化に応じる。図９において、距離の欄に「―」とあるものは、バランス部材６ａ，６ｂを備えない参考例のモータにおける機械負荷ＭＬ２とモータ１０のトルクと参考例のモータのトルクとの比ＴＲとを示している。本実施の形態では、エアギャップＡＧに対する距離Ｂ２の比ＲＢ１，ＲＢ２を、磁石３とバランス部材６ａ，６ｂとが接触している状態（図９における「０」）から３．５までの間における機械負荷ＭＬを測定した。

【0064】

図９及び図１０によれば、モータ１０の機械負荷ＭＬは、参考例のモータの機械負荷ＭＬ２と比較して、特に磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離Ｂ２の比ＲＢ１，ＲＢ２が１．５から２．８の間において大きく低下していることがわかる。つまり、本実施の形態において、モータ１０は、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離の比ＲＢ１，ＲＢ２が１．５から２．８の間において、その前後と比較して効率が向上していることがわかる。

【0065】

また、図９及び図１０によれば、モータ１０は、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離の比ＲＢ１，ＲＢ２が１．５以上の領域において、モータ１０のトルクと参考例のモータとの比ＴＲが１．０以上であることがわかる。つまり、モータ１０は、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離の比ＲＢ１，ＲＢ２が１．５以上の領域において、参考例のモータよりも大きなトルクを発生していることがわかる。

【0066】

図７乃至図１０によれば、モータ１０におけるエアギャップＡＧに対する磁石３から磁性部材６ａ，６ｂまでの距離の比ＲＢ１，ＲＢ２が１．５から２．８の間において、機械負荷ＭＬが低下するとともに、参考例のモータよりも大きなトルクを発生できることがわかる。従って、モータ１０において、エアギャップＡＧに対する磁石３からバランス部材６ａ，６ｂまでの距離の比ＲＢ１，ＲＢ２は、１．５から２．８の間に設定するのが望ましいといえる。

【0067】

以上説明したように、モータ１０によれば、高速回転を実現することができる。

【0068】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係るモータ１０に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

【符号の説明】

【0069】

１…ケース、２…シャフト、３…磁石、４ａ…軸受、４ｂ…軸受、５…ステータ、６ａ…バランス部材、６ｂ…バランス部材、７…ロータ、１０…モータ、１１…ケース本体、１２…上蓋部、１３…下蓋部、３１…シャフト貫通孔、４１ａ…内輪、４１ｂ…内輪、４２ａ…外輪、４２ｂ…外輪、４３ａ…転動体、４３ｂ…転動体、４４ａ…内周面、４４ｂ…内周面、６１ａ…貫通孔、６１ｂ…貫通孔、６２ａ…面部、６２ｂ…面部、６３ａ…孔部、６３ｂ…孔部、６４ａ…凹部、６４ｂ…凹部、６５ａ…凸部、６５ｂ…凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-04-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
前記シャフトを支持する２つの軸受と、
前記２つの軸受の間において、前記シャフトに支持された筒状の磁石および２つの部材と、
前記筒状の磁石を囲むステータと、
を備え、
前記２つの部材のうち一方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記２つの軸受のうち一方の軸受との間に配置され、
前記２つの部材のうち他方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記２つの軸受のうち他方の軸受との間に配置され、
前記２つの軸受は、磁性を有する金属で形成された転動体及び外輪を備え、
前記２つの部材は、前記筒状の磁石から発生した磁束が通過する経路を構成し、
前記シャフトの長手方向において、前記一方の部材は、前記筒状の磁石よりも前記一方の軸受に近い位置にあり、
前記シャフトの長手方向において、前記他方の部材は、前記筒状の磁石よりも前記他方の軸受に近い位置にあり、
前記シャフトの径方向において、前記一方の部材の寸法は前記一方の軸受の外輪の寸法より小さく、
前記シャフトの径方向において、前記他方の部材の寸法は前記他方の軸受の外輪の寸法より小さい、
モータ。

【請求項2】

シャフトと、
前記シャフトを支持する２つの軸受と、
前記２つの軸受の間において、前記シャフトに支持された筒状の磁石および２つの部材と、
前記筒状の磁石を囲むステータと、
を備え、
前記２つの部材のうち一方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記２つの軸受のうち一方の軸受との間にある、当該シャフトの第１の部分に支持され、
前記２つの部材のうち他方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記筒状の磁石と前記２つの軸受のうち他方の軸受との間にある、当該シャフトの第２の部分に支持され、
前記２つの軸受は、磁性を有する金属で形成された転動体及び外輪を備え、
前記２つの部材は、前記筒状の磁石から発生した磁束が通過する経路を構成し、
前記シャフトの長手方向において、当該シャフトの第１の部分は、前記筒状の磁石よりも前記一方の軸受に近い位置にあり、
前記シャフトの長手方向において、当該シャフトの第２の部分は、前記筒状の磁石よりも前記他方の軸受に近い位置にあり、
前記シャフトの径方向において、前記一方の部材の寸法は前記一方の軸受の外輪の寸法より小さく、
前記シャフトの径方向において、前記他方の部材の寸法は前記他方の軸受の外輪の寸法より小さい、
モータ。

【請求項3】

前記一方の部材は、前記シャフトの長手方向において、前記一方の軸受及び前記筒状の磁石からそれぞれ所定の距離離れている、
請求項１又は２に記載のモータ。

【請求項4】

前記一方の部材は磁性体であり、
前記他方の部材は磁性体である、
請求項１から３のいずれかに記載のモータ。