JP2000125523A

JP2000125523A - モータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000125523A
Application number: JP10287913A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nakatsuka; 晴雄中塚; Kazutoshi Harada; 和俊原田; Kiyomitsu Kumagai; 清満熊谷
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】構成上及び動作上の信頼性を向上し、製造工
程を簡略化するモータを提供する。【解決手段】モータ２１は、回転軸３０に回転子コア
４０が装着された回転子２９と、回転子２９を外囲する
固定子２５とを備え、回転軸３０は、合成樹脂材料から
形成され、その外周面には周方向及び軸線方向の少なく
ともいずれか一方に沿って凹凸が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、典型的な従来技術のモータ１の
断面図である。図９を参照して、従来技術のモータ１の
構成について説明する。モータ１は、固定子コア（以
下、コア）２にコイル３が巻回されており、電気絶縁性
合成樹脂材料でモールドされてフレーム４が形成され、
固定子５を構成している。

【０００３】そして、固定子５の下部には、フレーム４
に一体に嵌合された軸受ハウジング６が配置されてお
り、軸受ハウジング６には、軸受７が嵌合されると共に
反対側においても軸受８を備え、回転子９に含まれる金
属製の回転軸１０を回転自在に支持している。さらに、
フレーム４の軸受ハウジング６に対向する他方には、ブ
ラケット１１がネジ１２によって取り付けられており、
ネジ１２は、フレーム４に埋設されたネジ座１３にねじ
付けられる。

【０００４】また、フレーム４には、プリント基板１４
が埋設されており、コイル３の結線、ホール素子１５の
取り付け及びプッシング１６を介して引き出されるリー
ド線１７が取り付けられている。フレーム４には、凹部
１８が形成されており、この凹部１８にブラケット１１
が嵌合され、ネジ１２によって固定されている。

【０００５】このような従来技術のモータ１の回転軸１
０には、前記軸受７、８や空冷ファン（図示せず）など
を取り付けるために軸径が他部と異なる段差部が切削加
工などにより、形成されている。また、回転軸１０は、
円柱状の金属棒を切削加工により表面形状を仕上げた
後、回転子コア１９にコイルなどの導電材料を装着した
構成体に圧入されるなどして取り付けられ、回転子９が
構成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
モータ１において、前述したように、回転軸１０が回転
子コア１９と別途に製造された後に装着されるため、以
下のような問題点がある。モータ１の運転時に、回転軸１０と回転子コア１９
との間に回転軸１０の周方向に沿って剪断力が発生す
る。従来技術では、回転軸１０は円柱状をなすため前記
剪断力によって回転軸１０と回転子コア１９との間に周
方向に沿って相互にずれを生じる場合があり、構成上の
信頼性に問題がある。また、同様な理由から、回転軸１０と回転子コア１
９との間に軸線方向に沿って相互にずれを生じる場合が
あり、やはり、構成上の信頼性に問題がある。回転軸１０は、回転子コア１９と別途に製造される
ため、回転軸１０の軸心と回転子コア１９の軸心との間
にずれが生じ、これにより、回転子９の不所望な偏心回
転、即ち回転子９の振れが発生する。これにより、固定
子５と回転子９との間の磁気ギャップが経時的に脈動し
て、前記磁気ギャップの精度が低下するという問題点が
ある。磁気ギャップの精度が低下すると、モータ１の回
転に不所望なリップルが生じ、動作上の信頼性に問題が
あるという不具合を有する。回転軸１０の製造は、モータ２の回転子９の前記振
れを抑制するために高精度の切削加工技術で行われる必
要があり、製造に手間を要すると共にコストアップを招
くという問題点がある。

【０００７】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
ものであり、その目的は、構成上及び動作上の信頼性を
向上すると共に、製造工程が簡略化され、コストダウン
を達成することができるモータ及びその製造方法を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のモータ
は、回転軸に回転子コアが装着された回転子と、回転子
を外囲する固定子とを備えるモータであって、前記回転
軸が、少なくともその外周面において合成樹脂材料から
形成され、前記外周面には周方向及び軸線方向の少なく
ともいずれか一方に沿って凹凸を有する係止部が形成さ
れている。

【０００９】請求項２記載のモータは請求項１のものに
おいて、前記回転軸は、金属製棒状の芯金が合成樹脂材
料で被覆される。

【００１０】請求項３記載のモータは請求項１のものに
おいて、前記回転軸には位置決め部が形成される。

【００１１】請求項４記載のモータの製造方法は、金属
製抜き板が積層されて構成される回転子コアを、その外
周面を基準位置として回転軸形成部が形成された金型に
設置し、前記回転軸形成部に合成樹脂材料を注入して回
転軸を形成する工程を含んでいる。

【００１２】請求項５記載のモータの製造方法は、回転
子コアと金属製棒状の芯金とを樹脂型に装着して、合成
樹脂を充填することにより、合成樹脂製回転軸を回転子
コアと芯金に一体的に形成する工程と含んでいる。

【００１３】

【作用】請求項１記載のモータは、回転軸が、少なく
ともその外周面において合成樹脂材料から形成され、前
記外周面には周方向及び軸線方向の少なくともいずれか
一方に沿って凹凸を有する係止部が形成されているの
で、モータの運転時に、回転軸と回転子コアとの間に回
転軸の周方向に沿って力がかかっても、前記係止部で回
転軸と回転子コアとの周方向のずれが阻止される。ま
た、回転軸と回転子コアとの間に軸線方向に沿って力が
かかっても、前記係止部で回転軸と回転子コアとの軸線
方向のずれが阻止される。これにより、モータの構成上
の信頼性が格段に向上される。

【００１４】請求項２記載のモータは、前記回転軸が、
金属製棒状の芯金が合成樹脂材料で被覆されて構成され
ているため、前記作用効果に加えて、回転軸の機械的強
度を向上できるという作用効果を実現することができ
る。

【００１５】請求項３記載のモータは、前記回転軸に
は、位置決め部が形成されているため、前記作用効果に
加え、回転軸に軸受や回転子ファンなどを取り付ける場
合に、取付け位置が正確になり、かつ、取付け作業が容
易になるという作用効果を実現することができる。

【００１６】請求項４記載のモータの製造方法について
説明する。

【００１７】モータの回転軸は、金属製抜き板が積層さ
れて構成される回転子コアの外周面を基準位置として回
転軸形成部が形成された金型に回転子コアを設置し、回
転軸形成部に合成樹脂材料を注入して回転軸を形成する
工程を含んでいるので、回転軸の軸心と回転子コアの軸
心との間の偏心を高精度に抑制することができ、これに
より、回転子の不所望な偏心回転、即ち、回転子の振れ
を抑制することができる。従って、回転子と固定子との
間の磁気ギャップが経時的に脈動して、モータの回転に
不所望なリップルを生じる事態が防止され、動作上の信
頼性を格段に向上することができる。

【００１８】また、回転軸は、金型による樹脂成形技術
で製造されるため、高精度の切削加工技術を用いる必要
が解消され、製造工程の手間と工数とを削減することが
でき、コストダウンを図ることができる。

【００１９】請求項５記載のモータの製造方法について
説明する。

【００２０】回転子コアと金属製棒状の芯金とを樹脂型
に装着して、合成樹脂を充填することにより、樹脂製軸
をコアと芯金に一体的に形成する工程と含む場合、前記
本発明のモータの製造方法に関する作用効果に加え、得
られる回転軸の機械的強度を格段に向上できるという作
用効果を併せて実現することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】［第１の実施例］以下、本発明の
第１の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１〜図５は、本実施例を示す図であり、
図１はモータ２１の断面図であり、図２はモータ２１の
回転子コアを構成する抜き板の平面図であり、図３は回
転子の断面図であり、図４は回転子を製造するための金
型の断面図であり、図５は回転軸３０の断面図であり、
図６は本実施例の変形例を示す断面図である。

【００２３】以下、図１を参照して、本実施例のモータ
２１の全体の構成について説明する。モータ２１は、固
定子コア（以下、コア）２２にコイル２３が巻回されて
おり、電気絶縁性合成樹脂材料からなるフレーム２４に
装着され、固定子２５を構成している。

【００２４】そして、固定子２５の下部には、固定子２
５をモールドして形成されるケーシング３９に一体に嵌
合された軸受ハウジング２６が配置されており、軸受ハ
ウジング２６には、軸受２７が嵌合されると共に反対側
においても軸受２８を備え、回転子２９の回転軸３０を
回転自在に支持している。回転子２９は、一例として、
後述する構成の回転子コア４０のスロットに複数の導体
４１が装着された構成を有する。さらに、ケーシング３
９の軸受ハウジング２６に対向する他方には、ブラケッ
ト３１がネジ３２によって取り付けられており、ネジ３
２は、ケーシング３９に形成されたネジ座３３にねじ付
けられる。

【００２５】また、ケーシング３９には、プリント基板
３４が埋設されており、コイル２３の結線、ホール素子
３５の取り付け及びプッシング３６を介して引き出され
るリード線３７が取り付けられている。ケーシング３９
には、放射状に形成された凹部３８が形成されており、
この凹部３８にブラケット３１が嵌合され、ネジ３２に
よって固定されている。

【００２６】以下、図２〜図４を併せて参照して、回転
子２９の構成と製造法について説明する。

【００２７】回転子コア４０は、図２に示されるような
形状に打抜かれた電磁鋼板からなる複数の抜き板４２が
積層されて構成される。抜き板４２は、円板状の金属板
４３に前記回転軸３０が挿通される円形以外の、周方向
に沿って凹凸を有し、凹部６０及び突部６１が周方向に
沿う係止部となる例として概略歯車形状の異形の軸穴４
４と、外周に沿って配列される複数のスロット４５とが
打抜かれて形成された構成を有する。軸穴４４の形状
は、この例に限らず、図６（１）〜同図（３）に示すよ
うな形状であってもよい。いずれの形状であっても、周
方向に沿って凹凸を有する形状に形成する必要がある。

【００２８】また、抜き板４２として、前記軸穴４４の
径を図３に示すように、大径Ｌ１を有するものと、小径
Ｌ２を有するものとを製造する。このような抜き板４２
を、図３に示すように、大径Ｌ１の軸穴４４を有するも
のを軸線方向端部側に、小径Ｌ２を有するものを軸線方
向内側に配置して、複数枚積層し、回転子コア４０の各
スロット４５に溶融金属を注入して、前記回転子コア４
０を構成する。なお、回転子コア４０の軸穴４４には、
軸線方向に沿って、大径部４４ａ、小径部４４ｂ及び大
径部４４ａがこの順に形成される。大径部４４ａ、小径
部４４ｂ及び大径部４４ａが軸線方向に沿う係止部を構
成する。

【００２９】回転軸３０は、例として不飽和ポリエステ
ル樹脂などの熱硬化性合成樹脂材料から形成される。以
下、回転軸３０の製造工程を含むモータ２１の製造方法
について引き続いて説明する。

【００３０】抜き板４２を積層して回転子コア４０を構
成した後、次に、回転子コア４０を樹脂成形用の金型４
６に装着する。金型４６の上型４７と下型４８とには、
回転子コア４０を装着するための装着部４９、５０と、
回転軸３０を形成するための軸形成部５１、５２がそれ
ぞれ形成されている。軸形成部５１、５２は、前記装着
部４９、５０を基準位置にして、製造後の回転子コア４
０の軸心と、回転軸３０の軸心とが高精度に一致するよ
うに形成される。

【００３１】また、本実施例において、軸形成部５１、
５２には、図１に示した軸受２７、２８を装着するため
の、図３を参照して説明した大径部４４ａよりも小径の
段差部やＤカット部５５が形成される。

【００３２】このような形状の金型４６に熱硬化性樹脂
を注入して硬化させることにより、軸線と垂直な断面形
状が、図５に示すように、図２の軸穴４４の形状に対応
する同一形状であり、凹部６５と突部６６とを有し、図
１に示すように、軸線方向に沿って、軸受２７、２８が
嵌合される小径部５６、５７、Ｄカット部５８が形成さ
れる。

【００３３】また、回転軸３０の回転子コア４０と嵌合
される部分には、軸線方向に沿って、大径部６２、小径
部６３及び大径部６４がこの順に形成される。

【００３４】このような回転子２９を、図１に示すよう
な固定子２５や配線基板３４などと共にモールドして、
ケーシング３９で全体がモールドされたモータ２１が形
成される。

【００３５】以上のような本実施例のモータは、回転軸
３０が、例として、熱硬化性の合成樹脂材料から形成さ
れ、その外周面には周方向に沿って、図５に示す凹部６
５及び突部６６が形成され、軸線方向に沿って、図１に
示したＤカット部５８、小径部５６、大径部６２、小径
部６３、大径部６４及び小径部５７が形成されているの
で、モータ２１の運転時に、回転軸３０と回転子コア４
０との間に回転軸３０の周方向に沿って剪断力が発生し
ても、前記回転子コア４０の凹部６０及び突部６１が、
回転軸３０の突部６６及び凹部６５と相互に噛み合って
係止しているので、回転軸３０と回転子コア４０との周
方向のずれが阻止される。

【００３６】また、回転軸３０と回転子コア４０との間
に軸線方向に沿って剪断力が作用しても、回転軸３０の
前記大径部６２、小径部６３及び大径部６４が、回転子
コア４０の大径部４４ａ、小径部４４ｂ及び大径部４４
ａと相互に係止しているので、回転軸３０と回転子コア
４０との軸線方向のずれが阻止される。これにより、本
実施例のモータ２１の構成上の信頼性が格段に向上され
る。

【００３７】また、本実施例において、前記回転軸３０
には、Ｄカット部５８、小径部５６、大径部６２及び小
径部５７が形成されていて、モータ２１に装着される回
転子ファンやモータプーリ（共に図示せず）及び軸受２
７、２８に対する位置決め部（段付け部）が形成されて
いるので、回転軸３０に回転子ファンや軸受２７、２８
などを取り付ける場合に、取付け位置が正確であり、か
つ、取付け作業が容易になる。

【００３８】また、本実施例のモータ２１の回転軸３０
は、金属製の抜き板４２が積層されて構成される回転子
コア４０の外周面を基準位置として、金型４６に軸形成
部５１、５２が形成されているので、回転軸３０の軸心
と回転子コア４０の軸心との間のずれを高精度に抑制す
ることができ、これにより、回転子２９の不所望な偏心
回転、即ち、回転子２９の振れを抑制することができ
る。従って、回転子２９と固定子２５との間の磁気ギャ
ップが経時的に脈動して、モータ２１の回転に不所望な
リップルを生じる事態が防止され、モータ２１の動作上
の信頼性を格段に向上することができる。

【００３９】また、回転軸３０が合成樹脂材料から形成
されているため、モータ２１の回転に伴う振動を吸収
し、モータ２１の振動抑制を図ることができる効果があ
る。

【００４０】また、図１に示す実施例におけるＤカット
部５８に限らず、内ネジが形成されたネジ用金型内で形
成し、ネジ用金型を捩りながら抜き取ることにより、合
成樹脂材料でネジ部を形成することが可能である。この
ような場合には、従来技術では機械加工で形成されてい
たネジ部を金型で容易に製造することができる。

【００４１】また、本実施例において、回転軸３０は、
金型４６による樹脂成形技術で製造されるため、回転子
の外周部と軸受け部との偏心が少なくなり、回転子の外
径の旋削が不要になり、製造工程の手間と工数とを削減
することができ、コストダウンを図ることができる。

【００４２】［第２の実施例］図７は、本発明の第２の
実施例のモータ２１ａの回転子２９ａの断面図である。

【００４３】本実施例は、第１の実施例と類似し、対応
する部分には同一の参照符号を付す。本実施例は、本発
明を直流モータに適応した場合の一例である。

【００４４】本実施例の回転子２９ａは、ほぼ直棒状の
芯金６７に前記実施例におけるような熱硬化性樹脂から
なる樹脂層６８で被覆した構成を有している。本実施例
においても、樹脂層６８の外周には、周方向に沿って凹
凸が形成される。

【００４５】このような実施例のモータ２１ａにおいて
は、前記実施例における作用効果に加え、回転軸３０ａ
の機械的強度を向上できるという作用効果を実現するこ
とができる。

【００４６】但し、回転軸３０ａの機械的強度を向上す
るには、芯金６７を用いるに限らず、回転軸３０ａの全
体を合成樹脂材料から形成し、その強度を、必要なモー
タ２１ａのトルクなどから計算して、その径及び材料を
適宜選択してもよい。

【００４７】また、本実施例では、コイル８５は、回転
子コア４０と電気的に絶縁され、しかも、芯金６７に対
して、樹脂層６８によっても電気的に絶縁されている。
従って、本実施例のモータ２１ａは、コイル８５に関し
て二重絶縁を実現しており、モータ２１ａの電気的短絡
の発生による動作不良、発煙、発火などの不具合の発生
が格段に抑制されている。

【００４８】［第３の実施例］図８は、本発明の第３の
実施例のモータ２１ｂの断面図である。

【００４９】本実施例は第１の実施例に類似し対応する
部分には同一の参照符号を付す。

【００５０】本実施例においても、回転軸３０ｂは、第
１の実施例で説明した製造方法と同様な方法で製造さ
れ、軸線方向に沿って、軸受２７、２８が嵌合される小
径部５６、５７及びＤカット部５８が形成される。この
ような実施例においても、前述した各実施例における作
用効果と同様な作用効果が実現される。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載のモータであると、モータ
の運転時に、前記係止部で回転軸と回転子コアとの周方
向のずれが阻止される。また、前記係止部で回転軸と回
転子コアとの軸線方向のずれが阻止される。これによ
り、モータの構成上の信頼性が格段に向上される。

【００５２】請求項２記載のモータであると、回転軸の
機械的強度を向上できるという作用効果を実現できる。

【００５３】請求項３記載のモータであると、回転軸に
軸受や回転子ファンなどを取り付ける場合に、取付け作
業が容易になるという作用効果を実現できる。

【００５４】請求項４記載のモータの製造方法である
と、回転軸の軸心と回転子コアの軸心との間のずれを高
精度に抑制することができ、これにより、回転子の不所
望な偏心回転、即ち、回転子の振れを抑制することがで
きる。従って、回転子と固定子との間の磁気ギャップが
経時的に脈動して、モータの回転に不所望なリップルを
生じる事態が防止され、動作上の信頼性を格段に向上す
ることができる。また、回転子の外周部と軸受け部との
偏心が少なくなり、回転子の外径の旋削が不要になり、
製造工程の手間と工数とを削減することができ、コスト
ダウンを図ることができる。

【００５５】請求項５記載のモータの製造方法である
と、得られる回転軸の機械的強度を格段に向上できると
いう作用効果を併せて実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のモータ２１の断面図で
ある。

【図２】モータ２１の回転子コアを構成する抜き板４２
の平面図である。

【図３】回転子３０の断面図である。

【図４】回転子３０を製造するための金型４６の断面図
である。

【図５】回転軸３０の断面図である。

【図６】本実施例の変形例を示す断面図である。

【図７】本発明の第２の実施例のモータ２１ａの回転子
２９ａの断面図である。

【図８】本発明の第３の実施例のモータ２１ｂの断面図
である。

【図９】典型的な従来技術のモータ１の断面図である。

【符号の説明】

２１、２１ａ、２１ｂモータ２５固定子２７、２８軸受２９、２９ａ、２９ｂ回転子３０、３０ａ回転軸４０回転子コア４２抜き板４４軸穴４５スロット４４ａ大径部４４ｂ小径部４６金型４９、５０装着部５１、５２軸形成５３、５４段差部５５、５８Ｄカット部５６、５７小径部６０凹部６１突部６５凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者熊谷清満福井県小浜市駅前町13番10号芝浦メカトロニクス株式会社小浜工場内Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AA07 AB08 AC03 AC05 AC07 5H615 AA01 BB01 PP01 PP02 PP06 PP24 PP28 QQ02 QQ19 RR07 SS03 SS05 SS13 SS20 SS44 TT04 TT12 TT31 TT36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に回転子コアが装着された回転子
と、回転子を外囲する固定子とを備えるモータであっ
て、前記回転軸が、少なくともその外周面において合成樹脂
材料から形成され、前記外周面には周方向及び軸線方向
の少なくともいずれか一方に沿って凹凸を有する係止部
が形成されているモータ。
【請求項２】前記回転軸は、金属製棒状の芯金が合成樹
脂材料で被覆されて構成される請求項１に記載のモー
タ。
【請求項３】前記回転軸には、位置決め部が形成されて
いる請求項１に記載のモータ。
【請求項４】金属製抜き板が積層されて構成される回転
子コアを、その外周面を基準位置として回転軸形成部が
形成された金型に設置し、前記回転軸形成部に合成樹脂
材料を注入して回転軸を形成する工程を含むモータの製
造方法。
【請求項５】回転子コアと金属製棒状の芯金とを樹脂型
に装着して、合成樹脂を充填することにより、合成樹脂
製回転軸を回転子コアと芯金に一体的に形成する工程と
含むモータの製造方法。