JP2004129418A

JP2004129418A - モータ

Info

Publication number: JP2004129418A
Application number: JP2002291625A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Murakami; 村上　俊明
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】モータと軸受部との共振のよる振動、騒音の発生を簡単な方法によって低減することができるモータを提供する。
【解決手段】モータハウジング１１内に固定子１２が配され、前記固定子１２の内周に回転子１３が配され、前記回転子１３の回転軸１４が、前記モータハウジング１１の前後にあるブラケット１７、１８に設けられた前後の軸受２１、２２によって回転自在に支持され、前記前後の軸受２１、２２と前記前後のブラケット１７、１８との間に配された各々の予圧バネ２３、２４により、前記前後の軸受２１、２２が予圧をかけられたモータ１において、前記各予圧バネ２３、２４が異なる固有振動周波数を有する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータに関し、特に振動の発生を低減し低騒音化を実現するモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモールドタイプのブラシレス直流モータ１００を図６の縦断面図、及び図７にその回転子の概略図を示す。
【０００３】
ブラシレス直流モータ１００は、モールド樹脂により成形されたモータハウジング１１１の内部にコイルを巻回した鉄心よりなる固定子１１２を内蔵し、固定子１１２の内周に回転子１１３が配されている。回転子１１３は、回転軸１１４に固定されたヨーク１１５とマグネット１１６を有している。
【０００４】
回転子１１３は、ハウジング１１１の前面に嵌着された前側ブラケット１１７と、ハウジング１１１の後側にモールド樹脂により固着された後側ブラケット１１８とに設けられたそれぞれのベアリングホルダー部に保持されたボールベアリング１０１、１０２とによって回転自在に支持されている。
【０００５】
上記ボールベアリング１０１、１０２には、各々予圧バネ１０３、１０４がボールベアリング１０１、１０２とブラケット１１７、１１８の間に配されてボールベアリング１０１、１０２に予圧をかけている。これにより前後の軸受部にアキシアル（回転軸）方向のバネ特性が付与され、回転軸１１４に対して前後から内方に向かう荷重を作用させ、そのバネ特性によりモータ１の回転と軸受部との共振を防ぎ、或いは回転軸１１４のアキシアル方向の振動を逃がすようにして、モータ１００の振動や騒音の低減が図られている。
【０００６】
この前後側の軸受部には同じ種類の軸受と予圧バネが使用されるのが一般的であり、図７に示すように、前側と後側の軸受部には同一のボールベアリング１０１、１０２と同一の波ワッシャー１０３、１０４が使用されている。
【０００７】
従来、軸受部に予圧バネを備えたモータとして、軸受として円錐ころ軸受を使用してラジアル方向の強度を改善すると共に、出力軸側と反出力側の軸受にサラバネを挿入して予圧を与えておくようにし、軸受部の振動と騒音を低減し、軸受部の寿命も延ばしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３４１９０１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、軸受部の固有振動周波数とモータ自体が有する固有振動周波数とが合致すると、それらが共振して大きな振動、騒音を発生することがある。特に、従来のように出力軸側と反出力軸側の両方に同じ種類の軸受と予圧バネを用いた同一構造の軸受部を備えたモータでは、これら前後の軸受部の固有振動周波数が同じものとなり相互に作用し、モータの固有振動周波数と軸受部の固有振動周波数との共振をより大きくし、大きな振動や騒音を発生する原因となっている。
【００１０】
この前後の軸受部の固有振動周波数を変化させるために、前側と後側の軸受部に異なる種類の軸受を使用することが考えられるが、軸受自体の変更はモータの性能変化やハウジング、ブラケットの変更など、モータの設計や仕様の変更を要し、またコストも嵩み好ましくない。
【００１１】
そこで、本発明は、モータと軸受部との固有振動周波数の合致に起因する共振を防止し、共振のよる振動、騒音の発生を簡単な方法によって低減することができる、低振動、低騒音のモータを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、モータハウジング内に固定子が配され、前記固定子の内周に回転子が配され、前記回転子の回転軸が、前記モータハウジングの前後にあるブラケットに設けられた前後の軸受によって回転自在に支持され、前記前後の軸受と前記前後のブラケットとの間に配された各々の予圧バネにより、前記前後の軸受が予圧をかけられたモータにおいて、前記各予圧バネが異なる固有振動周波数を有することを特徴とするモータである。
【００１３】
本発明のモータでは、モータの回転軸を支持する出力軸側と反出力軸側との軸受部が有する固有振動周波数を変化させることにある。すなわち、軸受部のアキシアル方向におけるバネ特性を異ならしめることで、前後の軸受部の固有振動周波数を変化させてその固有振動周波数同士の相互作用を防止し、モータと軸受部との固有振動周波数とが合致して生ずる共振を回避することにより、振動や騒音の発生を低減するものである。
【００１４】
本発明においては、予圧バネの持つ振動特性が軸受部の固有振動周波数に顕著に影響することから、出力軸側と反出力軸側の軸受の予圧バネの固有振動周波数を異なるものとすることで、前後の軸受部の固有振動周波数を変化させてその相互作用を抑制することにより、モータと軸受部との固有振動周波数との合致に基づく振動、騒音の発生を低減することができる。
【００１５】
請求項２の発明は、前記各予圧バネのバネ剛性が異なることを特徴とする請求項１に記載のモータであり、前後の軸受に用いる予圧バネが有するバネ剛性を異なるものとすることで、容易に前後の軸受部の固有振動周波数を変更することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、前記各予圧バネのバネ種類が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータであり、これにより前後の軸受部の固有振動周波数をバネを変更するという簡単な手段により変更することができる。このバネの種類とは、波ワッシャーや皿バネ等のバネの種類を始め、その形状、寸法等のあらゆる変更、組み合わせ等の手段を含み、これによりバネ剛性を変更できるものであればよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態のブラシレス直流モータ（以下、モータという）１の縦断面図である。図２はモータ１の回転子１３の概略図である。
【００１９】
モータ１は、モールド樹脂により成形された円筒状のモータハウジング１１の内部にコイルを巻回した鉄心からなる固定子１２を内蔵し、駆動回路用基板１９を固定子１２の後部に配している。
【００２０】
回転子１３は、回転軸１４に接続されたヨーク１５とマグネット１６を有し、固定子１２の内周に沿ってマグネット１６が配され、回転自在に支持されている。
【００２１】
回転子１３は、ハウジング１１の前面に嵌着された鋼板製の前側ブラケット１７に設けられたホルダー部１７ａに保持された前側ボールベアリング２１と、ハウジング１１の後側にモールド樹脂により固着された鋼板製の後側ブラケット１８に設けられたホルダー部１８ａに保持された後側ボールベアリング２２とによって回転軸１４が支持されている。
【００２２】
上記前側ボールベアリング２１は回転軸１４の出力軸側１４ａを支持し、後側ボールベアリング２２は回転軸１４の反出力軸側１４ｂを支持し、２つのボールベアリングには各々予圧バネ２３、２４がブラケット１７、１８との間に配されている。この前後側のボールベアリング２１、２２は同一のものである。
【００２３】
前側ボールベアリング２１に配された予圧バネ２３は、１枚のリング状の波ワッシャーであり、ブラケット１７のリング状前面板１７ｂとボールベアリング２１の間に圧入され、ボールベアリング２１の周上に均等に予圧をかけることで、ワッシャー２５を介して出力軸側１４ａから回転軸１４に荷重をかけている。
【００２４】
また、後側ボールベアリング２２に配された予圧バネ２４は、スペーサー２４３を挟む２枚の皿バネ２４１、２４２で構成されたリング状バネであり、ブラケット１８のリング状後面板１８ｂとボールベアリング２２の間に圧入され、ボールベアリング２２の周上に均等に予圧をかけている。そして、ボールベアリング２２は予圧バネ２４と回転軸１４の中央部１４ｃとの間に挟持され、反出力軸側１４ｂから回転軸１４に対して荷重をかけるようになっている。
【００２５】
この前側の予圧バネ２３を波ワッシャー、後側の予圧バネ２４を皿バネとすることで前後のバネ剛性を変化させ、バネが持つ固有振動周波数を異なるものとし、その結果、前後の軸受部の固有振動周波数を変化させることができる。
【００２６】
この前後の軸受部の固有振動周波数を異なるものとすることで、両軸受部の固有振動同士が相互に作用することを防ぎ、モータの固有振動周波数と合致して生ずる大きな共振を回避し、特にアキシアル方向における固有振動周波数に基づく共振を防ぐ効果を発現し、モータの低振動、低騒音化を実現することができる。
【００２７】
（実施例）
次に、実施例について説明する。図４は、本実施形態に係わるモータ１について、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）　ＡＮＡＬＹＺＥＲ（小野測器（株）ＣＦ−５２００型を使用）を用いて、モータ回転数１１５０ｒｐｍでの騒音レベルを測定したもので、その０〜２０００Ｈｚにおける周波数スペクトルを示した図である。また、図５は、比較例に係わる従来のモータ１００について、同様にＦＦＴの周波数スペクトルを示した図である。
【００２８】
前後のボールベアリングに同じ予圧バネを用いたモータ１００では、回転数１１５０ｒｐｍでのオーバーオール値は６５．６９ｄＢであり、図５に示すように、０〜２０００Ｈｚの周波数領域において、４６２．５Ｈｚのところに６０．１１ｄＢの強い騒音ピークが認められる。これに対して、図４に示す前後のボールベアリングの予圧バネを変更したモータ１では、４６０Ｈｚにおいて４６．８９ｄＢの騒音ピークが認められるものの、モータ１００のような強いピークは消え、オーバーオール値も６４．６９ｄＢに低下して、低振動、低騒音となっていることが認められる。
【００２９】
このことから、前後のボールベアリング１０１、１０２に同じ予圧バネを用いたモータ１００は、前後の軸受部が同じ固有振動周波数を有するため相互に作用し、モータ１００自体の固有振動周波数との共振によって大きく振動し、大きな騒音を生じている。しかし、予圧バネの種類を前後のボールベアリング２１、２２で変更したモータ１では、バネの固有振動周波数が異なることにより前後の軸受部の固有振動周波数が変化し、その相互作用が小さくなることでモータ１の固有振動周波数との合致の影響を少なくし、共振を避けることで大きな振動、騒音の発生を防止していることが分かる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施形態のモータ２の回転子１３の概略図である。モータ２は、図１に示したモータ１と同一構造を有し、同一部材には同一符号を付し、またモータ構造については説明を省略する。
【００３１】
モータ２は、第１の実施形態と同じく同一のボールベアリング２１、２２が前後の軸受部に用いられており、前後のボールベアリング２１、２２には各々予圧バネ３３、３４がブラケット１７、１８との間に配され、それぞれのボールベアリング２１、２２に予圧をかけ、回転軸１４に対して軸中心方向に荷重を作用させてながら、出力軸側１４ａと反出力軸側１４ｂを支持している。
【００３２】
モータ２では、前側ボールベアリング２１に配された予圧バネ３３は、スペーサー３３３を挟む２枚の皿バネ３３１、３３２で構成されたリング状バネであり、ブラケット１７のリング状前面板１７ｂとボールベアリング２１の間に圧入され、ボールベアリング２１の周上に均等に予圧をかけることで、ワッシャー２５を介して出力軸側１４ａから回転軸１４に荷重をかけている。
【００３３】
また、後側ボールベアリング２２に配された予圧バネ３４は、１枚のリング状の波ワッシャーであり、ブラケット１８のリング状後面板１８ｂとボールベアリング２２の間に圧入され、ボールベアリング２２の周上に均等に予圧をかけている。そして、ボールベアリング２２は、予圧バネ３４と回転軸１４の中央部１４ｃとの間に挟持され、反出力軸側１４ｂから回転軸１４に予圧をかけるようになっている。
【００３４】
この実施形態では、前後側の予圧バネ３３、３４の構成を上記第１の実施形態の場合と前後の位置を入れ替えたものであるが、バネの構成を変更することで両軸受部の固有振動周波数を異なるものとし、第１の実施形態と同様に、前後の軸受部の固有振動数同士が相互に作用してモータ２の固有振動周波数と合致して生ずる大きな共振を回避する効果を有し、モータ２の振動、騒音の発生を低減することができる。
【００３５】
従って、本発明のモータでは、モータ自体の設計や軸受部の構造を変更することなく、前後の軸受に用いる予圧バネを変更することで、そのバネ剛性を異なるものとするという簡単な方法により軸受部の固有振動周波数を変化させ、モータとの共振を避け低振動化、低騒音化を達成することができるものである。
【００３６】
上記実施形態１及び２では、前後のボールベアリングに波ワッシューと皿バネを用いた例に基づき説明したが、予圧バネとしてはバネの種類、形状、寸法等の変更やその組み合わせによりバネ剛性を変更したものであれば使用することができ、また、軸受の種類との組み合わせを併用し軸受部の固有振動周波数を変えることも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータによれば、モータ自体の設計や軸受部の構造を変更することなく、回転子を支持する前後の軸受を予圧する予圧バネを変更するという簡単な方法により、その固有振動周波数を異なるものとし、前後の軸受部の固有振動周波数の相互作用によるモータの固有振動周波数との共振を防止した、低振動、低騒音のモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のブラシレス直流モータの縦断面図である。
【図２】第１の実施形態の回転子の概略図である。
【図３】第２の実施形態の回転子の概略図である。
【図４】実施例のモータ１のＦＦＴスペクトル図である。
【図５】比較例のモータ１００のＦＦＴスペクトル図である。
【図６】従来例のブラシレス直流モータの縦断面図である。
【図７】従来例の回転子の概略図である。
【符号の説明】
１，２……ブラシレス直流モータ
１１……モータハウジング
１２……固定子
１３……回転子
１４……回転軸
２１，２２……ボールベアリング
２３，２４，３３，３４……予圧バネ
１７，１８……ブラケット

Claims

モータハウジング内に固定子が配され、前記固定子の内周に回転子が配され、前記回転子の回転軸が、前記モータハウジングの前後にあるブラケットに設けられた前後の軸受によって回転自在に支持され、
前記前後の軸受と前記前後のブラケットとの間に配された各々の予圧バネにより、前記前後の軸受が予圧をかけられたモータにおいて、
前記各予圧バネが異なる固有振動周波数を有する
ことを特徴とするモータ。
前記各予圧バネのバネ剛性が異なる
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記各予圧バネのバネ種類が異なる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。