JP2004293787A - モータハウジングとアクセス部品とを備えた電気モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 異物や液体がモータ内部空間やアクセス空間に浸入したり、それらから外に漏出することがないように、最小限のシール材により確実に密閉できる電気モータを提供する。
【解決手段】 本発明に係る電気モータは、モータ内部空間（１６）を包囲し、モータの一方の端面において蓋（２８）により閉鎖されたモータハウジング（１８）と、少なくとも一つのアクセス空間（２４）を仕切り、モータの端面において蓋により閉鎖された、モータの端面にあるアクセス部品（２２）と、モータの端面において転がり軸受（２０）により軸支されたモータシャフト（１２）とを備え、モータ内部空間（１６）及びアクセス空間（２４）を密閉するために、転がり軸受（２０）の軸方向の密閉と、転がり軸受（２０）とアクセス部品（２２）との間の密閉と、アクセス部品（２２）と蓋（２８）との間の密閉とを形成するように構成されたシールディスク（５４）を転がり軸受（２０）が有していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ内部空間を包囲するモータハウジングと、アクセス空間を仕切る、モータの端面にあるアクセス部品とを備えている電気モータに関する。この端面において、モータは蓋によって閉鎖されており、この蓋は、モータ内部空間及びアクセス空間を両方とも密閉する。本発明は、特に、このような電気モータの密閉に関するものであり、それによって異物や液体がモータ内部空間やアクセス空間に浸入できないように、又は、モータ内部空間やアクセス空間から外に漏出しないようにする。

本発明は、概して、インナーロータ型モータ又はアウターロータ型モータとして設計され得る、電子的に整流されるブラシレス直流モータ及びその他の永久磁石モータに関するものである。例えば、インナーロータ型モータは、シャフトと、シャフトに配置された１個又は複数個の永久磁石を含むロータモジュールと、例えば鋼板により構成されるステータ体及び位相巻線を含むステータモジュールとを備えている。２個の軸受が、ステータモジュールに対して相対的にロータモジュールを軸支するために軸方向における間隔をおいてシャフトに配置されている。これらの軸受は、各々の軸受内輪がシャフトに装着されており、軸受外輪は、モータハウジングと回転不能に結合されたベアリングキャリヤに保持されている。モータハウジングは、一方の端面において蓋によって閉鎖することができ、他方の端面には、モータを取り付けるためのフランジがしばしば設けられる。蓋も、フランジの機能を担うことができる。

例えば、蓋によりモータハウジングを閉鎖する前に位相巻線をアクセス可能な状態に保持するために、完全に組み立てられてハウジングに組み付けられたモータの位相巻線をさらに加工することを可能にするアクセス空間が設けられているとよい。このことは、例えば、位相巻線の通電キャパシタンスを高めるために、それぞれの位相巻線の複数の巻線ワイヤを並列に接続したい場合に好都合なことがある。この場合、巻き付けがなされたステータを備えているモータがモータハウジングに予め組み付けされ、このとき、個々の巻線ワイヤのワイヤ端部は、ステータの端面の部位において立ち上がってアクセス空間の中へ挿入され、そこで外部からアクセス可能となり、必要に応じて配線をすることができる。

本発明に係る電気モータは、特定の用途に限定されるものではない。例えば、本発明に係る電気モータは、自動車の変速ギヤをモータにより操作するために自動車分野において有利に利用することができ、又は、送風機、工作機械、若しくはモータにより動作するその他の機器の駆動モータとして使用することができる。

利用分野には関わりなく、電気モータのモータ内部空間やアクセス空間は、異物や液体がこれらの領域に浸入したり、これらの領域から外に漏出することがないように、密閉する必要性がある。その際には、例えば、シャフト及び軸受、モータハウジング及び蓋といった個々の構成部品が相互にプレス嵌合により結合されている場合でさえ、液体、特に油が境界面に沿って流れることがないように配慮しなくてはならない。

そこで、従来の技術においては、周囲と連通していて密閉されなくてはならない２個の構成部品の各々の境界面に、相応のシールリングを設けるのが通常である。例えば、モータハウジングと蓋との間、及び、軸受とシャフトとの間には、通常、モータ内部空間を密閉するためにシール材が設けられる。アクセス部品によって仕切られるアクセス空間も蓋と接触しているので、アクセス空間を密閉するために、蓋とアクセス部品との間にもシール材が設けられる。このことは、前述した型式のモータの場合、モータ内部空間やアクセス空間を密閉するために多数のシール材が必要になり、そのために、組立コストや部材費用が比較的高くなるという結果につながる。モータにシール材を多く設ければ設けるほど、組立時にシール材が失念されたり損傷し易くなり、このことは、モータの非密閉性に起因して動作時に重大な問題につながる虞がある。

従って、本発明の課題は、異物や液体がモータ内部空間やアクセス空間に浸入したり、それらから外に漏出することがないように、最小限のシール材により確実に密閉をすることができる、冒頭に述べた種類の電気モータを提供することである。

この課題は、請求項１の構成要件を備えている電気モータによって解決される。

本発明によれば、モータ内部空間を包囲し、モータの一方の端面において蓋によって閉鎖されたモータハウジングを備えている電気モータが提案される。モータハウジングの内部では、アクセス空間がモータの上記端面において仕切られており、アクセス空間は、モータの上記端面において同じく蓋によって閉鎖される。アクセス空間は、例えばモータハウジングのアクセス部品にある開口部によって規定することができる。アクセス部品は、別個の構成部品であってよく、又は、一体化されたモータハウジングの構成部品であってよい。アクセス空間は、モータの従動側に配置されるのが好ましい。

さらに、モータは、モータの上記端面において転がり軸受によって軸支されたモータシャフトを含んでいる。転がり軸受は、例えば、モータシャフトとアクセス部品との間に配置され、アクセス部品は、モータハウジングの内壁に隣接している。このときアクセス部品は、同時にベアリングキャリヤとしての役割を果たす。

このような設計形態により、異物や液体がモータの内部に浸入したり、それらから外に漏出することができる様々な境界面が生じる。このような境界面は、特に、シャフトと転がり軸受との間、転がり軸受とアクセス部品との間、アクセス部品とハウジングとの間、及び、ハウジングと蓋との間、アクセス部品と蓋との間において規定される。さらに、異物や液体が転がり軸受自体を介してモータの内部に浸入したり、これから外に漏出する可能性がある。従って、本発明によれば、転がり軸受は、モータ内部空間及びアクセス空間を密閉するために、転がり軸受の軸方向の密閉だけでなく、転がり軸受とアクセス部品との間の密閉、並びに、アクセス部品と蓋との間の密閉も実現するシールディスクを有している。即ち、個々のシール部材が適切に構成、配置されれば、三つの異なるシール機能を担う。従って、部材費用も電気モータの組立コストも低減する。また、シール材が失念されたり損傷する危険性も少なくなるので、全体的に電気モータの密閉の信頼性が向上する。

アクセス部品及び蓋に対して相対的にシールディスクを適切に構成、配置することによって、本発明は、例えばＮＭＢ Ｍｉｎｅｂｅａ ＧｍｂＨ社の既製部品として市場で入手することができる、シールディスクが予め組み付けされた玉軸受によって具現化することもできる。

使用される転がり軸受では、シールディスクは、蓋の方を向いている転がり軸受の端面側において、転がり軸受の軸受内輪と軸受外輪との間に配置される。両側にシールディスクを備える転がり軸受も、本発明の目的のために利用することができる。

蓋は、シールディスクと接触し、特に、シールディスクの周回するシールリップに対して押圧する、突起を有する領域を有しているのが好ましい。それにより、蓋と転がり軸受との間の密閉が成立する。

アクセス部品は、例えば厚壁の中空円筒状のスリーブによって形成されていてよく、この場合、複数のアクセス空間が円筒壁の貫通部又は開口部によって形成される。電気モータの各々の位相について、一つの貫通部、及び、場合によりさらに別の貫通部が、モータの中心タップのために設けられるのが好ましい。上述したように、アクセス部品は、モータハウジングに保持された別個の構成部品であってよい。別の実施の形態においては、アクセス部品は、モータハウジングの一体化された構成部品であり、例えば、開口部又は貫通部が設けられる厚いモータハウジング壁である。

周回するシールリップを備えている前述のシールディスクは、転がり軸受自体の軸方向の密閉に加えて、転がり軸受とアクセス部品との間の密閉、及び、アクセス部品と蓋との間の密閉を成立させる。モータハウジングと蓋との間、及び、アクセス部品と蓋との間の封止部も設けるために、本発明によれば、モータハウジングと蓋との間にシールリングが追加的に配置される。さらに別のシールリングを転がり軸受とシャフトとの間に設けることもできる。

前述した密閉部に加えて、アクセス部品は、プレス嵌合によりモータハウジングに保持されていてよく、転がり軸受は、プレス嵌合によりアクセス部品とモータシャフトとの間に保持されていてよい。

本発明は、転がり軸受の個々のシールディスクとの関連において、及び、一つはモータハウジングと蓋との間、もう一つは転がり軸受とシャフトとの間にある別の二つのシールリングとの関連において、蓋を適切に構成することによってモータ内部空間とアクセス空間との完全な密閉を創出する。それにより、設計やシール部品に関して最低限の要求を課すだけで、モータハウジングの内部の信頼性の高い完全な密閉が保証される。

以下、図面を参照しながら有利な実施の形態を用いて本発明を詳細に説明する。

図面は、本発明の出発点となる第１の実施の形態（Ａ）と、本発明が具体化された第２の実施の形態（Ｂ）とに基づく電気モータ１０の部分断面図を示している。電気モータ１０は、例えば停電時の非常操作用としてシャフト１２のＢ側のシャフト端部に回し金構造部１４を含むシャフト１２を備えている。シャフト１２は、モータハウジング１８により包囲されたモータ内部空間１６を貫通している。モータ内部空間１６には、例えば薄板により構成されたステータ体と位相巻線とを含むステータ（図示せず）がある。ロータ（図示せず）がシャフト１２と回転不能に結合されており、ステータに対して相対的に回転する。ロータは、通常、ロータ磁石と保磁子とを含んでいる。

シャフト１２は、図中には一方だけを示す２個の転がり軸受２０を介して、特に玉軸受を介して、モータハウジング１８に軸支されている。図示した実施の形態においては、モータハウジング１８と玉軸受２０との間に、電気モータ１０がハウジング１８に完全に組み付けられているがハウジング１８は未だ閉鎖されていないとき、モータ内部空間１６への少なくとも一つのアクセス部を開放するアクセス部品２２が挿入されている。その目的のためにアクセス部品２２は、複数のアクセス空間２４を仕切る複数の貫通部又は開口部を有している。既に述べた通り、アクセス部品２２は、別個の構成部品又はモータハウジングの一体化された構成部品であってよい。アクセス部品は、同時に玉軸受２０のための保持部又はベアリングキャリヤでもある。

アクセス空間２４の中には、図示した実施の形態においては、ステータの位相巻線の巻線端部２６がそれぞれ延在している。

上述したように、大電流が通電されるべき電気モータでは、並列に接続された複数の巻線ワイヤにより位相巻線を構成するのが目的に適っている場合がある。このとき、実際問題として、完全に巻き付けられたステータが電気モータ１０の他のコンポーネントと共にハウジング１８に組み付けられるが、巻線端部２６は、電気モータ１０の組立後に初めて最終的に配線される。そのために巻線端部は、アクセス可能でなくてはならない。

モータハウジング１８とその内部にある各コンポーネントは、蓋２８により閉鎖されている。

モータ内部空間１６及びアクセス空間２４を密閉するために、符号Ａが付された実施の形態においては、次のようなシール材が設けられている。即ち、玉軸受２０の軸受内輪３０とシャフト１２との間には、半径方向のシールリング３２が設けられている。玉軸受２０の軸受外輪３４とアクセス部品２２との間には、半径方向のシールリング３６が設けられている。アクセス部品２２と蓋２８との間には、シールリング３８が設けられている。そして、モータハウジング１８と蓋２８との間には、シールリング４０が設けられている。さらに、玉軸受２０は、２個のシールディスク４２、４４を有している。これらのシールディスクはそれぞれ外輪に保持されており、内部に位置するシールリップ４６により内輪に当接している。

シールリング３２、３６及び４０は、異物や液体が外部からモータ内部空間１６へ浸入したり、これから外に漏出したりするのを防止する。シールリング３８は、シールリング４０との関連において、モータ内部空間と空間的に連通しているアクセス空間２４を追加的に封止する。シールディスク４２は、玉軸受２０を外方に向かって密封し、シールディスク４４は、玉軸受２０をモータ内部空間１６に対して密封する。このように、両方のシールディスク４２、４４は、全体として、異物や液体がモータ内部空間１６又は玉軸受２０の内部へ浸入したり、これらから外に漏出しないことを保証する。

図面に符号Ａが付されている実施の形態が示すように、モータ内部空間１６及びアクセス空間２４を密閉するために多数のシール材が必要である。図面に符号Ｂにより示されている本発明の実施の形態により、シール材の個数を低減することができる。

実施の形態Ｂには、ハウジング１８と蓋２８との間のシール材４０、及び、玉軸受２０とシャフト１２との間のシール材３２に、機能及び配置の点で相当する２個のシールリング５０、５２が示されている。玉軸受２０の外側のシールディスク、及び、蓋２８の対向面の特別な構成により、本発明に係る実施の形態Ｂにおいては、電気モータの密閉性を全体として損なうことなく、シールリング３６及び３８を省略することができる。本発明によれば、玉軸受２０は、玉軸受２０とアクセス空間２２との間の境界面、及び、蓋２８とアクセス部品２２との間の境界面を密封する、周回するシールリップ５６を備えている外側のシールディスク５４を有している。そのために蓋２８は、シールリップと対向し、軸方向の僅かな重なり合いによってシールリップに接触して弾性的に変形させ、前述した境界面を密封する突起５８を備えるように構成されている。従って、アクセス部品２２は、モータハウジング１８と蓋２８と玉軸受２０とによって完全に包囲され、アクセス部品２４と繋がっている総ての境界面が、シール材５０及び５４によって密閉される。

内側の軸方向のシールリップ６０は、実施の形態Ａのシールディスク４６と同じ機能を有している。

以上の説明、特許請求の範囲及び図面に開示されている構成要件は、単独でも任意の組み合せの形態でも、本発明を様々な実施の形態によって具現化するために有意義であり得る。

電気モータの一部を示す断面図であり、符号Ａが付されている図面下側部分には、本発明の出発点となる電気モータの初期の実施の形態が示されており、符号Ｂが付されている図面上側部分には、本発明に係る電気モータの実施の形態が示されている。

符号の説明

１０ 電気モータ
１２ モータシャフト
１４ 回し金構造部
１６ モータ内部空間
１８ モータハウジング
２０ 転がり軸受
２２ アクセス部品
２４ アクセス空間
２６ 巻線端部
２８ 蓋
３０ 軸受内輪
３２ 半径方向のシールリング
３４ 軸受外輪
３６ 半径方向のシールリング
３８ シールリング
４０ シールリング
４２ シールディスク
４４ シールディスク
４６ （半径方向の）シールリップ
５０ シールリング
５２ シールリング
５４ シールディスク
５６ 周回するシールリップ
５８ 突起
６０ シールリップ

Claims (12)

1. モータ内部空間（１６）を包囲し、モータの一方の端面において蓋（２８）により閉鎖されたモータハウジング（１８）と、
   少なくとも一つのアクセス空間（２４）を仕切り、前記モータの前記端面において前記蓋により閉鎖された、前記モータの前記端面にあるアクセス部品（２２）と、
   前記モータの前記端面において転がり軸受（２０）により軸支されたモータシャフト（１２）とを備え、
   前記モータ内部空間（１６）及び前記アクセス空間（２４）を密閉するために、前記転がり軸受（２０）の軸方向の密閉と、前記転がり軸受（２０）と前記アクセス部品（２２）との間の密閉と、前記アクセス部品（２２）と前記蓋（２８）との間の密閉とを形成するように構成されたシールディスク（５４）を転がり軸受（２０）が有していることを特徴とする電気モータ。
2. 前記シールディスク（５４）は、前記転がり軸受（２０）の軸受内輪（３０）と軸受外輪（３４）との間において、前記蓋（２８）の方を向いている前記転がり軸受（２０）の側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気モータ。
3. 前記蓋（２８）は、前記シールディスク（５４）のシールリップ（５６）と接触する領域（５８）を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気モータ。
4. 前記領域（５８）は、環状の突起の形態を有していることを特徴とする請求項３に記載の電気モータ。
5. 前記アクセス部品（２２）は、厚壁の円筒状スリーブにより形成されており、少なくとも一つの前記アクセス空間（２４）は、スリーブ壁の貫通部により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気モータ。
6. 前記アクセス部品（２２）は、前記モータハウジング（１８）の一体化された構成部品であり、少なくとも一つの前記アクセス空間（２４）は、モータハウジング壁の貫通部により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気モータ。
7. 前記蓋（２８）は、前記アクセス空間（２４）と一直線上に並ぶ少なくとも一つの凹陥部を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気モータ。
8. 前記アクセス部品（２２）は、前記モータハウジング（１８）の内壁に隣接しており、前記モータハウジング（１８）と前記蓋（２８）との間にはシールリング（５０）が設けられており、前記シールリングは、前記モータ内部空間（１６）及び前記アクセス空間（２４）を密閉するために、前記モータハウジング（１８）と前記蓋（２８）との間の密閉と、前記アクセス部品（２２）と前記蓋（２８）との間の密閉とを形成することを特徴とする請求項５に記載の電気モータ。
9. 前記モータ内部空間（１６）を密閉するために、前記転がり軸受（２０）と前記シャフト（１２）との間にシールリング（５２）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気モータ。
10. 前記アクセス部品（２２）は、プレス嵌合により前記モータハウジング（１８）に保持されていることを特徴とする請求項５に記載の電気モータ。
11. 前記転がり軸受（２０）は、前記モータシャフト（１２）と前記アクセス部品（２２）との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電気モータ。
12. 前記転がり軸受（２０）は、プレス嵌合により前記アクセス部品（２２）と前記モータシャフト（１２）との間に保持されていることを特徴とする請求項１１に記載の電気モータ。

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