JP2005117770A - 小型モータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の偏芯又は傾き姿勢による摺動損のバラツキを軽減でき歩留まりが向上する小型モータ及びその組付け方法の提供。
【解決手段】モータケース１の一端面２に取着して成る第１の軸受３と一端面とは反対側の開口を塞ぐための端蓋７に取着して成る第２の軸受５とにモータ軸６を挿通して成る小型モータにおいて、第２の軸受５を圧入して成る軸受ホルダー１０を有する。ホルダー１０は端蓋７の央孔７ａ内に嵌合して滑り抵抗性で回転可能であって、モータ組立後の運転中、ホルダー１０を回動調節して給電電流が最小となる位置でホルダーの一部Ｆを端蓋７に対してスポット固着する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、小型モータに関し、特に、モータ軸の軸受に対する摺動損を軽減できる軸受支持装置に関する。

一般に、小型モータは、図４（Ａ）に示す如く、モータケース１の一端面２に形成された央孔２ａに圧入して成る第１のメタル軸受３と、その反対側の開口を塞ぐための端蓋４の央孔４ａに圧入して成る第２のメタル軸受５と、第１のメタル軸受３と第２のメタル軸受５とに挿通して成るモータ軸６とを備え、メタル軸受３，５の内径とモータ軸６の外径とのクリアランス（遊隙）を一様の隙間嵌め公差ａに設定することにより、モータ軸６のメタル軸受３，５に対する摺動損を最小にするのが理想的である。

上記の小型モータにあっては次のような問題点があった。

一端面２の央孔２ａの形成精度，開口を塞ぐ端蓋４の加締精度，メタル軸受３，５の圧入精度等により、一端面２の中心と第１のメタル軸受３の中心又は端蓋４の中心と第２のメタル軸受５の中心が一致せず、図４（Ｂ）に示す如く、不可避的な偏芯状態の発生でクリアランスがａ′（＜ａ）となり、きつめの隙間嵌め状態で摺動損が大きい。ここで、図５（Ａ）に誇張して示す如く、メタル軸受３，５のスラスト長さをＬ、軸受内径Ｄとモータ軸外径ｄの嵌め合い公差をδ（＝Ｄ−ｄ）とすると、クリアランスがゼロとなるときのモータ軸６の傾き角θ（ラジアン）は次の一次近似で与えられる。
θ≒δ／Ｌ …（１）
メタル軸受３，５の距離をＨ、メタル軸受３に対するメタル軸受５の相対偏芯量をΔとすると、
Δ≒δ（Ｈ−Ｌ）／Ｌ …（２）
従って、メタル軸受３，５相互間の相対的偏芯による摺動損は軸受間距離Ｈを長くするほど減少し、非扁平形モータの場合には偏芯量Δを比較的ラフに管理することができ、また、偏芯量Δは専らモータケース１及び端蓋４の央孔４ａの形成精度に依存するため、部品製造の精度管理の厳格化により一括減少も図り得る。

一方、圧入操作の際には央孔２ａ，４ａに対するメタル軸受３，５の傾き姿勢（チルト）が不可避的に生じるため、これも摺動損の要因となる。図５（Ｂ）に誇張して示す如く、軸受３，５の傾き角がθ≒δ／Ｌの場合、クリアランスがゼロになり、摺動損が偏芯量Δの場合と同等となるものの、傾き姿勢による摺動損は軸受間距離Ｈに依存せず、圧入後の姿勢修正は事実上不可能である。しかも、メタル軸受３の圧入加減は個別的操作であってその精度管理は容易でないため、メタル軸受３，５の夫々に傾き角のバラツキが発生している。

このため、一般にメタル軸受３，５の傾き角がθに満たない場合に偏芯量がΔ以下のときでも、両者の嵌め合い公差はきつめの隙間嵌め状態になるばかりか、締り嵌め状態となり易く、過度の摺動損を持つ製品が混在し、歩留まりの低下を招く。

そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題は、軸受の偏芯又は傾き姿勢による摺動損のバラツキを軽減でき、歩留まりの向上が可能の小型モータ及びその製造方法を提供することにある。

モータケースの一端面に取着して成る第１の軸受と、その一端面とは反対側の開口を塞ぐための端蓋に取着して成る第２の軸受と、第１の軸受と第２の軸受とに挿通して成るモータ軸とを備えた小型モータにおいては、第１及び第２の軸受のいずれもが確率論的に僅少でも偏芯且つ傾き姿勢にあることから、小型モータの製品群では軸受内径とモータ軸外径の嵌め合い公差が締り嵌め状態の製品やきつめの隙間嵌め状態の製品が混在している。そこで、本発明としては、第２の軸受を圧入して成る軸受保持部を有し、端蓋の央孔内に嵌合して滑り抵抗性で回転可能な軸受ホルダーを備えることを特徴とする。

軸受保持部に圧入して成る第２の軸受も軸受ホルダーに対して僅少でも偏芯且つ傾き姿勢にあるものの、軸受ホルダーを端蓋の央孔内で徐々に回動するに随伴して、第２の軸受自体も固定部としての端蓋に対して偏芯回転すると同時に、傾き角を保存しながらその軸受姿勢（軸線）の方位がすりこぎ運動で変わることになるため、図３（Ａ）に示す如く、ホルダー回動前において両軸受（３，５）の軸線（３ａ，５ａ）相互が両軸受（３，５）間で交叉しない様な締り嵌め状態の場合（イ）では、矢印のようなホルダー回動調節により軸線５ａの方位が変わり、両軸受（３，５）の軸線（３ａ，５ａ′）相互が両軸受（３，５）間のＰで交叉する様になるので、締り嵌め状態が解消して隙間嵌め状態に修正することができる（ロ）。或いは、図３（Ｂ）に示す如く、ホルダー回動前において両軸受（３，５）の軸線（３ｃ，５ｂ）相互が両軸受（３，５）間のＱで交叉しているが、その交叉角が大きく、きつめの隙間嵌め状態の場合（イ）では、矢印のようなホルダー回動調節により軸線５ｂの方位が変わり、両軸受（３，５）の軸線（３ｃ，５ｂ′）相互を平行状態に近づけて緩い隙間嵌め状態に修正することができる（ロ）。無調整では図３（Ａ）の（イ），（Ｂ）の（イ）に示す様な偏芯且つ傾き姿勢である場合が確率的に大多数であることからみて、上記ホルダー回動調節は歩留まりの大幅向上を実現する。

また、端蓋をモータケースの開口に正規に取着した後でも、第２の軸受を端蓋に対して偏芯回転できるので、調整直後に接着剤又はレーザー溶接等によるスポット固着で済み、最適調節位置の固定化が容易である。なお、軸受ホルダーの固定部に対する回転可能角度が３６０°である場合は回転方向を選ばないで済むが、左右回りを行なえば、１８０°でも構わない。

上記の軸受ホルダーは端蓋側に設けてあるが、モータケースの一端面側に設けても良く、必要ならば両方に設けても構わない。

軸受ホルダーはその回転調節可能の被操作部を一体的に備えて成ることが望ましい。回動操作の容易化を図り得る。

上記小型モータの製造方法としては、上記小型モータの組立後の運転中において軸受ホルダーを回動して小型モータの給電電流が最小値になる軸受ホルダーの回動位置で当該軸受ホルダーを端蓋又は一端面に対して固定するものである。この固定は接着剤又はレーザー溶接等によるスポット固着で良い。給電電流が最小値になるときは摺動損が最小値であることを意味するため、最適調節位置を瞬時に判断できるので、調整作業自体の迅速化に資する。

なお、本発明に係る軸受支持装置は、モータケース及び端蓋を固定部とすれば、電動機に限らず発電機にも適用でき、更に、回転軸を支承する２軸受の支持装置一般に適用できる。

軸受ホルダーの回動調節により、最小摺動損に設定できるため、歩留まりの向上を図り得る。端蓋を開口に正規に取着した後、軸受を端蓋に対して偏芯回転できるので、調整直後に接着剤又はレーザー溶接等によるスポット固着で済み、最適調節位置の固定化が容易である。また、給電電流が最小値になるときは摺動損が最小値であることを意味するため、最適調節位置を瞬時に判断できるので、調整作業自体の迅速化に資する。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例に係る小型モータの要部の組立斜視図、図２（Ａ）は同モータの組立時を示す縦断正面図、図２（Ｂ）は同モータの組立後の調整終了段階を示す縦断正面図、図３（Ａ）は同モータにおいてモータ軸が締り嵌め状態にある場合の調整態様を示す概略図、図３（Ｂ）は同モータにおいてモータ軸がきつい隙間嵌め状態にある場合の調整態様を示す概略図である。

本例の小型モータは、内側面に永久マグネット９，９と一端面２に央孔２ａとを備えた深絞りの鉄製モータケース１と、電機子８を担持つモータ軸６と、ブラシ組立体（図示せず）を保持してモータケース１の開口を塞ぐための樹脂製端蓋７と、樹脂製軸受ホルダー１０とを有する。樹脂製端蓋７には，樹脂製軸受ホルダー１０を滑り抵抗性で３６０°回転可能に嵌合する央孔７ａが形成されている。一端面２の央孔２ａには第１のメタル軸受３が圧入されている。樹脂製軸受ホルダー７は第１のメタル軸受５を圧入して成る軸受収容部１０ａを有する。また、ホルダー７はそれ自身を回転調節するためのフランジ状被操作部１０ｂ，１０ｂを一体的に備えている。

この小型モータの組立体は、図２（Ａ）に示す如く、第１の軸受３と第２の軸受５とにモータ軸６を挿通して成るものであるが、ホルダー１０の軸受収容部１０ａに圧入して成る第２の軸受５もホルダー１０に対して僅少でも偏芯且つ傾き姿勢にある。ホルダー１０を端蓋７の央孔７ａ内で徐々に回動すると、これに随伴して、第２の軸受５自体も固定部としての端蓋７に対して偏芯回転すると同時に、傾き角を保存しながらその軸受５の軸線の方位がすりこぎ運動で変わることになる。

図３（Ａ）に示す如く、ホルダー１０の回動前において両軸受３，５の軸線３ａ，５ａ相互が両軸受３，５間で交叉しない様な締り嵌め状態の場合（イ）では、矢印のようなホルダー回動調節により軸線５ａの方位が変わり、両軸受３，５の軸線３ａ，５ａ′相互が両軸受３，５間のＰで交叉する様になるので、締り嵌め状態が解消して隙間嵌め状態に修正することができる（ロ）。或いは、図３（Ｂ）に示す如く、ホルダー１０の回動前において両軸受３，５の軸線３ｃ，５ｂ相互が両軸受３，５間のＱで交叉しているが、その交叉角が大きく、きつめの隙間嵌め状態の場合（イ）では、矢印のようなホルダー回動調節により軸線５ｂの方位が変わり、両軸受３，５の軸線３ｃ，５ｂ′相互を平行状態に近づけて緩い隙間嵌め状態に修正することができる（ロ）。無調整では図３（Ａ）の（イ），（Ｂ）の（イ）に示す様な偏芯且つ傾き姿勢である場合が確率的に大多数であることからみて、ホルダー回動調節は摺動損の減少により歩留まりの大幅向上を実現する。

この調整過程は小型モータの組立後の運転中において軸受ホルダー１０を徐々に回動し、小型モータの給電電流が最小値になる軸受ホルダー１０の位置でホルダー１０の一部Ｆを端蓋７に対して接着剤又はレーザー溶接等によりスポット固着する。給電電流が最小値になるときは摺動損が最小値であることを意味するため、最適調節位置を瞬時に判断できるので、調整作業自体の迅速化に資する。

また、調整時にはフランジ状被操作部１０ｂ，１０ｂを操作して回すことができるので、調整作業の容易化を図り得る。

本発明の実施例に係る小型モータの要部の組立斜視図 （Ａ）は同モータの組立時を示す縦断正面図、（Ｂ）は同モータの組立後の調整終了段階を示す縦断正面図である。 （Ａ）は同モータにおいてモータ軸が締り嵌め状態にある場合の調整態様を示す概略図、（Ｂ）は同モータにおいてモータ軸がきつい隙間嵌め状態にある場合の調整態様を示す概略図である。 （Ａ）は小型モータにおいて軸受とモータ軸とが理想的なクリアランスにある状態を示す縦断面図、（Ｂ）は小型モータにおいて偏芯によりクリアランスが減少した状態を示す縦断面図である。 （Ａ）は小型モータにおいて偏芯によりクリアランスがゼロになった状態を示す縦断面図、（Ｂ）は小型モータにおいて軸受の傾き姿勢によりクリアランスがゼロになった状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１…モータケース
２…一端面
２ａ，４ａ，７ａ…央孔
３…第１のメタル軸受
４，７…端蓋
５…第２のメタル軸受
６…モータ軸
８…電機子
９…永久磁石
１０…樹脂製軸受ホルダー
１０ａ…軸受収容部
１０ｂ…フランジ状被操作部
Ｆ…ホルダーの一部

Claims (4)

1. モータケースの一端面に取着して成る第１の軸受と、前記一端面とは反対側の開口を塞ぐための端蓋に取着して成る第２の軸受と、前記第１の軸受と前記第２の軸受とに挿通して成るモータ軸とを備えた小型モータにおいて、
   前記第２の軸受を圧入して成る軸受保持部を有し、前記端蓋の央孔内に嵌合して滑り抵抗性で回転可能な軸受ホルダーを備えることを特徴とする小型モータ。
2. モータケースの一端面に取着して成る第１の軸受と、前記一端面とは反対側の開口を塞ぐための端蓋に取着して成る第２の軸受と、前記第１の軸受と前記第２の軸受とに挿通して成るモータ軸とを備えた小型モータにおいて、
   前記第１の軸受を圧入して成る軸受保持部を有し、前記一端面の央孔内に嵌合して滑り抵抗性で回転可能な軸受ホルダーを備えることを特徴とする小型モータ。
3. 請求項１又は請求項２において、前記軸受ホルダーはその回転調節可能の被操作部を一体的に備えて成ることを特徴とする小型モータ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に規定する小型モータの製造方法であって、前記小型モータの組立後の運転中において前記軸受ホルダーを回動して前記小型モータへの給電電流が最小値になる前記軸受ホルダーの回動位置で当該軸受ホルダーを前記端蓋又は前記一端面に対して固定することを特徴とする小型モータの製造方法。

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