JP2006129583A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】被収容部材が収容される収容範囲においてシャフトの内周の圧入による変形を抑制することができるモータを提供する。
【解決手段】モータは、中央孔１１ａを有するロータコア１１と、中央孔１１ａに圧入される略円筒状のシャフト７と、シャフト７の内部にロータコア１１の軸方向一端側と軸方向に重なる収容範囲Ｘ２で配置されるロッド部材（被収容部材）とを備える。シャフト７の内部の収容範囲Ｘ２には雌ねじ７ａが形成される。ロッド部材は、ステータに対して回転不能且つ軸方向に移動可能に設けられ、雌ねじ７ａに螺合される雄ねじを有する。シャフト７は、ロータコア１１の中央孔１１ａに対して、収容範囲Ｘ２を除く軸方向他端側の圧入範囲Ｘ１で圧入される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コアにシャフトが圧入されるモータに関するものである。

従来、モータとしては、例えば、ロータコアの中央孔にシャフトが圧入されて固定されたものがある。そして、このような圧入構造としては、例えば、シャフトの外周に溝（周方向に４つの四ツ溝）を形成することでシャフトの径方向外側に突出する部分を形成して、ロータコアの中央孔に圧入するものがある（例えば、非特許文献１参照）。又、例えば、シャフトの外周にローレット加工を施して、ロータコアの中央孔に圧入するものがある（例えば、非特許文献１参照）。
「小型モータの回転子」，日本電装公開技報（デンソー公開技報），日本電装株式会社（株式会社デンソー），１９９１年９月１５日，整理番号８０−０７９

ところで、上記のようなモータのシャフトは、その内部に被収容部材を収容すべく略円筒状とされることがある。例えば、ロータコアに圧入されるシャフトの内部（内周）に雌ねじを形成し、その雌ねじに螺合される雄ねじが形成された被収容部材としてのロッド部材をステータに対して回転不能且つ軸方向に移動可能に設け、ロータコア及びシャフトを回転させることでロッド部材を軸方向に駆動するモータの場合等である。このような構成では、ロータコアの軸方向一端側と軸方向に重なる範囲（収容範囲）にロッド部材の一部を配置することで、モータの軸方向長さを短くすることができる。

しかしながら、上記のように圧入されるシャフトには、径方向内側に圧力がかかるため、その内周が変形してしまうという虞がある。このことは、例えば、上記のようなシャフトの内周の雌ねじが変形してしまいロッド部材（被収容部材）を正常に設けることができなくなるといった原因となる。尚、コアにシャフトを（圧入せず）接着固定する構造もあるが、この構造では耐衝撃性や耐熱性が低い。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被収容部材が収容される収容範囲においてシャフトの内周の圧入による変形を抑制することができるモータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、中央孔を有するコアと、前記中央孔に圧入される略円筒状のシャフトと、前記シャフトの内部に、前記コアの軸方向一端側と軸方向に重なる収容範囲で配置される被収容部材とを備えたモータであって、前記シャフトは、前記コアの前記中央孔に対して、前記収容範囲を除く軸方向他端側の圧入範囲で圧入された。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記コアは、複数のコアシートが積層されてなる積層コアであって、前記圧入範囲に対応した前記コアシートにおける前記中央孔と対応した積層前中央孔には、径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片が形成され、前記圧入片は、軸方向に隣り合う前記コアシート毎に、周方向にずれた位置に配置された。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記コアは、複数のコアシートが積層されてなる積層コアであって、前記圧入範囲に対応した前記コアシートにおける前記中央孔と対応した積層前中央孔には、径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片が形成され、前記コアシートは、前記圧入片が周方向に一致するように積層され、前記シャフトの前記収容範囲における前記圧入片と周方向にずれた位置には径方向内側に凹設される凹部が形成された。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記コアは、複数のコアシートが積層されてなる積層コアであって、前記圧入範囲に対応した前記コアシートにおける前記中央孔と対応した積層前中央孔を形成する内周縁部は、軸方向に傾斜された。

請求項５に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記シャフトの前記圧入範囲にはセレーション形状のセレーション部が形成され、前記中央孔の前記圧入範囲には前記セレーション部に対応した被セレーション部が形成され、前記セレーション部は前記被セレーション部にピッチ円径で圧入された。

請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記シャフトは、前記圧入範囲内における前記軸方向一端側の小圧入範囲で前記軸方向他端側より小さい圧入力で圧入された。

請求項１に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記コアは、ステータに対して回転されるロータコアであって、前記シャフトの内部の前記収容範囲には雌ねじが形成され、前記被収容部材は、前記ステータに対して回転不能且つ軸方向に移動可能に設けられ、前記雌ねじに螺合される雄ねじが形成されたロッド部材である。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、シャフトは、コアの中央孔に対して、被収容部材が配置される収容範囲を除く軸方向他端側の圧入範囲で圧入されるため、前記収容範囲においては、圧入によるシャフトの内周の変形が抑制される。よって、被収容部材をシャフトの内部の前記収容範囲に正常（良好）に配置することができる。

請求項２に記載の発明によれば、圧入範囲に対応したコアシートにおける中央孔と対応した積層前中央孔には径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片が形成され、その圧入片は、軸方向に隣り合う（重なり合う）コアシート毎に、周方向にずれた位置に配置されるため、シャフトに加わる圧力が周方向に略均等に分散される（局部的に集中しない）。よって、圧入によるシャフトの内周の変形が抑制される。

請求項３に記載の発明によれば、圧入範囲に対応したコアシートにおける中央孔と対応した積層前中央孔には、径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片が形成され、コアシートは、圧入片が周方向に一致するように積層されるため、圧入範囲においてシャフトに加わる圧力が圧入片と周方向に対応した（一致した）位置で局部的に集中する。しかし、シャフトの収容範囲における圧入片と周方向にずれた位置には径方向内側に凹設される凹部が形成されるため、収容範囲においては局部的な圧力が緩和され、圧入によるシャフトの内周の変形が抑制される。

請求項４に記載の発明によれば、圧入範囲に対応したコアシートにおける中央孔と対応した積層前中央孔を形成する内周縁部は、軸方向に傾斜されるため、シャフトにかかる圧力が径方向内側以外の軸方向に分散される。よって、圧入によるシャフトの内周の変形が抑制される。

請求項５に記載の発明によれば、シャフトの圧入範囲にはセレーション形状のセレーション部が形成され、中央孔の圧入範囲にはセレーション部に対応した被セレーション部が形成され、セレーション部は被セレーション部にピッチ円径で圧入されるため、シャフトにかかる圧力が径方向内側以外の周方向に分散される。よって、圧入によるシャフトの内周の変形が抑制される。

請求項６に記載の発明によれば、シャフトは、圧入範囲内における軸方向一端側、即ち収容範囲に近い側の小圧入範囲で軸方向他端側より小さい圧入力で圧入されるため、収容範囲においては、圧入によるシャフトの内周の変形が更に抑制される。

請求項７に記載の発明によれば、圧入によるシャフトの雌ねじの変形が抑制されロッド部材をシャフトの内部の収容範囲に正常に（良好に雄ねじが雌ねじに螺合するように）配置することができる。よって、ロータコア及びシャフトを回転させることでロッド部材を軸方向に良好に駆動させることができる。

本発明によれば、被収容部材が収容される収容範囲においてシャフトの内周の圧入による変形を抑制することができるモータを提供することができる。

以下、本発明を埋込磁石型のモータに具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。図１に示すように、モータは、ハウジング１とステータ２とロータ３と、被収容部材としてのロッド部材４とを備える。

ハウジング１は、略有底筒状のケース５と、ケース５の開口部（図１中、上端部）を閉塞するための蓋部６とを備える。そして、ステータ２はケース５の内周面に固定される。又、ロータ３はそのシャフト７の両端がケース５及び蓋部６に設けられた軸受５ａ，６ａに支持されることでステータ２の内側に回転可能に収容される。

ステータ２は、略円筒状に形成され、周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティースを有したステータコア８と、ティースにインシュレータ９を介して巻回された巻線１０とを備える。尚、ステータコア８は、複数のステータ用コアシートが積層されてなる。

ロータ３は、図１及び図２に示すように、前記シャフト７と、コアとしてのロータコア１１と、複数の永久磁石１２とを備える。
ロータコア１１は、図２に示すように、それぞれ円盤状の第１及び第２のコアシート２１，２２がそれぞれ複数積層されてなる積層コアである。

第１及び第２のコアシート２１，２２において、それぞれ中央には軸方向に貫通した積層前中央孔２１ａ，２２ａが形成され、外周側には軸方向に貫通した磁石保持孔２１ｂ，２２ｂが周方向に複数（図中、２つのみ図示）形成されている。

そして、第１のコアシート２１の積層前中央孔２１ａの内径はシャフト７の外径より大きく設定されている。又、第２のコアシート２２の積層前中央孔２２ａの内径はシャフト７の外径と略同じであってシャフト７が圧入可能な径に設定されている。

そして、複数の第１のコアシート２１と複数の第２のコアシート２２とは、軸方向でそれぞれ（群同士で）まとまって積層される。尚、本実施の形態の第１及び第２のコアシート２１，２２は外周縁近傍に形成された嵌合凹部と嵌合凸部にてかしめ固定されている。

このように構成されるロータコア１１には、前記積層前中央孔２１ａ，２２ａが軸方向に連続して配置されることで中央孔１１ａが形成される。又、磁石保持孔２１ｂ，２２ｂも軸方向に連続して配置され、その孔にはそれぞれ永久磁石１２が収容保持（本実施の形態では収容されて固着）される。

そして、ロータコア１１の中央孔１１ａにはシャフト７が圧入される。詳しくは、シャフト７は、略円筒状に形成され、その内部における軸方向一端側には雌ねじ７ａが形成されている。そして、シャフト７は、雌ねじ７ａが形成されていない部分である軸方向他端側が第２のコアシート２２と対応した範囲（図２中、圧入範囲Ｘ１）で中央孔１１ａに対して圧入される。そして、シャフト７の雌ねじ７ａが形成された部分はロータコア１１の軸方向一端側の第１のコアシート２１と対応した軸方向の範囲（図２中、収容範囲Ｘ２）に重なるように配置される。尚、この圧入は、シャフト７の軸方向他端側を中央孔１１ａの軸方向一端側から挿入し、シャフト７を軸方向の他方向（図２中、下方向）に移動させていくことで行われる。又、本実施の形態の略円筒状のシャフト７の肉厚（径方向の肉厚）は、該シャフト７の外径の１０パーセント以下に設定されている。

そして、ロータ３（シャフト７、ロータコア１１及び永久磁石１２）は、図１に示すように、そのシャフト７の雌ねじ７ａが形成された側が蓋部６側に配置されるように、シャフト７が前記軸受５ａ，６ａに回転可能に支持される。

ロッド部材４には、図１に示すように、軸方向他端側に前記雌ねじ７ａに螺合可能な雄ねじ４ａが形成され、軸方向中間部に周方向係合部４ｂが形成されている。周方向係合部４ｂは、周方向に係合可能な形状であって、本実施の形態では軸方向から見て四角形に形成されている。一方、前記蓋部６の中央には、その内壁が軸方向から見て四角形の軸方向に貫通する（ハウジング１の内外を連通する）筒部６ｂが立設されている。そして、ロッド部材４は、周方向係合部４ｂが筒部６ｂ内に配置されて軸方向一端側が外部に突出するように、雄ねじ４ａが雌ねじ７ａに螺合されて設けられる。これにより、ロッド部材４は周方向係合部４ｂが筒部６ｂの内壁に周方向に係合することでステータ２に対して回転不能とされる。又、筒部６ｂの軸方向他端側には軸方向内側に突出するストッパ６ｃが形成され、筒部６ｂの軸方向一端側には軸方向内側に突出するストッパ３１が固定される。これにより、ロッド部材４は、周方向係合部４ｂがストッパ６ｃ，３１に当接するまでの範囲でステータ２及びロータ３に対して軸方向に移動可能とされる。尚、ロッド部材４の軸方向一端側は、図示しない被駆動部に連結されることになる。

このように構成されたモータでは、ロータ３を回転駆動させると、雌ねじ７ａ及び雄ねじ４ａの作用によりロッド部材４が軸方向に駆動される。
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。

（１）シャフト７は、ロータコア１１の中央孔１１ａに対して、ロッド部材４が配置される（可能性がある）収容範囲Ｘ２を除く軸方向他端側の圧入範囲Ｘ１で圧入されるため、収容範囲Ｘ２においては、圧入によるシャフト７の内周（雌ねじ７ａ）の変形が抑制される。よって、ロッド部材４をシャフト７の内部の収容範囲Ｘ２に正常に（良好に雄ねじ４ａが雌ねじ７ａに螺合するように）配置することができる。よって、ロータ３（シャフト７、ロータコア１１及び永久磁石１２）を回転させることでロッド部材４を軸方向に良好に駆動させることができる。尚、勿論、圧入にて固定する構造であるため、コアにシャフトを（圧入せず）接着固定する構造に比べて耐衝撃性や耐熱性を高くすることができる。又、このモータは、ロータコア１１の軸方向一端側と軸方向に重なる範囲（収容範囲Ｘ２）にロッド部材４を配置する（配置可能とする）構成としたことで、モータ全体の軸方向長さの短縮化を図っている。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、シャフト７は、圧入範囲Ｘ１内では同じ圧入力で圧入されるように構成した（複数の第２のコアシート２２の積層前中央孔２２ａの内径が全て同じに設定されるとした）が、圧入範囲Ｘ１内における軸方向一端側の小圧入範囲Ｘ３（図３参照）で軸方向他端側より小さい圧入力で圧入されるように構成を変更してもよい。即ち、図３に示すように、上記実施の形態の第２のコアシート２２を２種類の第３及び第４のコアシート４１，４２に変更する。そして、軸方向一端側（第１のコアシート２１側であって、図３中、上側）に配置される各第３のコアシート４１の積層前中央孔４１ａの内径を、軸方向他端側に配置される各第４のコアシート４２の積層前中央孔４２ａの内径より若干大きく設定する。尚、勿論、第３及び第４のコアシート４１，４２の積層前中央孔４１ａ，４２ａの内径はシャフト７が圧入可能な径から逸脱しない範囲で設定されている。又、図３では、積層前中央孔４１ａ，４２ａの内径を同じに図示している。

このようにすると、シャフト７は、圧入範囲Ｘ１内における軸方向一端側、即ち収容範囲Ｘ２（雌ねじ７ａ）に近い側の小圧入範囲Ｘ３で軸方向他端側より小さい圧入力で圧入されるため、収容範囲Ｘ２においては、圧入によるシャフト７の内周（雌ねじ７ａ）の変形が更に抑制される。尚、勿論、軸方向一端側（雌ねじ７ａ側）が小さい圧入力となれば、圧入力が３つ以上変化するように構成（コアシート）を変更してもよい。

・上記実施の形態の第２のコアシート２２を、図４に示す第５のコアシート４３に変更してもよい。第５のコアシート４３の積層前中央孔４３ａを形成する内周縁部４３ｂは、軸方向（圧入時にシャフト７を移動させていく方向であって、図４中、下方向）に傾斜されている。このようにすると、シャフト７にかかる圧力が径方向内側以外の軸方向に分散されるため、圧入によるシャフト７の内周の変形が抑制される。

・上記実施の形態では、第２のコアシート２２の積層前中央孔２２ａの形状を軸方向から見て単なる円形としたが、他の形状に変更してもよい。
例えば、上記実施の形態の第２のコアシート２２を、図５及び図６に示す第６のコアシート４４に変更してもよい。第６のコアシート４４の積層前中央孔４４ａには、図６に示すように、径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片４４ｂが形成されている。言い換えると、積層前中央孔４４ａには、径方向外側に延びる周方向に多数の凹部４４ｃが形成されている。そして、圧入片４４ｂは、軸方向に隣り合う（重なり合う）第６のコアシート４４毎に、周方向にずれた位置に配置される。言い換えると、軸方向に隣り合う（重なり合う）第６のコアシート４４における圧入片４４ｂは、互いに軸方向に隣り合う第６のコアシート４４の凹部４４ｃと周方向に一致する位置に配置される。

このようにすると、シャフト７に加わる圧力が周方向に略均等に分散される（局部的に集中しない）ため、圧入によるシャフト７の内周の変形が抑制される。
又、例えば、図７及び図８（ａ）に示すように、上記実施の形態の第２のコアシート２２を、上記第６のコアシート４４に変更し、該第６のコアシート４４を前記圧入片４４ｂが周方向に一致するように積層してもよい。そして、上記実施の形態のシャフト７を、図７及び図８（ｂ）に示すシャフト４５に変更する。このシャフト４５には、前記収容範囲Ｘ２（雌ねじ４５ａが形成されロッド部材４が配置される範囲）における圧入片４４ｂと周方向にずれた位置に、径方向内側に凹設される凹部４５ｂ（図８（ｂ）参照）が形成さる。尚、凹部４５ｂは、第６のコアシート４４の軸方向一端から連続するように形成されれば、形成される範囲（収容範囲Ｘ２）を変更してもよく、例えばシャフト４５の軸方向一端部（図７中、上端部）までの範囲としてもよい。

このようにすると、圧入片４４ｂが周方向に一致するように積層されるため、圧入範囲Ｘ１においてシャフト４５に加わる圧力が圧入片４４ｂと周方向に対応した（一致した）位置で局部的に集中する。しかし、シャフト４５の収容範囲Ｘ２における圧入片４４ｂと周方向にずれた位置には径方向内側に凹設される凹部４５ｂが形成されるため、収容範囲Ｘ２においては局部的な圧力が緩和され、圧入によるシャフト４５の内周の変形が抑制される。

又、例えば、上記実施の形態の第２のコアシート２２を、図９に示す第７のコアシート４６に変更し、上記実施の形態のシャフト７を、図９に示すシャフト４７に変更してもよい。シャフト４７の前記圧入範囲にはセレーション形状のセレーション部４７ａが形成され、第７のコアシート４６の積層前中央孔（中央孔の前記圧入範囲）にはセレーション部４７ａに対応した被セレーション部４６ａが形成され、セレーション部４７ａは被セレーション部４６ａにピッチ円径（図９中、一点鎖線参照）で圧入されている。このようにすると、シャフト４７にかかる圧力が径方向内側以外の周方向に分散されるため、圧入によるシャフト４７の内周の変形が抑制される。

・上記実施の形態のシャフト７の外周における少なくとも圧入範囲Ｘ１に、溝（例えば周方向に４つの四ツ溝）を形成することでシャフトの径方向外側に突出する部分を形成してもよいし、ローレット加工を施してもよい。

・上記実施の形態では、シャフト７の内部（収容範囲Ｘ２）に配置される被収容部材をロッド部材４としたが、これに限定されず、略円筒状のシャフトの内部（収容範囲）に配置される他の被収容部材に変更してもよい。他の被収容部材に変更しても、収容範囲においては圧入によるシャフトの内周の変形が抑制されるため、被収容部材をシャフト７の内部の収容範囲に正常に（良好に）配置することができる。

・上記実施の形態では、ロータコア１１は第１及び第２のコアシート２１，２２が積層されてなる積層コアであるとしたが、これに限定されず、同様の形状であればよく、例えば、磁性粉体を焼結して形成してもよい。

・上記実施の形態では、埋込磁石型のモータに具体化したが、その他のモータ（例えばブラシ付き直流モータ）に具体化してもよい。又、上記実施の形態では、ロータコア１１にシャフト７が圧入される構成のモータに具体化したが、これに限定されず、ステータコア（その中央孔）に略円筒状のシャフトが圧入される構成のモータ（例えば、アウターロータ型ブラシレスモータ等）において同様の構成で具体化してもよい。

本実施の形態におけるモータの断面図。 本実施の形態におけるロータの断面図。 別例におけるロータの断面図。 別例におけるロータの断面図。 別例におけるロータの断面図。 別例におけるロータを説明するための模式図。 別例におけるロータの断面図。 （ａ）別例におけるロータを説明するための模式図。（ｂ）同じくシャフトを説明するための断面図。 別例におけるロータを説明するための模式図。

符号の説明

２…ステータ、４…ロッド部材（被収容部材）、４ａ…雄ねじ、７，４５，４７…シャフト、７ａ，４５ａ…雌ねじ、１１…ロータコア（コア）、１１ａ…中央孔、２１，４３，４４…第１、第５及び第６のコアシート（コアシート）、４３ａ，４４ａ…積層前中央孔、４３ｂ…内周縁部、４４ｂ…圧入片、４５ｂ…凹部、４６ａ…被セレーション部、４７ａ…セレーション部、Ｘ１…圧入範囲、Ｘ２…収容範囲、Ｘ３…小圧入範囲。

Claims (7)

1. 中央孔を有するコアと、
   前記中央孔に圧入される略円筒状のシャフトと、
   前記シャフトの内部に、前記コアの軸方向一端側と軸方向に重なる収容範囲で配置される被収容部材と
   を備えたモータであって、
   前記シャフトは、前記コアの前記中央孔に対して、前記収容範囲を除く軸方向他端側の圧入範囲で圧入されたことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記コアは、複数のコアシートが積層されてなる積層コアであって、
   前記圧入範囲に対応した前記コアシートにおける前記中央孔と対応した積層前中央孔には、径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片が形成され、
   前記圧入片は、軸方向に隣り合う前記コアシート毎に、周方向にずれた位置に配置されたことを特徴とするモータ。
3. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記コアは、複数のコアシートが積層されてなる積層コアであって、
   前記圧入範囲に対応した前記コアシートにおける前記中央孔と対応した積層前中央孔には、径方向内側に延びる周方向に多数の圧入片が形成され、
   前記コアシートは、前記圧入片が周方向に一致するように積層され、
   前記シャフトの前記収容範囲における前記圧入片と周方向にずれた位置には径方向内側に凹設される凹部が形成されたことを特徴とするモータ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記コアは、複数のコアシートが積層されてなる積層コアであって、
   前記圧入範囲に対応した前記コアシートにおける前記中央孔と対応した積層前中央孔を形成する内周縁部は、軸方向に傾斜されたことを特徴とするモータ。
5. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記シャフトの前記圧入範囲にはセレーション形状のセレーション部が形成され、
   前記中央孔の前記圧入範囲には前記セレーション部に対応した被セレーション部が形成され、
   前記セレーション部は前記被セレーション部にピッチ円径で圧入されたことを特徴とするモータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記シャフトは、前記圧入範囲内における前記軸方向一端側の小圧入範囲で前記軸方向他端側より小さい圧入力で圧入されたことを特徴とするモータ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記コアは、ステータに対して回転されるロータコアであって、
   前記シャフトの内部の前記収容範囲には雌ねじが形成され、
   前記被収容部材は、前記ステータに対して回転不能且つ軸方向に移動可能に設けられ、前記雌ねじに螺合される雄ねじが形成されたロッド部材であることを特徴とするモータ。

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