JP2007205505A - 焼結含油軸受及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結含油軸受の長寿命化を図ること、製造工数を削減することを主な目的とする。
【解決手段】焼結含油軸受３０は、内周部材３２と外周部材３１とを有し、外周部材３１の他端が内周部材３２の他端よりも軸方向に突出するようにオフセットされている。外周部材３１の円周端面３１Ａは、回転電機１側の軸受部２６のエンド部２６Ａに当接しており、エンド部２６Ａと内周部材３２の円周端面３２Ａとの間のクリアランスに潤滑油の貯溜部５０が形成されている。軸受部２６及び焼結含油軸受３０が傾斜したときでも、貯溜部５０の潤滑油は常に外周部材３１の他端部の少なくとも一部に接するので、ここから潤滑油を回転軸７に供給できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結含油軸受、焼結含油軸受を備える回転電機に関する。

回転電機の回転子を支持する軸受には、一体形状の焼結体に潤滑油を滲み込ませた焼結含油軸受を使用することがある。焼結含油軸受は、ステータに固定された有底筒状の軸受部に圧入されており、回転子の軸線方向における焼結含油軸受の円周端面と軸受部の端面（エンド部の内面）との間には一定のクリアランスが設けられている（例えば、特許文献１参照）。このクリアランスは、焼結含油軸受から滲み出した潤滑油を一時的に保持する油溜まりとして用いられる。油溜まりにある潤滑油は、焼結含油軸受に接する部分から毛細管現象によって焼結含油軸受内に吸収され、再び回転子の潤滑に使用される。
特開２０００−１５２５５０号公報

このような構成を有する従来の焼結含油軸受を備える回転電機は、ステータ側を回転駆動させる装置の筐体などに固定し、回転子を他の装置の回転駆動部に連結させて使用される。ここで、他の装置に取り付ける際の回転電機の取り付け角度によっては、クリアランスに溜まっている潤滑油の液面が焼結含油軸受の円周端面及びその近傍に接しなくなり、潤滑油を焼結含油軸受に供給できなくなることがあった。また、他の装置の姿勢が変化する場合には、そのような変化によっても、潤滑油の液面が焼結含油軸受の円周端面及びその近傍に接しなくなって潤滑油を焼結含油軸受に供給できなくなることがあった。

さらに、焼結含油軸受と軸受部の端面との間にクリアランスを形成するためには、焼結含油軸受を軸受部に位置決めして精度良く固定する必要がある。位置決め精度を向上させるためには、軸受部の内側や、焼結含油軸受の外周などに位置決め用の突起や段差を形成する必要があるが、このような作業は製造コストを増大させる原因になる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、焼結含油軸受の長寿命化を図ること、製造工数を削減することを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ブラケットに凹設された軸受部内に収容され、回転軸を回転自在に支持する焼結含油軸受であって、複数の部材を組み合わせて構成され、内周部分に対して外周部分を前記回転軸の軸線方向にオフセットさせることで前記軸受部のエンド部に当接させる端面を形成してあることを特徴とする焼結含油軸受とした。
この焼結含油軸受は、複数の部材を組み合わせた構造を有するタイプにおいて、外周部分を内周部分に対してオフセットさせてあるので、外周部分を軸受部のエンド部に当接させることができる。外周部分と内周部分とエンド部とで潤滑油を貯溜するクリアランスが形成されるので、焼結含油軸受及び軸受部が傾いたときでも、常に焼結含油軸受の外周部分の少なくとも一部が潤滑油に接触する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の焼結含油軸受において、外周部材の外周に軸線方向に沿って通気溝が形成されていることを特徴とする。
この焼結含油軸受は、通気溝が軸受部内の気圧と外部の気圧の差を減少させるように機能する。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の焼結含油軸受において、前記回転軸に摺接して前記内周部分となる内周部材と、前記内周部材の外周を囲む前記外周部分となる外周部材とを有し、前記外周部材は、外周面及び軸線方向の一方の円周端面で前記軸受部に接触しており、前記外周部材の軸線方向の他方の円周端面が前記内周部材の円周端面よりも軸線方向に突出していることを特徴とする。
この焼結含油軸受は、内周部材と外周部材とを組み合わせた構造を有する。外周部材の円周端面が軸受部のエンド部に当接し、外周部材の外周が軸受部の内周に当接する。これによって、外周部材が位置決めされ、外周部材を介して内周部材が位置決めされる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の焼結含油軸受と、前記軸受部と、前記軸受部に回転不能に連結される固定子と、前記焼結含油軸受に支持される前記回転軸を備える回転子と、を有する回転電機とした。
この回転電機は、回転軸が重力方向に対して斜めに設置されたときでも焼結含油軸受の少なくとも一部に軸受部内の潤滑油が常に接するようになる。

本発明によれば、内周部分に対して外周部分をオフセットさせ、軸受部側に滞溜する潤滑油を焼結含油軸受に常に供給できるようにしたので、回転軸の確実に潤滑できるようになる。潤滑油を焼結含油軸受に吸収させ易くなるので、潤滑油の化学的劣化を抑制できる。また、外周部分を軸受部に当接させる構成にしたので、焼結含油軸受の位置決めが容易になり、従来の構造に比べて製造工数を削減できる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に焼結含油軸受を備える回転電機の概略構成を示す。回転電機１は、有底筒状のヨーク２の内周に永久磁石３を圧入した固定子を有する車両用ファンモータである。ヨーク２の底部に相当するエンド部４の中央には、凹部４Ａが形成されており、ここに軸受５を介して回転子６の回転軸７の一端部が軸支されている。回転子６は、回転軸７にティース８が固定されており、ティース８の外周には被覆された導線９を巻き回すことでコイル１０が形成されている。導線９は、回転軸７の他端部側に引き出され、回転軸７に固定されたコンミテータ１１に電気的に接続されている。回転軸７の他端部は、ヨーク２の開口を覆うようにヨーク２に固定されるブラケット２０に回転自在に支持される。

図１及び図２に示すように、ブラケット２０は、略円盤形状を有し、中央部２１が回転軸７の他端部を受け入れ可能に凹設されている。中央部２１には、ブラシホルダ２２が周方向に等間隔で４つ固定されている。各ブラシホルダ２２には、導電性を有するブラシ２３が１つずつ収容されている。ブラシ２３は、弾性部材であるコイルバネ２４によって内周面が回転子６のコンミテータ１１に摺接するように付勢されている。なお、各ブラシ２３には、被覆された導線２５が電気的に接続されており、不図示のターミナルから電源に接続可能になっている。さらに、ブラケット２０の中央には、軸受部２６が外側に突出するようにブラケット２０と一体に凹設されている。軸受部２６は、有底筒形状を有している。また、図示されていない構造として、軸受部２６の底部に相当するエンド部２６Ａの中央をさらに外側に突出させることで強度を確保すると共に、潤滑油を貯溜可能な領域を増大させることが可能である。

軸受部２６には、焼結含油軸受３０が圧入により固定されている。焼結含油軸受３０は、外周部分になる外周部材３１と、外周部材３１の内周側に配置されて内周部分になる内周部材３２とから構成され、それぞれが焼結体から製造されている。

図３及び図４に示すように、外周部材３１は、筒状の本体３３と、本体３３の一端部（エンド部２６Ａに向かう方向と反対側）を径方向内側に環状に延出させた基端部３４とからなる。基端部３４の内径は、回転軸７の外径よりも十分に大きい。さらに、基端部３４の他端側は切り欠き３５が形成されている。切り欠き３５は、基端部３４の内周面から環状に形成されており、切り欠き３５の外縁は段差３６になっている。
また、本体３３の他端部の外周は、軸受部２６に挿入し易いようにテーパ面になっている。本体３３の内周には、溝３７が周方向に等間隔に４箇所設けられている。さらに、外周には通気溝３８が周方向に一箇所形成されている。通気溝３８の形成位置に合わせて円周端面３１Ａには溝３８Ａが径方向に沿って形成されている。通気溝３８（及び溝３８Ａ）は、回転軸７を回転させたときに軸受部２６内の気圧が高くなって潤滑油が軸受部２６から流出することを防止する役割を有する。

内周部材３２は、筒状の本体４０の他端部側が径方向外側に拡径したフランジ部４１になっている。本体４０の外径は、外周部材３１の切り欠き３５に嵌入可能な大きさである。本体４０の内径は、外周部材３１の基端部３４の内径よりも小さく、かつ回転軸７の外径に略等しい。本体４０の一端部の内周側は、一端に向けて開くテーパ面４０Ａを有し、本体４０から回転軸７を伝わって流れ出る潤滑油を切る構造になっている。フランジ部４１の外径は、外周部材３１の本体３３の内周に嵌入可能な大きさである。

ここで、内周部材３２の長さは、外周部材３１よりも短く、内周部材３２を外周部材３１に嵌入させると、内周部材３２の円周端面３２Ａは、外周部材３１の円周端面３１Ａよりも内部に配置される。つまり、外周部材３１の円周端面３１Ａは、内周部材３２に対して軸線方向にオフセットされている。なお、外周部材３１と内周部材３２とによって、内部に環状の空間４５が形成される。この空間４５には潤滑油を貯溜させることができる。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
ブラケット２０に焼結含油軸受３０を圧入する。外周部材３１の外周面が軸受部２６の内周面に密接する。外周部材３１の通気溝３８（及び溝３８Ａ）と軸受部２６とで、貯溜部５０側と外部とを連通させる通気孔が形成される。さらに、円周端面３１Ａが軸受部２６のエンド部２６Ａの内面に当接する。このとき、エンド部２６Ａと、外周部材３１と、内周部材３２の円周端面３２Ａとの間にクリアランスが形成され、ここに潤滑油の貯溜部５０が形成される。
内周部材３２は、ブラケット２０（軸受部２６）に直接には接触しないので、内周部材３２は外周部材３１を介してブラケット２０に支持される。さらに、回転軸７の他端部を内周部材３２に挿入する。このとき、回転軸７は、外周部材３１には接しない。

回転電機１を回転駆動させると、回転軸７が焼結含油軸受３０に支持されつつ回転する。回転軸７の回転によって毛細管現象が発生して、内周部材３２内に蓄積されている潤滑油が内周部材３２の内周面と回転軸７の境界に滲み出して、回転軸７の回転を潤滑する。

内周部材３２には、外周部材３１に貯溜されている潤滑油、又は外周部材３１との間に形成された空間４５に貯溜されている潤滑油が毛細管現象によって吸収される。なお、回転軸７を潤滑して余剰となった潤滑油は、回転軸７を伝って貯溜部５０に滴下し貯溜される。また、空間４５に貯溜されている潤滑油は、外周部材３１の内周に刻まれた溝３７を通して貯溜部５０に供給される。貯溜部５０の潤滑油は、外周部材３１に吸い込まれたりして、間接的に内周部材３２に供給される。

ここで、回転軸７が水平に配置されているときには、貯溜部５０の潤滑油は、外周部材３１及び内周部材３２に接触し、接触部分及び溝３７を通して焼結含油軸受３０に吸収される。軸受部２６が重力方向の下側に配置されている場合には、貯溜部５０の潤滑油は、外周部材３１の全周に略均等に接しており、ここから焼結含油軸受３０に吸収される。
また、回転電機１を他の装置に取り付ける際の取り付け角度や、他の装置が移動したりすると、貯溜部５０の潤滑油の液面が焼結含油軸受３０の軸線（回転軸の軸線）に対して傾く。外周部材３１の円周端面３１Ａは、軸受部２６のエンド部２６Ａの内面に当接しているので、従来の構成では潤滑油が焼結含油軸受に接触しなくなるような角度になっても、図５に示すように外周部材３１の少なくとも一部は、潤滑油ＬＯは常に接する。そして、このように潤滑油ＬＯに接する部分を通して潤滑油ＬＯが外周部材３１又は空間４５経由で内周部材３２に供給され、回転軸７を潤滑する。

この実施の形態では、外周部材３１の円周端面３１Ａを軸受部２６のエンド部２６Ａに当接させるようにしたので、回転電機１等が傾斜しても貯溜部５０内の潤滑油を常に回転軸７に供給することが可能になる。また、従来の構成に比べて焼結含油軸受３０と潤滑油の接触面積を大きくすることができるので、毛細管現象を発生させ易くなってエンド部２６Ａなどに潤滑油の薄膜が形成され難くなる。その結果、潤滑油の化学的な劣化を抑制できるので、焼結含油軸受３０の寿命が長くなる。
外周部材３１をエンド部２６Ａに直接に突き当てる構成のため、従来のように焼結含油軸受の位置決め用の溝などを設ける必要がなくなり、製造工数を削減できる。
焼結含油軸受３０を内周部材３２と外周部材３１の２部材からなる構造にしたので、前記したような構成を製造し易い。

なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、焼結含油軸受３０は、２部材からなる構造に限定されずに３部材以上を組み合わせた構成でも良い。
回転電機１の構成は、実施の形態に示すものに限定されない。ブラケット２０と軸受部２６とを別体で構成しても良い。また、ヨーク２側の軸受５に実施の形態のような焼結含油軸受を使用しても良い。
焼結含油軸受３０を備える装置は、回転電機１に限定されない。回転軸を軸支する装置であれば車両用ファンモータや、車両用ブロワモータなど、如何なる装置でも良い。

本発明の実施の形態に係る焼結含油軸受を備える装置の一例としての回転電機の構成を示す図である。 図１のＡ矢視図であって、ブラケットの構成を示す図である。 図１のＢ矢視図であって、焼結含油軸受を示す図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 焼結含油軸受を傾斜させた形態の一例を示す図である。

符号の説明

１ 回転電機
２ ヨーク（固定子）
３ 永久磁石（固定子）
６ 回転子
７ 回転軸
２６ 軸受部
２６Ａ エンド部
３０ 焼結含油軸受
３１ 外周部材（外周部分）
３１Ａ 円周端面（端面）
３２ 内周部材（内周部分）
３２Ａ 円周端面
３８ 通気溝

Claims (4)

1. 凹形状を有する軸受部内に収容され、回転軸を回転自在に支持する焼結含油軸受であって、複数の部材を組み合わせて構成され、内周部分に対して外周部分を前記回転軸の軸線方向にオフセットさせることで前記軸受部のエンド部に当接させる端面を形成してあることを特徴とする焼結含油軸受。
2. 前記外周部材の外周に軸線方向に沿って通気溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の焼結含油軸受。
3. 前記回転軸に摺接して前記内周部分となる内周部材と、前記内周部材の外周を囲む前記外周部分となる外周部材とを有し、前記外周部材は、外周面及び軸線方向の一方の円周端面で前記軸受部に接触しており、前記外周部材の軸線方向の他方の円周端面が前記内周部材の円周端面よりも軸線方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の焼結含油軸受。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の焼結含油軸受と、前記軸受部と、前記軸受部に回転不能に連結される固定子と、前記焼結含油軸受に支持される前記回転軸を備える回転子と、を有する回転電機。
   
   

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