JP2008271747A - 回転電機及びワッシャ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で軸受の軸受保持部に対するがたつきを低減することができる回転電機を提供する。
【解決手段】ブラシレスモータは、略有底筒状の軸受保持部１１ａを有するケース本体１１と、軸受保持部１１ａに挿入されて保持される軸受２７と、軸受２７に回転軸２１が軸支されるロータ１５とを備える。又、ブラシレスモータは、軸方向に弾性を有する環状の環状部３１ａを有し該環状部３１ａが軸受保持部１１ａの底部１１ｅと軸受２７との間に介在されるウェーブワッシャ３１を備える。ウェーブワッシャ３１には、環状部３１ａの径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片３１ｂが一体成形され、該径方向押圧片３１ｂの軸受接触部３１ｄが軸受２７の外面に径方向から押圧接触される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロータの回転軸がハウジングに保持された軸受に軸支される回転電機及びウェーブワッシャに関するものである。

従来、ブラシ付き直流モータや、ブラシレスモータ等の回転電機としては、略有底筒状の軸受保持部を有するハウジングと、軸受保持部に挿入されて保持される軸受と、軸受に回転軸が軸支されるロータとを備えたものがある。そして、このような回転電機としては、軸受保持部の底部と軸受との間にウェーブワッシャが介在されることで、軸受を介してロータを軸方向の一方に付勢したものがある（例えば、特許文献１参照）。このような回転電機では、ロータが軸方向の一方に付勢されるため、ロータのがたつきが低減される。
特開２００６−３４０４５９号公報

しかしながら、上記のような回転電機では、例えば、軸受を軸受保持部に数十［μｍ］の径方向の隙間を有するように挿入（隙間嵌め）しても、その径方向の僅かな隙間によって軸受が軸受保持部に対して径方向にがたつき、例えば、軸受が軸受保持部に衝突する打音が発生してしまうという虞がある。尚、勿論、軸受の軸受保持部に対する径方向のがたつきを防止すべく、特殊な防振部材を別途設けることも考えられるが部品点数が増加してしまうことや防振部材の保持構造（脱落防止構造）が複雑化してしまうことが懸念される。

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、簡単な構成で軸受の軸受保持部に対するがたつきを低減することができる回転電機、及びワッシャ部材を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、略有底筒状の軸受保持部を有するハウジングと、前記軸受保持部に挿入されて保持される軸受と、前記軸受に軸支されるロータとを備えた回転電機であって、軸方向に弾性を有する環状の環状部を有し、該環状部が前記軸受保持部の底部と前記軸受との間に介在されるワッシャ部材を備え、前記ワッシャ部材には、前記環状部の径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片が一体成形され、該径方向押圧片の軸受接触部が前記軸受の外面に径方向から押圧接触された。

同構成によれば、ワッシャ部材における軸方向に弾性を有する環状の環状部が軸受保持部の底部と軸受との間に介在されるため、軸受（及びロータ）の主に軸方向のがたつきが低減される。又、ワッシャ部材には、環状部の径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片が一体成形され、該径方向押圧片の軸受接触部が軸受の外面に径方向から押圧接触されるため、軸受（及びロータ）の主に径方向のがたつきが低減される。よって、ワッシャ部材以外の特殊な防振部材を別途設けることもなく、簡単な構成で軸受の軸受保持部に対するがたつきを低減することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転電機において、前記径方向押圧片には、前記軸受保持部の内面と径方向に押圧接触するハウジング接触部が形成され、前記ワッシャ部材は、前記ハウジング接触部と前記環状部とが前記軸受保持部の対向する内面に押圧接触することで該軸受保持部に保持された。

同構成によれば、径方向押圧片には、軸受保持部の内面と径方向に押圧接触するハウジング接触部が形成され、ワッシャ部材は、ハウジング接触部と環状部とが軸受保持部の対向する内面に押圧接触することで該軸受保持部に保持されるため、例えば、軸受を軸受保持部に挿入するまでのワッシャ部材の軸受保持部からの抜け落ちを防止することができる。よって、回転電機の製造（組み付け）を容易とすることができる。又、同構成によれば、例えば、径方向押圧片を環状部の対向する（１８０°間隔の）２箇所に設ける場合に比べて、簡単な形状のワッシャ部材とすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の回転電機において、前記軸受保持部は、１８０°以上の範囲の円弧面を有する円弧部と、１８０°以下の範囲で前記円弧面より軸中心からの距離が遠い逃がし面を有する逃がし部とを有し、前記径方向押圧片は、前記逃がし部と対応した位置に配置された。

同構成によれば、径方向押圧片は、円弧面より軸中心からの距離が遠い逃がし面を有する逃がし部と対応した位置に配置されるため、径方向押圧片の径方向の動きが妨げられることが防止され、軸受接触部を軸受に良好に押圧接触させることができる。又、円弧面は１８０°以上の範囲に形成されるため、その内側に配置される環状部の軸中心からのずれを防止することができる。又、径方向押圧片は、軸受保持部における円弧部と逃がし部との繋ぎ目で軸受保持部と周方向に当接してその回動が規制されるため、ワッシャ部材の空転が防止される。

請求項４に記載の発明では、軸方向に弾性を有する環状の環状部を有したワッシャ部材であって、前記環状部の径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片が一体成形された。

同構成のワッシャ部材を用いれば、請求項１に記載の発明の効果と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、簡単な構成で軸受の軸受保持部に対するがたつきを低減することができる回転電機、及びワッシャ部材を提供することができる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、回転電機としてのブラシレスモータ１は、有底円筒状のハウジングとしてのケース本体１１と、ケース本体１１の開口部を閉塞するエンドフレーム１２と、ケース本体１１の内周面に固定されたステータ１３、ステータ１３に固定されたターミナルホルダ１４、及びステータ１３の内側に配置されたロータ１５を備えている。また、本実施の形態のブラシレスモータ１はレゾルバ１６を備えている。

ケース本体１１の底部には、略有底筒状の軸受保持部１１ａが形成されている。詳しくは、ケース本体１１の底部中央には、径方向内側に向かうほどケース本体１１の軸方向の内部側（図１中、上側）に向かう内側延設部１１ｂが形成されている。又、内側延設部１１ｂの内縁には、更に径方向内側に延びる円盤部１１ｃが形成されている。そして、前記軸受保持部１１ａは、円盤部１１ｃからケース本体１１の軸方向の外部側（図１中、下側）に延びる略筒状の筒状部１１ｄと、該筒状部１１ｄの先端部（図１中、下端部）を略覆う形状の底部１１ｅとを有する。尚、本実施の形態の軸受保持部１１ａの底部１１ｅは、中央孔を有し、ケース本体１１における内側延設部１１ｂより径方向外側の底部と面一となるように設定されている。又、軸受保持部１１ａにおける筒状部１１ｄは、図２及び図４に示すように、１８０°以上の範囲であって本実施の形態では約３３０°の範囲の円弧面１１ｆを有する円弧部１１ｇと、１８０°以下の範囲であって本実施の形態では約３０°の範囲で前記円弧面１１ｆより軸中心からの距離が遠い逃がし面１１ｈを有する逃がし部１１ｉとを有する。又、本実施の形態の逃がし面１１ｈにおける底部１１ｅ側には、図４に示すように、他の部分より軸中心からの距離が近い底部側逃がし面１１ｊが形成されている。

エンドフレーム１２は、中央孔１２ａを有する略円盤形状に形成され、その外縁がケース本体１１の開口部（図１中、上端部）にネジ止めされている。
ステータ１３は、略円筒状をなし、ステータコア１７及びコイル１８を備えている。ステータコア１７は、周方向に並設された複数のティース部１７ａ（図１中、２つのみ図示）を備え、これらのティース部１７ａは、ステータコア１７の外周側で連結されて一体的に構成されている。各ティース部１７ａには、インシュレータ１９を介してコイル１８が巻装されている。

ターミナルホルダ１４は、絶縁樹脂にて略円筒状に形成され、ステータ１３の軸方向一端面（図１中、上端面であって、エンドフレーム１２側の端面）を覆うようにしてステータ１３に対して固定されている。そして、ターミナルホルダ１４には前記コイル１８に電気的に接続される給電用ターミナルが設けられており、該給電用ターミナルは制御回路に電気的に接続される。

ロータ１５は、回転軸２１と、該回転軸２１に固定（外嵌）されたロータヨーク２２と、ロータヨーク２２の外周に配置された永久磁石２３と、ロータヨーク２２及び永久磁石２３を覆う非磁性体よりなるカバー２４とから構成され、永久磁石２３（カバー２４）がステータコア１７の内周面との間に一定の隙間を有して配置されている。

回転軸２１は、その両端側が一対の軸受２６，２７にて回転可能に支持（軸支）されている。
詳しくは、一方（図１中、上方）の軸受２６は、ボールベアリングであって、その外輪２６ａがエンドフレーム１２の中央孔１２ａに内嵌されて固定され、その内輪２６ｂに回転軸２１の軸方向一方側（図１中、上方側）が内嵌されて固定されている。

又、他方（図１中、下方）の軸受２７は、ボールベアリングであって、その外輪２７ａが軸受保持部１１ａの筒状部１１ｄに挿入されて保持され、その内輪２７ｂに回転軸２１の軸方向他方側（図１中、下方側）が内嵌されて固定されている。尚、本実施の形態では、軸受２７（外輪２７ａ）を軸受保持部１１ａの筒状部１１ｄ（詳しくは円弧面１１ｆ（図２参照））に数十［μｍ］の径方向の隙間を有するように挿入（隙間嵌め）して保持させている。

そして、本実施の形態のブラシレスモータ１は、軸方向に弾性を有する環状の環状部３１ａを有し該環状部３１ａが軸受保持部１１ａの底部１１ｅと軸受２７との間に介在されるワッシャ部材としてのウェーブワッシャ３１を備えている。本実施の形態の環状部３１ａは、その周方向に沿って軸方向の起伏を３回ずつ繰り返すように形成されることで軸方向に弾性を有している。

又、ウェーブワッシャ３１には、図３に示すように、環状部３１ａの径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片３１ｂが一体成形されている。本実施の形態の径方向押圧片３１ｂは、環状部３１ａの周方向の一部に１つのみ形成され、前記逃がし部１１ｉ（逃がし面１１ｈ）と対応した位置に配置されている（図２及び図４参照）。又、径方向押圧片３１ｂは、基端部から先端部に向かって、まず径方向外側に膨出し、次に径方向内側に膨出し、更に径方向外側に延びる湾曲した略Ｓ字形状に形成されている。そして、径方向押圧片３１ｂは、まず（基端側から）径方向外側に膨出する位置の径方向外側端部であるハウジング接触部３１ｃが軸受保持部１１ａの内面、詳しくは逃がし面１１ｈにおける底部側逃がし面１１ｊと径方向に押圧接触されている。これによって、ハウジング接触部３１ｃと環状部３１ａとが軸受保持部１１ａの対向する内面にそれぞれ押圧接触し、その突っ張る力によってウェーブワッシャ３１が軸受保持部１１ａに保持されている。又、径方向押圧片３１ｂは、径方向内側に膨出する位置の径方向内側端部である軸受接触部３１ｄが軸受２７の外面、詳しくは外輪２７ａの外周面に径方向から押圧接触されている。又、径方向押圧片３１ｂは、径方向外側に延びる先端が逃がし面１１ｈと径方向に隙間を有して配置されている。これによって、軸受２７は軸受保持部１１ａにおける円弧部１１ｇの円弧面１１ｆに押圧接触されている。

又、レゾルバ１６は、レゾルバ用ロータ４１とレゾルバ用ステータ４２とから構成されるものであって、ロータ１５の回転位置を検出するためのものである。レゾルバ用ロータ４１は、ロータ１５の回転軸２１に固定されている。そして、レゾルバ用ステータ４２は、レゾルバ用ロータ４１の外周側で該レゾルバ用ロータ４１と対向するようにエンドフレーム１２に固定されている。そして、前記制御回路は、レゾルバ１６にて検出されたロータ１５の回転位置に応じてステータ１３に電源を供給することになる。そして、この電源の供給によってステータ１３にて回転磁界が発生され、この回転磁界に応じてロータ１５が回転駆動されることになる。

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）ウェーブワッシャ３１における軸方向に弾性を有する環状の環状部３１ａが軸受保持部１１ａの底部１１ｅと軸受２７との間に介在されるため、軸受２７（及びロータ１５）の主に軸方向のがたつきが低減される。又、ウェーブワッシャ３１には、環状部３１ａの径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片３１ｂが一体成形され、該径方向押圧片３１ｂの軸受接触部３１ｄが軸受２７の外面に径方向から押圧接触されるため、軸受２７（及びロータ１５）の主に径方向のがたつきが低減される。よって、ウェーブワッシャ３１以外の特殊な防振部材を別途設けることもなく、簡単な構成で軸受２７の軸受保持部１１ａに対するがたつきを低減することができ、例えば、軸受２７が軸受保持部１１ａに衝突することに伴う打音の発生を低減することができる。

（２）径方向押圧片３１ｂには、軸受保持部１１ａの内面と径方向に押圧接触するハウジング接触部３１ｃが形成されている。そして、ウェーブワッシャ３１は、ハウジング接触部３１ｃと環状部３１ａとが軸受保持部１１ａの対向する内面に（径方向押圧片３１ｂの弾性力にて）押圧接触することで該軸受保持部１１ａに保持されるため、例えば、軸受２７を軸受保持部１１ａに挿入するまでのウェーブワッシャ３１の軸受保持部１１ａからの抜け落ちを防止することができる。よって、ブラシレスモータ１の製造（組み付け）を容易とすることができる。又、この構成によれば、例えば、径方向押圧片を環状部３１ａの対向する（１８０°間隔の）２箇所に設ける場合に比べて、簡単な形状のウェーブワッシャ３１とすることができる。

（３）軸受接触部３１ｄはハウジング接触部３１ｃより径方向押圧片３１ｂの先端側に形成されるため、軸受接触部３１ｄ側が自由端となり、軸受接触部３１ｄを軸受２７に良好に押圧接触させることができる。

（４）径方向押圧片３１ｂは、円弧面１１ｆより軸中心からの距離が遠い逃がし面１１ｈを有する逃がし部１１ｉと対応した位置に配置されるため、径方向押圧片３１ｂ（軸受接触部３１ｄ）の径方向の動きが妨げられることが防止され、軸受接触部３１ｄを軸受２７に良好に押圧接触させることができる。又、円弧面１１ｆは１８０°以上の範囲（本実施の形態では約３３０°の範囲）に形成されるため、その内側に配置される環状部３１ａの軸中心からのずれを防止することができる。又、径方向押圧片３１ｂは、軸受保持部１１ａにおける円弧部１１ｇと逃がし部１１ｉとの繋ぎ目で軸受保持部１１ａと周方向に当接してその回動が規制されるため、ウェーブワッシャ３１の空転が防止される。

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、径方向押圧片３１ｂは、環状部３１ａの周方向の一部に１つのみ形成されるとしたが、これに限定されず、２つ以上形成してもよい。

例えば、図５に示すように、環状部３１ａの周方向の僅かに離間した位置に形成される２つの径方向押圧片５１に変更してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。又、このようにすると、上記実施の形態に比べて１つの径方向押圧片５１の弾性力を小さくでき、各径方向押圧片５１の寸法精度を低くすることができる。又、径方向押圧片を環状部３１ａの対向する（１８０°間隔の）２箇所に設けてもよい。尚、この場合、対向する２つのハウジング接触部を軸受保持部の対向する内面にそれぞれ押圧接触させることで、ウェーブワッシャを軸受保持部に保持させる。

・上記実施の形態では、径方向押圧片３１ｂは、湾曲した略Ｓ字形状に形成されるとしたが、同様の機能を有する他の形状に変更してもよく、例えば、図６に示すように、角張った形状の径方向押圧片５２に変更してもよい。

・上記実施の形態では、ハウジング接触部３１ｃと環状部３１ａとが軸受保持部１１ａの対向する内面に（径方向押圧片３１ｂの弾性力にて）押圧接触することでウェーブワッシャ３１が軸受保持部１１ａに保持されるとしたが、これに限定されず、ウェーブワッシャ３１が前記弾性力にて軸受保持部１１ａに保持されない構成としてもよい。

・上記実施の形態では、軸受保持部１１ａにおける筒状部１１ｄは、約３３０°の範囲の円弧面１１ｆを有する円弧部１１ｇと、約３０°の範囲で前記円弧面１１ｆより軸中心からの距離が遠い逃がし面１１ｈを有する逃がし部１１ｉとを有するとしたが、円弧面及び逃がし面の範囲は、径方向押圧片の周方向幅等に応じて適宜変更してもよい。

・上記実施の形態では、環状部３１ａは、その周方向に沿って軸方向の起伏を３回ずつ繰り返すように形成されることで軸方向に弾性を有しているとしたが、軸方向に弾性を有するものであればよく、例えば、皿ばねと同様の環状部としてもよい。即ち、ウェーブワッシャ３１を、径方向押圧片が一体成形されたワッシャ部材としての皿ばねに変更してもよい。

・上記実施の形態では、本発明をブラシレスモータ１に具体化したが、これに限定されず、ブラシ付き直流モータ等の他の回転電機に具体化してもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）請求項２に記載の回転電機において、前記軸受接触部は、前記ハウジング接触部より前記径方向押圧片の先端側に形成されたことを特徴とする回転電機。
同構成によれば、軸受接触部はハウジング接触部より径方向押圧片の先端側に形成されるため、軸受接触部側が自由端となり、軸受接触部を軸受に良好に押圧接触させることができる。

本実施の形態におけるブラシレスモータの断面図。 本実施の形態におけるケース本体を説明するための一部断面図。 本実施の形態におけるウェーブワッシャの斜視図。 本実施の形態におけるブラシレスモータの要部拡大断面図。 別例におけるウェーブワッシャの斜視図。 別例におけるウェーブワッシャの斜視図。

符号の説明

１１…ケース本体（ハウジング）、１１ａ…軸受保持部、１１ｅ…底部、１１ｆ…円弧面、１１ｇ…円弧部、１１ｈ…逃がし面、１１ｉ…逃がし部、１５…ロータ、２７…軸受、３１…ウェーブワッシャ（ワッシャ部材）、３１ａ…環状部、３１ｂ，５１，５２…径方向押圧片、３１ｃ…ハウジング接触部、３１ｄ…軸受接触部。

Claims (4)

1. 略有底筒状の軸受保持部を有するハウジングと、
   前記軸受保持部に挿入されて保持される軸受と、
   前記軸受に軸支されるロータと
   を備えた回転電機であって、
   軸方向に弾性を有する環状の環状部を有し、該環状部が前記軸受保持部の底部と前記軸受との間に介在されるワッシャ部材を備え、
   前記ワッシャ部材には、前記環状部の径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片が一体成形され、該径方向押圧片の軸受接触部が前記軸受の外面に径方向から押圧接触されたことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記径方向押圧片には、前記軸受保持部の内面と径方向に押圧接触するハウジング接触部が形成され、
   前記ワッシャ部材は、前記ハウジング接触部と前記環状部とが前記軸受保持部の対向する内面に押圧接触することで該軸受保持部に保持されたことを特徴とする回転電機。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機において、
   前記軸受保持部は、１８０°以上の範囲の円弧面を有する円弧部と、１８０°以下の範囲で前記円弧面より軸中心からの距離が遠い逃がし面を有する逃がし部とを有し、
   前記径方向押圧片は、前記逃がし部と対応した位置に配置されたことを特徴とする回転電機。
4. 軸方向に弾性を有する環状の環状部を有したワッシャ部材であって、
   前記環状部の径方向外側端部から軸方向に延びるとともに径方向に弾性を有する径方向押圧片が一体成形されたことを特徴とするワッシャ部材。

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