JP2008283754A - 電動モータおよび電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】軸の長手方向の幅を小さくすることにより、コンパクト化した電動モータおよび電動ポンプを提供する。また、従来よりコストダウンした電動モータおよび電動ポンプを提供する。
【解決手段】オイルポンプのカバー５の内面の中央部に設けられた凹陥に嵌入された焼入れ鋼で形成された座３０と、回転軸１７のポンプ端２４の端面３１に設けられた円錐状の凹溝３２に保持された焼入れ鋼で形成された玉３３とによって、回転軸１７のポンプ端２４において、玉３３を介して回転軸１７が軸の長手方向に支承される。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸の長手方向に小型化した電動モータおよび電動モータを使用した電動ポンプに関する。

電動モータの小型化に対する要請は、近年ますます強くなっている。特に、ポンプやコンプレッサは全体サイズに占める電動モータの比率が大きく、これら機器に使用される電動モータの小型化が強く望まれている。また、ポンプやコンプレッサは電動モータの軸の長手方向に回転翼などの回転部分を取り付けた構造をとることが多く、用いられる電動モータの軸の長手方向へのサイズダウンがそのまま機器全体サイズダウンにつながるため、電動モータの軸の長手方向の幅を小さくする必要性は高い。ここで従来の電動モータにおいては、例えば特許文献１に示されるように、ロータおよびステータを軸の長手方向の両外側より挟む位置に、２組の軸受が設置されている。
特開２００６−２２３０２４号公報（第４頁、図１）

しかし従来の電動モータは、ロータおよびステータを軸の長手方向の両外側より挟む位置に２組の軸受が設置されているため、軸の長手方向の幅が広くなる。また、軸受が２組必要なため、コストダウンが困難である。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、軸の長手方向の幅を小さくすることにより、コンパクト化した電動モータおよび電動ポンプを提供する事にある。また、従来よりコストダウンした電動モータおよび電動ポンプを提供することにある。

本発明にかかる電動モータは、回転軸と、前記回転軸の長手方向の端面に接する転動可能な玉と、前記玉と一点で接する座とを備え、前記回転軸が、前記玉を介して、前記座によって軸の長手方向に支承される。

上記構成によると、回転軸が玉を介して軸の長手方向に支承されるため、上記従来の電動モータにおける軸受により回転軸を支承する必要がない。従って従来の軸受を用いた電動モータに比べ軸の長手方向の幅を小さくすることができる。

また、回転軸が玉を介して軸の長手方向に支承される構成は、従来の軸受に比して安価に構成でき、コストダウンに資する。

玉は座と一点で接するため、接点における周速が０に近く理論上摩擦が発生しない。したがって玉および座の磨耗を効果的に回避できる。従って上記玉と上記座により構成される軸受は、長寿命である。

なお、上記座とは上記玉を介して回転軸を支承する部材である。

また、本発明にかかる電動モータは、前記回転軸の長手方向の前記端面に略円錐型の凹溝を有し、前記玉が前記凹溝において前記端面に接することが好ましい。

上記構成によると、玉が前記凹溝において前記端面に接するため、回転軸の長手方向の前記端面と玉との接する位置がずれることを効果的に回避できる。

本発明にかかる他の構成の電動モータは、回転軸と、前記回転軸の長手方向の端面において一体的に設けられた略球状または略半球状の突部と、前記突部と一点で接する座とを備え、前記回転軸が、前記突部を介して、前記座によって軸の長手方向に支承される。

上記構成によると、回転軸が、前記回転軸の長手方向の端面において一体的に設けられた略球状または略半球状の突部を介して軸の長手方向に支承されるため、上記従来の電動モータにおける軸受により回転軸を支承する必要がない。従って従来の軸受を用いた電動モータに比べ軸の長手方向の幅を小さくすることができる。

また、回転軸が突部を介して軸の長手方向に支承される構成は、従来の軸受に比して安価に構成でき、コストダウンに資する。

前記突部は座と一点で接するため、接点における周速が０に近く理論上摩擦が発生しない。したがって突部および座の磨耗を効果的に回避できる。従って上記突部と上記座により構成される軸受は、長寿命である。

なお、上記座とは上記突部を介して回転軸を支承する部材である。

本発明にかかる他の構成の電動モータは、回転軸と、前記回転軸の長手方向の端面において一体的に設けられるとともに、略円錐状または略角錐状であり、更に軸の長手方向に頂点を有する突部と、前記突部と前記頂点で接する座とを備え、前記回転軸が、前記突部を介して、前記座によって軸の長手方向に支承される。

回転軸が略円錐状または略角錐状の突部を介して軸の長手方向に支承されるため、上記従来の電動モータにおける軸受により回転軸を支承する必要がない。従って従来の軸受を用いた電動モータに比べ軸の長手方向の幅を小さくすることができる。

また、回転軸が突部を介して軸の長手方向に支承される構成は、従来の軸受に比して安価に構成でき、コストダウンに資する。

前記突部は座と頂点で接するため、接点における周速が０に近く理論上摩擦が発生しない。したがって突部および座の磨耗を効果的に回避できる。従って上記突部と上記座により構成される軸受は、長寿命である。

なお、上記座とは上記突部を介して回転軸を支承する部材である。

本発明にかかる電動モータは、前記座が略球面状の凹窩を有し、前記凹窩において前記回転軸が軸の長手方向に支承されることが好ましい。

凹窩において前記回転軸が軸の長手方向に支承されるため、玉または突部と凹窩との接点がラジアル方向に移動した場合にも、凹窩最深部に戻す力が働くため玉または突部と凹窩との接点位置がずれることを効果的に回避し、回転軸を確実に支承できる。

本発明にかかる電動モータは電動ポンプに好適に用いられる。

本発明によれば、電動ポンプの軸の長手方向の幅を小さくすることができる。また、電動ポンプの製造コストを下げることができる。

（第１の実施形態）
オイル循環などに使用される内接歯車方式のポンプに本発明を適用した電動ポンプを、図１（ａ）およびその要部拡大図２を参照して、以下に説明する。

本実施形態にかかる内接歯車方式のポンプのハウジング１は略円筒状のステータハウジング１０の両端を略円盤状の軸受ハウジング１１と略円環状のポンプハウジング１２とにより封じた形状である。略円筒のステータハウジング１０の内周面には電磁力を発生するステータ１６が圧入、接着、ねじ止め等の方法により固定されている。軸受ハウジング１１にはその内面の中央部が円形に凹陥することにより環状段部１３が形成されており、この環状段部１３にはすき間嵌め、しまり嵌めなどにより転がり軸受１５が固定されている。この転がり軸受１５により回転軸１７の一方の端部である軸受端２３が支承されている。回転軸１７の長手方向中央部の外周面には、永久磁石であるロータ１８が上記ステータ１６と対向するように固定されている。

略円環状のポンプハウジング１２には、その外面の中央部が円形に凹陥することにより環状段部２が形成されている。この環状段部２には、中央部に孔を有するとともに孔周辺部に内歯８を有する略環状のアウターロータ６が、回転可能な状態ではめ込まれている。アウターロータの６の中央部の孔には、外歯７を有するインナーロータ４が、アウターロータ６の内歯８に、外歯７において近接するように配置されている。

一方ポンプハウジング１２は中央部貫通孔を有し、この貫通孔を介して回転軸１７の他方の端部であるポンプ端２４が突出しており、このポンプ端２４に上記インナーロータ４がしまり嵌め等により固定されている。更にポンプハウジング１２の外面にねじ止め等で固定されているカバー５が、同アウターロータ６および同インナーロータ４を内包する。

ここで要部拡大図である図２も併せて参照して、カバー５の内面の中央部は円形に凹陥しており、同凹陥に焼入れ鋼で形成された座３０が嵌入されている。一方回転軸１７のポンプ端２４の端面３１には円錐状の凹溝３２が設けられており、凹溝３２には焼入れ鋼で形成された玉３３が保持されている。したがって回転軸１７のポンプ端２４において、この玉３３を介して回転軸１７が軸の長手方向に支承される。

上記構造の当該電動ポンプに電力が供給されると、ステータ１６に電磁力が発生し、永久磁石からなるロータ１８が回転軸１７を伴って回転する。このため回転軸１７に固定されたインナーロータ４およびインナーロータ４に接するアウターロータ６が回転することにより、図示しない吸入口からオイルが吸入され、同じく図示しない排出口からオイルが排出される。

上記実施形態の電動ポンプによれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態では、回転軸１７のポンプ端２４において、玉３３を介して回転軸１７が軸の長手方向に支承されるため、回転軸１７のポンプ側端部を従来の軸受によって支承する必要がない。したがって電動ポンプの軸の長手方向の幅が小さくなる。その結果、図１（ｂ）で示した従来の電動ポンプの軸の長手方向の幅Ｂよりも、上記実施形態における電動ポンプの軸の長手方向の幅Ａは、軸受１４の幅だけ小さくなる。

（２）また、本実施形態においてカバー５中央部内面に設けられた座３０と、玉３３と、回転軸１７の端面３１に設けられた円錐状の凹溝３２とによって構成された構造により回転軸１７を支承している。当該構造は一般に上記従来の軸受より安価に構成でき、コストダウンに資する。

（３）上記実施形態では、玉３３は座３０に１点接触するので、周速が０に近く理論上摩擦が発生しない。したがって玉３３および座３０の磨耗が少ない。そのため玉３３と座３０とによって構成される軸受構造は長寿命である。

（４）上記実施形態では、玉３３と座３０との接点はオイルポンプの内部にあるため、常にオイルが供給され、特段にオイルの供給手段を設ける必要がない。そのため管理が容易である。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・図３に示すように、座３０が略球面状の凹窩３５を有し、凹窩３５において回転軸１７が玉３３を介して軸の長手方向に支承される構成としても良い。同構成によると凹窩３５において回転軸１７が軸の長手方向に支承されるため、玉３３と凹窩３５との接点がラジアル方向に移動した場合にも、凹窩３５の最深部３６に戻す力が働くため玉３３と凹窩３５との接点位置がずれることを効果的に回避し、回転軸１７を確実に支承できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した電動ポンプの第２の実施形態を図４にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態における玉３３と座３０による軸受構造を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。また、図４と併せて図１も参照する。

要部拡大図である図４と図１を併せて参照して、第２の実施形態における電動ポンプのカバー５の内面の中央部は円形に凹陥しており、同凹陥に焼入れ鋼で形成された座３０が嵌入されている。一方回転軸１７のポンプ側端部の端面３１には球状の突部４１が一体的に設けられており、この球状の突部４１を介して回転軸１７が軸の長手方向に支承される。

従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。

（１）第２の実施形態では、回転軸１７のポンプ端２４において、球状の突部４１を介して回転軸１７が軸の長手方向に支承されるため、回転軸１７のポンプ側端部を従来の軸受によって支承する必要がない。したがって電動ポンプの軸の長手方向の幅が小さくなる。

（２）また、第２の実施形態では、カバー５中央部内面に設けられた座３０と、回転軸１７の端面３１に一体的に設けられた球状の突部４１とにより軸受が構成されているため、第１の実施形態に比して一層部品点数が削減されている。また、従来の軸受より安価に構成でき、コストダウンに資する。

（３）第２の実施形態においても、突部４１は座３０に１点接触するので、周速が０に近く理論上摩擦が発生しない。したがって突部４１および座３０の磨耗が少ない。そのため突部４１と座３０とによって構成される軸受構造は長寿命である。

（４）第２の実施形態においても、突部４１と座３０との接点はオイルポンプの内部にあるため、常にオイルが供給され、特段にオイルの供給手段を設ける必要がない。そのため管理が容易である。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。

・図５に示すように突部４１の形態を半球状にしても良い。半球状の突部４１と座３０とが一点で接触するため、周速が０に近く理論上摩擦が発生しない。したがって突部４１および座３０の磨耗が少ない。そのため突部４１と座３０とによって構成される軸受構造は長寿命である。

・図６に示すように突部４１の形態は略円錐状または略角錐状であっても良い。この場合も突部４１と座３０とは一点で接触するため同様の効果が得られる。

・また、第２の実施形態および上記変更例においても第１の実施形態における変更例および図３に示したように、座３０が略球面状の凹窩３５を有し、凹窩３５において回転軸１７が玉３３を介して軸の長手方向に支承される構成としても良い。同構成によると凹窩３５において回転軸１７が軸の長手方向に支承されるため、突部４１と凹窩３５との接点がラジアル方向に移動した場合にも、凹窩３５の最深部３６に戻す力が働くため突部４１と凹窩３５との接点位置がずれることを効果的に回避し、回転軸１７を確実に支承できる。

本発明は、軸の長手方向に小型化した電動モータおよび電動モータを使用した電動ポンプ、特に比較的低速で回転し、小型化が求められる電動オイルポンプに好適に用いられる。

（ａ）は本発明にかかる電動ポンプの第１の実施形態についてその構造を示す断面図であり、（ｂ）は従来の電動ポンプの構造を示す断面図である。 図１の要部拡大図。 第１の実施形態の変更例における要部拡大図。 本発明にかかる電動ポンプの第２の実施形態についての要部拡大図。 第２の実施形態の変更例における要部拡大図。 第２の実施形態の他の変更例における要部拡大図。

符号の説明

１・・・ハウジング、２,１３・・・環状段部、４・・・インナーロータ、５・・・カバー、６・・・アウターロータ、７・・・外歯、８・・・内歯、１０・・・ステータハウジング、１１・・・軸受ハウジング、１２・・・ポンプハウジング、１４,１５・・・軸受、１６・・・ステータ、１７・・・回転軸、１８・・・ロータ、２３・・・軸受端、２４・・・ポンプ端、３０・・・座、３１・・・端面、３２・・・凹溝、３３・・・玉、３５・・・凹窩、３６・・・最深部、４１・・・突部。

Claims (6)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の長手方向の端面に接する転動可能な玉と、
   前記玉と一点で接する座とを備え、
   前記回転軸が、前記玉を介して、前記座によって軸の長手方向に支承される電動モータ。
2. 前記回転軸の長手方向の前記端面に略円錐型の凹溝を有し、
   前記玉が前記凹溝において前記端面に接する請求項１に記載の電動モータ。
3. 回転軸と、
   前記回転軸の長手方向の端面において一体的に設けられた略球状または略半球状の突部と、
   前記突部と一点で接する座とを備え、
   前記回転軸が、前記突部を介して、前記座によって軸の長手方向に支承される電動モータ。
4. 回転軸と、
   前記回転軸の長手方向の端面において一体的に設けられるとともに、略円錐状または略角錐状であり、更に軸の長手方向に頂点を有する突部と、
   前記突部と前記頂点で接する座とを備え、
   前記回転軸が、前記突部を介して、前記座によって軸の長手方向に支承される電動モータ。
5. 前記座が略球面状の凹窩を有し、
   前記回転軸が、前記座の前記凹窩によって、軸の長手方向に支承されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の電動モータ。
6. 請求項１〜５のいずれか1項に記載の電動モータを備えることを特徴とする電動ポンプ。

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