JP2010130879A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】分解時にボールベアリングにかかる負荷を小さく抑えることができるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】第２ボールベアリング１２を取り外すことで、回転軸５を保持部材としてのセンターピース３（保持部２２）から取り外し可能に構成され、その第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂは、回転軸５に対して遊嵌状態でセンサマグネット６２により軸方向に保持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両用空調装置等に用いられるアウタロータタイプのブラシレスモータに関するものである。

従来、この種のブラシレスモータは、励磁電流の供給に基づいて回転磁界を生じる励磁コイルを有するステータと、ステータに挿入されて該ステータを保持する筒状の保持部材と、保持部材の内側に設けられた少なくとも２つのボールベアリングと、保持部材に挿入されボールベアリングに軸支された回転軸を有するロータとを備えている。例えば、特許文献１のブラシレスモータでは、２つのボールベアリングが回転軸に圧入固定されており、その各ボールベアリングは、保持部材（センターピース）の軸方向両端部にそれぞれ形成された軸受収容部に収容されるようになっている。
特開平１１−２８５２２２号公報

ところで、上記のようなブラシレスモータでは、各種試験や実車評価終了時にボールベアリングの性能確認等のために分解調査を実施する必要があり、上記特許文献１のようなブラシレスモータでは、回転軸に圧入固定されたボールベアリング（特許文献１において、ロータのヨークの開放側のボールベアリング）を取り外すことで、回転軸を保持部材から取り外すことが可能となっている。しかしながら、ボールベアリングが回転軸に圧入固定されているために該ベアリングを取り外すのが困難であり、例えば、回転軸を強引に引き抜いて取り外す必要があった。尚、回転軸を強引に引き抜くことで、ヨークの開放側のボールベアリングが軸受収容部との引っ掛かりによって回転軸から取り外され、もう一方のボールベアリング（ヨークの底部側のボールベアリング）は、軸受収容部から引き抜かれて回転軸に固定されたまま残る。そして、取り外されたボールベアリングと、回転軸に固定されたままのボールベアリングに対して調査を実施するようになっている。このように、従来の構成では、分解時にヨークの開放側のボールベアリングが強引に取り外されるため、そのボールベアリングに多大な負荷がかかり損傷を与えてしまい、その損傷が調査の誤差要因となる虞があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、分解時にボールベアリングにかかる負荷を小さく抑えることができるブラシレスモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、励磁電流の供給に基づいて回転磁界を生じる励磁コイルを有するステータと、前記ステータに挿入されて該ステータを保持する筒状の保持部材と、前記保持部材の内側に設けられた少なくとも２つのボールベアリングと、前記保持部材に挿入され前記ボールベアリングに軸支された回転軸を有するロータと、前記回転軸に一体回転可能に設けられ、該回転軸の回転を検出するためのセンサマグネットとを備え、軸方向両端の前記ボールベアリングのいずれか一方を取り外すことで、前記回転軸を前記保持部材から取り外し可能に構成されたブラシレスモータであって、軸方向両端の前記ボールベアリングのいずれか一方は、前記回転軸に遊嵌され、そのボールベアリングの内輪を前記センサマグネットが軸方向に保持するように構成されたことを特徴とする。

この発明では、軸方向両端のボールベアリングのいずれか一方を取り外すことで、回転軸を保持部材から取り外し可能に構成され、そのボールベアリングの内輪は、回転軸に対して遊嵌状態でセンサマグネットにより軸方向に保持される。従って、センサマグネットを取り外すことで、ボールベアリングを容易に取り外すことが可能となり、その結果、ボールベアリングを回転軸から取り外す際に、該ボールベアリングにかかる負荷を小さく抑えることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記センサマグネットは、検出素子と対向するように形成された回転検出用の磁極部と、該磁極部から軸方向に突出し前記ボールベアリングの内輪を保持する内輪保持部とからなり、前記内輪保持部は、前記磁極部よりも小径に形成されるとともに、前記ボールベアリングの外輪との間にはクリアランスが設けられたことを特徴とする。

この発明では、内輪保持部は、磁極部よりも小径に形成されるとともに、ボールベアリングの外輪との間にはクリアランスが設けられるため、ボールベアリングの外輪との摩擦を回避することが可能となる。また、ボールベアリングと磁極部との間に、内輪保持部の突出量分の隙間が形成されるため、治具等によるセンサマグネットの取り外しが容易となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、前記センサマグネットは、前記回転軸に取着される固定部材によって該回転軸に対して一体回転可能に固定されたことを特徴とする。

この発明では、センサマグネットを回転軸に固定するための固定部材が設けられるため、センサマグネットを回転軸に強固に固定することが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のブラシレスモータにおいて、前記固定部材は、前記センサマグネットにおける前記ボールベアリングとは反対側の端面に設けられたティースワッシャであることを特徴とする。

この発明では、簡素な構成でセンサマグネットを回転軸に強固に固定することができるとともに、センサマグネットの取り外しが容易となる。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のブラシレスモータにおいて、前記固定部材は、前記回転軸と前記センサマグネットとの間に介在される筒部と、該筒部から径方向に延出され前記センサマグネットと軸方向に当接するフランジ部とからなるリング状スペーサであることを特徴とする。

この発明では、簡素な構成でセンサマグネットを回転軸に強固に固定することができるとともに、センサマグネットの取り外しが容易となる。また、固定部材は、回転軸とセンサマグネットとの間に介在される筒部を有するため、回転軸との接触面積を大きく構成でき、その結果、より強固に固定することが可能となる。

従って、上記記載の発明によれば、分解時にボールベアリングにかかる負荷を小さく抑えることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のブラシレスモータ１は、ハウジング２に設けられた保持部材としてのセンターピース３と、センターピース３に保持された略円筒状のステータ４と、センターピース３に設けられた一対のボールベアリング（第１及び第２ボールベアリング１１，１２）に軸支された回転軸５を有するロータ６とを備えている。

センターピース３は、ネジ７にてハウジング２に固定されたベース部２１と、ベース部２１から軸方向に延出形成された円筒状の保持部２２とからなる。保持部２２の中空部分には、回転軸５が挿通される軸挿通部２３が形成されており、保持部２２の軸方向両端部には、各ボールベアリング１１，１２を収容するための軸受収容部２４，２５がそれぞれ形成されている。尚、保持部２２の径は、軸挿通部２３（保持部２２中空部分の軸方向中間部）の径よりも大きく形成されている。

ステータ４は、センターピース３の保持部２２に外挿されて固定されたステータコア３１と、ステータコア３１に巻装され、励磁電流の供給に基づいて回転磁界を生じる励磁コイル３２とを備えている。

ロータ６は、回転軸５に固着されてその回転軸５と一体回転する釣り鐘状のヨーク４１を有し、該ヨーク４１の内側にステータ４が配置されている。ヨーク４１の内周面には、ステータ４と径方向に対向するマグネット４２が固着されている。このようなロータ６では、ステータ４の励磁コイル３２にて生じた回転磁界がマグネット４２に作用し、回転軸５、ヨーク４１及びマグネット４２が一体回転するようになっている。

ハウジング２の内部には、ステータ４の励磁コイル３２と電気的に接続された励磁回路を搭載した回路基板５１が収容されており、その励磁回路から励磁コイル３２に励磁電流が供給されるようになっている。この励磁電流の供給に基づいてステータ４で回転磁界が生じ、その回転磁界に基づいてロータ６が回転駆動される。

［回転軸の軸受構造］
図１に示すように、第１ボールベアリング１１（ヨーク４１の底部４１ａに近い側のボールベアリング）の内輪は、回転軸５に圧入固定されている。第１ボールベアリング１１の外輪は、保持部２２の先端部側の軸受収容部２４に嵌合され、該軸受収容部２４と軸方向に当接している。

図２に示すように、第２ボールベアリング１２（ヨーク４１の開放側のボールベアリング）の外輪１２ａは、保持部２２の基端部側の軸受収容部２５に嵌合されている。第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂは、回転軸５に遊嵌されている。即ち、回転軸５と第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂとの間には、間隙が形成されている。尚、図１及び図２では、説明の便宜のため、回転軸５と第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂとの間の間隙を誇張して図示している。

軸受収容部２５と第２ボールベアリング１２との軸方向の隙間には、ウェーブワッシャ６１が介装されている。ウェーブワッシャ６１は、軸受収容部２５及び第２ボールベアリング１２の外輪１２ａと軸方向にそれぞれ当接し、その外輪１２ａに軸方向の荷重を与える。

回転軸５における第２ボールベアリング１２の下側（回転軸５の基端部側）には、センサマグネット６２が設けられている。センサマグネット６２は、回転軸５に外挿されるとともに、固定部材としてのティースワッシャ６３によって回転軸５と一体回転するように装着されている。

センサマグネット６２には、磁束を発生する機能を有する回転検出用の磁極部６２ａが形成されており、磁極部６２ａは、回路基板５１に実装されたホール素子５２（検出素子）と対向するように構成されている。このセンサマグネット６２の磁極部６２ａとホール素子５２とで、回転軸５の回転情報（回転方向や回転数等）を検出するための回転センサを構成しており、ホール素子５２は、センサマグネット６２の回転に伴う磁界変化を検知し、その検出信号を回路基板５１上の制御部（図示略）に出力するようになっている。

このセンサマグネット６２には、磁極部６２ａの径方向内側端部から第２ボールベアリング１２側に軸方向に突出する内輪保持部６２ｂが形成されている。内輪保持部６２ｂは、磁極部６２ａよりも小径をなしており、その先端部は第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂと軸方向に当接している。また、内輪保持部６２ｂと外輪１２ａとの間には、径方向のクリアランスが設けられており、外輪１２ａがセンサマグネット６２の回転を阻害しないように構成されている。また、第２ボールベアリング１２と磁極部６２ａとの軸方向の間には、内輪保持部６２ｂの突出量分の隙間が形成され、治具等によるセンサマグネットの取り外しが容易となっている。尚、内輪保持部６２ｂは、テーパ形状を有して先端に向かう程小径となっており、これにより、外輪１２ａとの間に径方向のクリアランスを設けつつも十分な強度を保つ形状となっている。

ティースワッシャ６３は、環状部６３ａから径方向内側に突出する複数の歯部６３ｂを有してなり、回転軸５に圧入されて固定される。ティースワッシャ６３は、センサマグネット６２と軸方向に当接しており、その各歯部６３ｂは、径方向内側への自身の弾性力により回転軸５の外周面と係合している。これにより、ティースワッシャ６３は回転軸５に固定され、センサマグネット６２の抜け止めとなっている。

以上のように、ティースワッシャ６３にて回転軸５に固定されたセンサマグネット６２の内輪保持部６２ｂが第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂを軸方向に保持するようになっており、これにより、第２ボールベアリング１２の回転軸５からの脱落が防止されている。

このようなブラシレスモータ１を分解する際には、まず、センターピース３をハウジング２から取り外し、その後、回転軸５からティースワッシャ６３及びセンサマグネット６２を取り外す。尚、ティースワッシャ６３は、その各歯部６３ｂの回転軸５との係合状態を解除するだけで容易に取り外すことが可能となっている。次に、回転軸５から第２ボールベアリング１２を取り外すが、このとき、第２ボールベアリング１２は、回転軸５に遊嵌されているだけであるので、容易に取り外すことが可能となっている。その後、回転軸５を含むロータ６全体をセンターピース３から取り外す。尚、分解後には、取り外した第２ボールベアリング１２と、回転軸５に固定されたままの第１ボールベアリング１１に対して性能確認等のための調査を実施することが可能となっている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、第２ボールベアリング１２を取り外すことで、回転軸５を保持部材としてのセンターピース３（保持部２２）から取り外し可能に構成され、その第２ボールベアリング１２の内輪１２ｂは、回転軸５に対して遊嵌状態でセンサマグネット６２により軸方向に保持される。従って、センサマグネット６２を取り外すことで、第２ボールベアリング１２を容易に取り外すことが可能となり、その結果、第２ボールベアリング１２を回転軸５から取り外す際に、該ボールベアリングにかかる負荷を小さく抑えることが可能となる。

（２）本実施形態では、センサマグネット６２は、検出素子としてのホール素子５２と対向するように形成された回転検出用の磁極部６２ａと、該磁極部６２ａから軸方向に突出しボールベアリングの内輪１２ｂを保持する内輪保持部６２ｂとからなる。そして、内輪保持部６２ｂは、磁極部６２ａよりも小径に形成されるとともに、第２ボールベアリング１２の外輪１２ａとの間にはクリアランスが設けられる。これにより、第２ボールベアリング１２の外輪１２ａとの摩擦を回避することが可能となる。また、第２ボールベアリング１２と磁極部６２ａとの間に、内輪保持部６２ｂの突出量分の隙間が形成されるため、治具等によるセンサマグネット６２の取り外しが容易となる。

（３）本実施形態では、センサマグネット６２は、回転軸５に取着される固定部材としてのティースワッシャ６３によって該回転軸５に対して一体回転可能に固定されるため、センサマグネット６２を回転軸５に強固に固定することが可能となる。

（４）本実施形態では、固定部材は、センサマグネット６２における第２ボールベアリング１２とは反対側の端面に設けられたティースワッシャ６３である。このため、簡素な構成でセンサマグネット６２を回転軸５に強固に固定することができるとともに、センサマグネット６２の取り外しが容易となる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、固定部材にティースワッシャ６３を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、固定部材としてのリング状スペーサ７１を回転軸５とセンサマグネット６２との間に介装してもよい。リング状スペーサ７１は、回転軸５とセンサマグネット６２との間に介在される円筒状の圧入部７１ａ（筒部）と、圧入部７１ａの軸方向基端部から径方向に延出形成されたフランジ部７１ｂとからなる。リング状スペーサ７１は、その圧入部７１ａがセンサマグネット６２の内周面に挿入されるとともに、フランジ部７１ｂは、センサマグネット６２と基端面と軸方向に当接しており、該センサマグネット６２と一体の部品として構成されている。そして、このセンサマグネット６２とリング状スペーサ７１との一体部品は、圧入部７１ａが回転軸５に圧入固定されることで、回転軸５に一体回転に固定される。また、この一体部品を取り外す際には、第２ボールベアリング１２と磁極部６２ａとの軸方向の隙間に取り外し用の治具（図示略）を挿入し、該治具によってセンサマグネット６２の一体部品を引き抜く、若しくは治具によってセンサマグネット６２を固定して回転軸５を引き抜くようになっている。このような構成によれば、簡素な構成でセンサマグネット６２を回転軸５に強固に固定することができるとともに、センサマグネット６２の取り外しが容易となる。また、リング状スペーサ７１は、回転軸５とセンサマグネット６２との間に介在される筒部としての圧入部７１ａを有するため、回転軸５との接触面積を大きく構成でき、その結果、より強固に固定することが可能となる。尚、ティースワッシャ６３やリング状スペーサ７１の他に、ＣリングやＥリング等を用いてもよい。

・上記実施形態では、回転軸５を軸支するボールベアリングを２つ（第１及び第２ボールベアリング１１，１２）設けたが、３つ以上設けてもよい。
・上記実施形態では、検出素子にホール素子５２を用いたが、これ以外に例えば、磁気抵抗素子等を用いてもよい。

本実施形態のブラシレスモータの断面図。 第２ボールベアリングの保持構造を示す拡大断面図。 別例の第２ボールベアリングの保持構造を示す拡大断面図。

符号の説明

１…ブラシレスモータ、３…保持部材としてのセンターピース、４…ステータ、５…回転軸、６…ロータ、１１…第１ボールベアリング、１２…第２ボールベアリング、１２ａ…外輪、１２ｂ…内輪、３２…励磁コイル、５２…検出素子としてのホール素子、６２…センサマグネット、６２ａ…磁極部、６２ｂ…内輪保持部、６３…固定部材としてのティースワッシャ、７１…固定部材としてのリング状スペーサ、７１ａ…筒部としての圧入部７１ｂ…フランジ部。

Claims (5)

1. 励磁電流の供給に基づいて回転磁界を生じる励磁コイルを有するステータと、
   前記ステータに挿入されて該ステータを保持する筒状の保持部材と、
   前記保持部材の内側に設けられた少なくとも２つのボールベアリングと、
   前記保持部材に挿入され前記ボールベアリングに軸支された回転軸を有するロータと、
   前記回転軸に一体回転可能に設けられ、該回転軸の回転を検出するためのセンサマグネットと
   を備え、軸方向両端の前記ボールベアリングのいずれか一方を取り外すことで、前記回転軸を前記保持部材から取り外し可能に構成されたブラシレスモータであって、
   軸方向両端の前記ボールベアリングのいずれか一方は、前記回転軸に遊嵌され、そのボールベアリングの内輪を前記センサマグネットが軸方向に保持するように構成されたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記センサマグネットは、検出素子と対向するように形成された回転検出用の磁極部と、該磁極部から軸方向に突出し前記ボールベアリングの内輪を保持する内輪保持部とからなり、
   前記内輪保持部は、前記磁極部よりも小径に形成されるとともに、前記ボールベアリングの外輪との間にはクリアランスが設けられたことを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記センサマグネットは、前記回転軸に取着される固定部材によって該回転軸に対して一体回転可能に固定されたことを特徴とするブラシレスモータ。
4. 請求項３に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記固定部材は、前記センサマグネットにおける前記ボールベアリングとは反対側の端面に設けられたティースワッシャであることを特徴とするブラシレスモータ。
5. 請求項３に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記固定部材は、前記回転軸と前記センサマグネットとの間に介在される筒部と、該筒部から径方向に延出され前記センサマグネットと軸方向に当接するフランジ部とからなるリング状スペーサであることを特徴とするブラシレスモータ。

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