JP2013176217A

JP2013176217A - アウターロータ型ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2013176217A
Application number: JP2012039006A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Okamura; 文裕岡村
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: US20130221783A1; EP2632024B1; EP2632024A3; JP5860724B2; EP2632024A2; CN103296850A; US9118222B2; CN103296850B

Abstract

【課題】回転子ハブと軸受の間に挿入される複数の樹脂ワッシャのとも回りを防いで、軸受の耐久性を向上させたアウターロータ型ブラシレスモータを提供する。
【解決手段】回転子軸９に挿通して組み付けられ回転子ハブ１１の端面と重なり合う第１樹脂ワッシャ１４と固定子コア４の中心孔４ｅに進入して組み付けられたメタル含油軸受３の端面に重なり合う第２樹脂ワッシャ１５とが重なり合うように回転子１０が固定子１に組み付けられ、第２樹脂ワッシャ１５は固定子コア４の中心孔壁４ｃに形成された凹部４ｄに凸部１５ａを嵌め合わせて組み付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＯＡ機器、家電製品、産業機器などに用いられるアウターロータ型ブラシレスモータに関する。

例えば、アウターロータ型のＤＣブラシレスモータについて図３及び図４を参照して説明する。
図３（Ａ）を参照して、固定子５０の構造について説明する。筒状に形成されたハウジング５１の軸孔５１ａには、焼結金属よりなる筒状のメタル含油軸受５２が同軸状に組み付けられている。このハウジング５１の一端側外周には、外周側に向かって放射状に突設された極歯５３ａにコイル５４が巻かれた固定子コア５３が組み付けられる。固定子コア５３は樹脂塗装により絶縁された極歯５３ａに銅線を巻き付けてコイル５４が形成されている。また、ハウジング５１の他端側外周には取付板５５が圧入され若しくはかしめられて組み付けられている。取付板５５にはモータ基板５６が設けられている。このモータ基板５６には、ホール素子等を搭載したセンサ基板（図示せず）が設けられる。

次に、図３（Ａ）を参照して回転子５７の構造について説明する。回転子軸５８の一方側には、黄銅などの板金をプレス加工して形成された回転子ハブ５９が圧入固定されている。この回転ハブ５９にカップ状に形成された回転子ヨーク６０がかしめられて一体に組み付けられている。この回転子ヨーク６０の内周面には、周方向に多極着磁されたリング状のマグネット６１が組み付けられている。固定子５０を組立てた後、回転子５７を回転子軸５８がメタル含油軸受５２を挿通して嵌め込まれる。このとき、固定子コア５３の極歯５３ａとマグネット６１が対向するように組み付けられる。回転子５７は、回転子軸５８は、ハウジング５１にメタル含油軸受５２を介して回転可能に軸支されている。

回転子５７の回転運動は、回転子軸５８が挿通するハウジング５１の軸孔に挿入されたメタル含油軸受５２によって支持されており、回転子５７の垂直荷重は、回転子ハブ５９とメタル含油軸受５２との間に設けられる一対の金属製若しくは樹脂製のワッシャ、或いは金属製と樹脂製のワッシャの併用によって支持されている。
例えば、図３（Ｂ）に示すように、回転子ハブ５９とメタル含油軸受５２の端面どうしが直接摺動することを回避するため、回転子ハブ５９の端面に第１樹脂ワッシャ６２が重ね合わせて設けられ、メタル含油軸受５２の端面に第２樹脂ワッシャ６３が重ね合わせて設けられている。
第１樹脂ワッシャ６２及び第２樹脂ワッシャ６３は、摺動性、耐摩耗性の高いリング状の樹脂製ワッシャが用いられる。これにより、回転子５７が回転しても第１、第２樹脂ワッシャ６２，６３どうしが摺動してメタル含油軸受５２の摩耗を防いでいる（特許文献１，２，３参照）。

特開平７−１５９０７号公報特開２００７−２４７６６３号公報特開２００８−３１２２８６号公報

しかしながら、図３（Ｂ）に示す第１樹脂ワッシャ６２は回転子軸５８に圧入されて回転子ハブ５８の下端面に重ね合わせて設けられ、第２樹脂ワッシャ６３は、ハウジング５１の軸孔の内径寸法内で当該軸孔に挿入されてメタル含油軸受５２の上端面に載置されている。
このため、回転子５７の回転運動によって、第１樹脂ワッシャ６２を介して第２樹脂ワッシャ６３がとも回りする場合がある。特に軸受に含まれる潤滑油の表面張力によって第１樹脂ワッシャ６２と第２樹脂ワッシャ６３が貼り付いた状態となるためとも回りし易くなる。これによって、第２樹脂ワッシャ６３とメタル含油軸受５２の端面、第２樹脂ワッシャ６３の外周面とハウジング５１の内周面が擦れて、これによって生成されたスラッジがメタル含油軸受５２の軸孔に入り込んで回転子軸５８が摩耗したり偏心したりして軸受の寿命が短くなるおそれがある。
尚、上述した特許文献１〜３において、軸受に対してスラスト方向に一対以上のワッシャ組を重ねて設ける場合には、部品点数が増えて製造コストが上昇し、組立性も低下する。

また、図４に示すように、第２樹脂ワッシャ６３の外形を円形から凸部６３ａを２か所に形成して対向するハウジング５１の内壁面に凹部５１ａを形成するとすれば、とも回りを防止することができる。しかしながら、ハウジング５１の内周面に切削加工が必要になるため、製造コストが増大する。
また、第２樹脂ワッシャ６３を円形状ではなくしたため、外部荷重或いは検査工程で回転子５７を軸方向に持ち上げた際の潤滑油の表面張力によって、第２樹脂ワッシャ６３がハウジング５１の軸孔から抜け出した場合、再度元通りにハウジング５１の軸孔に嵌り込むとは限らない。よって、このため、第２樹脂ワッシャ６３が再度ハウジング５１の軸孔内で凹部５１ａに凸部６３ａが嵌まり込まない状態となってメタル含油軸受５２の端面から浮き上がり、軸受の摩耗が防止できないおそれもあった。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、回転子ハブと軸受の間に挿入される複数の樹脂ワッシャのとも回りを防いで、軸受の耐久性を向上させたアウターロータ型ブラシレスモータを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアが筒状のハウジングの一端側に組み付けられ当該ハウジングの筒孔に軸受が同心状に組み付けられた固定子と、前記固定子極歯に対向するマグネットが設けられた回転子ヨークの中心部に設けられた回転子ハブに回転子軸が前記ハウジングに前記軸受を介して回転可能に軸支された回転子を備えたアウターロータ型ブラシレスモータであって、前記回転子軸に挿通して組み付けられ前記回転子ハブの端面と重なり合う第１樹脂ワッシャと前記固定子コアの中心孔に進入して組み付けられた前記軸受の端面に重なり合う第２樹脂ワッシャとが重なり合うように前記回転子が前記固定子に組み付けられ、前記第２樹脂ワッシャは前記固定子コアの中心孔壁に形成された凹部に弾性を有する凸部を嵌め合わせて組み付けられていることを特徴とする。

上述したアウターロータ型ブラシレスモータを用いれば、第２樹脂ワッシャは固定子コアの中心孔壁に形成された凹部に弾性を有する凸部を嵌め合わせて組み付けられているので、回転子が回転運動して回転子軸に組み付けられた第１樹脂ワッシャが回転しても、当該第１樹脂ワッシャと摺動する第２樹脂ワッシャのとも回りを防ぐことができる。これによって、第２樹脂ワッシャと軸受の端面が擦れてスラッジが発生することはなく、軸受の耐久性を向上させることができる。
尚、固定子コアの中心孔壁に形成される凹部は、積層鉄心の場合ケイ素鋼板をプレス加工する際に固定子コアの極歯などと同時に形成されるため、特別な加工を要せず、製造コストが上昇することはない。また、ハウジングは黄銅などで製造されており比較的高価である。従来第２樹脂ワッシャをハウジングに組み付けていたところを、本発明では第２樹脂ワッシャを固定子コアに組み付けることでハウジングの軸方向の高さを低くすることができコストダウンも可能となった。

前記第２樹脂ワッシャの凸部には径方向にスリットが形成されており当該スリットで分割された分割凸部が弾発して前記固定子コアの凹部と嵌め合うことで周方向に回り止めされかつ軸方向に抜け止めされていることが好ましい。
これにより、第２樹脂ワッシャの固定子コアに対する周方向と軸方向への位置決め強度が向上する。このため、軸受の端面に重なり合う第２樹脂ワッシャが潤滑油の表面張力によって第１樹脂ワッシャに貼り付いた状態で、外部荷重が作用し或いは検査工程等において回転子が軸方向へ移動しても、第２樹脂ワッシャが固定子コアの中心孔から外れて固定子コア外へ抜け出すことはなく、耐衝撃性も向上する。

前記第２樹脂ワッシャの外周面には前記固定子コアの中心孔壁に複数箇所で当接する突起部が形成されていることが好ましい。
これにより、回転子軸の周りに同軸状に嵌め込まれる第２樹脂ワッシャと固定子コアの芯出しがし易くなり同軸度が向上するため、組み立て性が向上し回転子軸の偏摩耗を防ぎ回転子の回転性能が安定する。

上述したアウターロータ型ブラシレスモータを用いれば、回転子ハブと軸受の間に挿入される樹脂ワッシャのとも回りを防いで、軸受の耐久性を向上させることができる。また、ハウジングの軸方向の高さを低くすることができコストダウンも可能となった。

アウターロータ型ＤＣブラシレスモータの断面説明図、部分拡大断面図である。図１の固定子コアと樹脂ワッシャの配置構成を示す軸方向平面図及び部分平面拡大図である。アウターロータ型ＤＣブラシレスモータの課題を説明する断面説明図及び部分拡大断面図である。図３の樹脂ワッシャ及びハウジングの形状を示す軸方向平面図である。

以下、本発明に係るアウターロータ型ブラシレスモータの実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態では、アウターロータ型ＤＣブラシレスモータを用いて説明する。

図１（Ａ）を参照して、アウターロータ型ＤＣブラシレスモータの概略構成について説明する。固定子１の構造について説明する。筒状に形成されたハウジング２の軸孔２ａには、焼結金属よりなる筒状のメタル含油軸受３が同軸状に組み付けられている。このハウジング２の一端側端部２ｂ及び外周部に沿って固定子コア４がその中心孔４ｅに形成された段付き部４ｂを当接させて接着固定されている。固定子コア４は、積層コアであり、平面視で外周側に向かって放射状に突設された極歯４ａの周囲にコイル５が巻かれている（図２（Ａ）参照）。

また、ハウジング２の他端側外周には大径の段付部２ｃが形成されており、該段付部２ｃには取付板６が圧入され若しくはかしめられて組み付けられる。この取付板６にはモータ基板７が固定されている、モータ基板７には、ホール素子等を搭載したセンサ基板（図示せず）が設けられる。
後述する回転子１０の回転運動は、回転子軸９が挿通するハウジング２の筒孔に挿入されたメタル含油軸受３によって支持されている。回転子１０の垂直荷重は、後述する回転子ハブ１１とメタル含油軸受３との間に設けられる一対の樹脂製のワッシャによって支持されている。

次に図１（Ａ）において回転子１０の構造について説明する。回転子軸９の一方側には、黄銅などの板金をプレス加工して形成された回転子ハブ１１が圧入固定されている。この回転子ハブ１１にカップ状に形成された回転子ヨーク１２がかしめられて一体に組み付けられている。回転子ヨーク１２は磁性体が用いられる。この回転子ヨーク１２の内周面には、周方向にＮ極Ｓ極が交互に多極着磁されたリング状のマグネット１３が組み付けられている。マグネット１３の軸方向の長さは固定子コア４の極歯４ａの軸方向の長さより大きなサイズのものが用いられる。固定子１を組立てた後、回転子１０を回転子軸９がメタル含油軸受３を挿通して嵌め込まれる。このとき、固定子コア４の極歯４ａとマグネット１３が対向するように組み付けられる。回転子１０は、マグネット１３が対向する固定子極歯４ａと磁気吸引されて組み付けられ、回転子軸９がハウジング２にメタル含油軸受３を介して回転可能に軸支されている。

次に図１（Ｂ）において、回転子ハブ１１に嵌合する回転子軸９には、第１樹脂ワッシャ１４が挿通して組み付けられ回転子ハブ１１の下端面１１ａと重なり合うように組み付けられている。また、第１樹脂ワッシャ１４と対向するメタル含油軸受３の上端面３ａには第２樹脂ワッシャ１５が重なり合うように組み付けられている。回転子１０が固定子１に組み付けられると、第１樹脂ワッシャ１４が第２樹脂ワッシャ１５に重なり合って組み付けられ、回転子１０の垂直荷重を受けるようになっている。第２樹脂ワッシャ１５の外周部には、固定子コア４の中心孔壁４ｃの対向位置に形成された凹部４ｄに嵌め合わされる一対の凸部１５ａが形成されている。各凸部１５ａは弾性変形可能でありその周方向の大きさは、各凹部４ｄの両側壁面４ｆの間隔より幅広に形成されている（図２（Ｂ）参照）。

第１，第２樹脂ワッシャ１４，１５としては、例えばナイロン樹脂に黒鉛粒子を分散させた高摺動テープをプレスでリング状に打ち抜いた摺動性、耐摩耗性の高いポリワッシャが好適に用いられる。第２樹脂ワッシャ１５は異形状に形成されて固定子コア４に対して周方向に回り止めされかつ軸方向に抜け止めされるため、第１樹脂ワッシャ１４の外径寸法より大きいサイズが用いられる。

これにより、回転子１０が回転運動して回転子軸９に組み付けられた第１樹脂ワッシャ１４が回転しても、当該第１樹脂ワッシャ１４と摺動する第２樹脂ワッシャ１５のとも回りを防ぐことができる。よって、第２樹脂ワッシャ１５とメタル含油軸受３の上端面３ａが擦れてスラッジが発生することはなく、メタル含油軸受３の耐久性を向上させることができる。
尚、回転運動する第１樹脂ワッシャ１４と重なり合う第２樹脂ワッシャ１５の重なり面には段差やエッジが存在しないため、回転子１０は振動することなく円滑に回転する。また、図２（Ａ）に示すように、固定子コア４の中心孔壁４ｃに形成される凹部４ｄは、積層鉄心の場合ケイ素鋼板をプレス加工する際に固定子コア４の極歯４ａなどと同時に形成されるため、特別が加工を要せず、製造コストが上昇することはない。

また、図２（Ｂ）において、第２樹脂ワッシャ１５に形成された一対の凸部１５ａには、径方向にスリット１５ｂが各々形成されている。当該スリット１５ｂで分割された分割凸部１５ａ１，１５ａ２が凹部４ｄの間隔に合わせて挿入され、挿入後に分割凸部１５ａ１，１５ａ２が各々弾発して固定子コア４の凹部４ｄの両側壁面４ｆと嵌め合うことで周方向に回り止めされかつ軸方向に抜け止めされている。

これにより、第２樹脂ワッシャ１５の固定子コア４に対する周方向と軸方向への位置決め強度が向上する。このため、メタル含油軸受３の端面に重なり合う第２樹脂ワッシャ１５が潤滑油の表面張力によって第１樹脂ワッシャ１４に貼り付いた状態で、外部荷重が作用し或いは検査工程などで回転子が軸方向へ移動しても第２樹脂ワッシャ１５が固定子コア４の中心孔４ｅから外れて固定子コア４外へ抜け出すことはなく、耐衝撃性も向上する。

また、図２（Ｂ）において、第２樹脂ワッシャ１５の外周面には固定子コア４の中心孔壁４ｃに複数箇所（図では４箇所）で当接する突起部１５ｃが形成されている。
これにより、回転子軸９の周りに同軸状に嵌め込まれる第２樹脂ワッシャ１５と固定子コア４の芯出しがし易くなり同軸度が向上するため、組み立て性が向上し回転子軸９の偏摩耗を防ぎ、回転子１０の回転性能も安定する。

尚、互いに嵌り合う第２樹脂ワッシャ１５の凸部１５ａ及び固定子コア４の凹部４ｄの数は２か所に限らずそれより多く設けられていてもよい。第２樹脂ワッシャ１５の外周面に設けられる突起部１５ｃも４箇所に限らず３箇所或いは４箇所より多く設けられていてもよい。
また、上記アウターロータ型ＤＣブラシレスモータは、ＯＡ機器、家電製品、産業機器など幅広い機器の駆動源として用いられる。

１固定子２ハウジング２ａ軸孔２ｂ一端側端部２ｃ，４ｂ段付部３メタル含油軸受３ａ上端面４固定子コア４ａ極歯４ｃ中心孔壁４ｄ凹部４ｅ中心孔４ｆ両側壁面５コイル６取付板７モータ基板９回転子軸１０回転子１１回転子ハブ１１ａ下端面１２回転子ヨーク１３マグネット１４第１樹脂ワッシャ１５第２樹脂ワッシャ１５ａ凸部１５ａ１，１５ａ２分割凸部１５ｂスリット１５ｃ突起部

Claims

固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアが筒状のハウジングの一端側に組み付けられ当該ハウジングの筒孔に軸受が同心状に組み付けられた固定子と、前記固定子極歯に対向するマグネットが設けられた回転子ヨークの中心部に設けられた回転子ハブに回転子軸が前記ハウジングに前記軸受を介して回転可能に軸支された回転子を備えたアウターロータ型ブラシレスモータであって、
前記回転子軸に挿通して組み付けられ前記回転子ハブの端面と重なり合う第１樹脂ワッシャと前記固定子コアの中心孔に進入して組み付けられた前記軸受の端面に重なり合う第２樹脂ワッシャとが重なり合うように前記回転子が前記固定子に組み付けられ、前記第２樹脂ワッシャは前記固定子コアの中心孔壁に形成された凹部に弾性を有する凸部を嵌め合わせて組み付けられていることを特徴とするアウターロータ型ブラシレスモータ。
前記第２樹脂ワッシャの凸部には径方向にスリットが形成されており当該スリットで分割された分割凸部が弾発して前記固定子コアの凹部と嵌め合うことで周方向に回り止めされかつ軸方向に抜け止めされている請求項１記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
前記第２樹脂ワッシャの外周面には前記固定子コアの中心孔壁に複数箇所で当接する突起部が形成されている請求項１又は請求項２記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。