JP2014060911A - アウタロータタイプ両持ち軸受構造を有するモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータに対する衝撃またはステータに生ずる励磁振動による軸受への影響を低減する。
【解決手段】ハウジング１２０は、蓋部１２２の中央に中心軸Ｊ１を中心として、軸方向に突出する上軸受保持部１２３と、底部１３２の中央に中心軸Ｊ１を中心として軸方向に突出する下軸受保持部１３３と、を備える。軸受が、上軸受部材１５と下軸受部材１６を備える。上軸受部材１５は、上軸受保持部１２３の内周面に保持される。下軸受部材１６は、下軸受保持部１３３の内周面に保持される。ブッシュ３１は、固定部３１１を有する。固定部３１１は、下軸受保持部１３３よりも径方向外方において、ハウジング１２０に対して固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アウタロータタイプの両持ち軸受構造を有するモータに関する。

従来より、空気清浄機や換気扇等の家電製品では、駆動源としてインナロータ型のモータが用いられている。家電製品に搭載されるモータは、簡易な防塵構造が必要となる。モータ内への塵等の進入を防止するために、例えば、ＡＣ（Alternating Current）モータでは、モータ全体が樹脂モールドされ、ＤＣ（Direct Current）モータでは、モータを覆うカバー部材が取り付けられる。

アウタロータ型のモータとしては、例えば、日本国公報第平７−１６３１１５号公報に開示されるものがある。このモータは、ロータと、ステータと、シャフトと、第１および第２ベアリングと、第１および第２ハウジングと、予圧バネと、を備える。ロータは、シャフトに固定される。第１ハウジングの中央部には、２重絞り加工にて円筒状の取付凹所が設けられる。取付凹所内には、第１ベアリングおよび第１ベアリングを押圧する予圧バネが配置される。また、取付凹所の外周にステータ支持筒が嵌合固定され、ステータ支持筒にステータが圧入される。第２ハウジングは、鋼板を有底筒状に絞り加工して形成され、中央部に取付凹所が形成される。第２ベアリングは、第２ハウジングの取付凹所内に嵌合される。シャフトは、第１および第２ベアリングに挿入され、第１および第２ベアリングにより回転自在に支持される。
特開平７−１６３１１５号公報

ところで、日本国公報第平７−１６３１１５号公報に示される構成は、取付凹所内に第１ベアリングが配置され、取付凹所の外周にステータが圧入されるステータ支持筒が嵌合されている。この構成では、モータ外部からの衝撃やステータに生ずる励磁振動の影響が、軸受に直接伝播する。これにより、軸受に損傷を来したり、軸受の寿命が低下したりする虞がある。

本発明は、ステータに対する衝撃またはステータに生ずる励磁振動による軸受への影響を低減することを主たる目的としている。

本願の例示的な第１発明は、モータであって、軸受と、軸受により中心軸を中心に回転可能に支持されるシャフトと、中心軸を中心として、中央にシャフトが貫通する円筒状のブッシュと、ブッシュに固定されたステータと、シャフトに固定された有蓋円筒状のロータホルダと、ロータホルダの円筒部の内周面に固定され、ステータの径方向外側に位置するロータマグネットと、ロータホルダの軸方向上方において中心軸を中心とする貫通孔を有し、貫通孔から径方向外方に広がる板状の蓋部と、ロータホルダの軸方向下方において中心軸を中心とする貫通孔を有し、貫通孔から径方向外方に広がる板状の底部と、蓋部と底部とを繋ぎ、ロータホルダを径方向外方から覆う側壁部と、を有するハウジングと、を備え、ハウジングは、蓋部の中央に中心軸を中心として軸方向に突出する上軸受保持部と、底部の中央に中心軸を中心として軸方向に突出する下軸受保持部と、を備え、軸受が、上軸受部材と下軸受部材を備え、上軸受部材は、上軸受保持部の内周面に保持され、下軸受部材は、下軸受保持部の内周面に保持され、その特徴は、ブッシュは固定部を有し、固定部は、下軸受保持部よりも径方向外方において、ハウジングに対して固定されているモータ。

本願の例示的な第１発明によれば、ステータに対する衝撃またはステータに生ずる励磁振動による軸受への影響を低減する。

図１は、本発明の例示的な第１の実施形態に係るモータ１の断面図である。 図２は、本発明の例示的な第１の実施形態に係るモータ１の上スペーサ１７、下スペーサ１８を示す部分拡大図である。 図３は、本発明の例示的な第１の実施形態に係るモータ１のブッシュ３１を示す部分拡大図である。 図４は、本発明の例示的な第２の実施形態に係るモータ１ａの断面図である。 図５は、本発明の例示的な第３の実施形態に係るモータ１ｂの断面図である。 図６は、本発明の例示的なモータ１を扇風機に用いた断面図である。 図７は、本発明の例示的なモータ１を用いた扇風機の断面図である。 図８は、本発明の例示的なモータ１ｃを用いた扇風機の断面図である。

本明細書では、モータの中心軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の例示的な第１の実施形態に係るモータ１の断面図である。モータ１は、アウタロータ型であり、空気清浄機や扇風機、換気扇等の家電製品の駆動源として用いられる。モータ１は、図１に示すモータ部１１と、ハウジング１２０と、を備える。モータ部１１は、回転部１１１と、静止部１１２と、軸受と、を備える。軸受は、スリーブ軸受であり、軸受部材１５と軸受部材１６を備える。以下、モータ１の上側に位置する軸受部材１５を「上軸受部材１５」という。下側に位置する軸受部材１６を「下軸受部材１６」という。回転部１１１は、静止部１１２に対して上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心に回転する。

回転部１１１は、シャフト２１と、ロータホルダ２２と、ロータマグネット２３と、を備える。ロータホルダ２２は、軸方向下側に開口する有蓋略円筒状であり、薄板をプレス加工することにより形成される。ロータホルダ２２のロータ蓋部２２１の中央に設けられた孔部には、シャフト２１が固定される。ロータマグネット２３は、ロータホルダ２２の円筒部２２２の内周面に固定される。ロータマグネット２３は、円筒状であってもよく、複数のマグネットが周方向に配列されてもよい。

静止部１１２は、ブッシュ３１と、ステータ３２と、回路基板３３と、を備える。ブッシュ３１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。

ステータ３２は、ステータコア３２１と、コイル３２２と、を備える。ステータコア３２１は、中心軸Ｊ１を中心とする環状部と、環状部から径方向外側に突出する複数のティース部と、を備えており、複数の薄板の磁性鋼板を上下方向に積層して形成される。ステータ３２は、ブッシュ３１に固定される。詳述すると、ステータコア３２１の径方向内側の部位は、ブッシュ３１の外周面に固定される。ステータコア３２１は、ブッシュ３１に間接的に固定されてもよい。例えば、ステータコア３２１は、ブッシュ３１に接着剤によって、間接的に固定されてもよい。コイル３２２は、導線がステータコア３２１のティース部に巻回されることにより形成される。ステータ３２の径方向外側には、ロータマグネット２３が位置し、ステータ３２とロータマグネット２３との間にてトルクが発生する。

モータ１では、シャフト２１の回転部１１１よりも上側および回転部１１１よりも下側がそれぞれ、上軸受部材１５および下軸受部材１６に挿入され、中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。シャフト２１の上下端部は、ハウジング１２０の上方および下方のそれぞれから突出する。

ハウジング１２０は、上側ハウジング１２と、下側ハウジング１３と、を備える。上側ハウジング１２は、金属にて成型される。上側ハウジング１２は有蓋略円筒状である。上側ハウジング１２は、円筒部１２１と、蓋部１２２と、を備える。円筒部１２１は、蓋部１２２の外縁部から下方に向かって延びる。蓋部１２２は、ロータホルダ２２の軸方向上方において中心軸Ｊ１を中心とする貫通孔を有し、貫通孔から径方向外方に広がる板状である。

下側ハウジング１３は、金属にて成型される。下側ハウジング１３は、有底略円筒状である。下側ハウジング１３は、底部１３２と、円筒部１３１と、を備える。円筒部１３１は、底部１３２の外縁部から上方に向かって伸びる。底部１３２は、ロータホルダ２２の軸方向下方において中心軸Ｊ１を中心とする貫通孔を有し、貫通孔から径方向外方に広がる板状である。モータ１では、上側ハウジング１２の円筒部１２１の下端部が、下側ハウジング１３の円筒部１３１の上端部に固定される。この構成により、ハウジング１２０が構成される。この際、円筒部１２１と円筒部１３１とでロータホルダ２２を径方向外方から覆う側壁部１２０１が構成される。つまり、側壁部１２０１は、蓋部１２２と底部１３２とを繋いでいる。

ハウジング１２０は、蓋部１２２の中央に中心軸Ｊ１を中心として軸方向に突出する上軸受保持部１２３と、底部１３２の中央に中心軸Ｊ１を中心として軸方向に突出する下軸受保持部１３３と、を備える。本実施形態においては、上軸受保持部１２３は、蓋部１２２の中央に位置し、軸方向上側に向かって内径が小さくなる傾斜面を有する略円錐面を有している。また、下軸受保持部１３３は、底部１３２の中央に位置し、軸方向下側に向かって内径が小さくなる傾斜面を有する略円錐面を有している。上軸受部材１５および下軸受部材１６のそれぞれは、外周面が径方向外方に膨らむ曲面を有している。上軸受保持部１２３および下軸受保持部１３３のそれぞれの突出方向の反対側から蓋部１２２および底部１３２には、弾性を有する上リテーナ１２３１および下リテーナ１３３１が固定される。上リテーナ１２３１によって、上軸受部材１５の外周面が、上軸受保持部１２３側に押されている。下リテーナ１３３１によって、下軸受部材１６の外周面が、下軸受保持部１３３側に押されている。すなわち、上軸受部材１５および下軸受部材１６のそれぞれは、外周面が径方向外方に膨らむ曲面を有しており、上軸受部材１５および下軸受部材１６の外周面は、上軸受保持部１２３および下軸受保持部１３３のそれぞれの突出方向の反対側から蓋部１２２および底部１３２に固定された弾性を有する上リテーナ１２３１および下リテーナ１３３１によって、上軸受保持部１２３側および下軸受保持部１３３側に押される。

上リテーナ１２３１は、蓋部１２２の下面に固定されている。上リテーナ１２３１は、蓋部１２２へ固定されるリテーナ固定部１２４１から径方向内方に突出し、軸方向に撓むことが可能である。上リテーナ１２３１の径方向内端は、上軸受部材１５の外周面を軸方向上側に向けて押す。上リテーナ１２３１と上軸受保持部１２３との間で、上軸受部材１５は保持される。つまり、上軸受部材１５は、上軸受保持部１２３の内周面に保持される。

下リテーナ１３３１は、底部１３２の下面に固定されている。下リテーナ１３３１は、底部１３２へ固定されるリテーナ固定部１３４１から径方向内方に突出し、軸方向に撓むことが可能である。下リテーナ１３３１の径方向内端は、下軸受部材１６の外周面を軸方向下側に向けて押す。下リテーナ１３３１と下軸受保持部１３３との間で、下軸受部材１６は保持される。つまり、下軸受部材１６は、下軸受保持部１３３の内周面に保持される。

上軸受保持部１２３は、蓋部１２２の中央が上方に向かって突出することで構成される。上軸受保持部１２３の先端部の内径は、上軸受部材１５の最外端の外径よりも小さい。つまり、上軸受部材１５は、上軸受保持部１２３により軸方向上側への移動が規制される。そのため、上軸受部材１５は、上軸受保持部１２３に保持される。蓋部１２２は、上軸受保持部１２３の径方向外方において、中心軸方向の下方に向かって窪む凹部１２４を有している。本実施形態においては、上軸受保持部１２３は、凹部１２４から軸方向上方に向かって突出している。尚、上軸受保持部１２３の突出方向、凹部１２４の窪む方向については、上記に限定されない。上軸受保持部１２３は中心軸方向の上下方向一方側に突出し、凹部１２４は上下方向他方側に窪む構成であればよい。

下軸受保持部１３３は、底部１３２の中央が下方に向かって突出することで構成される。下軸受保持部１３３の先端部の内径は、下軸受部材１６の最外端の外径よりも小さい。つまり、下軸受部材１６は、下軸受保持部１３３により軸方向下側への移動が規制される。そのため、下軸受部材１６は、下軸受保持部１３３に保持される。底部１３２は、下軸受保持部１３３の径方向外方において、中心軸方向の上方に向かって窪む凹部１３４を有している。本実施形態においては、下軸受保持部１３３は、凹部１３４から軸方向下方に向かって突出している。すなわち、下軸受保持部１３３は、中心軸方向の上下方向一方側に突出しており、底部１３２は、下軸受保持部１３３の径方向外方において中心軸方向の上下方向他方側に窪む凹部１３４を有している。尚、下軸受保持部１３３は中心軸方向の上下方向一方側に突出し、凹部１３４は上下方向他方側に窪む構成であればよい。すなわち、下軸受保持部１３３の突出方向、凹部１３４の窪む方向については、上記に限定されない。

図２は、上スペーサ１７、下スペーサ１８を示すモータ１の部分拡大断面図である。シャフト２１は、ロータホルダ２２と上軸受部材１５との間において、軸方向に伸びる上スペーサ１７が保持されている。また、シャフト２１は、ロータホルダ２２と下軸受部材１６との間において、軸方向に伸びる下スペーサ１８が保持されている。

ロータホルダ２２は、シャフト２１側から径方向外方に広がるロータ蓋部２２１と、ロータ蓋部２２１から軸方向に伸びる略円筒状のシャフト保持部２２１１と、を有している。上スペーサ１７は、ロータ蓋部２２１の上面と接触し、下スペーサ１８は、ロータ蓋部２２１の下面と接触している。シャフト保持部２２１１はロータ蓋部２２１の径方向内側から軸方向に伸びる。本実施形態においては、シャフト保持部２２１１は、軸方向上側に向かって突出している。上スペーサ１７は、大内径部１７３と、小内径部１７４と、を有する。大内径部１７３は、シャフト保持部２２１１の径方向外方を覆っている。また大内径部１７３と、シャフト保持部２２１１と、の間には間隙が存在する。シャフト保持部２２１１は、バーリング加工により精度が低いため、上スペーサ１７が、ロータ蓋部２２１と接触することが望ましい。小内径部１７４は、シャフト２１の外周面と接触している。大内径部１７３は、シャフト保持部２２１１の上端面よりも軸方向上側まで伸びている。よって、小内径部１７４とシャフト保持部２２１１の上端面とは軸方向において離れている。すなわち、シャフト保持部２２１１が突出している側に位置する上スペーサ１７または下スペーサ１８は、シャフト保持部２２１１の径方向外方を覆う大内径部１７３と、シャフト保持部２２１１の端面と離れており、シャフト２１の外周面と接触する小内径部１７４と、を有している。

上スペーサ１７と、上軸受部材１５の下面との間には、略円環状の上摺動部材１７２が介在されている。また、上スペーサ１７と上摺動部材１７２との間には、環状またはＣ字状の弾性部材１７１が介在される。シャフト２１が回転することにより、上スペーサ１７と、上摺動部材１７２と、弾性部材１７１は、シャフト２１と共に回転する。上リテーナ１２３１の内端よりも径方向内方において上軸受部材１５の下端面は、露出している。これにより、シャフト２１が回転した際に、上摺動部材１７２は、上軸受部材１５の下端面と隙間を介して対向しながら回転する。また、シャフト２１が軸方向上側に移動した際には、上摺動部材１７２は、上軸受部材１５の下端面と擦れながら回転する。ここで、上摺動部材１７２と上軸受部材１５との間に更に、摺動部材を設け、上摺動部材１７２が摺動部材に擦れながら回転しても良い。シャフト２１が軸方向上側に移動した際、弾性部材１７１は、上摺動部材１７２と上スペーサ１７とに挟まれることで弾性収縮する。これにより、弾性部材１７１が外部からの振動や衝撃を吸収することができるため、モータ１の耐衝撃性や耐振動性が向上される。なお、上スペーサ１７が弾性を有する場合には、弾性部材１７１を削除することができる。また、上スペーサ１７が摺動性を有する場合には、上摺動部材１７２を削除することができる。

下スペーサ１８と、下軸受部材１６の上面との間には、略円環状の下摺動部材１８２が介在されている。また、下スペーサ１８と下摺動部材１８２との間には、環状またはＣ字状の弾性部材１８１が介在される。シャフト２１が回転することにより、下スペーサ１８と、下摺動部材１８２と、弾性部材１８１は、シャフト２１と共に回転する。下リテーナ１３３１の内端よりも径方向内方において下軸受部材１６の上端面は、露出している。これにより、シャフト２１が回転した際に、下摺動部材１８２は、下軸受部材１６の上端面と擦れながら回転する。下摺動部材１８２と下軸受部材１６との間に更に、摺動部材を設け、下摺動部材１８２が摺動部材に擦れながら回転しても良い。本実施形態においては、外部から衝撃が加えられた瞬間を除いては、下摺動部材１８２と下軸受部材１６とは接触している。この際、弾性部材１８１は、下摺動部材１８２と下スペーサ１８とに挟まれることで弾性収縮している。これにより、下摺動部材１８２が下軸受部材１６に対して安定して荷重をかけることができる。また、弾性部材１８１が外部からの振動や衝撃を吸収することができるため、モータ１の耐衝撃性や耐振動性が向上される。下スペーサ１８が弾性を有する場合には、弾性部材１８１を削除することができる。また、下スペーサ１８が摺動性を有する場合には、下摺動部材１８２を削除することができる。下摺動部材１８２は、下軸受部材１６と常時接触する必要はなく、シャフト２１が下方に移動しようとした際に、接触するような構成でも良い。

本実施形態においては、下軸受部材１６は、回転体であるシャフト２１に常時弾性的に押されているため、軸受剛性が高くなる。これにより、モータ１の耐衝撃性や耐振動性が向上される。

図３は、ブッシュ３１を示すモータ１の部分拡大断面図である。ブッシュ３１は、中心軸Ｊ１を中心として、中央にシャフト２１が貫通される略円筒状である。ブッシュ３１は、軸方向下端に、固定部３１１を有する。固定部３１１は、下軸受保持部１３３よりも径方向外方において、ハウジング１２０に対して固定される。より具体的には、固定部３１１は、凹部１３４の上面側に接触する状態で固定される。すなわち、固定部３１１は、底部１３２に固定される。但し、固定部３１１は、凹部１３４の下面側で固定されてもよい。固定方法は、ビス締めやかしめによる固定などの一般的な方法であればよい。また、固定部３１１は、下リテーナ１３３１よりも径方向外方において底部１３２に固定される。つまり、本実施形態において、下リテーナ１３３１と固定部３１１とは、離間して配置されており、接触していない。

凹部１３４が構成されることにより底部１３２の周方向、径方向の断面二次モーメントが高くなる。本実施形態においては、凹部１３４よりも径方向外方の領域は、径方向に広がる平面状であり、凹部１３４の径方向の幅よりも大きい。よって、底部１３２における断面二次モーメントは、凹部１３４よりも径方向外方の領域に比べて凹部１３４の方が高くなる。つまり、固定部３１１が凹部１３４に固定されることにより、固定部３１１が底部１３２に固定される強度が高くなる。外部からモータ１に衝撃を与えた場合、ステータ３２の自重により、ブッシュ３１に衝撃が伝播される。伝播された衝撃は、ブッシュ３１を通じて、底部１３２に伝播される。しかし、上記で示す通り固定部３１１と底部１３２との固定強度が高くなっているため、底部１３２は、変形しにくい。よって、下軸受保持部１３３は、変形しにくい。これにより、下軸受部材１６は、保持精度の悪化等の影響を受けにくい。また、ステータ３２に生ずる励磁振動は、ブッシュ３１を介して底部１３２に伝播されるため、下軸受保持部１３３に伝播されにくい。これにより、ステータ３２に生ずる励磁振動は、下軸受部材１６に伝播されにくい。

ブッシュ３１は、ステータ３２が保持される小径部３１２を有する。本実施形態においては、小径部３１２の外周面に対してステータ３２の内周面が圧入固定される。ブッシュ３１は、小径部３１２の軸方向下側から径方向外側に伸び、小径部３１２と固定部３１１とを接続する接続部３１３を有する。つまり、固定部３１１は、ステータ３２が保持される小径部３１２よりも径方向外方に位置することが可能である。接続部３１３は、回路基板３３を支持する支持部３１２１を有する。モータ１に衝撃が加わった際に、ステータ３２の自重によってブッシュ３１に対して与えられる衝撃荷重の作用点が小径部３１２となる。小径部３１２に与えられる衝撃荷重は、接続部３１３を通じて固定部３１１に伝播される。ここで、理論的には、固定部３１１の中央である中心軸Ｊ１と、固定部３１１が固定される凹部１３４の上面を含む中心軸Ｊ１に垂直な平面と、の交点Ｐを中心に中心軸Ｊ１が倒れる方向のトルクが生ずる。このトルクは、固定部３１１に生ずるモーメント荷重の総和により相殺される。つまり、固定部３１１に生ずるモーメント荷重は、交点Ｐと固定部３１１との距離で割ることで、固定部３１１に生ずる荷重となる。上記構成により、交点Ｐと固定部３１１との距離を長くすることが可能であるため、固定部３１１に生ずる荷重を小さくすることができる。よって、底部１３２の変形量が低減され、下軸受保持部１３３への影響を低減できる。また、上記構成によりブッシュ３１の剛性が高くなっており、外部衝撃によるブッシュ３１の弾性変形が小さくなる。そのため、回路基板３３の保持精度は悪化しにくい。回路基板３３には、回転部１１１の回転位置をセンシングするホールセンサが実装されている。回路基板３３の保持精度が悪化すると、回転部の１１１の回転精度も悪化する。

小径部３１２の内周面の内径は、下軸受部材１６の最外端の外径よりも小さい。これにより、小径部３１２の外周面の外径を小さくすることができる。そのため、モータ１に外部から衝撃が加えられた場合において、ステータ３２の自重によってブッシュ３１に対して与えられる交点Ｐを中心したトルクを小さくすることができる。

固定部３１１の径方向内側のエッジ３１１１は、下軸受保持部１３３の径方向外側のエッジ１３３２よりも径方向外方に位置する。これにより、固定部３１１を可能な限り径方向外方で底部１３２に対して固定できる。また、万が一、モータ１に外部から衝撃が加わり、底部１３２に弾性変形が及んだとしても、下軸受保持部１３３に弾性変形が及びにくい。

凹部１３４の上端面は中心軸Ｊ１に略垂直になる平面部１３４１を有している。固定部３１１は、平面部１３４１の径方向中央よりも径方向外側に固定される。また、下リテーナ１３３１は、平面部１３４１の径方向中央よりも径方向内側に固定される。

図１のとおり、回路基板３３は、ハウジング１２０に収容され、ロータマグネット２３の軸方向下側に位置する。また、回路基板３３は、ロータマグネット２３に軸方向に対向するホール素子４１を備えている。ホール素子４１は、モータ１の駆動中にロータマグネット２３の回転位置を検出する。ところで、本実施形態では、ロータマグネット２３には、ネオジムマグネットに比べて磁力の小さいフェライトマグネットを用いる。このために、ホール素子４１は、ロータマグネット２３からの磁気信号を読み取りにくく、ロータマグネット２３の回転位置検出精度が悪化する虞がある。回転位置検出精度が悪化しないようにするためには、ホール素子４１とロータマグネット２３との距離をできるだけ近づける必要がある。

図１を参照して、コイル３２２の軸方向下端は、ロータマグネット２３の軸方向下端よりも軸方向上側に位置している。したがって、コイル３２２が回路基板３３に接触することを配慮せずに、ロータマグネット２３を回路基板３３に近づけることができる。これにより、ロータマグネット２３の回転位置検出精度を維持できる。

また、図１において、ロータマグネット２３の軸方向高さの中心は、ステータコア３２１の軸方向高さの中心よりも軸方向上方にある。つまり、ロータマグネット２３の磁気中心と、ステータコア３２１の磁気中心がずれており、ロータマグネット２３の磁気中心は、ステータコア３２１の磁気中心に引っ張られる。したがって、ロータマグネット２３は回路基板３３側に引っ張られる。したがって、ホール素子４１とロータマグネット２３との距離を近づけることができ、回転位置検出精度を維持できる。

また、ロータマグネット２３の軸方向下端のほうが、ロータホルダ２２の軸方向下端よりも軸方向下側に位置する。したがって、ロータホルダ２２の軸方向下端が回路基板３３に接触することを配慮せずに、ロータマグネット２３を回路基板３３に近づけることができる。その結果、ロータマグネット２３の回転位置検出精度を維持できる。

ここで、回路基板３３は片面実装基板である。したがって、両面実装基板に比べてコストが低減できる。また、回路基板３３の実装面は、軸方向下側に向いている面である。また、ホール素子４１の軸方向上側の面は、回路基板３３の軸方向上側の面よりも軸方向下側、あるいは、軸方向において同じ高さに位置する。したがって、ロータマグネット２３がホール素子４１に接触することを配慮せずに、ロータマグネット２３を回路基板３３に近づけることができる。

図２において、モータ１の中心軸Ｊ１が水平方向に伸びているときには、上軸受部材１５の下面と略円環状の上摺動部材１７２との間には隙間がある。下軸受部材１６の上面と、下摺動部材１８２とは接触している。また、シャフト２１に対して上スペーサ１７および下スペーサ１８は圧入されている。以上の構成により、上軸受部材１５と下軸受部材１６との間にある部材の組付精度が悪くても、上軸受部材１５の下面と上摺動部材１７２とが干渉しあって軸損が生じることを防止できる。
ところで、上述したように、ロータマグネット２３には常に回路基板３３側から離れないような力がかかっているため、下軸受部材１６の上面と略円環状の下摺動部材１８２とは接触している。したがって、モータ１の中心軸Ｊ１が水平方向に伸びているときに、シャフト２１に外力がかかった場合は、シャフト２１は軸方向においてインペラ２０が固定されている方向にのみ移動可能である。つまり、回転部１１１の自重を無視できる際には、シャフト２１は軸方向上側にのみ移動可能である。
ここで、シャフト２１の軸方向において、インペラ２０が固定されている方向にのみ移動可能な距離は、ロータマグネット２３と回路基板３３との距離よりも小さい。したがって、シャフト２１に外力がかかったとしても、ロータマグネット２３と回路基板３３との距離は小さく維持できる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の例示的な第２の実施形態に係るモータ１ａの断面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態に対してブッシュ３１ａの形状及びハウジング１２０ａに対するブッシュ３１ａの固定方法が異なっている。固定部３１１ａが接続部３１２ａから、径方向外方に向かって伸びている。ブッシュ３１ａの外周面は、下側ハウジング１３ａの円筒部１３１ａに接触している。固定部３１１ａは、径方向外端において軸方向に突出する突出部３１１ｂを有している。モータ１ａでは、上側ハウジング１２ａの円筒部１２１ａの下端部が、下側ハウジング１３ａの円筒部１３１ａの上端部に固定される。この構成により、ハウジング１２０ａが構成される。この際、円筒部１２１ａと円筒部１３１ａとでロータホルダ２２を径方向外方から覆う側壁部１２０１ａが構成される。つまり、側壁部１２０１ａは、蓋部１２２ａと底部１３２ａとを繋いでいる。固定部３１１ａは、接続部３１２aから径方向外方に向かって伸びている。固定部３１１ａは、径方向外端において軸方向に突出する突出部３１１ｂを有する。突出部３１１ｂは、側壁部１２０１ａに固定される。突出部３１１ｂは、中心軸を中心とする環状である。突出部３１１ｂの外周面は、中心軸に垂直であり、円筒部１３１ａと接触することによって、円筒部１３１ａに対するブッシュ３１ａの垂直度を小さくすることができる。これにより、ステータ３２１とロータマグネット２３との同軸度を小さくすることができる。

また、下側ハウジング１３ａは、底部１３２ａと円筒部１３１ａとの間において、底部１３２ａから軸方向上方に向かって突出する固定部３１１ａの下面と接触する固定部座部１３２ｂを有している。固定部座部１３２ｂは、下側ハウジング１３ａをプレス加工にて形成する際に、一連のプレス工程にて形成される。本実施形態においては、固定部座部１３２ｂは、周方向に配列されているが、周方向に繋がった環状でも良い。また、固定部座部１３２ｂは、別部材として形成されても良い。固定部座部１３２ｂに固定部３１１ａの下面が接触することにより、ブッシュ３１ａの軸方向の位置が定められる。すなわち、ハウジング１２０ａは、底部１３２ａと側壁部１２０１ａとの間において、底部１３２ａから軸方向上方に向かって突出する固定部座部１３２ｂを有する。固定部３１１ａの下面は、固定部座部１３２ｂに接触する。そのため、モータ１ａに外部から衝撃が加わったとしても、円筒部１３１ａに対して突出部３１１ｂの位置が移動しにくい。また、組立工程において、円筒部１３１ａにブッシュ３１ａを圧入しつつ、固定部３１１ａの下面が固定部座部１３２ｂに接触するまで押すことで軸方向の位置決めがなされる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の例示的な第３の実施形態に係るモータ１ｂの断面図である。第３の実施形態は、第１の実施形態に対して、下リテーナ１３３１ｂの配置が異なっている。下リテーナ１３３１ｂは、リテーナ環状部１３３３と、リテーナ環状部１３３３から径方向内方に延伸する複数の押圧部１３３４とを有する。複数の押圧部１３３４の径方向内端部は、下軸受部材１６ｂに接する。下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂに接触する。以下の説明において、ブッシュ３１ｂに接触する下リテーナ１３３１ｂにおける最も径方向内側に位置する部分を接触部１３３５とする。すなわち、下リテーナ１３３１ｂは、接触部１３３５を有する。下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂによって押圧される。このとき、押圧部１３３４の径方向内端部によって、下軸受部材１６ｂの外周面は、下軸受保持部１３３ｂ側に押される。すなわち、弾性を有する下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂに接触し、下リテーナ１３３１ｂの径方向内端によって、下軸受部材１６ｂの外周面は、下軸受保持部１３３ｂ側に押される。下リテーナ１３３１bの内端よりも径方向内方において下軸受部材１６bの上端面は、露出している。また、リテーナ環状部１３３３は、接続部３１３ｂを上方に向かう力で押す。リテーナ環状部１３３３の径方向外端は、接触部１３３５よりも径方向外側に位置するため、剛性が高い。その結果、リテーナ環状部１３３３は、接続部３１３ｂを上方に向かう力で押すことが出来る。図５においては、リテーナ環状部１３３３は、接続部３１３ｂの下面に接し、かつ固定部３１１ｃの径方向内側に位置している。これは、ハウジングから伝わる振動を、リテーナが軸受部材に伝わることを防止することができ、軸受部材の高寿命化させることができる。なお、接触部１３３５は、押圧部１３３４に位置してもよい。この場合においてもリテーナ環状部１３３３の径方向外端は、接触部１３３５よりも径方向外側に位置する。よって、リテーナ環状部１３３３は、接続部３１３ｂを上方に向かう力で押すことが出来る。

図５において、ブッシュ３１ｂと、下側ハウジング１３ｂとは、ビスによって固定されている。なお、別の実施形態では、下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂと下側ハウジング１３ｂとの間に介在し、下リテーナ１３３１ｂをビスが貫通することにより、下リテーナ１３３１ｂとブッシュ３１ｂとが固定されてもよい。また、下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂと下側ハウジング１３ｂとの間に介在する。また、下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂと下側ハウジング１３ｂとにより挟まれて固定されてもよい。すなわち、リテーナ環状部１３３３は、固定部３１１ｃに接触してもよい。少なくとも、接触部１３３５は、固定部３１１ｃよりも径方向内側に位置するか、又は径方向において重なり、ブッシュ３１ｂの下面と接触している。

ブッシュ３１ｂは、接続部３１３ｂの下面と固定部３１１ｃの内周面とをつなぐ、案内部３１４を備える。案内部３１４の内周面の一部と下リテーナ１３３１ｂの外周面の一部とは、少なくとも接触している。図５において、案内部３１４の内周面は、下方に向かい拡径するテーパ形状である。このとき、下リテーナ１３３１ｂは、ブッシュ３１ｂの接続部３１３ｂの下面に接触していなくてもよい。このとき、リテーナ環状部１３３３の径方向外端と、案内部３１４とは接触する。なお、案内部３１４はテーパ状であることが望ましい。これにより、下リテーナ１３３１ｂおよびブッシュ３１ｂを下側ハウジング１３ｂに固定する際に、下リテーナ１３３１ｂの径方向の位置を中心軸J1が中心となるように案内することができる。

また、案内部３１４は、固定部３１１ｃの内周面の径より小さい円筒状であってもよい。なお、案内部３１４は、かしめ部を有し、下リテーナ１３３１ｂは、接続部３１３ｂの下面に接し、かしめ固定されてもよい。このとき、案内部３１４は、下リテーナ１３３１ｂの径方向へのがたつきを低減することができる。

モータ１、１ａ、１ｂは、主に扇風機や換気扇等の送風機に用いられることが好ましい。図６は、モータ１を扇風機に用いた断面図である。図６を参照して、ロータホルダ２２の円筒部２２２は、ロータ蓋部２２１の径方向外端から軸方向下方に向けて延伸している。シャフト２１は、蓋部１２２より軸方向上方に突出し、先端にインペラ取付部１９を備えている。インペラ取付部１９には、インペラ２０が固定される。つまり、インペラ２０は、蓋部１２２の軸方向上側において、シャフト２１に固定される。

シャフト２１が回転すると、それに伴いインペラ２０が回転し、軸方向下側から軸方向上側へ向かう空気流を発生する。これにより、空気流が発生することに伴い、インペラ２０に揚力が発生する。その結果、シャフト２１に対して、軸方向下向きの反力が発生する。これにより、インペラ２０の回転時において、シャフト２１は軸方向下向きに押し付けられる。その結果、ホール素子４１とロータマグネット２３との距離を近づけることができ、回転位置検出精度を維持できる。

図７は、モータ１を用いた扇風機５１の断面図である。扇風機５１は、基部５１１と、柱部５１２と本体部５１３とを有する。基部５１１は平板状であり、柱部５１２および本体部５１３を支持する。柱部５１２は基部５１１と本体部５１３とを連結する柱状の部位である。本体部５１３は、柱部５１２に支持され、前述したモータ１と、インペラ２０と、フィンガーガード２０１と、首振り機構２０２と、筐体部２０５と、を有する。フィンガーガード２０１は、柱部５１２と連結されている。フィンガーガード２０１はインペラ２０を覆う籠状、または網状の部材である。
本体部５１３において、モータ１のハウジング１２０は、フィンガーガード２０１に固定されている。ハウジング１２０の蓋部１２２は、第一ビス１２５の取り付け穴１２７を備えている。取り付け穴１２７に挿入されたビス１２５によって、ハウジング１２０の蓋部１２２がフィンガーガード２０１に固定され、ハウジング１２０全体がフィンガーガード２０１に固定される。
ところで、フィンガーガード２０１はハウジング１２０より径が大きい。ここで、第一ビス１２５の位置は、ロータホルダ２２の円筒部２２２よりも径方向外側であることが望ましい。モータ１はフィンガーガード２０１を介して基部５１１および柱部５１２に支持されるため、大きな荷重がかかる。そのため、ハウジング１２０を安定して固定するためには、第一ビス１２５は大型のものを用いることが多い。第一ビス１２５をロータホルダ２２の円筒部２２２よりも径方向外側に配置することで、第一ビス１２５が大型であっても、第一ビス１２５とロータホルダ２２との径方向位置が重ならないので、第一ビス１２５がロータホルダ２２を傷つけることはない。

ハウジング１２０の底部には、首振り機構２０２が固定されている。首振り機構２０２には、減速機構２０３が含まれる。シャフト２１の後ろ側には、ギア等の出力伝達機構が配置され、シャフト２１の出力を減速機構２０３に伝える。減速機構２０３により減速されたシャフト２１の出力により首振り機構２０２が作動する。首振り機構２０２が作動することにより、基部５１１に対して本体部５１３が中心軸を含む平面上において回転運動、または往復運動する。本発明の実施形態では、扇風機５１の首振りにモータ１の回転を利用しているので、首振り用のモータを別途追加するよりもコストが低減できる。
尚、首振り機構２０２の固定手段は、第二ビス１２６である。ここで、首振り機構２０２固定用の第二ビス１２６は、フィンガーガード２０１固定用の第一ビス１２５に比べて小さくすることができる。首振り機構２０２の外径のほうが、フィンガーガード２０１の外径よりも小さいためである。したがって、第二ビス１２６を小さいものとした場合は、第二ビス１２６を底部１３２に挿入しても、ハウジング１２０内へ突出する部分が少ない。したがって、ハウジング１２０内のモータ部品を傷つけづらい。

上側ハウジング１２の円筒部１２１には、スタッド棒４２が固定されている。扇風機５１の本体部５１３は、スタッド棒４２を中心に首振りする。また、スタッド棒４２の位置は、モータ１と首振り機構２０２とフィンガーガード２０１を含めた構成における、重心の位置に近い。したがって、扇風機５１の本体部５１３が首振りしてもスタッド棒４２は安定してモータ１を支持できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。モータ１では、上軸受部材１５および下軸受部材１６の外周面が中心軸Ｊ１と平行な円筒状でも良い。ブッシュ３１、３１ａは、実施形態においては、切削加工または、鋳造で形成されるが、プレス加工で形成しても良い。底部１３２は、凹部１３４を有さず、中心軸Ｊ１に垂直な平面状でも良い。
また、ステータ３２は、ブッシュ３１、３１ａに固定されていなくても、直接ハウジング１２０に固定されていてもよい。つまり、ステータ３２は、ハウジング１２０に直接的または間接的に固定されロータマグネット２３の径方向内側に位置していればよい。
また、図８のとおり、上軸受部材１５ｃおよび下軸受部材１６ｃは、ボールベアリングであってもよい。ボールベアリングの場合も、モータ１ｃの中心軸が水平方向に伸びているときに、シャフト２１ｃに外力がかかった場合は、シャフト２１ｃは軸方向においてインペラ２０ｃが固定されている方向にのみ移動可能である。図８を参照して、シャフト２１ｃに外力がかかった場合は、下軸受部材１６ｃの内輪の軸方向下端に予圧ばね１６１ｃが作用して、シャフト２１ｃがインペラ２０ｃが固定されている方向に移動する。

＜４．上記の実施形態から抽出される他の発明＞
「磁気特性が低いマグネットを使用することで、モータの価格を低減しつつ、界磁用マグネットの回転位置検出精度を維持できる扇風機を提供すること」を第１の課題として設定すれば、発明の主題を例えば「扇風機」とし、「ブッシュ」を必須要件とせず、それに代えて、「インペラ」を必須要件とする発明を、上記の実施形態から抽出することができる。当該発明は、例えば、扇風機であって、モータと、インペラとを備える。前記インペラは、前記モータの中心軸を中心として回転するシャフトに固定される。また、前記インペラは、前記モータの回転により前記モータの軸方向下側から軸方向上側に向かって空気流を発生させる。前記モータは、軸受と、静止部と、前記シャフトを含む回転部と、を備える。前記軸受は、前記シャフトを回転可能に支持する。前記回転部は、前記シャフトに固定される。また前記回転部は、軸方向下側に開口する有蓋円筒状のロータホルダと、前記ロータホルダの円筒部の内側に固定されるロータマグネットとを備える。前記静止部は、ハウジングとステータと回路基板とを有する。前記ハウジングは、蓋部と、底部と、側壁部とを有する。前記蓋部は、前記ロータホルダの軸方向上方において前記中心軸を中心とする貫通孔を有し、前記貫通孔から径方向外方に広がる板状である。前記底部は、前記ロータホルダの軸方向下方において前記中心軸を中心とする貫通孔を有し、前記貫通孔から径方向外方に広がる板状である。前記側壁部は、前記蓋部と前記底部とを繋ぎ、前記ロータホルダを径方向外方から覆う。前記ステータは、前記ハウジングに直接的または間接的に固定され前記ロータマグネットの径方向内側に位置する。前記回路基板は、前記ハウジングに収容され、前記ロータマグネットの軸方向下側に位置する。前記回路基板は、ホール素子を備える。前記扇風機の特徴は、以下の通りである。前記軸受は、前記ハウジングの蓋部側と、底部側とにそれぞれ配置される。前記インペラは、前記蓋部の軸方向上側において、前記シャフトに固定される。前記シャフトは、軸方向においてインペラが固定されている方向にのみ移動可能に前記軸受に支持されている。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明は、様々な用途のモータに利用することができる。

１ モータ
２１ シャフト
３１ ブッシュ
３２ ステータ
２２ ロータホルダ
２３ ロータマグネット
１２０ ハウジング
１２３ 上軸受保持部
１３３ 下軸受保持部
１５ 上軸受部材
１６ 下軸受部材
３１１ 固定部
Ｊ１ 中心軸

Claims (17)

1. 軸受と、
   前記軸受により中心軸を中心に回転可能に支持されるシャフトと、
   前記中心軸を中心として、中央にシャフトが貫通する略円筒状のブッシュと、
   前記ブッシュに固定されたステータと、
   前記シャフトに固定された有蓋略円筒状のロータホルダと、
   前記ロータホルダの円筒部の内周面に固定され、前記ステータの径方向外側に位置するロータマグネットと、
   前記ロータホルダの軸方向上方において前記中心軸を中心とする貫通孔を有し、前記貫通孔から径方向外方に広がる板状の蓋部と、
   前記ロータホルダの軸方向下方において前記中心軸を中心とする貫通孔を有し、前記貫通孔から径方向外方に広がる板状の底部と、
   前記蓋部と前記底部とを繋ぎ、前記ロータホルダを径方向外方から覆う側壁部と、
   を有するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記蓋部の中央に前記中心軸を中心として軸方向に突出する上軸受保持部と、前記底部の中央に前記中心軸を中心として軸方向に突出する下軸受保持部と、
   を備え、
   前記軸受が、上軸受部材と下軸受部材を備え、
   前記上軸受部材は、前記上軸受保持部の内周面に保持され、
   前記下軸受部材は、前記下軸受保持部の内周面に保持され、
   前記ブッシュは固定部を有し、前記固定部は、前記下軸受保持部よりも径方向外方において、前記ハウジングに対して固定されているモータ。
2. 前記ブッシュは、前記ステータが保持される小径部と、
   前記小径部の軸方向下側から径方向外側に伸び、前記小径部と前記固定部とを接続する接続部と、
   を有する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記小径部の内周面の内径は、前記下軸受部材の最外端の外径よりも小さい、請求項２に記載のモータ。
4. 前記固定部は、前記底部に固定され、
   前記固定部の径方向内側のエッジは、前記下軸受保持部の径方向外側のエッジよりも、径方向外側に位置する、請求項２または３に記載のモータ。
5. 前記接続部は、前記回路基板を支持する支持部を有する、請求項２から４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記下軸受保持部は、前記中心軸方向の上下方向一方側に突出しており、前記底部は、前記下軸受保持部の径方向外方において前記中心軸方向の上下方向他方側に窪む凹部を有している、請求項２から５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記固定部は、前記凹部に固定される、請求項６に記載のモータ。
8. 前記シャフトは、
   前記ロータホルダと前記上軸受部材との間において、軸方向に伸びる上スペーサが保持されており、
   前記ロータホルダと前記下軸受部材との間において、軸方向に伸びる下スペーサが保持されている、請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記ロータホルダは、前記シャフト側から径方向外方に広がるロータ蓋部と、前記ロータ蓋部から軸方向に伸びる略円筒状のシャフト保持部を有しており、
   前記上スペーサは、前記ロータ蓋部の上面と接触し、前記下スペーサは、前記ロータ蓋部の下面と接触している、請求項８に記載のモータ。
10. 前記シャフト保持部が突出している側に位置する前記上スペーサまたは前記下スペーサは、
    前記シャフト保持部の径方向外方を覆う大内径部と、
    前記シャフト保持部の端面と離れており、前記シャフトの外周面と接触する小内径部と、
    を有している、請求項９に記載のモータ。
11. 前記上スペーサと前記上軸受部材の下面との間には、略円環状の上摺動部材が介在され、
    前記下スペーサと前記下軸受部材の上面との間には、略円環状の下摺動部材が介在される、請求項８から１０に記載のモータ。
12. 前記上スペーサと前記上摺動部材との間には、環状またはC字状の弾性部材が介在され、
    前記下スペーサと前記下摺動部材との間には、環状またはC字状の弾性部材が介在される、請求項１１に記載のモータ。
13. 前記上軸受部材および前記下軸受部材のそれぞれは、外周面が径方向外方に膨らむ曲面を有しており、前記上軸受保持部および前記下軸受保持部のそれぞれの突出方向の反対側から前記蓋部および前記底部に固定された弾性を有する上リテーナおよび下リテーナによって外周面が前記上軸受保持部側および前記下軸受保持部側に押される請求項１から１２のいずれかに記載のモータ。
14. 前記下軸受部材は、外周面が径方向外方に膨らむ曲面を有しており、
    弾性を有する下リテーナは、前記ブッシュに接触し、
    前記下リテーナの径方向内端によって、前記下軸受部材の外周面は、前記下軸受保持部側に押される請求項１から１２のいずれかに記載のモータ。
15. 前記ブッシュは、前記接続部の下面と前記固定部の内周面とをつなぐ、案内部を備え、
    前記案内部の内周面の一部と前記下リテーナの外周面の一部とは、少なくとも接触している請求項１４に記載のモータ。
16. 前記ブッシュは、前記下リテーナよりも径方向外方において前記底部に固定される請求項１３から請求項１５のいずれかに記載のモータ。
17. 前記ロータホルダの円筒部は、前記ロータ蓋部の径方向外端から下方に向けて延伸し、
    前記シャフトは、前記底部より下方に突出し、先端にインペラ取付部を備え、
    前記インペラ取付部には、インペラが固定される請求項９から１６のいずれかに記載のモータ。

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