JP2015104307A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転軸を回転可能に軸支した軸受の保持構造において、転がり軸受と当該外輪を保持するモータケースのホルダ部との衝突による異音を抑制する。【解決手段】モータは、ステータ４０と、ロータ３１と、出力軸３０と、モータケース２０と、軸受５０と、締付部材７０とを備えている。モータケース２０は、出力軸の一端部が挿入されたホルダ部２８が形成されている。軸受は、ホルダ部２８と出力軸３０の一端部との間に設けられて、ホルダ部２８に対して出力軸３０を回転可能に支持している。締付部材７０は、ホルダ部２８の外周に設けられて、ホルダ部２８を締め付けることによりホルダ部２８の少なくとも一部を径方向内側に変形させている。【選択図】 図１

Description

本発明は、モータの回転軸を回転可能に軸支した軸受の保持構造に関する。

電動モータは、モータケースと、モータケースの内周に嵌合固定されたステータと、ステータの内周に配置されたロータと、ロータの内周に嵌合固定された出力軸と、モータケース内に配置され、出力軸を回転可能に支持する一対の転がり軸受とからなっている。

モータケースは、薄板をカップ形状に成形したケース本体と、ケース本体に嵌合され、取付ボルトを介して固定された蓋プレートとからなっている。

ケース本体にカップ形状の第２ホルダ部が形成され、第２ホルダ部の内周に第２転がり軸受の外輪が嵌合されている。蓋プレートにカップ形状の第１ホルダ部が形成され、第１ホルダ部の内周に第１転がり軸受の外輪が嵌合されている。

特開２０１３−７４１８号公報

ここで、第２ホルダ部の内周と第２転がり軸受の外輪との間には、第２ホルダ部に対して第２転がり軸受の外輪を嵌合挿入できるように、僅かな隙間が必要となる。そのため、モータの作動時に出力軸が振動すると、第２転がり軸受の外輪が第２ホルダ部の内周面に衝突して異音が発生する。特に、部品公差や経年劣化等により第２ホルダ部の内周と第２転がり軸受の外輪との間の隙間が大きくなると、異音は顕著となる。

特許文献１には、上記課題を解決する一案として、第２ホルダ部に貫通孔を設けて、Ｃ型ばね部材を用いて当該貫通孔を通じて第１転がり軸受を押圧して、第２転がり軸受の外輪と第２ホルダ部の内周面との衝突を抑制し、異音を低減する技術が開示されている。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、軸受と当該軸受を保持するモータケースのホルダ部の内周面との隙間を低減して、軸受とモータケースのホルダ部の内周面との衝突音を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するためのモータは、環状のステータと、前記ステータに対して回転可能に設けられたロータと、前記ロータに固定されて前記ロータの回転軸に沿って延びた出力軸と、一端部に前記出力軸の一端部が挿入されたカップ状のホルダ部が形成されて、前記ステータおよび前記ロータを収容したモータケースと、前記ホルダ部と前記出力軸の一端部との間に設けられて、前記ホルダ部に対して前記出力軸を回転可能に支持した軸受と、前記ホルダ部の外周に設けられて、前記ホルダ部を締め付けることにより前記ホルダ部の少なくとも一部を径方向内側に変形させた締付部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、軸受と当該軸受を保持するモータケースのホルダ部の内周面との隙間を低減して、軸受とモータケースのホルダ部の内周面との衝突音を抑制することができる。

本発明の一実施形態にかかる電動モータの内部構造を示す断面図。 本発明の一実施形態にかかる図１のＡ−Ａ線断面図。 本発明の一実施形態にかかる締付部材による締結前の状態図。

本発明の一実施形態を、図１乃至図３にもとづいて説明する。

図１に示すように電動モータは、モータケース２０と、モータケース２０の内周に嵌合固定されたステータ４０と、ステータ４０の内周に配置されたロータ３１と、ロータ３１の内周に嵌合固定された出力軸３０と、モータケース２０内に配置され、出力軸３０を回転可能に支持する第２転がり軸受５０、第１転がり軸受６０と、締付部材７０とを有する。

出力軸３０は、両端に向かって小径となり、出力軸３０の後端側（図１の上側）に第２段面３０ｂが形成され、出力軸３０の前端側（図１の下側）に第１段面３０ａが形成されている。出力軸３０の後端外周に第２転がり軸受５０の内輪５１が圧入嵌合され、第２段面３０ｂに第２転がり軸受５０の内輪５１の端面が当接している。出力軸３０の前端外周に第１転がり軸受６０の内輪６１が圧入嵌合され、第１段面３０ａに第１転がり軸受６０の内輪６１の端面が当接している。

ステータ４０は、円周方向に複数設けられたティース４１と、各ティース４１に周囲に設けられたインシュレータ４２、４３と、インシュレータ４２、４３に巻回されたコイル４４とを有する。コイル４４は、円周方向に複数有し、複数のコイル４４に印加する電流のタイミングを互いにずらすことによって、回転磁界が発生する。ティース４１は鉄製であり、インシュレータ４２、４３は樹脂製である。

ロータ３１は、出力軸３０に嵌合固定されたロータコア３２と、ロータコア３２の外周に円周方向に複数配置されたマグネット３３とを有する。ロータコア３２は鉄製であり、マグネット３３は磁石である。コイル４４に電流を印加すると、ティース４１回りの磁力線が発生し、マグネット３３側の磁力線と吸引しあって、ロータ３１が回転するようになっている。

モータケース２０は、カップ形状のケース本体２１と、ケース本体２１の開口側に嵌合された蓋プレート１０とからなっている。ケース本体２１は、鉄製の薄板であり、プレスで切り抜き、折り曲げることによって成形される。蓋プレート１０は、アルミ合金製であり、ダイキャストによって製作される。

ケース本体２１は、円筒形状の第１円筒部２２と、第１円筒部２２の他端で内径方向に延びる底部と、第１円筒部２２の前端で外径方向に延びる鍔部２３と、鍔部２３に対し円周３箇所で外径方向に延びる第１フランジ部２４とを有する。底部は、内径方向に延びる第１底部２５と、内径方向にかつロータ３１側へテーパ状に延びる第１傾斜部２６と、内径方向に延びる第２底部２７と、ロータ３１と反対側へ突出し、円筒形状の第２円筒部２８、内径方向に延びる第３底部２９とを内径方向に順に有している。

第１円筒部２２の内周には、ステータ４０が嵌合固定され、第１円筒部２２の前端内周には、後述する蓋プレート１０の第３円筒部１４が嵌合されている。鍔部２３および第１フランジ部２４は後述する蓋プレート１０のプレート本体１１に当接し、各第１フランジ部２４には、後述する取付ボルト８０を挿通する取付穴が形成されている。

図１および図２に示すように第２円筒部２８および第３底部２９で第２ホルダ部が構成される。第２円筒部２８の内周には円筒形状の第２嵌合面２８ａが形成され、第２嵌合面２８ａに第２転がり軸受５０の外輪５３が嵌合されている。後述する締付部材７０によって縮径される前の第２嵌合面２８ａは、第２転がり軸受５０の外輪５３を隙間嵌合できる程度の内径を有している。詳細に説明すると、第２転がり軸受５０の外輪５３を直径２２ｍｍ、第２嵌合面２８ａおよび第２転がり軸受５０の外輪５３間に１０μｍから２０μｍの隙間を有している。

第３底部２９および第２転がり軸受５０の外輪５３間にウェーブワッシャ８５が介挿されている。ウェーブワッシャ８５の弾性力は、第１転がり軸受６０、出力軸３０、第２転がり軸受５０を介して蓋プレート１０に伝えられる。ウェーブワッシャ８５の弾性力は、第２転がり軸受５０、第１転がり軸受６０に与圧として付与される。ウェーブワッシャ８５は、円周方向の３箇所で山、円周方向の３箇所で谷を有する。

第２転がり軸受５０は、出力軸３０に他端外周に圧入嵌合される内輪５１と、第２円筒部２８の第２嵌合面２８ａに隙間嵌合され、締付部材７０によって締め付けられる外輪５３と、内輪５１および外輪５３間に配置される玉５５とを有する。

内輪５１の外周には内輪用軌道面５２が形成され、外輪５３の内周には外輪用軌道面５４が形成されている。内輪用軌道面５２および外輪用軌道面５４上を玉５５が転動するようになっている。

締付部材７０は、バンドおよび締付ボルト９０を有する。バンドは、環部７１と、一対のフランジ部７２、７５とを有する。環部７１は、第２円筒部２８の外周に沿うように略Ｃ字状に形成されている。すなわち、環部７１は、円周上の１箇所に切欠きが形成されている。フランジ部７２、７５は、環部７１の両端部から径方向外側に突出して、互いに対向している。

締付ボルト９０は、ねじ部９２と、ねじ部９２の一端で外径方向に拡大した頭部９１とを有している。フランジ部７５には、ねじ部９２が螺合される締付ねじ穴７６が形成され、フランジ部７２には、ねじ部９２を挿通する締付挿通穴７４が形成されている。締付ボルト９０のねじ部９２が一対のフランジ部７２、７５の締付ねじ穴７６に螺合すると、一対のフランジ部７２、７５が互いに接近し、環部７１が縮径する。その結果、締付部材７０は、第２円筒部２８を径方向内側に締め付ける。

図３に示すように縮径される前の締付部材７０の環部７１は、第２円筒部２８の外周に隙間嵌合できる程度の内径を有している。締付部材７０によって変形する前の第２嵌合面２８ａは、第２転がり軸受５０の外輪を隙間嵌合できる程度の内径を有している。締付ボルト９０を締め付けると、一対のフランジ部７２、７５が互いに接近し、環部７１が縮径変形し、第２円筒部２８の一部が径方向内側に変形する。第２円筒部２８の状態を拡大して見てみると、第２円筒部２８は、円周全体に渡って径方向内側に変形して、例えば、円周に沿って波状に変形する。第２円筒部２８の第２嵌合面２８ａは、複数箇所（好ましくは３箇所以上）で第２転がり軸受５０の外輪に接触する。当該接触箇所は、締付ボルト９０によって第２円筒部２８を締め付けるほど、増える傾向にある。

図１に示すように蓋プレート１０は、円筒形状の第１ホルダ部１２と、第１ホルダ部１２の前端側で外径方向に延びる略円盤形状のプレート本体１１と、円周１箇所で外径方向に延びる延長部１３とを外径方向に順に有する。

第１ホルダ部１２の後端内周には、円筒形状の第１嵌合面１２ａと、第１嵌合面１２ａの前端で内径方向に延びる第３段面１２ｂとが形成されている。第１嵌合面１２ａには、第１転がり軸受６０の外輪６２が圧入嵌合され、外輪６２の端面が第３段面１２ｂに当接している。

第１転がり軸受６０は、出力軸３０の前端側に圧入嵌合される内輪６１と、第１ホルダ部１２の第１嵌合面１２ａに圧入嵌合される外輪６２と、内輪６１および外輪６２間に配置される玉６３とを有する。

プレート本体１１にはステータ４０側に突出した円筒形状の第３円筒部１４を有し、第３円筒部１４にケース本体２１の第１円筒部２２の前端内周が嵌合されている。プレート本体１１にケース本体２１の鍔部２３および第１フランジ部２４が当接している。プレート本体１１には、ケース本体２１の第１フランジ部２４の取付穴に対応する位置で、取付ねじ１５が形成されている。取付ねじ１５に取付穴を介して取付ボルト８０が螺合され、蓋プレート１０にケース本体２１が固定されている。

次に上述した構成にもとづいて電動モータの組立てについて説明する。

図１に示すように第１円筒部２２の内周にステータ４０が嵌合固定され、出力軸３０にロータ３１が嵌合固定される。出力軸３０の他端外周に第２転がり軸受５０の内輪５１が圧入嵌合され、第２段面３０ｂに第２転がり軸受５０の内輪５１の端面が当接する。出力軸３０の前端側に第１転がり軸受６０の内輪６１が圧入嵌合され、第１段面３０ａに第１転がり軸受６０の内輪６１の端面が当接する。第１ホルダ部１２の第１嵌合面１２ａに、第１転がり軸受６０の外輪６２が圧入嵌合され、外輪６２の端面が第３段面１２ｂに当接する。

第３底部２９にウェーブワッシャ８５を載置する。ケース本体２１およびステータ４０に対し、第２転がり軸受５０、出力軸３０、ロータ３１、第１転がり軸受６０および蓋プレート１０を挿入する。第２円筒部２８の第２嵌合面２８ａに第２転がり軸受５０の外輪５３が隙間嵌合され、ウェーブワッシャ８５に第２転がり軸受５０の外輪５３が当接する。第１円筒部２２の前端内周に第３円筒部１４が嵌合され、プレート本体１１にケース本体２１の鍔部２３および第１フランジ部２４が当接する。プレート本体１１を回して第１フランジ部２４の取付穴を、ケース本体２１の取付ねじ１５に対応させる。取付ボルト８０を取付穴に挿入し、取付ボルト８０を取付ねじ１５に螺合させる。こうして蓋プレート１０にケース本体２１が固定される。

図１および図３に示すようにフランジ部７２の締付挿通穴７４に、締付ボルト９０のねじ部９２を挿通し、フランジ部７５の締付ねじ穴７６に、締付ボルト９０のねじ部９２を螺合させる。第２円筒部２８の外周に、径方向に隙間を持って締付部材７０の環部７１を嵌め込む。締付ボルト９０を締め付ける方向に回すと、一対のフランジ部７２、７５が互いに接近し、環部７１が縮径変形し、第２円筒部２８の一部が径方向内側に変形する（図２）。出力軸３０を手で回しながら、締付ボルト９０を締め付ける方向に回し、出力軸３０の回転が重くなったことを確認したら、締付ボルト９０を少しだけ緩め、出力軸３０の回転が軽くなったことを確認して締め付け作業を完了する。締付ボルト９０を回して一対のフランジ部７２、７５を互いに接近させるので、外輪５３に対する第２円筒部２８の締付け力を、締付ボルト９０によって簡単に調整できる。

出力軸３０の回転が重くなることは、第２転がり軸受５０の外輪５３が縮径変形していることに起因しているため、玉５５の転動によって、内輪用軌道面５２および外輪用軌道面５４が摩耗しやすい。締付ボルト９０を少しだけ緩め、第２転がり軸受５０の外輪５３が縮径変形を解除する。この状態において、第２円筒部２８を拡大して見てみると、第２円筒部２８は、円周全体に渡って径方向に圧縮変形しながら、円周に沿って波状に変形する。第２円筒部２８の第２嵌合面２８ａは、円周の複数箇所（好ましくは３箇所以上）で第２転がり軸受５０の外輪に接触する。当該接触箇所は、締付ボルト９０によって環部７１を介して第２円筒部２８を締め付けるほど、増える傾向にある。第２転がり軸受５０は、第２円筒部２８に対して直交する２方向に動かない状態にある。

上記実施形態によれば、締付部材７０を用いた環部７１の締付けにより、環部７１が縮径変形する。その結果、モータケース２０の第２ホルダ部（第２円筒部２８）の少なくとも１箇所が径方向内側に変形し、第２転がり軸受５０と第２ホルダ部（第２円筒部２８）との隙間を低減して、第２転がり軸受５０と第２ホルダ部（第２円筒部２８）との衝突音を抑制することができる。

上述した実施形態において、第１ホルダ部１２と第２ホルダ部の２つのホルダ部が存在する。特許請求の範囲に記載されたホルダ部は、２つのホルダ部のうち、第２ホルダ部を指している。

ここで、特許文献１（特開２０１３−７４１８号公報）で開示された構造によっても、第２転がり軸受と第２ホルダ部との衝突を抑制することが可能であるが、モータケースの第２ホルダ部に貫通孔を形成させる必要がある。これに対して、上記実施形態によれば、貫通孔の形成が不要であるため、容易に第２転がり軸受５０と第２ホルダ部（第２円筒部２８）との衝突を抑制することができる。

また、特許文献１（特開２０１３−７４１８号公報）で開示された構造では、上述の通りモータケースの第２ホルダ部に貫通孔を形成させる必要があり、モータの組立て後にモータを分解せずに貫通孔を形成することは非常に困難である。これに対して、上記実施形態によれば、例えば、経年劣化により異音が顕著になった等、モータの組立て後に異音の不具合が発見された場合にも、モータを分解せずに容易に第２転がり軸受５０と第２ホルダ部（第２円筒部２８）との衝突を抑制することができる。

さらに、特許文献１（特開２０１３−７４１８号公報）で開示された構造では、第２転がり軸受の外輪は、Ｃ型ばね部材および第２ホルダ部の内周面の一箇所の計２箇所に接触し、当該２箇所により保持されている。そのため、例えば、出力軸が当該２箇所を結ぶ方向に直行する方向に大きく振動した場合には、第２転がり軸受と第２ホルダ部とが衝突し、異音が発生する可能性がある。これに対して、上記実施形態のように、第２転がり軸受と第２ホルダ部とが周方向に渡って３箇所以上で接触していると、出力軸の振動の方向にかかわらず、効果的に第２転がり軸受５０と第２ホルダ部（第２円筒部２８）との衝突を抑制することができる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、締付部材７０の締付けにより第２円筒部２８の所望箇所が変形するように、当該所望箇所の肉厚を薄く形成する等の構成を採用しても良い。

上述した実施形態は、第２転がり軸受５０が第２円筒部２８に対して直交する２方向に動かなくなる状態まで、締結部材７０で第２円筒部２８を締め付けた。他の実施形態として、第２転がり軸受５０が第２円筒部２８に対して直交する２方向に動きが小さくなる状態まで、締結部材７０で第２円筒部２８を締め付けても良い。この場合、第２円筒部２８の第２嵌合面２８ａに第２転がり軸受５０の外輪５３が衝突する異音を小さくすることができる。

１２：第１ホルダ部、２０：モータケース、２１：ケース本体、２８：第２円筒部（第２ホルダ部、ホルダ部）、２９：第３底部（第２ホルダ部、ホルダ部）、３０：出力軸、３１：ロータ、４０：ステータ、５０：第２転がり軸受（軸受）、５３：外輪、６０：第１転がり軸受、７０：締付部材、７１：環部、７２：フランジ部、７５：フランジ部、９０：締付ボルト

Claims (3)

1. 環状のステータと、
   前記ステータに対して回転可能に設けられたロータと、
   前記ロータに固定されて前記ロータの回転軸に沿って延びた出力軸と、
   一端部に前記出力軸の一端部が挿入されたカップ状のホルダ部が形成されて、前記ステータおよび前記ロータを収容したモータケースと、
   前記ホルダ部と前記出力軸の一端部との間に設けられて、前記ホルダ部に対して前記出力軸を回転可能に支持した軸受と、
   前記ホルダ部の外周に設けられて、前記ホルダ部を締め付けることにより前記ホルダ部の少なくとも一部を径方向内側に変形させた締付部材と、
   を備えたことを特徴とするモータ。
2. 前記ホルダ部の内周面と前記軸受の外周面とが３箇所以上で接触していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記締付部材は、
   前記ホルダ部の外周に沿ったＣ字状に形成された環部と、
   前記環部の両端部から径方向外側に突出して、互いに対向する一対のフランジ部と、
   前記一対のフランジ部に螺合されて前記一対のフランジ部を互いに接近させることにより前記環部を縮径させる締付ボルトと、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。

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