JP2019062672A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の同軸度の低下を低減して回転性能の低下を防止できるモータを提供する。【解決手段】モータは、上下方向を中心軸とするシャフトと、シャフトに固定されたロータと、ロータと径方向に対向するステータと、ロータの上方に配置され、シャフトを回転可能に支持する上軸受と、ロータの下方に配置され、シャフトを回転可能に支持する下軸受と、ステータと、下軸受とを保持して上面を開口する樹脂製のケーシング２０と、上軸受を保持してケーシングの開口を覆う樹脂製のカバーと、を備え、ケーシングは、上端からカバー側へと延びる環状部２０ｄと、環状部の少なくとも周面上に配される第１金属片２７と、を有し、カバーは、第１金属片に対向する第２金属片を有し、第１金属片及び第２金属片を圧入面としてカバーが前記ケーシングに圧入されている。【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関する。

従来、モータは上下方向を中心軸とするシャフトと、シャフトに固定されたロータと、ロータと径方向に対向するステータと、ステータを保持するケーシングとを備える。ステータはモールド樹脂によりケーシング内に埋め込まれ、ケーシングは上面に開口部を有する。開口部は金属製のカバー（ブラケット）が圧入されて覆われる（例えば、特許文献１）。

シャフトは上軸受及び下軸受により、回転可能に支持される。下軸受はケーシングに保持され、上軸受はカバーに保持される。

特開２０１４−３９４２０号公報（第９頁、図１５）

しかしながら、上記従来のモータによると、モールド樹脂は金属に対して膨張係数が大きいため、モータの温度や環境温度が上昇すると、圧入面が変形して上軸受と下軸受との同軸度が低下する問題があった。これにより、モータの回転性能が低下する問題があった。

本発明は、軸受の同軸度の低下を低減して回転性能の低下を防止できるモータを提供することを目的とする。

上下方向を中心軸とするシャフトと、前記シャフトに固定されたロータと、前記ロータと径方向に対向するステータと、前記ロータの上方に配置され、前記シャフトを回転可能に支持する上軸受と、前記ロータの下方に配置され、前記シャフトを回転可能に支持する下軸受と、前記ステータと、前記下軸受とを保持して上面を開口する樹脂製のケーシングと、前記上軸受を保持して前記ケーシングの開口を覆う樹脂製のカバーと、を備え、前記ケーシングは、上端からカバー側へと延びる環状部と、前記環状部の少なくとも周面上に配される第１金属片と、を有し、前記カバーは、前記第１金属片に対向する第２金属片を有し、前記第１金属片及び前記第２金属片を圧入面として前記カバーが前記ケーシングに圧入されている。

例示的な本発明によれば、軸受の同軸度の低下を低減して回転性能の低下を防止できるモータを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの概略縦断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るモータのケーシング及びカバーの斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るモータのケーシングの分解斜視図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係るモータのカバーの斜視図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係るモータのカバーの分解斜視図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係るモータのケーシングとカバーの取付構造を示す断面図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るモータのケーシングとカバーの取付構造を示す断面図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るモータのケーシングとカバーの取付構造の変形例を示す断面図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係るモータのケーシングとカバーの取付構造を示す断面図である。 図１０は、本発明の第４実施形態に係るモータのケーシングとカバーの取付構造を示す断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、モータの中心軸方向における上側を「上側」とし、下側を「下側」とする。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または略平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」とし、中心軸を中心とする周方向を「周方向」とする。

＜第１実施形態＞
（１．モータの全体構成）
本発明の例示的な実施形態のモータについて以下説明する。図１は第１実施形態に係るモータ１の概略縦断面図を示す。モータ１はブラシレスＤＣモータであり、例えば、エアコン室内機のクロスフローファンを駆動するために使用される。

モータ１はステータ２２及びロータ２３を収納するケーシング２０を備える。ケーシング２０は上面に上方に向かって開口する開口部２９を有し、開口部２９はカバー３０に覆われる。このとき、カバー３０はケーシング２０に圧入される。また、ケーシング２０の中央部はロータ２３が収容される収容空間２１を有する。

ステータ２２は複数積層された磁性鋼板からなるステータコア（不図示）と、絶縁部材から成るインシュレータ（不図示）及びコイル（不図示）を含む。コイルはステータコアにインシュレータを介して巻回される。

ロータ２３はステータ２２の径方向内側に対向して配される。ロータ２３は円筒状であり、マグネット（不図示）を含む。ロータ２３の中心部にはシャフト２４が固定される。

シャフト２４は中心軸Ｃに沿って延びる柱状部材である。シャフト２４は上軸受２５ａ及び下軸受２５ｂによって、中心軸Ｃ周りに回転可能に支持される。このとき、上軸受２５ａはロータ２３の上方に配置され、下軸受２５ｂはロータ２３の下方に配置される。また、上軸受２５ａ及び下軸受２５ｂには、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが使用される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受などの他方式の軸受が使用されてもよい。

上軸受２５ａは金属製の上軸受ホルダ３２に収納される。上軸受ホルダ３２はカバー３０に固定されている。また、下軸受２５ｂは金属製の下軸受ホルダ２６に収納される。下軸受ホルダ２６はケーシング２０に固定されている。

また、シャフト２４の下端部は下軸受ホルダ２６に形成された貫通孔２６ａを介してケーシング２０の下方に突出し、駆動対象となる装置のシャフトに連結される。

モータ１は外部装置から駆動電流がステータ２２に供給されることで、ステータ２２に磁場が発生する。この磁場によってロータ２３及びシャフト２４が中心軸Ｃ周りに回転する。

（２．ケーシングの構造）
図２はケーシング２０及びカバー３０の斜視図を示し、図３はケーシング２０の分解斜視図を示す。ケーシング２０は不飽和ポリエステル等のモールド樹脂の樹脂成形品から成り、ステータ２２をモールドする。また、ケーシング２０はインサート成形により下軸受ホルダ２６及び金属片（第１金属片）２７と一体に形成されている。すなわち、ケーシング２０はステータ２２と下軸受ホルダ２６に収納された下軸受２５ｂとを保持する。

ケーシング２０は周壁部２０ａ、底壁部２０ｂ、上壁部２０ｃ及び環状部２０ｄを有する（図１参照）。ケーシング２０は中央部に収容空間２１が形成され、ステータ２２の内周面は収容空間２１に面して露出している。

周壁部２０ａは円筒状であり、ステータ２２の少なくとも一部を覆う。また、底壁部２０ｂは周壁部２０ａの下部を覆い、下軸受ホルダ２６はインサート成形により底壁部２０ｂに埋め込まれて固定されている。

上壁部２０ｃは周壁部２０ａの上部を覆い、制御基板４０が配置される。上壁部２０ｃの上面には固定ピン４１及び配線ピン（導通部）４２が周方向に並んで複数配置され、固定ピン４１及び配線ピン４２は軸方向上側に突出する。

固定ピン４１はモールド樹脂と異なる樹脂から成り、ケーシング２０に固定されている。また、配線ピン４２はステータ２２と電気的に接続する。固定ピン４１及び配線ピン４２はインシュレータから延びてステータ２２と一体に形成されている。

環状部２０ｄは環状であり、上壁部２０ｃの外周縁から軸方向上側に突出する。すなわち、環状部２０ｄはケーシング２０の上端からカバー３０側へ延びる。固定ピン４１及び配線ピン４２は環状部２０ｄの径方向内側に配される。環状部２０ｄは固定ピン４１及び配線ピン４２と径方向に対向する領域に凹部２０ｅを複数有する。凹部２０ｅは環状部２０ｄの内周面が径方向外側に凹んで形成される。

制御基板４０は半円状であり、中央部が径方向に切り欠かれて基板切欠き部４０ｃが形成されている。基板切欠き部４０ｃにより制御基板４０とシャフト２４との干渉が避けられる。なお、制御基板４０は円環状でもよい。この場合、制御基板４０の開口する中央部にシャフト２４を挿入し、制御基板４０とシャフト２４との干渉を避ける。

制御基板４０はインバータ回路（不図示）及び制御回路（不図示）を有する。インバータ回路はステータ２２に駆動電流を供給する。制御回路はインバータ回路を制御する。

制御基板４０は固定ピン４１及び配線ピン４２のそれぞれに対応する位置に固定孔４０ａと導通孔４０ｂを複数有する。固定孔４０ａには固定ピン４１が挿入され、固定ピン４１の上端部を熱溶融してかしめる。これにより、制御基板４０がケーシング２０に固定される。

導通孔４０ｂには配線ピン４２が挿入され、配線ピン４２は制御基板４０の配線パターン上に半田付けされる。

また、制御基板４０は導線４３が接続され、導線４３は口出し部４４に接続される。口出し部４４には環状部２０ｄの一部に設けられた切欠き部２０ｆに配される。導線４３は口出し部４４を介してケーシング２０の外部に引出され、外部電源に接続される。これにより、導線４３から制御基板４０上の各回路に電力が供給され、配線ピン４２を介してステータ２２に駆動電流が供給される。

口出し部４４の上面には軸方向に凹む溝部４４ａが設けられ、溝部４４ａには後述するカバー３０の位置決め部３４が挿入される。

金属片（第１金属片）２７は環状部２０ｄの内周面上に複数配される。また、各金属片２７は環状部２０ｄの内周面に沿って湾曲している。なお、金属片２７は環状部２０ｄの内周面全体を覆う必要はなく一部に配してもよい。また、金属片２７は環状部２０ｄの上面に配してもよい。すなわち、金属片（第１金属片）２７は環状部２０ｄの少なくとも周面上に配される。また、各金属片２７は環状部２０ｄの内周面に沿って湾曲している。

また、金属片２７は上端部から径方向外側に延びるフランジ部（第１フランジ部）２７ａを有する。フランジ部２７ａは環状に形成され、複数の金属片２７を周方向に並べて連結する。また、フランジ部２７ａの一部は切り欠かれて開放部２７ｂが形成されている。金属片２７はフランジ部２７ａを有することにより、変形を防ぐことができる。また、フランジ部２７ａが複数の金属片２７を連結して一体化することによって、金属片２７の取扱いが容易になり、インサート成形時の作業性が向上する。

フランジ部２７ａは環状部２０ｄの上端面上に配される。このとき、金属片２７は凹部２０ｅの内周面には配されない。すなわち、固定ピン４１及び配線ピン４２の径方向に対向する領域を避けて金属片２７が配される。これにより、金属片２７の使用量を減らすことができるとともに配線ピン４２から金属片２７へ電流が流れることを防止することができる。

また、開放部２７ｂは口出し部４４と対向して配され、金属片２７及びフランジ部２７ａが口出し部４４と当接しない。すなわち、口出し部４４の径方向に対向する領域を避けて金属片２７が配される。これにより、金属片２７の使用量を減らすことができるとともに導線４３から金属片２７へ電流が流れることを防止することができる。また、金属片２７の下端は制御基板４０の上面よりも上方に配され、制御基板４０から金属片２７へ電流が流れること防止している。

なお、フランジ部２７ａは開放部２７ｂを有さない環状に形成してもよい。この場合、フランジ部２７ａを切欠き部２０ｆの下方に埋め込んで通すことにより、導線４３からフランジ部２７ａを遠ざけることができる。これにより、導線４３から金属片２７へ電流が流れることを防止することができる。また、開放部２７ｂを有さないためフランジ部２７ａが変形し難く、インサート成形時の作業性がより向上する。

（３．カバーの構造）
図４、図５はカバー３０の斜視図及び分解斜視図を示す。なお、図４及び図５中において、カバー３０の下面を上方に向けて示す。カバー３０はモールド樹脂の樹脂成形品から成り、インサート成形により上軸受ホルダ３２及び金属片（第２金属片）３３と一体に形成されている。すなわち、カバー３０は上軸受ホルダ３２に収納された上軸受２５ａを保持する。

カバー３０は円盤状の天面部３０ａと環状の圧入部３０ｂとを有する。天面部３０ａの中央部には上軸受ホルダ３２が埋め込まれて固定されている。

圧入部３０ｂは上軸受ホルダ３２の径方向外側に配され、天面部３０ａの内面から軸方向下側に突出する。

また、圧入部３０ｂの外周面は径方向内側に凹む凹部３０ｃが周方向に複数設けられている。凹部３０ｃはケーシング２０にカバー３０を圧入したときに、環状部２０ｄの凹部２０ｅと径方向に対向する。このとき、固定ピン４１又は配線ピン４２は凹部３０ｃと凹部２０ｅとの間に配される。

また、圧入部３０ｂの径方向外側には位置決め部３４が設けられている。位置決め部３４は天面部３０ａの内面から軸方向下側に突出し、口出し部４４の上面に配された溝部４４ａに挿入される。これにより、カバー３０のケーシング２０に対する周方向の位置決めを容易に行うことができる。

金属片（第２金属片）３３は圧入部３０ｂの外周面上に複数配される。各金属片３３は圧入部３０ｂの外周面に沿って湾曲している。

また、金属片３３はフランジ部（第２フランジ部）３３ａ、３３ｂを有する。フランジ部３３ａは金属片３３の上端部から径方向外側に延びる。一方、フランジ部３３ｂは金属片３３の下端部から径方向内側に延びる。

フランジ部３３ａは環状に形成され、複数の金属片３３を周方向に並べて連結する。金属片３３はフランジ部３３ａを有することにより、変形を防ぐことができる。また、フランジ部３３ａが複数の金属片３３を連結して一体化することによって、金属片３３の取扱いが容易になり、インサート成形時の作業性が向上する。

フランジ部３３ａは天面部３０ａの下面上に配され、フランジ部３３ｂは圧入部３０ｂの下端面上に配される。このとき、金属片３３は凹部３０ｃの内周面には配されない。すなわち、固定ピン４１及び配線ピン４２の径方向に対向する領域を避けて金属片３３が配される。これにより、金属片３３の使用量を減らすことができるとともに配線ピン４２から金属片３３へ電流が流れることを防止することができる。

（４．ケーシングとカバーの取付構造）
図６はケーシング２０とカバー３０の取付構造を示す断面図である。圧入部３０ｂを環状部２０ｄの径方向内側に挿入してカバー３０がケーシング２０に圧入される（図１参照）。このとき、圧入部３０ｂと環状部２０ｄとの間に金属片２７、３３が径方向に対向して当接し、金属片２７、３３が圧入面になる。また、フランジ部３３ａはフランジ部２７ａと軸方向に対向して接する。

これにより、モータ１の温度や環境温度が上昇しても、圧入面が変形し難く、上軸受２５ａと下軸受２５ｂとの同軸度が低下することを低減できる。従って、モータ１の回転性能が低下することを防止できる。

また、金属片２７、３３は、例えば、鉄、黄銅、アルミニウム等の金属を用いることが好ましい。これにより、圧入面の変形をより低減することができる。なお、その他の金属を用いてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は第２実施形態のケーシング２０とカバー３０の取付構造を示す断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第２実施形態ではケーシング２０及びカバー３０の形状が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

ケーシング２０は環状部２０ｄの外周縁から軸方向上側に突出する突出部２０ｇを有する。また、カバー３０は天面部３０ａの外周縁から軸方向下側に突出する突出部３６を有する。突出部２０ｇ及び突出部３６が当接してフランジ部２７ａ、３３ａの外周面の少なくとも一部が覆われる。これにより、フランジ部２７ａ、３３ａの外周面がモータ１の外部に露出して腐食することを防止できる。また、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図８は第２実施形態のケーシング２０とカバー３０の取付構造の変形例を示す断面である。フランジ部２７ａ、３３ａの外周面は突出部２０ｇのみにより覆われ、突出部３６（図７参照）が省かれる。なお、突出部２０ｇを省き、フランジ部２７ａ、３３ａの外周面が突出部３６（図７参照）のみにより覆われてもよい。すなわち、フランジ部（第１フランジ部）２７ａ及びフランジ部３３ａ（第２フランジ部）の外周面の少なくとも一部がケーシング２０又はカバー３０の外周端から軸方向に突出する突出部２０ｇ、３６により覆われる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図９は第３実施形態のケーシング２０とカバー３０の取付構造を示す断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第３実施形態では金属片２７、３３の形状が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

金属片２７、３３はフランジ部２７ａ、３３ａを有さず、各金属片２７、３３が周方向に分離している。この場合、各金属片２７、３３を金型の内部の所定位置に配置してインサート成形によりケーシング２０及びカバー３０をそれぞれ成形する。この場合、突出部２０ａ、３６を設けなくても、金属片２７、３３がモータ１の外部に露出しない。また、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１０は第４実施形態のケーシング２０とカバー３０の取付構造を示す断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第４実施形態では環状部２０ｄと圧入部３０ｂの位置が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

圧入部３０ｂが環状部２０ｄの径方向外側に配される。これにより、圧入部３０ｂを環状部２０ｄの径方向外側に挿入してカバー３０がケーシング２０に圧入される。このとき、金属片（第１金属片）２７は環状部２０ｄの外周面上に複数配される。すなわち、金属片（第１金属片）２７は環状部２０ｄの少なくとも周面上に配される。本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（５．その他）
上記実施形態は、本発明の例示にすぎない。実施形態の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

上記実施形態では、モールド樹脂として不飽和ポリエステルを使用しているが、これに限ったものでなく、他の樹脂材料を使用してもよい。

本発明のモータは、例えば、エアコン室内機のクロスフローファンを駆動するためのモータに好適である。なお、本発明のモータは、その他の電子機器にも利用することができる。

１・・・モータ、２０・・・ケーシング、２０ａ・・・周壁部、２０ｂ・・・底壁部、２０ｃ・・・上壁部、２０ｄ・・・環状部、２０ｅ・・・凹部、２０ｆ・・・切欠き部、２０ｇ・・・突出部、２１・・・収容空間、２２・・・ステータ、２３・・・ロータ、２４・・・シャフト、２５ａ・・・上軸受、２５ｂ・・・下軸受、２６・・・下軸受ホルダ、２６ａ・・・貫通孔、２７・・・金属片（第１金属片）、２７ａ・・・フランジ部（第１フランジ部）、２７ｂ・・・開放部、２９・・・開口部、３０・・・カバー、３０ａ・・・天面部、３０ｂ・・・圧入部、３０ｃ・・・凹部、３２・・・上軸受ホルダ、３３・・・金属片（第２金属片）、３３ａ・・・フランジ部（第２フランジ部）、３３ｂ・・・フランジ部（第２フランジ部）、３４・・・位置決め部、３６・・・突出部、４０・・・制御基板、４０ａ・・・固定孔、４０ｂ・・・導通孔、４０ｃ・・・基板切欠き部、４１・・・固定ピン、４２・・・配線ピン（導通部）、４３・・・導線、４４・・・口出し部、４４ａ・・・溝部

Claims (6)

1. 上下方向を中心軸とするシャフトと、
   前記シャフトに固定されたロータと、
   前記ロータと径方向に対向するステータと、
   前記ロータの上方に配置され、前記シャフトを回転可能に支持する上軸受と、
   前記ロータの下方に配置され、前記シャフトを回転可能に支持する下軸受と、
   前記ステータと、前記下軸受とを保持して上面を開口する樹脂製のケーシングと、
   前記上軸受を保持して前記ケーシングの開口を覆う樹脂製のカバーと、を備え、
   前記ケーシングは、
   上端からカバー側へと延びる環状部と、
   前記環状部の少なくとも周面上に配される第１金属片と、を有し、
   前記カバーは、
   前記第１金属片に対向する第２金属片を有し、
   前記第１金属片及び前記第２金属片を圧入面として前記カバーが前記ケーシングに圧入されているモータ。
2. 前記第１金属片は、軸方向一方側の端部から径方向に延びる第１フランジ部を有し、
   前記第２金属片は、軸方向一方側の端部から径方向に延びて前記第１フランジ部と軸方向に対向して接する第２フランジ部を有する請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部の外周面の少なくとも一部が前記ケーシング又は前記カバーの外周端から軸方向に突出する突出部により覆われる請求項２に記載のモータ。
4. 前記ステータに供給する駆動電流を制御する制御基板を備え、
   前記ケーシングは、
   前記環状部の径方向内側に配され、前記制御基板を固定する固定ピンを有し、
   前記固定ピンの径方向に対向する領域を避けて前記第１金属片及び前記第２金属片を配した請求項１〜請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記ステータに供給する駆動電流を制御する制御基板を備え、
   前記ステータは、
   前記環状部の径方向内側に配され、前記制御基板と接続される導通部を有し、
   前記導通部の径方向に対向する領域を避けて前記第１金属片及び前記第２金属片を配した請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記制御基板に電力を供給する導線と、
   前記導線を保持して前記ケーシングの外部に引出す口出し部と、を備え、
   前記口出し部は、前記環状部の一部に設けられた切欠き部に配され、
   前記口出し部の径方向に対向する領域を避けて前記第１金属片を配した請求項１〜請求項５のいずれかに記載のモータ。

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