JP2019103181A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータケースの剛性を低下させることなく、軸受保持部の寸法精度を維持することができ、軸方向の騒音及び振動の発生を抑制した電動機を提供する。【解決手段】モータケース１内には回転子２及び固定子３が収容されている。モータケース１は金属板（例えば亜鉛めっき鋼板等）をプレス成形したものが用いられる。一対の軸受４ａ，４ｂのうち軸方向に予圧が付与されていない軸受４ｂを保持する反予圧側の軸受ハウジング１ｄとこれに径方向外側に連なるフランジ部１ｈとの境界部にＲ形状に曲げられた環状曲面部１ｉが形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば家電製品などの駆動源に用いられる電動機に関する。

従来駆動源として用いられているインナーロータ型のＤＣブラシレスモータを図４に示す。モータケース５１は、例えば有底筒状のケース本体５１ａとケース本体の５１ａの開口を閉止するプレート５１ｂを備えている。モータケース５１内には、固定子５２及び回転子５３が収納されている。ケース本体５１ａの内壁面５１ｃには、固定子５２が保持されている。固定子５２は、固定子コア５２ａの環状のコアバック部が内壁面５１ｃに支持固定されている。またコアバック部より径方向内側に突設された複数の極歯にはモータコイル５２ｂが巻かれている。

モータケース５１には回転子５３が回転可能に軸支されている。ケース本体５１ａ及びプレート５１ｂには、一対の軸受５５を保持する軸受保持部となる軸受ハウジング部５１ｄ，５１ｅが各々設けられている。回転子軸５４は一対の軸受ハウジング部５１ｄ，５１ｅに各々組み付けられた一対の軸受（ボールベアリング）５５により回転可能に支持されている。出力側の軸受ハウジング部５１ｄに設けられた軸受５５は、予圧ばね５６により軸方向に予圧が付与されている。回転子軸５４には回転子マグネット５７が一体に組付けられている。回転子マグネット５７は、周方向にＮ極Ｓ極が交互に着磁されており、固定子コア５２ａの極歯と対向配置されている。

図５Ａ〜Ｃはプレート５１ｂの平面図、矢印Ｙ−Ｙ断面図、Ｐ部拡大図である。プレート５１ｂは、金属板（例えば亜鉛めっき鋼板等）によってプレス成形されて製造される。図５Ｂに示すように、プレート５１ｂは、ケース本体５１ａに対応した大径のフランジ部５１ｆと軸方向に空間部を形成する段付き部５１ｇ、さらには段付き部５１ｇより小径で軸方向に軸受５５の収納空間を形成する軸受ハウジング部５１ｅが各々形成されている。軸受ハウジング部５１ｅには、回転子軸５４が挿入される軸孔５１ｈが設けられている。

上記軸受ハウジング部５１ｅには、内周側に軸受５５が挿入されるため、寸法公差及び真円度に近い精度が求められる。このため、図５Ｃの拡大図に示すように、段付き部５１ｇと軸受ハウジング部５１ｅのコーナー部にネッキング処理を行って板厚がわずかに薄く成形された環状凹溝５１ｉがプレス成形されている。
尚、焼結金属軸受を保持するハウジングを形成する板金を折返し絞り成形し、油溝を袋状として溝底からの潤滑油の漏出を防止した電動機が提案されている（特許文献１：特開２０１４−１３１４８２号公報参照）。

特開２０１４−１３１４８２号公報

しかしながら、図５Ｃに示す軸受ハウジング部５１ｅの近傍にネッキング処理を行った環状凹溝５１ｉが形成されていると、モータケース５１を構成する金属板材の板厚が薄くなるため、モータケース５１の剛性が低下して、モータ駆動時にモータ自体の固有振動とモータ駆動時に発生する振動との共振が発生し易くなる。特に出力側の軸受ハウジング部５１ｄに挿入された軸受５５は、予圧ばね５６により軸方向に予圧が付与されているが、これと対を成す反予圧側（軸方向反対側）の軸受ハウジング部５１ｅに挿入された軸受５５には予圧ばね５６は存在せず、モータ駆動により軸受５５とプレート５１ｂ間で軸方向に衝突する騒音及び振動が発生する。このため、周波数１．３ｋＨｚ付近の比較的低周波領域で騒音及び振動が顕著に発生していた（図３破線参照）。
また、軸受を保持する軸受ハウジング部は、真円度が維持できないと、軸受５６にクリープ現象が発生したり偏摩耗したりして寿命が短くなる等の不具合が発生し易い。このため、軸受ハウジング部を有するモータケースに適度な機械的な強度を維持することが求められる。

以下に述べるいくつかの実施形態は、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、モータケースの剛性を低下させることなく、軸受保持部の寸法精度を維持することができ、軸方向の騒音及び振動の発生を抑制した電動機を提供することにある。

以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
回転子及び固定子を収容するモータケースと、前記モータケースに形成された一対の軸受ハウジング部と、前記軸受ハウジング部に各々挿入された一対の軸受に回転子軸が回転可能に軸支された電動機であって、前記一対の軸受のうち軸方向に予圧が付与されていない軸受を保持する反予圧側の軸受ハウジングとこれに径方向外側に連なるフランジ部との境界部にＲ形状に曲げられた環状曲面部が形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、一対の軸受のうち軸方向に予圧が付与されていない軸受を保持する反予圧側の軸受ハウジングとこれに径方向外側に連なるフランジ部との境界部にＲ形状に曲げられた環状曲面部が形成されているので、軸受保持部の寸法精度を維持し、機械的強度を低下させることなくプレス加工することができかつモータ駆動による軸方向の騒音及び振動の発生を抑制することができる。

前記環状曲面部において凸面側の曲率半径Ｒは前記モータケースの板厚ｔの１．５ｔ≦Ｒ≦２.５ｔの範囲内で形成されていると、プレス成形による製造し易さが確保できるうえにネッキング処理不要のため局所的な板厚減少が少ないので、プレス加工による加工精度とモータケースの強度維持を実現することができる。

前記環状曲面部は軸方向内向きに凸面となる端面凹溝が形成されており、該端面凹溝の径方向外側に軸方向外向きに凸面となる環状段付き部が形成されていることが好ましい。
これにより、モータケースの剛性が更に向上しモータ駆動時の共振による騒音及び振動の発生を有効に抑えることができる。

上述した電動機を用いれば、モータケースの剛性を低下させることなく、軸受保持部の寸法精度を維持することができ、軸方向の騒音及び振動の発生を抑制することができる。

電動機の軸方向断面図及びＥ部拡大断面図である。 モータケースを構成するプレートの平面図、矢印Ｙ−Ｙ断面図、Ｑ部拡大断面図である。 図１の電動機と図４の従来の電動機の軸方向変位量と周波数の関係を示すグラフ図である。 従来の電動機の軸方向断面図である。 図４のモータケースを構成するプレートの平面図、矢印Ｙ−Ｙ断面図、Ｐ部拡大断面図である。

以下、本発明に係る電動機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、電動機の概略構成について図１及び図２を参照して説明する。
電動機は、例えばインナーロータ型のモータが用いられ、以下の構成を備える。モータケース１内には回転子２及び固定子３が収容されている。モータケース１は金属板（例えば亜鉛めっき鋼板等）をプレス成形したものが用いられる。モータケース１は、有底筒体状のケース本体１ａと該ケース本体１ａの開口部を閉止するプレート１ｂによって構成されている。モータケース１には一対の軸受（ボールベアリング）４ａ，４ｂを保持する軸受ハウジング部１ｃ，１ｄ（軸受保持部）が各々形成されている。具体的にはケース本体１ａの端面中央部を軸方向外側に突出させて設けられた軸受ハウジング部１ｃには軸受４ａが挿入保持され、プレート１ｂの中央部を軸方向外側に突出させて設けられた軸受ハウジング部１ｄには、軸受４ｂが挿入保持されている。軸受ハウジング部１ｃに設けられた軸受４ａは、予圧ばね５により軸方向に与圧が付与されている。

モータケース１（ケース本体１ａ）の内壁面１ｅには、固定子３が保持されている。固定子３は、固定子コア３ａの環状のコアバック部が内壁面１ｅに支持固定されている。またコアバック部より径方向内側に突設された複数の極歯にはモータコイル３ｂが巻かれている。

モータケース１には回転子２が回転可能に軸支されている。回転子軸６は一対の軸受ハウジング部１ｃ，１ｄに各々保持された軸受（ボールベアリング）４ａ，４ｂにより回転可能に支持されている。回転子軸６には回転子マグネット７が一体に組み付けられている。回転子マグネット７は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されており、固定子コア３ａの極歯と対向配置されている。
回転子軸６は、その一端側がケース本体１ａに設けられた軸受ハウジング部１ｃに設けられた軸孔１ｆ（貫通孔）より外部に突出して支持されており、出力軸を形成している。また、回転子軸６の他端側は、軸受ハウジング部１ｄに回転可能に軸支されている。尚、回転子軸６は軸受ハウジング部１ｄに設けられた軸孔１ｇ（貫通孔）より外部に突設されていてもよい。

図２Ａ〜Ｃに示すように、一対の軸受４ａ，４ｂのうち軸方向に予圧が付与されていない軸受４ｂを保持する反予圧側の軸受ハウジング部１ｄには、これに径方向外側に連なるフランジ部１ｈを有する。このフランジ部１ｈの軸受ハウジング１ｄとの境界部（図２Ｂ；Ｑ部分）にＲ形状に曲げられた環状曲面部１ｉが形成されている。具体的には、環状曲面部１ｉは、フランジ部１ｈに軸方向内向きに凸面となる端面凹溝が形成されている（図２Ｃ参照）。
上記構成によれば、反予圧側の軸受ハウジング部１ｄとこれに径方向に連なるフランジ部１ｈとの境界部にＲ形状に曲げられた環状曲面部１ｉが形成されており、軸受ハウジング部１ｄの寸法精度を維持したまま機械的強度を低下させることなくプレス加工することができかつモータ駆動による軸方向の騒音及び振動の発生を抑制することができる。

上記環状曲面部１ｉにおいて凸面側の曲率半径Ｒは（図１Ｂ参照）、モータケース１（プレート１ｂ）の板厚ｔの１．５ｔ≦Ｒ≦２.５ｔの範囲内で形成されていると、プレス成形による製造し易さが確保できるうえにネッキング処理不要のため局所的な板厚減少が少ないので、プレス加工による加工精度とモータケース１の強度維持を実現することができる。

また環状曲面部１ｉの径方向外側に軸方向外向きに凸面となる環状段付き部１ｊ（図２Ｂ参照）が形成されていることが好ましい。
これにより、モータケース１（プレート１ｂ）の剛性が更に向上しモータ駆動による軸方向及び径方向の騒音及び振動の発生を有効に抑えることができる。

図３は、本実施形態の電動機と従来の電動機の軸方向変位量と周波数の関係を示すグラフ図である。１ｋHz付近のモータケース１に対してアキシャル方向（軸方向）発生する固有振動数の変化を示す。

従来の軸受ハウジング部とフランジ部との境界部に幅１．２ｍｍ、深さ０．１５ｍｍのネッキング処理（図５Ｃ参照）した場合には、周波数１ｋＨｚ付近（１．３ｋＨｚ近傍）の振動及び騒音が大きく発生していたが（図３破線部）、本実施形態のようにＲ形状に曲げられた環状曲面部１ｉを形成した場合には、周波数１．８ｋＨｚ付近にシフトして変位量が３８％程度低下することがわかった（図３実線部）。

よって、周波数２ｋＨｚ以下の低周波数領域で軸方向の振動及び騒音の発生を抑制することができる。尚、Ｒ形状に曲げられた環状曲面部１ｉを形成することで、プレート１ｂの剛性が上がるので、径方向への振動及び騒音の発生を抑制することも可能となる。

１ モータケース １ａ ケース本体 １ｂ プレート １ｃ，１ｄ 軸受ハウジング部 １ｅ 内壁面 １ｆ，１ｇ 軸孔 １ｈ フランジ部 １ｉ 環状曲面部 １ｊ 環状段付き部 ２ 回転子 ３ 固定子 ３ａ 固定子コア ３ｂ モータコイル ４ａ，４ｂ 軸受 ５ 予圧ばね ６ 回転子軸 ７ 回転子マグネット

Claims (3)

1. 回転子及び固定子を収容するモータケースと、前記モータケースに形成された一対の軸受ハウジング部と、前記軸受ハウジング部に各々挿入された一対の軸受に回転子軸が回転可能に軸支された電動機であって、
   前記一対の軸受のうち軸方向に予圧が付与されていない軸受を保持する反予圧側の軸受ハウジングとこれに径方向外側に連なるフランジ部との境界部にＲ形状に曲げられた環状曲面部が形成されていることを特徴とする電動機。
2. 前記環状曲面部において凸面側の曲率半径Ｒは前記モータケースの板厚ｔの１．５ｔ≦Ｒ≦２.５ｔの範囲内で形成されている請求項１記載の電動機。
3. 前記環状曲面部は軸方向内向きに凸面となる端面凹溝が形成されており、該端面凹溝の径方向外側に軸方向外向きに凸面となる環状段付き部が形成されている請求項１又は請求項２記載の電動機。