JP2019176668A - モータ - Google Patents

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浩司 三分一
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Abstract

【課題】外部からハウジング内への水等の侵入を抑えることができるモータを提供する。【解決手段】モータ10は、筒状で、軸方向一方の端部に開口12を有するとともに、開口の内周面に雌ネジ部15を有するハウジング11と、ハウジングの径方向の内側に設けられたステータ20と、ステータの径方向内側に設けられるロータ30と、ハウジングに支持され、ロータを支持するベアリング35とを有する。ハウジングから径方向内側に延出し、ベアリングに対して軸方向の他方の側から突き当たるベアリング保持部14と、ハウジングの開口に設けられ、外周面に雌ネジ部に締結する雄ネジ部45を有し、ベアリングを軸方向他方の側に向かって押さえる押さえ部材40と、ハウジングの雌ネジ部と押さえ部材の雄ネジ部との間に設けられた封止材70と、を有する。【選択図】図4

Description

本発明は、モータに関する。
従来、モータの中には、ベアリングを、ハウジングとリングなどの固定部材を用いて保持するものがある。例えば、特許文献1、2には、モータのロータを回転自在に支持するベアリング(軸受)を、ハウジングとリング部材とによって軸方向両側で挟持する構成が開示されている。この構成において、リング部材はボルトによりハウジングに固定され、ベアリングを押さえる。
特開平4−197057号公報 特開平9−331646号公報
上記のようなモータにおいて、リング部材をハウジングに固定するボルトは、ハウジングに設けられた雌ネジ孔にねじ込まれる。このような構成では、ボルトの雄ネジ部と雌ネジ孔との隙間を通して、ハウジングの外部から水等が侵入する虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みて、外部からハウジング内への水等の侵入を抑えることができるモータを提供することを目的の一つとする。
本発明のモータの一つの態様は、筒状で、軸方向一方の端部に開口を有するとともに、前記開口の内周面に雌ネジ部を有するハウジングと、前記ハウジングの径方向の内側に設けられたステータと、前記ステータの径方向内側に設けられ、駆動対象部材が連結されるロータと、前記ハウジングに支持され、前記ロータを前記ロータの中心軸回りに回転自在に支持するベアリングと、前記ハウジングから径方向内側に延出し、前記ベアリングに対して前記軸方向の他方の側から突き当たるベアリング保持部と、前記ハウジングの前記開口に設けられ、外周面に前記雌ネジ部に締結する雄ネジ部を有し、前記ベアリングを前記軸方向他方の側に向かって押さえる押さえ部材と、前記ハウジングの前記雌ネジ部と前記押さえ部材の前記雄ネジ部との間に設けられた封止材と、を有する。
本発明の一つの態様によれば、外部からハウジング内への水等の侵入を抑えることができるモータが提供される。
図1は、一実施形態のモータの断面図である。 図2は、一実施形態のモータの外観を示す斜視図である。 図3は、一実施形態のモータの押さえ部材をハウジングから取り外した状態を示す斜視図である。 図4は、一実施形態のモータの要部の構成を示す断面図である。 図5は、一実施形態の変形例におけるモータの外観を示す斜視図である。
図1は、一実施形態のモータの断面図である。図2は、本実施形態のモータの外観を示す斜視図である。図3は、本実施形態のモータの押さえ部材をハウジングから取り外した状態を示す斜視図である。図4は、本実施形態のモータの要部の構成を示す断面図である。
図1に示す様に、モータ10は、ハウジング11と、ステータ20と、ロータ30と、ベアリング35と、フランジ部(ベアリング保持部)14と、押さえ部材40と、を備える。
ハウジング11は、円筒状をなした筒状部11aと、筒状部11aの中心軸Jに沿った軸方向の一方(図1において右方)の端部において筒状部11aから径方向内側に延びる端板部11bと、を有する。ハウジング11の筒状部11aの軸方向の他方(図1において左方)の端部11cは、モータ10で駆動する駆動対象となる装置等に接続される。筒状部11aの端部11cは、駆動対象部材100を備える装置に向かって開口する。図2に示す様に、筒状部11aの端部11cには、駆動対象となる装置等にハウジング11を接続するため、中心軸Jに対して径方向外側に延びる接続フランジ部13が設けられる。
フランジ部14は、ハウジング11の筒状部11aの内周面から径方向内側に延出する。フランジ部14は、後述するベアリング35に対し、軸方向の他方の側に配置される。このフランジ部14は、中心軸J周りの周方向に連続してもよいし、周方向の一部に間欠的に設けてもよい。
図3に示す様に、ハウジング11は、端板部11bの中央部に設けられた開口12を有する。開口12の内周面には、雌ネジ部15が設けられる。
図1に示す様に、ステータ20は、ハウジング11の筒状部11aの内側に設けられる。ステータ20は、ロータ30の中心軸Jを中心とする径方向の外側に位置する。ステータ20は、ステータコア21と、ティース部22と、コイル23と、を主に備える。
ステータコア21は、筒状部11aの内周面に設けられる。ステータコア21は、円環状の鋼板を軸方向に複数積層することで、全体として筒状に構成される。ティース部22は、ステータコア21の径方向に内側に設けられる。
ティース部22は、中心軸J周りの周方向に等間隔をあけて設けられた複数のティース22aを有する。コイル23は、樹脂などの絶縁材料を介してティース22aに巻き回される。
ハウジング11の筒状部11aの端部11c側には、複数のコイル23に電気的に接続されたバスバー24が設けられる。バスバー24には、ハウジング11の外部に延出する接続端子25が設けられる。バスバー24及び接続端子25は、ステータ20の各相に対応して、例えば3組が設けられる。各接続端子25には、外部からモータ10に電力を供給する配線(図示無し)が接続される。
ロータ30は、ステータ20の径方向内側に設けられる。ロータ30は、ロータ本体31と、永久磁石32と、ロータカバー33と、を備える。
ロータ本体31は、軸方向に延びる筒状の筒状体31aと、筒状体31aの軸方向の一方の端部において、筒状部11aから径方向内側に延びる端板31bと、端板31bの中央部に設けられ、軸方向の一方の側に突出した円柱状のボス部31cと、を有する。ロータ本体31は、軸方向他方の側に向かって開口する接続凹部31sを有する。接続凹部31sには、モータ10で回転駆動する駆動対象部材100が接続される。
また、筒状体31aの軸方向の他方の端部には、円筒状のヨーク34が設けられる。
永久磁石32は、筒状体31aの外周面に、中心軸J周りの周方向に等間隔で複数個が設けられる。
ロータカバー33は、円筒状をなし、ロータ本体31の筒状体31a及び複数の永久磁石32を径方向外側から覆うように設けられる。なお、永久磁石32は、環状であってもよいまた、ロータ本体31が積層鋼板である場合には、複数の永久磁石32は、ロータ本体31に埋め込まれてもよい。
ベアリング35は、ロータ本体31のボス部31cの径方向外側に設けられる。ベアリング35は、ボールベアリングであり、円環状の外輪35aと、外輪35aの径方向内側に設けられた円環状の内輪35bと、外輪35aと内輪35bとの間に設けられた複数のボール35cと、を備える。ベアリング35の内輪35bは、ロータ30のボス部31cの外周面に嵌合される。ベアリング35の外輪35aは、後述するフランジ部14と押さえ部材40とによって軸方向両側から挟持されることで、ハウジング11に固定される。これにより、ベアリング35は、ロータ30を中心軸J周りに回転自在に支持する。ベアリング35は、例えば、軸受用の鋼材(鉄系合金)からなる。
図3、図4に示す様に、ハウジング11の開口12には、軸方向の他方の側に窪む凹部16が設けられる。ベアリング35は、凹部16内に収容される。これにより、フランジ部14は、凹部16内のベアリング35に対し、軸方向の他方の側に配置される。フランジ部14は、ベアリング35の外輪35aに対し、軸方向の他方の側から突き当たる。
押さえ部材40は、ハウジング11の開口12に設けられる。押さえ部材40は、開口12を閉塞する。押さえ部材40は、外周面に雌ネジ部15に締結される雄ネジ部45を有する。図4に示す様に、押さえ部材40は、雄ネジ部45を雌ネジ部15に締結することで開口12に装着され、ベアリング35を軸方向の他方の側に向かって押さえる。これにより、ベアリング35は、軸方向一方の側に設けられた押さえ部材40と、軸方向他方の側に設けられたフランジ部14とによって、軸方向両側から挟持される。
開口12の雌ネジ部15の内径、及び押さえ部材40の雄ネジ部45の外径は、フランジ部14の内径よりも大きい。
押さえ部材40の外周面には、軸方向の他方の側に、雄ネジ部45よりも外径が小さい縮径部46が設けられる。また、雄ネジ部45と縮径部46との間には、軸方向に直交する直交面47が設けられる。また、押さえ部材40において、軸方向他方の側の中央部には、軸方向一方の側に窪む逃げ凹部48が設けられる。
このような押さえ部材40において、縮径部46の外径は、凹部16の内径及びベアリング35の外輪35aの外径と同等である。逃げ凹部48の内径は、ベアリング35の外輪35aの内径以上である。これにより、押さえ部材40は、縮径部46の軸方向の他方の側の先端部46sがベアリング35の外輪35aに軸方向から突き当たる。
雄ネジ部45を雌ネジ部15に締結して押さえ部材40を開口12に装着した状態で、開口12の内周面(雌ネジ部15)と、開口12の底面12bと、押さえ部材40の縮径部46の外周面と、直交面47との間には、空間部80が構成される。
図2に示すように、押さえ部材40は、回転拘束部50により、開口12の内側で回転して雄ネジ部45が雌ネジ部15から緩むことが拘束される。回転拘束部50は、少なくとも1つのかしめ部51からなる。かしめ部51は、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁との境界部に設けられる。本実施形態において、かしめ部51は、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁との境界部に、周方向に等間隔をあけた4個所に設けられる。各かしめ部51は、例えば、ポンチ等の工具を、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁とを跨ぐように当て、ハンマーやプレス機等で打撃することで設けられる。
かしめ部51は、凸部51aと、凹部51bと、を有する。凸部51aは、押さえ部材40の外周縁に設けられる。凸部51aは、開口12の内周縁の他方に向かって径方向に突出する。凹部51bは、開口12の内周縁に設けられる。凹部51bは、押さえ部材40の外周縁に向かって窪む。凹部51bには、凸部51aの少なくとも一部が収容される。このように、押さえ部材40側の凸部51aが開口12側の凹部51bに収容されることで、押さえ部材40が開口12の内側で回転することが拘束される。なお、かしめ部51は、押さえ部材40側に凹部51bを設け、開口12側に凸部51aを設けるようにしても良い。
本実施形態において、ハウジング11、押さえ部材40は、それぞれアルミニウム合金からなる。これにより、ハウジング11の材料の線膨張係数が、押さえ部材40の材料の線膨張係数と近くなる。このため、熱膨張・熱収縮により、押さえ部材40が緩むのを抑えることができる。
押さえ部材40の表面には、押さえ部材40を構成する母材の材料(アルミニウム合金)よりも硬い材料からなる被膜61が設けられる。被膜61は、押さえ部材40において、少なくともベアリング35に軸方向で突き当たる部分に設けられていればよい。また、被膜61は、押さえ部材40において、少なくともベアリング35に軸方向で突き当たる面の全体に設けられていてもよい。被膜61は、押さえ部材40の全体の表面を覆ってもよい。このような被膜61としては、例えば、アルマイト処理により形成された酸化アルミニウム被膜が好適である。また、被膜61として、DLC(ダイアモンドライクカーボン)を用いてもよい。このような被膜61は、押さえ部材40を構成する母材(アルミニウム合金)よりも摩擦係数が低いのが好ましい。
また、ハウジング11の雌ネジ部15と押さえ部材40の雄ネジ部45との間には、封止材70が設けられる。封止材70としては、嫌気性の樹脂又はシール剤(接着剤)等が好適である。
前記の空間部80は、ハウジング11の雌ネジ部15と押さえ部材40の雄ネジ部45との間から封止材70がはみ出した場合に、はみ出した封止材70を受け入れることができる。なお、封止材70は、上述のものに限られず、熱硬化型の樹脂などであってもよく、特に限定されるものではない。
このようなモータ10は、外部の発電機等から接続端子25を介して電流が供給される。供給された電流は、バスバー24を介してコイル23に供給され、コイル23が磁界(交番磁界)を発生する。コイル23で発生した磁界とロータ30の永久磁石32の磁界との相互作用により、ロータ30のロータ本体31が中心軸J周りに回転駆動される。
図1に示す様に、モータ10のロータ本体31には、駆動対象部材100が接続される。本実施形態において、駆動対象部材100として、ボールネジ101の端部がロータ本体31に接続される。ボールネジ101は、外周面に螺旋状の溝101aが設けられる。ボールネジ101の径方向外側には、スライド部材102が設けられる。スライド部材102は、筒状で、その内周面に螺旋状の溝102aを有する。ボールネジ101の溝101aとスライド部材102の溝102aとの螺旋状の空間には、複数のボール103が介在する。モータ10によりボールネジ101を中心軸J周りに回転駆動させると、スライド部材102が軸方向に沿ってスライドする。このスライド部材102のスライドにより、駆動対象部材100は軸方向に沿った駆動力を発揮する。
上記のように、スライド部材102が軸方向にスライドし、軸方向に沿った駆動力を発揮すると、駆動対象からの反力がスライド部材102に入力される。スライド部材102に入力された軸方向の反力は、ボール103、ボールネジ101、ロータ本体31を介して、ベアリング35に伝達される。
例えば、スライド部材102がロータ本体31から中心軸Jに沿ってロータ本体31から離間する方向にスライドする場合、反力F1は、ベアリング35を押さえ部材40側に押圧する。また、スライド部材102がロータ本体31から中心軸Jに沿ってロータ本体31に接近する方向にスライドする場合、反力F2は、ベアリング35をフランジ部14側に押圧する。
押さえ部材40が反力F1によってベアリング35によって繰り返し押圧されても、かしめ部51からなる回転拘束部50によって、押さえ部材40が開口12から緩むのを抑える。また、ハウジング11の雌ネジ部15と押さえ部材40の雄ネジ部45との間に設けられた封止材70によって、反力F1でベアリング35が繰り返し押圧されることによる押さえ部材40の緩みの発生が抑えられる。
また、押さえ部材40に設けられた被膜61により、反力F1によってベアリング35によって繰り返し押圧されることによる押さえ部材40の摩耗が抑えられる。また、被膜61によって押さえ部材40とベアリング35との間の摩擦係数が低減されることによっても、ベアリング35の押圧による摩耗が抑えられる。
本実施形態によれば、モータ10は、外周面に雌ネジ部15に締結される雄ネジ部45が設けられた押さえ部材40と、押さえ部材40が開口12の内側で回転するのを拘束する回転拘束部50と、を有する。これにより、押さえ部材40がベアリング35から軸方向に離間する方向に緩むのを抑えることができる。したがって、緩み防止のために押さえ部材40の締付力(軸力)を高めることなく、押さえ部材40の緩みを防ぐことができる。これにより、押さえ部材40の雄ネジ部45が締結される雌ネジ部15が設けられた開口12(ハウジング11)の強度を高める必要を抑え、ハウジング11の大型化、コストの増加等を抑えることができる。その結果、ハウジング11の大型化やコストの増加を抑えつつ、ベアリング35を押さえる押さえ部材40が緩むのを抑え、ベアリング35にガタ付きが生じるのを抑えることができる。
本実施形態によれば、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁との境界部に設けられた少なくとも1つのかしめ部51により、押さえ部材40が、開口12の内側で回転するのを拘束される。これにより、押さえ部材40がベアリング35から軸方向に離間する方向に緩むのを抑えることができる。
本実施形態によれば、かしめ部51は、押さえ部材40の外周縁に設けられ、開口12の内周縁に向かって径方向に突出する凸部51aと、開口12の内周縁に設けられ、押さえ部材40の外周縁に向かって窪み、凸部51aが収容される凹部51bと、を有する。これにより、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁との境界部にかしめ部51が設けられ、押さえ部材40がベアリング35から軸方向に離間する方向に緩むのを抑えることができる。
本実施形態によれば、ハウジング11と押さえ部材40とが、アルミニウム合金からなり、ベアリング35は、鉄系合金からなる。このように、押さえ部材40がベアリング35よりも軟らかい材料からなる場合、押さえ部材40の摩耗が生じやすい。これに対し、ベアリング35よりも軟らかい材料で押さえ部材40が構成される場合であっても、回転拘束部50によって、押さえ部材40が開口12から緩むのを抑えることができる。
本実施形態によれば、ベアリング35の外輪35aは、フランジ部14と押さえ部材40とに軸方向で突き当たる。このような構成によれば、ベアリング35は、軸方向でのガタ付きを抑えつつ、確実に保持される。
本実施形態によれば、押さえ部材40に被膜61が設けられる。被膜61は、押さえ部材40の摩耗を抑制し、ベアリング35を押さえる押さえ部材40が緩むのを抑え、ベアリング35にガタ付きが生じるのを抑えることができる。
本実施形態によれば、被膜61によって、押さえ部材40の母材よりも摩擦係数が低減されることによって、ベアリング35の押圧による摩耗が抑えられる。したがって、ベアリング35を押さえる押さえ部材40が緩むのを抑え、ベアリング35にガタ付きが生じるのを抑えることができる。
本実施形態によれば、被膜61は、押さえ部材40においてベアリング35と接触する部位を少なくとも覆う。これにより、最小限の被膜61を設けることで、押さえ部材40の摩耗が抑えられる。
本実施形態によれば、ハウジング11の雌ネジ部15と押さえ部材40の雄ネジ部45との間に、封止材70が設けられている、これにより、雌ネジ部15と雄ネジ部45との間に隙間が生じた場合であっても、この隙間を通して外部からハウジング11内に水等が侵入するのを抑えることができる。
また、封止材70により、押さえ部材40がベアリング35から軸方向に離間する方向に緩むのを抑えることができる。
その結果、外部からハウジング11内への水等の侵入を抑えるとともに、ベアリング35を押さえる押さえ部材40が緩むのを抑え、ベアリング35にガタ付きが生じるのを抑えることができる。
本実施形態によれば、雌ネジ部15の内径、及び雄ネジ部45の外径は、フランジ部14の内径よりも大きく、雌ネジ部15と雄ネジ部45とが互いに締結する部分に対し、軸方向の他方の側に空間部80が設けられる。これにより、ハウジング11の雌ネジ部15と押さえ部材40の雄ネジ部45との間から封止材70がはみ出した場合に、はみ出した封止材70を受け入れることができる。
本実施形態によれば、封止材70は、嫌気性の樹脂又はシール剤である。これにより、嫌気性の樹脂又はシール剤を、雌ネジ部15及び雄ネジ部45の少なくとも一方に塗布しておけば、押さえ部材40を開口12にねじ込んだ後に、嫌気性の樹脂又はシール剤が封止材70としての機能を発揮する。これにより、ハウジング11の雌ネジ部15と押さえ部材40の雄ネジ部45との間に、封止材70を容易に設けることができる。
本実施形態によれば、押さえ部材40は、開口12を閉塞する。これにより、開口12の内側からハウジング11内への水等の侵入を抑えることができる。
(変形例)
図5は、上記実施形態の変形例におけるモータの外観を示す斜視図である。本変形例のモータは、上述のモータと比較して、溶接部81の構造のみが異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図5に示す様に、押さえ部材40は、封止材70(図4参照)に加えて、溶接部81を備える。溶接部81は、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁とが、周方向の少なくとも一部で溶接されることで設けられる。本実施形態において、溶接部81は、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁との境界部に沿って周方向に連続するように設けられる。
本変形例によれば、溶接部81が、押さえ部材40の外周縁と開口12の内周縁との境界部に沿って周方向に連続するように設けられることによって、雌ネジ部15と雄ネジ部45との間に隙間が生じた場合であっても、この隙間を通して外部からハウジング11内に水等が侵入するのを抑えることができる。
また、溶接部81により、押さえ部材40が開口12の内側で回転することが拘束される。これにより、押さえ部材40がベアリング35から軸方向に離間する方向に緩むのを抑えることができる。
その結果、外部からハウジング11内への水等の侵入を抑えるとともに、ベアリング35を押さえる押さえ部材40が緩むのを抑え、ベアリング35にガタ付きが生じるのを抑えることができる。
以上に、本発明の一実施形態およびその変形例を説明したが、実施形態および変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述した実施形態およびその変形例のモータの用途は、特に限定されない。
また、上述の実施形態又はその変形例において、押さえ部材40に縮径部46を設けることによって、ハウジング11の開口12と押さえ部材40との間に空間部80を構成したが、これに限らない。例えば、開口12に、径方向外側に広がる空間部を構成してもよい。
また、上述の実施形態又はその変形例において、ベアリング35としてボールベアリングを例示したが、これに限らない。例えば、ベアリング35として、ニードルローラベアリング等を用いることも可能である。
また、上述の実施形態又はその変形例において、被膜61を設けるようにしたが、被膜61に代えて、ベアリング35と押さえ部材40との間に介在するワッシャ等の介在物を設けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態又はその変形例において、被膜61、回転拘束部50を設けるようにしたが、これらを省略する構成としてもよい。
10…モータ、11…ハウジング、12…開口、14…フランジ部(ベアリング保持部)、15…雌ネジ部、20…ステータ、30…ロータ、35…ベアリング、35a…外輪、35b…内輪、35c…ボール、40…押さえ部材、45…雄ネジ部、70…封止材、80…空間部、100…駆動対象部材

Claims (7)

  1. 筒状で、軸方向一方の端部に開口を有するとともに、前記開口の内周面に雌ネジ部を有するハウジングと、
    前記ハウジングの径方向の内側に設けられたステータと、
    前記ステータの径方向内側に設けられ、駆動対象部材が連結されるロータと、
    前記ハウジングに支持され、前記ロータを前記ロータの中心軸回りに回転自在に支持するベアリングと、
    前記ハウジングから径方向内側に延出し、前記ベアリングに対して前記軸方向の他方の側から突き当たるベアリング保持部と、
    前記ハウジングの前記開口に設けられ、外周面に前記雌ネジ部に締結する雄ネジ部を有し、前記ベアリングを前記軸方向他方の側に向かって押さえる押さえ部材と、
    前記ハウジングの前記雌ネジ部と前記押さえ部材の前記雄ネジ部との間に設けられた封止材と、
    を有する、
    モータ。
  2. 前記雌ネジ部の内径、及び前記雄ネジ部の外径は、前記ベアリング保持部の内径よりも大きく、
    前記ハウジングの前記雌ネジ部と前記押さえ部材の前記雄ネジ部が互いに締結する部分に対し、前記軸方向の他方の側に空間部が設けられる、
    請求項1に記載のモータ。
  3. 前記封止材は、嫌気性の樹脂又は接着剤である、
    請求項1又は2に記載のモータ。
  4. 前記押さえ部材は、前記開口を閉塞する、
    請求項1〜3の何れか一項に記載のモータ。
  5. 前記ハウジングの内周縁と前記押さえ部材の外周縁とは、周方向の少なくとも一部で溶接されている、
    請求項1〜4の何れか一項に記載のモータ。
  6. 前記ハウジングと前記押さえ部材とが、アルミニウム合金からなる、
    請求項1〜5の何れか一項に記載のモータ。
  7. 前記ベアリングは、外輪と、前記外輪の径方向内側に設けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられた複数のボールと、を備えるボールベアリングであり、
    前記外輪は、前記ベアリング保持部と前記押さえ部材とに前記軸方向で突き当たる、
    請求項1〜6の何れか一項に記載のモータ。
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