JP2021515522A - 電気モータ - Google Patents

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Abstract

電気モータ(10)は、軸受(26)を有する回転子アセンブリ(12)と、軸受台座(44)を有するフレーム(14)とを有する。軸受(26)は、軸受台座(44)内に受け入れられる。軸受(26)は、軸受(26)と軸受台座(44)の間に定められた隠れた界面に位置付けられた第1の接着剤によって軸受台座(44)に固定される。軸受台座(44)は、切欠き部(50)を有し、軸受(26)の一部分は、切欠き部(50)を通して露出される。軸受(26)は、切欠き部(50)に位置付けられた第2の接着剤によって軸受台座(44)に固定される。【選択図】図4

Description

本発明は、電気モータと、電気モータのフレームに回転子アセンブリを装着する方法とに関する。
ブラシレス電気モータのような電気機械をいくつかの方法で改善する一般的な要望が存在する。特に、サイズ、重量、製造コスト、効率、信頼性、及びノイズに関する改善が望ましいと考えられる。
本発明の第1の態様により、軸受を有する回転子アセンブリと軸受台座を有するフレームとを含む電気モータを提供し、軸受は、軸受台座内に受け入れられ、軸受は、軸受と軸受台座の間に定められた隠れた界面に位置付けられた第1の接着剤によって軸受台座に固定され、軸受台座は、切欠き部を含み、軸受の一部分は、切欠き部を通して露出され、軸受は、切欠き部に位置付けられた第2の接着剤によって軸受台座に固定される。
本発明の第2の態様により、電気モータのフレームに回転子アセンブリを装着する方法を提供し、本方法は、軸受を有する回転子アセンブリを与える段階と、切欠き部を含む軸受台座を有するフレームを与える段階と、隠れた界面が軸受と軸受台座の間に定められ、かつ軸受の一部分が切欠き部を通して露出されるように軸受を軸受台座内に位置付ける段階と、隠れた界面に第1の接着剤を付加する段階と、切欠き部を通して露出され軸受の部分に第2の接着剤を付加する段階と、接着剤を硬化する段階と、それに続けて第1の接着剤を硬化する段階とを含む。
本発明の第1の態様による電気モータと、本発明の第2の態様による電気モータのフレームに回転子アセンブリを装着する方法とは、主に、軸受が、軸受と軸受台座の間に定められた隠れた界面に位置付けられた第1の接着剤によって軸受台座に固定され、軸受の一部分が、切欠き部を通して露出され、かつ軸受が、切欠き部に位置付けられた第2の接着剤によって軸受台座に固定されるので有利であると考えられる。
特に、隠れた界面は、軸受と軸受台座の間の比較的大きい表面積接触を定めることができ、従って、高結合強度の形成を可能にすることができるので、接着剤は、実質的に隠れた界面に位置付けることが望ましいと考えられる。しかし、隠れた界面に位置付けられた接着剤は、軸受台座によって大部分が隠される。これは、接着剤を硬化するためのある一定のタイプの硬化処理、例えば、紫外線(UV)硬化処理の使用を抑制する場合があり、その理由は、接着剤の全てにUV光が到達し、従って完全に硬化することになることが全く保証されないからである。
従って、接着剤を硬化するための例えば熱硬化処理のような代替処理を使用することが必要である。しかし、熱硬化処理は、UV硬化処理よりも有意に長くかかる場合がある。これは、回転子アセンブリがフレームに対して定位置に確実に保持されず、かつフレームに対する回転子アセンブリの不整合が起こる場合がある窓をもたらすと考えられる。回転子アセンブリとフレームの位置合わせは、電気モータの確実な作動に必須である。
軸受台座内の切欠き部を通して軸受の一部分を露出することにより、第2の接着剤を付加し、限定強度結合を使用して軸受を軸受台座に迅速に固定し、それによって造形中に回転子アセンブリとフレームの不整合の機会を限定することができる。軸受の一部分が露出されるので、第2の接着剤は、付加後に可視であると考えられ、従って、第1の接着剤によって形成された主結合が硬化させられている間に、迅速硬化処理、例えばUV硬化処理を使用してフレームに対する回転子アセンブリの位置を固定することができる。
軸受台座は、開口を含むことができ、それを通して第1の接着剤が注入され、例えば、それを通して第1の接着剤は、隠れた界面に注入することができる。第1の接着剤を付加する段階は、開口を通して軸受と軸受台座の間の隠れた界面に第1の接着剤を注入する段階を含むことができる。これは、開口が、軸受台座内の軸受の位置付け後に軸受と軸受台座の間の第1の接着剤の付加を可能にすることができるので有益であると考えられる。これは、第1の接着剤のよりきれいな付加を可能にすることができ、かつ例えば軸受台座に軸受を位置付ける前に第1の接着剤を付加することに比較して、付加中に第1の接着剤が他の構成要素を汚染するリスクを低減することができる。
軸受及び/又は軸受台座は、第1の環状溝を含むことができ、第1の環状溝は、例えば、隠れた界面の少なくとも一部分を定めることができる。第1の接着剤を付加する段階は、隠れた界面で第1の接着剤を第1の環状溝に付加する段階を含むことができる。これは、第1の環状溝を利用することが、第1の接着剤の付加中に軸受と軸受台座の間から第1の接着剤が非制御方式で流れ出すことになる可能性を低減することができるので有益であると考えられる。軸受と軸受台座の間の界面で第1の接着剤が非制御方式で流れることができる場合に、第1の接着剤が軸受それ自体の中に入ることができる可能性があり、これは、軸受に極度に有害であると考えられ、かつ軸受が完全に機能することを停止させる場合がある。
軸受は、第2の溝、例えば、第2の環状溝を含むことができ、第2の溝の少なくとも一部分は、切欠き部を通して露出することができる。本方法は、切欠き部の領域で第2の接着剤を第2の溝に及び/又は軸受台座の外面の少なくとも一部分に付加する段階を含むことができる。これは、第2の環状溝が、第2の接着剤が係合するための機械的なキーを提供することができ、それによって第2の接着剤が第1の接着剤の硬化中に回転子アセンブリとフレームの不整合を抑制するのに十分に強い結合を形成することができることを保証するので有益であると考えられる。
第1の接着剤は、第2の接着剤とは異なる接着剤を含むことができる。第1の接着剤は、第2の接着剤を硬化するのに使用されるものとは異なる硬化処理を使用して硬化することができる。第2の接着剤は、第1の接着剤よりも短い硬化時間を有する接着剤を含むことができる。これは、第1の接着剤が軸受と軸受台座の間の強い結合の形成を可能にすることができ、一方で第2の接着剤が迅速結合を形成して第1の接着剤のより長い硬化処理中に軸受と軸受台座の不整合を防止することができるので有益であると考えられる。
第1の接着剤は、熱硬化接着剤を含むことができ、かつ例えば構造用接着剤を含むことができる。第1の接着剤を硬化する段階は、熱硬化処理を使用する段階を含むことができる。これは、第1の接着剤の付加後に第1の接着剤を軸受台座によって実質的に隠すことができるので有益であると考えられる。従って、一部の硬化処理、例えばUV硬化処理を使用して第1の接着剤を完全に硬化することは、接着剤にUV光が到達するのが困難であると考えられるので困難である場合がある。第1の接着剤の硬化に対する熱硬化接着剤及び/又は熱硬化処理の使用は、第1の接着剤が完全に硬化されることを可能にし、それによって強くて確実な結合を提供することができる。
第2の接着剤は、UV硬化接着剤を含むことができる。第2の接着剤を硬化する段階は、UV硬化処理を使用する段階を含むことができる。これは、UV硬化接着剤が比較的短い硬化時間を有することができるので有益であると考えられる。これは、第1の接着剤がその硬化処理を受けている間の軸受と軸受台座の間の仮結合の形成を可能にすることができる。このようにして、回転子アセンブリとフレームの相対位置合わせは、回転子アセンブリのフレームへの装着中に維持することができる。
軸受は、形態が実質的に円筒形とすることができ、かつ例えば湾曲面によって離間した2つの円形平坦面を含むことができる。切欠き部によって露出された軸受の少なくとも一部分は、軸受の湾曲面の少なくとも一部分を含むことができる。軸受台座は、中空の実質的に円筒形のカラーを含むことができる。切欠き部は、軸受台座の湾曲面上に配置することができる。切欠き部は、形態が実質的に半円とすることができる。
切欠き部は、軸受の全湾曲表面積の20%よりも多くを露出しないと考えられる。これは、軸受の多すぎる露出が、軸受と軸受台座の間の確実な結合の形成を抑制する場合があり、かつ電気モータの信頼性に影響を与える場合があるので有益であると考えられる。
軸受台座の少なくとも一部分は、軸受の湾曲面の周りに実質的に360°にわたって延びることができる。これは、軸受台座の少なくとも一部分が、軸受の実質的に円周全体の周りに延びることができ、かつ軸受の湾曲面の周りの接着剤の分布さえも可能にすることができ、それによって強い及び/又は均一な結合の形成を可能にするので有益であると考えられる。
開口は、切欠き部から離間することができ、例えば、軸受台座に沿って切欠き部から周方向に及び/又は軸線方向に離間することができる。これは、これが軸受台座の2つの潜在的な構造脆弱点を分離することができ、かつ軸受台座の構造一体性を保証することができるので有益であると考えられる。
本方法は、第2の接着剤を付加する段階の前に軸受と軸受台座の間の相対移動に影響を及ぼす段階を含むことができる。これは、軸受と軸受台座の間の相対移動に影響を及ぼすことにより、接着剤が軸受と軸受台座の間の界面に沿って広がり、それによって全結合表面積を増大することができ、これがより強い結合を与えることができるので有益であると考えられる。
更に、相対移動は、注意深く制御され、それによって接着剤が単に望ましい量だけ広がることを保証することができる。これは、界面での接着剤漏出のリスクを低減することができる。そのような漏出は、軸受に対して極度に有害であると考えられ、かつ軸受が完全に機能することを停止させる場合がある接着剤の軸受それ自体の中への進入のリスクを増大させる場合がある。
本発明の態様の選択的な特徴は、適切な場合に本発明の他の態様に等しく適用することができることは認識されるであろう。
本発明をより良く理解し、かつ本発明を達成することができる方法をより明確に示すために、ここで以下の図面を参照して本発明を一例として以下に説明する。
本発明の第1の態様による電気モータの前面図である。 図1の電気モータのその固定子鉄心アセンブリを除去した斜視図である。 図2の破線領域の拡大図である。 図3の回転図である。 図1の電気モータの回転子アセンブリの前面図である。 図1の電気モータのフレームの斜視図である。 図6の線A−Aに沿って取った断面図である。 図1の線B−Bに沿って取った断面図である。 図8の破線領域の拡大図である。 本発明の第2の態様による回転子アセンブリを電気モータのフレームに装着する方法の第1の実施形態のブロック図である。 本発明の第2の態様による回転子アセンブリを電気モータのフレームに装着する方法の第2の実施形態のブロック図である。
全体的に10で指定する本発明による電気モータは、図1−4及び8−9に示されている。電気モータ10は、回転子アセンブリ12とフレーム14を含む。回転子アセンブリ12は、図5に個別に示し、フレーム14は、図6及び7に個別に示している。
回転子アセンブリ12は、回転子鉄心永久磁石18がその上に装着されたシャフト16と、第1の平衡リング20と、第2の平衡リング22と、回転子鉄心永久磁石18及び平衡リング20、22のいずれかの側でシャフト16上に装着された第1の軸受24及び第2の軸受26とを含む。羽根車28は、シャフト16の一端に装着され、センサ磁石30は、他端に装着される。
図5に示していないが、第1の軸受24には、その外周面上に環状溝が設けられる。Oリング32は、Oリング32が第1の軸受24上の望ましい位置に留まり、かつ動き回ることにならないように環状溝内に着座している。回転子アセンブリ12がフレーム14内に装着された時に、第1の軸受24は、フレーム14内で第1の軸受台座42の内側に着座し、かつそれにOリング32によって軽く装着される。
第2の軸受26は、その外周面上に形成された第1の34及び第2の36環状溝を含む。第1の環状溝34は、より詳細に以下に説明するように、第1の接着剤35を位置付けることができるチャネルを提供する。同様にして、第2の環状溝36も、仮接着剤37を位置付けることができるチャネルを提供する。
フレーム14は、例えば単一物体として成形されたワンピース構成であり、かつほぼ円筒形の主本体38と回転子アセンブリ12の羽根車28を覆うための羽根車シュラウド40とを含む。
主本体38は、羽根車シュラウド40に最も近い端部に形成された第1の軸受台座42と、羽根車シュラウド40から最も遠く離れた主本体38の反対端に形成された第2の軸受台座44とを含む。各軸受台座42,44は、対応する軸受24,26をそこに受け入れるための環状カラーを含む。4つのスロット46が、第1の軸受台座42及び第2の軸受台座44の間で主本体38に沿って長手方向に延びており、スロット46は、主本体38の円周の周りに均等に離間している。スロット46は、電気モータ10の対応する固定子鉄心アセンブリ52を受け入れるような形状と寸法を有する。
第2の軸受台座44は、開口48及び切欠き部50を含む。開口48は、第2の軸受台座44を通って延びてそれを通る接着剤チャネルを形成し、かつ適切な接着剤注入ノズルを受け入れるような形状と寸法を有する。開口48の内径は、第2の軸受26の第1の環状溝34の幅に実質的に等しい。開口48は、スロット46のうちの1つの中心軸と実質的に位置合わせしている。
切欠き部50は、スロット46のうちの1つに最も近い第2の軸受台座44の領域に形成され、かつ第2の軸受台座44の中へのスロット46のうちの1つの実質的な延長部である。図7での破線は、回転子アセンブリ12がフレーム14に装着された時に第2の軸受26の最下縁が第2の軸受台座44に関連して位置する場所を大まかに示している。すなわち、図3、4、及び7から見ることができるように、第2の軸受26は、回転子アセンブリ12がフレーム14に装着された時に切欠き部50が第2の軸受26の第2の環状溝36を露出するように第2の軸受台座44内に位置付けられる。切欠き部50は、開口48から主本体38の円周の周りに約90°に配置される。
組み合わされた回転子アセンブリ12及びフレーム14は、電気モータ10の一部として図1−4及び8−9に見ることができる。固定子鉄心アセンブリ52は、図1及び8にそれらのそれぞれのスロット46に挿入されて示されており、回転子アセンブリ12は、第1の軸受24及び第2の軸受26がそれらのそれぞれの第1の軸受台座42及び第2の軸受台座44に位置付けられるようにフレーム14に装着されている。
第1の軸受24は、Oリング32によって第1の軸受台座42に軽く装着される。第1の軸受24は、Oリング32によって第1の軸受台座42内に軽く装着されるだけなので、それは、羽根車28によってそれが使用中に回転する時に発生されるいずれの半径方向の力も吸収することができる。
第2の軸受26は、開口48を通して第1の環状溝34に注入された第1の接着剤35によって第2の軸受台座44に装着される。接着剤結合の結果として、第2の軸受26は、使用中に羽根車28によって発生される回転子アセンブリ12に沿った軸線方向の力に耐えることができる。第2の軸受台座44は、開口48を除く第1の環状溝34の領域で第2の軸受26の円周の周りに連続面を定める。
第2の軸受26の第2の環状溝36は、図3及び4に見られるように第2の軸受台座44内の切欠き部50を通して可視である。第2の軸受26は、仮接着剤37が第2の軸受台座44と第2の軸受26の第2の環状溝36との両方に接触した状態で切欠き部50に形成された更に別の接着剤結合を含む。
回転子アセンブリ12をフレーム14に装着する全体的に100で指定する方法は、図10のブロック図に示されている。本方法は、回転子アセンブリ12とフレーム14とを与える初期段階102を含む。上記で議論したように、回転子アセンブリ12は、第2の軸受26を含み、フレーム14は、第2の軸受台座44を含む。第2の軸受台座44は、開口48と切欠き部50を含む。開口48は、第2の軸受台座44を通って延びてそれを通る接着剤チャネルを形成し、かつ適切な接着剤注入ノズルを受け入れるような形状及び寸法を有する。切欠き部50は、回転子アセンブリ12がフレーム14に装着された時に第2の軸受26の第2の環状溝36を露出する。
本方法は、第2の軸受26及び特に第2の環状溝36が切欠き部50を通して露出されるように第2の軸受26を第2の軸受台座44内に位置付ける段階104を含む。
第1の接着剤35は、第1の接着剤35が第2の軸受26の第1の環状溝34に流れ込むように、例えば開口48に挿入された適切な接着剤注入ノズルを使用して開口48を通して注入される106。第1の接着剤35は、接着剤の注入が完了した状態で第2の軸受26と第2の軸受台座44の間の相対移動を可能にする形態のものである。
現在好ましい実施形態では、使用される第1の接着剤35は、熱硬化型構造用接着剤であり、かつHenkel Loctiteから入手可能なLoctite(登録商標)9492として公知の接着剤である。これは、第1の接着剤35が第2の軸受26と第2の軸受台座44の間で第2の軸受26の第1の環状溝34に位置付けられ、従って可視ではないので特に有益であると考えられる。第1の接着剤35を硬化することは、従って、例えばUV硬化方法を使用すると困難であると判明する場合があり、その理由は、UV光が第1の接着剤35に到達することができることを保証することが困難であると判明する場合があり、すなわち、第1の接着剤を完全に硬化することが困難であると判明する場合があるからである。熱硬化接着剤を使用することにより、第1の接着剤35が完全に硬化することを保証し、それによって強力で確実な結合が形成されることを保証することが可能であると考えられる。
第2の接着剤37は、切欠き部50の領域で第2の環状溝36にかつ第2の軸受台座44に付加される108。第2の接着剤37は、迅速UV硬化接着剤であり、かつ現在好ましい実施形態ではHenkel Loctiteから入手可能なLoctite(登録商標)3556として公知の接着剤である。第2の接着剤37は、365nmの波長を有するUV光を5秒の期間にわたって印加することによって硬化される110。第2の接着剤37を硬化する段階110に続いて、第1の接着剤35は、次に、組み合わされた回転子アセンブリ12及びフレーム14を少なくとも20分にわたって80℃のオーブンに置くことによって硬化される112。
第1の接着剤35は熱硬化される必要があり、これは比較的長い期間かかる場合があるので、回転子アセンブリ12及びフレーム14が熱硬化処理中に不整合になる場合があるリスクがあり、実際に、硬化処理が行われるようにオーブンへの構成要素の搬送中に回転子アセンブリ12及びフレーム14が不整合になる場合があるリスクがある。この不整合のリスクは、回転子アセンブリ12とフレーム14の間に迅速で比較的低強度の結合を形成するための第2の接着剤37の付加によって軽減することができる。第2の接着剤37によって形成される結合は、第1の接着剤35のための硬化処理112が完了するまで回転子アセンブリ12をフレーム14に望ましい位置に固定するのに十分である。
回転子アセンブリ12をフレーム14に装着する方法の第2の実施形態は、図11のブロック図に示されており、かつ全体的に200で指定されている。
方法200の第2の実施形態は、方法100の第1の実施形態と実質的に同じであるが、第2の接着剤37を付加する段階108の前に第2の軸受26と第2の軸受台座44の間の相対移動に影響を及ぼす追加の段階202を含む。
これは、第2の軸受26と第2の軸受台座44の内面との間の界面に沿って第2の軸受26の第1の環状溝34に閉じ込められた第1の接着剤35を広げるように作用し、それによって結合表面積を増大し、これは、結合強度の増大をもたらすことができる。第2の軸受26と第2の軸受台座44の間の相対移動に影響を及ぼすこと202により、フレーム14に対する回転子アセンブリ12の正しい位置合わせも達成することができる。現在好ましい実施形態では、回転子アセンブリ12は、フレーム14に対して移動されるが、回転子アセンブリ12に対してフレーム14を移動することが同じ結果を達成することができることは認められるであろう。図9に最も明確に見ることができるように、第1の環状溝34は、組み立て中の第2の軸受26と第2の軸受台座44の間の相対移動の結果として開口48と不整合である。
10 電気モータ
26 第2の軸受
36 第2の環状溝
37 第2の接着剤、仮接着剤
44 軸受台座

Claims (19)

  1. 軸受を有する回転子アセンブリと軸受台座を有するフレームとを含む電気モータであって、
    前記軸受は、前記軸受台座内に受け入れられ、該軸受は、該軸受と該軸受台座の間に定められた隠れた界面に位置付けられた第1の接着剤によって該軸受台座に固定され、該軸受台座は、切欠き部を含み、該軸受の一部分が、該切欠き部を通して露出され、該軸受は、該切欠き部に位置付けられた第2の接着剤によって該軸受台座に固定される、
    ことを特徴とする電気モータ。
  2. 前記軸受台座は、前記第1の接着剤がそれを通して注入される開口を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気モータ。
  3. 前記開口は、前記切欠き部から離間していることを特徴とする請求項2に記載の電気モータ。
  4. 前記軸受及び/又は前記軸受台座は、第1の環状溝を含み、該第1の環状溝は、前記隠れた界面の少なくとも一部分を定め、前記第1の接着剤は、該第1の環状溝に位置付けられることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電気モータ。
  5. 前記軸受は、第2の溝を含み、該第2の溝の少なくとも一部分が、前記切欠き部を通して露出されることを特徴とする請求項4に記載の電気モータ。
  6. 前記切欠き部は、前記軸受の全湾曲表面積の20%よりも多くを露出しないことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気モータ。
  7. 前記軸受台座の少なくとも一部分が、前記軸受の湾曲面の周りに360°にわたって延びることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電気モータ。
  8. 前記第1の接着剤は、前記第2の接着剤とは異なる接着剤を含むことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電気モータ。
  9. 前記第2の接着剤は、前記第1の接着剤よりも短い硬化時間を有する接着剤を含むことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電気モータ。
  10. 前記第1の接着剤は、熱硬化接着剤を含むことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の電気モータ。
  11. 前記第2の接着剤は、UV硬化接着剤を含むことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電気モータ。
  12. 電気モータのフレームに回転子アセンブリを装着する方法であって、
    軸受を有する回転子アセンブリを与える段階と、
    切欠き部を含む軸受台座を有するフレームを与える段階と、
    隠れた界面が前記軸受と前記軸受台座の間に定められ、かつ該軸受の一部分が前記切欠き部を通して露出されるように該軸受台座内に該軸受を位置付ける段階と、
    前記隠れた界面に第1の接着剤を付加する段階と、
    前記切欠き部を通して露出された前記軸受の前記部分に第2の接着剤を付加する段階と、
    前記第2の接着剤を硬化する段階と、
    続けて前記第1の接着剤を硬化する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  13. 前記軸受台座は、開口を含み、前記第1の接着剤を付加する段階は、該開口を通して該第1の接着剤を前記隠れた界面に注入する段階を含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記軸受及び/又は前記軸受台座は、第1の環状溝を含み、前記第1の接着剤を付加する段階は、該第1の接着剤を該第1の環状溝に付加する段階を含むことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の方法。
  15. 前記第1及び第2の接着剤は、異なる硬化処理を使用して硬化されることを特徴とする請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記第1の接着剤を硬化する段階は、熱硬化処理を使用する段階を含むことを特徴とする請求項12から請求項15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記第2の接着剤を硬化する段階は、UV硬化処理を使用する段階を含むことを特徴とする請求項12から請求項16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記軸受は、第2の溝を含み、該第2の溝の少なくとも一部分が、前記切欠き部を通して露出され、前記第2の接着剤を付加する段階は、該第2の接着剤を該第2の溝に付加する段階を含むことを特徴とする請求項12から請求項17のいずれか1項に記載の方法。
  19. 前記第2の接着剤を付加する段階の前にかつ前記第1の接着剤を付加する段階に続けて前記軸受と前記軸受台座の間の相対移動に影響を及ぼす段階を含むことを特徴とする請求項12から請求項18のいずれか1項に記載の方法。
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