JP2022003869A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ドローンなどの浮遊式移動体等、大きな衝撃を受ける用途に用いても、手間やコストの増加が抑制されたモータを提供する。【解決手段】本発明のモータ１は、シャフト４１と、シャフト４１を支持する複数の軸受４２、及び、軸受４２を囲むスリーブ４３、を有するカートリッジ４と、外部から衝撃を受ける底部５１、及び、底部５１に設けられた取付部５４を有するハウジング５と、を備え、ハウジング５の底部５１は、シャフト４１の長手方向に対して交差する方向に延在し、取付部５４に対して、カートリッジ４が着脱可能に取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばドローンなどの浮遊式移動体に搭載可能なブラシレスのモータに関する。

ドローンにおいては、着陸時の機体への衝撃が、羽根駆動用のモータのベアリングにダメージを与えることが知られている。このため、衝撃の大きい着陸となった場合には、その都度モータを交換することが行われており、交換の手間が生じ、また、コストの増加原因となっている。

特開２０１８−１１７４２９号公報

したがって、本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、ドローンなどの浮遊式移動体等、大きな衝撃を受ける用途に用いても、手間やコストの増加が抑制されたモータを提供することを目的とする。

上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明のモータは、シャフトと、前記シャフトを支持する複数の軸受、及び、該軸受を囲むスリーブ、を有するカートリッジと、外部から衝撃を受ける底部、及び、該底部に設けられた取付部を有するハウジングと、を備え、前記ハウジングの底部は、前記シャフトの長手方向に対して交差する方向に延在し、前記取付部に対して、前記カートリッジが着脱可能に取り付けられている。

本発明のモータにおいては、前記カートリッジが、前記シャフトとともに、前記取付部に対して着脱可能に取り付けられることが好ましい。
また、本発明のモータにおいては、前記シャフトを形成する部材が、前記軸受を形成する部材より、比重が小さいことが好ましく、前記シャフトが中空であることが好ましい。
また、本発明のモータにおいては、前記シャフトの両端部のうち、前記底部側にある一方の端部が、前記底部よりも前記ハウジングの内側にあることが好ましい。

本発明のモータにおいては、前記取付部が、前記カートリッジを収容する筒状部を有するものとすることができ、この場合、前記シャフトの長手方向において、前記筒状部は、前記底部側にある一端部と、当該底部と逆側にある他端部とを備え、前記カートリッジが、前記固定部材と前記底部とで挟まれて固定されていることが好ましい。

また、本発明のモータにおいては、前記カートリッジと前記ハウジングとの間の少なくとも一部に、弾性部材があることが好ましく、この場合、前記シャフトの長手方向において、対向し合う前記カートリッジの一部分と前記ハウジングの一部分との間に、前記弾性部材が介在していることが好ましく、あるいは、前記シャフトの長手方向において、前記カートリッジと前記底部との間、及び、前記カートリッジと前記固定部材との間、のいずれか一方もしくは双方に前記弾性部材が介在していることが好ましい。

本発明のモータにおいては、前記シャフトに着脱可能に固定されるロータを備えるものとすることができる。この場合、前記ロータに囲まれるステータを備え、前記ロータは、前記シャフトに着脱自在に固定される円盤部を有するものとすることができる。

本発明の一例である実施の形態にかかるアウターロータ型のモータの断面図である。 本発明の一例である実施の形態にかかるモータの断面斜視図である。 図２からカートリッジのみを抜き出した断面斜視図である。 ハウジングにカートリッジが取り付けられた状態を説明するための分解図である。 図１からカートリッジ及びハウジングのみを抜き出した断面図である。 シャフトにロータが取り付けられる状態を説明するための分解図である。 本発明の変形例にかかるインナーロータ型のモータの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一例である実施の形態にかかるモータ１の断面図であり、図２は図１と同じ断面を斜め上方から見た断面斜視図である。なお、本実施の形態の説明において、上方乃至下方と云う時は、図１及び図２における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。

モータ１は、外径側に延びるティース部２３及びティース部２３に巻き回されたコイル２２を含むステータ２と、ステータ２の外径側でティース部２３と対向するマグネット３１を含むロータ３と、ロータ３の中心に固定されて回転軸となるシャフト４１が取り付けられたカートリッジ４と、ステータ２が固定されてこれを収容するハウジング５と、を備えており、アウターロータ型のブラシレスモータを構成する。ロータ３はステータ２に対して回転可能となっている。

ロータ３に囲まれるステータ２は、ティース部２３を含むステータコア２１と、コイル２２とを備える。
ステータコア２１は、珪素鋼板等の積層体となっており、シャフト４１と同軸上に配された円環部（コア）２４と、円環部２４から外径側へ向かって放射状に延びるように形成される複数のティース部（磁極部）２３からなる。
コイル２２は、複数のティース部２３の各々の周囲に巻き回されている。ステータコア２１とコイル２２とは、絶縁体で形成されたインシュレータ（不図示）によって絶縁されている。なお、インシュレータに代えて、ステータコアの表面に絶縁膜を塗装してコイルと絶縁しても構わない。

ロータ３は、マグネット３１とロータヨーク３２とからなり、ロータヨーク３２は、外縁の筒部３３と、シャフト４１及び筒部３３間を連結する円盤部３４とからなる。筒部３３は、円盤部３４の外縁から垂直方向（図１及び図２においては下方向）に切り立った、シャフト４１の軸を中心とする円筒状であり、ステータ２を取り囲んだ状態になっている。

ロータヨーク（鉄心）３２は、ロータヨーク３２内部からの磁界の漏れを防ぐ機能を有し、磁性体により形成されている。なお、ロータヨーク３２の筒部３３及び円盤部３４は、磁性体により形成されるが、特性上問題がなければ、非磁性体で形成しても構わない。例えば、筒部３３と円盤部３４をともにアルミニウムにて一体に形成しても構わないし、筒部３３及び円盤部３４のいずれか一方を磁性体により、他方を被磁性体により、それぞれ形成しても構わない。
マグネット３１は、ステータ２と対向するように筒部３３の内周面に取り付けられている。マグネット３１は環状を有しており、Ｎ極に着磁された領域と、Ｓ極に着磁された領域とが円周方向に沿って一定周期で交互に設けられている。

本実施形態において、カートリッジ４は、シャフト４１と、２つの軸受４２，４２’と、スリーブ４３とからなる。図２からカートリッジ４のみを抜き出して、図３に断面斜視図にて示す。
シャフト４１は、軽量化のために、例えばアルミニウムで形成され、図１に示すように、中空状態（より詳しくは円筒状態）になっている。
シャフト４１には、軸方向略中央に段差部４１ｃが設けられており、段差部４１ｃの下方側の外形（径）に比して上方側の外形（径）の方が細くなっている。

２つの軸受４２，４２’は、シャフト４１における下方寄りに一定の間隔を置いて並んで取り付けられる。なお、以下の説明において、単に「軸受４２」と記載されている場合には、特に断りが無い限り、２つの軸受４２，４２’に共通する内容の説明である（軸受４２の構成部材である、下記の外周輪４２ａ、内周輪４２ｂ及びベアリングボール４２ｃを含む）。

軸受４２は、外周輪４２ａ，４２ａ’と、内周輪４２ｂ，４２ｂ’と、外周輪４２ａ及び内周輪４２ｂ間に介在するベアリングボール４２ｃ，４２ｃ’と、からなる、いわゆるボールベアリングである。ベアリングボール４２ｃが外周輪４２ａと内周輪４２ｂとの間で転がることにより、外周輪４２ａに対する内周輪４２ｂの回転抵抗が大幅に少なくなるようになっている。軸受４２は、その機能から、例えば、鉄等の硬質の金属やセラミックの部材で形成されている。

スリーブ４３は、円筒状の形状を有する部材であり、例えば、プラスチックあるいは金属で形成されている。スリーブ４３の外周面には凹凸は無いが、スリーブ４３の内周面に、軸方向において中央部が中心軸に向けて突出した突出部（小径の内周部）４３ａ、軸方向においてその両側が凹んだ凹部（大径の内周部）４３ｂとなっている。以下、突出部を小内径部と呼称し、凹部を大内径部と呼称する。

なお、スリーブ４３は、小内径部４３ａと大内径部４３ｂとを有する形状となるように公知の手段によって一体成型で形成してもよいが、例えば、大内径部４３ｂの内径を有する大径の円管の内部に、小内径部４３ａの内径と、大内径部４３ｂの内径と同径の外径と、を有する小径の円管を挿し込んで、軸方向において大径円管の略中央に小径の円管が位置するようにして、スリーブ４３を２つ以上の複数の部材で形成してもよい。
また、小径の円管は、大径の円管と異なる部材で形成してもよく、例えば、螺旋状のスプリングのような弾性部材を用いることができる。

シャフト４１は、長手方向（軸方向）において、後述するハウジング５の底部５１側にある一方の端部４１ａと、その逆側の他端部４１ｂとを有する。このシャフト４１の一方の端部４１ａ近傍には、２つの軸受４２，４２’が並んで位置している。シャフト４１は２つの軸受４２，４２’の内周輪４２ｂに嵌め込まれるとともに固定されて、２つの軸受４２，４２’に支持されている。このため、シャフト４１は、ハウジング５に回転可能に支持されている。また、シャフト４１における軸受４２よりもさらに一方の端部４１ａ側には、スナップリング４４が取り付けられ、シャフト４１の図１中の上方向への移動（シャフト４１の抜け）が規制される。なお、必要に応じ、スナップリング４４に代えて金属ワッシャを用いることにすれば、シャフト４１のより強固な抜け止めを図ることができる。

一方、２つの軸受４２，４２’の外周輪４２ａ，４２ａ’は、スリーブ４３の２つの大内径部４３ｂにそれぞれ嵌め込まれるとともに固定されて、支持されている。したがって、カートリッジ４において、スリーブ４３に対してシャフト４１が回転自在となるように支持されている。

ハウジング５は、略平板状の底部５１と、カートリッジ４が着脱可能に取り付けられる取付部５４と、ステータ２が固定されるステータ固定部５５とを有する。このうち、底部５１は外部から衝撃を受ける面を形成している。 また、底部５１はシャフトの長手方向（軸方向）に対して交差する方向に延在している。
図４に、ハウジング５にカートリッジ４が取り付けられた状態を説明するための分解図を示す。また、図１からカートリッジ４及びハウジング５のみを抜き出して、図５に断面図にて示す。

底部５１は、シャフト４１の長手方向に対して交差する位置（底部５１の中心）の周辺に円形状の開口５１ａを有し、その周囲に円環状の平板領域（平板部）５１ｂを有し、さらに、その外縁に連なり外周に向けて上方（ステータ２側）への傾斜を有する円環状の傾斜領域（傾斜部）５１ｃを有している。開口５１ａからは、モータ１の下方からシャフト４１が視認できる状態になっている。

底部５１には、カートリッジ４の一部又は全部を収容する筒状部５２が設けられており、この筒状部５２の内側（中心側）の領域には、開口５１ａの他、筒状部５２の内周面から中心軸に向けて円環状に張り出した張出部５１ｄが形成されている。張出部５１ｄの上面（ハウジング５の内側の面）には、リング状の弾性部材５６ａが貼り付けられている。

ステータ固定部５５は、底部５１からステータ２に向かって（シャフト４１の軸方向上方に）延在する扁平な円筒状の形状であり、その中途で肉厚が薄くなって外径が小さくなる段差部５５ａが、ステータ固定部５５の外周側に形成されている。この段差部５５ａに円環部２４の内周部が嵌合して、接着などの公知の手段でステータ２が固定されている。ステータ２は、カートリッジ４を取り囲んだ状態になっている。
取付部５４は、底部５１からステータ２に向かって（シャフト４１の軸方向上方に）延在した筒状部５２と、筒状部５２とは別体のリング状の固定部材５３とから構成される。この筒状部５２は、底部５１側にある一端部と、底部５１の逆側にある他端部とを備え、筒状部５２の他端部には、固定部材５３が設けられている。

固定部材５３は、筒状部（以下、円筒部と呼称する。）５３ａと、円筒部５３ａの一方の端部から中心軸に向けて円環状に張り出した環状部（以下、押さえ片部と呼称する）５３ｂとを有している。円筒部５３ａの内周面には螺旋状の溝が設けられてあり（不図示）、筒状部５２の外周面の上方に設けられたネジ螺旋状の溝（不図示）と螺合可能になっている。

また、押さえ片部５３ｂの下面（底面５１を向く側の面）には、リング状の弾性部材５６ｂが貼り付けられている。この押さえ片部５３ｂの下面はスリーブ４３の上端部と対向している。弾性部材５６ａ及び弾性部材５６ｂは、弾性を有する、例えば、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、エラストマー等の材料で形成される。弾性部材５６ａと弾性部材５６ｂは、本実施の形態では同一材料かつ同一形状の物であるが、別材料でも構わないし、厚みや径が異なる等形状が異なっていても構わない。

カートリッジ４（スリーブ４３）は、筒状部５２に収容されることで、ハウジング５に取り付けられる。そして、固定部材５３を筒状部５２の上方（底部５１とは逆の端部）に螺合させて固定することで、カートリッジ４（スリーブ４３）を底部５１との間に挟み込んで固定する。すなわち、カートリッジ４が、固定部材５３と底部５１とに挟まれて固定されている。以上のようにして、カートリッジ４が、シャフト４１とともに、取付部５４に対して着脱可能に取り付けられる。

このとき、シャフト４１の長手方向（軸方向）において、スリーブ４３の下端部と底部５１（張出部５１ｄ）との間に弾性部材５６ａが、スリーブ４３の上端部と固定部材５３との間に弾性部材５６ｂが、それぞれ介在した状態となっている。この弾性部材５６ａ，５６ｂにより、外部からの衝撃がカートリッジ４に伝わるのを抑制することができる。

カートリッジ４がハウジング５に取り付けられた状態では、シャフト４１の一方の端部４１ａが、底部５１よりもハウジング５の内側（図１における上側）に位置している。即ち、シャフト４１の一方の端部４１ａは、底部５１から浮いた状態になっている。そのため、例えば下方からの衝撃が、直接シャフト４１に伝わることが抑制される。

ハウジング５に取り付けられたカートリッジ４のシャフト４１には、底部５１側とは逆側となる他方の端部４１ｂと、軸受４２’との間で、ロータ３がシャフト４１に着脱可能に固定される。図６は、シャフト４１にロータ３が取り付けられる状態を説明するための分解図である。なお、図６においては、ステータ２及びハウジング５の図示が省略されている。

他方の端部４１ｂ側から、ロータ３の中心軸に設けられた孔部（以下、軸孔３５と呼称する）に、シャフト４１を挿通させると、シャフト４１の段差部４１ｃに軸孔３５の内周部が突き当たる。次いで、取付具３６の軸孔３６ａに、シャフト４１を挿通させ、ロータ３のネジ孔３７と取付具３６のネジ孔３６ｂとを４カ所ネジ留めして、シャフト４１にロータ３を固定させる。ロータ３または取付具３６とシャフト４１との間は、不図示の固定手段で固定されることによって、回転方向の動きが規制され、シャフト４１がロータ３の回転に連れ回るようになっている。

以上のように組み立てることで、図１や図２に示す構造の本実施の形態のモータ１が完成する。
本実施の形態のモータによれば、シャフト４１からロータ３を外し、固定部材５３を筒状部５２の上端から外すだけで、カートリッジ４をハウジング５の取付部５４から抜き出すことができる。カートリッジ４の取り付けも、既述のように容易であり、即ち、本実施の形態のモータによれば、カートリッジ４を容易に着脱できる。

例えば、ドローンなどの浮遊式移動体の用途に用いた場合に、着陸の際、大きな衝撃を受けると、精密部品である軸受が破損し易く、破損した場合には、従来はモータ全体を交換していた。しかし、本実施の形態のモータによれば、カートリッジ４が、シャフト４１を支持した状態で、取付部５４に着脱可能取り付けられているため、シャフト４１を支持したカートリッジ４だけを交換部品として用意しておき、これを交換するだけで、破損した軸受を復元することができ、モータを復活させることができる。そのため、モータ交換がカートリッジ４の交換で簡単かつ低コストで済ますことができるため、手間とコストを大幅に削減することができる。

モータ全体を組み立てる際には、部品点数が多く、性能や公差に影響する要素が多いため、モータ毎の性能の個体差が生じやすく、モータ全体を交換した場合には、駆動調整の見直しが必要になる可能性が高く、その意味でも手間とコストがかかる。しかし、部品点数が少なく、均質な物を高精度に作ることがし易いカートリッジ４では、個体差が生じ難い。そのため、カートリッジ４のみを交換する本実施の形態の場合には、交換前後の駆動調整の見直しが不要になるばかりか、モータ長寿命化、機械負荷の低減による性能向上、回転ムラに起因する振動や騒音の低減等といった性能面での付加価値の向上を期待することができる。

また、軸受ダメージの要因となるモータ外周面への衝撃荷重に対して、外周部材に直接軸受を取り付けていた従来の構造に比べ、本実施の形態のモータ１では、別部品であるスリーブ４３を介して軸受４２を組み付けているので、軸受４２への衝撃が直接的には伝わり難い。そのため、本実施の形態では、外部の衝撃に対する強度を向上させることができる。

さらに、本実施の形態のモータ１では、カートリッジ４とハウジング５との間の少なくとも一部に、弾性部材５６ａ，５６ｂが介在している。カートリッジ４とハウジング５とが、このように別部材化していることから、その間に衝撃緩衝材としての弾性部材５６ａ，５６ｂを介在させて、軸受４２を保護することができる。

特に、ドローンの用途に用いた場合には、着陸時に軸方向の衝撃荷重を受け易いが、本実施の形態では、カートリッジ４とハウジング５とが、シャフト４１の軸方向に対向している箇所、即ち、シャフト４１の長手方向（軸方向）において、カートリッジ４（スリーブ４３）の一部分と底部５１との間に弾性部材５６ａを、カートリッジ４（スリーブ４３）の一部分と固定部材５３との間に弾性部材５６ｂを、それぞれ介在させているため、軸方向の衝撃荷重に対する耐衝撃性をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態のモータ１においては、スリーブ４３と底部５１や固定部材５３との間に弾性部材５６ａ，５６ｂを設けているが、スリーブ４３ではなく外周輪４２ａと、あるいは、スリーブ４３及び外周輪４２ａと、底部５１や固定部材５３との間に弾性部材を設けてもよく、さらには、カートリッジ４全体を覆うように弾性部材を設けてもよく、カートリッジ４とハウジング５との間の少なくとも一部に弾性部材が介在してさえいれば、外部からの衝撃に対する耐衝撃性の向上効果が期待できる。

また、本実施の形態のモータによれば、シャフト４１の一方の端部４１ａが、底部５１よりもハウジング５の内部側（図１における上側）に位置し、底部５１から浮いた状態になっているため、下方からの衝撃が、直接シャフト４１に伝わることが抑制され、軸方向の衝撃荷重に対する耐衝撃性をより一層向上させることができる。

なお、本実施の形態のモータ１においては、底部５１における筒状部５２の内側（中心軸側）の領域が開口して、モータ１の下方からシャフト４１が視認できる状態になっているが、開口が無く、あるいは、開口が狭く、シャフト４１の一方の端部４１ａに対向する位置に底部が存在する場合には、当該底部とシャフトの一方の端部とが離間していれば、本実施の形態と同様の効果が奏される。このように底部とシャフトの一方の端部とが離間している状態は、本発明に云う「底部側にある一方の端部が、前記底部よりも前記ハウジングの内側に位置する」の概念に含まれる。

また、本実施の形態のモータ１においては、シャフト４１が、軽量化のために、例えばアルミニウムで形成され、軸受４２を形成する部材（鉄）よりも、その比重が小さくなっている。シャフト４１を軽量化することで、外部から衝撃を受けた際の軸受４２へのダメージを軽減することができる。

さらに、本実施形態では、シャフト４１を中空状態（なかでも、より好ましい円筒状態）にしているため、より一層のダメージの軽減を図ることができる。なお、軸受４２と同じ、あるいは比重の変わらない材料を用いた場合にも、シャフト４１を中空状態にすれば、シャフト４１を軽量化することができ、外部から衝撃を受けた際の軸受４２へのダメージを軽減することができる。

なお、本実施の形態のモータは、アウターロータ型のブラシレスモータとして構成されているが、本発明はブラシレスモータ以外のモータにも適用可能である。また、本発明は、インナーロータ型のモータにも適用可能である。図７に、本発明の構成をインナーロータ型のモータにも適用した場合の変形例のモータを断面図にて示す。当該図７において、図１に示す実施の形態の各部材と同一の機能、同一の構成、同一の形状の部材については、図１（実施の形態）と同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することにする。

図７に示すように、インナーロータ型のモータ１０１では、ステータ１０２の内側にロータ１０３が配置される。このロータ１０３は、ロータヨーク１３２と、ロータヨーク１３２の外周面に環状のマグネット１３１が取り付けられている。また、ロータヨーク１３２が、ステータ１０２の内側に位置することから、筒部１３３は、ステータ１０２の円環部１２４よりも外径が小さくなっており、円盤部１３４の外径もそれに合わせた大きさになっている。

ロータ３を囲むように配されるステータ１０２は、シャフト４１と同軸上に配された円環部（コア）１２４及び円環部１２４からシャフト４１に向かって（中心に）延びるように形成される複数のティース部（磁極部）１２３を含むステータコア１２１と、複数のティース部１２３の各々の周囲に巻き回されたコイル１２２と、を備えている。

ハウジング１０５は、カートリッジ４が着脱可能に取り付けられる取付部５４周辺の構造は、実施の形態のハウジング５と変わらないが、ステータ１０２が固定されるステータ固定部１５５が、傾斜領域１５１ｃの外縁に位置し、段差部１５５ａがステータ固定部１５５の内周側に形成されている点が異なる。これら構成の相違に応じて、平板領域１５１ｂ及び傾斜領域１５１ｃの大きさや形状も異なっている。

図７に変形例として示すように、本発明の構成は、インナーロータ型のモータ１０１でも問題なく適用することができ、本変形例によれば、カートリッジ４を容易に着脱できる効果は勿論、実施の形態の項で説明した、その他付随する本発明の各種効果が同様に奏される。

以上、本発明のモータについて、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のモータは上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、軸受が４２，４２’の２個の例を挙げて説明したが、カートリッジに含まれる軸受の数は、３個以上であっても構わない。

上記実施の形態では、カートリッジ４がシャフト４１を含んだ状態で１つのカートリッジを構成する例を挙げているが、本発明において、カートリッジは、シャフトを含まず、複数の軸受とスリーブとを有する構成であっても構わない。シャフトを含まない構成であっても、破損等により軸受を交換したい場合に、当該軸受をカートリッジごと容易に交換することができる。

また、シャフトをカートリッジとは別体としておくことで、例えば、破損した軸受を含むカートリッジのみを交換することができ、使用可能な状態のシャフトをそのまま使いまわすことができる。シャフトも交換したい場合には、カートリッジとともにシャフトも交換用の物を用意しておき、予め軸受に圧入した上で、シャフトを支持するカートリッジごと交換すればよい。

シャフトを含まないカートリッジであっても、スリーブに対して精度よく軸受を組み付けることができるため、均質な物を高精度に作ることがし易い。そのため、カートリッジ４のみを交換する場合に、交換前後の駆動調整の見直しが不要になるばかりか、モータ長寿命化、機械負荷の低減による性能向上、回転ムラに起因する振動や騒音の低減等といった性能面での付加価値の向上を期待することができる。

勿論、シャフトを含んだ状態で１つのカートリッジが構成されている上記実施の形態で例示した構成は、シャフトを支持したカートリッジごと簡単に交換することができるため、作業効率の点では好ましい。

また、上記実施の形態では、弾性部材５６ａ，５６ｂが、ハウジング５側の構成部材（底部５１における張出部５１ｄ、及び、固定部材５３における押さえ片部５３ｂ）に取り付けられた（貼り付けられた）例を挙げているが、弾性部材は、必ずしもハウジング５側の構成部材に取り付けられていなくてもよく、カートリッジ４側の構成部材（例えば、スリーブ４３等）に取り付けられていても構わないし、いずれにも取り付けられておらず、単に挟み込まれた状態で、独立した部品であっても構わない。

なお、着脱自在なカートリッジに基づく本発明の効果を奏する上では、カートリッジとハウジングとの間に、弾性部材が介在していなくても構わないが、勿論、介在することが好ましい。

また、ハウジング５としては、底部５１が平板状の領域（平板領域５１ｂ）を含む構成を例に挙げているが、ハウジングの底部としては、全体が平板状でもよいし、平板状の領域を有さず、例えば緩やかなドーム状や傾斜面のみで形成されていても構わない。平板状の領域の有無にかかわらず、全体として、ハウジングの底部を構成し得る程度の面を有していれば、当該面は、「平板状または略平板状の底部」の概念に含まれるものとする。

また、本実施の形態においては、スリーブ４３として、小内径部４３ａと大内径部４３ｂとを有し、外周の径が一律の形状の物を例に挙げて説明したが、本発明において、スリーブの形状に制限はなく、複数の軸受の外周輪を支持することができ、かつ、ハウジングの取付部に着脱可能に構成されていれば、問題なく使用することができる。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のモータを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１，１０１…モータ、２，１０２…ステータ、２１，１２１…ステータコア、２２，１２２…コイル、２３，１２３…ティース部、２４，１２４…円環部、３，１０３…ロータ、３１，１３１…マグネット、３２，１３２…ロータヨーク、３３，１３３…筒部、３４，１３４…円盤部、３５…軸孔、３６…取付具、３６ａ…軸孔、４…カートリッジ、４１…シャフト、４１ａ…一方の端部、４１ｂ…他方の端部、４１ｃ…段差部、４２，４２’…軸受、４２ａ，４２ａ’…外周輪、４２ｂ，４２ｂ’…内周輪、４２ｃ，４２ｃ’…ベアリングボール、４３…スリーブ、４３ａ…小内径部、４３ｂ…大内径部、４４…スナップリング、５，１０５…ハウジング、５１，１５１…底部、５１ａ…開口、５１ｂ，１５１ｂ…平板領域、５１ｃ，１５１ｃ…傾斜領域、５１ｄ…張出部、５２…筒状部、５３…固定部材、５４…取付部、５５，１５５…ステータ固定部、５５ａ，１５５ａ…段差部、５６ａ，５６ｂ…弾性部材

本発明は、例えばドローンなどの浮遊式移動体に搭載可能なブラシレスのモータに関する。

特開２０１８−１１７４２９号公報

本発明に係るモータは、一方の端部と他方の端部とを有するシャフトと、前記シャフトの一方の端部側の部分を支持する複数のボールベアリングと、前記複数のボールベアリングを囲むスリーブと、前記シャフトの他方の端部と前記複数のボールベアリングとの間にある、当該シャフトの部分に固定されたロータと、前記ロータに囲まれたステータと、底部と、当該底部の前記ロータ側の部分に設けられたステータ固定部と、を有するハウジングと、を備え、前記シャフトの径方向において、前記スリーブの内周面には、凹んだ複数の凹部と、を備え、前記複数の凹部に前記複数のボールベアリングが固定されており、前記ハウジングの底部は、前記シャフトの長手方向に対して交差する方向に延在し、前記ステータは、前記ステータ固定部に固定されており、前記ロータは、マグネットと、当該マグネットを支持する筒部と、当該筒部と前記シャフトとを連結する円盤部と、を備え、前記ロータの筒部は、磁性体で形成されている。

本発明の一例である実施の形態にかかるアウターロータ型のモータの断面図である。 本発明の一例である実施の形態にかかるモータの断面斜視図である。 図２からカートリッジのみを抜き出した断面斜視図である。 ハウジングにカートリッジが取り付けられた状態を説明するための分解図である。 図１からカートリッジ及びハウジングのみを抜き出した断面図である。 シャフトにロータが取り付けられる状態を説明するための分解図である。 本発明の変形例にかかるインナーロータ型のモータの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一例である実施の形態にかかるモータ１の断面図であり、図２は図１と同じ断面を斜め上方から見た断面斜視図である。なお、本実施の形態の説明において、上方乃至下方と云う時は、図１及び図２における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。

モータ１は、外径側に延びるティース部２３及びティース部２３に巻き回されたコイル２２を含むステータ２と、ステータ２の外径側でティース部２３と対向するマグネット３１を含むロータ３と、ロータ３の中心に固定されて回転軸となるシャフト４１が取り付けられたカートリッジ４と、ステータ２が固定されてこれを収容するハウジング５と、を備えており、アウターロータ型のブラシレスモータを構成する。ロータ３はステータ２に対して回転可能となっている。

ロータ３に囲まれるステータ２は、ティース部２３を含むステータコア２１と、コイル２２とを備える。
ステータコア２１は、珪素鋼板等の積層体となっており、シャフト４１と同軸上に配された円環部（コア）２４と、円環部２４から外径側へ向かって放射状に延びるように形成される複数のティース部（磁極部）２３からなる。
コイル２２は、複数のティース部２３の各々の周囲に巻き回されている。ステータコア２１とコイル２２とは、絶縁体で形成されたインシュレータ（不図示）によって絶縁されている。なお、インシュレータに代えて、ステータコアの表面に絶縁膜を塗装してコイルと絶縁しても構わない。

ロータ３は、マグネット３１とロータヨーク３２とからなり、ロータヨーク３２は、外縁の筒部３３と、シャフト４１及び筒部３３間を連結する円盤部３４とからなる。筒部３３は、円盤部３４の外縁から垂直方向（図１及び図２においては下方向）に切り立った、シャフト４１の軸を中心とする円筒状であり、ステータ２を取り囲んだ状態になっている。

ロータヨーク（鉄心）３２は、ロータヨーク３２内部からの磁界の漏れを防ぐ機能を有し、磁性体により形成されている。なお、ロータヨーク３２の筒部３３及び円盤部３４は、磁性体により形成されるが、特性上問題がなければ、非磁性体で形成しても構わない。例えば、筒部３３と円盤部３４をともにアルミニウムにて一体に形成しても構わないし、筒部３３及び円盤部３４のいずれか一方を磁性体により、他方を被磁性体により、それぞれ形成しても構わない。
マグネット３１は、ステータ２と対向するように筒部３３の内周面に取り付けられている。マグネット３１は環状を有しており、Ｎ極に着磁された領域と、Ｓ極に着磁された領域とが円周方向に沿って一定周期で交互に設けられている。

本実施形態において、カートリッジ４は、シャフト４１と、２つの軸受４２，４２’と、スリーブ４３とからなる。図２からカートリッジ４のみを抜き出して、図３に断面斜視図にて示す。
シャフト４１は、軽量化のために、例えばアルミニウムで形成され、図１に示すように、中空状態（より詳しくは円筒状態）になっている。
シャフト４１には、軸方向略中央に段差部４１ｃが設けられており、段差部４１ｃの下方側の外形（径）に比して上方側の外形（径）の方が細くなっている。

２つの軸受４２，４２’は、シャフト４１における下方寄りに一定の間隔を置いて並んで取り付けられる。なお、以下の説明において、単に「軸受４２」と記載されている場合には、特に断りが無い限り、２つの軸受４２，４２’に共通する内容の説明である（軸受４２の構成部材である、下記の外周輪４２ａ、内周輪４２ｂ及びベアリングボール４２ｃを含む）。

軸受４２は、外周輪４２ａ，４２ａ’と、内周輪４２ｂ，４２ｂ’と、外周輪４２ａ及び内周輪４２ｂ間に介在するベアリングボール４２ｃ，４２ｃ’と、からなる、いわゆるボールベアリングである。ベアリングボール４２ｃが外周輪４２ａと内周輪４２ｂとの間で転がることにより、外周輪４２ａに対する内周輪４２ｂの回転抵抗が大幅に少なくなるようになっている。軸受４２は、その機能から、例えば、鉄等の硬質の金属やセラミックの部材で形成されている。

スリーブ４３は、円筒状の形状を有する部材であり、例えば、プラスチックあるいは金属で形成されている。スリーブ４３の外周面には凹凸は無いが、スリーブ４３の内周面に、軸方向において中央部が中心軸に向けて突出した突出部（小径の内周部）４３ａ、軸方向においてその両側が凹んだ凹部（大径の内周部）４３ｂとなっている。以下、突出部を小内径部と呼称し、凹部を大内径部と呼称する。

なお、スリーブ４３は、小内径部４３ａと大内径部４３ｂとを有する形状となるように公知の手段によって一体成型で形成してもよいが、例えば、大内径部４３ｂの内径を有する大径の円管の内部に、小内径部４３ａの内径と、大内径部４３ｂの内径と同径の外径と、を有する小径の円管を挿し込んで、軸方向において大径円管の略中央に小径の円管が位置するようにして、スリーブ４３を２つ以上の複数の部材で形成してもよい。
また、小径の円管は、大径の円管と異なる部材で形成してもよく、例えば、螺旋状のスプリングのような弾性部材を用いることができる。

シャフト４１は、長手方向（軸方向）において、後述するハウジング５の底部５１側にある一方の端部４１ａと、その逆側の他方の端部４１ｂとを有する。このシャフト４１の一方の端部４１ａ近傍には、２つの軸受４２，４２’が並んで位置している。シャフト４１は２つの軸受４２，４２’の内周輪４２ｂに嵌め込まれるとともに固定されて、２つの軸受４２，４２’に支持されている。このため、シャフト４１は、ハウジング５に回転可能に支持されている。また、シャフト４１における軸受４２よりもさらに一方の端部４１ａ側には、スナップリング４４が取り付けられ、シャフト４１の図１中の上方向への移動（シャフト４１の抜け）が規制される。なお、必要に応じ、スナップリング４４に代えて金属ワッシャを用いることにすれば、シャフト４１のより強固な抜け止めを図ることができる。

一方、２つの軸受４２，４２’の外周輪４２ａ，４２ａ’は、スリーブ４３の２つの大内径部４３ｂにそれぞれ嵌め込まれるとともに固定されて、支持されている。したがって、カートリッジ４において、スリーブ４３に対してシャフト４１が回転自在となるように支持されている。

ハウジング５は、略平板状の底部５１と、カートリッジ４が着脱可能に取り付けられる取付部５４と、ステータ２が固定されるステータ固定部５５とを有する。このうち、底部５１は外部から衝撃を受ける面を形成している。 また、底部５１はシャフトの長手方向（軸方向）に対して交差する方向に延在している。
図４に、ハウジング５にカートリッジ４が取り付けられた状態を説明するための分解図を示す。また、図１からカートリッジ４及びハウジング５のみを抜き出して、図５に断面図にて示す。

底部５１は、シャフト４１の長手方向に対して交差する位置（底部５１の中心）の周辺に円形状の開口５１ａを有し、その周囲に円環状の平板領域（平板部）５１ｂを有し、さらに、その外縁に連なり外周に向けて上方（ステータ２側）への傾斜を有する円環状の傾斜領域（傾斜部）５１ｃを有している。開口５１ａからは、モータ１の下方からシャフト４１が視認できる状態になっている。

底部５１には、カートリッジ４の一部又は全部を収容する筒状部５２が設けられており、この筒状部５２の内側（中心側）の領域には、開口５１ａの他、筒状部５２の内周面から中心軸に向けて円環状に張り出した張出部５１ｄが形成されている。張出部５１ｄの上面（ハウジング５の内側の面）には、リング状の弾性部材５６ａが貼り付けられている。

ステータ固定部５５は、底部５１からステータ２に向かって（シャフト４１の軸方向上方に）延在する扁平な円筒状の形状であり、その中途で肉厚が薄くなって外径が小さくなる段差部５５ａが、ステータ固定部５５の外周側に形成されている。この段差部５５ａに円環部２４の内周部が嵌合して、接着などの公知の手段でステータ２が固定されている。ステータ２は、カートリッジ４を取り囲んだ状態になっている。
取付部５４は、底部５１からステータ２に向かって（シャフト４１の軸方向上方に）延在した筒状部５２と、筒状部５２とは別体のリング状の固定部材５３とから構成される。この筒状部５２は、底部５１側にある一端部と、底部５１の逆側にある他端部とを備え、筒状部５２の他端部には、固定部材５３が設けられている。

固定部材５３は、筒状部（以下、円筒部と呼称する。）５３ａと、円筒部５３ａの一方の端部から中心軸に向けて円環状に張り出した環状部（以下、押さえ片部と呼称する）５３ｂとを有している。円筒部５３ａの内周面には螺旋状の溝が設けられてあり（不図示）、筒状部５２の外周面の上方に設けられたネジ螺旋状の溝（不図示）と螺合可能になっている。

また、押さえ片部５３ｂの下面（底部５１を向く側の面）には、リング状の弾性部材５６ｂが貼り付けられている。この押さえ片部５３ｂの下面はスリーブ４３の上端部と対向している。弾性部材５６ａ及び弾性部材５６ｂは、弾性を有する、例えば、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、エラストマー等の材料で形成される。弾性部材５６ａと弾性部材５６ｂは、本実施の形態では同一材料かつ同一形状の物であるが、別材料でも構わないし、厚みや径が異なる等形状が異なっていても構わない。

カートリッジ４（スリーブ４３）は、筒状部５２に収容されることで、ハウジング５に取り付けられる。そして、固定部材５３を筒状部５２の上方（底部５１とは逆の端部）に螺合させて固定することで、カートリッジ４（スリーブ４３）を底部５１との間に挟み込んで固定する。すなわち、カートリッジ４が、固定部材５３と底部５１とに挟まれて固定されている。以上のようにして、カートリッジ４が、シャフト４１とともに、取付部５４に対して着脱可能に取り付けられる。

このとき、シャフト４１の長手方向（軸方向）において、スリーブ４３の下端部と底部５１（張出部５１ｄ）との間に弾性部材５６ａが、スリーブ４３の上端部と固定部材５３との間に弾性部材５６ｂが、それぞれ介在した状態となっている。この弾性部材５６ａ，５６ｂにより、外部からの衝撃がカートリッジ４に伝わるのを抑制することができる。

カートリッジ４がハウジング５に取り付けられた状態では、シャフト４１の一方の端部４１ａが、底部５１よりもハウジング５の内側（図１における上側）に位置している。即ち、シャフト４１の一方の端部４１ａは、底部５１から浮いた状態になっている。そのため、例えば下方からの衝撃が、直接シャフト４１に伝わることが抑制される。

ハウジング５に取り付けられたカートリッジ４のシャフト４１には、底部５１側とは逆側となる他方の端部４１ｂと、軸受４２’との間で、ロータ３がシャフト４１に着脱可能に固定される。図６は、シャフト４１にロータ３が取り付けられる状態を説明するための分解図である。なお、図６においては、ステータ２及びハウジング５の図示が省略されている。

他方の端部４１ｂ側から、ロータ３の中心軸に設けられた孔部（以下、軸孔３５と呼称する）に、シャフト４１を挿通させると、シャフト４１の段差部４１ｃに軸孔３５の内周部が突き当たる。次いで、取付具３６の軸孔３６ａに、シャフト４１を挿通させ、ロータ３のネジ孔３７と取付具３６のネジ孔３６ｂとを４カ所ネジ留めして、シャフト４１にロータ３を固定させる。ロータ３または取付具３６とシャフト４１との間は、不図示の固定手段で固定されることによって、回転方向の動きが規制され、シャフト４１がロータ３の回転に連れ回るようになっている。

以上のように組み立てることで、図１や図２に示す構造の本実施の形態のモータ１が完成する。
本実施の形態のモータによれば、シャフト４１からロータ３を外し、固定部材５３を筒状部５２の上端から外すだけで、カートリッジ４をハウジング５の取付部５４から抜き出すことができる。カートリッジ４の取り付けも、既述のように容易であり、即ち、本実施の形態のモータによれば、カートリッジ４を容易に着脱できる。

ドローンにおいては、着陸時の機体への衝撃が、羽根駆動用のモータのベアリングにダメージを与えることが知られている。このため、衝撃の大きい着陸となった場合には、その都度モータを交換することが行われており、交換の手間が生じ、また、コストの増加原因となっている。

したがって、本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、ドローンなどの浮遊式移動体等、大きな衝撃を受ける用途に用いても、手間やコストの増加が抑制されたモータを提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明のモータは、シャフトと、前記シャフトを支持する複数の軸受、及び、該軸受を囲むスリーブ、を有するカートリッジと、外部から衝撃を受ける底部、及び、該底部に設けられた取付部を有するハウジングと、を備え、前記ハウジングの底部は、前記シャフトの長手方向に対して交差する方向に延在し、前記取付部に対して、前記カートリッジが着脱可能に取り付けられている。

本発明のモータにおいては、前記カートリッジが、前記シャフトとともに、前記取付部に対して着脱可能に取り付けられることが好ましい。
また、本発明のモータにおいては、前記シャフトを形成する部材が、前記軸受を形成する部材より、比重が小さいことが好ましく、前記シャフトが中空であることが好ましい。
また、本発明のモータにおいては、前記シャフトの両端部のうち、前記底部側にある一方の端部が、前記底部よりも前記ハウジングの内側にあることが好ましい。

本発明のモータにおいては、前記取付部が、前記カートリッジを収容する筒状部を有するものとすることができ、この場合、前記シャフトの長手方向において、前記筒状部は、前記底部側にある一端部と、当該底部と逆側にある他端部とを備え、前記カートリッジが、前記固定部材と前記底部とで挟まれて固定されていることが好ましい。

また、本発明のモータにおいては、前記カートリッジと前記ハウジングとの間の少なくとも一部に、弾性部材があることが好ましく、この場合、前記シャフトの長手方向において、対向し合う前記カートリッジの一部分と前記ハウジングの一部分との間に、前記弾性部材が介在していることが好ましく、あるいは、前記シャフトの長手方向において、前記カートリッジと前記底部との間、及び、前記カートリッジと前記固定部材との間、のいずれか一方もしくは双方に前記弾性部材が介在していることが好ましい。

本発明のモータにおいては、前記シャフトに着脱可能に固定されるロータを備えるものとすることができる。この場合、前記ロータに囲まれるステータを備え、前記ロータは、前記シャフトに着脱自在に固定される円盤部を有するものとすることができる。

例えば、ドローンなどの浮遊式移動体の用途に用いた場合に、着陸の際、大きな衝撃を受けると、精密部品である軸受が破損し易く、破損した場合には、従来はモータ全体を交換していた。しかし、本実施の形態のモータによれば、カートリッジ４が、シャフト４１を支持した状態で、取付部５４に着脱可能取り付けられているため、シャフト４１を支持したカートリッジ４だけを交換部品として用意しておき、これを交換するだけで、破損した軸受を復元することができ、モータを復活させることができる。そのため、モータ交換がカートリッジ４の交換で簡単かつ低コストで済ますことができるため、手間とコストを大幅に削減することができる。

モータ全体を組み立てる際には、部品点数が多く、性能や公差に影響する要素が多いため、モータ毎の性能の個体差が生じやすく、モータ全体を交換した場合には、駆動調整の見直しが必要になる可能性が高く、その意味でも手間とコストがかかる。しかし、部品点数が少なく、均質な物を高精度に作ることがし易いカートリッジ４では、個体差が生じ難い。そのため、カートリッジ４のみを交換する本実施の形態の場合には、交換前後の駆動調整の見直しが不要になるばかりか、モータ長寿命化、機械負荷の低減による性能向上、回転ムラに起因する振動や騒音の低減等といった性能面での付加価値の向上を期待することができる。

また、軸受ダメージの要因となるモータ外周面への衝撃荷重に対して、外周部材に直接軸受を取り付けていた従来の構造に比べ、本実施の形態のモータ１では、別部品であるスリーブ４３を介して軸受４２を組み付けているので、軸受４２への衝撃が直接的には伝わり難い。そのため、本実施の形態では、外部の衝撃に対する強度を向上させることができる。

さらに、本実施の形態のモータ１では、カートリッジ４とハウジング５との間の少なくとも一部に、弾性部材５６ａ，５６ｂが介在している。カートリッジ４とハウジング５とが、このように別部材化していることから、その間に衝撃緩衝材としての弾性部材５６ａ，５６ｂを介在させて、軸受４２を保護することができる。

特に、ドローンの用途に用いた場合には、着陸時に軸方向の衝撃荷重を受け易いが、本実施の形態では、カートリッジ４とハウジング５とが、シャフト４１の軸方向に対向している箇所、即ち、シャフト４１の長手方向（軸方向）において、カートリッジ４（スリーブ４３）の一部分と底部５１との間に弾性部材５６ａを、カートリッジ４（スリーブ４３）の一部分と固定部材５３との間に弾性部材５６ｂを、それぞれ介在させているため、軸方向の衝撃荷重に対する耐衝撃性をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態のモータ１においては、スリーブ４３と底部５１や固定部材５３との間に弾性部材５６ａ，５６ｂを設けているが、スリーブ４３ではなく外周輪４２ａと、あるいは、スリーブ４３及び外周輪４２ａと、底部５１や固定部材５３との間に弾性部材を設けてもよく、さらには、カートリッジ４全体を覆うように弾性部材を設けてもよく、カートリッジ４とハウジング５との間の少なくとも一部に弾性部材が介在してさえいれば、外部からの衝撃に対する耐衝撃性の向上効果が期待できる。

また、本実施の形態のモータによれば、シャフト４１の一方の端部４１ａが、底部５１よりもハウジング５の内部側（図１における上側）に位置し、底部５１から浮いた状態になっているため、下方からの衝撃が、直接シャフト４１に伝わることが抑制され、軸方向の衝撃荷重に対する耐衝撃性をより一層向上させることができる。

なお、本実施の形態のモータ１においては、底部５１における筒状部５２の内側（中心軸側）の領域が開口して、モータ１の下方からシャフト４１が視認できる状態になっているが、開口が無く、あるいは、開口が狭く、シャフト４１の一方の端部４１ａに対向する位置に底部が存在する場合には、当該底部とシャフトの一方の端部とが離間していれば、本実施の形態と同様の効果が奏される。このように底部とシャフトの一方の端部とが離間している状態は、本発明に云う「底部側にある一方の端部が、前記底部よりも前記ハウジングの内側に位置する」の概念に含まれる。

また、本実施の形態のモータ１においては、シャフト４１が、軽量化のために、例えばアルミニウムで形成され、軸受４２を形成する部材（鉄）よりも、その比重が小さくなっている。シャフト４１を軽量化することで、外部から衝撃を受けた際の軸受４２へのダメージを軽減することができる。

さらに、本実施形態では、シャフト４１を中空状態（なかでも、より好ましい円筒状態）にしているため、より一層のダメージの軽減を図ることができる。なお、軸受４２と同じ、あるいは比重の変わらない材料を用いた場合にも、シャフト４１を中空状態にすれば、シャフト４１を軽量化することができ、外部から衝撃を受けた際の軸受４２へのダメージを軽減することができる。

なお、本実施の形態のモータは、アウターロータ型のブラシレスモータとして構成されているが、本発明はブラシレスモータ以外のモータにも適用可能である。また、本発明は、インナーロータ型のモータにも適用可能である。図７に、本発明の構成をインナーロータ型のモータにも適用した場合の変形例のモータを断面図にて示す。当該図７において、図１に示す実施の形態の各部材と同一の機能、同一の構成、同一の形状の部材については、図１（実施の形態）と同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することにする。

図７に示すように、インナーロータ型のモータ１０１では、ステータ１０２の内側にロータ１０３が配置される。このロータ１０３は、ロータヨーク１３２と、ロータヨーク１３２の外周面に環状のマグネット１３１が取り付けられている。また、ロータヨーク１３２が、ステータ１０２の内側に位置することから、筒部１３３は、ステータ１０２の円環部１２４よりも外径が小さくなっており、円盤部１３４の外径もそれに合わせた大きさになっている。

ロータ３を囲むように配されるステータ１０２は、シャフト４１と同軸上に配された円環部（コア）１２４及び円環部１２４からシャフト４１に向かって（中心に）延びるように形成される複数のティース部（磁極部）１２３を含むステータコア１２１と、複数のティース部１２３の各々の周囲に巻き回されたコイル１２２と、を備えている。

ハウジング１０５は、カートリッジ４が着脱可能に取り付けられる取付部５４周辺の構造は、実施の形態のハウジング５と変わらないが、ステータ１０２が固定されるステータ固定部１５５が、傾斜領域１５１ｃの外縁に位置し、段差部１５５ａがステータ固定部１５５の内周側に形成されている点が異なる。これら構成の相違に応じて、平板領域１５１ｂ及び傾斜領域１５１ｃの大きさや形状も異なっている。

図７に変形例として示すように、本発明の構成は、インナーロータ型のモータ１０１でも問題なく適用することができ、本変形例によれば、カートリッジ４を容易に着脱できる効果は勿論、実施の形態の項で説明した、その他付随する本発明の各種効果が同様に奏される。

以上、本発明のモータについて、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のモータは上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、軸受が４２，４２’の２個の例を挙げて説明したが、カートリッジに含まれる軸受の数は、３個以上であっても構わない。

上記実施の形態では、カートリッジ４がシャフト４１を含んだ状態で１つのカートリッジを構成する例を挙げているが、本発明において、カートリッジは、シャフトを含まず、複数の軸受とスリーブとを有する構成であっても構わない。シャフトを含まない構成であっても、破損等により軸受を交換したい場合に、当該軸受をカートリッジごと容易に交換することができる。

また、シャフトをカートリッジとは別体としておくことで、例えば、破損した軸受を含むカートリッジのみを交換することができ、使用可能な状態のシャフトをそのまま使いまわすことができる。シャフトも交換したい場合には、カートリッジとともにシャフトも交換用の物を用意しておき、予め軸受に圧入した上で、シャフトを支持するカートリッジごと交換すればよい。

シャフトを含まないカートリッジであっても、スリーブに対して精度よく軸受を組み付けることができるため、均質な物を高精度に作ることがし易い。そのため、カートリッジ４のみを交換する場合に、交換前後の駆動調整の見直しが不要になるばかりか、モータ長寿命化、機械負荷の低減による性能向上、回転ムラに起因する振動や騒音の低減等といった性能面での付加価値の向上を期待することができる。

勿論、シャフトを含んだ状態で１つのカートリッジが構成されている上記実施の形態で例示した構成は、シャフトを支持したカートリッジごと簡単に交換することができるため、作業効率の点では好ましい。

また、上記実施の形態では、弾性部材５６ａ，５６ｂが、ハウジング５側の構成部材（底部５１における張出部５１ｄ、及び、固定部材５３における押さえ片部５３ｂ）に取り付けられた（貼り付けられた）例を挙げているが、弾性部材は、必ずしもハウジング５側の構成部材に取り付けられていなくてもよく、カートリッジ４側の構成部材（例えば、スリーブ４３等）に取り付けられていても構わないし、いずれにも取り付けられておらず、単に挟み込まれた状態で、独立した部品であっても構わない。

なお、着脱自在なカートリッジに基づく本発明の効果を奏する上では、カートリッジとハウジングとの間に、弾性部材が介在していなくても構わないが、勿論、介在することが好ましい。

また、ハウジング５としては、底部５１が平板状の領域（平板領域５１ｂ）を含む構成を例に挙げているが、ハウジングの底部としては、全体が平板状でもよいし、平板状の領域を有さず、例えば緩やかなドーム状や傾斜面のみで形成されていても構わない。平板状の領域の有無にかかわらず、全体として、ハウジングの底部を構成し得る程度の面を有していれば、当該面は、「平板状または略平板状の底部」の概念に含まれるものとする。

また、本実施の形態においては、スリーブ４３として、小内径部４３ａと大内径部４３ｂとを有し、外周の径が一律の形状の物を例に挙げて説明したが、本発明において、スリーブの形状に制限はなく、複数の軸受の外周輪を支持することができ、かつ、ハウジングの取付部に着脱可能に構成されていれば、問題なく使用することができる。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のモータを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１，１０１…モータ、２，１０２…ステータ、２１，１２１…ステータコア、２２，１２２…コイル、２３，１２３…ティース部、２４，１２４…円環部、３，１０３…ロータ、３１，１３１…マグネット、３２，１３２…ロータヨーク、３３，１３３…筒部、３４，１３４…円盤部、３５…軸孔、３６…取付具、３６ａ…軸孔、４…カートリッジ、４１…シャフト、４１ａ…一方の端部、４１ｂ…他方の端部、４１ｃ…段差部、４２，４２’…軸受、４２ａ，４２ａ’…外周輪、４２ｂ，４２ｂ’…内周輪、４２ｃ，４２ｃ’…ベアリングボール、４３…スリーブ、４３ａ…小内径部、４３ｂ…大内径部、４４…スナップリング、５，１０５…ハウジング、５１，１５１…底部、５１ａ…開口、５１ｂ，１５１ｂ…平板領域、５１ｃ，１５１ｃ…傾斜領域、５１ｄ…張出部、５２…筒状部、５３…固定部材、５４…取付部、５５，１５５…ステータ固定部、５５ａ，１５５ａ…段差部、５６ａ，５６ｂ…弾性部材

Claims (12)

1. 一方の端部と他方の端部とを有するシャフトと、
   前記シャフトの一方の端部側の部分を支持する複数のボールベアリング、及び、該複数のボールベアリングを囲むスリーブ、を有するカートリッジと、
   前記シャフトの他方の端部と前記複数のボールベアリングとの間にある、当該シャフトの部分に固定されたロータと、
   前記ロータに囲まれたステータと、
   外部から衝撃を受ける底部、該底部の前記シャフト側に設けられた取付部、及び、当該底部の前記ロータ側の部分に設けられたステータ固定部、を有するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングの底部は、前記シャフトの長手方向に対して交差する方向に延在し、
   前記取付部に対して、前記カートリッジが着脱可能に取り付けられており、
   前記ステータは、前記ステータ固定部に固定されており、
   前記ロータは、マグネットと、当該マグネットを支持する筒部と、当該筒部と前記シャフトとを連結する非磁性体と、を備え、
   前記ロータの筒部は、磁性体で形成されている、モータ。
2. 前記カートリッジが、前記シャフトとともに、前記取付部に対して着脱可能に取り付けられる、請求項１に記載のモータ。
3. 前記シャフトを形成する部材が、前記ボールベアリングを形成する部材より、比重が小さい、請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記シャフトが中空である、請求項１〜３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記シャフトの両端部のうち、前記底部側にある一方の端部が、前記底部よりも前記ハウジングの内側にある、請求項１〜４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記取付部が、前記カートリッジを収容する筒状部を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記シャフトの長手方向において、前記筒状部は、前記底部側にある一端部と、当該底部と逆側にある他端部とを備え、
   前記取付部は、前記筒状部の他端部に設けられた固定部材を有し、
   前記カートリッジが、前記固定部材と前記底部とで挟まれて固定されている、請求項６に記載のモータ。
8. 前記カートリッジと前記ハウジングとの間の少なくとも一部に、弾性部材がある、請求項１〜７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記シャフトの長手方向において、対向し合う前記カートリッジの一部分と前記ハウジングの一部分との間に、前記弾性部材が介在している、請求項８に記載のモータ。
10. 前記シャフトの長手方向において、前記カートリッジと前記底部との間、及び、前記カートリッジと前記固定部材との間、のいずれか一方もしくは双方に弾性部材が介在している、請求項１〜７のいずれかに記載のモータ。
11. 前記シャフトに着脱可能に固定される前記ロータを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載のモータ。
12. 前記ロータは、前記シャフトに着脱自在に固定される円盤部を有する、請求項１１に記載のモータ。

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