JP2022149738A - アウターロータ型ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のベアリングを同一方向から組み込むことができるアウターロータ型ブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ステータに対して軸方向一端側が固定され、軸方向に延設されたシャフトと、シャフトに内輪が接しており、ロータに外輪が固定された第１のベアリングと、前記第１のベアリングよりも軸方向他端側においてシャフトに内輪が固定された第２のベアリングと、外周面がロータに固定され、内周面に第２のベアリングの外輪が固定された筒状のベアリングホルダと、を備える。ベアリングホルダは、ロータよりも軸方向他端側に突出する突出部を有し、突出部の外周面における周方向の全体に、径方向外側に延びるプレートが取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アウターロータ型ブラシレスモータに関する。

特許文献１には、２つのベアリングにより、回転自在に支持された回転軸を有するファンモータ（アウターロータ型ブラシレスモータ）が開示されている。特許文献２には、同じ外径を有する２つのベアリングを備えるブラシレスモータが開示されている。

特開２００８－３０１６２２号公報 特開２０１６－１６７９４２号公報

引用文献１に開示されたファンモータでは、２つのベアリングのそれぞれを製品の上下から組み込む必要があり、生産性が悪いという問題がある。

また、引用文献２に開示されたモータでは、同方向から同じ外径の２つのベアリングを組み込んでいるが、一方のベアリングを組み込む際にロータのベアリング挿入部を変形させてしまい、あとから組み込まれるもう一方のベアリングの保持力が安定せず、軸精度が出せないという問題があった。
本発明は、複数のベアリングを精度よく同一方向から組み込むことができるアウターロータ型ブラシレスモータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、
ステータに対して軸方向一端側が固定され、軸方向に延設されたシャフトと、
前記シャフトに内輪が固定され、ロータに外輪が固定された第１のベアリングと、
前記第１のベアリングよりも軸方向他端側において前記シャフトに内輪が固定された第２のベアリングと、
外周面が前記ロータに固定され、内周面に前記第２のベアリングの外輪が固定された筒状のベアリングホルダと、
を備えた、アウターロータ型ブラシレスモータを提供する。

本発明によれば、複数のベアリングを精度よく同一方向から組み込むことができる。

本実施例のアウターロータ型ブラシレスモータの構成を示す断面図である。 本実施例のブランケットに取り付けられたシャフトを示す斜視図である。 ベアリングホルダを示す斜視図である。 ロータヨークを示す斜視図である。 ロータヨークに取り付けられたファンプレートおよびファンを示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。以下では、本実施例のアウターロータ型ブラシレスモータとしてファンモータを例示するが、モータの用途は任意である。

図１は、本実施例のアウターロータ型ブラシレスモータの構成を示す断面図、図２は、ブラケットに取り付けられたシャフトを示す斜視図、図３は、ベアリングホルダを示す斜視図、図４は、ロータヨークを示す斜視図、図５は、ロータヨークに取り付けられたファンプレートおよびファンを示す斜視図である。以下の記載において、シャフトの軸心を基準として、軸方向、周方向および径方向が定義される。

本実施例のブラシレスモータは、ステータ１０と、ロータ２０とを備える。

図１に示すように、ステータ１０は、ブラケット１１に取り付けられたステータコア１２と、ステータコア１２のティース１２Ａに巻き回されたステータコイル１３と、ステータコア１２とステータコイル１３との間を絶縁するインシュレータ１４と、を備える。

ロータ２０は、ステータ１０を外周側および軸方向他端側（図１において上端方向）から覆う形状のロータヨーク２１を備える。

また、ロータ２０は、ブラケット１１に一端側（図１において下端側）が雄ねじ部３１を介して固定されたシャフト３０と、シャフト３０に内輪４１Ａが接する第１のベアリング４０Ａと、第１のベアリング４０Ａよりも軸方向他端側（図１において上端側）において、上記シャフト３０に内輪４１Ｂが固定された第２のベアリング４０Ｂと、内周面に第２のベアリング４０Ｂの外輪４２Ｂが固定された筒状のベアリングホルダ５０と、を備える。

本実施例では、第１のベアリング４０Ａおよび第２のベアリング４０Ｂとして、同一のベアリングを使用しているので、コストダウンおよび生産性の向上を図ることができる。

図１および図２に示すように、シャフト３０には、ブラケット１１にねじ込まれる上記の雄ねじ部３１と、軸方向他端側の端部に設けられた係合部３２と、軸方向の中央付近において周方向に延設されたリング状の溝３３とが設けられる。係合部３２は、シャフト３０をブラケット１１にねじ込む作業において使用される治具を係合させるためのものである。

また、シャフト３０には、軸方向における溝３３と係合部３２との間で、エア抜きのための切欠き３４が形成される。切欠き３４は、シャフト３０の径を周方向の一部において縮小させる形状であればよく、例えば、切欠き３４として、軸方向に延設される溝を形成してもよい。

ベアリングホルダ５０は、外径が同径とされた第１の大径部５１および第２の大径部５２を有する。図１に示すように、第２の大径部５２は、第１の大径部５１よりも軸方向一端側に配置される。第１の大径部５１と、第２の大径部５２との間には、第１の大径部５１および第２の大径部５２よりもわずかに外径が小径とされた小径部５３が形成されている。第１の大径部５１、小径部５３および第２の大径部５２は、順に軸方向に接続されて、ベアリングホルダ５０を構成する。

また、ベアリングホルダ５０には、内周側に突出する当接部５４が形成され、当接部５４の軸方向他端側の端部が第２のベアリング４０Ｂの外輪４２Ｂと当接している。さらに、ベアリングホルダ５０の軸方向一端側の端面５５が、第１のベアリング４０Ａの外輪４２Ａと当接している。

ロータヨーク２１には、軸方向一端側に突出する筒状の取付部２２が形成される。図１および図４に示すように、取付部２２は、軸方向一端側に設けられた小径部２３と、軸方向他端側に設けられ、小径部２３と同軸かつ連続して形成された大径部２４とを有する。大径部２４は、小径部２３よりも内径および外径が大径に形成されている。また、取付部２２の軸方向一端側の端部には、内周側に突出するリング状の当接部２５（図１）が形成されている。第１のベアリング４０Ａの外輪４２Ａは、当接部２５に対し、リング状のワッシャ６３を介して軸方向に突き当てられている。

図１に示すように、第１のベアリング４０Ａの外輪４２Ａは、取付部２２の小径部２３の内周面に固定されている。また、ベアリングホルダ５０の第１の大径部５１および第２の大径部５２は、取付部２２の大径部２４の内周面に固定されている。

図１に示すように、シャフト３０の溝３３には、リング状部材６１（ワッシャ）が嵌め込まれ、リング状部材６１と第２のベアリング４０Ｂの内輪４１Ｂとの間に、軸方向に圧縮された圧縮ばね６２が介装される。圧縮ばね６２は、第２のベアリング４０Ｂの内輪４１Ｂに、軸方向（図１の上方向）に予圧を与える機能を有する。この予圧は、第１のベアリング４０Ａおよび第２のベアリング４０Ｂの耐久性を向上させるためのものである。

本実施例によれば、ベアリング（第１のベアリング４０Ａおよび第２のベアリング４０Ｂ）間に圧縮ばね６２が収容されているため、軸長が短くできるとともに、圧縮ばね６２に異物が付着することを防止できる。また、圧入したベアリング間に圧縮ばね６２が挟み込まれているためロータ単品でベアリングに予圧がかけられる。したがって、モータ組付け後に軸力のバランスが変化するおそれがない。また、第２のベアリング４０Ｂの内輪４１Ｂに軸力をかけて固定しているため、ロータ２０が軸方向で固定され、異音の発生がなく予圧も安定する。
図１に示すように、ベアリングホルダ５０の軸方向他端側の端部は、ロータヨーク２１の軸方向他端側の端面よりも軸方向他端側に突出する突出部５７を構成する。図１および図５に示すように、突出部５７には、金属製の円盤状のファンプレート７０が取り付けられている。また、ファンプレート７０には、ファンＦが取り付けられる。

ファンプレート７０は、突出部５７の外周面における周方向の全体に当接する円形状の開口７１Ａが形成された当接部材７１と、当接部材７１の軸方向他端側の外側に配置されるカバー部材７２とを有する。本実施例では、ファンプレート７０をシャフト３０に直接取り付けることなく、ベアリングホルダ５０の突出部５７に取り付けることで、ファンプレート７０およびファンの軸だしを可能としている。本実施例では、ベアリングホルダ５０の軸は必ずシャフト３０の軸と一致するため、ファンの軸精度を向上させることができる。

また、カバー部材７２により、開口７１Ａが軸方向他端側から塞がれて、水分や汚れの侵入を抑制できる。とくに、本実施例では、ベアリングホルダ５０の軸方向他端側の突出部５７の外周面における周方向の全体で開口７１Ａの縁が密着する状態で、径方向に延びる当接部材７１が取り付けられている。このため、外部からの水分が突出部５７の外周面と、当接部材７１との間を軸方向（図１において上方向）に侵入することが難しくなり、ベアリングホルダ５０の内側、すなわち、ベアリングホルダ５０の突出部５７が、開口７１Ａとラビリンスを構成するため、シャフト３０および第２のベアリング４０Ｂの側へ水分や塵埃が入るおそれがなくなる。

次に、第１のベアリング４０Ａおよび第２のベアリング４０Ｂの組付け方法について説明する。

第１のベアリング４０Ａは、ロータヨーク２１の取付部２２の内周面に圧入される。第１のベアリング４０Ａは、軸方向他端側（図１の上側）から取付部２２の内部に差し込まれ、取付部２２における小径部２３の内周面に圧入により固定される。このとき、第１のベアリング４０Ａの軸方向における位置は、第１のベアリング４０Ａの外輪４２Ａが、当接部２５の軸方向他端側の端面に突き当たることで、規定される。

第２のベアリング４０Ｂは、ベアリングホルダ５０の内周面に圧入により固定される。このとき、第２のベアリング４０Ｂの軸方向の位置は、第２のベアリング４０Ｂの外輪４２Ｂの軸方向一端側の端面が、ベアリングホルダ５０の当接部５４の軸方向他端側の端面に突き当たることで、規定される。このとき、上記のように、第２のベアリング４０Ｂの外輪４２Ｂの軸方向の全体が、ベアリングホルダ５０の小径部５３の範囲に留まる状態で、第２のベアリング４０Ｂがベアリングホルダ５０に圧入される。

第２のベアリング４０Ｂが取り付けられたベアリングホルダ５０は、すでに第１のベアリング４０Ａが収容されたロータヨーク２１の取付部２２の内周面に圧入される。ベアリングホルダ５０の軸方向における位置は、ベアリングホルダ５０の軸方向一端側の端面５５が第１のベアリング４０Ａの外輪４２Ａに当接することにより規定される。これにより、ベアリングホルダ５０は、第１のベアリング４０Ａと第２のベアリング４０Ｂの軸方向における間隔を規定するスペーサとしても機能し、当該間隔に要求される寸法精度を確保できる。このため、スペーサを別部材とする場合と比較して、ベアリングホルダ５０としてスペーサを一体化することにより、全体の強度や性能を向上させることができる。なお、リング状部材６１および圧縮ばね６２は、ベアリングホルダ５０を取付部２２の内周面に圧入する前に、所定位置にセットすることができる。

ベアリングホルダ５０を取付部２２に圧入すると、ベアリングホルダ５０の第１の大径部５１および第２の大径部５２が、それぞれ取付部２２の大径部２４の内周面に固定される。

このように、本実施例では、第１のベアリング４０Ａとベアリングホルダ５０とを、取付部２２に対していずれも軸方向他端側から圧入することができる。このため、組付け時に製品を上下に反転させるなどの作業が不要となり、生産性を向上させることができる。

本実施例では、第２のベアリング４０Ｂは、ベアリングホルダ５０の小径部５３に圧入される。このため、第２のベアリング４０Ｂの圧入により小径部５３が変形しても、その外面が第１の大径部５１および第２の大径部５２よりも周方向外側に突出することはない。また、第１の大径部５１および第２の大径部５２の径に影響を与えない。したがって、ベアリングホルダ５０を取付部２２に圧入する時点における第１の大径部５１および第２の大径部５２の外径の寸法精度を確保することができるとともに、小径部５３の外周面が取付部２２の内周面からの圧力を受けて小径部５３が変形することも防止できる。

また、第２のベアリング４０Ｂをベアリングホルダ５０の小径部５３に圧入すると、小径部５３が変形し、第２のベアリング４０Ｂの外輪４２Ｂが当接する部分においてベアリングホルダ５０の内径が周囲よりも若干、大きくなる。このため、第２のベアリング４０Ｂがベアリングホルダ５０によって軸方向について規制されて移動できなくなり、抜け落ちることがなくなる。

本実施例では、ベアリングホルダ５０を設けているので、第１のベアリング４０Ａの圧入時に圧力を受ける部位と、第２のベアリング４０Ｂの圧入時に圧力を受ける部位と、を分離することができる。また、ベアリングホルダ５０を取付部２２に圧入する際に、ベアリングホルダ５０および取付部２２が圧力を受ける部位も、第１のベアリング４０Ａまたは第２のベアリング４０Ｂの圧入状態に影響を与えない位置とされている。すなわち、同じ部位に対して、複数の部品を圧入することがないため、圧入品質が安定しカシメ等の抜け止めの必要がなく、コストダウンを図ることができる。仮に、ベアリングホルダ５０を設けることなく、外径が同径の第１のベアリングおよび第２のベアリングを、ロータを構成する同一の部材に同一方向から圧入する場合には、一方のベアリングを組み込む際にロータのベアリング挿入部を変形させてしまい、あとから組み込まれるもう一方のベアリングの保持力が安定せず、軸精度が出せないという問題が発生する。しかし、本実施例では、ベアリングホルダ５０を用いることにより、第１のベアリング４０Ａと第２のベアリング４０Ｂの挿入部位を分離できる。このため、第１のベアリング４０Ａと第２のベアリング４０Ｂの両方の保持力を安定させることができる。

また、本実施例では、第１のベアリング４０Ａの内輪４１Ａがシャフト３０によりリジッドに固定されるため、第２のベアリング４０Ｂに荷重が集中する。しかし、第２のベアリング４０Ｂが圧入されたベアリングホルダ５０がロータ２０の取付部２２を補強するため、取付部２２の変形が防止され、全体の強度を高めることができる。

また、本実施例では、ブラケット１１とシャフト３０が別体のため、ブラケット１１の製造・輸送コストを低減できる。

また、製造工程において、シャフト３０の先端をブラケット１１にねじ込むまでは、ロータ２０がセット位置まで動かないため、ロータ２０がステータコア１２とロータ２０のマグネットの吸引力でブラケット１１上に固定され、ねじ締めとともにゆっくりセット位置まで下がっていく。このため、組付けでロータ２０のマグネットを破損する心配がない
また、シャフト３０にエア抜きのための切欠き３４が第２のベアリング４０Ｂの圧入時の圧縮された空気を逃がすため、組付け時の圧入荷重を安定させることができる。ベアリング間（第１のベアリング４０Ａと第２のベアリング４０Ｂとの間）に万が一水が浸入した場合でも、モータ作動の熱で水が蒸発し、切欠き３４を介して排出される。

以上、実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部または複数を組み合わせることも可能である。

なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。

［付記１］
ステータ（１０）に対して軸方向一端側が固定され、軸方向に延設されたシャフト（３０）と、
前記シャフトに内輪（４１Ａ）が接しており、ロータ（２０）に外輪（４２Ａ）が固定された第１のベアリング（４０Ａ）と、
前記第１のベアリングよりも軸方向他端側において前記シャフトに内輪（４１Ｂ）が固定された第２のベアリング（４０Ｂ）と、
外周面が前記ロータに固定され、内周面に前記第２のベアリングの外輪（４２Ｂ）が固定された筒状のベアリングホルダ（５０）と、
を備えた、アウターロータ型ブラシレスモータ。

付記１の構成によれば、第１のベアリングおよび第２のベアリングを軸方向他端側からロータに対して取り付けること、例えば圧入することができる。

［付記２］
前記ベアリングホルダは、前記ロータよりも前記軸方向他端側に突出する突出部（５７）を有する、付記１に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記２の構成によれば、突出部に取り付けられる部材が、ベアリングホルダによって軸だしされる。

［付記３］
前記突出部の外周面における周方向の全体に、径方向外側に延びるプレート（７０）が取り付けられている、付記２に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記３の構成によれば、突出部に取り付けられるプレートが、ベアリングホルダによって軸だしされる。

［付記４］
前記第１のベアリングの外輪における前記軸方向他端側の端面と、前記ベアリングホルダにおける前記軸方向一端側の端面（５５）とが、互いに当接している、付記１～付記３のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記４の構成によれば、軸方向他端側の端面が、第１のベアリングとベアリングホルダの軸方向における位置関係を規定する。

［付記５］
前記ベアリングホルダの前記内周面には、前記第２のベアリングの前記外輪における前記軸方向一端側の端面が軸方向に突き当たる当接部（５４）が形成されている、付記１～付記４のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記５の構成によれば、ベアリングホルダの内周面の当接部が、ベアリングホルダと第２のベアリングの軸方向における位置関係を規定する。

［付記６］
前記ベアリングホルダは、
前記外周面が前記ロータに固定された大径部（５１、５２）と、
前記大径部より前記外周面の径が小さく設定された小径部（５３）とを有し、
前記小径部における軸方向の幅は、前記第２のベアリングの前記外輪における軸方向の幅よりも大きく設定され、前記第２のベアリングの前記外輪は、軸方向において前記小径部の範囲内に位置付けられている、付記１～付記５のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記６の構成によれば、第２のベアリングの外輪は、軸方向において小径部の範囲内に位置付けられているので、第２のベアリングがベアリングホルダに保持された状態において、小径部の外周面がベアリングホルダからの圧力を受けない。

［付記７］
前記大径部は、
前記小径部よりも前記軸方向一端側に設けられた第１の大径部（５１）と、
前記小径部よりも前記軸方向他端側に設けられた第２の大径部（５２）と、
を有し、
前記第１の大径部の外周面および前記第２の大径部の外周面は、前記ロータに固定されている、付記６に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記７の構成によれば、第２のベアリングの位置が軸方向の両側から規制され、軸方向に移動しない。

［付記８］
前記第１のベアリングの前記外輪は、前記第２のベアリングの前記外輪と同径とされている、付記１～付記７のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記８の構成によれば、第１のベアリングおよび第２のベアリングとして同一種類のベアリングを使用することができる。

［付記９］
付記１～付記８のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータにおいて、
前記第１のベアリングと前記第２のベアリングとの間で軸方向に圧縮され、軸方向一端が前記シャフトに対して軸方向に押し当てられ、軸方向他端が前記第１のベアリングの前記内輪に対して軸方向に押し当てられた圧縮ばね（６２）を備える、アウターロータ型ブラシレスモータ。

付記９の構成によれば、圧縮ばねにより、第１のベアリングおよび第２のベアリングに予圧を与えることができる。

［付記１０］
前記シャフトの外周面には、軸方向の長さが前記第１のベアリングの前記外輪よりも大きく設定された切り欠き（３４）が形成され、軸方向について前記第１のベアリングの前記外輪と前記切り欠きとが重なり合う位置にある、付記１～付記９のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

付記１０の構成によれば、第２のベアリングの圧入時の圧縮された空気を、切欠きを介して逃がすことができる。また、第１のベアリングと第２のベアリングとの間に入った水が切欠きを介して排出できる。

１０ ステータ
１１ ブラケット
２０ ロータ
２１ ロータヨーク
２２ 取付部
３０ シャフト
３４ 切欠き
４０Ａ 第１のベアリング
４１Ａ 内輪
４２Ａ 外輪
４０Ｂ 第２のベアリング
４１Ｂ 内輪
４２Ｂ 外輪
５０ ベアリングホルダ
５１ 第１の大径部
５２ 第２の大径部
５３ 小径部
５４ 当接部
５７ 突出部
６２ 圧縮ばね
７０ ファンプレート

Claims (10)

1. ステータに対して軸方向一端側が固定され、軸方向に延設されたシャフトと、
   前記シャフトに内輪が接しており、ロータに外輪が固定された第１のベアリングと、
   前記第１のベアリングよりも軸方向他端側において前記シャフトに内輪が固定された第２のベアリングと、
   外周面が前記ロータに固定され、内周面に前記第２のベアリングの外輪が固定された筒状のベアリングホルダと、
   を備えた、アウターロータ型ブラシレスモータ。
2. 前記ベアリングホルダは、前記ロータよりも前記軸方向他端側に突出する突出部を有する、請求項１に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
3. 前記突出部の外周面における周方向の全体に、径方向外側に延びるプレートが取り付けられている、請求項２に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
4. 前記第１のベアリングの外輪における前記軸方向他端側の端面と、前記ベアリングホルダにおける前記軸方向一端側の端面とが、互いに当接している、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
5. 前記ベアリングホルダの前記内周面には、前記第２のベアリングの前記外輪における前記軸方向一端側の端面が軸方向に突き当たる当接部が形成されている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
6. 前記ベアリングホルダは、
   前記外周面が前記ロータに固定された大径部と、
   前記大径部より前記外周面の径が小さく設定された小径部とを有し、
   前記小径部における軸方向の幅は、前記第２のベアリングの前記外輪における軸方向の幅よりも大きく設定され、前記第２のベアリングの前記外輪は、軸方向において前記小径部の範囲内に位置付けられている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
7. 前記大径部は、
   前記小径部よりも前記軸方向一端側に設けられた第１の大径部と、
   前記小径部よりも前記軸方向他端側に設けられた第２の大径部と、
   を有し、
   前記第１の大径部の外周面および前記第２の大径部の外周面は、前記ロータに固定されている、請求項６に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
8. 前記第１のベアリングの前記外輪は、前記第２のベアリングの前記外輪と同径とされている、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。
9. 請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータにおいて、
   前記第１のベアリングと前記第２のベアリングとの間で軸方向に圧縮され、軸方向一端が前記シャフトに対して軸方向に押し当てられ、軸方向他端が前記第１のベアリングの前記内輪に対して軸方向に押し当てられた圧縮ばねを備える、アウターロータ型ブラシレスモータ。
10. 前記シャフトの外周面には、軸方向の長さが前記第１のベアリングの前記外輪よりも大きく設定された切り欠きが形成され、軸方向について前記第１のベアリングの前記外輪と前記切り欠きとが重なり合う位置にある、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のアウターロータ型ブラシレスモータ。

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