JP3723480B2

JP3723480B2 - モータ

Info

Publication number: JP3723480B2
Application number: JP2001306960A
Authority: JP
Inventors: 昌志高橋; 登大槻
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: CN1411124A; JP2003111344A; US6713915B2; US20030062796A1; CN1189994C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器や家電機器等に使用されるモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図６及び図７に示されているように、従来のモータＭは、モータケース１００内に配設されたステータＳと、このステータＳの内側において回転自在に支持されたロータＲとから概ね構成されていて、そのうちのステータＳは、等角度間隔で中心に向かって放射状に延出した複数本の突極を有するステータコア５と、前記各突極にほぼ均一の幅をもって巻回された励磁コイル６とを備えている。そのステータコア５の中央には、上記ロータＲを構成する回転軸２が貫通挿入される軸孔が形成されており、上記ロータＲの回転軸２の外周部分に固着された駆動マグネット３と対向するように構成されている。
【０００３】
上記回転軸２は、前記モータケース１００の両端側に設けられた一対の軸受４１，４２によって回転自在に支持されており、その回転軸２の一端側は、モータケース１００から外方側に突出して出力軸部２ａを形成している。
【０００４】
このとき、上記モータケース１００は、カップ状を呈しており、上記ステータＳ及びロータＲの一部を収納する第１のケース１１０と、一方の軸受４２を保持して前記第１のケース１１０の開口部を覆う第２のケース１２０とから構成されている。そして、上記第１のケース１１０に形成された軸受保持部１１４は、底面部１１２よりも軸方向外側に向かって突出するように膨出形成されており、その内部側に第１の軸受４１を保持している。また、第２のケース１２０に形成された軸受保持部１２４も同様にして、底面部１２２よりも軸方向外側に向かって突出するように膨出形成されており、その内部側に第２の軸受４２を保持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特に近年になって、産業機器や家電機器等の小型化が進むにつれて、モータ自体の小型化が要求されており、上述した従来のモータＭの場合では、モータケース１００の底面部１１２から軸受保持部１１４が突出した構成になされているため、その分、モータＭの全長が長くなってモータＭの小型化を阻害する要因となっている。
【０００６】
従来より、モータの全長を短縮する手段として、励磁コイル６をステータコア５の突極に巻回した後に励磁コイル６の端面を押圧整形したり、あるいは励磁コイル６の巻回数を少なくするなどして励磁コイル６の軸方向高さを低くするなどして、モータケース１００の底面部１１２，１２２の位置を軸方向内側に移動させるようにした提案もなされている。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の提案のように、励磁コイル６の端面を押圧して整形すると、巻回後の作業が必要となるばかりではなく、励磁コイル６が断線する恐れが生じる。また、励磁コイル６の巻回数を少なくすると所望のモータ性能を得られないといった問題もある。
【０００８】
本発明は、以上のような実状に鑑み、モータの全長を短くしてモータの小型化を実現することのできるモータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明にかかるモータでは、ケース体と、そのケース体の一端側開口部を閉塞する底面部と、上記底面部の略中心部分に配置された軸受保持部と、該軸受保持部内に装着された軸受と、その軸受によって回転自在に支承された回転軸と、上記回転軸の外周に取り付けられた駆動マグネットと、該駆動マグネットの半径方向外方側に所定の間隙を介して固定配置されたステータコアと、そのステータコアに巻回された励磁コイルと、を備えたモータにおいて、上記ケース体の底面部における前記励磁コイルと軸方向に対向する部分に、当該底面部を軸方向内側に向かって窪ませた凹陥部が形成され、
その凹陥部の半径方向中心側部分に、前記軸受保持部が連設されていることによって、前記軸受の少なくとも一部が、前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されたものであって、前記励磁コイルは、半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回されていることによって軸方向の端面が中心側に向かって窪むように傾斜する傾斜面を有し、前記ケース体の凹陥部は、前記励磁コイルの傾斜面に沿って軸方向内側に窪んでいるとともに、前記ステータコアは、突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、前記分割コアの各々に前記励磁コイルが巻回されている。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、ケース体の底面部よりも半径方向内側における励磁コイルとの対向部分に形成された凹陥部の半径方向中心側部分に軸受保持部を配置することによって、ケース体の底面部からの軸受保持部の突出量が最小限に抑えられることとなり、モータの全長を短縮することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記励磁コイルは半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回されていることによって軸方向の端面が内側に傾斜する傾斜面を有し、前記ケース体の凹陥部は、前記傾斜面に沿って軸方向内側に窪んでいることが好ましい。
【００１２】
かかる構成により、周方向における無駄なスペースを生じることなく必要量の励磁コイルをステータコアに巻回できると共に、励磁コイルの軸方向の端面が傾斜面となり、この傾斜面に沿ってケース体の凹陥部を内側に窪ませるため、軸方向におけるスペースが有効に利用されて軸受保持部の突出量を低減できる。その結果、必要なコイル巻回量を維持したままでモータの全長を短縮することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記ステータコアは突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、前記分割コアの各々に前記励磁コイルが巻回されていることを特徴としている。
【００１４】
かかる構成により、各突極へのコイル巻回作業が容易化できるとともに、モータ全体の体積効率が良くて励磁コイルの占積率の高いモータを構成することが可能となる。
【００１５】
また、本発明において、前記ケース体は、前記ステータコアを挟んで軸方向の両側にそれぞれ前記底面部、前記凹陥部、及び前記軸受保持部を備え、前記軸受保持部に保持された各軸受は、少なくとも一部が前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されていることを特徴としている。
【００１６】
かかる構成により、ケース体の軸方向両端側に保持される各軸受の少なくとも一部がケース体の底面部よりも軸方向内側に位置するので、モータの全長をより一層短縮することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照しながら本発明にかかるモータの実施形態について説明する。なお、図６及び図７に示した従来のモータと共通する機能を有する構成には同一の符号を付して説明する。
【００２０】
図１は、本発明にかかるモータＭ１の第１の実施形態を示した縦断面図である。当該モータＭ１は、ステータアッセンブリＳとその内側に、回転駆動するように配置されたロータアッセンブリＲとから概略構成されたインナーロータ型のモータである。
【００２１】
図１において、ロータアッセンブリＲは、複数の段部を有する回転軸２と、この回転軸２における最も大径部分の外周面に取り付けられた駆動マグネット３とを備えている。回転軸２の図示右側の一端には、後述するケース体１の軸受保持部１４に保持された第１の玉軸受４１の内輪が装着されている。一方、回転軸２の図示左側の他端側には、第２の玉軸受４２の内輪が装着されており、上記回転軸２は、それら第１及び第２の玉軸受４１，４２によって回転自在に支承されている。また、上述した回転軸２の他端側は、ケース体１よりも軸方向外方に突出して出力軸部２ａを形成している。
【００２２】
上記ステータアッセンブリＳは、図２に示すように、ケース体１の内周壁面に沿って周方向に配置された基部５３と、周方向に等角度間隔で上記基部５３から中心に向かって放射状に延出した複数本（本形態では、６本）の突極５１と、それらの各突極５１の内側先端に形成された傘部５２とを有するステータコア５を備えており、上記各突極５１には、励磁コイル６がそれぞれ巻回されている。また、上記ステータコア５の中心部分には、ロータアッセンブリＲの挿入を許容する軸孔が形成されており、上記各傘部５２の内周面が、前記駆動マグネット３の外周面と所定の間隙を介して対向している。
【００２３】
ここで、当該第１実施形態におけるステータコア５は、各突極５１毎に分割された分割コア５０を環状に配設することにより構成されている。すなわち、上記各分割コア５０は、図３においても示すように、上述した突極５１と、その突極５１の内端及び外端に形成された傘部５２及び基部５３とを有するコア板が、軸方向に複数枚積層されることにより形成されている。そして、前述した駆動マグネット３と対面する集磁面を除いたほぼ全面が、インシュレータ５４内に収容されて覆われており、上記突極５１のリブ部分に対して、前記インシュレータ５４を介して励磁コイル６が巻回されている。
【００２４】
ここで、上記傘部５２がステータコア５の内側に形成されるのに対して基部５３はステータコア５の外側に形成されるため、必然的に基部５３の周方向の幅は、傘部５２の周方向幅よりも長くなっている。そこで、この第１実施形態では、励磁コイル６を半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように整列的に巻回しており、隣接する分割コア５０に巻回された励磁コイル６と干渉しない程度に限られたスペースを有効に活用して励磁コイル６の巻回数を多くしている。このように励磁コイル６を半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回すると、図１に示すように、励磁コイル６における軸方向の両端面が、それぞれ内側に傾斜して傾斜面６ａが形成されることとなる。
【００２５】
一方、上述したように、ケース体１は、前記励磁コイル６を巻回したステータコア５と、回転軸２を支承する１対の玉軸受４１，４２、及び出力軸部２ａを除くロータアッセンブリＲを収納しているものであるが、本実施形態におけるケース体１は、第１のケース１０及び第２のケース２０から構成されている。
【００２６】
より具体的には、上記第１のケース１０はカップ状を呈し、ステータコア５を囲繞する円筒部１１を備えているとともに、その円筒部１１の軸方向一端側（図１の左端側）を閉塞するようにして底面部１２が設けられており、その底面部１２における半径方向内側の部分、つまり、前記励磁コイル６と軸方向に対向している部分には、軸方向内側に窪む方向に傾斜する壁面からなる凹陥部１３が設けられている。そして、その凹陥部１３の半径方向中心側部分には、軸受保持部１４が連設されており、当該軸受保持部１４内に、上述した第１の玉軸受４１が装着されている。なお、本実施形態における上記第１及び第２のケース体１０，２０は、金属板をプレス加工することによりそれぞれ形成されている。
【００２７】
このように、上記励磁コイル６を半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回した結果、励磁コイル６の軸方向の両端面が内側に傾斜して傾斜面６ａが形成されているのであるが、その励磁コイル６の傾斜面６ａに沿って、前記第１のケース１０が軸方向内側に窪ませられており、それによって、略すり鉢状の凹陥部１３が形成されているとともに、当該凹陥部１３の内側に軸受保持部１４が連接されている。
【００２８】
さらに詳細には、上記軸受保持部１４においては、前記凹陥部１３の最も内側の部分から軸方向外側に向かって鋭角状に折れ曲がるようにして円筒保持部１４ａが膨出形成されており、その円筒保持部１４ａの軸方向端部には、半径方向に延在する平面保持部１４ｂが設けられている。この平面保持部１４ｂは、上述した底面部１２よりも軸方向にわずかに突出するよう位置している。
【００２９】
そして、上記軸受保持部１４の内部には第１の玉軸受４１が保持されているが、その玉軸受４１は、その大部分が底面部１２よりも軸方向内側に位置するように保持されている。すなわち、軸受保持部１４を底面部１２より軸方向内側に落とし込んで形成したことにより、上述した励磁コイル６の傾斜面６ａと回転軸２との間に形成されたスペース内に、第１の玉軸受４１の大部分が存在することとなり、その結果、上記底面部１２からの軸受保持部１４の突出量が最小限に抑えられて、その分、モータＭ１の全長が短縮される。しかも、上記励磁コイル６は、半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回して占積率を高めているため、モータ効率が十分に確保されている。特に、幾重にも巻回する各層の励磁コイル６を整列巻きすることにより、一層占積率が高まるとともに、凹凸の少ない傾斜面６ａが形成される。
【００３０】
なお、図１において符号７は、玉軸受４１に予圧を付与するための波座金を示している。また、符号８は、励磁コイル６に電力を供給するためのモータ動力線が接続された外部ターミナルを示しており、第１のケース１０の円筒部１１に設けられた孔を通じてモータの外部に導出されている。
【００３１】
一方、上述した第２のケース２０は皿状を呈し、締結部材１５により第１のケース１０の開口部に取り付けられている。この第２のケース２０の中央部には、前記底面部２１よりも軸方向外側に膨出形成されて第２の玉軸受４２を保持する軸受保持部２２が設けられている。また、中心には回転軸２の出力軸部２ａを突出させる中心孔２５が形成されている。
【００３２】
以上のように、第１の実施形態にかかるモータＭ１は、第１のケース１０の励磁コイル６との対向部分に凹陥部１３を形成しているため、第１のケース１０の底面部１２からの軸受保持部１４の突出量を最小限に抑えられ、モータＭ１の全長を短縮することができる。
【００３３】
また、励磁コイル６は半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなることによって軸方向の端面が内側に傾斜する傾斜面６ａを有し、凹陥部１３は傾斜面６ａに沿って軸方向内側に窪んでいるため、周方向における無駄なスペースを生じることなく必要量の励磁コイル６をステータコア５に巻回できると共に、軸方向におけるスペースが有効に利用されて軸受保持部１４の突出量を低減できる。その結果、必要なコイル巻回量を維持したままでモータＭ１の全長を短縮することができる。
【００３４】
さらに、本発明において、ステータコア５は複数個の分割コア５０から構成されているため、各突極５１へのコイル巻回作業が容易化できるとともに、モータ全体の体積効率が良くて励磁コイル６の占積率の高いモータを構成することができる。
【００３５】
図４は、本発明にかかるモータの第２の実施形態を示した縦断面図である。図１に示した第１の実施形態と共通する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
図４において、第２のケース２０は底面部２２と、該底面部２２よりも半径方向内側であってモータＭ２の内部側（軸方向内側）に窪んだ凹陥部２３と、凹陥部２３よりもさらに半径方向内側に形成された軸受保持部２４を一体的に備えている。凹陥部２３は励磁コイル６の傾斜面６ａとの対向部分が当該傾斜面６ａに沿って軸方向内側に窪んでいて、その内側の軸受保持部２４が第２の玉軸受４２を保持している。当該第２の玉軸受４２は、少なくとも一部が底面部２２よりも軸方向内側に位置するように保持されている。なお、第１のケース１０は第１の実施形態と同一の構成をなしていて、第１の玉軸受４１は第１のケース１０の軸受保持部１４に保持されている。
【００３７】
このように、ケース体１の軸方向両端側に保持される各軸受４１，４２の少なくとも一部がケース体１の底面部１２，２２よりも軸方向内側に位置することにより、モータＭ２の全長をより一層短縮することができる。
【００３８】
図５は、本発明の参考実施形態を示した縦断面図である。当該モータＭ３は、ブラシ付き直流モータであるとともに、インナーロータ型のモータである。
【００３９】
図５において、図示下方側が開放状態にある第１のケース１０と、この第１のケース１０の開放部を閉塞する第２のケース２０とによってケース体１が構成されている。第１のケース１０の内周面には環状のマグネット３が固着されている。また、ケース体１の内部には回転軸２に嵌合固定されたロータコア５’が内蔵され、このロータコア５’には励磁コイル６’が巻回されている。ロータコア５’の外周面は、前記マグネット３の内周面と適宜の間隔をおいて対向している。回転軸２は、ロータコア５’を貫通して延出しており、回転軸２の図示上端側は第１のケース１０に保持された滑り軸受４によりロータコア５’と一体回転可能に軸支され、この滑り軸受４からモータ外部Ｍ３に突出した部分が出力軸部２ａを構成している。また、回転軸２の下端側部分には前記励磁コイル６’と電気的に接続された整流子ユニット９１が挿嵌されている。さらに、第２のケース２０にはブラシ９２を保持したブラシホルダ９３が固定され、当該ブラシ９２が前記整子ユニット９１に当接して所定の電流を供給している。
【００４０】
この参考実施形態において、第１のケース１０はカップ状を呈しており、円筒部１１と、底面部１２と、底面部１２よりも半径方向内側における励磁コイル６’との対向部分が軸方向内側に窪んだ凹陥部１３と、該凹陥部１３よりも半径方向内側に形成された軸受保持部１４とを備えている。軸受４は軸方向に分離した２個の軸受部を一体に有し、第１のケース１０の底面部１２よりも軸方向内側に位置するように保持されていて、その下端側は、ロータコア５’の切欠部５’ａにまで侵入している。本実施形態の励磁コイル６’は、前記実施形態の励磁コイル６のようなほぼ均一な傾斜角度の傾斜面を有していないが、励磁コイル６’の端面から内側の側面にかけて半径方向内側に行くほど低くなっている。そして、前記凹陥部１３は、励磁コイル６’とロータコア５’と軸受４とで画成される空間に入り込むように窪んでいる。すなわち、凹陥部１３を形成するケース内面は、上記励磁コイル６’の図示上面より軸方向下側まで入り込んでいる。その結果、第１のケース１０の底面部１２からの軸受保持部１４の突出量を最小限に抑えることができる。モータＭ３の全長を短縮することが可能となる。
【００４１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【００４２】
たとえば、第１及び第２の実施形態に示したモータＭ１，Ｍ２では、軸受保持部１４に保持された第１及び第２の玉軸受４１，４２によって回転軸２を軸支しているが、これらの玉軸受に替えて焼結含油軸受等の滑り軸受を用いても良い。
【００４３】
また、第１及び第２の実施形態に示したモータＭ１，Ｍ２を構成するステータコア５は分割コア５０であるが、一体コアを用いても良い。
【００４４】
さらに、上記第１乃至第３の実施形態では、ステータアッセンブリＳの内側でロータアッセンブリＲが回転するインナーロータ型のモータを示したが、アウターロータ型のモータに本発明を適用することもできる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケース体の底面部よりも半径方向内側における励磁コイルとの対向部分に凹陥部を形成し、その半径方向内側に軸受保持部を設けることにより、ケース体の底面部からの軸受保持部の突出量を最小限に抑えることができるため、モータの全長を短縮することができる。
【００４６】
また、本発明において、励磁コイルは軸方向の端面が内側に傾斜する傾斜面を有し、ケース体の凹陥部を傾斜面に沿って軸方向内側に窪ませることにより、モータ性能を劣化させることなく、必要なコイル巻回量を維持したままでモータの全長を短縮することができる。
【００４７】
また、本発明において、ステータコアは突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、分割コアの各々に励磁コイルが巻回されているので、各突極へのコイル巻回作業が容易化できるとともに、モータ全体の体積効率が良くて励磁コイルの占積率の高いモータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるモータの実施形態１を示す縦断面図である。
【図２】同上実施形態１の横断面図である。
【図３】同上実施形態１における分割コア単体を示す平面図である。
【図４】本発明にかかるモータの実施形態２を示す縦断面図である。
【図５】本発明にかかるモータの参考実施形態を示す縦断面図である。
【図６】従来のモータを示す縦断面図である。
【図７】同上従来のモータの横断面図である。
【符号の説明】
１ケース体
２回転軸
３駆動マグネット
４，４１，４２軸受
５ステータコア
５’ ロータコア
６，６’ 励磁コイル
６ａ傾斜面
１０第１のケース
１２底面部
１３凹陥部
１４軸受保持部
２０第２のケース
５０分割コア
５１突極
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３モータ
Ｒロータアッセンブリ
Ｓステータアッセンブリ

Claims

ケース体と、そのケース体の一端側開口部を閉塞する底面部と、上記底面部の略中心部分に配置された軸受保持部と、該軸受保持部内に装着された軸受と、その軸受によって回転自在に支承された回転軸と、上記回転軸の外周に取り付けられた駆動マグネットと、該駆動マグネットの半径方向外方側に所定の間隙を介して固定配置されたステータコアと、そのステータコアに巻回された励磁コイルと、を備えたモータにおいて、
上記ケース体の底面部における前記励磁コイルと軸方向に対向する部分に、当該底面部を軸方向内側に向かって窪ませた凹陥部が形成され、
その凹陥部の半径方向中心側部分に、前記軸受保持部が連設されていることによって、前記軸受の少なくとも一部が、前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されたものであって、
前記励磁コイルは、半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回されていることによって軸方向の端面が中心側に向かって窪むように傾斜する傾斜面を有し、
前記ケース体の凹陥部は、前記励磁コイルの傾斜面に沿って軸方向内側に窪んでいるとともに、
前記ステータコアは、突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、前記分割コアの各々に前記励磁コイルが巻回されていることを特徴とするモータ。
前記ケース体は、前記ステータコアを挟んで軸方向の両側にそれぞれ前記底面部、前記凹陥部、及び前記軸受保持部を備え、前記軸受保持部に保持された各軸受は、少なくとも一部が前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。