JP5306089B2 - モータ - Google Patents

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Description

本発明は、ボールベアリングの取付けが容易なモータに関するものである。
特開平5−30701号公報に示されるモータは、シャフトを有するロータと、ステータと、シャフトの両端を回転自在に支持する一対のボールベアリングと、ボールベアリングを嵌合するベアリング嵌合孔を有しステータの両端に取り付けられる一対のエンドブラケットとを有している。一対のボールベアリングは、内輪部と外輪部との間に複数の転動体が配置された構造をそれぞれ有している。このモータでは、一対のボールベアリングの一方のボールベアリングの内輪部とロータ部材との間に、内輪部とロータ部材とを離間させる方向の予圧を発生するバネ部材を配置している。
特開平5−30701号公報
しかしながら、従来のモータでは、ボールベアリングの内輪部とシャフトとの間、またはボールベアリングの外輪部とエンドブラケットとの間で滑りが生じるいわゆるクリープ現象が発生する。このクリープ現象が発生すると、ボールベアリングの外輪部及びエンドブラケットの嵌合部分に損傷が発生する問題があった。
本発明の目的は、クリープ現象を防止できてしかもボールベアリングの取付が容易なモータを提供することにある。
本発明の他の目的は、ボールベアリングをエンドブラケットに固定する抜け止め金具を容易に取り付けることができるモータを提供することにある。
本願発明が改良の対象とするモータは、エンドブラケットのベアリング嵌合孔に嵌合されたボールベアリングと、ボールベアリングで支持されるシャフトに固定されたロータ部材との間に配置されて、ボールベアリングの内輪部とロータ部材とを離間させる方向の予圧を発生するバネ部材を備えている。本発明では、エンドブラケットには、ベアリング嵌合孔に嵌合されたボールベアリングをベアリング嵌合孔内に固定する抜け止め金具が嵌合される環状の嵌合用段部が形成されている。エンドブラケットの嵌合用段部が形成された部分の硬度は、抜け止め金具の硬度よりも小さい。抜け止め金具は、ボールベアリングの外輪部と当接する当接部と該当接部に一体に設けられて嵌合用段部に係止される複数の係止片とを備えている。複数の係止片は、リング部の周方向に所定の角度間隔をあけて配置され且つ当接部からシャフトの径方向外側に延びている。抜け止め金具の材質並びに複数の係止片及び嵌合用段部の形状は、複数の係止片の先端部が嵌合用段部の壁面に食い込んだ状態になるように定められている。
抜け止め金具の材質並びに複数の係止片及び嵌合用段部の形状は、嵌合用段部内に抜け止め金具を押し込む際に、抜け止め金具の押し込み方向とは反対方向に複数の係止片が撓んだ状態となり且つ複数の係止片が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で複数の係止片の先端部が嵌合用段部の壁面に食い込んだ状態になるように定めるのが好ましい。
より具体的には、本願発明が改良の対象とするモータは、ロータとステータと一対のボールベアリングと一対のエンドブラケットとバネ部材とを備えている。ロータは、ロータ部材及び該ロータ部材が固定されたシャフトを有している。ステータは、内部でロータ部材が回転するようにシャフトの径方向の外側に配置されている。一対のボールベアリングは、内輪部と外輪部との間に複数の転動体が配置された構造を有して、シャフトの両端を回転自在に支持している。一対のエンドブラケットは、シャフトの径方向に延びる第1の壁面と第1の壁面と連続し且つシャフトの周方向及び軸線方向の両方向に延びる第2の壁面とにより囲まれて構成されて、1つのボールベアリングが嵌合されるベアリング嵌合孔を有している。また、一対のエンドブラケットは、ベアリング嵌合孔に嵌合されたボールベアリングがロータ部材と対向するように、ステータの両端に取り付けられている。バネ部材は、一対のボールベアリングの一方のボールベアリングの内輪部とロータ部材との間に配置されて、内輪部とロータ部材とを離間させる方向の予圧を発生する。本発明では、一対のエンドブラケットには、第2の壁面に連続し且つ径方向に延びる第3の壁面と、第3の壁面に連続し周方向及び軸線方向に延びる第4の壁面とにより囲まれて構成され、ベアリング嵌合孔に嵌合されたボールベアリングをベアリング嵌合孔内に固定する抜け止め金具が嵌合される環状の嵌合用段部がそれぞれ形成されている。一対のエンドブラケットの嵌合用段部が形成された部分の硬度は、抜け止め金具の硬度よりも小さい。抜け止め金具は、ボールベアリングの外輪部と当接するリング部と該リング部に一体に設けられて第4の壁面に係止される複数の係止片とを備えている。複数の係止片は、リング部の周方向に所定の角度間隔をあけて配置され且つリング部からリング部の径方向外側に延びている。そして、抜け止め金具の材質並びに複数の係止片及び嵌合用段部の形状は、嵌合用段部内に抜け止め金具を押し込む際に、抜け止め金具の押し込み方向とは反対方向に複数の係止片が撓んだ状態となり且つ複数の係止片が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で複数の係止片の先端部が第4の壁面内に食い込んだ状態になるように定められている。
本発明によれば、抜け止め金具を用いてボールベアリングをエンドブラケットに対して固定するので、ボールベアリングの外輪部とエンドブラケットとの間で滑りが生じるのを防ぐことができる。このようなクリープ現象の発生防止だけであれば、ボールベアリングをエンドブラケットに対して、接着剤で固定したり、焼き嵌めにより固定することも考えられる。しかしながらこのような固定手法を用いると、モータの製造工程が複雑になるだけでなく、1台のモータの製造時間が長くなる問題が生じる。これに対して本発明によれば、ボールベアリングをエンドブラケットのベアリング嵌合孔内に嵌めた上で、抜け止め金具を嵌合用段部に押し込むだけで、ボールベアリングをエンドブラケットに対して固定できるので、簡単にボールベアリングを固定することができる。
本発明のモータは、以下のように製造することができる。まず、一対のエンドブラケットの第1及び第2の壁面にボールベアリングの外輪部が当接するように、ベアリング嵌合孔に一対のボールベアリングをそれぞれ嵌合する。そして、嵌合用段部内に抜け止め金具を押し込んで、抜け止め金具の複数の係止片を第4の壁面に係止することにより、一対のボールベアリングを一対のエンドブラケットにそれぞれ固定する。その後に、ステータ及びバネ部材を取り付けたロータと、一対のエンドブラケットとを組み合わせる。
このようにモータを製造すれば、ベアリング嵌合孔にボールベアリングを嵌合した後に、嵌合用段部内に抜け止め金具を押し込むだけでよいため、接着剤が硬化するまでの時間が必要がなく、また焼き嵌めのように、加熱装置を用いる必要がない。
特に本発明のように、抜け止め金具を用いてボールベアリングの固定を行えば、抜け止め金具の複数の係止片が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で複数の係止片の先端部が嵌合用段部を囲む第4の壁面(嵌合用段部の壁面)に食い込んだ状態になるため、ボールベアリングをエンドブラケットに強固に固定できる。
複数の係止片が配置される所定の角度間隔は一定の角度間隔とするのが好ましい。「一定の角度間隔」とは、言い換えるならば、周方向に均等となる角度間隔である。その場合、嵌合用段部の外側縁部には、抜け止め金具の押し込み方向の反対方向及び径方向の内側に向かって開口する複数の引き出し用溝部を一定の角度間隔をあけて形成することができる。引き出し用溝部の周方向に測った長さ寸法は、係止片を周方向に測った長さ寸法よりも大きくし、引き出し用溝部の押し込み方向に形成された底面の位置は、第4の壁面に食い込んだ係止片の先端部の位置よりも押し込み方向側に位置させる。このようにすれば、嵌合用段部内に固定された抜け止め金具を周方向に所定の回転角度回動して、複数の係止片の先端部を複数の引き出し用溝部内にそれぞれ位置させて、係止片を引き出し用溝部内から引き出すことにより、抜け止め金具を嵌合用段部から容易に取り外すことができる。そのため、ボールベアリングをエンドブラケットに強固に固定する抜け止め金具を容易に取り付けることができる。
また、嵌合用段部から取り外した抜け止め金具は、元の形状(抜け止め金具を嵌合用段部に押し込む前の形状)に戻るため、抜け止め金具を再度取付ける場合には、使用していた抜け止め金具を再度用いることができる。
嵌合用段部の外側縁部には、抜け止め金具の押し込み方向の反対方向及び径方向の内側に向かって開口する複数の押し込み用溝部を前述の一定の角度間隔をあけて形成することができる。押し込み用溝部の周方向に測った長さ寸法は、係止片を周方向に測った長さ寸法よりも大きくし、押し込み用溝部の押し込み方向に形成された底面は径方向の内側に向かうに従って深さ寸法が大きくなるように傾斜させ、引き出し用溝部の底面よりも反対方向に位置させる。このように複数の押し込み用溝部を形成すれば、複数の押し込み用溝部内に複数の係止片をそれぞれ挿入するように、抜け止め金具を嵌合用段部内に押し込むことにより、係止片は、その先端部が押し込み用溝部の傾斜した底面に当接して緩やかに撓んだ後に、第4の壁面に当接する。そのため、この場合も係止片を段階的にスムーズに撓ませることができる。
前述の複数の押し込み用溝部が1つの押し込み用溝部のグループを構成しているとした場合、嵌合用段部の外側縁部には、所定の角度間隔をずらして複数の押し込み用溝部のグループを形成してもよい。複数の係止片が挿入されていた複数の押し込み用溝部や係止片が食い込んでいた壁面の部分は損傷していることがある。そのため、抜け止め金具を嵌合用段部から取り外してから、再度抜け止め金具を嵌合用段部に取り付ける際に、前回使用した押し込み用溝部のグループと異なる押し込み用溝部のグループに複数の係止片を挿入して、抜け止め金具を嵌合用段部内に押し込めば、抜け止め金具をしっかりと取付けることができる。
嵌合用段部の外側縁部には、隣接する2つの引き出し用溝部の間に、径方向の外側に向かって傾斜する傾斜面をそれぞれ形成するのが好ましい。このようにすれば、抜け止め金具を嵌合用段部内に押し込む際に、係止片は、その先端部が傾斜面に当接して緩やかに撓んだ後に、嵌合用段部内に挿入される。そのため、係止片を段階的にスムーズに撓ませることができる。
嵌合用段部の外側縁部には、一定の角度間隔の1/n(nは1以上の整数)倍の角度間隔をあけて、抜け止め金具を嵌合用段部内に押し込む方向とは反対の反対方向及び径方向の内側に向かって開口する複数の溝部を形成することができる。溝部の周方向に測った長さ寸法は、係止片を周方向に測った長さ寸法よりも大きくし、また溝部の押し込み方向に形成された底面の位置は、抜け止め金具の複数の係止片の先端部が複数の溝部に挿入されて抜け止め金具が嵌合用段部に嵌合された状態で、リング部がボールベアリングの外輪部と当接するように定める。この場合、抜け止め金具は、抜け止め金具の複数の係止片が複数の溝部に挿入されて抜け止め金具が嵌合用段部に嵌合された状態から、周方向に所定の角度回動して、複数の係止片の先端部を第4の壁面に食い込ませる。この抜け止め金具の取付構造では、抜け止め金具を周方向に所定の角度回動することにより、複数の係止片の先端部が回動に伴って嵌合用段部を囲む第4の壁面内に入り込み、複数の係止片の先端部は、第4の壁面に食い込む。そのため、抜け止め金具によってボールベアリングをエンドブラケットに対して強固に固定できる。
この場合、複数の係止片の全ての先端部には、周方向の一方の端部から他方の端部に向かうに従って径方向の寸法が長くなるように傾斜する傾斜面を形成するのが好ましい。このようにすれば、周方向の他方の端部から一方の端部に向かう方向に抜け止め金具を回動させることにより、複数の係止片の先端部を容易に嵌合用段部を囲む第4の壁面内に入り込ませることができる。
また、複数の溝部は、複数の係止片が配置される一定の角度間隔一定の角度間隔の1/n倍(nは1以上の整数)の角度間隔をあけて形成されているので、複数の溝部の数を複数の係止片の数の倍数にすることもできる。そのため、抜け止め金具を嵌合用段部から取り外してから、再度抜け止め金具を嵌合用段部に取り付ける際に、前回使用していた複数の溝部と異なる複数の溝部に複数の係止片を挿入することにより、抜け止め金具をしっかりと取付けることができる。
シャフトの一方のボールベアリングの内輪部とロータ部材との間に位置する部分の形状は、一方のボールベアリングからロータ部材に向かうにしたがって径寸法が大きくなるように定めることができる。この場合、バネ部材は、シャフトの前述の部分が内部を貫通するコイルバネから構成するのが好ましい。このようにすれば、シャフトのロータ部材が固定された部分の径寸法を大きくした場合でも、一方のボールベアリングの内輪部とロータ部材との間にバネ部材を配置することができる。
本発明をステッピングモータに適用した本発明の一実施の形態のモータを破断状態で示した図である。 エンドブラケットと抜け止め金具とを分解した状態で示す斜視図である。 図1に符号M1で示した領域部分を拡大した拡大図である。 本発明の他の実施の形態のモータのエンドブラケットの内側部分の一部と抜け止め金具とを分解した状態で示す斜視図である。 図4に示すモータ内のエンドブラケットを内側部分から見た平面図である。 図5のVI−VI線断面図である。 本発明の更に他の実施の形態のモータのエンドブラケットを内側部分から見た平面図である。 本発明の更に別の実施の形態のモータ内のエンドブラケットを内側部分から見た平面図である。 図8に符号M2で示した領域部分を拡大した部分拡大図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、ハイブリッド型ステッピングモータに本発明を適用した実施の形態のモータをシャフト15の軸線を中心にして約135°の角度範囲を破断状態にして示した図である。本例のモータは、ロータ1とステータ3と一対のボールベアリング5,7と一対のエンドブラケット9,11とを有している。ロータ1は、ロータ部材13と該ロータ部材13が固定されたシャフト15とを有している。ロータ部材13は、シャフト15の軸線方向に磁化された永久磁石13aと、磁性鋼板が積層され外周部に複数の歯部が形成されてシャフト15に固定された一対のロータスタック13bとを備えている。
シャフト15は、ロータ部材13が固定される中央部15aと、中央部15aの一方の端部側に位置して負荷が接続されない非出力端部15bと、中央部15aの他方の端部側に位置して負荷が接続される出力端部15cと、中央部15aと非出力端部15bとを連結する連結部15dとを有している。中央部15aは、非出力端部15b及び出力端部15cより大きい径寸法を有している。連結部15dは、非出力端部15bから中央部15aに向かうにしたがって径寸法が大きくなるように定められている。なお、シャフトは、中央部、非出力端部及び出力端部が同じ径寸法を有するように構成しても構わない。
ステータ3は、磁性鋼板が積層されて形成されたステータコア17と複数の巻線部19とを有している。ステータコア17は、内部でロータ部材13が回転するようにロータ部材13の径方向外側に配置されており、筒形状のヨーク21と、ヨーク21からロータ部材13側に突出してロータ部材13と対向する複数の磁極23とを有している。磁極23の磁極面には、複数の歯部が形成されている。複数の巻線部19は、インシュレータ25を介して複数の磁極23にそれぞれ巻回された状態でステータコア17に設けられている。
一対のボールベアリング5,7は、内輪部27と、外輪部29と、内輪部27と外輪部29との間に配置された複数の転動体31とを備えた構造を有しており、シャフト15の両端を回転自在に支持している。具体的には、一対のボールベアリング5,7の一方のボールベアリング5の内輪部27内に、シャフト15の非出力端部15bが嵌合されており、他方のボールベアリング7の内輪部27内に、シャフト15の出力端部15cが嵌合されている。このため、シャフト15の一方のボールベアリング5の内輪部27とロータ部材13との間に位置する部分(連結部15d)は、一方のボールベアリング5からロータ部材13に向かうにしたがって径寸法が大きくなるように定められている。
一方のボールベアリング5の内輪部27とロータ部材13との間には、バネ部材33が配置されている。バネ部材33は、内輪部27とロータ部材13とを離間させる方向の予圧を発生させる役割を果たしている。本例では、バネ部材33はコイルバネからなり、連結部15dが内部を貫通している。
一対のエンドブラケット9,11は、輪郭がほぼ円柱形状のブラケット本体35と、ブラケット本体35と一体に形成されて該ブラケット本体35からシャフト15の径方向外側に延びる環状の壁部37と、壁部37からシャフト15の軸線方向に延びるリブ39とをそれぞれ有している。一対のエンドブラケット9,11は、それぞれアルミダイキャストにより一体に成形されている。一対のエンドブラケット9,11の一方のエンドブラケット9の外部には、複数の巻線部19に電気的に接続された外部接続用端子を備える端子構成体41が取り付けられている。一方のエンドブラケット9の四隅には、ネジ孔9aがそれぞれ形成されている。また、一対のエンドブラケット9,11の他方のエンドブラケット11の四隅には、組立用貫通孔11aがそれぞれ形成されている。また、ステータコア17のヨーク21には、4つのネジ孔9aと4つの組立用貫通孔11aと整合する4本の貫通孔24が形成されている。組立用貫通孔11aには、締め付け用ネジ部材43がそれぞれ挿入されている。そして、締め付け用ネジ部材43の先端はネジ孔9aにそれぞれ螺合されている。一対のエンドブラケット9,11のブラケット本体35は、ステータコア17の複数の磁極23の端部に浅く嵌合しており、リブ39の端面39aは、ステータコア17のヨーク21の端部にそれぞれ当接している。これにより、複数の巻線部19は、ブラケット本体35と壁部37とリブ39とに囲まれた空隙内に配置されることになる。また、一対のエンドブラケット9,11は、ステータ3の両端に取り付けられることになる。
一対のエンドブラケット9,11のブラケット本体35には、ベアリング嵌合孔45と、ベアリング嵌合孔45に連通してシャフト15が貫通する貫通孔47が形成されている。ベアリング嵌合孔45は、ロータ部材13と対向する側に開口部45aを有しており、シャフト15の径方向に延びる第1の壁面45bと第1の壁面45bと連続し且つシャフト15の周方向及び軸線方向の両方向に延びる第2の壁面45cとにより囲まれて構成されている。一方のエンドブラケット9のベアリング嵌合孔45には、開口部45aから挿入された一方のボールベアリング5の外輪部29が嵌合されており、他方のエンドブラケット11のベアリング嵌合孔45には、開口部45aから挿入された他方のボールベアリング7の外輪部29が嵌合されている。一対のボールベアリング5,7は、外輪部29がエンドブラケット9,11の第1の壁面45b及び第2の壁面45cに当接した状態で一対のエンドブラケット9,11のベアリング嵌合孔45にそれぞれ嵌合されている。このため、各ベアリング嵌合孔45に嵌合された一対のボールベアリング5,7は、ロータ部材13と対向することになる。
図2の誇張した拡大分解図に示すように、一対のエンドブラケット9,11のベアリング嵌合孔45の開口部45aの縁部には、環状の嵌合用段部49がそれぞれ形成されている。嵌合用段部49には、ベアリング嵌合孔45に嵌合されたボールベアリング5,7がベアリング嵌合孔45から抜けるのを阻止する抜け止め金具51が嵌合されている。なお、図2は、一方のエンドブラケット9の内側部分の一部と抜け止め金具51とを分解した状態で示す斜視図である。本図においては、ロータ1及び一方のボールベアリング5が省略されている。嵌合用段部49は、ベアリング嵌合孔45の第2の壁面45cに連続し且つ径方向に延びる環状の第3の壁面49aと該第3の壁面49aに連続し周方向及び軸線方向に延びる第4の壁面49bとにより囲まれて構成されている。嵌合用段部49の外側縁部には、環状の傾斜面49cが形成されている。
抜け止め金具51は、炭素鋼等の金属板が加工されて形成されており、当接部を構成するリング部53と6個の係止片55とを一体に備えている。一対のエンドブラケット9,11の嵌合用段部49が形成された部分(本例では一対のエンドブラケット9,11全体)の硬度は、抜け止め金具51の硬度よりも小さくなっている。リング部53は、円環状を有しており、ボールベアリング5,7の外輪部29と当接している。6個の係止片55は、リング部53の周方向に一定の角度間隔(60°)をあけて配置され且つリング部53からリング部53の径方向外側(シャフト15の径方向外側)に延びている。
図1に符号M1で示した領域部分を拡大した図3に示すように、抜け止め金具51が嵌合用段部49内に嵌合されている状態で、係止片55は、リング部53に対して、抜け止め金具51の押し込み方向とは反対方向に撓んだ状態となっており、係止片55の先端部55aは、嵌合用段部の壁面(第4の壁面49b)に食い込んだ状態になっている。
本例のモータは、以下のようにして組み立てた。まず、一対のエンドブラケット9,11の第1の壁面45b及び第2の壁面45cにボールベアリング5,7の外輪部29が当接するように、ベアリング嵌合孔45に一対のボールベアリング5,7をそれぞれ嵌合する。
次に、抜け止め金具51をエンドブラケット9,11の嵌合用段部49に近づける。図2に示すように、抜け止め金具51が嵌合用段部49に嵌合されていない状態では、抜け止め金具51は、係止片55がリング部53に対して僅かに反った形状を有している。抜け止め金具51の係止片55が形成された部分の径寸法は、嵌合用段部49の外径寸法(第3の壁面49aの外径寸法)より少し大きくなっている。次に、嵌合用段部49内に抜け止め金具51を押し込む。これにより、抜け止め金具51の係止片55の先端部55aは、傾斜面49cに当接した後に第4の壁面49bに当接する。そして、抜け止め金具51の押し込み方向(図2の矢印A1)とは反対方向に6個の係止片55が撓んだ状態となる。リング部53がボールベアリング5,7の外輪部29と当接するまで抜け止め金具51を押し込むと、6個の係止片55が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で6個の係止片55の先端部55aが第4の壁面49bに食い込んだ状態になり、抜け止め金具51の取付けが完了する。言い換えるならば、抜け止め金具51の材質並びに6個の係止片55及び嵌合用段部49の形状は、嵌合用段部49内に抜け止め金具51を押し込む際に、抜け止め金具51の押し込み方向の反対方向に6個の係止片55が撓んだ状態となり且つ6個の係止片55が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で6個の係止片55の先端部55aが第4の壁面49bに食い込んだ状態になるように定められている。
次に、シャフト15の出力端部15cを他方のボールベアリング7の内輪部27内に嵌合して、ロータ1と他方のエンドブラケット11とを組み合わせる。また、ステータ3と他方のエンドブラケット11とを組み合わせる。次に、エンドブラケット11及びステータ3に取り付けられたロータ1のシャフト15の連結部15dにコイル状のバネ部材33を取り付ける。
次に、シャフト15の非出力端部15bを一方のボールベアリング5の内輪部27内に嵌合して、ロータ1と一方のエンドブラケット9とを組み合わせると共にステータ3と一方のエンドブラケット9とを組み合わせる。
次に、4つの締め付け用ネジ部材43を他方のエンドブラケット11の組立用貫通孔11aにそれぞれ挿入し、締め付け用ネジ部材43の先端を一方のエンドブラケット9のネジ孔9aにそれぞれ螺合して組み立てを完了する。
本例のモータによれば、抜け止め金具51を用いてボールベアリング5,7の固定を行っているので、抜け止め金具51を嵌合用段部49に押し込むだけで、抜け止め金具51の6個の係止片55の先端部55aが嵌合用段部49を囲む第4の壁面49bに食い込み、ボールベアリング5,7がエンドブラケット9,11に固定される。そのため、一対のボールベアリング5,7を一対のエンドブラケット9,11に単純な作業で容易に取付けることできる。
図4は、本発明の他の実施の形態のモータの一方のエンドブラケット109の内側部分の一部とボールベアリング105と抜け止め金具151とを分解した状態で示す斜視図であり、図5は、モータ内の一方のエンドブラケット109を内側部分から見た平面図であり、図6は、図5のVI−VI線断面図である。本例のモータは、嵌合用段部149の周囲を除き、図1〜図3に示すモータと同じ構造を有している。そのため、図1〜図3に示すモータと同じ部材には、図1〜図3に付した符号に100を加えた符号を付してその説明を省略する。
本例のモータの嵌合用段部149の外側縁部には、6個の引き出し用溝部161と12個の押し込み用溝部163A,163Bが形成されている。引き出し用溝部161は、抜け止め金具151を嵌合用段部149から引き出す際に使用する溝部であり、押し込み用溝部163A,163Bは、抜け止め金具151を嵌合用段部149に押し込む際に使用する溝部である。引き出し用溝部161の構造については後に詳細に説明する。12個の押し込み用溝部163A,163Bは、6個の押し込み用溝部163Aからなる第1のグループと、6個の押し込み用溝部163Bからなる第2のグループとに分けることができる。第1のグループの6個の押し込み用溝部163Aは、抜け止め金具151の6個の係止片155がリング部153の周方向に形成されている角度間隔(60°)と等しい角度間隔で嵌合用段部149の外側縁部に形成されている。また、第2のグループの6個の押し込み用溝部163Bも、抜け止め金具151の6個の係止片155がリング部153の周方向に形成されている角度間隔(60°)と等しい角度間隔で嵌合用段部149の外側縁部に形成されている。そして、第1のグループの6個の押し込み用溝部163Aと、第2のグループの6個の押し込み用溝部163Bとは、所定の角度間隔(本例では20°)をずらして嵌合用段部149の外側縁部に形成されている。このように、押し込み用溝部163A,163Bの合計数(12個)は、係止片155の数の倍数(2倍)になっている。図5に示すように、押し込み用溝部163A,163Bの周方向に測った長さ寸法L1は、係止片155を周方向に測った長さ寸法L2よりも大きい。また、図6に示すように、押し込み用溝部163A,163Bの押し込み方向に形成された底面163cは、径方向内側に向かうに従って深さ寸法が大きくなるように傾斜しており、引き出し用溝部161の底面161aよりも抜け止め金具151の押し込み方向の反対方向に位置している。
本例のモータでは、以下のようにして、抜け止め金具151を取り付ける。まず、一対のエンドブラケット109,111のベアリング嵌合孔145に一対のボールベアリング105,107をそれぞれ嵌合する。なお、エンドブラケット111及びボールベアリング107は、図示されていないが、便宜的に符号を付す。次に、第1のグループの6個の押し込み用溝部163Aと6個の係止片155とが対向するように、抜け止め金具151をエンドブラケット109,111の嵌合用段部149に近づける。そして、6個の押し込み用溝部163A内に6個の係止片155をそれぞれ挿入するように、抜け止め金具151を嵌合用段部149内に押し込む。これにより、係止片155の先端部155aは、押し込み用溝部163Aの底面163cに当接した後に第4の壁面149bに当接する。そして、抜け止め金具151の押し込み方向とは反対方向に6個の係止片155が撓んだ状態となる。リング部153がボールベアリング105の外輪部129と当接するまで抜け止め金具151を押し込むと、6個の係止片155が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で6個の係止片155の先端部155aが第4の壁面149bに食い込んだ状態になり、抜け止め金具151の取付けが完了する(図6)。言い換えるならば、抜け止め金具151の材質並びに6個の係止片155及び嵌合用段部149の形状は、嵌合用段部149内に抜け止め金具151を押し込む際に、抜け止め金具151の押し込み方向の反対方向に6個の係止片155が撓んだ状態となり且つ6個の係止片155が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で6個の係止片155の先端部155aが第4の壁面149bに食い込んだ状態になるように定められている。
抜け止め金具151を嵌合用段部149から引き出すには、6個の引き出し用溝部161を利用する。6個の引き出し用溝部161は、嵌合用段部149の外側縁部に、抜け止め金具151の6個の係止片155と同じ角度間隔(60°)をあけて形成されている。そして、抜け止め金具151の押し込み方向(矢印A2)の反対方向及びシャフト115の径方向の内側に向かって開口している。図5に示すように、引き出し用溝部161の周方向に測った長さ寸法L3は、係止片155を周方向に測った長さ寸法L2よりも大きい。また、図6に示すように、引き出し用溝部161の押し込み方向に形成された底面161aの位置は、第4の壁面149bに食い込んだ係止片155の先端部155aの位置よりも押し込み方向側に位置することになる。抜け止め金具151を嵌合用段部149から引き出すには、ジグを用いて、抜け止め金具151を図5に向かって反時計方向(矢印A3)に回動させて、6個の係止片155の先端部155aを6個の引き出し用溝部161内に位置させる。抜け止め金具151を回動させるジグとしては、例えば、把持部と、該把持部と一体にもうけられた複数の突起部とを一体に有するジグを用いることができる。この場合、複数の突起部をリング部153と隣接する2個の係止片155との間の空隙に挿入して、把持部を回動させればよい。次に、係止片155を引き出し用溝部161内から引き出すことにより、抜け止め金具151を嵌合用段部149から取り外す。
嵌合用段部149から取り外すと抜け止め金具151は、元の形状(係止片155がリング部153に対して僅かに反った形状)に戻る。このため、抜け止め金具151を再度取付ける場合には、使用していた抜け止め金具151を再度用いて前述した取付方法により取付ければよい。
6個の押し込み用溝部163Aや係止片155が食い込んでいた第4の壁面149bの部分が損傷している場合には、第2のグループの押し込み用溝部163B内に6個の係止片155をそれぞれ挿入するように、抜け止め金具151を嵌合用段部149内に押し込めばよい。
本例のモータによれば、係止片155は、その先端部155aが押し込み用溝部163Aの傾斜した底面163cに当接して緩やかに撓んだ後に、嵌合用段部149を囲む第4の壁面149bに当接する。そのため、係止片155をスムーズに撓ませることができる。そして、嵌合用段部149内に固定された抜け止め金具151を周方向に所定の回転角度回動させて、6個の係止片155の先端部155aを6個の引き出し用溝部161内にそれぞれ位置させるだけで、抜け止め金具151を嵌合用段部149から容易に取り外すことができる。
また、押し込み用溝部163A,163Bの合計数(12個)は、係止片155の数(6個)の倍数(2倍)になっているため、抜け止め金具151を嵌合用段部149から取り外してから、再度抜け止め金具151を嵌合用段部149に取り付ける際に、6個の係止片155が挿入されていた6個の押し込み用溝部163Aや係止片155が食い込んでいた第4の壁面149bの部分が損傷している場合には、前回使用していた第1のグループの6個の押し込み用溝部163Aと異なる第2のグループの6個の押し込み用溝部163Bに6個の係止片155を挿入して、抜け止め金具151を嵌合用段部149内に押し込むことにより、抜け止め金具151を嵌合用段部149にしっかりと取付けることができる。
図7は、本発明の更に他の実施の形態のモータの一方のエンドブラケット209を内側部分から見た平面図である。本例のモータは、嵌合用段部249の周囲を除き、図4〜図6に示すモータと同じ構造を有している。そのため、図4〜図6に示すモータと同じ部材には、図4〜図6に付した符号に100を加えた符号を付してその説明を省略する。
本例のモータでは、嵌合用段部249の外側縁部の隣接する2つの引き出し用溝部261の間に、シャフト215の径方向(抜け止め金具251のリング部253の径方向)外側に向かって傾斜する弧状の傾斜面249cがそれぞれ形成されている。
本例のモータでは、以下のようにして、抜け止め金具251を取り付ける。まず、一対のエンドブラケット209,211のベアリング嵌合孔に一対のボールベアリング205,207をそれぞれ嵌合する。なお、エンドブラケット211及びボールベアリング207は、図示されていないが、便宜的に符号を付す。次に、6個の引き出し用溝部261と少しずれた位置に6個の係止片255が位置するように、抜け止め金具251をエンドブラケット209,211の嵌合用段部249に近づける。このとき、6個の引き出し用溝部261と6個の係止片255とが対向しないように注意する。次に、抜け止め金具251を嵌合用段部249内に押し込む。これにより、係止片255の先端部255aは、傾斜面249cに当接した後に第4の壁面249bに当接する。そして、抜け止め金具251の押し込み方向とは反対方向に6個の係止片255が撓んだ状態となる。リング部253がボールベアリング205の外輪部229と当接するまで抜け止め金具251を押し込むと、6個の係止片255が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で6個の係止片255の先端部255aが第4の壁面249bに食い込んだ状態になり、抜け止め金具251の取付けが完了する。
抜け止め金具251を嵌合用段部249から引き出すには、ジグを用いて、抜け止め金具251を図6に向かって反時計方向(矢印A4)に回動させて、6個の係止片255の先端部255aを6個の引き出し用溝部261内に位置させる。次に、係止片255を引き出し用溝部261内から引き出すことにより、抜け止め金具251を嵌合用段部249から取り外す。
本例のモータによれば、抜け止め金具251を嵌合用段部249内に押し込む部分を傾斜面249cにより容易に形成できる。
図8は、本発明の更に他の実施の形態のモータ内の一方のエンドブラケット309を内側部分から見た平面図であり、図9は図8に符号M2で示した領域部分を拡大した部分拡大図である。本例のモータは、嵌合用段部349の周囲及び抜け止め金具351の構造を除いて、図4〜図6に示す実施の形態のモータと同じ構造を有している。そのため、図4〜図6に示す実施の形態のモータと同じ部材には、図4〜図6に付した符号に200を加えた符号を付してその説明を省略する。本例のモータでは、嵌合用段部349の外側縁部には、6個の溝部365が形成されている。6個の溝部365は、実質的に図4〜図6に示される6個の引き出し用溝部161と同じ構造を有している。具体的には、6個の溝部365は、嵌合用段部349の外側縁部に、抜け止め金具351の6個の係止片355と同じ角度間隔(60°)をあけて形成されている。そして、抜け止め金具351の押し込み方向の反対方向及びシャフト315の径方向の内側に向かって開口している。図8に示すように、溝部365の周方向に測った長さ寸法L4は、係止片355を周方向に測った長さ寸法L5よりも大きい。また、図9に示す溝部365の押し込み方向に形成された底面365aの位置は、抜け止め金具351の係止片355の先端部355aが溝部365に挿入されて抜け止め金具351が嵌合用段部349に嵌合された状態で、抜け止め金具351のリング部353が嵌合用段部349内に嵌合されたボールベアリング305の外輪部329と当接するように定められている。
本例のモータでは、抜け止め金具351が嵌合用段部349に嵌合されていない状態では、抜け止め金具351は、平坦な形状を有している(係止片355は、リング部353に対して反っていない)。また、図9に示すように、抜け止め金具351の6個の係止片355の全ての先端部355aには、リング部353の周方向の一方の端部355bから他方の端部355cに向かうに従って径方向の寸法が長くなるように傾斜する傾斜面355dが形成されている。そして、6個の係止片355の先端部355aは、嵌合用段部349を囲む第4の壁面349bに食い込んだ状態になっている。
本例のモータでは、以下のようにして、抜け止め金具351を取り付ける。まず、一対のエンドブラケット309,311のベアリング嵌合孔に一対のボールベアリング305,307をそれぞれ嵌合する。なお、エンドブラケット311及びボールベアリング307は、図示されていないが、便宜的に符号を付す。次に、6個の溝部365と6個の係止片355とが対向するように、抜け止め金具351をエンドブラケット309,311の嵌合用段部349に近づける。そして、6個の溝部365内に6個の係止片355をそれぞれ挿入する。次に、抜け止め金具351が嵌合用段部349に嵌合された状態から、ジグを用いて、係止片355の他方の端部355cから一方の端部355bに向かう方向(図9に向かって時計回り方向:矢印A5)に抜け止め金具351を所定の角度回動させる。これにより、係止片355の先端部355aを嵌合用段部349を囲む第4の壁面349bに食い込ませる。
抜け止め金具351を嵌合用段部349から引き出すには、ジグを用いて、抜け止め金具351を図9に向かって反時計方向(矢印A5と反対の方向)に回動させて、6個の係止片355の先端部355aを6個の溝部365内に位置させる。次に、係止片355を溝部365内から引き出すことにより、抜け止め金具351を嵌合用段部349から取り外す。
本例のモータにおいても、6個の係止片355の先端部355aは、第4の壁面349bに食い込むため、抜け止め金具351によってボールベアリング305,307をエンドブラケット309,311に対して強固に固定できる。
なお、本例では、抜け止め金具351は、平坦な形状を有しているが、抜け止め金具は、複数の係止片がリング部に対して反っているものを用いても構わない。
また、本例では、溝部365を6個設けたが、複数の溝部は、6個の係止片355が配置される一定の角度間隔(60°)の1/n倍(nは1以上の整数)の角度間隔をあけて形成することができる。例えば、60°の1/2倍の角度間隔(30°)をあけて形成して、溝部の数を12個とすることができる。この場合、溝部の数(12)は、6個の係止片355の数の2倍になる。そのため、抜け止め金具351を嵌合用段部349から取り外してから、再度抜け止め金具351を嵌合用段部349に取り付ける際に、前回使用していた6個の溝部と異なる別の6個の溝部に6個の係止片355を挿入することにより、新たな6個の溝部を利用して、抜け止め金具351をしっかりと取付けることができる。
上記の各実施の形態は、ステッピングモータに本発明を適用したものであるが、本発明を適用できるモータはステッピングモータに限定されるものではない。
本発明によれば、ボールベアリングをエンドブラケットのベアリング嵌合孔内に簡単に固定することができて、ボールベアリングの外輪部とエンドブラケットとの間で滑りが生じるのを防いでクリープ現象が発生するのを防止することができる。
特に本発明では、抜け止め金具を用いてボールベアリングの固定を行うので、抜け止め金具を嵌合用段部に押し込むだけで、抜け止め金具の複数の係止片の先端部が嵌合用段部を囲む第4の壁面(嵌合用段部の壁面)に食い込み、ボールベアリングがエンドブラケットに固定される。そのため、ボールベアリングをエンドブラケットに単純な作業で容易に固定できる。また、抜け止め金具を嵌合用段部に押し込むと、抜け止め金具の複数の係止片が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で複数の係止片の先端部が嵌合用段部を囲む第4の壁面(嵌合用段部の壁面)に食い込んだ状態になるため、ボールベアリングをエンドブラケットに強固に固定できる。
1 ロータ
3 ステータ
5,7 ボールベアリング
9,11 エンドブラケット
13 ロータ部材
15 シャフト
27 内輪部
29 外輪部
31 転動体
33 バネ部材
45 ベアリング嵌合孔
45b 第1の壁面
45c 第2の壁面
49 嵌合用段部
49a 第3の壁面
49b 第4の壁面
51 抜け止め金具
53 リング部
55 係止片

Claims (11)

  1. ロータ部材及び該ロータ部材が固定されたシャフトを有するロータと、
    内部で前記ロータ部材が回転するように前記シャフトの径方向の外側に配置されたステータと、
    内輪部と外輪部との間に複数の転動体が配置された構造を有して、前記シャフトの両端を回転自在に支持する一対のボールベアリングと、
    前記シャフトの前記径方向に延びる第1の壁面と前記第1の壁面と連続し且つ前記シャフトの周方向及び軸線方向の両方向に延びる第2の壁面とにより囲まれて構成されて、1つの前記ボールベアリングが嵌合されるベアリング嵌合孔を有し、前記ベアリング嵌合孔に嵌合された前記ボールベアリングが前記ロータ部材と対向するように、前記ステータの両端に取り付けられる一対のエンドブラケットと、
    前記一対のボールベアリングの一方のボールベアリングの前記内輪部と前記ロータ部材との間に配置されて、前記内輪部と前記ロータ部材とを離間させる方向の予圧を発生するバネ部材とを備えているモータにおいて、
    前記一対のエンドブラケットには、前記第2の壁面に連続し且つ前記径方向に延びる第3の壁面と前記第3の壁面に連続し前記周方向及び前記軸線方向に延びる第4の壁面とにより囲まれて構成され、前記ベアリング嵌合孔に嵌合された前記ボールベアリングを前記ベアリング嵌合孔内に固定する抜け止め金具が嵌合される環状の嵌合用段部がそれぞれ形成されており、
    前記一対のエンドブラケットの前記嵌合用段部が形成された部分の硬度は、前記抜け止め金具の硬度よりも小さく、
    前記抜け止め金具は、前記ボールベアリングの前記外輪部と当接するリング部と該リング部に一体に設けられて前記第4の壁面に係止される複数の係止片とを備え、
    前記複数の係止片は、前記リング部の周方向に所定の角度間隔をあけて配置され且つ前記リング部から前記リング部の径方向外側に延びており、
    前記抜け止め金具の材質並びに前記複数の係止片及び前記嵌合用段部の形状は、前記嵌合用段部内に前記抜け止め金具を押し込む際に、前記抜け止め金具の押し込み方向とは反対方向に前記複数の係止片が撓んだ状態となり且つ前記複数の係止片が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で前記複数の係止片の先端部が前記第4の壁面に食い込んだ状態になるように定められていることを特徴とするモータ。
  2. エンドブラケットのベアリング嵌合孔に嵌合されたボールベアリングと、前記ボールベアリングで支持されるシャフトに固定されたロータ部材との間に配置されて、前記ボールベアリングの内輪部と前記ロータ部材とを離間させる方向の予圧を発生するバネ部材を備えたモータにおいて、
    前記エンドブラケットには、前記ベアリング嵌合孔に嵌合された前記ボールベアリングを前記ベアリング嵌合孔内に固定する抜け止め金具が嵌合される環状の嵌合用段部が形成されており、
    前記エンドブラケットの前記嵌合用段部が形成された部分の硬度は、前記抜け止め金具の硬度よりも小さく、
    前記抜け止め金具は、前記ボールベアリングの外輪部と当接する当接部と該当接部に一体に設けられて前記嵌合用段部に係止される複数の係止片とを備え、
    前記複数の係止片は、前記当接部の周方向に所定の角度間隔をあけて配置され且つ前記当接部から前記シャフトの径方向外側に延びており、
    前記抜け止め金具の材質並びに前記複数の係止片及び前記嵌合用段部の形状は、前記複数の係止片の先端部が前記嵌合用段部の壁面に食い込んだ状態になるように定められていることを特徴とするモータ。
  3. 前記抜け止め金具の材質並びに前記複数の係止片及び前記嵌合用段部の形状は、前記嵌合用段部内に前記抜け止め金具を押し込む際に、前記抜け止め金具の押し込み方向とは反対方向に前記複数の係止片が撓んだ状態となり且つ前記複数の係止片が撓んだ状態から元の状態に戻ろうとする弾発力で前記複数の係止片の先端部が前記嵌合用段部の壁面に食い込んだ状態になるように定められていることを特徴とする請求項2に記載のモータ。
  4. 前記所定の角度間隔は一定の角度間隔であり、
    前記嵌合用段部の外側縁部には、前記反対方向及び前記径方向の内側に向かって開口する複数の引き出し用溝部が前記一定の角度間隔をあけて形成されており、
    前記引き出し用溝部の前記周方向に測った長さ寸法は、前記係止片を前記周方向に測った長さ寸法よりも大きく、前記引き出し用溝部の前記押し込み方向に形成された底面の位置は、前記嵌合用段部の前記壁面に食い込んだ前記係止片の前記先端部の位置よりも前記押し込み方向側に位置している請求項3に記載のモータ。
  5. 前記嵌合用段部の外側縁部には、前記反対方向及び前記径方向の内側に向かって開口する複数の押し込み用溝部が前記一定の角度間隔をあけて形成されており、
    前記押し込み用溝部の前記周方向に測った長さ寸法は、前記係止片を前記周方向に測った長さ寸法よりも大きく、前記押し込み用溝部の前記押し込み方向に形成された底面は前記径方向の内側に向かうに従って深さ寸法が大きくなるように傾斜しており、前記引き出し用溝部の前記底面よりも前記反対方向に位置している請求項4に記載のモータ。
  6. 前記嵌合用段部の外側縁部には、隣接する2つの前記引き出し用溝部の間に、前記径方向の外側に向かって傾斜する傾斜面がそれぞれ形成されている請求項4に記載のモータ。
  7. 前記所定の角度間隔は一定の角度間隔であり、
    前記嵌合用段部の外側縁部には、前記反対方向及び前記径方向の内側に向かって開口する複数の引き出し用溝部が前記一定の角度間隔をあけて形成されており、
    前記引き出し用溝部の前記周方向に測った長さ寸法は、前記係止片を前記周方向に測った長さ寸法よりも大きく、前記引き出し用溝部の前記押し込み方向に形成された底面の位置は、前記第4の壁面に食い込んだ前記係止片の前記先端部の位置よりも前記押し込み方向側に位置している請求項1に記載のモータ。
  8. 前記嵌合用段部の外側縁部には、前記反対方向及び前記径方向の内側に向かって開口する複数の押し込み用溝部が前記一定の角度間隔をあけて形成されており、
    前記押し込み用溝部の前記周方向に測った長さ寸法は、前記係止片を前記周方向に測った長さ寸法よりも大きく、前記押し込み用溝部の前記押し込み方向に形成された底面は前記径方向の内側に向かうに従って深さ寸法が大きくなるように傾斜しており、前記引き出し用溝部の前記底面よりも前記反対方向に位置している請求項7に記載のモータ。
  9. 前記嵌合用段部の外側縁部には、隣接する2つの前記引き出し用溝部の間に、前記径方向の外側に向かって傾斜する傾斜面がそれぞれ形成されている請求項7に記載のモータ。
  10. ロータ部材及び該ロータ部材が固定されたシャフトを有するロータと、
    内部で前記ロータ部材が回転するように前記シャフトの径方向の外側に配置されたステータと、
    内輪部と外輪部との間に複数の転動体が配置された構造を有して、前記シャフトの両端を回転自在に支持する一対のボールベアリングと、
    前記シャフトの径方向に延びる第1の壁面と前記第1の壁面と連続し且つ前記シャフトの周方向及び軸線方向の両方向に延びる第2の壁面とにより囲まれて構成されて、1つの前記ボールベアリングが嵌合されるベアリング嵌合孔を有し、前記ベアリング嵌合孔に嵌合された前記ボールベアリングが前記ロータ部材と対向するように、前記ステータの両端に取り付けられる一対のエンドブラケットと、
    前記一対のボールベアリングの一方のボールベアリングの前記内輪部と前記ロータ部材との間に配置されて、前記内輪部と前記ロータ部材とを離間させる方向の予圧を発生するバネ部材とを備えているモータにおいて、
    前記一対のエンドブラケットには、前記第2の壁面に連続し且つ前記径方向に延びる第3の壁面と前記第3の壁面に連続し前記周方向及び前記軸線方向に延びる第4の壁面とにより囲まれて構成され、前記ベアリング嵌合孔に嵌合された前記ボールベアリングを前記ベアリング嵌合孔内に固定する抜け止め金具が嵌合される環状の嵌合用段部がそれぞれ形成されており、
    前記一対のエンドブラケットの前記嵌合用段部が形成された部分の硬度は、前記抜け止め金具の硬度よりも小さく、
    前記抜け止め金具は、前記ボールベアリングの前記外輪部と当接するリング部と該リング部に一体に設けられて前記第4の壁面に係止される複数の係止片とを備え、
    前記複数の係止片は、前記リング部の周方向に一定の角度間隔をあけて配置され且つ前記リング部から前記リング部の径方向の外側に延びており、
    前記嵌合用段部の外側縁部には、前記一定の角度間隔の1/n(nは1以上の整数)倍の角度間隔をあけて、前記抜け止め金具の前記嵌合用段部内への押し込み方向とは反対の方向及び前記径方向の内側に向かって開口する複数の溝部が形成されており、
    前記溝部の前記周方向に測った長さ寸法は、前記係止片を前記周方向に測った長さ寸法よりも大きく、また前記溝部の前記押し込み方向に形成された底面の位置は、前記抜け止め金具の前記複数の係止片の先端部が前記複数の溝部に挿入されて前記抜け止め金具が前記嵌合用段部に嵌合された状態で、前記リング部が前記ボールベアリングの前記外輪部と当接するように定められており、
    前記抜け止め金具は、前記抜け止め金具の前記複数の係止片が前記複数の溝部に挿入されて前記抜け止め金具が前記嵌合用段部に嵌合された状態から、前記周方向に所定の角度回動されて、前記複数の係止片の先端部が前記第4の壁面に食い込んだ状態になっていることを特徴とするモータ。
  11. 前記シャフトの一方の前記ボールベアリングの前記内輪部と前記ロータ部材との間に位置する部分の形状は、前記一方のボールベアリングから前記ロータ部材に向かうにしたがって径寸法が大きくなるように定められており、
    前記バネ部材は、前記シャフトの前記部分が内部を貫通するコイルバネからなる請求項1に記載のモータ。
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