JP6002718B2

JP6002718B2 - 軸受装置及びモータ

Info

Publication number: JP6002718B2
Application number: JP2014134919A
Authority: JP
Inventors: 純貴佐藤; 武宮坂
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: JP2016011740A; US20150377300A1; US9739314B2; CN105275989A

Description

本発明は、例えばロータを回転可能に軸支する軸受装置及びこれを備えたモータに関する。

従来からロータの回転子軸を回転可能に軸支する軸受があり、軸受を固定子に支持する装置として固定子ハウジングが用いられていた。筒状の固定子ハウジングの筒体内に軸受設けて回転子軸を回転可能に軸支し、筒体外周に固定子コアが組み付けられるようになっている。
固定子ハウジングとしては、様々な形状に切削加工しやすいことから、例えば真鍮等の金属部品が用いられていた。金属製の固定子ハウジングの内部に焼結軸受が圧入され、外周側に固定子コアが嵌め込まれて接着固定されていた。

一方、主にコスト面の要求により固定子ハウジングを真鍮等の金属ではなく、樹脂製で製造されたものも従来から存在する。軸受が固定子ハウジングに対して軸方向にずれるのを防止するため、固定子ハウジングの一端側に軸受の軸方向の移動を規制する移動規制部を設けた軸受構造体が提案されている（特許文献１参照）。

特許第５０３９４９１号公報

しかしながら、上述した樹脂製の固定子ハウジングは、軸受を圧入する方法のため圧入する際に固定子ハウジングの内径歪が発生しやすく、そのため回転サイジングという後工程が必要な場合があった。また、圧入後も移動規制部を設けたとはいえ軸方向だけであり、ヒートショックなどにより樹脂製の固定子ハウジングにクラックが生じたり、固定子ハウジングと軸受間の圧入の締め付けが弱まったりして、モータの回転に伴い軸受が固定子ハウジング内でわずかではあるが回転してしまい、結果として軸受と固定子ハウジングの組立精度が低下してしまうということもある。また、軸受を圧入ではなく、すきま嵌めにしてしまうと回転が発生するのは勿論のこと組立精度がより低下してしまうという課題があった。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、金属製の軸受部を樹脂製の軸受ハウジングに対して回り止めしかつ軸方向に抜け止めして精度よく組み付けられ、低コスト化を実現した軸受装置及びこれを備えて低コストで組立性を向上させたモータを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
筒状の軸受ハウジング内に回転子軸を回転可能に軸支する軸受部が嵌入される一端側筒孔と前記軸受部が突き当てられる他端側筒孔底部が形成された軸受装置であって、樹脂製の前記軸受ハウジングの筒孔壁面と前記軸受部の外周面に、互いに凹凸嵌合する凹溝及び凸条が軸線方向に沿って設けられており、前記一端側筒孔壁面には、塑性変形可能な抜け止め突部が周方向に複数箇所に突設されており、前記凹溝と前記凸条を凹凸嵌合させたまま他端側筒孔底部に突き当てて嵌入された前記軸受部の一端側端面に前記抜け止め突部が熱溶着されて軸線方向に抜け止めされていることを特徴とする。

上記構成によれば、樹脂製の軸受ハウジングを用いることで低コスト化を実現することができる。また、軸受部が軸受ハウジングの一端開口より凹溝と凸条を位置合わせして他端側筒孔底部に突き当たるまで嵌入されるので、軸受部を圧入していなくても軸受ハウジングに回り止めされて組み付けられる。また、軸受部を圧入することなく軸受ハウジングに組み付けることができるので内径にゆがみが発生することはなく、回転サイジングなどの後工程も不要になる。
また、軸受ハウジングの一端側筒孔壁面に形成された抜け止め突部を軸受部の端面に重なるように変形させて組み付けられるので、軸受部を軸線方向に抜け止めして組み付けられる。よって、樹脂製の軸受ハウジングに対して軸受部を熱や圧入による変形を伴うことなく、組立精度を維持して組み付けることができる。

前記抜け止め突部は、熱かしめされて前記軸受部の端面に先端部を重ねて溶着されていることが好ましい。これにより、接着剤を用いなくとも金属製軸受部を樹脂製軸受ハウジングに抜け止め固定することができる。
尚、熱かしめとは、熱板方式、超音波方式、赤外線方式、誘導方式などの加熱手段を含み、軸受ハウジングに対して何らかの方法で熱を発生させて、変形させることで軸受部をかしめる方法をいう。

前記軸受ハウジングの筒孔壁面には軸線方向に沿って凸条が形成され、前記軸受部の外周面には凹溝が形成されていることが好ましい。軸受ハウジングは例えば射出成形により樹脂成形され、軸受部は例えば含油焼結軸受の場合は成形型で成形できるため対向面に凹凸形状を形成することができる。これにより、軸受ハウジング内に軸受部を圧入することなく組み付け易くなるうえに一旦軸受部が軸受ハウジング内に組み付けられると回り止めすることができる。

前記軸受部の外周面に設けられた凹溝の数は、前記軸受ハウジングの筒孔壁面に設けられた凸条の数より多く形成されていることが好ましい。これにより、軸受ハウジングに軸受部を嵌入する際の作業性が向上する。

また、軸受部は含油焼結軸受などの金属製であってもよい。この場合には、金属製の軸受部を樹脂製の軸受ハウジングに内径にゆがみが発生することなく精度よく組み付けることができる。

また、モータにおいては、上述したいずれかの軸受装置の軸受ハウジング外周面に固定子コアが組み付けられ、軸受ハウジング内に組み付けられた軸受部に回転子軸が嵌め込まれてロータが回転可能に軸支されていることが好ましい。これにより、低コストで組立性の良いモータを提供することができる。

上述したように金属製の軸受部を樹脂製の軸受ハウジングに対して回り止めしかつ軸方向に抜け止めして精度よく組み付けられ、低コスト化を実現した軸受装置及びこれを備えて低コストで組立性を向上させたモータを提供することができる。

軸受装置の上視図、正面図、下視図、矢印Ｐ−Ｐ方向断面図、矢印Ｑ−Ｑ方向断面図、Ｘ部分拡大断面図である。抜け止め突起のかしめ前後の形態を示す部分断面図である。軸受ハウジングと金属軸受部が分解された正面図、下視図、矢印Ｒ−Ｒ方向断面図、斜視図である。ブロワ装置の上視図及び矢印Ｓ−Ｓ方向断面図である。

以下、本発明に係る軸受装置及びモータの一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、一例としてモータを備えたブロワ装置の概略構成について図４を参照して説明する。
図４（Ａ）（Ｂ）において、軸受装置１の軸受ハウジング２の外周面に固定子３が組み付けられている。ロータ４は回転子軸５が樹脂製の軸受ハウジング２内に組み付けられた金属製の軸受部６に嵌め込まれて回転可能に軸支されている。軸受ハウジング２に用いられる樹脂材としては寸法精度に優れ、射出成形可能なＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド；Poly Phenylene Sulfide樹脂）が好適に用いられる。軸受部６としては、例えばすべり軸受（含油焼結軸受）が用いられる。

図４（Ｂ）に示すように、回転子軸５の一端に対してロータヨーク７が例えば接着、圧入、焼嵌め等により一体に組み付けられる。ロータヨーク７は開口を有するカップ形状をしており、内周面には環状のロータマグネット８が設けられている。また、ロータヨーク７の天板外面にはインペラ９が圧入、接着等により一体に組み付けられている。図４（Ａ）に示すインペラ９は、ブロワ装置の図示しないケーシング内で渦流を発生させて送風するようになっている。

図１（Ｄ）に示すように、軸受装置１は、筒状に成形された軸受ハウジング２の筒孔内に、回転子軸５を回転可能に軸支する金属製の軸受部６が組み付けられている。一例をあげればＰＰＳ樹脂製の軸受ハウジング２に金属製の軸受部６（含油焼結軸受）が嵌入（若しくは軽圧入）されている。軸受部６の外周面には凹溝６ａが（図３（Ａ）（Ｄ）参照）軸線方向に沿って設けられ、軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂ（ハウジング内周面）には凸条２ａが軸線方向に沿って設けられている（図３（Ｃ）（Ｄ）参照）。互いに凹凸嵌合する凹溝６ａ及び凸条２ａは周方向で複数箇所に形成されている（図１（Ｃ）（Ｅ）（Ｆ）参照）。軸受ハウジング２は例えば射出成形により樹脂成形され、軸受部６は例えば含油焼結軸受の場合は成形型で成形できるため対向面に凹凸形状を形成することができる。含油焼結軸受は、金属材料の混合、成形、焼結、サイジング、真空含油などの工程を経て製造される。これにより、凹溝６ａを凸条２ａと位置合わせして軸受部６を軸受ハウジング２の一端開口２ｋから嵌入することで組み付けられるため、軸受部６を圧入することなく組み付け易くなるうえに一旦軸受部６が軸受ハウジング２内に組み付けられると回り止めすることができる。

軸受部６の外周面に設けられた凹溝６ａの数は、軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂに設けられた凸条２ａの数と同数（例えば６カ所）でもよいが、凸条２ａの数（例えば３カ所）より凹溝６ａの数が多く（例えば６カ所）形成されていてもよい。これにより、軸受ハウジング２を軸受部６に嵌入する際の作業性が向上する。

また、図１（Ｃ）（Ｇ）及び図３（Ｂ）に示すように、軸受ハウジング２の一端側筒孔壁面２ｂには抜け止め突部２ｃが周方向に複数箇所（例えば６カ所）に形成されている。これらの抜け止め突部２ｃは、熱かしめにより軸受部６の端面６ｂに重なるように変形される（図２（Ａ）（Ｂ）参照）。尚、熱かしめとは、熱板方式、超音波方式、赤外線方式、誘導方式などの加熱手段を含み、樹脂製の軸受ハウジング２に対して何らかの方法で熱を発生させて、変形させることで軸受部６をかしめる方法をいう。これにより、接着剤を用いなくとも金属製の軸受部６を樹脂製の軸受ハウジング２に抜け止め固定することができる。

図１（Ｂ）（Ｄ）に示すように軸受ハウジング２の外周面には段付き部２ｄが形成されている。この段付き部２ｄには固定子コア３ａが組み付けられる（図４（Ｂ）参照）。図４（Ｂ）において固定子コア３ａには極歯３ｂが放射状に形成されており、インシュレータ３ｃにより覆われている。各極歯３ｂにはモータコイル３ｄが巻き付けられている。各極歯３ｂの磁束作用面（外周面）は、ロータマグネット８と対向配置されている。また、図１（Ａ）（Ｄ）に示すように、段付き部２ｄの上端側には周溝２ｅが軸受ハウジング２の外周面を周回して形成されている。

また、図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｇ）に示すように、軸受ハウジング２の外周にはフランジ部２ｆが設けられている。このフランジ部２ｆには孔２ｇが設けられている。図４（Ｂ）に示すように軸受ハウジング２は、ケース体１０の貫通孔１０ａに他端側をフランジ部２ｆがケース体１０と重なり合うまで嵌め込まれて孔２ｇにねじやボスなどを貫通させて図示しない構造体と組み付けられる。軸受部６に嵌め込まれた回転子軸５の軸端近傍には抜け止めワッシャー２ｈが嵌め込まれ、軸端を軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂに設けられたスラストカバー２ｉによって支持されて組み付けられる。スラストカバー２ｉにはスラスト受け２ｊ（例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材）が設けられている。また、ケース体１０には、ロータ４のロータマグネット８の磁極位置を検出するセンサ基板１１が設けられている。

ここで軸受装置１の組み付け作業の一例について図１乃至図３を参照して説明する。先ず図３（Ａ）（Ｄ）に示すように、軸受部６が軸受ハウジング２の一端開口２ｋより凹溝６ａと凸条２ａを位置合わせして嵌入される。また、軸受部６を凹溝６ａと凸条２ａが嵌合したまま軸受ハウジング２の他端側筒孔底部２ｌ（図３（Ｃ）、図１（Ｄ）参照）に突き当たるまで嵌入させる。軸受部６が軸受ハウジング２と嵌合した状態を図１（Ｄ）に示す。

次いで軸受ハウジング２の一端側筒孔壁面２ｂに形成された抜け止め突部２ｃ（図２（Ａ）参照）を、軸受部６の端面６ｂに重なるように熱かしめにより変形させて溶着させる。抜け止め突部２ｃを熱かしめした状態を図２（Ｂ）に示す。尚、軸受部６に端面６ｂには、予め抜け止め突部２ｃを熱かしめするための段差部６ｃが形成されていてもよい。これにより、軸受部６は軸受ハウジング２に対して軸線方向に抜け止めされて組み付けられる。

また、モータは、図４（Ｂ）に示すように、軸受装置１をセンサ基板１１が組み付けられたケース体１０に組み付けられ、固定子３及びロータ４が順次組み付けられる。固定子３は、固定子コア３ａはインシュレータ３ｃにより覆われ各極歯３ｂにはモータコイル３ｄが巻かれたものが軸受ハウジング２の段付き部２ｄに組み付けられる。固定子コア３ａは、軸受ハウジング２の一部を熱かしめにより溶着させて組み付けられてもよい。また、インペラ９が組み付けられたロータ４は、回転子軸５を軸受部６の軸孔に挿通して抜け止めワッシャー２ｈが嵌め込まれ、軸端を軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂに装着されるスラストカバー２ｉのスラスト受け２ｊに支持されて組み付けられる。

以上説明したように、樹脂製の軸受ハウジング２を用いることで低コスト化を実現することができる。また、金属製の軸受部６が軸受ハウジング２の一端開口２ｋより凹溝６ａと凸条２ａを位置合わせして軸受ハウジング２の他端側筒孔底部２ｌに突き当たるまで嵌入されるので、軸受部６が軸受ハウジング２に回り止めされて組み付けられる。また、軸受部６を圧入することなく軸受ハウジング２に組み付けることができるので内径にゆがみが発生することはなく、回転サイジングなどの後工程も不要になる。
また、軸受ハウジング２の一端側筒孔壁面２ｂに形成された抜け止め突部２ｃを軸受部６の端面６ｂに重なるように変形させて軸線方向に抜け止めされて組み付けられる。よって、樹脂製の軸受ハウジング２に対して金属製の軸受部６を熱や圧入による変形を伴うことなく、組立性良く組み付けることができる。

また、モータにおいては、上述した軸受装置１の軸受ハウジング２の外周面に固定子コア３ａが組み付けられて熱かしめにより抜け止めされて組み付けられ、回転子軸５が軸受ハウジング２に組み付けられた軸受部６に嵌め込まれてロータ４が回転可能に軸支されているので、低コストで組立性の良いモータを提供することができる。

尚、軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂに凸条２ａ、軸受部６の外周面に凹溝６ａを設けたが、軸受ハウジング２側に凹溝、軸受部６側に凸条を設けてもよい。
また、軸受ハウジング２に嵌入される軸受部６として含油焼結軸受を例示したが、他の滑り軸受、例えば流体動圧軸受や空気軸受等であってもよい。

１軸受装置２軸受ハウジング２ａ凸条２ｂ筒孔壁面２ｃ抜け止め突部２ｄ段付き部２ｅ周溝２ｆフランジ部２ｇ孔２ｈ抜け止めワッシャー２ｉスラストカバー２ｊスラスト受け２ｋ開口２ｌ筒孔底部３固定子３ａ固定子コア３ｂ極歯３ｃインシュレータ３ｄモータコイル４ロータ５回転子軸６軸受部６ａ凹溝６ｂ端面７ロータヨーク８ロータマグネット９インペラ１０ケース体１１センサ基板

Claims

筒状の軸受ハウジング内に回転子軸を回転可能に軸支する軸受部が嵌入される一端側筒孔と前記軸受部が突き当てられる他端側筒孔底部が形成された軸受装置であって、
樹脂製の前記軸受ハウジングの筒孔壁面と前記軸受部の外周面に、互いに凹凸嵌合する凹溝及び凸条が軸線方向に沿って設けられており、
前記一端側筒孔壁面には、塑性変形可能な抜け止め突部が周方向に複数箇所に突設されており、前記凹溝と前記凸条を凹凸嵌合させたまま他端側筒孔底部に突き当てて嵌入された前記軸受部の一端側端面に前記抜け止め突部が熱溶着されて軸線方向に抜け止めされていることを特徴とする軸受装置。
前記抜け止め突部は、熱かしめされて前記軸受部の端面に先端部を重ねて溶着されている請求項１記載の軸受装置。
前記軸受ハウジングの筒孔壁面には軸線方向に沿って凸条が形成され、前記軸受部の外周面には凹溝が形成されている請求項１又は請求項２記載の軸受装置。
前記軸受部の外周面に設けられた凹溝の数は、前記軸受ハウジングの筒孔壁面に設けられた凸条の数より多く形成されている請求項３記載の軸受装置。
前記軸受部は金属製である請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の軸受装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の軸受装置の前記軸受ハウジング外周面に固定子コアが組み付けられ、前記軸受ハウジング内に組み付けられた前記軸受部に回転子軸が嵌め込まれてロータが回転可能に軸支されたモータ。