JP6076670B2

JP6076670B2 - モータ

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Publication number: JP6076670B2
Application number: JP2012221345A
Authority: JP
Inventors: 西舘　正弘; 正弘西舘
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: JP2014075890A

Description

本発明は、軸受の油漏れを防止するモータに関する。

軸受の油漏れを防止するモータとして、例えば、特許文献１には、図７に示すように、回転軸１０１の軸受である含油軸受１０２と、含油軸受１０２の外周部に位置し含油軸受の油を保持する手段１０３と、含油軸受１０２と摺動可能に面接触して回転軸１０１に固定した固定ワッシャ１０４とを具備したモータが記載されている。このモータでは、固定ワッシャ１０４は、常に、回転軸１０１と一体となって回転するため、含油軸受１０２と摺動可能な接触面において、回転軸１０１の回転時にはワッシャ１０４の渦流ポンプ作用が生じ、静止時には毛細管現象及び表面張力により含油軸受１０２とワッシャ１０４との接触面で含油軸受１０２の油が吸い上げられて保持される。

実開昭６３−２０２１５１号公報

しかしながら、このようなモータは、軸受がモータの外部に直接露出しているため、軸受の油が漏れないことをさらに要求される装置（例えば、食品を扱う装置）に使用するには更なる改善が求められている。また、この軸受に外部から異物が付着すると軸受の油の品質が低下してしまいモータの信頼性が低下してしまう恐れがある。

そこで本発明は、従来技術が抱える上記課題を解決し得るモータを提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１のモータは、
ラジアル軸受を含む静止部材と、前記ラジアル軸受に回転支持され、前記静止部材の下方に突出する回転軸を有するロータを備えるモータにおいて、
前記ラジアル軸受の下方において前記回転軸に装着された第１部材と、
前記ラジアル軸受の外周に固定された第２部材を有し、
前記第１部材は、上方向に開放された上側凹部と下方向に開放された下側凹部を有し、
前記第２部材は、前記下側凹部の外周部を下方から全周覆っており、前記第１部材よりも下側に上方向に開放された環状凹部を有することを特徴とする。

本発明のモータは、更なる好ましい特徴として、
「前記下側凹部の外周部は、前記環状凹部の内周部より径方向外側に位置していること」、
「前記第１部材の外周下端部は、前記環状凹部内に挿入されていること」、
「前記第１部材は、前記回転軸に固定された環状部と、前記環状部の上面から突出された上側突起部と、前記環状部の下面から突出された下側突起部を有し、
前記上側凹部は、前記環状部と前記上側突起部により形成され、
前記下側凹部は、前記環状部と前記下側突起部により形成されていること」、
「前記第２部材は、前記静止部材に装着された外側円筒部と、前記外側円筒部の内側に形成された内鍔部と、前記内鍔部の内周に形成された内側円筒部を有し、
前記環状凹部は、前記外側円筒部と前記内側円筒部の間に形成されていること」、
「前記第１部材は、前記ラジアル軸受に当接していること」、
を含む。

本発明のモータによれば、回転軸に装着された第１部材と静止部材に固定された第２部材により、モータ外部への油漏れや、ラジアル軸受への異物の付着を効果的に抑制することができる。

本発明の第１の実施形態例に係るブラシレスモータの内部断面図である。図１における要部拡大図である。本発明の第２の実施形態例に係るブラシレスモータの内部断面図である。図３における要部拡大図である。第１部材の変形例（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）と第２部材の変形例（ｅ）（ｆ）を説明するための断面図である。第１部材の別の変形例を説明するための断面図である。従来技術のモータを説明する図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に説明する。
なお、本明細書では、図１の上方向を「上方」と呼び、下方向を「下方」と呼ぶ。また、上下方向は、モータが実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。

（第１の実施形態例）
本発明の第１の実施形態例に係るモータ１を図１と図２を用いて説明する。

本例のモータ１は、軸受１１を含む静止部材１０と、軸受１１に回転支持される回転軸２１を有するロータ２０と、回転軸２１に装着された第１部材３０と、静止部材１０に固定された第２部材４０を有するブラシレスモータである。

静止部材１０は、軸受１１と、ベースプレート１２と、ステータ基板１３と、ステータコア１４と、ケース１５を有する。

軸受１１は、銅、鉄等からなる合金を焼結した円筒状の焼結含油軸受であり、後述の回転軸２１のラジアル方向を回転支持するラジアル軸受である。

ベースプレート１２は、鉄製からなり、軸受１１の外周を保持する筒状の軸受保持部１２ａと、この軸受保持部１２ａの下端から径方向外側に一体に延びるプレート部１２ｂを有している。この軸受保持部１２ａ内の下側には段差部が設けられており、軸受１１との間に圧入凹部１２ｃが設けられている。

ステータ基板１３は、後述のロータ２０の回転数や回転角を磁気的に検出できる不図示のホール素子を有しており、プレート部１２ｂの上面に配されている。
ステータコア１４は、軸受保持部１２ａの外周に固定されている。ステータコア１４は複数のティースを有し、その外周には巻線１４ａが巻回されている。
ケース１５は、円筒部１５ａと、この円筒部１５ａの上部開口を閉塞する天蓋部１５ｂを有し、円筒部１５ａの下端がプレート部１２ｂの外周にかしめられている。このケース１５の天蓋部１５ｂにはスラストプレート１６が配置されている。

以上の構成を有する静止部材１０では、軸受保持部１２ａの下端が開放されており、軸受１１の下端は静止部材１０から露出している。

ロータ２０は、回転軸２１と、ロータヨーク２２と、駆動用マグネット２３を有する。
回転軸２１は軸受１１により回転自在に軸支されており、その上端はスラストプレート１６に当接されている。

回転軸２１の上側にはロータヨーク２２が圧入され、ロータヨーク２２の内側には駆動用マグネット２３が固定されている。この駆動用マグネット２３の内周面は、ステータコア１４の外周面に対向して配されている。
なお、本例では駆動マグネット２３の磁気中心がステータコア１４の磁気中心より軸方向下方に配されているため、ロータ２０はステータコア１４に対し上方に付勢され、回転軸２１はスラストプレート１６に当接した状態で回転する。

第１部材３０は、硬質樹脂材料または焼結材料により形成されており、軸受１１の下方において回転軸２１に装着されている。
この第１部材３０は、軸受１１に非接触に配されており、上方向に開放された上側凹部３４と下方向に開放された下側凹部３５を有している。
具体的には、本例の第１部材３０は、内周が回転軸２１に固定された環状部３１と、環状部３１の上面から突出された上側突起部３２と、環状部３１の下面から突出された下側突起部３３を有している。そして、上側凹部３４は、環状部３１と上側突起部３２により溝状に形成され、下側凹部３５は、環状部３１と下側突起部３３により溝状に形成されている。
なお、上側突起部３２と下側突起部３３は、環状部３１の外周にそれぞれ円筒状に形成されているものである。

第２部材４０は、硬質樹脂材料または金属材料または焼結材料により形成されており、回転軸２１と第１部材３０に非接触状態で静止部材１０に固定されている。

この第２部材４０は、第１部材３０の下側凹部３５の外周部（本例では、下側突起部３３の内周部３３ａ）を下方から全周覆っている。
また、第２部材４０は、第１部材３０よりも下側に上方向に開放された環状凹部４１を有している。具体的には、本例の第２部材４０は、静止部材１０に装着された外側円筒部４２と、外側円筒部４２の内側に形成された内鍔部４３と、内鍔部４３の上側に形成された内側円筒部４４を有している。そして、外側円筒部４２と内側円筒部４４の間に環状凹部４１が形成されており、この環状凹部４１は第１部材３０よりも下側に位置している。
なお、外側円筒部４２は、軸受１１の外周に配されており、その上端部は、圧入凹部１２ｃの上端面に当接した状態で軸受保持部１２ａと軸受１１間に圧入され固定されている。

また、下側凹部３５の外周部（本例では、下側突起部３３の内周部３３ａ）は、環状凹部４１の内周部（本例では、内側円筒部４４の内周部４４ａ）よりも径方向外側に位置している。

また、第１部材３０の外周下端部（本例では、下側突起部３３の下端）は、環状凹部４１内に挿入されている。すなわち、下側突起部３３が、内側円筒部の内周部４４ａの径方向外側にあると共に内側円筒部４４と径方向に一部重畳して配されることにより、下側突起部３３の下端が環状凹部４１内に挿入されている。

このように、本例のモータでは、軸受１１の下方において回転軸２１に装着された第１部材３０は、上方向に開放された上側凹部３４と下方向に開放された下側凹部３５を有している。
そのため、軸受の内周側から回転軸２１を伝わって流下する油は、第１部材３０の上側凹部３４内に溜まることができるため、軸受内周側の油が外部に漏れるのを効果的に抑制することができる。
また、本例のモータでは、静止部材１０に固定された第２部材４０は、第１部材３０よりも下側に上方向に開放された環状凹部４１を有している。
そのため、軸受の外周側から流下する油は、第２部材４０の環状凹部４１内に溜まることができるため、軸受外周側の油が外部に漏れるのを効果的に抑制することができる。
さらに、本例のモータでは、第１部材３０は下方向に開放された下側凹部３５を有しており、第２部材４０は下側凹部３５の外周部（本例では、下側突起部３３の内周部３３ａ）を下方から全周に亘って覆っている。
そのため、モータをどのような向きで使用する際にも、空気中に漂う異物や飛散してきた異物が軸受１１に付着するのを効果的に抑制することができる。

また、本例のモータでは、下側凹部３５の外周部（本例では、下側突起部３３の内周部３３ａ）は、環状凹部４１の内周部（本例では、内側円筒部４４の内周部４４ａ）より径方向外側に位置している。
そのため、軸受内周側から回転軸２１を伝わって流下した油が上側凹部３４から溢れたとしても、その油は上側突起部３２外周から下側突起部３３を介して環状凹部４１内に溜まることができるため、軸受内周側の油が外部に漏れるのをより一層効果的に抑制することができる。

また、本例のモータでは、第１部材３０の外周下端部（本例では、下側突起部３３の下端）は、環状凹部４１内に挿入されている。
そのため第１部材３０と第２部材４０が効果的にラビリンス構造を形成するため、空気中に漂う異物や飛散してきた異物が軸受１１に付着するのをより一層効果的に抑制することができる。

以上のように、本例のモータは、静止部材から突出する回転軸先端が上下方向どちらに配されても、軸受の油が外部に漏れにくくできると共に、外部からの異物がラジアル軸受に付着しにくくできる。よって、軸受の油が漏れないことを厳しく要求される装置（例えば、食品を扱う装置）に使用できる高信頼性のモータができる。

（第２の実施形態例）
図３は、本発明の第２の実施形態例に係るモータの断面図を示す。図４は、図３における要部拡大図である。図３と図４において、図１または図２中の符号と同一の符号は同等の部材を指しており、詳細な説明は省略する。

第１の実施形態例では、第２部材４０とベースプレート１２の軸受保持部１２ａが別体に構成されているが、本例では、第２部材１４０が軸受ハウジングを兼ねているものである。

具体的には、本例の第２部材１４０は、軸受１１を保持する外側円筒部１４２と、外側円筒部１４２の内側に形成された内鍔部１４３と、内鍔部１４３の上側に形成された内側円筒部１４４を有する。
この第２部材１４０は、第１部材３０の下側凹部３５の外周部（下側突起部の内周部３３ａ）を下方から全周に亘って覆っており、第１部材３０よりも下側に上方向に開放された環状凹部１４１を有している。この環状凹部１４１は、外側円筒部１４２と内側円筒部１４４の間に形成されている。
なお、第２部材１４０の外周には平板状のベースプレート１１２が一体形成されている。

また、本例のモータでは、下側凹部３５の外周部（下側突起部３３の内周部３３ａ）は、環状凹部１４１の内周部（内側円筒部の内周部１４４ａ）より径方向外側に位置している。
また、本例のモータでは、第１部材３０の外周下端部（下側突起部３３の下端）が、環状凹部１４１内に挿入されている。

よって、本例のモータは、第１の実施形態例と同様の作用効果を有すると共に、第２部材と軸受保持部が一体化されているため、軸受周りの製造工程を簡素化できる。

次に、第１部材の変形例を第１の実施形態例を使い説明する。なお、第１部材の変形例は、第２の実施形態例にも適用できる。

（変形例１）
図５（ａ）に示す第１部材２００は、回転軸２１に装着された環状部２０１と、環状部２０１から斜め上外側へ形成された上側傾斜部２０２と、上側傾斜部２０２から下側へ突出する突起部２０３を有している。そして、環状部２０１と上側傾斜部２０２により上側凹部２０４が形成され、上側傾斜部２０２と突起部２０３により下側凹部２０５が形成されている。
また、本例の突起部２０３の内周部は、下側凹部の外周部２０３ａに相当し、環状凹部の内周部すなわち内側円筒部の内周部４４ａより径方向外側に位置している。
また、本例の突起部２０３の下端部は、第１部材の外周下端部に相当し、内側円筒部の内周部４４ａの径方向外側にあると共に内側円筒部４４と径方向に一部重畳して配されることにより、環状凹部４１内に挿入されている。

（変形例２）
図５（ｂ）に示す第１部材２１０は、回転軸２１に装着された環状部２１１と、環状部２１１から斜め下外側へ形成された下側傾斜部２１２と、下側傾斜部２１２から上側へ突出する突起部２１３を有している。そして、下側傾斜部２１２と突起部２１３により上側凹部２１４が形成され、環状部２１１と下側傾斜部２１２により下側凹部２１５が形成されている。
また、本例の下側傾斜部２１２の下端部は、下側凹部の外周部に相当し、環状凹部の内周部すなわち内側円筒部の内周部４４ａより径方向外側に位置している。
また、本例の突起部２１３の下端部は、第１部材の外周下端部に相当し、内側円筒部の内周部４４ａの径方向外側にあると共に内側円筒部４４と径方向に一部重畳して配されることにより、環状凹部４１内に挿入されている。

（変形例３）
図５（ｃ）に示す第１部材２２０は、回転軸２１に装着されて上外側へ凹湾曲された上側湾曲部２２１と、上側湾曲部２２１から下側へ突出する突起部２２２を有している。そして、上側湾曲部２２１上面により上側凹部２２３が形成され、上側湾曲部２２１と突起部２２２により下側凹部２２４が形成されている。
また、本例の突起部の内周部２２２ａは、下側凹部の外周部に相当し、環状凹部の内周部すなわち内側円筒部の内周部４４ａより径方向外側に位置している。
また、本例の突起部２２２の下端部は、第１部材の外周下端部に相当し、内側円筒部の内周部４４ａの径方向外側にあると共に内側円筒部４４と径方向に一部重畳して配されることにより、環状凹部４１内に挿入されている。

（変形例４）
図５（ｄ）に示す第１部材２３０は、回転軸２１に装着されて下外側へ凹湾曲された下側湾曲部２３１と、下側湾曲部２３１から上側へ突出する突起部２３２を有している。そして、下側湾曲部２３１と突起部２３２により上側凹部２３３が形成され、下側湾曲部２３１下面により下側凹部２３４が形成されている。
また、本例の下側湾曲部２３１の下端部は、下側凹部の外周部に相当し、環状凹部の内周部すなわち内側円筒部の内周部４４ａより径方向外側に位置している。
また、本例の突起部２３２の下端部は、第１部材の外周下端部に相当し、内側円筒部の内周部４４ａの径方向外側にあると共に内側円筒部４４と径方向に一部重畳して配されることにより、環状凹部４１内に挿入されている。
そして、上述の変形例１ないし変形例４の第２部材４０は、下側凹部の外周部を下方から全周覆っており、上方向に開放された環状凹部４１を有している。

次に、第２部材の変形例を第１実施形態例を使い説明する。なお、第２部材の変形例は、第２の実施形態例にも適用できる。

（変形例５）
図５（ｅ）に示す第２部材３００は、静止部材１０に装着される外側円筒部３０１と、外側円筒部３０１下側から斜め上内側へ形成された上側傾斜部３０２を有する。
本例の外側円筒部３０１と上側傾斜部３０２により上方向に開放された凹部３０３は、環状凹部に相当し、下側凹部の外周部すなわち下側突起部の内周部３３ａを下方から全周覆っている。
また、上側傾斜部３０２の内周先端は、環状凹部の内周部に相当しており、下側凹部の外周部すなわち下側突起部の内周部３３ａは、環状凹部の内周部より径方向外側に位置している。
また、第１部材の外周下端部すなわち下側突起部３３は、環状凹部内に挿入されている。

（変形例６）
図５（ｆ）に示す第２部材３１０は、静止部材１０に装着される外側円筒部３１１と、外側円筒部３１１から内側に形成された上側に開口する環状湾曲部３１２を有する。
本例の環状湾曲部３１２の上方向に開口された凹部３１３は、環状凹部に相当し、下側凹部の外周部を下方から全周覆っている。
また、環状湾曲部３１２の内周先端は、環状凹部の内周部に相当しており、下側凹部の外周部すなわち下側突起部の内周部３３ａは、環状凹部の内周部より径方向外側に位置している。
また、第１部材の外周下端部すなわち下側突起部３３は、環状凹部内に挿入されている。

以上、第１部材は、第１の実施形態例と変形例１〜４を含め５例を説明しており、第２部材は、第１の実施形態例と変形例５、６を含めて３例を説明している。そして、各第１部材と各第２部材はそれぞれ組合せ可能であり、各組合せは、上記実施形態例と同様の作用効果を有する。

上記の第１部材の環状部あるいは湾曲部は軸受下面に当接されていないが、この第１部材の環状部あるいは湾曲部は軸受下面に当接して配置されてもよい。この場合、上記実施形態例と同様の作用効果を有すると共に、上記実施形態例に比べて軸方向の第２部材の高さを低くできるため、モータの小型化ができる。

また、上記の第１部材の環状部あるいは湾曲部が軸受下面に当接されていると共に、外側円筒部の上端が軸受外周と軸受保持部内周との間の圧入凹部１２ｃに当接されている構成であると、軸方向の第１部材と第２部材の位置精度を上記第１実施形態例に比べて高くできる。すると、軸方向の第１部材と第２部材の隙間が小さく設定できるため、モータの小型化がさらにできる。

また、図６に示すように、上記の第１部材の環状部あるいは湾曲部の上面に円筒部３６が設けられ、この円筒部３６が軸受下端面に当接して配されてもよい。
すると、軸受内周の油が軸受下面に流れ出にくくなり軸受の油が外部に漏れにくくできると共に、環状部あるいは湾曲部が軸方向に厚くなるため、環状部あるいは湾曲部が軸受下面と摺接した際、第１部材の耐久性が向上できる。

また、上記実施形態例の第１部材３０は、回転軸２１に装着された環状部３１と、環状部３１の上面から突出する上側突起部３２と、環状部３１の下面から突出する下側突起部３３を有し、下側突起部３３は、内側円筒部４４よりも径方向外側に位置している。
すると、上記実施形態例の第１部材３０は、突起部が環状部に対して軸方向に垂直に立って形成された９０°の溝を有するため、傾斜面や湾曲面により形成された溝を有する変形例に比べて、モータの回転軸が上下方向から少し傾いた場合であっても軸受内周の油が外部により漏れにくくできる。

また、上記実施形態例の第２部材４０、１４０は、静止部材１０に装着された外側円筒部４２、１４２と、外側円筒部４２、１４２の内側に形成された内鍔部４３、１４３と、内鍔部４３、１４３の内周に形成された内側円筒部４４、１４４を有する。また、環状凹部４１、１４１は、外側円筒部４２、１４２と内側円筒部４４、１４４の間に形成されている。
すると、この第２部材４０、１４０は、変形例５または変形例６の第２部材に比べて、内鍔部が軸方向と垂直方向に形成されており、環状凹部内の容積を大きく取れて軸受の油を多く溜められるため、軸受外周の油が外部により漏れにくくできる。

なお、本発明のモータは、軸受保持部の下端が開放されており、軸受の下端が静止部材から露出しているブラシレスモータやブラシ付モータやステッピングモータにも適用できる。

１モータ
１０静止部材
１１軸受
１２ベースプレート
１２ａ軸受保持部
１２ｂプレート部
１２ｃ圧入凹部
１３ステータ基板
１４ステータコア
１５ケース
１５ａ円筒部
１５ｂ天蓋部
１６スラストプレート
２０ロータ
２１回転軸
２２ロータヨーク
２３駆動用マグネット
３０第１部材
３１環状部
３２上側突起部
３３下側突起部
３３ａ下側突起部の内周部
３４上側凹部
３５下側凹部
３６円筒部
４０第２部材
４１環状凹部
４２外側円筒部
４３内鍔部
４４内側円筒部
４４ａ内側円筒部の内周部
１１２ベースプレート
１４０第２部材
１４１環状凹部
１４２外側円筒部
１４３内鍔部
１４４内側円筒部
１４４ａ内側円筒部の内周部
２００第１部材
２０１環状部
２０２上側傾斜部
２０３突起部
２０４上側凹部
２０５下側凹部
２１０第１部材
２１１環状部
２１２下側傾斜部
２１３突起部
２１４上側凹部
２１５下側凹部
２２０第１部材
２２１上側湾曲部
２２２突起部
２２３上側凹部
２２４下側凹部
２３０第１部材
２３１下側湾曲部
２３２突起部
２３３上側凹部
２３４下側凹部
３００第２部材
３０１外側円筒部
３０２上側傾斜部
３０３凹部
３１０第２部材
３１１外側円筒部
３１２環状湾曲部
３１３凹部

Claims

ラジアル軸受を含む静止部材と、前記ラジアル軸受に回転支持され、前記静止部材の下方に突出する回転軸を有するロータを備えるモー.タにおいて、
前記ラジアル軸受の下方において前記回転軸に装着された第１部材と、
前記ラジアル軸受の外周に固定された第２部材を有し、
前記第１部材は、上方向に開放された上側凹部と下方向に開放された下側凹部を有し、
前記第２部材は、前記下側凹部の外周部を下方から全周覆っており、前記第１部材よりも下側に上方向に開放された環状凹部を有することを特徴とするモータ。
前記下側凹部の外周部は、前記環状凹部の内周部より径方向外側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記第１部材の外周下端部は、前記環状凹部内に挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
前記第１部材は、前記回転軸に固定された環状部と、前記環状部の上面から突出された上側突起部と、前記環状部の下面から突出された下側突起部を有し、
前記上側凹部は、前記環状部と前記上側突起部により形成され、
前記下側凹部は、前記環状部と前記下側突起部により形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモータ。
前記第２部材は、前記静止部材に装着された外側円筒部と、前記外側円筒部の内側に形成された内鍔部と、前記内鍔部の内周に形成された内側円筒部を有し、
前記環状凹部は、前記外側円筒部と前記内側円筒部の間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモータ。
前記第１部材は、前記ラジアル軸受に当接していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモータ。