JP6302784B2 - インナーロータ型モータ - Google Patents

Description

本発明はインナーロータ型モータに関するものである。

従来より、インナーロータ型モータのロータを回転自在に支持する構造として、ロータのシャフトをラジアル玉軸受で支持する構造が知られている。
特許文献１ではラジアル玉軸受を定位置予圧とした構造のモータが開示されている。また、特許文献２ではラジアル玉軸受を定圧予圧とした構造のモータが開示されている。特許文献１及び２のモータのように、ラジアル玉軸受に予圧を加えることで、シャフトの振れ精度向上や振動や騒音を低減することができる。

特開２００７−１８１３２５号公報 特開２００９−２０１２５５号公報

しかしながら、特許文献１のモータでは、軸受の軸方向隙間（予圧量）を調整具を用いて調整するようにしているが、モータを構成するコイルへの通電による発熱や使用環境による温度変化によってモータを構成する部品の熱膨張が発生した場合、軸受の軸方向隙間が変化し、軸受の予圧量が過大となったり軸受の予圧が抜けてしまったりすることで、モータの寿命が低下する問題がある。

特許文献２のモータでは、ウェーブワッシャーを用いて定圧予圧を与えているため、モータの回転動作や使用環境による温度変化が予圧にかかる影響は無いが、シャフトをウェーブワッシャー側に引く方向の荷重が加わる場合、ウェーブワッシャーのたわみ分だけシャフトがアキシャル方向に動いてしまう問題がある。このアキシャル方向へ動くことをエンドプレイと称する。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、モータの回転動作や使用環境による温度変化から発生する軸受への予圧変化を抑制でき、かつエンドプレイを無くすことが可能なインナーロータ型モータを提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、（１）本発明は、ステータと、前記ステータ内に配置されたロータシャフトを有するロータと、前記ロータシャフトの一方側に設けられ、前記ロータシャフトに内輪を嵌着して回転可能に前記ロータシャフトを支持する一方側ラジアル玉軸受と、前記一方側ラジアル玉軸受の外輪を嵌合する嵌合部を有し、該嵌合部に前記ロータシャフトを通す貫通孔を設けたフロントブラケットと、前記ロータシャフトの他方側に設けられ、前記ロータシャフトに内輪を嵌着して回転可能に前記ロータシャフトを支持する他方側ラジアル玉軸受と、前記他方側ラジアル玉軸受の外輪を嵌合する嵌合部を有し、該嵌合部に前記ロータシャフトを通す貫通孔を設けたリアブラケットと、前記ロータシャフトの他方側に挿入され、前記リアブラケットの外側に配置されるスラスト転がり軸受と、前記ロータシャフトの他方側に設けられ、前記スラスト転がり軸受の位置を調整する調整部と、を備え、前記ロータのエンドプレイ量を前記調整部の状態によって調整可能であるインナーロータ型モータを提供する。

（２）前記フロントブラケットと前記一方側ラジアル玉軸受のアキシャル方向の間に設けられ、前記一方側ラジアル玉軸受に定圧予圧を付与する弾性体を備える（１）に記載のインナーロータ型モータを提供する。
（３）前記弾性体が、圧縮ばねである（２）に記載のインナーロータ型モータを提供する。

（４）前記弾性体が、波板座金である（２）に記載のインナーロータ型モータを提供する。
（５）前記スラスト転がり軸受がスラスト玉軸受である（１）から（４）のいずれか１に記載のインナーロータ型モータを提供する。
（６）前記スラスト転がり軸受けがスラストころ軸受である（１）から（４）のいずれか１に記載のインナーロータ型モータを提供する。
（７）前記調整部がナットであり、前記エンドプレイ量を前記ナットの締め付け状態によって調整可能である（１）から（６）のいずれか１に記載のインナーロータ型モータを提供する。

本発明によれば、モータの回転動作や使用環境による温度変化から発生する軸受への予圧変化を抑制でき、かつロータのエンドプレイを無くすことができるインナーロータ型モータを提供することができる。

本発明の予圧構造を用いたインナーロータ型モータの斜視図である。 本発明の予圧構造を用いたインナーロータ型モータの断面図である。 本発明の予圧構造を用いたインナーロータ型モータを後部側から見た図である。 本発明の予圧構造の模式図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、インナーロータ型モータの一例としてハイブリッド型ステッピングモータに本発明の構造を適用した場合について説明する。

図１は本発明の予圧構造を用いたインナーロータ型モータの斜視図である。図２は本発明の予圧構造を用いたインナーロータ型モータの断面図である。図３は本発明の予圧構造を用いたインナーロータ型モータを後部側から見た図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態のハイブリッド型ステッピングモータ１は、フロントブラケット２と、リアブラケット３と、ロータ４と、ステータ５と、端子６と、ラジアル玉軸受７１、７２と、弾性体としての波板座金８と、スラスト転がり軸受けとしてのスラスト玉軸受９と、調整部としてのナット１０と、４本の皿ネジ１１ａ〜１１ｄとを備えている。

ロータ４は、ステータ５内に配置され、軟磁性鋼板を積層し外周部に複数の小歯を備えた一対の円環状のロータヨーク４１と、このロータヨーク４１に挟持された円環状の永久磁石４２と、スペーサ４３、ロータヨーク４１と永久磁石４２とを連通したロータシャフト４４とからなる。ロータヨーク４１とロータシャフト４４とは接着により固定されている。ロータヨーク４１の前部と後部とには円環状のスペーサ４３が取り付けられている。

ステータ５は、軟磁性鋼板を積層し径内方向に延伸する複数の磁極を備えたステータヨーク５１と、ステータヨーク５１の前後に取り付けられたインシュレータ５２と、インシュレータ５２を介して磁極にマグネットワイヤを巻回したコイル５３とからなる。コイル５３の端部は端子６に接続されている。フロントブラケット２とリアブラケット３とは、ハイブリッド型ステッピングモータ１の外部筐体を構成している。

フロントブラケット２とリアブラケット３には、中央部に一対のラジアル玉軸受７１、７２が取り付けられ、一対のラジアル玉軸受７１、７２によりロータシャフト４４を回転自在に支持する。

一対のラジアル玉軸受は、一方側ラジアル玉軸受７１と他方側ラジアル玉軸受７２を有する。一方側ラジアル玉軸受７１は、ロータシャフト４４の一方側に設けられ、ロータシャフト４４に内輪を嵌着して回転可能にロータシャフト４４を支持する。他方側ラジアル玉軸受７２は、ロータシャフト４４の他方側に設けられ、ロータシャフト４４に内輪を嵌着して回転可能にロータシャフト４４を支持する。

フロントブラケット２は、一方側ラジアル玉軸受７１の外輪を嵌合する嵌合部２１を有し、嵌合部２１にロータシャフト４４を通す貫通孔２２が設けられている。リアブラケット３は、他方側ラジアル玉軸受７２の外輪を嵌合する嵌合部３１を有し、嵌合部３１にロータシャフト４４を通す貫通孔３２が設けられている。フロントブラケット２とリアブラケット３とでステータ５を挟み、４本の皿ネジ１１ａ〜１１ｄによりフロントブラケット２とリアブラケット３とステータ５とを固定している。

フロントブラケット２と一方側ラジアル玉軸受７１の間には波板座金８が取り付けられており、この波板座金８によってラジアル玉軸受７１、７２に所定の予圧を加えている。スラスト玉軸受９は、ロータシャフト４４の他方側に挿入され、リアブラケット３の外側に配置される。ロータシャフト４４の後部には雄ネジ４５が形成され、ロータシャフト４４の後部（リアブラケット３の後部の他端側）にはスラスト玉軸受９がナット１０により取り付けられている。

ナット１０は、ロータシャフト４４の他方側に設けられ、スラスト玉軸受９の位置を調整するもので、このナット１０の締め付け状態によって、ロータ４のエンドプレイ量を調整することができる。

次に、エンドプレイ抑制方法について図４を用いて説明する。図４は本発明の予圧構造の模式図である。
図４に示すように、フロントブラケット２には一方側ラジアル玉軸受７１の外輪が隙間嵌めにより嵌合部２１に挿入されている。フロントブラケット２と一方側ラジアル玉軸受７１の外輪とのアキシャル方向の間には波板座金８が配設されている。

一方側ラジアル玉軸受７１の内輪にはロータシャフト４４の一方側を嵌着し他方側ラジアル玉軸受７２の内輪にはロータシャフト４４の他方側を嵌着している。他方側ラジアル玉軸受７２の外輪はリアブラケット３に嵌合取り付けられている。フロントブラケット２側に配設されている波板座金８により、ラジアル玉軸受７１、７２に定圧予圧が加えられている。予圧が加えられている領域を参照符号Ａと４つの矢印で示している。上記構成によれば、ロータ４は後部側に対してはアキシャル方向の移動は規制されているが、前部側に対しては波板座金８のたわみ分だけアキシャル方向の移動（エンドプレイ）が可能である。

リアブラケット３の後部側には、ロータシャフト４４に貫通された状態でスラスト玉軸受９が取り付けられている。ロータシャフト４４の後部には雄ネジ４５が形成されており、スラスト玉軸受９の後部側にナット１０を取り付けることにより、スラスト玉軸受９はリアブラケット３とナット１０との間に配設されている。

スラスト玉軸受９を取り付けることにより、ロータ４の前部側への移動（エンドプレイ）は、スラスト玉軸受９内でのアキシャル隙間（軌道輪転動面と転動体とのアキシャル距離）以下に規制される。この構成により、エンドプレイ量は、ナット１０の締め付け位置により調整することが可能である。エンドプレイ量に許容差がある場合、スラスト玉軸受９内にアキシャル隙間を残す位置にナットを締め付ければよく、スラスト玉軸受９に定位置予圧を加える位置までナット１０を締め付けることでエンドプレイ量を０（ゼロ）とすることも可能である。

また、ナット１０を締め付けた後に、ナット１０とロータシャフト４４の雄ネジ４５とを接着剤で固定することで、ナット１０の緩み止めとすることができる。また、ダブルナットによりナットの緩み止めとすることもできる。

本実施形態によれば、定圧予圧のラジアル玉軸受７１、７２にスラスト玉軸受９を組み合わせ、ナット１０によりスラスト玉軸受９のアキシャル隙間を調節したことにより、エンドプレイ（ロータのアキシャル方向の遊び）量を任意の量に調節したモータが得られる。これにより、モータの回転動作や使用環境による温度変化から発生する軸受への予圧変化を抑制することができ、モータの寿命を長くできる。

さらに、ナット１０によりスラスト玉軸受９を定位置予圧とすることで、エンドプレイを０（ゼロ）としたモータが得られる。後部側のラジアル玉軸受７２とスラスト玉軸受９との距離が短いため、コイル５３への通電による発熱や使用環境による温度変化によりモータを構成する部品が熱膨張しても、スラスト玉軸受９のアキシャル隙間への影響が無い。また、ラジアル玉軸受７１、７２は定圧予圧であるため、モータを構成する部品の熱膨張があっても、ラジアル玉軸受７１、７２への予圧を適正な状態とすることができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

また、上記実施形態では、ハイブリッド型ステッピングモータを用いて説明したが、インナーロータ型モータであればブラシ付きモータやブラシレスモータ等にも本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、調整部の例としてナットを例に説明したが、本発明はスラスト転がり軸受の位置を調整することができるものであればナット以外のものも本発明に適用することができる。また、上記実施形態では弾性体の例として波板座金を用いた場合について説明したが、ラジアル玉軸受に定圧予圧を付与することができれば圧縮ばね等他の弾性体であってもよい。上記実施形態では、スラスト転がり軸受けの例としてスラスト玉軸受を用いた場合を例に説明したが、本発明ではスラストころ軸受けを用いることもできる。

１ ハイブリッド型ステッピングモータ（インナーロータ型モータ）
２ フロントブラケット（外部筐体の一部）
３ リアブラケット（外部筐体の一部）
４ ロータ
４４ ロータシャフト
５ ステータ
６ 端子
７１ 一方側ラジアル玉軸受
７２ 他方側ラジアル玉軸受
８ 波板座金（弾性体）
９ スラスト玉軸受（スラスト転がり軸受け）
１０ ナット（調整部）
１１ａ〜１１ｄ 皿ネジ

Claims (5)

1. ステータと、
   前記ステータ内に配置されたロータシャフトを有するロータと、
   前記ロータシャフトの一方側に設けられ、前記ロータシャフトに内輪を嵌着して回転可能に前記ロータシャフトを支持する一方側ラジアル玉軸受と、
   前記一方側ラジアル玉軸受の外輪を嵌合する嵌合部を有し、該嵌合部に前記ロータシャフトを通す貫通孔を設けたフロントブラケットと、
   前記ロータシャフトの他方側に設けられ、前記ロータシャフトに内輪を嵌着して回転可能に前記ロータシャフトを支持する他方側ラジアル玉軸受と、
   前記他方側ラジアル玉軸受の外輪を嵌合する嵌合部を有し、該嵌合部に前記ロータシャフトを通す貫通孔を設けたリアブラケットと、
   前記ロータシャフトの他方側に挿入され、前記リアブラケットの外側に配置されるスラスト転がり軸受と、
   前記フロントブラケットと前記一方側ラジアル玉軸受のアキシャル方向の間に設けられ、前記一方側ラジアル玉軸受に定圧予圧を付与する弾性体と、
   前記ロータシャフトの他方側に設けられ、前記スラスト転がり軸受のアキシャル隙間を調整するナットと、を備え、
   前記ナットは、前記ナットの締め付け状態によって、前記ロータのエンドプレイ量を、前記アキシャル隙間以下に規制することを特徴とするインナーロータ型モータ。
2. 前記弾性体が、圧縮ばねであることを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
3. 前記弾性体が、波板座金であることを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
4. 前記スラスト転がり軸受がスラスト玉軸受であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインナーロータ型モータ。
5. 前記スラスト転がり軸受けがスラストころ軸受であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインナーロータ型モータ。

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