JP6316035B2 - モータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、モータ構造に係り、特に、フレーム構造およびモータ取付板の組立構造の改良に関する。

モータは、ステータ（固定子）部、ロータ（回転子）部、出力側（負荷側）ブラケット、および反出力側（反負荷側）ブラケットに大別できる。出力側および反出力側のブラケットは、ハウジング部を有し、ハウジング部は、出力側および反出力側のベアリングを支持する。出力側および反出力側のベアリングは、ロータの回転軸を回転自在に支承する。出力側のベアリングは、負荷荷重を強く受けるため、損傷が多い部分である。

ベアリングのハウジング部に関する技術としては、たとえば、モータ回転子のベアリングを支持するハウジング部に、カップ型で、複数の貫通する小孔を設けた鉄ブッシュをインサート成形したアルミニウム製モータブラケットが開示されている（下記特許文献１参照）。

また、フレーム（ケース）に出力側ベアリングのハウジング部が一体形成され、フレームの一方を開口して、該開口側にケース蓋やセンサ基板を配置し、ケース蓋に反出力側ベアリングのハウジング部が形成されたインナーロータブラシレスモータが開示されている（下記特許文献２参照）。

特開平６−３８４３８号公報 特開２００９−１００５３１号公報

特許文献１の技術によれば、アルミニウム製のブラケットに、同材質のカップ型ハウジング部が形成されている。ベアリング鋼の硬度は高いため、ベアリングの外輪とハウジング部との摺動によって、硬度の低いハウジング部側に摩耗が生じる。そのため、当該アルミニウム製のハウジング部に鉄製ブッシュを鋳込み、ハウジング部の摩耗を防止している。

しかし、ベアリングのハウジング部を備えたブラケットとフレームとは、別部品で構成されているので、ハウジング部とフレームとでロータの芯ずれが生じやすい。ロータの芯ずれにより、ベアリングに過大なモーメント荷重が掛かると、ベアリングが破損してしまう。

特許文献２の技術によれば、出力側ベアリングのハウジング部はフレームと一体形成されている。当該フレームには、エンコーダ等の装置に取り付けるためのモータ取付板がねじ止めされる。

しかし、モータの径方向サイズが小さい場合は、モータ取付板とフレームとをねじ止めするための場所を確保することができず、組立作業を容易に行うことができない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ベアリングのハウジング部とフレームとのロータ芯出しを容易に行うことができるモータ構造の提供を目的とする。

また、本発明は、出力側ベアリングのハウジング部の摩耗を防止することができ、モータの径方向サイズが小さい場合でも、モータ取付板の組立作業を容易に行うことができるモータ構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るモータ構造は、フレーム、ステータ、ロータ、出力側ブラケット、および反出力側ブラケットを備える。

上記フレームの出力側端には、出力側ベアリングのハウジング部が一体形成される。該ハウジング部の外径は、嵌合凸部として形成される。上記フレームの反出力側端には、開口部を有するフランジ部が一体形成される。反出力側ベアリングを収容するための反出力側ブラケットには、上記フランジ部の開口部に嵌合する凸部が一体形成される。

上記嵌合凸部には、上記出力側ブラケットを嵌合する。上記フランジ部の開口部には、上記反出力側ブラケットの凸部を嵌合する。

本発明に係るモータ構造は、フレームの嵌合凸部に、出力側ブラケットを嵌合するとともに、フランジ部の開口部に、反出力側ブラケットの凸部を嵌合する。したがって、本発明に係るモータ構造によれば、ベアリングのハウジング部とフレームとのロータ芯出しを容易に行うことができる。

第１実施形態に係るモータ構造の分解斜視図である。 第１実施形態におけるフレームを出力側から観た状態の斜視図である。 第１実施形態における出力側ブラケットの斜視図である。 第１実施形態における出力側ベアリング周辺の断面図である。 第１実施形態におけるフレームを反出力側から観た状態の斜視図である。 第１実施形態における反出力側ブラケットの斜視図である。 第２実施形態におけるモータ取付板の組立前の斜視図である。 第２実施形態におけるモータ取付板の組立後の斜視図である。 従来のモータ構造におけるモータ取付板の組立前の斜視図である。 従来のモータ構造におけるモータ取付板の組立後の斜視図である。

以下、図面を参照して、第１および第２実施形態に係るモータ構造について説明する。

第１実施形態に係るモータ構造は、フレームの嵌合凸部に、出力側ブラケットを嵌合するとともに、フランジ部の開口部に、反出力側ブラケットの凸部を嵌合する。したがって、第１実施形態によれば、ベアリングのハウジング部とフレームとのロータ芯出しが容易なモータ構造を実現することができるようになる。

〔第１実施形態〕
［モータ構造の構成］
まず、図１から図６を参照して、第１実施形態に係るモータ構造の構成について説明する。図１は第１実施形態に係るモータ構造の分解斜視図である。図２は第１実施形態におけるフレームの外観の斜視図である。図３は第１実施形態における出力側ブラケットの斜視図である。図４は第１実施形態における出力側ベアリング周辺の断面図である。図５は第１実施形態におけるフレームを反出力側から観た状態の斜視図である。図６は第１実施形態における反出力側ブラケットの斜視図である。

本実施形態に係るモータ構造は、特に、径方向サイズが小さいモータに好適である。

図１に示すように、本実施形態のモータ１００は、主要構成要素として、フレーム１、ステータ（図示せず）、ロータ２、出力側ブラケット３、および反出力側ブラケット４を備える。

図１および図２に示すように、フレーム１は概ね円筒体状の金属部材である。フレーム１内には、ステータ（図示せず）およびロータ２を収容するための円柱状の空間が区画されている。

フレーム１の軸方向の出力側端には、出力側ベアリング３１のハウジング部１１が形成されている。ハウジング部１１の内外径は、フレーム１の内外径よりも縮径されている。ハウジング部１１は、出力側ブラケット３に嵌合するための嵌合凸部１１ａとして出力側へ突出している。当該ハウジング部１１の嵌合凸部１１ａとフレーム１の最外径円筒部１ａとの間には、出力側ブラケット３との嵌合時に使用する位置決め用凹部１２が形成されている。

フレーム１の軸方向の反出力側端には、中央部が開口したフランジ部１３が一体的に形成されている。フランジ部１３は、概ね矩形状を呈しており、フレーム１の最外径円筒部１ａから径方向外方へ張り出している。フランジ部１３の四隅には、取付孔１４が開口されている。当該取付孔１４は、円弧状の切り欠き部として形成されている。

ハウジング部１１およびフランジ部１３を含むフレーム１は、鉄系の強磁性材料により形成される。すなわち、フレーム１は、ステータコアとして機能し、モータ１００の磁気回路も兼ねた構造を有する。フレーム１を鉄系の材質で形成することにより、強い負荷が掛かる出力側ベアリング３１のハウジング部１１の硬度を高めて、当該ハウジング部１１の摩耗を防止することができる。

またフレーム１は、バックヨークコアとしても機能する。したがって、フレーム１は、磁力線を閉じて、電磁誘導効果を最大にする機能を有する。さらにフレーム１は、モータの周辺機器が電磁誘導による磁界の影響を受けるのを防止する機能も有する。すなわち、バックヨークコアを兼ねた構成にすることにより、ステータコア内径と出力側ベアリング３１との同軸精度を向上させている。

ロータ２は、回転軸２１の周囲に巻回されたコイル２２を有する。ロータ２は、フレーム１内に、ステータと隙間を隔てて収容される。

フレーム１の嵌合凸部１１ａには、出力側ブラケット３が嵌合される。すなわち、出力側ブラケット３の突当面には、フレーム１の嵌合凸部１１ａに嵌合するための嵌合凹部（図示せず）が形成されている。

図３に示すように、出力側ブラケット３のフレーム１との接触面には、当該フレーム１の位置決め用凹部１２に係合する位置決め用凸部３２が形成されている。出力側ブラケット３の四隅には、後述する通しボルト７を挿通させるための挿通孔３３が形成されている。対角に位置する２箇所の挿通孔３３の周辺には、通しボルト７の頭部が着座するための座面３４が形成されている。

出力側ベアリング３１は、フレーム１のハウジング部１１内に収容される。図１および図４に示すように、出力側ベアリング３１と出力側ブラケット３との間には、予圧ばね６が挟み込まれる。出力側ベアリング３１と出力側ブラケット３との間に予圧ばね６を挟み込むことで、出力側ベアリング３１に軸方向の圧力を与えている。

さらに、予圧ばね６は、フレーム１のハウジング部１１内に当該予圧ばね６の全てまたは一部を入れ込み、出力側ブラケット３の反出力側の突き当て面の位置で予圧量を決めている。このように予圧ばね６を設定することで、当該予圧ばね６の外周部が出力側ベアリング３１の外輪接合部に噛み込んだ状態で組立ててしまうことを防止している。

フランジ部１３には、矩形ブロック状の反出力側ブラケット４が組み付けられる。反出力側ベアリング４１は、反出力側ブラケット４と軸受ボルト５との間に挟み込んで固定される。

図５に示すように、フランジ部１３の中央部には、円形の開口部１３ａが形成されている。フランジ部１３の反出力側ブラケット４との突当面には、反出力側ブラケット４の方向へ突出した嵌合凸部１５が形成されている。嵌合凸部１５は、対角の取付孔１４近傍の２箇所に形成されている。

他方、図６に示すように、反出力側ブラケット４の中央部には、フランジ部１３の円形開口部１３ａに嵌合するためのリング状凸部４ａが形成されている。反出力側ブラケット４のフランジ部１３との突き当て面には、嵌合凹部４５が形成されている。嵌合凹部４５は、フランジ部１３の嵌合凸部１５に対応する部位の２箇所に形成されている。反出力側ブラケット４の四隅には、後述する通しボルト７および取付ボルト９を挿通させるための挿通孔４３が形成されている。

フレーム１のフランジ部１３と反出力側ブラケット４とを組み立てる際には、フランジ部１３の円形開口部１３ａに、反出力側ブラケット４のリング状凸部４ａが嵌合される。さらに、反出力側ブラケット４の嵌合凹部４５に、フランジ部１３の嵌合凸部１５を嵌合させることで、反出力側ブラケット２０４とフランジ部１３との位置決めを容易に行うことができる。なお、反出力側ブラケット２０４の突き当て面に嵌合凸部を形成し、フランジ部１３の突き当て面に嵌合凹部を形成してもよい。

出力側ブラケット３から反出力側ブラケット４に至るまでは、２本の通しボルト７によって締結される。２本の通しボルト７は、出力側ブラケット３の座面３４に当該通しボルト７の頭部が着座するように挿通される。２本の通しボルト７によって、出力側ブラケット３、フレーム１および反出力側ブラケット４が一体的に組み立てられる。出力側ベアリング３１および反出力側ベアリング４１には、ロータ２の回転軸２１が回転自在に支承される。

［モータ構造の作用］
次に、図１から図８を参照して、第１実施形態に係るモータ構造の作用について説明する。

本実施形態に係るモータ構造では、フレーム１の軸方向の出力側端に、出力側ベアリング３１のハウジング部１１が一体形成されている。フレーム１のハウジング部１１には、出力側ベアリング３１が収容される。

ハウジング部１１は、出力側ブラケット３に嵌合するための嵌合凸部１１ａとして出力側へ突出している。当該ハウジング部１１の嵌合凸部１１ａに、出力側ブラケット３の嵌合凹部（図示せず）が嵌合される。出力側ブラケット３とフレーム１との嵌合に際して、フレーム１の位置決め用凹部１２に出力側ブラケット３の位置決め用凸部３２が係合される。

フレーム１は、ステータコアとバックヨークコアとを兼ねた構成となっているので、ステータコア内径と出力側ベアリング３１との同軸精度を向上させることができる。

また、フレーム１を鉄系の強磁性材料で形成しているので、強い負荷が掛かる出力側ベアリング３１のハウジング部１１の硬度を高めて、当該ハウジング部１１の摩耗を防止することができる。

すなわち、本実施形態に係るモータ構造によれば、出力側ベアリング３１のハウジング部１１の材質が高硬度であるので、当該ハウジング部１１の摩耗を防止することができる。かつ、出力側ベアリング３１のハウジング部１１とフレーム１とが一体形成されているので、ロータ芯出しがしやすい。

また、出力側ベアリング３１と出力側ブラケット３との間に予圧ばね６を挟み込むことにより、出力側ベアリング３１に軸方向の圧力を与えることができる（図４参照）。

さらに、本実施形態に係るモータ構造は、フレーム１のフランジ部１３と反出力側ブラケット４との位置決め構造を有している（図５および図６参照）。また、フランジ部１３はフレーム１と一体形成されている。さらに、反出力側ベアリングは、反出力側ブラケット４のハウジング部に収容される。したがって、本実施形態によれば、ステータコア内径と反出力側ベアリングとの同軸精度を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、図７から図１０を参照して、第２実施形態に係るモータ構造におけるモータ取付板の組立構造について説明する。図７は第２実施形態におけるモータ取付板の組立前の斜視図である。図８は第２実施形態におけるモータ取付板の組立後の斜視図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７および図８に示すように、モータ取付板８は、出力側ブラケット３に突き当てて組み立てられる。モータ取付板８の中央部には、回転軸２１の出力端を露出させるための円形の開口部８１が形成されている。当該開口部８１には、出力側ブラケット３の出力側端面に形成された凸状リング部３５が嵌合される。

また、モータ取付板８の開口部８１の近傍には、取付ボルト９を螺合するための雌ねじ部８２が形成されている。雌ねじ部８２は、対角に位置する挿通孔３３に対応して、２箇所に形成されている。

モータ取付板８の取付ボルト９は、反出力側から挿通される。反出力側ブラケット４には、取付ボルト９の頭部が着座する座面（図示せず）が形成されている。反出力側ブラケット４にモータ取付板８の取付ボルト９の座面を配置することにより、モータ１００の取り付けを反出力側から行うことができる。モータ１００の取り付けを反出力側から行うことができるので、モータ取付板８の取り付けを簡便に行うことができる。

ここで、図９および図１０を参照し、比較例として、従来のモータ取付板の組立構造について説明する。

図９は従来のモータ構造におけるモータ取付板の組立前の斜視図である。図１０は従来のモータ構造におけるモータ取付板の組立後の斜視図である。

図９および図１０に示すように、モータ３００とモータ取付板３０８との組立作業は、当該モータ３００の出力側から行っていた。すなわち、モータ取付板３０８側からモータ３００の出力側端に取付ボルト３０９を螺合して、当該モータ取付板３０８に取付ボルト３０９の頭部を着座させていた。

しかし、従来のモータ取付板の組立構造は、出力側から組立作業を行わなければならない。モータ径方向サイズが小さく、また狭い場所にモータを取り付ける場合には、組立作業の作業性が非常に悪かった。このため、本実施形態のように、取付ボルトを反出力側から締結可能なモータ取付板の組立構造がモータユーザから要望されていた。

すなわち、本実施形態のモータ取付板８の組立構造は、モータ取付板８の取り付け作業を反出力側から行うことができるので、モータ径方向サイズが小さく、また狭い場所においても、モータ取付板８の組立作業を容易に行うことができるものである。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１ フレーム、
２ ロータ、
３ 出力側ブラケット、
４ 反出力側ブラケット、
４ａ 反出力側ブラケットの凸部、
５ 軸受ボルト、
６ 予圧ばね、
７ 通しボルト、
８ モータ取付板、
９ 取付ボルト、
１１ 出力側ベアリングのハウジング部、
１１ａ 嵌合凸部、
１３ フランジ部、
１３ａ 開口部、
３１ 出力側ベアリング、
４１ 反出力側ベアリング、
１００ モータ。

Claims (8)

1. フレーム、ステータ、ロータ、出力側ブラケット、および反出力側ブラケットを備えるモータ構造であって、
   前記フレームの出力側端に、出力側ベアリングのハウジング部を一体形成するとともに、該ハウジング部の外径を嵌合凸部として形成し、
   前記フレームの反出力側端に、開口部を有するフランジ部を一体形成するとともに、反出力側ベアリングを収容するための反出力側ブラケットに、前記フランジ部の開口部に嵌合する凸部を一体形成し、
   前記嵌合凸部に前記出力側ブラケットを嵌合するとともに、前記フランジ部の開口部に前記反出力側ブラケットの凸部を嵌合することを特徴とするモータ構造。
2. 前記嵌合凸部と前記出力側ブラケットとは、位置決め構造を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
3. 前記出力側ベアリングと前記出力側ブラケットとの間に、予圧ばねを挟み込んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ構造。
4. 前記フランジ部と前記反出力側ブラケットとは、位置決め構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ構造。
5. 前記反出力側ベアリングは、軸受ボルトによって、前記反出力側ブラケット内に固定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ構造。
6. 前記フレームの前記嵌合凸部に前記出力側ブラケットを嵌合するとともに、前記フランジ部に前記反出力側ブラケットを突き当てて、前記フランジ部の開口部に前記反出力側ブラケットの凸部を嵌合し、
   前記出力側ブラケットと前記反出力側ブラケットとの間に前記フレームを挟み込んで、出力側から通しボルトを挿通させて締結したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ構造。
7. 前記フレームは、鉄系の強磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のモータ構造。
8. 前記反出力側ブラケットにモータ取付板の取付ボルトの座面を形成し、反出力側から前記取付ボルトを締結して、前記モータ取付板にモータを取り付けることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のモータ構造。