JP6461293B2 - 電気モータ及びそのモータ軸 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、モータの分野に、特にモータ軸、及びモータ軸を使用する電気モータ関する。

[0002] 電気エネルギを力学的エネルギに変換する電気モータが、生産及び人間の生活の全ての分野で使用される。モータ軸は、モータの主要部品の１つである。モータ軸のうちモータの外側まで延びる出力端が、ギヤー、ファン又はベルト車のような、モータによって駆動される負荷に接続するために使用される。図１は、従来のモータ軸の斜視図である。モータ軸は、向かい側に２つの端部を、即ちねじが付いた端部１０及び面取り端１１を有する。面取り端１１は、面取り１１１と、面取り１１１の端面に定まる長手形状の溝部１１２とを含む。モータ軸の軸方向に沿った面取り１１１の長さは、モータ軸の軸方向に沿った溝部１１２の深さよりも小さい。組立時に、モータ軸の面取り端１１は、軸受を貫通して延びて軸受をモータ軸の周りに取り付ける必要がある。モータ軸は、軸受の内輪に締まりばめによって固定される。モータ軸の面取り端１１が軸受を貫通して延びる間に、溝部１１２の端部にバリが存在し、しかも溝部１１２の形成による面取り端１１の非円形の断面構造が、軸受の内輪を引っ掻くので騒音を発生するとともに、軸受の内輪の接触面に掻き傷を形成して、それが軸受の耐用年数に影響することがある。

[0003] 従って、軸受の摩耗と、組立及び使用プロセスで発生する騒音とを低減できる、改善されたモータ軸、及び改善されたモータ軸を使用する電気モータに対する要望がある。

[0004] モータ軸は、本体と、本体の端部に形成された面取り端であって、その円周側面に形成された面取りと、その端面に定められた溝部とを含む面取り端と、を備える。モータ軸の軸方向において、面取りの軸方向長さは溝部の深さよりも大きい。

[0005] 面取りは、角度が４５度よりも小さいことが好ましい。

[0006] 面取りの角度は、１０°から２０°の範囲にあることが好ましい。

[0007] 溝部は、モータ軸の端面の半径方向に延びることが好ましい。

[0008] 溝部の２つの端部が、面取り端の向かい側の側面を貫通して延びることが好ましい。

[0009] モータ軸は、本体の反対の端部に形成されたねじ付き端をさらに備え、面取り端及びねじ付き端の直径は、本体のそれよりも小さいことが好ましい。

[0010] 溝部の最大長さは、本体の直径よりも小さいことが好ましい。

[0011] 電気モータは、ステータ及びロータを備える。ステータは、エンドキャップ及びハウジングを備える。ロータは、上述したモータ軸を備える。モータ軸の面取り端は、軸受を介してエンドキャップに取り付ける。

[0012] 軸受は、モータ軸の本体が支持される内輪を有することが好ましい。

[0013] 軸受は内輪を有しており、内輪の直径が、溝付き面取り端のあらゆる断面の直径よりも大きいことが好ましい。

[0014] 実施形態では、面取りの軸方向長さは、溝部の深さよりも大きい。軸受をモータ軸の周りに取り付けるとき、軸受の内輪は、モータ軸の溝部の縁部上に形成されたバリを有効に回避し、それによって軸受の内輪の摩耗及び組立プロセスで発生する騒音を低減し、軸受の使用寿命を延ばし、軸受をモータ軸へ滑らかに取り付ける。

従来のモータ軸の斜視図である。 本開示の実施形態による電気モータの斜視図である。 図２の電気モータの分解組立図である。 図２の電気モータにおけるモータ軸の斜視図である。 図４のモータ軸の面取り端と軸受との間の接続を示す図である。 モータ軸の面取り端と図５の軸受との間の接続部を、面取り端の遠位端から見た端面図である。

[0021] 以下において、本発明の実施形態が、添付図面を参照して詳細に説明される。説明する実施形態は、本発明の実施形態の全てというよりも、一部に過ぎないことは明らかである。本発明の実施形態に基づき、当業者によって何らの創造的努力なしに得られる他のいかなる実施形態も、本発明の保護範囲内に属する。

[0022] 別段の定めがない限り、この開示で用いる全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって一般に理解される通常の意味を有する。この開示の明細書で用いる用語は、開示の実施形態を例示するためのみであり、本開示の範囲を限定するものではない。

[0023] 図２は、本開示の実施形態による電気モータの斜視図である。図３は、図２の電気モータの分解組立図である。図２〜図３を参照すると、電気モータ２０は、ステータ３０及びロータ４０を含む。ロータ４０はモータ軸５０を含む。

[0024] ステータ３０は、開放端を持つ管状のハウジング３１と、管状のハウジング３１の開放端に取り付けたエンドキャップ３２と、ハウジング３１に取り付けたステータコア３３と、ステータコア３３に取り付けた絶縁されたフレーム３４と、ステータコア３３に巻き付けかつ絶縁フレーム３４によって支持されたステータ巻線３５とを含む。ステータコア３３は、外側ヨークと、ヨークから内方に延びた複数の磁極本体と、磁極本体の半径方向内側端から両方の円周方向にそれぞれに延びる複数の磁極片とを含む。この実施形態では、外側ヨークは、連続する円環形とされ、ステータ３０の外側環状部分と名付ける。各磁極片３６は、協働して、ステータ３０の内側環状部分と名付ける不連続の円環形とされる。ステータ巻線３５は対応する磁極本体に巻き付け、ステータ巻線３５は絶縁フレーム３４によってステータコア３３から分離される。本実施形態では、ステータ巻線３５は集中巻を採用し、すなわち、ステータ巻線３５の各コイルは、１つの磁極本体の周りに巻き付けるのみである。従って、磁極本体の数はステータ磁極の数と等しい。代わりに、ステータ巻線３５の各コイルは、ステータ磁極と呼ばれる複数の磁極本体にわたることができる。従って、ステータの磁極本体の数は、ステータ磁極の数の２倍、３倍のような整数倍にすることができる。

[0025] ステータコア３３は、磁気導体材料で、例えばモータ２０の軸方向に沿って積み重ねた複数の磁気積層体（当該技術ではケイ素鋼板が一般に使用される）で作成される。各磁極本体は、モータ２０の円周方向に沿って均等に分配されることが好ましい。磁極本体の磁極片３６の半径方向内端面は、ロータ４０の中心と同心円上に位置する。磁極片３６の半径方向内端面は、ロータの中心と同心円になくても良いことを理解されたい。

[0026] ロータ４０は、磁極本体の磁極片３６に囲まれた空間内に収納され、磁極片３６の内端面とロータ４０との間に空隙が定まる。ロータ４０は、その円周方向に沿って配置された永久磁石４２を含み、永久磁石４２の外周面は、磁極片３６の内端面と同心である。特に、磁極片３６の内端面は、ロータ４０の中心を中心として同心円に位置する。永久磁石４２は、一体の環状の永久磁石であることが好ましい。代わりに、永久磁石４２は、複数の分割された永久磁石を備えることができる。永久磁石の外側面と磁極片の内側面とは同心でなくても良いことを理解されたい。

[0027] 実施形態では、ロータ４０は、中心をモータ軸５０が横切りかつモータ軸が固定されるロータコアをさらに含み、環状の永久磁石４２は、ロータコアの円周面に取り付ける。

[0028] 図４はモータ軸５０の斜視図である。図５〜図６は、モータ軸５０と軸受５０２との間の接続を示す。図４〜図６を参照すると、モータ軸５０は、実質的に円筒状構造とされ、剛性材料で、例えば炭素鋼で作成される。モータ軸５０は、本体５１、ねじ付き端５２及び面取り端５３を含む。ねじ付き端５２及び面取り端５３は、主本体５１の反対端にそれぞれ位置する。ねじ付き端５２及び面取り端５３の直径は、本体５１の直径よりも小さい。面取り端５３は、軸受５０２を貫通してステータ３０のエンドキャップ３２に取り付ける。ねじ付き端５２は、別の軸受（図示しない）を貫通して、円筒状ハウジング３１の底部から外に延びる。２つの軸受は、ステータ３０の２つの端部でモータ軸５０を支持し、ロータ４０がステータ３０に対して回転できるようになっている。ねじ付き端５２は、負荷に、例えばインペラに接続するために使用できる。

[0029] 本体５１の外周面は、ねじがなく滑らかであり、ねじ付き端５２の外周面にねじが形成される。面取り端５３の端面５３１１の中間には、端面５３１１の半径方向に沿って延びる溝部５３２が定まる。溝部５３２の２つの端部が、面取り端５３の向かい側の側面を貫通して延びる。本実施形態では、溝部５３２は、ねじ回しと一致させて、モータ２０の設置及び負荷を調整することができる。面取り端５３の円周側面に面取り５３１が形成される。面取り端５３の直径は、本体５１に隣接する部分から端面５３１１まで徐々に減少する。

[0030] モータ軸５０の軸方向に沿った溝部５３２の深さにＡが付され、面取り５３１の軸方向長さにＢが付され、面取り５３１の傾斜した側面とモータ軸５０の軸方向との間に定まる面取り５３１の角度にαが付される。面取り５３１の軸方向長さＢは、モータ軸５０の軸方向における、面取り５３１の傾斜側面の突出長さである。
この実施形態では、面取り５３１の軸方向長さは、溝部５３２の深さよりも大きく、すなわちＢ＞Ａである。角度αは、４５度よりも小さく、例えば、１５度、２０度、２５度、３０度、３５度又は４０度などにすることができる。角度αは、１０度から２０度の範囲にあることが好ましく、所定の傾斜角とされた面取り５３１により、軸受５０２及びモータ軸５０の組立が容易になり、十分な幅を持つ溝部５３２が保証される。

[0031] この実施形態では、モータ軸５０の面取り端５３に取り付けた軸受５０２は、外輪５０２２、内輪５０２１及び鋼球（図示しない）を含む玉軸受である。鋼球は、外輪５０２２と内輪５０２１との間に挟む。軸受５０２の内輪５０２１の直径Ｄは、モータ軸５０の本体５１の直径と実質的に等しく、軸受５０２の内輪５０２１をモータ軸５０の本体５１の周りに取り付けるようになっている。図５及び図６を参照すると、面取り５３１の軸方向長さＢは、溝部５３２の深さＡよりも大きい。溝部５３２の底部の半径方向長さＬは、軸受５０２の内輪５０２１の直径Ｄよりも小さい。面取り端５３の直径は、本体５１に隣接する部分から端面５３１１まで徐々に減少するので、モータ軸５０のうち溝部５３２付き断面の直径は、軸受５０２の内輪５０２１の直径Ｄよりも小さい。従って、溝部５３２を形成するプロセスで、溝部５３２の端部にバリ５３３が形成されると、軸受５０２をモータ軸５０に取り付けるとき、軸受５０２の内輪５０２１は、バリ５３３と、モータ軸５０のうち溝部５３２付きの区分とを効果的に回避することができ、それによって軸受５０２の内輪５０２１の摩耗及び取付プロセスで発生する騒音を低減し、軸受の使用寿命を延ばす。さらに、軸受５０２は、モータ軸５０に滑らかに取り付けることができる。他の実施形態では、他の形式の軸受が使用できることを理解されたい。

[0032] 本実施形態では、溝部５３２の最大長さは本体５１の直径よりも小さく、軸受の内径は本体５１の直径と実質的に等しい。従って、軸受をモータ軸に取り付けるとき、軸受の内側面は、溝部５３２の縁部を回避し、傷が付くことがない。

[0033] 従って、本発明の実施形態の技術的解決策は、以上に明確にかつ完全に説明された。説明した実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく、ほんの一部に過ぎないことは明らかである。当業者は、技術的特徴を様々な実施形態で様々に組み合わせて、実際的な要求を満たすことができる。本発明の実施形態に基づいて、当業者によって創造的な努力を払わずに得られる他の実施形態も、本発明の範囲内に属する。

５０ モータ軸
５１ 本体
５２ ねじ付き端
５３ 面取り端
５３１ 面取り
５３２ 溝部
Ａ 溝部の深さ
Ｂ 面取りの軸方向長さ

Claims (10)

1. モータ軸であって、
   本体と、
   前記本体の端部に形成された面取り端であって、その円周側面に形成された面取りと、その端面に定められた溝部とを含む面取り端と、を備え、
   前記モータ軸の軸方向において、前記面取りの軸方向長さは前記溝部の深さよりも大きいこと、を特徴とするモータ軸。
2. 前記面取りは角度が４５度よりも小さい、請求項１に記載のモータ軸。
3. 前記面取りの前記角度は１０°から２０°の範囲にある、請求項２に記載のモータ軸。
4. 前記溝部は、前記モータ軸の前記端面の半径方向に延びる、請求項１〜３の何れか１つに記載のモータ軸。
5. 前記溝部の２つの端部が、前記面取り端の向かい側の側面を通過して延びる、請求項４に記載のモータ軸。
6. 前記本体の反対の端部に形成されたねじ付き端をさらに備え、前記面取り端及びねじ付き端の直径は、前記本体のそれよりも小さい、請求項１〜５の何れか１つに記載のモータ軸。
7. 前記溝部の最大長さは、前記本体の直径よりも小さい、請求項１〜６の何れか１つに記載モータ軸。
8. ステータ及びロータを備える電気モータであって、前記ステータはエンドキャップ及びハウジングを備え、前記ロータは、請求項１〜７の何れか１つに記載のモータ軸を備え、前記モータ軸の前記面取り端は、軸受を介して前記エンドキャップに取り付ける、ことを特徴とする電気モータ。
9. 前記軸受は、前記モータ軸の前記本体が支持される内輪を有する、請求項８に記載の電気モータ。
10. 前記軸受は内輪を有し、前記内輪の直径が、前記溝付き面取り端のあらゆる断面の直径よりも大きい、請求項８又は９に記載の電気モータ。