JP6553153B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明はモータに関し、より特定的には、コイルを含むステータと、コイルの外径側でコイルと対向するマグネットを含むロータとを備えたアウターロータ形のモータに関する。

一般的に、アウターロータ型のブラシレスモータは、軸受ハウジングと、軸受ハウジングの外周面に固定された環状のステータコアと、ステータコアを取り囲むように配置されたロータとを備えている。ステータコアは、複数の極歯が形成されたステータヨークを含んでおり、複数の極歯の各々にはコイルが巻回されている。ロータは、極性の異なる磁極が交互に周縁に沿って配置されたマグネットと、マグネットが固定されたシャフトとを含んでいる。シャフトは、軸受ハウジングの内周面に固定された軸受によって回転可能に支持されている。

下記特許文献１には、軸受ハウジングの内周面に固定された軸受のずれを防止する軸受支持構造が開示されている。下記特許文献１の軸受支持構造は、開口と収容空間とを有するハウジングと、回転軸の一部を支持し、収容空間内に設置される軸受と、軸受の軸方向運動を制限する第２制限アセンブリとを備えている。第２制限アセンブリは、回転軸の外壁に嵌め込まれた弾性体と、開口をカバーして弾性材をとめるカバーとを含んでいる。カバーは回転軸に固定されている。

特開２００８−１８５２０９号公報

従来のモータにおいては、シャフトの回転時に、軸受ハウジングの膨張などの影響により軸受ハウジングが軸受を保持する力が弱まり、軸受ハウジングに固定した軸受が軸方向にずれる（浮き上がる）という問題があった。軸受が含油軸受である場合、軸受と軸受ハウジングとの間の静止摩擦係数が油によって低い状態となり、軸受ハウジングが軸受を保持する力は弱くなる。その結果、軸受が含油軸受である場合には、シャフトの回転時に軸受が軸方向にずれやすくなっていた。また軸受は、軸受自身が含む油に起因して、軸受ハウジングに対して接着することが困難であった。

特許文献１の技術では、軸受の軸方向運動を制限する第２制限アセンブリがシャフトに固定されている。シャフトは軸方向に移動する可能性があるため、第２制限アセンブリが軸受の軸方向運動を制限する効果は十分ではなかった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、軸受のずれを防止することのできるモータを提供することである。

本発明の一の局面に従うモータは、シャフトを有するロータと、前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、を備え、前記軸受ハウジングの内周面には、前記シャフトに向けて突出した突起が設けられ、前記軸受は前記シャフトを支持しており、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は、前記突起に対して前記軸受側の反対側に配置されており、前記シャフトの長手方向において、前記突起の一部分は前記軸受に向けて突出しており、前記シャフトの長手方向において、前記軸受に対向する前記突起の一部分の面は前記軸受に接触し、径方向において、前記突起の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れており、前記軸受は、転がり軸受である、モータである。
本発明の他の局面に従うモータは、シャフトを有するロータと、前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、を備え、前記軸受ハウジングの内周面には、前記シャフトに向けて突出した突起が設けられ、前記軸受は前記シャフトを支持しており、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は、前記突起に対して前記軸受側の反対側に配置されており、前記シャフトの長手方向において、前記突起の一部分は前記軸受に向けて突出しており、前記シャフトの長手方向において、前記軸受に対向する位置にある、前記突起の端部全体が前記軸受に接触し、径方向において、前記突起の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れている、モータである。
本発明の他の局面に従うモータは、シャフトを有するロータと、前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、前記軸受ハウジングの内周面に固定された抜止部と、を備え、前記軸受は前記シャフトを支持しており、前記軸受ハウジングの端部全体が、径方向において、前記シャフトに向かって突出しており、前記抜止部は、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部と前記軸受との間に配置されており、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は前記抜止部に接触し、前記シャフトの長手方向において、前記抜止部は前記軸受に接触し、径方向において、前記抜止部の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れており、前記軸受は、転がり軸受である、モータである。
また、本発明の他の局面に従うモータは、シャフトを有するロータと、前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、前記軸受ハウジングの内周面に固定された抜止部と、を備え、前記軸受は前記シャフトを支持しており、前記軸受ハウジングの端部全体が、径方向において、前記シャフトに向かって突出しており、前記抜止部は、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部と前記軸受との間に配置されており、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は前記抜止部に接触し、前記シャフトの長手方向において前記軸受に対向する位置にある、前記抜止部の面全体が前記軸受に接触し、径方向において、前記抜止部の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れている、モータである。
上記モータにおいて好ましくは、前記シャフトの長手方向において前記軸受に対向する位置にある、前記抜止部の面は平坦である。
上記モータにおいて好ましくは、前記軸受は、前記軸受ハウジングの内側において、圧入により固定されている。
上記モータにおいて好ましくは、前記軸受は、前記軸受ハウジングの内周面に圧入により固定されている。
上記モータにおいて好ましくは、前記抜止部は、前記軸受ハウジングとは別体である。
上記モータにおいて好ましくは、前記軸受ハウジングが有する収容部と、前記抜止部と、は同一材料を有する。

本発明によれば、軸受のずれを防止することのできるモータを提供することができる。

本発明の一実施の形態におけるモータの構成を示す断面図である。 図１における収容部２３ａ付近の拡大図である。 抜け止めワッシャ４１の構成の一例を示す斜視図である。 抜け止めワッシャ４１の構成の他の例を示す斜視図である。 本発明の第１の変形例におけるモータの構成を示す断面図である。 図５における収容部２３ａ付近の拡大図である。 本発明の第２の変形例におけるモータの構成を示す断面図である。 図７における収容部２３ａ付近の拡大図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態におけるモータの構成を示す断面図である。

図１を参照して、本実施の形態におけるモータ１００は、コイル２２を含むステータ２０と、コイル２２の外径側でコイル２２と対向するマグネット１２を含むロータ１０とを備えたアウターロータ形のブラシレスモータである。ロータ１０はステータ２０に対して回転可能である。

ロータ１０は、ロータヨーク１１と、マグネット１２と、シャフト１３と、ワッシャ１４とを含んでいる。

ロータヨーク１１は、ロータヨーク１１内部からの磁界の漏れを防ぐものであり、たとえば磁性体よりなっている。ロータヨーク１１は、ロータヨーク天井部１１ａと、ロータヨーク側壁部１１ｂと、ロータヨーク固定部１１ｃとを含んでいる。ロータヨーク天井部１１ａは、シャフト１３の回転軸Ｒに対してたとえば垂直な方向（図１中横方向）に延在している。ロータヨーク天井部１１ａは平面的に見て円形状を有している。ロータヨーク側壁部１１ｂは、ロータヨーク天井部１１ａの外径側端部から図１中下方向へ延在している。ロータヨーク側壁部１１ｂは円筒形状を有している。ロータヨーク固定部１１ｃは、ロータヨーク天井部１１ａの内径側端部から図１中下方向へ延在している。ロータヨーク固定部１１ｃは円筒形状を有している。ロータヨーク固定部１１ｃの内径側にはシャフト１３を通すための孔６１が設けられており、ロータヨーク１１は孔６１においてシャフト１３に固定されている。

マグネット１２は、ロータヨーク側壁部１１ｂの内周面に取り付けられている。マグネット１２は環状を有しており、Ｎ極に着磁された領域と、Ｓ極に着磁された領域とが円周方向に沿って一定周期で交互に設けられている。マグネット１２は、ステータ２０と対向するようにロータヨーク１１に取り付けられている。マグネット１２は、ロータヨーク１１を介してシャフト１３に固定されている。

シャフト１３は、ロータヨーク１１の中心部を貫くように回転軸Ｒ方向に延在している。シャフト１３およびロータヨーク１１は、回転軸Ｒを中心として一体的に回転する。

ワッシャ１４は、シャフト１３の外周面に固定されている。ワッシャ１４の下面は、ロータヨーク天井部１１ａの上面と接触している。ワッシャ１４は、ロータヨーク１１の図１中上方向への移動（ロータヨーク１１の抜け）を規制する。

ステータ２０は、ステータコア２１と、コイル２２と、軸受ハウジング２３と、電子基板２４と、スラスト板２５とを含んでいる。

ステータコア２１は、珪素鋼板等の積層からなっており、軸受ハウジング２３の収容部２３ａに固定されている。ステータコア２１は、内径側から外径側へ向かって放射状に延びるように形成される複数のティース部２１ａを含んでいる。

コイル２２は、複数のティース部２１ａの各々の周囲に巻回されている。ステータコア２１とコイル２２とは、絶縁体よりなるインシュレータ２２ａによって絶縁されている。

軸受ハウジング２３は、たとえばダイキャストで成形されたものであり、収容部２３ａと、外縁部２３ｂとを含んでいる。収容部２３ａは、空間ＳＰを構成しており、シャフト１３の下端部１３ａおよびその付近を空間ＳＰ内に収容している。収容部２３ａは、シャフト１３の下端部１３ａ付近の側面を取り囲むように回転軸Ｒ方向に延在している。また収容部２３ａは、シャフト１３の下端部１３ａを覆うように、モータの中央部において図１中横方向に延在している。収容部２３ａの外周面にはステータコア２１が固定されている。外縁部２３ｂは、収容部２３ａの外周面の下端部から外径方向に延在している。

電子基板２４は、外縁部２３ｂ上に固定されている。電子基板２４上には銅箔などで導線が形成されており、電子部品２４ａがはんだ付けによって取り付けられている。

スラスト板２５は、収容部２３ａが構成する空間ＳＰの底面に設けられている。スラスト板２５は、シャフト１３の下端部１３ａと接触しており、シャフト１３のスラスト荷重を受ける。

モータ１００は、モータケース３０と、軸受（メタル）３１および３２とをさらに備えている。またステータ２０は、抜け止めワッシャ（メタル押え）４１（抜止部の一例）をさらに含んでいる。

モータケース３０は、モータケース天井部３０ａと、モータケース側壁部３０ｂと、モータケース固定部３０ｃとを含んでいる。モータケース天井部３０ａは、シャフト１３の回転軸Ｒに対してたとえば垂直な方向（図１中横方向）に延在している。モータケース天井部３０ａは平面的に見て円形状を有している。モータケース側壁部３０ｂは、モータケース天井部３０ａの外径側端部から図１中下方向へ延在している。モータケース側壁部３０ｂは円筒形状を有している。モータケース固定部３０ｃは、モータケース天井部３０ａの内径側端部から図１中上方向へ延在している。モータケース固定部３０ｃは円筒形状を有している。モータケース固定部３０ｃの内径側にはシャフト１３を通すための孔６２が設けられている。

軸受３１は、収容部２３ａの内周面に固定されている。軸受３１は、軸受ハウジング２３に対してシャフト１３を回転可能に支持している。軸受３２は、モータケース固定部３０ｃの内周面に固定されている。軸受３２は、孔６２内において、モータケース３０に対してシャフト１３を回転可能に支持している。シャフト１３と、軸受３１および３２の各々との間には微小な隙間（たとえば数μｍ）が存在している。軸受３１および３２の各々は、転がり軸受であってもよいし、滑り軸受であってもよいが、構成の簡素化の観点で含油軸受であることが好ましい。含油軸受とは、多孔質材料（たとえば金属）よりなる本体に油が染みこんだ軸受であり、滑り軸受の一種である。

抜け止めワッシャ４１は、環状であり、収容部２３ａの内周面から内径方向（シャフト１３方向）に突出している。抜け止めワッシャ４１は、回転軸Ｒ方向において軸受３１よりもシャフト１３の下端部１３ａから遠い位置（つまり、軸受３１よりも図１中上側の位置）に設けられている。

図２は、図１における収容部２３ａ付近の拡大図である。

図２を参照して、収容部２３ａは、シャフト１３の下端部１３ａおよびその付近を収容する第１の部分７１と、第１の部分７１の上側において第１の部分７１と隣接する第２の部分７２とを含んでいる。第１の部分７１は、直径Ｄ１を有している。第２の部分７２は、直径Ｄ２を有している。直径Ｄ２は直径Ｄ１よりも大きい。

軸受３１は、第１の部分７１と第２の部分７２との境界に形成された段差部分７３に接触している。抜け止めワッシャ４１は、収容部２３ａとは別体である。軸受３１および抜け止めワッシャ４１の各々は、収容部２３ａの第２の部分７２の内周面に、圧入により固定されている。抜け止めワッシャ４１の下面は、軸受３１の上面と接触している。抜け止めワッシャ４１は、シャフト１３と径方向で間隔を隔てて配置されている。軸受３１および抜け止めワッシャ４１の各々が圧入される場合、圧入をスムーズに行うことを目的として、軸受３１および抜け止めワッシャ４１の各々の外周面と、上面または下面（先に収容部２３ａ内に挿入される面）との境界の角部が面取りされていることが好ましい。

図３は、抜け止めワッシャ４１の構成の一例を示す斜視図である。図４は、抜け止めワッシャ４１の構成の他の例を示す斜視図である。

図３および図４を参照して、抜け止めワッシャ４１は、図３に示すような平座金であってもよいし、図４に示すような歯付き座金であってもよい。平座金は、外周面全周が単一の円筒面で構成されたものである。歯付き座金は、その外周面に均等な角度で複数の突出部４１ａが設けられたものである。抜け止めワッシャ４１が歯付き座金である場合、軸受ハウジング２３への圧入力を低減することができ、軸受３１の抜け止めの効果を大きくすることができる。

抜け止めワッシャ４１は、軸受ハウジング２３（母材）と同一材料よりなっていることが好ましい。これにより、モータ１００の回転により生じる熱により軸受ハウジング２３が熱膨張した場合に、抜け止めワッシャ４１が緩むことを抑止することができる。また抜け止めワッシャ４１は、軸受３１を均一に押さえるという観点で、軸受３１と接触する下面が平坦である（回転軸Ｒ方向の法線を有する）ことが好ましい。

なお、軸受ハウジング２３への抜け止めワッシャ４１の固定方法は、接着など圧入以外の方法であってもよい。

［変形例］

図５は、本発明の第１の変形例におけるモータの構成を示す断面図である。図６は、図５における収容部２３ａ付近の拡大図である。

図５および図６を参照して、抜け止めワッシャ４１は、上述のように軸受ハウジング２３と別体である場合の他、軸受ハウジング２３と一体化していてもよい。本変形例では、抜け止めワッシャ４１は、収容部２３ａの内周面から内径方向に突出した突起４２で置き換えられる。軸受ハウジング２３は回転軸Ｒ方向で２つに分かれた２体構造である。収容部２３ａは、ここでは第１の部分７１と第２の部分７２とが別体で構成されている。モータ１００の製造時には、第１の部分７１の無い状態で、軸受３１が、突起４２の下面と接触するように、図６中下側から第２の部分７２に圧入される。その後、第１の部分７１が、図６中下側から軸受３１および第２の部分７２の各々の下面に接触され、第２の部分７２と嵌合部７４で嵌合される。これにより、軸受３１が収納部２３ａ内に配置された構成を実現することができる。

図７は、本発明の第２の変形例におけるモータの構成を示す断面図である。図８は、図５における収容部２３ａ付近の拡大図である。

図７および図８を参照して、本変形例は、図１に示すモータに対して、第１の変形例の収容部２３ａの構成を適用したものである。すなわち、軸受ハウジング２３は回転軸Ｒ方向で２つに分かれた２体構造である。抜け止めワッシャ４１は、収容部２３ａとは別体であり、収容部２３ａの第２の部分７２の内周面に、圧入により固定されている。抜け止めワッシャ７１の上部の収納部２３ａの内周面からはワッシャストッパ７５が突出している。ワッシャストッパ７５は、抜け止めワッシャ４１の上方への移動を防止する。モータ１００の製造時には、第１の部分７１の無い状態で、軸受３１および抜け止めワッシャ４１の各々が、図８中下側から第２の部分７２に圧入される。抜け止めワッシャ４１の上面はワッシャストッパ７５の下面に当接する。その後、第１の部分７１が、図８中下側から軸受３１および第２の部分７２の各々の下面に接触され、第２の部分７２と嵌合部７４で嵌合される。これにより、軸受３１が収納部２３ａ内に配置された構成を実現することができる。

なお、第１および第２の変形例の各々における上述以外の構成は、図１に示すモータの構成と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

［実施の形態の効果］

本実施の形態によれば、抜け止めワッシャ４１または突起４２が軸受押えの役割をし、軸受３１に対して下端部１３ａ方向（図１中下方向）の力を加える。これにより、シャフト１３の回転時に軸受３１が図１中上方向へのずれること（回転軸Ｒ方向への浮き上がり）を抑止することができ、軸受３１が収容部２３ａから抜け落ちることを抑止することができる。

また、抜け止めワッシャ４１を軸受ハウジング２３とは別体とすることで、軸受３１を収容部２３ａ内に圧入する際に抜け止めワッシャ４１が障害にならなくなる。さらに、抜け止めワッシャ４１を圧入により収納部２３ａの内周面に固定することで、軸受３１および抜け止めワッシャ４１を収納部２３ａの内周面に簡易な方法で固定することができる。

［その他］

モータは、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ−ｃｕｒｒｅｎｔ）モータのようなブラシモータであってもよいし、ステッピングモータのようなブラシレスモータであってもよい。

上述の実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ ロータ
１１ ロータヨーク
１１ａ ロータヨーク天井部
１１ｂ ロータヨーク側壁部
１１ｃ ロータヨーク固定部
１２ マグネット
１３ シャフト
１３ａ シャフト下端部
１４ ワッシャ
２０ ステータ
２１ ステータコア
２１ａ ティース部
２２ コイル
２２ａ インシュレータ
２３ 軸受ハウジング
２３ａ 軸受ハウジングの収容部
２３ｂ 軸受ハウジングの外縁部
２４ 電子基板
２４ａ 電子部品
２５ スラスト板
３０ モータケース
３０ａ モータケース天井部
３０ｂ モータケース側壁部
３０ｃ モータケース固定部
３１，３２ 軸受
４１ 抜け止めワッシャ
４１ａ 抜け止めワッシャの突出部
４２ 突起
６１，６２ 孔
７１ 収容部の第１の部分
７２ 収容部の第２の部分
７３ 収容部の段差部分
７４ 嵌合部
７５ ワッシャストッパ
１００ モータ
Ｄ１，Ｄ２ 直径
Ｒ 回転軸
ＳＰ シャフトの下端部を収容する空間

Claims (9)

1. シャフトを有するロータと、
   前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、
   前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、を備え、
   前記軸受ハウジングの内周面には、前記シャフトに向けて突出した突起が設けられ、
   前記軸受は前記シャフトを支持しており、
   前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は、前記突起に対して前記軸受側の反対側に配置されており、
   前記シャフトの長手方向において、前記突起の一部分は前記軸受に向けて突出しており、
   前記シャフトの長手方向において、前記軸受に対向する前記突起の一部分の面は前記軸受に接触し、
   径方向において、前記突起の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れており、
   前記軸受は、転がり軸受である、モータ。
2. シャフトを有するロータと、
   前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、
   前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、を備え、
   前記軸受ハウジングの内周面には、前記シャフトに向けて突出した突起が設けられ、
   前記軸受は前記シャフトを支持しており、
   前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は、前記突起に対して前記軸受側の反対側に配置されており、
   前記シャフトの長手方向において、前記突起の一部分は前記軸受に向けて突出しており、
   前記シャフトの長手方向において、前記軸受に対向する位置にある、前記突起の端部全体が前記軸受に接触し、
   径方向において、前記突起の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れている、モータ。
3. シャフトを有するロータと、
   前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、
   前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、
   前記軸受ハウジングの内周面に固定された抜止部と、
   を備え、
   前記軸受は前記シャフトを支持しており、
   前記軸受ハウジングの端部全体が、径方向において、前記シャフトに向かって突出しており、
   前記抜止部は、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部と前記軸受との間に配置されており、
   前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は前記抜止部に接触し、
   前記シャフトの長手方向において、前記抜止部は前記軸受に接触し、
   径方向において、前記抜止部の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れており、
   前記軸受は、転がり軸受である、モータ。
4. シャフトを有するロータと、
   前記シャフトの長手方向において、端部を有する軸受ハウジングと、
   前記軸受ハウジングの内側に設けられた軸受と、
   前記軸受ハウジングの内周面に固定された抜止部と、
   を備え、
   前記軸受は前記シャフトを支持しており、
   前記軸受ハウジングの端部全体が、径方向において、前記シャフトに向かって突出しており、
   前記抜止部は、前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部と前記軸受との間に配置されており、
   前記シャフトの長手方向において、前記軸受ハウジングの端部は前記抜止部に接触し、
   前記シャフトの長手方向において前記軸受に対向する位置にある、前記抜止部の面全体が前記軸受に接触し、
   径方向において、前記抜止部の内周面及び前記軸受ハウジングの端部の内周面は、前記シャフトから離れている、モータ。
5. 前記シャフトの長手方向において前記軸受に対向する位置にある、前記抜止部の面は平坦である、請求項３又は４に記載のモータ。
6. 前記軸受は、前記軸受ハウジングの内側において、圧入により固定されている、請求項３〜５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記軸受は、前記軸受ハウジングの内周面に圧入により固定されている、請求項３〜５のいずれかに記載のモータ。
8. 前記抜止部は、前記軸受ハウジングとは別体である、請求項３〜７のいずれか１項に記載のモータ。
9. 前記軸受ハウジングが有する収容部と、前記抜止部と、は同一材料を有する、請求項３〜８のいずれか１項に記載のモータ。

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