JP6762610B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動販売機に挿入された紙幣を、紙幣搬送路内に送り込むための減速機構付きの電動モータなどに適用できるブラシレスモータに関する。

例えば、特許文献１には、フレーム（カバー部材）を被せた刷子レスモータ（ブラシレスモータ）が記載されている。この刷子レスモータでは、プリント基板（保持板）に固定されたインシュレータ（軸受ホルダ）の外側に電機子鉄心（ステータコア）が固定されており、この電機子鉄心の外側に対向するマグネット（ロータマグネット）がロータフレーム（ロータケース）の内周面に固定されている。このロータフレームの中央に固定された回転軸が、フレームの中央に固定された焼結含油軸受と、プリント基板に固定された焼結含油軸受にそれぞれ軸支されており、回転軸の上端がフレームから突出している。

実用新案登録第２５３２４８９号公報

しかしながら、上述のような構造では、回転軸がフレームの中央に固定された焼結含油軸受と、プリント基板に固定された焼結含油軸受にそれぞれ軸支されているため、これらの軸受の芯ずれが生じやすい。２個の軸受の芯ずれが生じると、例えば、軸受と回転軸の異常磨耗やこじりが生じやすくなり、異音が発生したり、ブラシレスモータの耐久性が低下したりする問題がある。
仮に、フレーム側とプリント基板側との組立精度を高くすれば、２個の軸受の芯ずれは抑制できるものの、製造費用が高くなってしまう。
そこで、例えば、どちらか１個の軸受だけで回転軸を軸支する構成にすると、軸受の芯ずれによる問題はなくなる。しかしながら、ブラシレスモータを特に減速機構付きの電動モータなどに適用した場合には、フレーム（カバー部材）から突出した回転軸に径方向から過大な荷重が加わった際に回転軸が変形してしまう恐れがある。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するブラシレス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、本発明のブラシレスモータは、
第１円筒部と、前記第１円筒部の下端を閉塞する底部と、を有する軸受ホルダと、
前記第１円筒部の内周面に固定された第１滑り軸受と、
前記第１滑り軸受により、前記第１滑り軸受の中心軸を中心に回転可能に支持された回転軸と、
第２円筒部と前記第２円筒部の上端を閉塞する天板とを有し前記回転軸に固定されたロータケースと、前記第２円筒部の周面に固定されたロータマグネットと、を有するロータと、
前記ロータマグネットに対して径方向で対面するように配されたステータと、
前記底部から径方向外方へと広がる保持板と、
第３円筒部と前記第３円筒部の上端を閉塞する蓋部とを有し、前記ロータと前記ステータを覆うように前記第３円筒部の下端が前記保持板に固定されたカバー部材と、
第２滑り軸受と、
を備えるブラシレスモータであって、
前記カバー部材は、前記蓋部の中央に筒部を有し、
前記第２滑り軸受は、前記筒部に固定されており、
前記回転軸は、前記筒部から上方向に突出し、
前記第１滑り軸受は、主軸受であり、
前記第２滑り軸受は、前記回転軸が径方向から過大な荷重を受けた際に、前記第１滑り軸受と共に前記荷重を受ける補助軸受であり、
前記第１滑り軸受における前記回転軸の傾斜角度が最大でない状態では、前記回転軸は前記第２滑り軸受に非接触であり、
前記回転軸が径方向から過大な荷重を受け、前記回転軸が前記第２滑り軸受に接触し始める際の前記回転軸の変形量が、０から最大弾性変形量の範囲内であることを特徴とする。

本発明は、更なる特徴として、
「前記第２滑り軸受の上下方向の長さは、前記第１滑り軸受の上下方向の長さより短いこと」、
「前記第１滑り軸受における前記回転軸の傾斜角度が最大の状態において、前記回転軸が前記第１滑り軸受の内側上端と内側下端に接触すること」、
「前記回転軸が径方向から過大な荷重を受けた際に、前記回転軸が前記第２滑り軸受の内側上端に接触すること」、
「前記天板と前記第２滑り軸受との間の前記回転軸には、平板面を有する硬質材からなる第１ワッシャ部材が固定されており、
前記第１ワッシャ部材は、前記天板と前記第２滑り軸受に非接触な状態で配置されていること」、
「前記第１ワッシャ部材と前記第２滑り軸受の間の前記回転軸には、平板面を有する軟質材からなる第２ワッシャ部材が設けられており、
前記第２ワッシャ部材は、前記第２滑り軸受と非接触に配置されていること」、
「前記ロータマグネットは、前記第２円筒部の内周面に固定されており、
前記ステータは、前記第１円筒部の外周面に固定されたステータコアを有し、
前記ステータコアは、前記ロータマグネットの内周面と径方向に対向して配置されていること」を含むものである。

本発明のブラシレスモータによれば、第１滑り軸受を主軸受とし、第２滑り軸受を回転軸が過大な径方向荷重を受けた時だけその荷重を受ける補助軸受としたことにより、２個の軸受の芯ずれに起因する軸受と回転軸の異常磨耗やこじりの発生を抑制できるとともに、回転軸の変形を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータの断面図である。 図１の矢視Ａの拡大図である。 図１のブラシレスモータを適用した減速機構付きの電動モータの内部を模式的に示す図である。 図３の減速機構付きの電動モータにおいて、モータ駆動時にウォームギヤがウォームホイールから受ける荷重を説明するための模式図（ａ）、（ｂ）である。 図４（ａ）の荷重におけるブラシレスモータの第１説明断面図である。 図４（ａ）の荷重におけるブラシレスモータの第２説明断面図である。 図４（ｂ）の荷重におけるブラシレスモータの第１説明断面図である。 図４（ｂ）の荷重におけるブラシレスモータの第２説明断面図である。 本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータの断面図である。

本明細書では、第１滑り軸受３２の中心軸２を図面の上下方向に一致させ、図１から図９の上方向を単に「上方向」と呼び、下方向を単に「下方向」と呼ぶ。なお、上下方向は、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。また、中心軸２に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸２を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸２を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

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。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータ１Ａの構成を図１と図２により説明する。第１実施形態では、カバー部材５０を被せたアウターロータ型のブラシレスモータ１Ａに関して説明する。

本実施形態のブラシレスモータ１Ａは、図１に示すように、主に、ロータ１０と、回転軸１１と、ステータ２０と、軸受３１と、軸受ホルダ３５と、保持板４５と、カバー部材５０を備えている。
ロータ１０は、ロータケース１３と、ロータマグネット１７を備えている。
ステータ２０は、ステータコア２１と、コイル２２を備えている。

軸受３１は、回転軸１１の径方向の力を受けるラジアル軸受であり、下側に配された第１滑り軸受３２と、上側に配された第２滑り軸受３３で構成されている。この第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３は、互いに非接触に配されている。なお、第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３としては、含油焼結体や含油樹脂などを用いることができる。
第１滑り軸受３２は、この軸受のみで回転軸１１を軸支できる主軸受である。すなわち、ブラシレスモータ１Ａの例えば定常運転時には、第１滑り軸受３２だけで回転軸１１に加わる径方向荷重を受けることができる。
第２滑り軸受３３は、回転軸１１が過大な径方向荷重を受けた際に、第１滑り軸受３２と共にその荷重を受ける補助軸受である。具体的には、例えばブラシレスモータ１Ａの起動時、停止時もしくは過負荷運転時には、第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３が回転軸１１の径方向荷重を受けることになる。

第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３は、円筒体を成しており、互いに異なる外径、内径、上下方向の長さとなっている。
第２滑り軸受３３の外径は第１滑り軸受３２の外径より大きい。また、第２滑り軸受３３の内径は、第１滑り軸受３２の内径より大きい。また、第２滑り軸受３３の上下方向の長さは、第１滑り軸受３２の上下方向の長さより短い。
また、第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３の内側の上下端には、それぞれＣ面が形成されている。

軸受ホルダ３５は、金属材料で形成されており、円筒状の第１円筒部３６と、第１円筒部３６の下端を閉塞する底部３７を有する。第１円筒部３６の内周面には、第１滑り軸受３２が固定されている。底部３７の上面には、回転軸１１を上下方向で軸支するスラスト受材３８が配されている。

回転軸１１は、金属等の硬質材からなり、上端から下端まで連続して同径に形成された細長い円柱部材である。回転軸１１の両端は先端Ｒ形状に形成されている。この回転軸１１は、第１滑り軸受３２とスラスト受材３８により、第１滑り軸受３２の中心軸２を中心に回転可能に支持されている。
この回転軸１１の材質と太さは、回転軸１１に作用する径方向荷重を考慮し、所定値以上の曲げ弾性係数となるように適宜設計される。
なお、第１滑り軸受３２の内径は回転軸１１の外径より若干大きく、第１滑り軸受３２の内周面と回転軸１１の外周面との間には僅かな隙間が形成されている。この隙間により、回転軸１１に径方向荷重が加わると、回転軸１１は第１滑り軸受３２に対して僅かに傾斜する。

ロータケース１３は、回転軸１１と一体に回転するものである。このロータケース１３は、円筒状の第２円筒部１５と、第２円筒部１５の上端を閉塞する天板１４と有し、第２円筒部１５の内周面には駆動用のロータマグネット１７が固定されている。ロータケース１３の天板１４の中央には、絞り加工によるバーリング部１６が上方向に立ち上げられており、回転軸１１がバーリング部１６に圧入されて固定されている。

ステータ２０は、ロータマグネット１７に対して径方向で対面するように配されている。具体的には、ステータ２０は、軸受ホルダ３５の第１円筒部３６の外周面に固定されたステータコア２１を有し、ロータマグネット１７の内周面と径方向に対向して配されている。
ステータコア２１は、コア板を複数枚積層したものであり、外周に等間隔に複数の突極を有している。各突極には、それぞれコイル２２が巻回されている。ステータコア２１は、コイル２２に通電されたとき磁束を強めるものである。

ロータマグネット１７は、ロータ１０の回転力を発生させるものである。このロータマグネット１７は、リング状に形成されており、周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されている。

保持板４５は、金属材で板状に形成されており、軸受ホルダ３５の外周面の一部である底部３７から径方向外方へと広がって形成されている。保持板４５の外形は、ロータケース１３の外径より径方向に大きく形成されている。

この保持板４５の上面には、外部から加えられる電力をコイル２２に供給する配線基板４２が固定されている。
また、保持板４５と配線基板４２は、略中央に、軸受ホルダ３５の外周面と略同一の円形の貫通孔を有しており、この貫通孔に軸受ホルダ３５の底部３７が固定されている。

カバー部材５０は、硬質材で形成されており、ロータ１０とステータ２０を上方向から覆っている。このカバー部材５０は、円筒状の第３円筒部５２と、第３円筒部５２の上端を閉塞する蓋部５１とを有し、第３円筒部５２の下端が保持板４５の外周に固定されている。カバー部材５０が、ロータ１０とステータ２０を上方向から覆うことにより、モータ内部に塵等の侵入が防止される。

カバー部材５０の蓋部５１の中央には、円筒状部６０が設けられている。この円筒状部６０は、筒部６１と、筒部６１の上端に設けられた端板６２を有し、蓋部５１から上方向に突出してカバー部材５０と一体に形成されている。

端板６２の中央には貫通孔６３が形成されている。すなわち、カバー部材５０は、蓋部５１の中央に貫通孔６３を有する。この貫通孔６３の径は、第２滑り軸受３３の内径より大きく、且つ、第２滑り軸受３３の外径より小さく形成されている。なお、貫通孔６３と第２滑り軸受３３は、同軸上に配置されている。

円筒状部６０には、第２滑り軸受３３の全体が挿入されて固定されている。第２滑り軸受３３の上面は端板６２の下面に接触しており、第２滑り軸受３３の外周面は筒部６１の内周面に接触している。
そして、回転軸１１は、端板６２と第２滑り軸受３３に非接触な状態で貫通孔６３から上方向に突出している。

ロータケース１３の天板１４と第２滑り軸受３３との間の回転軸１１には、金属あるいは樹脂等の硬質材からなる第１ワッシャ部材７１が固定されている。
この第１ワッシャ部材７１は、第２滑り軸受３３に非接触に配置されている。つまり、第１ワッシャ部材７１は、第２滑り軸受３３に対して上下方向に隙間を設けて配置されている。この第１ワッシャ部材７１は、スラストガタのバラツキを小さくするために設けられている。本明細書において、スラストガタとは、回転軸１１が上方向（軸方向）に移動できる距離を言う。

また第１ワッシャ部材７１は、バーリング部１６の上端に非接触に配置されている。つまり、第１ワッシャ部材７１は、ロータケース１３に対して上下方向に隙間を設けて配置されている。

第１ワッシャ部材７１としては、例えば、金属材の薄い平板をプレス加工により外形を円形状に形成し、上下面に平坦度の高い平坦面を有するものが好適に用いられる。
第１ワッシャ部材７１の外径は、第２滑り軸受３３の内径より大きく、且つ、第２滑り軸受３３の外径より小さく形成されている。また、第１ワッシャ部材７１の外径は、バーリング部１６の外径より大きく形成されている。

また、第１ワッシャ部材７１の内径は、回転軸１１の外径より若干小さく形成されている。第１ワッシャ部材７１が回転軸１１に圧入されて固定されると、第１ワッシャ部材７１は回転軸１１と一体に回転する。第１ワッシャ部材７１は円筒状部６０に内包され、筒部６１の内周面と非接触に配置されている。

また、第１ワッシャ部材７１と第２滑り軸受３３の間の回転軸１１には、回転軸１１と一体に回転する軟質材からなる第２ワッシャ部材７２が固定されている。
この第２ワッシャ部材７２は、回転軸１１が上方向に移動した際の衝突音を抑制するために設けられている。
第２ワッシャ部材７２は、樹脂からなる薄い平板をプレス加工により外形を円形状に形成したものであり、上下面に平坦度の高い平坦面を有している。

第２ワッシャ部材７２の外径は、第１ワッシャ部材７１の外径より小さく、且つ、第２滑り軸受３３の内径より大きく形成されている。

第２ワッシャ部材７２の内径は、回転軸１１の外径とほぼ同じに形成されている。第２ワッシャ部材７２が回転軸１１に組み込まれると、第２ワッシャ部材７２は第１ワッシャ部材７１の上面に接触して配されて、第２ワッシャ部材７２は回転軸１１と第１ワッシャ部材７１と一体に回転する。また、第２ワッシャ部材７２は円筒状部６０に内包され、筒部６１の内周面と非接触に配置されている。また、第２ワッシャ部材７２は、第２滑り軸受３３に非接触に配置される。つまり、第２ワッシャ部材７２は、第２滑り軸受３３に対して上下方向に隙間を設けて配置されている。

次に、本実施形態のブラシレスモータ１Ａの組み立て方法について説明する。
回転軸１１と、ロータケース１３と、第１ワッシャ部材７１と、第２ワッシャ部材７２と、ロータマグネット１７を用意する。

まず、回転軸１１がロータケース１３のバーリング部１６に圧入されて固定される。回転軸１１を固定したロータケース１３の第２円筒部１５の内周面に、下方向から、ロータマグネット１７が固定される（回転軸１１を有するロータ１０となる）。その後、ロータケース１３を固定した回転軸１１の上方向から、第１ワッシャ部材７１が、上面を押圧されてロータケース１３のバーリング部１６に接触しないように回転軸１１に圧入される。さらに、回転軸１１の上方向から、第２ワッシャ部材７２が、上面を押圧されて、第２ワッシャ部材７２は第１ワッシャ部材７１の上面に接触する（第１組立体となる）。

次に、ステータコア２１と、コイル２２と、第１滑り軸受３２と、軸受ホルダ３５と、スラスト受材３８と、配線基板４２と、保持板４５を用意する。
まず、コイル２２がステータコア２１の突極に巻回される（ステータ２０となる）。次に、スラスト受材３８が、単体の軸受ホルダ３５の底部３７に配される。そして、第１滑り軸受３２が、軸受ホルダ３５の開口に圧入されて軸受ホルダ３５の内周面に固定される。次に、軸受ホルダ３５の第１円筒部３６の外周面には、上方向から、ステータ２０が固定される。次に、軸受ホルダ３５の底部３７には、配線基板４２を有する保持板４５が固定される（第２組立体となる）。

次に、第２滑り軸受３３と、カバー部材５０を用意する。
カバー部材５０の円筒状部６０に、下方向から、第２滑り軸受３３が固定される（第３組立体となる）。

次に、第２組立体の第１滑り軸受３２に、上方向から、第１組立体の回転軸１１が挿入されて、回転軸１１が第１滑り軸受３２に軸支されて、第１組立体と第２組立体が組み合わされる。この状態で、第３組立体のカバー部材５０が、ロータ１０とステータ２０を上方から覆い、カバー部材５０の第３円筒部５２の下端が保持板４５の外周に固定される。これにより、回転軸１１はカバー部材５０から上方向に突出し、ブラシレスモータ１Ａとなる。

このブラシレスモータ１Ａは、配線基板４２より電力を供給されると、コイル２２が巻回されたステータコア２１が励磁されることでロータマグネット１７が力を受けてロータ１０が回転できる。

このブラシレスモータ１Ａは、図３に示すような減速機構付きの電動モータ８０に組み込むことができる。なお、この減速機構付きの電動モータ８０は、例えば、自動販売機に挿入された紙幣を、紙幣搬送路内に送り込むための装置として使用することができるものである。

減速機構付きの電動モータ８０は、下ケース８１と不図示の上ケースにより略直方体の箱状に形成され、この内部に本例のブラシレスモータ１Ａ、減速歯車列となるウォームギヤ８３、第１中間ギヤ（ウォームホイール）８４、第２中間ギヤ８５、第３中間ギヤ８６、および出力軸８７ａを有する出力ギヤ８７が収容されている。なお、図３には示していないが、このケース内にはモータ駆動回路や減速ギヤの回転を検出するための回路等が搭載された回路基板が収容されている。

ウォームギヤ８３は、回転軸１１に圧入、接着等で取り付けられている。このウォームギヤ８３には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、モータの回転時にウォームホイール８４との噛み合い部分に力Ｆ（荷重）が作用する。

ブラシレスモータ１Ａによってウォームホイール８４を図４（ａ）のように反時計回りに回転させる場合でも、図４（ｂ）のように時計回りに回転させる場合でも、力Ｆの径方向の分力である径方向荷重Ｆｘは、ウォームホイール８４がウォームギヤ８３を図４の紙面右方向に押圧する力として作用する。
すると、回転軸１１は図４の紙面右方向に若干傾斜し、回転軸１１は第１滑り軸受３２の中心軸２に対して所定の傾斜角度を成す。

本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大でない状態では、回転軸１１は第２滑り軸受３３の内側に非接触で、回転軸１１は第１滑り軸受３２にのみ軸支される。このとき、回転軸１１は全体的に変形していない。
本明細書において「第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度」とは、回転軸１１の第１滑り軸受内部に位置する部分と、第１滑り軸受３２の中心軸２との成す角度を言う。

回転軸１１に所定の大きさの径方向荷重が加わると、回転軸１１が第１滑り軸受３２の内側上端と内側下端に接触し、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大になる。
そして、回転軸１１に所定値を超える過大な径方向荷重が加わると、回転軸１１が径方向に若干変形することで第２滑り軸受３３の内側に接触し、第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３によって径方向荷重を受けることになる。このとき、回転軸１１の上側は図１の紙面右側に湾曲するものの、第１滑り軸受３２の内径と回転軸１１の外径との差は僅かであるため、第１滑り軸受３２の内側部分では回転軸１１は実質的に変形しない。

本例のブラシレスモータ１Ａでは、回転軸１１が径方向から過大な荷重を受けた際、回転軸１１が第２滑り軸受３３に接触し始めるときの回転軸１１の変形量が０（ゼロ）から最大弾性変形量の範囲内となるように、回転軸１１の曲げ弾性係数、径方向荷重の作用点、および各部材の寸法公差や組立公差を考慮しながら、第２滑り軸受３３の内径が決定される。
具体的には、第１滑り軸受３２の中心軸２から第２滑り軸受３３の内周面までの最短距離Ｘが、以下のＸ１以上かつＸ２以下の範囲内に入るように設計されている（図２参照）。

Ｘ１：第１滑り軸受３２の中心軸２から、変形していない回転軸１１の外周面であって第２滑り軸受３３の内周面と径方向に対向する回転軸１１の外周面までの距離（但し、回転軸１１は、第１滑り軸受３２における傾斜角度が最大の状態である。）
Ｘ２：第１滑り軸受３２の中心軸２から、最大弾性変形した回転軸１１の外周面であって第２滑り軸受３３の内周面と径方向に対向する回転軸１１の外周面までの距離（但し、回転軸１１は、第１滑り軸受３２における傾斜角度が最大の状態である。）
なお、本明細書において「最大弾性変形量」とは、回転軸１１の曲げ応力−曲げ歪み曲線において、回転軸１１に径方向荷重（曲げ応力）を加えた際の弾性変形領域における最大の変形量を言う。

上記最短距離Ｘが上記Ｘ１と等しい場合は、回転軸１１が変形していない状態で、回転軸１１が第１滑り軸受３２の内側上端と内側下端に接触すると共に、第２滑り軸受３３の内側に接触し、回転軸１１は第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３によって軸支される。
また、上記最短距離Ｘが上記Ｘ２と等しい場合は、回転軸１１が第１滑り軸受３２の内側上端と内側下端に接触すると共に、最大弾性変形した状態で、回転軸１１が第２滑り軸受３３の内側に接触し、回転軸１１は第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３によって軸支される。
したがって、上記最短距離Ｘが、Ｘ１以上かつＸ２以下の範囲内に入るようにすることにより、回転軸１１の変形量が最大弾性変形量を超える前に、回転軸１１の上側の部分を第２滑り軸受３３によって支持することができるため、回転軸は塑性変形してしまうのを防ぐことができる。

一方、上記最短距離Ｘが上記Ｘ１未満である場合は、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大でない時でも、回転軸１１が第２滑り軸受３３の内側に接触することになる。このため、第１滑り軸受３２に比べて含油量の少ない第２滑り軸受３３に、ブラシレスモータ１Ａの定常運転時にも回転軸１１が摺接することになり、モータの耐久性が低下しやすくなる。
また、上記最短距離Ｘが上記Ｘ２を超える場合は、回転軸１１が最大弾性変形量を超えるほどの過大な径方向荷重を受けた際に、回転軸１１が塑性変形してしまい、径方向荷重が除去された後も回転軸１１が元の形状に戻らず、ウォームギヤ８３からウォームホイール８４に効率良く力を伝えられなくなる。

図４（ａ）の紙面反時計回りにウォームホイール８４が回転するようにロータ１０が逆転する場合には、図４（ａ）に示す荷重Ｆがウォームギヤ８３に作用する。この場合、図５、図６に示すように、回転軸１１の下端はスラスト受材３８と接触している。
図５は、図４（ａ）の荷重におけるブラシレスモータ１Ａの第１説明断面図であり、上記ＸがＸ１の場合を示している。つまり、回転軸１１が第２滑り軸受３３に接触し始める際の回転軸１１の変形量が０の場合であり、回転軸１１が変形していない状態で回転軸１１が第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３に支持されている。
また、図６は、図４（ａ）の荷重におけるブラシレスモータ１Ａの第２説明断面図であり、上記ＸがＸ２の場合を示している。つまり、回転軸１１が第２滑り軸受３３に接触し始める際の回転軸１１の変形量が最大弾性変形量の場合であり、回転軸１１が最大弾性変形した状態で回転軸１１が第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３に支持されている。

次に、図４（ｂ）の紙面時計回りにウォームホイール８４が回転するようにロータ１０が正転する場合には、図４（ｂ）に示す荷重Ｆがウォームギヤ８３に作用する。この場合、図７、図８に示すように、第２ワッシャ部材７２が第２滑り軸受３３と接触し、回転軸１１の下端はスラスト受材３８と非接触となる。
図７は、図４（ｂ）の荷重におけるブラシレスモータ１Ａの第１説明断面図であり、上記ＸがＸ１の場合を示している。つまり、回転軸１１が第２滑り軸受３３に接触し始める際の回転軸１１の変形量が０の場合であり、回転軸１１が変形していない状態で回転軸１１が第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３に支持されている。
また、図８は、図４（ｂ）の荷重におけるブラシレスモータ１Ａの第２説明断面図であり、上記ＸがＸ２の場合を示している。つまり、回転軸１１が第２滑り軸受３３に接触し始める際の回転軸１１の変形量が最大弾性変形量の場合であり、回転軸１１が最大弾性変形した状態で回転軸１１が第１滑り軸受３２と第２滑り軸受３３に支持されている。

このように本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、第１滑り軸受３２は主軸受として機能し、第２滑り軸受３３は補助軸受として機能する。そして、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大でない状態では、回転軸１１は第２滑り軸受３３の内側に非接触で、回転軸１１は第１滑り軸受３２にのみ軸支される。また、回転軸１１が径方向から過大な荷重を受け、回転軸１１が第２滑り軸受３３に接触し始める際の回転軸１１の変形量を、０から最大弾性変形量の範囲内となるように設計されている。

このため、本実施形態のブラシレスモータ１Ａは、定常運転時には回転軸１１が第１滑り軸受３２だけに摺接するため、２個の軸受の芯ずれに起因する軸受と回転軸の異常磨耗やこじりの発生を抑制できる。また、回転軸１１が過大な径方向荷重を受けた際には、回転軸１１の変形量が最大弾性変形量を超える前に、回転軸１１の上側の部分が第２滑り軸受３３に摺接するため、回転軸の変形を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、第２滑り軸受３３は補助軸受であるため、第２滑り軸受３３の上下方向の長さを、主軸受である第１滑り軸受３２の上下方向の長さよりも短くすることができる。通常は、第２滑り軸受３３の上下方向の長さを、第１滑り軸受３２の上下方向の長さの１／５以下、さらには１／１０以下に設定することもでき、回転軸の変形を抑制しつつ、モータ全体の高さを低く抑えることができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大の状態においては、回転軸１１が第１滑り軸受３２の内側上端と第１滑り軸受３２の内側下端に接触する。このため、回転軸１１が所定の大きさの径方向荷重を受けた際には、径方向荷重の作用点に近い第１滑り軸受３２の上端部分においても回転軸１１を軸支できるため、回転軸の変形を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、回転軸１１が径方向から過大な荷重を受けた際に、回転軸１１が第２滑り軸受３３の内側上端に接触する。このため、回転軸１１が過大な径方向荷重を受けた際には、径方向荷重の作用点により一層近い第２滑り軸受３３の上端部分においても回転軸１１を軸支できるため、回転軸の変形をより一層効果的に抑制することができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、ロータケース１３の天板１４と第２滑り軸受３３との間の回転軸１１には、平板面を有する硬質材からなる第１ワッシャ部材７１が固定されており、第１ワッシャ部材７１は、天板１４と第２滑り軸受３３に非接触な状態で配置されている。
このため、第１ワッシャ部材７１は、回転軸１１の下端からロータケース１３の天板１４までの寸法公差に影響されることなく、回転軸１１に固定することができる。さらに、第１ワッシャ部材７１は、上面に平坦度が高い平板面を有するため、回転軸１１に圧入固定する際、回転軸１１の下端から第１ワッシャ部材７１の上面までの寸法公差を最小限に抑えることができる。よって、第１ワッシャ部材７１と第２滑り軸受３３との隙間のバラツキを抑えて、スラストガタのバラツキを小さくすることができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１Ａでは、第１ワッシャ部材７１と第２滑り軸受３３の間の回転軸１１には、平板面を有する軟質材からなる第２ワッシャ部材７２が設けられている。この第２ワッシャ部材７２は、第２滑り軸受３３と非接触に配置されている。
このため、回転軸１１が上方向に移動した際、硬質材の第１ワッシャ部材７１が第２滑り軸受３３に当接せず、軟質材からなる第２ワッシャ部材７２が第２滑り軸受３３に当接するため、スラストガタに起因する衝突音を小さくできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータ１Ｂの構成を図９により説明する。
図９において、図１ないし図８の部材と同一の部材には同一の符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。

第２実施形態では、ロータの構成が第１実施形態と異なる。つまり、第１実施形態では、カバー部材５０を被せたアウターロータ型のブラシレスモータであるが、第２実施形態では、カバー部材５０を被せたインナーロータ型のブラシレスモータとなる。

第１実施形態では、回転軸１１に固定されたロータケース１３と、ロータケース１３の内周面に固定されたロータマグネット１７とを有するロータ１０と、ロータマグネット１７に対して径方向で対面するように配されたステータ２０とを備えている。
一方、第２実施形態では、回転軸１１に固定されたロータケース１１３と、ロータケース１１３の外周面に固定されたロータマグネット１１７とを有するロータ１１０と、ロータマグネット１１７に対して径方向で対面するように配されたステータ１２０を備えている。
このロータケース１１３の天板１１４の中央には、絞り加工によるバーリング部１１６が上方向に立ち上げられている。

次に、ブラシレスモータ１Ｂの組み立て方法について説明する。
回転軸１１と、ロータケース１１３と、第１ワッシャ部材７１と、第２ワッシャ部材７２と、ロータマグネット１１７を用意する。
まず、回転軸１１がロータケース１１３のバーリング部１１６に圧入されて固定される。回転軸１１を固定したロータケース１１３の第２円筒部１１５の外周面にロータマグネット１１７が固定される（回転軸１１を有するロータ１１０となる）。その後、ロータケース１１３を固定した回転軸１１の上方向から、第１ワッシャ部材７１がロータケース１１３のバーリング部１１６に非接触になるように圧入される。また、このロータケース１１３を固定した回転軸１１の上方向から、第２ワッシャ部材７２が回転軸１１に挿入されて、第２ワッシャ部材７２は第１ワッシャ部材７１の上面に接触する（第４組立体となる）。

次に、第１滑り軸受３２と、軸受ホルダ３５と、スラスト受材３８と、配線基板１４２と、保持板４５を用意する。
まず、スラスト受材３８が、軸受ホルダ３５の底部３７の上面に配される。そして、第１滑り軸受３２が、軸受ホルダ３５に圧入されて軸受ホルダ３５の内周面に固定される。そして、軸受ホルダ３５の底部３７に、配線基板１４２を有する保持板４５が固定される（第５組立体となる）。

次に、第２滑り軸受３３と、ステータコア１２１と、コイル１２２と、カバー部材５０を用意する。
コイル１２２がステータコア１２１の突極に巻回される（ステータ１２０となる）。カバー部材５０の円筒状部６０に、第２滑り軸受３３が固定される。カバー部材５０の第３円筒部５２の内周面に、下方向からステータ１２０が固定される（第６組立体となる）。

次に、第５組立体の第１滑り軸受３２に、上方向から、第４組立体の回転軸１１が挿入されて、回転軸１１は第１滑り軸受３２に軸支される。この状態で、第６組立体のカバー部材５０が、ロータ１１０とステータ１２０を上方向から覆い、カバー部材５０の第３円筒部５２の下端が第５組立体の保持板４５の外周に固定されて、ブラシレスモータ１Ｂとなる。

第２実施形態は、第１実施形態と同様の作用効果を有すると共に、インナーロータであるため、アウターロータに比べて、ロータの起動時間を短くできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

具体的には、上記の説明では、回転軸１１は上端から下端まで連続して同径に形成された細長い円柱部材であるがこれに限定されず、第１滑り軸受３２の内側と第２滑り軸受３３の内側に対面する回転軸１１が、少なくとも円柱形状であればよく、第２滑り軸受３３から上方に突出した回転軸１１はウォームギヤ８３を取り付けるために断面非円状（Ｄカット等）に形成されてもよい。

また上記の説明では、第２滑り軸受３３は円筒体であり、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大になった状態で、回転軸１１が第２滑り軸受３３の内側上端に支持されるが、これに限らない。第２滑り軸受の内側が、上円が下円より大きい円錐台状に形成されており、第１滑り軸受３２における回転軸１１の傾斜角度が最大になった状態で、回転軸１１がその第２滑り軸受の内側全面に接触するようにしてもよい。

また上記の説明では、回転軸１１は上端から下端まで連続して同径に形成された細長い円柱部材であり、第２滑り軸受３３と回転軸１１の径方向の隙間は、第１滑り軸受３２と回転軸１１の径方向の隙間より大きく形成されているが、これに限定されない。第２滑り軸受３３と回転軸１１の径方向の隙間は、第１滑り軸受３２と回転軸１１の径方向の隙間より大きく形成されていればよい。
例えば、第１滑り軸受３２の内径と第２滑り軸受３３の内径は同じでもよい。この場合、第２滑り軸受３３の内側と対面する回転軸の外径は、第１滑り軸受３２の内側と対面する回転軸の外径より小さく形成される。すると、上記の実施形態と同様の作用効果を得られる。

また、上記の説明では、カバー部材５０の蓋部５１の中央には、端板６２を有する円筒状部６０が形成されているが、第２滑り軸受３３を保持できるなら、端板６２のない円筒状部でもよい。

また、上記の説明では、第１ワッシャ部材７１と第２ワッシャ部材７２の外径は、円状に形成されているが、これに限定されず、例えば、第１ワッシャ部材７１と第２ワッシャ部材７２の外形は多角状や楕円状でもよい。

また、上記の説明では、第２ワッシャ部材７２の内径は回転軸１１の外径とほぼ同じに形成されているが、第２ワッシャ部材７２の内径は回転軸１１の外径より若干大きく形成されており、第２ワッシャ部材７２は回転軸１１に対して回転可能に配されてもよい。

また、上記の説明では、第１ワッシャ部材７１と第２滑り軸受３３の間の回転軸１１には、第２ワッシャ部材７２が配されているが、この第２ワッシャ部材７２が配されずに、回転軸１１が上方向に移動した際、第１ワッシャ部材７１が第２滑り軸受３３に直接接触してもよい。

また、上記の説明では、ロータケース１３、１１３の天板１４、１１４と第２滑り軸受３３の間の回転軸１１には、第１ワッシャ部材７１と第２ワッシャ部材７２が配されているが、第１ワッシャ部材７１と第２ワッシャ部材７２が配されずに、回転軸１１が上方向に移動した際に、バーリング部１６、１１６が第２滑り軸受３３に直接接触するように構成してもよい。

また、上記の説明では、バーリング部１６、１１６が天板１４、１１４の中央から上方向に立ち上げられているが、バーリング部１６、１１６が天板１４、１１４の中央から下方向に立ち下げられるようにしてもよい。

なお、カバー部材５０の蓋部５１は、ブラシレスモータ１Ａ、１Ｂを、例えば自動販売機内の紙幣搬送装置へ取り付ける際の取り付け面となっており、カバー部材５０の蓋部５１には取り付け螺子用の孔（不図示）が設けられている。

１Ａ ブラシレスモータ
１Ｂ ブラシレスモータ
２ 中心軸
１０ ロータ
１１ 回転軸
１３ ロータケース
１４ ロータケースの天板
１５ ロータケースの第２円筒部
１６ バーリング部
１７ ロータマグネット
２０ ステータ
２１ ステータコア
２２ コイル
３１ 軸受
３２ 第１滑り軸受
３３ 第２滑り軸受
３５ 軸受ホルダ
３６ 軸受ホルダの第１円筒部
３７ 軸受ホルダの底部
３８ スラスト受材
４２ 配線基板
４５ 保持板
５０ カバー部材
５１ カバー部材の蓋部
５２ カバー部材の第３円筒部
６０ 円筒状部
６１ 筒部
６２ 端板
６３ 端板の貫通孔
７１ 第１ワッシャ部材
７２ 第２ワッシャ部材
８０ 減速機構付きの電動モータ
８１ 下ケース
８３ ウォームギヤ
８４ 第１中間ギヤ（ウォームホイール）
８５ 第２中間ギヤ
８６ 第３中間ギヤ
８７ 出力ギヤ
８７ａ 出力軸
１１０ ロータ
１１３ ロータケース
１１４ ロータケースの天板
１１５ ロータケースの第２円筒部
１１６ バーリング部
１１７ ロータマグネット
１２０ ステータ
１２１ ステータコア
１２２ コイル
１４２ 配線基板

Claims (7)

1. 第１円筒部と、前記第１円筒部の下端を閉塞する底部と、を有する軸受ホルダと、
   前記第１円筒部の内周面に固定された第１滑り軸受と、
   前記第１滑り軸受により、前記第１滑り軸受の中心軸を中心に回転可能に支持された回転軸と、
   第２円筒部と前記第２円筒部の上端を閉塞する天板とを有し前記回転軸に固定されたロータケースと、前記第２円筒部の周面に固定されたロータマグネットと、を有するロータと、
   前記ロータマグネットに対して径方向で対面するように配されたステータと、
   前記底部から径方向外方へと広がる保持板と、
   第３円筒部と前記第３円筒部の上端を閉塞する蓋部とを有し、前記ロータと前記ステータを覆うように前記第３円筒部の下端が前記保持板に固定されたカバー部材と、
   第２滑り軸受と、
   を備えるブラシレスモータであって、
   前記カバー部材は、前記蓋部の中央に筒部を有し、
   前記第２滑り軸受は、前記筒部に固定されており、
   前記回転軸は、前記筒部から上方向に突出し、
   前記第１滑り軸受は、主軸受であり、
   前記第２滑り軸受は、前記回転軸が径方向から過大な荷重を受けた際に、前記第１滑り軸受と共に前記荷重を受ける補助軸受であり、
   前記第１滑り軸受における前記回転軸の傾斜角度が最大でない状態では、前記回転軸は前記第２滑り軸受に非接触であり、
   前記回転軸が径方向から過大な荷重を受け、前記回転軸が前記第２滑り軸受に接触し始める際の前記回転軸の変形量が、０から最大弾性変形量の範囲内であることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記第２滑り軸受の上下方向の長さは、前記第１滑り軸受の上下方向の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記第１滑り軸受における前記回転軸の傾斜角度が最大の状態において、前記回転軸が前記第１滑り軸受の内側上端と内側下端に接触することを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記回転軸が径方向から過大な荷重を受けた際に、前記回転軸が前記第２滑り軸受の内側上端に接触することを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。
5. 前記天板と前記第２滑り軸受との間の前記回転軸には、平板面を有する硬質材からなる第１ワッシャ部材が固定されており、
   前記第１ワッシャ部材は、前記天板と前記第２滑り軸受に非接触な状態で配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のブラシレスモータ。
6. 前記第１ワッシャ部材と前記第２滑り軸受の間の前記回転軸には、平板面を有する軟質材からなる第２ワッシャ部材が設けられており、
   前記第２ワッシャ部材は、前記第２滑り軸受と非接触に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のブラシレスモータ
7. 前記ロータマグネットは、前記第２円筒部の内周面に固定されており、
   前記ステータは、前記第１円筒部の外周面に固定されたステータコアを有し、
   前記ステータコアは、前記ロータマグネットの内周面と径方向に対向して配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のブラシレスモータ。

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