JP6844540B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

従来、モータを収容するモータケースと制御装置を収容する収容部材を連結して一体化したモータが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１３−０９０３７６号公報

特許文献１記載のように、モータケースと収容部材とを連結した場合、部品点数が多くなり、小型化も困難である。そこで、モータケースを延長させて、制御装置とモータとを共通のモータケースに収容することが考えられる。この構成では、モータケースが制御装置を収容する領域分だけ軸方向に長くなる。そのため、モータを構成する各部品をモータケースに挿入しにくくなる。特に、モータケースの内周面に固定されるステータやベアリングを保持するベアリングホルダは、モータケースにおける制御装置が配置される領域を通って挿入されるため、モータケースの内周面を傷つけてしまいやすく、製造が難しくなる。

本発明の一態様は、製造の容易さを損なうことなくモータを収容するハウジング（モータケース）内に制御装置を収容可能とし、部品点数の削減と小型化を実現可能としたモータを提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様によるモータは、外部駆動機構に所定のトルクを伝達するように用いられるモータである。このモータは、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、ロータと径方向に対向して配置されたステータと、シャフトの上側を支持する上側ベアリングと、シャフトの下側を支持する下側ベアリングと、上側ベアリングを保持するベアリングホルダと、ロータとステータとベアリングホルダとを収容し上側に開口するハウジングと、を備える。シャフトの下端は、ハウジングより外部に突出して、外部駆動機構に所定のトルクを伝達するように用いられる。ハウジングは、ロータ、ステータ、およびベアリングホルダと、を収容するハウジング筒部と、ハウジング筒部の下側の開口を塞ぐハウジング底部と、ハウジング筒部の内周面において、ハウジングの開口側に面して周方向に延びるハウジング棚面と、を有する。ハウジング筒部は、ベアリングホルダよりも上側に、ステータと電気的に接続される制御装置の少なくとも一部を収容可能な制御装置収容領域を有する。ベアリングホルダは、ハウジング筒部の内周面に保持され、ハウジング棚面に接触し、上側ベアリングを保持する上側ベアリング保持部を有する。上側ベアリング保持部は、上側ベアリングの外輪に嵌合する上側ベアリング筒部と、上側ベアリング筒部の上側に径方向内側に延びる上側ベアリング受部を有する。ハウジング底部は、下側ベアリングを保持するための下側ベアリング保持部を有する。上側ベアリングは、上側ベアリングの内輪が、シャフトに固定さると共に、上側ベアリングの外輪が、上側ベアリング保持部に対して上下方向に移動可能であり、かつ、外輪の上面と上側ベアリング受部との間に上下方向に付勢する付勢部材が位置する。下側ベアリングは、下側ベアリングの内輪が、シャフトに固定されると共に、下側ベアリングの外輪が、下側ベアリング保持部に固定される。ベアリングホルダは、ベアリングを保持する内側筒部と、ハウジングの内周面に嵌合する外側筒部と、内側筒部と外側筒部とを連結する連結部と、を有する。連結部は、内側筒部と外側筒部との間に位置する中間筒部と、中間筒部の下端と内側筒部とを連結する内側連結部と、中間筒部の上端と外側筒部とを連結する外側連結部とを有する。

本発明の他の態様によるモータは、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、ロータと径方向に対向して配置されたステータと、シャフトを支持するベアリングと、ベアリングを保持するベアリングホルダと、ロータとステータとベアリングホルダとを収容し上側に開口するハウジングと、を備える。ハウジングは、ベアリングホルダよりも上側に、ステータと電気的に接続される制御装置の少なくとも一部を収容可能な制御装置収容領域と、ハウジングの内面に、ハウジングの開口部に面して周方向に延びる棚面と、を有する。制御装置収容領域におけるハウジングの内径は、ベアリングホルダが取り付けられる位置のハウジングの内径よりも大きい。ベアリングホルダは、棚面に接触すると共に、ベアリングホルダの上面の外縁部に、凹部と、凹部の径方向外側に位置しハウジングの内周面を押圧する押圧部と、を有する。凹部は、加圧加工により設けられる。ベアリングホルダは、ベアリングホルダを軸方向に貫通する貫通孔を有し、少なくとも１つの凹部は貫通孔の近傍に配置される。

本発明の一態様および他の態様によれば、製造の容易さを損なうことなくハウジング内に制御装置を収容可能とし、部品点数の削減と小型化を実現可能としたモータが提供される。

図１は、本実施形態のモータを示す断面図。 図２は、図１のモータにおけるワイヤー支持部材およびステータを示す斜視図。 図３は、図１のモータにおけるベアリングホルダおよびステータユニットを示す斜視図。 図４は、図１のモータにおけるバスバーユニットおよびステータユニットを示す斜視図。 図５は、図１に示す実施形態の変形例を示す要部断面部。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
以下の説明においては、中心軸Ｊの延びる方向を上下方向とする。ただし、本明細書における上下方向は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向（中心軸Ｊの軸周り）を単に「周方向」と呼ぶ。

なお、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

図１は、本実施形態のモータ１０を示す断面図である。図２は、ワイヤー支持部材およびステータを示す斜視図である。図３は、ベアリングホルダおよびステータユニットを示す斜視図である。図４は、バスバーユニットおよびステータユニットを示す斜視図である。

モータ１０は、外部駆動機構に所定のトルクを伝達するために用いられる。 モータ１０は、ハウジング２０と、ロータ３０と、ステータ４０と、ワイヤー支持部材７０と、ベアリングホルダ５５と、上側ベアリング５１と、下側ベアリング５２と、バスバーユニット６０と、を備える。モータ１０では、バスバーユニット６０と、ベアリングホルダ５５と、ワイヤー支持部材７０と、ステータ４０とが、上側から下側に向かってこの順に配置される。モータ１０は、バスバーユニット６０の上側に、制御装置１００の少なくとも一部を収容可能な制御装置収容領域２０Ａを有する。

ハウジング２０は、上下方向に延びる筒部２１（ハウジング筒部）と、筒部２１の下端に位置する底壁部２３（ハウジング底壁部）と、上側に開口する開口部２０ａと、を有する。ハウジング２０の内面には、下側から順に、ステータ４０と、ベアリングホルダ５５とが固定される。

筒部２１は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。筒部２１は、ステータ４０を保持する内周面２０ｂと、ベアリングホルダ５５を保持する内周面２０ｃと、制御装置１００の一部を収容する制御装置収容領域２０Ａの内周面２０ｄとを有する。内周面２０ｄの内径は、内周面２０ｃの内径よりも大きい。内周面２０ｃの内径は、内周面２０ｂの内径よりも大きい。すなわち、ハウジング２０は、開口部２０ａから奥側（底壁部２３側）へ行くに従って内径が小さくなる内面形状を有する。

ハウジング２０は、内径の異なる内周面２０ｃと、内周面２０ｄとを接続する傾斜面２０ｅと、を有する。傾斜面２０ｅの表面形状は、軸方向下側へ行くに従って内径が小さくなる。すなわち、傾斜面２０ｅの断面形状は、直線状または湾曲形状が望ましい。これにより、組み立て作業者等（組み立て作業者または組み立て装置）は、開口部２０ａから下側に挿入されたベアリングホルダ５５を取り付け位置（内周面２０ｃ）へ円滑に配置することができる。
なお、ハウジング２０は、必ずしも傾斜面２０ｅを有さなくてもよい。例えば、ハウジング２０は、内周面２０ｃと内周面２０ｄとが段差部を介して接続される構成であってもよい。

ハウジング２０は、内周面２０ｂと内周面２０ｃとの間に、開口部２０ａに面して周方向に延びる棚面２０ｆ（ハウジング棚面）を有する。棚面２０ｆは、ベアリングホルダ５５が接触して軸方向に支持する受け面である。この構成により、ハウジング２０は、ベアリングホルダ５５を軸方向に容易に位置決めが行えると共に、軸方向に対する直角度も容易に出せるため、ベアリングホルダ５５を高い精度で保持することができる。

筒部２１の形状は、円筒状に限られない。筒部２１は、内周面にステータ４０とベアリングホルダ５５を保持可能な形状であれば、筒部２１の外形を例えば箱形としてもよい。また、筒部２１の外形は、円筒形と箱形を組み合わせた形状であってもよい。筒部２１には、ステータ４０またはベアリングホルダ５５が、内面の周方向の一部で保持されてもよい。

底壁部２３は、ステータ４０の下側に配置され、下側ベアリング５２を保持する下側ベアリング保持部２３ａと、底壁部２３を軸方向に貫通する出力軸孔２２と、を有する。

ロータ３０は、シャフト３１を有する。シャフト３１は、上下方向に延びる中心軸Ｊを中心とする。ロータ３０は、シャフト３１とともに中心軸Ｊ周りに回転する。シャフト３１の下側の端部は、出力軸孔２２を介してハウジング２０の下側へ突出する。このシャフト３１の下端には、ギア等の動力を伝達する動力伝達手段（図示略）が設けられる。モータ１０のトルクは、この動力伝達手段を介して、外部駆動機構に伝達される。

上側ベアリング５１および下側ベアリング５２は、シャフト３１を、中心軸周りに回転可能に支持する。ベアリングのサイズは、下側ベアリング５２が上側ベアリング５１よりも大きいため、それだけ下側ベアンリグ５２の方が耐荷重の性能が優れている。下側ベアリング５２は、ステータ４０の下側において、下側ベアリング保持部２３ａに保持される。

下側ベアリング保持部２３ａは、下側ベアリング５２の外周面に嵌合する筒部２３ｂ（下側ベアンリグ筒部）と、筒部２３ｂの下側から径方向内側に延びる受部２３ｃ（第1下側ベアリング受部）からなる。下側ベアリング５２の内輪５２ａは、シャフト３１に圧入により固定される。下側ベアリング５２の外輪５２ｂは、外輪５２ｂの下面が受部２３ｃに接触して筒部２３ｂに圧入により固定される。さらに、筒部２３ｂの上端は、部分的に径方向内側にカシメ加工されて、外輪５２ｂを受部２３ｃとで挟みこんでより強固に固定される。上側ベアリング５１は、ステータ４０の上側において、ベアリングホルダ５５に保持される。ベアリングホルダ５５の詳細については後述する。

ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側に位置する。ステータ４０は、ステータコア４１と、インシュレータ４２と、コイル４３と、を有する。インシュレータ４２は、ステータコア４１のティース４１ａに取り付けられる。コイル４３は、インシュレータ４２に巻き回される導線により構成され、各ティース４１ａに配置される。ステータ４０の外周面は、ハウジング２０の内周面２０ｂに固定される。

ワイヤー支持部材７０は、図１および図２に示すように、第１導電部材７１と、第２導電部材７２と、複数（図示では６個）のワイヤー保持部７５と、本体部７３とを有する。ワイヤー支持部材７０は、ステータ４０上に配置される。ワイヤー支持部材７０とステータ４０によって、ステータユニットを構成する。第１導電部材７１、７２には、コイルのいわゆる中性点が、接続される。以下の説明では、第１導電部材７１および第２導電部材７２を、第１中性点バスバー７１、第２中性点バスバー７２と呼ぶ。

本体部７３は、環状であって、ステータ４０の上側に配置される。本体部７３は、軸方向の下側へ延びる複数の脚部７３ａを有する。脚部７３ａがインシュレータ４２の取付溝４２ａに嵌め込まれることにより、ワイヤー支持部材７０は、ステータ４０上に支持される。本体部７３は、樹脂等の絶縁材料からなる。

ワイヤー保持部７５は、本体部７３の内周縁に配置される。ワイヤー保持部７５は、本体部７３から上方へ突出する支持壁部７５ａと、支持壁部７５ａの径方向内側に開口する凹部７５ｂと、を有する。６つのワイヤー保持部７５は、周方向１２０°おきの３箇所に２つずつ配置される。なお、ワイヤー保持部７５は、本体部７３の外周縁に配置することもできる。ワイヤー保持部７５の配置や個数は、後述するコイル引出線の本数やコイル引出線の引出位置等を考慮して、適宜変更可能である。

本体部７３は、平面視で扇形の切欠部７３ｂ、７３ｃを有する。切欠部７３ｂ、７３ｃは、本体部７３の外周部の２箇所に配置される。第１中性点バスバー７１および第２中性点バスバー７２は、それぞれ、３つのＵ形の接続端子７１a、７２aと、１つの貫通孔７１ｂ、７２ｂを有する。第１中性点バスバー７１および第２中性点バスバー７２は、ワイヤー保持部７５よりも、本体部７３の外周側に配置される。軸方向から見たときに、第１中性点バスバー７１および第２中性点バスバー７２は、切欠部７３ｂ、７３ｃから露出している。本体部７３は、軸方向に突出する突起部７３ｄ、７３ｅを有する。突起部７３ｄ、７３ｅは本体部７３の外周側に配置される。突起部７３ｄ、７３ｅの周方向位置は、切欠部７３ｂ、７３ｃの周方向の位置と同じである。突起部７３ｄ、７３ｅは、第１中性点バスバー７１および第２中性点バスバー７２の貫通孔７１ｂ、７２ｂに嵌めこまれた後、加熱されて溶融固化する。これにより、第１中性点バスバー７１および第２中性点バスバー７２は、本体部７３に固定される。なお、第１中性点バスバー７１および第２中性点バスバー７２は、切欠部７３ｂ、７３ｃとともに、本体部７３の内周部に設けてもよい。

ステータ４０は、複数のコイル４３から延びる１２本のコイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９１ａ〜９１ｃ、９２Ａ〜９２Ｃ、９２ａ〜９２ｃを有する。コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃは、ステータ４０の上側を引き回されて、ワイヤー保持部７５の凹部７５ｂを起点に軸方向上側に折り曲げられて、ワイヤー保持部７５に保持される。凹部７５ｂの径方向内側の開口部における周方向の幅は、コイル４３の線径より小さい。凹部７５ｂの径方向外側の部位における内径は、コイル４３の線径と、ほぼ同じである。よって、コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃが凹部７５ｂの開口部から奥側へ押し込まれる際には、開口部が弾性変形により広がり、コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃが凹部７５ｂ内に収容された後、開口部は元に戻る。このようにしてコイル４３はワイヤー保持部７５に保持される。ワイヤー保持部７５に保持されたコイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃは、凹部７５ｂから軸方向上側に突出する。なお、コイル４３は一定の剛性があるため、ワイヤー保持部７５から突出するコイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃｆが倒れたり、大きくずれることはない。コイル引出線９１ａ〜９１ｃは、第１中性点バスバー７１の接続端子７１ａに接続される。コイル引出線９２ａ〜９２ｃは、第２中性点バスバー７２の接続端子７２aに接続される。

コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃは各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の給電用の配線であり、コイル引出線９１ａ〜９１ｃは、コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃに対応する中性点接続用の配線である。コイル引出線９２Ａ〜９２Ｃは、各相の給電用の配線である。コイル引出線９２ａ〜９２ｃは、コイル引出線９２Ａ〜９２Ｃに対応する中性点接続用の配線である。

コイル４３から引き出されたコイル引出線には、絶縁部材である絶縁チューブ９８が取り付けられる。絶縁チューブ９８は、ワイヤー支持部材７０の下面に沿って延びるコイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９１ａ〜９１ｃ、９２Ａ〜９２Ｃ、９２ａ〜９２ｃ同士、およびコイル４３との絶縁を保つ。コイル引出線は、絶縁ができれば絶縁チューブ９８に限るものではない。

ベアリングホルダ５５は、略円板状であり、ステータ４０の上側に配置される。ベアリングホルダ５５は、上側ベアリング５１を保持する。ベアリングホルダ５５は、ハウジング２０の内周面２０ｃに、締まり嵌めにより保持される。本実施形態の場合、ベアリングホルダ５５は、内周面２０ｂに焼き嵌めによって固定される。ベアリングホルダ５５は、ハウジング２０の内周面２０ｂに圧入により固定されてもよい。なお、焼き嵌めは、締まり嵌めに含まれる嵌め合い方法である。

これにより、固定用部品または固定用部位を追加することなく、ベアリングホルダ５５をハウジング２０に固定することができる。例えば、固定用部品として、Ｃリングやネジがある。Ｃリングを用いてベアリングホルダ５５をハウジング２０に固定する場合には、ハウジング２０の内周面２０ｂに、固定用部位としてＣリングを保持する溝を設ける必要がある。また、同様に、ネジを用いる場合も、ハウジング２０とベアリングホルダ５５に固定用部位としてそれぞれネジ穴を設ける必要がある。しかしながら、本実施形態の構成では、固定用部位を設ける必要がないため、ハウジング２０の肉厚を薄くすることができる。その結果、ステータ４０やベアリングホルダ５５などを保持するために必要な内径を保ちつつ、ハウジング２０の外径を小さくできる。よって、全体の部品点数を削減することができると共に、モータ１０の小型化を図ることができる。

ベアリングホルダ５５は、図１および図３に示すように、上側ベアリング５１を保持する内側筒部５５ａ（上側ベアリング保持部）と、ハウジング２０の内周面２０ｂに嵌合する外側筒部５５ｂと、内側筒部５５ａと外側筒部５５ｂとを連結する連結部５５ｃとを有する。

内側筒部５５ａは、上側ベアリング５１の外周面に嵌合する筒部５５ａ１（上側ベアリング筒部）と、筒部５５ａ１の下端から径方向内側に延びる受部５５ａ２（上側ベアリング受部）からなる。上側ベアリング５１の内輪５１ａは、内輪５１ａの下面がシャフト３１の段差面に接触するようにしてシャフト３１に圧入により固定される。上側ベアリング５１の外輪５１ｂは、上下方向に移動可能に筒部５５ａ１に嵌合されている。外輪５１ｂの上面と受部５５ａ２との間には、上下方向に付勢するようにしてウェーブワッシャ８０（付勢部材）が介在する。

ウェーブワッシャ８０は、ベアリングホルダ５５を上側（ベアリングホルダ５５が底壁部２３から離れる向き）に押圧する共に、外輪５１ｂを下側に押圧する。外輪５１ｂが下側に押圧されると、ボール５１ｃが内輪５１ａを下側に押圧する。内輪５１ａが下側に押圧されると、シャフト３１を介して、下側ベアリング５２の内輪５２ａが下側に押圧される。内輪５２ａが下側に押圧されると、ボール５２ｃが外輪５２ｂを下側に押圧する。

このように、ウェーブワッシャ８０の下側の付勢力が上側ベアリング５１及び下側ベアリング５２にそれぞれ作用することで、両ベアリング５１、５２は、内外輪とボールとの間に一定の付勢力がかかった状態が維持され、ロータを安定して回転支持する。前述のように両ベアリング５１、５２に付勢力がかかった状態を予圧がかかった状態と称する。

連結部５５ｃは、中間筒部５５ｄと、内側連結部５５ｅと、外側連結部５５ｆと、を有する。中間筒部５５ｄは、円筒状であり、内側筒部５５ａと外側筒部５５ｂとの間に位置する。内側連結部５５ｅは平面視円環状であり、中間筒部５５ｄの下端と内側筒部５５ａの外周面とを接続する。外側連結部５５ｆは平面視円環状であり、内側連結部５５ｅの上端と外側筒部５５ｂの上端とを接続する。

図１において、連結部５５ｃの径方向内側の端部は、軸方向下側に屈曲するとともに、径方向内側に向かって延び、内側筒部５５ａと接続される。内側筒部５５ａと連結部５５ｃの間には、間隙が構成される。そのため、内側筒部５５ａおよび連結部５５ｃは、径方向において弾性変形が可能である。したがって、モータ組立時またはモータ使用時の温度変化によりベアリングホルダ５５およびハウジング２０が膨張収縮し、ベアリングホルダ５５とハウジング２０との嵌合部や、上側ベアリング５１などに、過大な押圧力が作用した場合であっても、内側筒部５５ａおよび連結部５５ｃの弾性変形により、その押圧力は吸収される。そのため、ベアリングホルダ５５とハウジング２０との固定強度（締結強度）の低下または上昇を抑制するとともに、上側ベアリング５１がシャフト３１を滑らかに回転可能に支持することができる。

ベアリングホルダ５５は、ベアリングホルダ５５を軸方向に貫通する複数の貫通孔５６ａ〜５６ｃ、５７ａ〜５７ｃを有する。複数の貫通孔５６ａ〜５６ｃ、５７ａ〜５７ｃは、外側連結部５５ｆに設けられる。

コイル引出線９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃは、それぞれ対応する貫通孔５６ａ、５６ｂ、５６ｃを通過して、ベアリングホルダ５５の上側へと延びる。コイル引出線９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃは、それぞれ対応する貫通孔５７ａ、５７ｂ、５７ｃを通過してベアリングホルダ５５の上側へ延びる。貫通孔５６ａ、５６ｃの開口の内径は、ワイヤー保持部７５の外径よりも大きい。これにより、中性点接続用のコイル引出線９１ａ、９１ｂ、９２ｃと接続端子７１ａ、７２ａとの接続部が、ベアリングホルダ５５と絶縁を保つことができる。ベアリングホルダ５５に配置された貫通孔５６ｄ、５６ｅの構成についても、貫通孔５６ａ、５６ｃと同じであるため、その説明を省略する。

ベアリングホルダ５５は、ベアリングホルダ５５の外縁部の上面に３つの凹部５８を有する。凹部５８は、ベアリングホルダ５５の上面に、ピン等による加圧加工（例えば、カシメ加工等）などが行われることにより、設けられる。加圧加工がベアリングホルダ５５に対して行われると、ベアリングホルダ５５の上面の加圧された箇所が塑性変形し、凹部５８が形成されるとともに、ベアリングホルダ５５の外側面から径方向外側に突出する押圧部５９が形成される。ベアリングホルダ５５がハウジング２０内に配置される際に、押圧部５９が、ハウジング２０の内周面２０ｃを局所的に押圧する。これにより、ベアリングホルダ５５は、焼き嵌めとカシメにより、ハウジング２０の内周面２０ｃに固定される。

ベアリングホルダ５５のハウジング２０に締まり嵌めされている部分について押圧部５９が配置されることにより、ハウジング２０とベアリングホルダ５５との押圧力が局所的に向上し、両部材の締結強度をより一層高めることができる。

凹部５８のうち少なくとも１つは、貫通孔５６ａ〜５６ｃの近傍に配置される。本実施形態では、図３に示すように、貫通孔５６ａの近傍、および貫通孔５６ｂの近傍に凹部５８が配置される。貫通孔５６ａ、５６ｂと近傍の凹部５８との距離は、中心軸周りの角度で１５°以内である。凹部５８は塑性変形により形成されるため、形成位置における部材の強度が向上する。貫通孔５６ａ〜５６ｃの近傍ではベアリングホルダ５５の強度が低下しやすいが、貫通孔５６ａ〜５６ｃの近傍に凹部５８を配置することで強度を確保しやすくなる。

ベアリングホルダ５５を構成する材料の線膨張係数は、ハウジング２０を構成する材料の線膨張係数と同等である。この構成により、ハウジング２０にベアリングホルダ５５を組み付けた後の温度変化に対して、ハウジング２０とベアリングホルダ５５の膨張量および収縮量が同じになるため、ベアリングホルダ５５の取り付けが弛みにくくなる。本実施形態の場合、ベアリングホルダ５５とハウジング２０は、いずれもアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。

バスバーユニット６０は、相用バスバー６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃと、相用バスバー６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃを保持するバスバーホルダ６５とを有する。バスバーホルダ６５は、バスバーホルダ６５を軸方向に貫通する３つの貫通孔６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを有する。

バスバーホルダ６５は、ベアリングホルダ５５の上面に固定される。ベアリングホルダ５５の貫通孔５６ａ〜５６ｃ、５７ａ〜５７ｃから上側へ延びるコイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃは、バスバーホルダ６５の貫通孔６５Ａ〜６５Ｃを通ってバスバーホルダ６５の上側へ延びる。コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃは、バスバーホルダ６５の上面において、それぞれ相用バスバー６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃに接続される。

相用バスバー６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃは、制御装置１００との接続端子として機能する。バスバーユニット６０は、ハウジング２０に高い精度で固定されたベアリングホルダ５５の上面に固定されるため、相用バスバー６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃは、制御装置収容領域２０Ａ内において軸方向に高い精度で位置決めされる。この構成により、モータ１０と制御装置１００との接続性が向上する。

ステータ４０は、ハウジング２０の内周面２０ｂに焼き嵌めにより保持される。ハウジング２０は上側のみが開口した構造であるため、ステータ４０はハウジング２０の開口部２０ａから下側に挿入され、内周面２０ｂの位置に配置される。

ここで、制御装置収容領域２０Ａの内周面２０ｄおよびベアリングホルダ５５が保持される内周面２０ｃの内径が、内周面２０ｂの内径よりも大きい。したがって、組立時において、ステータ４０とハウジング２０とを同軸にして、ステータ４０を軸方向に移動させることによって、ステータ４０を内周面２０ｃ、２０ｄともに接触させることなく挿入することができる。仮に、同軸がずれたとしても、そのずれ量が内周面２０ｂ、２０ｃの内径差以内であれば、接触を避けることができる。また、ステータ４０を焼き嵌めする際に、ハウジング２０を加熱するため、ハウジング２０が膨張し、内周面２０ｂの内径が幾分大きくなる。その結果、ステータ４０の挿入時において、ステータ４０の外周面が内周面２０ｂに接触しにくい。ステータ４０の挿入完了後、ハウジング２０の温度が低下するとともに、ハウジング２０が収縮するため、ステータ４０と内周面２０ｂとの嵌合力が高まる。このようにして、ステータ４０を内周面２０ｂに対して、内周面２０ｄおよび内周面２０ｃともに傷をつけることなく保持できる。

また、ベアリングホルダ５５はハウジング２０の内周面２０ｃに焼き嵌めにより、保持される。ハウジング２０は上側のみが開口した構造であるため、ベアリングホルダ５５はハウジング２０の開口部２０ａから下側に挿入され、内周面２０ｃの位置に配置される。

ここで、ハウジング２０において制御装置収容領域２０Ａの内周面２０ｄの内径が、ベアリングホルダ５５が固定される位置の内周面２０ｃの内径よりも大きい。したがって、組立時において、ベアリングホルダ５５とハウジング２０とを同軸にして、ベアリングホルダ５５を軸方向に移動させることによって、ベアリングホルダ５５を内周面２０ｄに接触させることなく挿入することができる。すなわち、制御装置１００が収容される位置の内周面２０ｄを傷つけることなく、ベアリングホルダ５５を嵌め込むことができる。仮に、同軸がずれたとしても、そのずれ量が内周面２０ｃ、２０ｄの内径差以内であれば、接触を避けることができる。

また、ベアリングホルダ５５を焼き嵌めする際に、ハウジング２０を加熱するため、ハウジング２０が膨張し、内周面２０ｃの内径が幾分大きくなる。その結果、ベアリングホルダ５５の挿入時において、ベアリングホルダ５５の外周面が内周面２０ｃに接触しにくい。ベアリングホルダ５５の挿入完了後、ハウジング２０の温度が低下するとともに、ハウジング２０が収縮するため、ベアリングホルダ５５と内周面２０ｃとの嵌合力が高まる。このようにして、ベアリングホルダ５５を内周面２０ｃに対して、内周面２０ｄに傷をつけることなく保持できる。

よって、制御装置１００をハウジング２０の内周面２０ｄに嵌め込んで固定する場合に、内周面２０ｄに傷がないため、制御装置１００を精度良く固定することができる。また、内周面２０ｄに傷があると、傷部分の削れ片等が制御装置やモータ内部へ付着して不具合の原因となることがあるため、制御装置１００を内周面２０ｄに嵌め込みではなく別の手段で固定する場合も、本構成は都合がよい。また、ハウジング２０の制御装置１００を収容するため、従来のように制御装置を収容する収容部材を別部品とする場合に比べて、部品点数の削減、及び小型化を実現できる。

また、傾斜面２０ｅは、ベアリングホルダ５５、およびステータ４０をハウジング２０に挿入する際に、仮に同軸がずれていた場合、そのずれ量が、内周面２０ｄと内周面２０ｃの内径差の以内であれば、傾斜面２０ｅに接触することによって同軸が合うように調整される。これにより、組立作業時における同軸度の寸法管理が緩和されるため組み立て作業者等は組み立て作業を容易にできる。

モータ１０では、ベアリングホルダ５５をカシメ加工により固定する際に、ベアリングホルダ５５が、下方向に強く押し込まれる。このとき、仮に、ベアリングホルダ５５の軸方向位置が取り付け位置からずれていたとしても、所定の取り付け位置まで確実に押し込むことができる。

ベアリングホルダ５５は、外側筒部５５ｂの外周面においてハウジング２０の内周面２０ｃに嵌合する。この構成では、ベアリングホルダ５５における連結部５５ｃの肉厚よりも外側筒部５５ｂの高さが大きいため、ベアリングホルダ５５とハウジング２０との接触面積（または締結長さ）をより大きく確保でき、ベアリングホルダ５５の締結強度を大きくすることができる。この構成は、ベアリングホルダ５５を金属板をプレス加工により形成する場合に、外側筒部５５ｂを屈曲させて形成できるため、都合が良い。本実施形態では、外側筒部５５ｂを、連結部５５ｃの外周端から下側へ延びる円筒状としたが、外側筒部５５ｂの内周面に連結部５５ｃが接続される構造としてもよい。あるいは、外側筒部５５ｂを、連結部５５ｃの外周端から上側へ延びる円筒状としてもよい。

ところで、モータ１０では、回転体にかかる荷重は両ベアリング５１，５２が支える。モータ１０では、シャフト３１の下側を通じて外部駆動機構にトルクを伝達するため、回転体にかかる荷重の大きさは、下側ベアリング５２が上側ベアリング５１よりも大きい。このような両ベアリング５１，５２の荷重の掛かり方に対応するために、下側ベアリング５２は、内輪５２ａと外輪５２ｂがそれぞれシャフト３１とハウジング２０に固定される。上側ベアリング５１は、内輪５１ａがシャフト３１に固定され、外輪５１ｂがウェーブワッシャ-８０を介してベアリングホルダ５５に移動可能に保持される。つまり、予圧をかけるためのウェーブワッシャ８０を上側ベアリング５１側に設けて、下側ベアリング５２の内外輪５２ａ、５２ｂをシャフト３１および底壁部２３にそれぞれ固定して、荷重が下側ベアリング５２にかかるように構成されている。

下側ベアリング５２が受ける荷重が大きくなると、上側ベアリング５１が受ける荷重が小さくなるため、上側ベアリング５１を介してベアリングホルダ５５に作用する荷重も小さくなる。それによって、ベアリングホルダ５５をハウジング２０に固定するために必要な、ベアリングホルダ５５とハウジング２０との間の締結強度を小さくできる。この締結強度を小さくできると、ベアリングホルダ５５とハウジング２０との接触面積（または締結長さ）を小さくでき、モータ１０の上下方向の寸法拡大を抑えることができる。加えて、ベアリングホルダ５５とハウジング２０との締結強度を小さくできるため、ハウジング２０への歪みを抑えることができる。ハウジング２０の歪みを抑えることができると、制御装置１００をハウジング２０に精度よく収容可能となる。

また、両ベアリング５１，５２は、求められる耐荷重の大きさが異なるため、求められる耐荷重の大きさに応じたベアリングサイズがそれぞれに用いられる。そのため、両ベアリング５１，５２が最適なベアリングが選定されている。

次に、モータ１０の組立方法について説明する。まず、ハウジング２０を、底壁部２３が下側に、開口部２０ａが上側に位置するように所定の台座に配置する。これに、下側ベアリング５２を、開口部２０ａを介して下側に挿入し、下側ベアリング保持部２３ａに圧入し、筒部２３ｂの上端を内径方向にカシメ加工する。次に、ハウジング２０を加熱して筒部２１を膨張させる。これにより筒部２３ｂの内径が拡大する。この状態で、ステータユニットを、開口部２０ａを介して下側に挿入し内周面２０ｂに嵌合させる。ハウジング２０の温度が低下すると、筒部２１が収縮し、その締結強度が高まることで、焼き嵌めが完了する。

一方で、別途、ロータ３０、上側ベアリング５１、ベアリングホルダ５５、ウェーブワッシャ８０からなるロータユニットを組み立てておく。このとき、ベアリングホルダ５５と上側ベアリング５１は、上下方向に移動可能に嵌合されているだけであるため、容易に分解可能な状態である。しかしながら、ベアリングホルダ５５の受部５５ａ２を上側ベアリング５１よりも上側に、かつ、シャフト３１を上下方向に沿うようにして、ロータユニットを、所定の台座に仮置きする。ロータユニットは、ベアリングホルダ５５の自重によって、筒部５５ａ１と受部５５ａ２が外輪５１ｂにウェーブワッシャ８０を介して引っ掛かるため、分解することなく仮置きできる。

次に、ハウジング２０の筒部２１の上側を中心に再加熱して筒部２１を膨張させる。これにより、筒部２３ｂの上側の内径が拡大する。この状態で、ロータユニットの上側ベアリング５１の外輪５１ｂの下面又はシャフト３１の上側を所定の把持手段を用いて把持し、ハウジング２０の開口部２０ａを介して下側に挿入する。このとき、シャフト３１の下端が下側ベアリング５２に差し掛かったところで、シャフト３１を下側に押圧して、シャフト３１を下側ベアリング５２の内輪５２ａに圧入する。同時に、ベアリングホルダ５５は棚面２０ｆに接触し、内周面２０ｃに嵌合する。ハウジング２０の温度が低下すると、筒部２１が収縮し、その締結強度が高まることで、焼き嵌めが完了する。その後、ベアリングホルダ５５の外縁部の上面をピン等によりカシメ加工して、凹部５８を形成する。この凹部５８の形成によって、押圧部５９が内周面２０ｃを径方向外側に押圧するため、両部材の締結強度が一層高まる。

ロータユニットをハウジング２０に挿入するときは、両部材の同軸を合わせつつ、各コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９１ａ〜９１ｃ、９２Ａ〜９２Ｃ、９２ａ〜９２ｃと、各貫通孔５６ａ〜５６ｄ、５７ａ〜５７ｄとが合致するように周方向に位置決めをして行う。

次に、バスバーユニット６０を、ハウジング２０の開口部２０ａを介してベアリングホルダ２０の上面に配置する。このときバスバーユニット６０の各貫通孔６５Ａ〜６５Ｃと各コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃとが合致するように周方向に位置決めをして行う。その後、各コイル引出線９１Ａ〜９１Ｃ、９２Ａ〜９２Ｃと相用バスバー６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃとをそれぞれ溶接すると、バスバーユニット６０の固定が完了する。

以上の一連の組立方法においては、ハウジング２０の配置状態を維持したまま、下側ベアリング５２、ステータユニット、ロータユニット、バスバーユニット６０を全て同じ方向からハウジング２０に挿入して組み立てることができるため、組立の作業性が良い。

このような組立方法が実現できるのは、次のような構成になっているためである。下側ベアリング保持部２３ａの受部２３ｃが筒部２３ｂの下側にある形状であるため、下側ベアリング５２を、開口部２０ａを介して下側ベアリング保持部２３ａに挿入できる。ハウジング２０の筒部２１の内周面２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが開口部２０ａから離れるにつれて内径が段階的に小さくなっているため、ハウジング２０の底壁部２３が筒部２１に一体化された構成であっても、ステータユニット、及びロータユニットを、開口部２０ａを介して所定部まで挿入できる。ロータユニットは、ベアリングホルダ５５の受部５５ａ２が上側ベアリング５１の上側に位置し、内輪５１ａがシャフト３１に固定される構成であるため、ベアリングホルダ５５に対して外輪５１ｂが上下方向に移動可能に保持される構成であっても、分解することなく把持することができ、開口部２０ａを介してハウジング２０内に挿入できる。

次に、本実施形態における下側ベアリング保持部２３ａの変形例について説明する。本実施形態の下側ベアリング保持部２３ａは、受部２３ｃが筒部２３ｂの下側に設けられるのに対して、変形例では、図５に示すように、受部２３ｃ１（第２下側ベアリング受部）が筒部２３ｂの上側に設けられる。筒部２３ｂの下端は、内径方向にカシメ加工される。外輪５２ｂは、筒部２３ｂに圧入されると共に、そのカシメ加工により受部２３ｃ１と共に挟みこんでより強固に固定される。

この構成における組立方法では、下側ベアリング５２を、ハウジング２０における底壁部２３の下面からベアンリング保持部２３ａに挿入することになるため、図１等に示す構成のようにハウジング２０の配置状態を維持したまま、各部材を同じ方向から挿入して組み立てることは困難となる。しかしながら、下側ベアリング５２を底壁部２３の下面から挿入する構成は、下側ベアンリグ５２が、筒部２１の内周面に接触しないように配慮する必要がないため、下側ベアンリグ５２の挿入作業が行える点において、作業性が良い。したがって、この変形例の構成は、筒部２１の内径が小さい、或いは筒部の２１の上下方向の寸法が長い等のために、下側ベアンリグ５２を開口部２０ａを介して挿入がしにくい場合に好適である。この構成の組立方法は、ハウジング２０を底壁部２３が上側となるように配置して、下側ベアリング５２を固定し、その後、ハウジング２０を反転させ、以降は上記と同様の組立方法で行う。

また、図１等に示す構成では、ハウジング２０の筒部２１における内周面２０ｃ、２０ｄの内径差を設けているが、同一径にすることも可能である。

上記実施形態の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０…モータ、２０…ハウジング、２０ａ…開口部、２０Ａ…制御装置収容領域、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…内周面、２０ｅ…傾斜面、２０ｆ…棚面、２１…筒部、３０…ロータ、３１…シャフト、４０…ステータ、５５…ベアリングホルダ、５５ａ…内側筒部、５５ｂ…外側筒部、５５ｃ…連結部、５５ｄ…中間筒部、５５ｅ…内側連結部、５５ｆ…外側連結部、５６ａ，５６ｂ，５７ａ，６５Ａ…貫通孔、５８，７５ｂ…凹部、５９…押圧部、６０…バスバーユニット、６５…バスバーホルダ、１００…制御装置、５１…上側ベアリング（ベアリング）、Ｊ…中心軸

Claims (21)

1. 外部駆動機構に所定のトルクを伝達するように用いられるモータであって、
   上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、
   前記ロータと径方向に対向して配置されたステータと、
   前記シャフトの上側を支持する上側ベアリングと、
   前記シャフトの下側を支持する下側ベアリングと、
   前記上側ベアリングを保持するベアリングホルダと、
   前記ロータと前記ステータと前記ベアリングホルダとを収容し上側に開口するハウジングと、
   を備え、
   前記シャフトの下端は、前記ハウジングより外部に突出して、前記外部駆動機構に所定のトルクを伝達するように用いられ、
   前記ハウジングは、
   前記ロータ、前記ステータ、および前記ベアリングホルダと、を収容するハウジング筒部と、
   前記ハウジング筒部の下側の開口を塞ぐハウジング底部と、
   前記ハウジング筒部の内周面において、前記ハウジングの開口側に面して周方向に延びるハウジング棚面と、
   を有し、
   前記ハウジング筒部は、前記ベアリングホルダよりも上側に、前記ステータと電気的に接続される制御装置の少なくとも一部を収容可能な制御装置収容領域を有し、
   前記ベアリングホルダは、前記ハウジング筒部の内周面に保持され、前記ハウジング棚面に接触し、前記上側ベアリングを保持する上側ベアリング保持部を有し、
   前記上側ベアリング保持部は、
   前記上側ベアリングの外輪に嵌合する上側ベアリング筒部と、
   前記上側ベアリング筒部の上側に径方向内側に延びる上側ベアリング受部を有し、
   前記ハウジング底部は、前記下側ベアリングを保持するための下側ベアリング保持部を有し、
   前記上側ベアリングは、
   前記上側ベアリングの内輪が、前記シャフトに固定さると共に、
   前記上側ベアリングの外輪が、前記上側ベアリング保持部に対して上下方向に移動可能であり、かつ、前記外輪の上面と上側ベアリング受部との間に上下方向に付勢する付勢部材が位置し、
   前記下側ベアリングは、
   前記下側ベアリングの内輪が、前記シャフトに固定されると共に、
   前記下側ベアリングの外輪が、前記下側ベアリング保持部に固定され、
   前記ベアリングホルダは、前記ベアリングを保持する内側筒部と、前記ハウジングの内周面に嵌合する外側筒部と、前記内側筒部と外側筒部とを連結する連結部と、を有し、
   前記連結部は、前記内側筒部と前記外側筒部との間に位置する中間筒部と、前記中間筒部の下端と前記内側筒部とを連結する内側連結部と、前記中間筒部の上端と前記外側筒部とを連結する外側連結部とを有する、ことを特徴とするモータ。
2. 前記下側ベアリング保持部は、
   前記下側ベアリングの外輪に嵌合する下側ベアリング筒部と、
   前記下側ベアリング筒部の下側において、径方向内側に延びる第１下側ベアリング受部を有し、
   前記下側ベアリングの外輪が、前記第1下側ベアリング受部に接触している、請求項１に記載のモータ。
3. 前記下側ベアリング保持部は、
   前記下側ベアリングの外輪に嵌合する下側ベアリング筒部と、
   前記下側ベアリング筒部の上側において、径方向内側に延びる第２下側ベアリング受部を有し、
   前記下側ベアリングの外輪が、前記第２下側ベアリング受部に接触している、請求項１に記載のモータ。
4. 前記下側ベアリングの耐荷重は、前記上側ベアリングよりも大きい、請求項１から３の何れか１項に記載のモータ。
5. 前記制御装置収容領域における前記ハウジングの内径は、前記ベアリングホルダが取り付けられる位置の前記ハウジングの内径よりも大きい、請求項１に記載のモータ。
6. 前記ハウジングは、前記制御装置収容領域の内周面と前記ベアリングホルダが取り付けられる位置の内周面とを軸方向に接続する傾斜面を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記ベアリングホルダが取り付けられる位置の前記ハウジングの内径は、前記ステータが収容される位置の前記ハウジングの内径よりも大きい、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 前記ハウジングを構成する材料の線膨張係数は、前記ベアリングホルダを構成する材料の線膨張係数と同等である、請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
9. 前記ベアリングホルダは、前記ベアリングホルダの上面の外縁部に、凹部と、前記凹部の径方向外側に位置し前記ハウジングの内周面を押圧する押圧部とを有する、請求項１か
   ら８のいずれか１項に記載のモータ。
10. 前記ベアリングホルダは、前記ベアリングホルダを軸方向に貫通する貫通孔を有し、少なくとも１つの前記凹部は前記貫通孔の近傍に配置される、請求項９に記載のモータ。
11. 前記ベアリングホルダの上側に、バスバーユニットを有し、
    前記バスバーユニットは、前記ベアリングホルダの貫通孔を介して前記ステータから延びる配線と接続されるバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダとを有する、
    請求項１０に記載のモータ。
12. 前記制御装置収容領域に一部又は全体が収容された制御装置を有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ。
13. 上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、
    前記ロータと径方向に対向して配置されたステータと、
    前記シャフトを支持するベアリングと、
    前記ベアリングを保持するベアリングホルダと、
    前記ロータと前記ステータと前記ベアリングホルダとを収容し上側に開口するハウジングと、
    を備え、
    前記ハウジングは、
    前記ベアリングホルダよりも上側に、前記ステータと電気的に接続される制御装置の少なくとも一部を収容可能な制御装置収容領域と、
    前記ハウジングの内面に、前記ハウジングの開口部に面して周方向に延びる棚面と、
    を有し、
    前記制御装置収容領域における前記ハウジングの内径は、前記ベアリングホルダが取り付けられる位置の前記ハウジングの内径よりも大きく、
    前記ベアリングホルダは、前記棚面に接触すると共に、前記ベアリングホルダの上面の外縁部に、凹部と、前記凹部の径方向外側に位置し前記ハウジングの内周面を押圧する押圧部と、を有する、
    前記凹部は、加圧加工により設けられ、
    前記ベアリングホルダは、前記ベアリングホルダを軸方向に貫通する貫通孔を有し、少なくとも１つの前記凹部は前記貫通孔の近傍に配置される、モータ。
14. 前記ハウジングは、前記制御装置収容領域の内周面と前記ベアリングホルダが取り付けられる位置の内周面とを軸方向に接続する傾斜面を有する、請求項１３に記載のモータ。
15. 前記ハウジングの内面に、前記ハウジングの開口部に面して周方向に延びる棚面が設けられ、
    前記ベアリングホルダは、前記棚面に接触する、請求項１３又は１４に記載のモータ。
16. 前記ベアリングホルダが取り付けられる位置の前記ハウジングの内径は、前記ステータが収容される位置の前記ハウジングの内径よりも大きい、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のモータ。
17. 前記ハウジングを構成する材料の線膨張係数は、前記ベアリングホルダを構成する材料の線膨張係数と同等である、請求項１３から１６のいずれか１項に記載のモータ。
18. 前記ベアリングホルダの上側に、バスバーユニットを有し、
    前記バスバーユニットは、前記貫通孔を介して前記ステータから延びる配線と接続されるバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダとを有する、請求項１３から１７のいずれか１項に記載のモータ。
19. 前記ベアリングホルダは、前記ベアリングを保持する内側筒部と、前記ハウジングの内周面に嵌合する外側筒部と、前記内側筒部と外側筒部とを連結する連結部と、を有する、請求項１３から１８のいずれか１項に記載のモータ。
20. 前記連結部は、前記内側筒部と前記外側筒部との間に位置する中間筒部と、前記中間筒部の下端と前記内側筒部とを連結する内側連結部と、前記中間筒部の上端と前記外側筒部とを連結する外側連結部とを有する、請求項１９に記載のモータ。
21. 前記制御装置収容領域に一部又は全体が収容された制御装置を有する、請求項１３から２０のいずれか１項に記載のモータ。