JP6958197B2 - モータおよびモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータおよびモータユニットに関する。

特許文献１には、モータのケース本体が嵌合によって固定される構造が開示されている。
一方で、筒状のハウジングと、ハウジングの開口を覆う蓋部材と、を有するモータが知られている。このようなモータでは、例えば、蓋部材に筒部（蓋筒部）を設け、筒部の外周面をハウジングの内周面に嵌合させることで、ハウジングに蓋部材が固定される。

特開２０１２−９０４９６号公報

上述の構造において、ハウジングと蓋部材とにフランジ部を設け、フランジ部同士を固定ボルトで締結し固定強度を高める構造が考えられる。この構造を採用する場合、嵌合時の変形により固定ボルトを挿通させるための固定孔に位置ズレが生じ、固定ボルトの挿通に不具合が生じる虞がある。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、フランジ部の固定孔に位置ずれが生じ難いハウジングおよび蓋部材を備えるモータの提供を目的の一つとする。

本発明のモータの一つの態様は、上下方向に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトを有し前記中心軸周りに回転するロータと、前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、上側に開口し前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、前記ステータの上側に位置し前記ハウジングの上側の開口を覆う蓋部材と、を備え、前記ハウジングは、前記ステータを径方向外側から囲む筒状部と、前記筒状部の上端から径方向外側に延びる第１のフランジ部と、を有し、前記蓋部材は、前記筒状部の内径に嵌る円筒状の蓋筒部と、前記蓋筒部の上端から径方向外側に延びて、前記第１のフランジ部の上側に重なる第２のフランジ部と、を有し、前記第１のフランジ部には、第１の固定孔が設けられ、前記第２のフランジ部には、軸方向から見て前記第１の固定孔に重なる第２の固定孔が設けられ、前記第１のフランジ部および前記第２のフランジ部は、前記第１の固定孔および前記第２の固定孔を通過する固定ボルトによって互いに固定され、前記蓋筒部には、径方向に貫通する開口部が設けられ、前記開口部は、径方向から見て前記第１の固定孔に重なり、軸方向において前記蓋筒部の上端から下端まで拡がる。

本発明の一つの態様によれば、フランジ部の固定孔に位置ずれが生じ難いハウジングおよび蓋部材を備えるモータの提供を目的の一つとする。

図１は、一実施形態のモータユニットの断面図である。 図２は、第１のフランジ部を斜め下方向から見た部分斜視図である。 図３は、第１のフランジ部およびベアリングホルダの断面斜視図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係るモータおよびモータユニットについて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

各図には、適宜Ｚ軸を示す。各図のＺ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる方向であって、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（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」又は「上下方向」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、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から見た状態を意味する。

[モータユニット]
図１は、本実施形態のモータユニット３の断面図である。
モータユニット３は、モータ１と、制御装置（外部装置）４と、固定ボルト５と、を有する。モータ１と、制御装置４とは、固定ボルト５によって互いに固定される。モータ１は、制御装置４に接続される接続端子（図示略）を有する。制御装置４は、制御端子を介してモータ１に電源を供給するとともに、モータ１の回転を制御する。

［制御装置（外部装置）］
制御装置４は、ベース部４ａと凸部４ｂとを有する。
ベース部４ａは、軸方向から見て中心軸Ｊを中心とする円形状である。ベース部４ａは、軸方向から見て、モータ１に設けられたフランジ部（第１のフランジ部４９および第２のフランジ部１９）に重なる下面４ｅを有する。ベース部４ａの下面４ｅには、周方向に沿って並ぶネジ孔４ｆが設けられる。ネジ孔４ｆには、固定ボルト５が挿入される。これにより、モータ１のフランジ部に制御装置が固定される。

凸部４ｂは、ベース部４ａの下面から下側に突出する。凸部４ｂは、中心軸Ｊを中心とする円柱状である。凸部４ｂは、モータ１のハウジング４０の内部に収容される。

［モータ］
モータ１は、シャフト２１を有するロータ２０と、ステータ３０と、ハウジング４０と、上側ベアリング（ベアリング）６と、下側ベアリング７と、ベアリングホルダ（蓋部材）１０と、を備える。

［ロータ］
ロータ２０は、中心軸Ｊ周りに回転する。ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２４と、ロータマグネット２３と、を有する。シャフト２１は、上下方向（軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心として、中心軸Ｊに沿って配置される。シャフト２１は、下側ベアリング７と上側ベアリング６とによって、中心軸Ｊの軸周りに回転可能に支持される。
ロータコア２４は、シャフト２１に固定される。ロータコア２４は、シャフト２１を周方向に囲んでいる。ロータマグネット２３は、ロータコア２４に固定される。ロータコア２４およびロータマグネット２３は、シャフト２１とともに回転する。

［ステータ］
ステータ３０は、ロータ２０と径方向に隙間を介して対向してロータ２０の径方向外側を囲む。ステータ３０は、ステータコア３１と、インシュレータ３２と、コイル３３と、を有する。インシュレータ３２は、絶縁性を有する材料から構成される。インシュレータ３２は、ステータコア３１の少なくとも一部を覆う。コイル３３は、コイル線（図示略）が巻き回されて構成される。

［上側ベアリングおよび下側ベアリング］
上側ベアリング６は、シャフト２１の上端部を回転可能に支持する。上側ベアリング６は、ステータ３０の上側に位置する。上側ベアリング６は、ベアリングホルダ１０に保持される。
下側ベアリング７は、シャフト２１の下端部を回転可能に支持する。下側ベアリング７は、ステータ３０の下側に位置する。下側ベアリング７は、ハウジング４０の下側ベアリング保持部４８に保持される。

［ハウジング］
ハウジング４０は、上側（＋Ｚ側）に開口する筒状である。ハウジング４０は、ロータ２０およびステータ３０を収容する。ハウジング４０は、金属製である。ハウジング４０は、金属製の板材をプレス加工することで成形される。

ハウジング４０は、ロータ２０およびステータ３０を収容する。ハウジング４０は、底部４３と、下側ベアリング保持部４８と、筒状部４４と、第１のフランジ部４９と、を有する。

底部４３は、筒状部４４の下端に位置する。底部４３は、ステータ３０の下側に位置する。底部４３は、筒状部４４の下側の開口を覆う。

下側ベアリング保持部４８は、底部４３の平面視中央に位置する。下側ベアリング保持部４８は、下側ベアリング７を保持する。下側ベアリング保持部４８は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる保持筒部４８ａと、保持筒部４８ａの下端から径方向内側に延びる下端突出部４８ｂと、を有する。下端突出部４８ｂの平面視中央には、軸方向に貫通しシャフト２１の下端部が通過する孔部４８ｃが設けられる。

第１のフランジ部４９は、筒状部４４の上端に位置する。第１のフランジ部４９は、筒状部４４の上端から径方向外側に延びる。第１のフランジ部４９には、固定ボルト５が挿入される第１の固定孔４９ａが設けられる。第１の固定孔４９ａは、軸方向に沿って第１のフランジ部４９を貫通する。第１の固定孔４９ａには、固定ボルト５が挿入される。

図２は、第１のフランジ部４９を斜め下方向から見た部分斜視図である。
本実施形態において第１のフランジ部４９は、周方向に離散的に配置されている。第１のフランジ部４９は、周方向に沿って等間隔に複数配置されている。また、複数の第１のフランジ部４９には、それぞれ第１の固定孔４９ａが設けられている。

図１に示すように、筒状部４４は、ステータ３０を径方向外側から囲む。筒状部４４と第１のフランジ部４９との間には、第１の屈曲部４１が設けられる。第１の屈曲部４１は、筒状部４４と第１のフランジ部４９とを滑らかに繋ぐ。

筒状部４４は、第１円筒部４５と、テーパ状筒部４６と、第２円筒部４７と、を有する。第１円筒部４５、テーパ状筒部４６および第２円筒部４７は、上側から下側に向かってこの順で並ぶ。第１円筒部４５、テーパ状筒部４６および第２円筒部４７は、略一様な板厚で軸方向に沿って連なる。

第１円筒部４５は、筒状部４４の上端部に位置する。第１円筒部４５は、中心軸Ｊを中心とする円筒である。第１円筒部４５の上端には、第１のフランジ部４９が接続される。第１円筒部４５の内周面には、ベアリングホルダ１０が嵌合する。

第２円筒部４７は、第１円筒部４５より下側に位置する。第２円筒部４７は、中心軸Ｊを中心とする円筒である。第２円筒部４７の内径は、第１円筒部４５の内径より小さい。第２円筒部４７の内周面には、ステータ３０が固定される。

テーパ状筒部４６は、軸方向において第１円筒部４５と第２円筒部４７との間に位置し、第１円筒部４５と第２円筒部４７とを繋ぐ。テーパ状筒部４６は、上側から下側に向かうに従って径方向内側に傾斜する。

図２に示すように、筒状部４４の外周面４４ｂには、固定ボルト５の頭部５ａとの干渉を回避するための凹部８が設けられる。凹部８には、固定ボルト５の頭部５ａが収容される。凹部８は、第１円筒部４５およびテーパ状筒部４６の外周面において、径方向内側に窪む。

本実施形態によれば、筒状部４４の外周面４４ｂに固定ボルト５の頭部５ａが収容される凹部８が設けられるため、固定ボルト５を中心軸Ｊに近づけて配置することができる。後述するように、筒状部４４の内周面には、ベアリングホルダ１０が嵌る。固定ボルト５を中心軸Ｊに近づけることで、固定ボルトを嵌合面に近づけて配置することができ、嵌合面におけるガタツキを抑制できる。加えて、固定ボルト５を中心軸Ｊに近づけて配置することで、モータ１を径方向に小型化できる。

図３は、第１のフランジ部４９およびベアリングホルダ１０の断面斜視図である。
図３に示すように、筒状部４４の内周面４４ａには、径方向から見て凹部８と重なる凸部９が設けられる。凸部９は、プレス加工によるハウジング４０の成形過程において、凹部８と同時に成形される。

［ベアリングホルダ（蓋部材）］
図１に示すように、ベアリングホルダ１０は、ステータ３０の上側に位置する。ベアリングホルダ１０は、ハウジング４０の筒状部４４の上側の開口に固定される。ベアリングホルダ１０は、ハウジング４０の上側の開口を覆う。ベアリングホルダ１０は、上側ベアリング６を支持する。ベアリングホルダ１０の平面視（ＸＹ面視）形状は、例えば、中心軸Ｊと同心の円形状である。ベアリングホルダ１０は、金属製である。ベアリングホルダ１０は、金属製の板材をプレス加工することで成形される。

ベアリングホルダ１０は、上側ベアリング保持部（ベアリング保持部）１１と、平坦部１２と、蓋筒部１３と、第２のフランジ部１９と、を有する。上側ベアリング保持部１１、平坦部１２、蓋筒部１３および第２のフランジ部１９は、径方向内側から外側に向かってこの順で並ぶ。

上側ベアリング保持部１１は、上側ベアリング６を保持する。上側ベアリング保持部１１は、ベアリングホルダ１０の平面視中央に位置する。上側ベアリング保持部１１は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる保持筒部１１ａと、保持筒部１１ａの下端から径方向内側に延びる下端突出部１１ｂと、を有する。下端突出部１１ｂは、上側ベアリング６を上下方向に位置決めする。下端突出部１１ｂの平面視中央には、軸方向に貫通する孔部１１ｃが設けられる。孔部１１ｃは、内側にシャフト２１を通過させる。

平坦部１２は、上側ベアリング保持部１１の保持筒部１１ａの上端から径方向外側に延びる。平坦部１２は、中心軸Ｊと直交する平面に沿って延びる。

第２のフランジ部１９は、ベアリングホルダ１０の外縁に位置する。第２のフランジ部１９は、蓋筒部１３の上端から径方向外側に延びる。

第２のフランジ部１９は、ハウジング４０の第１のフランジ部４９の上側に重なる。第２のフランジ部１９の下面は、第１のフランジ部４９の上面と接触する。第２のフランジ部１９には、第２の固定孔１９ａが設けられる。第２の固定孔１９ａは、軸方向に沿って第２のフランジ部１９を貫通する。

図２に示すように、第２のフランジ部１９は、第１のフランジ部４９と同様に、周方向に離散的に配置されている。第２のフランジ部１９は、周方向に沿って等間隔に複数配置されている。それぞれの第２のフランジ部１９は、軸方向から見て第１のフランジ部４９と重なる。また、複数の第２のフランジ部１９には、それぞれ第２の固定孔１９ａが設けられている。軸方向から見て、第１のフランジ部４９に設けられた第１の固定孔４９ａと、第２のフランジ部１９に設けられた第２の固定孔１９ａと、は互いに重なる。

図１に示すように、第１のフランジ部４９および第２のフランジ部１９は、第１の固定孔４９ａおよび第２の固定孔１９ａを通過する固定ボルト５によって互いに固定される。本実施形態において、固定ボルト５の軸部５ｂは、第１の固定孔４９ａおよび第２の固定孔１９ａに通過し、さらに制御装置４のネジ孔４ｆに挿入される。これにより、固定ボルト５は、第１のフランジ部４９および第２のフランジ部１９を、制御装置４に固定する。なお、固定ボルト５は、第１のフランジ部４９および第２のフランジ部１９を互いに固定するものであれば、制御装置４を固定するものでなくてもよい。この場合、軸部５ｂには、ナットが取り付けられる。

蓋筒部１３は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。蓋筒部１３は、下端において、平坦部１２に接続される。また、蓋筒部１３は、上端において、第２のフランジ部１９に接続される。

蓋筒部１３は、筒状部４４に対して径方向に対向する。蓋筒部１３の外周面は、ハウジング４０の第１円筒部４５の内周面に嵌る。これにより、ベアリングホルダ１０は、ハウジング４０に対し径方向に位置決めされる。

なお、本明細書において、部材同士が「嵌る」又は「嵌合する」とは、部材同士の内周面と外周面との周方向の少なくとも一部が互いに接触し、一方が他方に対し径方向に位置決めされることを意味する。また、本明細書で述べる「嵌合」の種類は、すきま嵌めであっても、しまり嵌めであっても、中間嵌めであってもよい。

図３に示すように、蓋筒部１３と第２のフランジ部１９との間には、第２の屈曲部（屈曲部）１８が設けられる。第２の屈曲部１８は、蓋筒部１３と第２のフランジ部１９とを滑らかに繋ぐ。第２の屈曲部１８は、ハウジング４０の第１の屈曲部４１の径方向内側に位置する。

蓋筒部１３には、径方向に貫通する開口部２が設けられる。開口部２は、径方向から見て第１の固定孔４９ａを内包する。言い換えると、径方向から見て、第１の固定孔４９ａは、開口部２の内側に配置される。また、開口部２は、蓋筒部１３の軸方向全幅に及ぶ。すなわち、開口部２は、軸方向において蓋筒部１３の上端から下端まで広がる。これにより、開口部２は、ハウジング４０の第１円筒部４５の内周面の一部を露出させる。第１円筒部４５の内周面の露出する領域は、径方向から見て第１の固定孔４９ａと重なる領域である。

蓋筒部１３は、第１の開口部の径方向内側の領域において、第１円筒部４５と嵌合しない。蓋筒部１３と第１円筒部４５とが嵌合する領域で、第１円筒部４５が蓋筒部１３から応力を受け径方向外側に変形する場合がある。第１円筒部４５は、第１の固定孔４９ａの径方向内側の領域において、蓋筒部１３と嵌合しないため、この領域において蓋筒部１３から応力を受けることがなく、変形が抑制される。このため、第１の固定孔４９ａが径方向外側に移動することを抑制できる。これにより、蓋筒部１３と第１円筒部４５との嵌合時に、第１の固定孔４９ａと第２の固定孔１９ａとが、軸方向から見て互いにずれて配置されることを抑制でき、第１の固定孔４９ａおよび第２の固定孔１９ａに確実に固定ボルト５を円滑に挿入できる。

開口部２は、蓋筒部１３の上側の第２の屈曲部１８の上端まで拡がる。開口部２は、ハウジング４０の第１の屈曲部４１を径方向内側に露出させる。第１の屈曲部４１と第２の屈曲部１８とが互いに接触する場合、第１の屈曲部４１が第２の屈曲部１８から応力を受けて、ハウジング４０に変形が生じる場合がある。本実施形態によれば、開口部２が、第２の屈曲部１８の上端に及ぶため、第１の固定孔４９ａの径方向内側の領域で、第１の屈曲部４１と第２の屈曲部１８とが接触することがなく、第１の固定孔４９ａの位置ずれを抑制できる。

開口部２には、ハウジング４０の第１円筒部４５の内周面に設けられた凸部９が収容される。これにより、凸部９と蓋筒部１３との干渉が回避される。本実施形態によれば、凸部９が開口部２に収容されるため、蓋筒部１３に、凸部９との干渉を回避するための凹形状を設ける必要がない。このため、ベアリングホルダ１０の蓋筒部１３の寸法精度を高め、結果的に蓋筒部１３と第１円筒部４５との嵌め合いの精度を高めることができる。

以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態および変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１…モータ、２…開口部、３…モータユニット、４…制御装置、４ｅ…下面、４ｆ…ネジ孔、５…固定ボルト、５ａ…頭部、６…上側ベアリング（ベアリング）、８…凹部、９…凸部、１０…ベアリングホルダ（蓋部材）、１３…蓋筒部、１８…第２の屈曲部（屈曲部）、１９…第２のフランジ部、１９ａ…第２の固定孔、２０…ロータ、２１…シャフト、３０…ステータ、４０…ハウジング、４４…筒状部、４４ａ…内周面、４４ｂ…外周面、４９…第１のフランジ部、４９ａ…第１の固定孔、Ｊ…中心軸

Claims (5)

1. 上下方向に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトを有し前記中心軸周りに回転するロータと、
   前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、
   上側に開口し前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
   前記ステータの上側に位置し前記ハウジングの上側の開口を覆う蓋部材と、を備え、
   前記ハウジングは、
   前記ステータを径方向外側から囲む筒状部と、
   前記筒状部の上端から径方向外側に延びる第１のフランジ部と、を有し、
   前記蓋部材は、
   前記筒状部の内径に嵌る円筒状の蓋筒部と、
   前記蓋筒部の上端から径方向外側に延びて、前記第１のフランジ部の上側に重なる第２のフランジ部と、を有し、
   前記第１のフランジ部には、第１の固定孔が設けられ、
   前記第２のフランジ部には、軸方向から見て前記第１の固定孔に重なる第２の固定孔が設けられ、
   前記第１のフランジ部および前記第２のフランジ部は、前記第１の固定孔および前記第２の固定孔を通過する固定ボルトによって互いに固定され、
   前記蓋筒部には、径方向に貫通する開口部が設けられ、
   前記開口部は、径方向から見て前記第１の固定孔を内包し、軸方向において前記蓋筒部の上端から下端まで拡がる、
   モータ。
2. 前記蓋部材の前記蓋筒部と前記第２のフランジ部との間には、前記蓋筒部と前記第２のフランジ部とを滑らかに繋ぐ屈曲部が設けられ、
   前記開口部は、前記屈曲部の上端まで拡がる、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記筒状部の外周面には、径方向内側に窪み前記固定ボルトの頭部が収容される凹部が設けられ、
   前記筒状部の内周面には、径方向から見て前記凹部と重なる凸部が設けられ、
   前記凸部が、前記開口部に収容される、
   請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記シャフトを回転可能に支持するベアリングを備え、
   前記蓋部材が、前記ベアリングを支持するベアリングホルダである、
   請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のモータと、
   前記固定ボルトと、
   前記蓋部材の上側に位置し前記モータの回転を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置の下面には、前記固定ボルトが挿入されるネジ孔が設けられる、
   モータユニット。

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