JP7090870B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、多孔質含油軸受を用いたモータに関する。

一般に多孔質含油軸受を用いたモータの寿命は、多孔質含油軸受の寿命によって大きく影響される。この多孔質含油軸受は油切れによって軸受寿命が決定してしまうため、油を補給する補油部材が別途用いられることがある。

例えば、特許文献１乃至３には、多孔質含油軸受(スリーブ)が保持されるスリーブ保持部の内周面に環状の凹部を設け、この凹部に含油フェルト（補油部材）を配設した軸受ユニットを用いたモータが記載されている。
特許文献１乃至３に記載のモータでは、含油フェルトから染み出した潤滑油は多孔質含油軸受へと供給され、スリーブ保持部内に十分な量の潤滑油が確保されるため、高温環境下においても潤滑油の枯渇を防止して、長寿命化を図ることができるとされている。
また、特許文献１に記載のモータでは、スリーブ保持部の開口から離れた位置の内周面に環状の凹部を設け、この凹部に含油フェルトを配置した場合には、シャフト（回転軸）が水平方向を向くようにして固定される（すなわち、横向きに固定される）場合でも、潤滑油の外部への飛散を抑制できるとされている。

特開２００５－１５１６９５号公報 特開２００５－２７８３０９号公報 特開２００７－１９８４２０号公報

しかしながら、特許文献１乃至３に記載のいずれのモータにおいても、シャフトの方向によっては含油フェルトと多孔質含油軸受との間の潤滑油の循環が不十分になり、モータの十分な長寿命化を図ることができない問題がある。また、シャフトが水平方向よりも下向きに固定される場合には、潤滑油の外部への飛散を抑制することが難しい。

また、特許文献１乃至３に記載のいずれのモータにおいても、スリーブ保持部の内周面に環状の凹部を設ける必要があるため、スリーブ保持部の加工が難しく、また、スリーブ保持部として安価な樹脂の一体成形品を用いることが難しいといった問題がある。
さらに、特許文献１乃至３に記載のいずれのモータにおいても、スリーブ保持部の内周面に設けた環状の凹部内に含油フェルトを挿入した後、含油フェルトの内周面と多孔質含油軸受の外周面が十分に当接するようにスリーブ保持部の内側に多孔質含油軸受を挿入する必要がある。このため、含油フェルトの内径を多孔質含油軸受の外径よりも小さく設定する必要があり、スリーブ保持部への含油フェルトや多孔質含油軸受の装着に手間が掛かるとともに、含油フェルトの装着状態の管理が難しく、モータの品質が不安定になる恐れがある。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決し得るモータを提供しようとするものである。

以下、上記の課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意な組み合わせで採用することができる。また、本発明の態様あるいは技術的特徴は以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものである。

本発明の一実施態様は、
シャフトを有するロータと、前記シャフトの径方向を支持する多孔質含油軸受と、上端が開口し内部に前記多孔質含油軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたモータにおいて、
前記軸受ハウジング内に、前記多孔質含油軸受の下端面に当接する下側含油フェルトと前記多孔質含油軸受の上端面に当接する上側含油フェルトが収容されており、
前記上側含油フェルトは、前記下側含油フェルトよりも密度が小さい、
ことを特徴とする。
また、本発明の他の実施態様は、
シャフトを有するロータと、前記シャフトの径方向を支持する多孔質含油軸受と、上端が開口し内部に前記多孔質含油軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたモータにおいて、
前記軸受ハウジング内に、前記多孔質含油軸受の下端面に当接する下側含油フェルトと前記多孔質含油軸受の上端面に当接する上側含油フェルトが収容されており、
前記上側含油フェルトは、前記下側含油フェルトよりも外径が大きい、
ことを特徴とする。
また、本発明の他の実施態様は、
シャフトを有するロータと、前記シャフトの径方向を支持する多孔質含油軸受と、上端が開口し内部に前記多孔質含油軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたモータにおいて、
前記軸受ハウジング内に、前記多孔質含油軸受の下端面に当接する下側含油フェルトと前記多孔質含油軸受の上端面に当接する上側含油フェルトが収容されており、
前記シャフトの外表面には、径方向から見て前記上側含油フェルトと重なる位置に環状溝が形成されている、
ことを特徴とする。

本発明の他の実施態様では、更なる特徴として、
「前記軸受ハウジングは内面に段差部を有し、前記下側含油フェルトは前記段差部の上に載置されていること」、
「前記軸受ハウジングは内面に段差部を有し、前記段差部の上に抜止め部材が載置され、前記下側含油フェルトは前記抜止め部材の上に載置されていること」、
「前記上側含油フェルトと前記下側含油フェルトは環状部材であること」、
「前記上側含油フェルトの上に樹脂ワッシャが配され、前記軸受ハウジングの上端面にキャップが装着されていること」、
を含む。

本発明のモータによれば、多孔質含油軸受の上下の両端面に含油フェルトを直接当接させたことにより、シャフトの方向によらず含油フェルトと多孔質含油軸受との間の潤滑油の循環が効率良く十分に行なわれ、モータの長寿命化を図ることができる。
また、含油フェルトを多孔質含油軸受の上下の両端面に当接させるようにしているため、軸受ハウジングの内周面に含油フェルトを収容する凹部を設ける必要がなく、軸受ハウジングの加工が容易であり、また、軸受ハウジングとして安価な樹脂の一体成形品を用いることも可能である。

本発明の第１の実施形態例に係るモータの断面図である。 図１のモータにおける軸受部の断面図である。 本発明の第２の実施形態例に係る軸受部の断面図である。

以下、本発明の実施形態例を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書では、図面の上方向を「上側」と呼び、下方向を「下側」と呼ぶ。また、上下方向は、モータが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、シャフトの中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を「径方向」と呼ぶ。

（第１の実施形態例）
本発明の第１の実施形態例を図１及び図２を用いて説明する。
本例のモータは、主に、取付板１０と、ステータ２０と、ロータ３０と、軸受部４０で構成されている。

取付板１０は、表面に印刷回路を形成したいわゆる鉄基板、あるいは鉄基板に印刷配線板を重ねた基板などを用いることができる。取付板１０には、後述の駆動用マグネット３３と軸方向（図１の上下方向）で対向するようにホール素子（不図示）が設けられており、このホール素子によってロータ３０の回転を検出できるようになっている。

ステータ２０は、ステータコア２１、コアカバー２２及びコイル２３を備えている。
ステータコア２１は、中心に開口を有し複数の突極が形成された板状コアの積層体からなり、その表面を絶縁性樹脂からなるコアカバー２２で被覆し、このコアカバー２２を介して各突極にコイル２３が巻かれている。

ロータ３０は、シャフト３１と、シャフト３１と一体に回転するロータケース３２と、ロータケース３２の内側に固定された駆動用マグネット３３を備えている。

シャフト３１は、細長い略円柱状を成し、後述の軸受部４０によって回転自在に支持されている。
シャフト３１の下端近傍に位置する部分には被係止部３１ａが形成され、シャフト３１の中間よりやや上方に位置する部分には環状溝３１ｂが形成されている。
被係止部３１ａはシャフト３１の外周に形成された断面矩形の環状の凹部で構成されており、環状溝３１ｂはシャフト３１の外周に形成された断面三角形の環状の凹部で構成されている。なお、被係止部３１ａと環状溝３１ｂの断面形状は適宜設計することができる。

ロータケース３２は、磁性を有する金属板から成り、シャフト３１と同軸で円筒状に形成された円筒部３２ａと、この円筒部３２ａの上面を覆う平板状の上面部３２ｂを有している。上面部３２ｂの中心には円筒状のバーリング部３２ｃが下方を向くように形成されており、このバーリング部３２ｃにシャフト３１の上部が圧入され固定されている。

ロータケース３２の円筒部３２ａの内側には、ステータコア２１の突極と径方向（図１の左右方向）で対向するように円筒状の駆動用マグネット３３が取り付けられている。この駆動用マグネット３３は、周方向にＮ極とＳ極が交互に複数着磁されている。

軸受部４０は、ロータ３０を回転自在に支持するものであり、軸受ハウジング４１と、多孔質含油軸受４２と、下側含油フェルト４３と、上側含油フェルト４４と、スラスト板４５と、抜止め部材４６と、ワッシャ４７と、キャップ４８を備えている。

軸受ハウジング４１は、多孔質含油軸受４２を内部に保持して固定するものであり、上端が開口した有底筒状を成している。この軸受ハウジング４１は、金属材料の切削品や樹脂の一体成形品などを用いることができ、本例では真鍮製の切削品を用いている。

軸受ハウジング４１の外周には径方向に突出した鍔４１ａが形成されており、鍔４１ａの下面が取付板１０の上面に当接し、鍔４１ａよりも下側の部分が取付板１０に設けられた取付孔に挿入されている。この軸受ハウジング４１は、圧入やカシメ等によって取付板１０に固定される。ステータコア２１は、軸受ハウジング４１の外周上部に嵌め込まれ、鍔４１ａの上面に載置された状態で固定されている。

軸受ハウジング４１の内側には、下端近傍に内径を狭める段差部４１ｂが形成されている。
軸受ハウジング４１の上端部には、上方に突き出た環状突起４１ｃと、環状突起４１ｃの外周部分に位置する嵌め込み溝４１ｄが形成されている。

多孔質含油軸受４２は、潤滑油を媒介としてシャフト３１の径方向を回転自在に支持するラジアル軸受であり、筒状の焼結メタルに潤滑油が含浸されている。
多孔質含油軸受４２の内表面には、周方向に連なる中逃げ部４２ａと、中逃げ部４２ａの上に位置し中逃げ部４２ａよりも内径が小さい上部摺接部４２ｂと、中逃げ部４２ａの下に位置し中逃げ部４２ａよりも内径が小さい下部摺接部４２ｃが形成されている。多孔質含油軸受４２の内孔に挿入されたシャフト３１は、中逃げ部４２ａには接触せず、上部摺接部４２ｂと下部摺接部４２ｃに摺接して径方向を回転自在に支持される。このような中逃げ部４２ａを設けることにより、シャフト３１との摺動抵抗を減少させてモータが過熱するのを抑制することができる。

下側含油フェルト４３と上側含油フェルト４４は、多孔質含油軸受４２に潤滑油を補給する補油部材であり、多孔質含油軸受４２よりも密度が小さく気孔径が大きく含油率が高いものである。
下側含油フェルト４３は多孔質含油軸受４２の下端面に当接し、上側含油フェルト４４は多孔質含油軸受４２の上端面に当接し、どちらも円環状に形成されている。
下側含油フェルト４３と上側含油フェルト４４の外径は、軸受ハウジング４１の内径と同一もしくは僅かに大きく設定され、下側含油フェルト４３と上側含油フェルト４４は軸受ハウジング４１内に軽圧入された状態で固定される。
下側含油フェルト４３と上側含油フェルト４４の内径は、多孔質含油軸受４２の上部摺接部４２ｂと下部摺接部４２ｃの内径よりも若干大きく設定され、シャフト３１に接触しないようになっている。

スラスト板４５は、耐摩耗性の樹脂板からなり、軸受ハウジング４１内の底部に配されてシャフト３１の下端を支持する。

抜止め部材４６は、リング状のワッシャからなり、軸受ハウジング４１の段差部４１ｂの上に載置されている。抜止め部材４６の内径部は、シャフト３１の被係止部３１ａに挿入されている。これにより、シャフト３１は上方への移動を制限され、ロータ３０が軸受部４０から抜けるのを防止することができる。
なお、下側含油フェルト４３は、この抜止め部材４６の上に載置されている。

樹脂製のワッシャ４７と金属製のキャップ４８は、中央に貫通口を有し、この貫通口の直径はいずれもシャフト３１の外径よりも若干大きく、シャフト３１とワッシャ４７との間に僅かな隙間が設けられている。
ワッシャ４７は、環状突起４１ｃの内側に圧入や接着等によって固定され、キャップ４８は嵌め込み溝４１ｄに圧入等によって装着されている。

このように本例のモータでは、多孔質含油軸受４２に、多孔質含油軸受４２よりも密度が小さく気孔径が大きく含油率が高い含油フェルト４３，４４を当接させている。このため、含油フェルト４３，４４より密度が大きい多孔質含油軸受４２の毛管力により含油フェルト４３，４４側から多孔質含油軸受４２側に潤滑油が移動し易くなる。特に、多孔質含油軸受４２の上下の両端面に含油フェルト４３，４４を当接させているため、シャフトの方向によらず含油フェルト４３，４４と多孔質含油軸受４２との間の潤滑油の循環が十分に行なわれる。
したがって、本例のモータは、直立状態に限らず水平状態や下向きで使用する場合にも、多孔質含油軸受４２から滲み出た潤滑油を含油フェルト４３，４４を介して多孔質含油軸受４２に効率良く循環させることができ、周囲への潤滑油の飛散や、モータの寿命低下を抑制することができる。

また、本例のモータでは、上側含油フェルト４４と下側含油フェルト４３は環状の部材であり、多孔質含油軸受４２の上端面と下端面の全周に渡って当接されている。これにより、潤滑油を極めて効率良く循環させることができる。

また、シャフト３１と多孔質含油軸受４２との摺動摩擦力は、通常、下部摺接部４２ｃよりも上部摺接部４２ｂのほうが大きくなり易いため、上部摺接部４２ｂ側における潤滑油の移動が激しくなり易い。また、軸受ハウジング４１の底部は閉塞されているが、上部はワッシャ４７やキャップ４８を装着しているもののシャフト３１の回転を阻害しない程度の間隙が存在するため、潤滑油の漏洩が危惧される。
そのため、上側含油フェルト４４には、下側含油フェルト４３よりも密度が小さく気孔径が大きく含油率が高いものを用いることが好ましい。これにより、多孔質含油軸受４２のより強い毛管力によって上側含油フェルト４４から多孔質含油軸受４２側に潤滑油を移動させることでき、上側含油フェルト４４から軸受ハウジング外への潤滑油の漏れを効果的に防止することができる。それに加え、下側含油フェルト４３の密度を少し高めにすることにより、軸受ハウジング内への多孔質含油軸受４２の圧入時に下側含油フェルト４３が圧縮変形してしまうのを抑制でき、安定した性能を有するモータを効率良く量産できる。

また、本例のモータでは、下側含油フェルト４３と上側含油フェルト４４を多孔質含油軸受４２の上下の両端面に当接させているため、軸受ハウジング４１の内周面に含油フェルトを収容する凹部を別途設ける必要がなく、軸受ハウジングの加工が容易であり、また、軸受ハウジングとして安価な樹脂の一体成形品を用いることが可能である。

また、本例のモータでは、シャフト３１の外表面には、径方向から見て上側含油フェルト４４と重なる位置に環状溝３１ｂが形成されている。このため、シャフト３１の回転によって多孔質含油軸受４２の内周面に滲み出した潤滑油は、多孔質含油軸受４２の上端面を超えるとシャフト３１の回転に伴う遠心力によって環状溝３１ｂから径方向に飛ばされる。環状溝３１ｂから飛ばされた潤滑油は上側含油フェルト４４に効率良く吸収された後、多孔質含油軸受４２側に潤滑油が移動して循環する。これにより、潤滑油の漏洩防止とともにモータの長寿命化を図ることができる。

また、本例のモータでは、軸受ハウジング４１の底部近傍に内径を狭める段差部４１ｂを設け、この段差部４１ｂの上に載置された抜止め部材４６の上面に下側含油フェルト４３を載置している。このため、段差部４１ｂよりも低い空間部分にシャフト３１の最下部を収容して、軸受ハウジング４１内においてシャフト３１の抜け止めを行うことができる。

（第２の実施形態例）
本発明の第２の実施形態例を、図３を用いて説明する。図３において、図２中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。

本例は、主に軸受ハウジング４１と上側含油フェルト４４の形状が第１の実施形態例と異なる。

本例の軸受ハウジング４１の開口端近傍には、多孔質含油軸受４２が圧入される部分の内径よりも大きな内径を有する内径拡大部４１ｅが形成されている。
また、本例の上側含油フェルト４４は、下側含油フェルト４３よりも外径が大きく、体積も大きい。なお、下側含油フェルト４３と上側含油フェルト４４の密度、気孔径、含油率は同等である。

本例においても、直立状態に限らず水平状態や下向きで使用する場合にも、多孔質含油軸受４２から滲み出た潤滑油を含油フェルト４３，４４を介して多孔質含油軸受４２に効率良く循環させることができ、周囲への潤滑油の飛散や、モータの寿命低下を抑制することができる。

また、本例では、上側含油フェルト４４の体積を下側含油フェルト４３の体積よりも大きくすることにより、シャフトとの摺動摩擦力が大きく移動が激しくなり易い上部摺接部４２ｂからの潤滑油を効率良く吸収して循環させることができる。
また、下側含油フェルト４３の外径を多孔質含油軸受４２の外径と同等とし、上側含油フェルト４４の外径だけを多孔質含油軸受４２の外径よりも大きくしているため、軸受ハウジング４１の内周面に従来のような凹部を設ける必要がなく、軸受ハウジングの加工が容易であり、また、軸受ハウジングとして安価な樹脂の一体成形品を用いることも可能である。

１０ 取付板
２０ ステータ
２１ ステータコア
２２ コアカバー
２３ コイル
３０ ロータ
３１ シャフト
３１ａ 被係止部
３１ｂ 環状溝
３２ ロータケース
３２ａ 円筒部
３２ｂ 上面部
３２ｃ バーリング部
３３ 駆動用マグネット
４０ 軸受部
４１ 軸受ハウジング
４１ａ 鍔
４１ｂ 段差部
４１ｃ 環状突起
４１ｄ 嵌め込み溝
４１ｅ 内径拡大部
４２ 多孔質含油軸受
４２ａ 中逃げ部
４２ｂ 上部摺接部
４２ｃ 下部摺接部
４３ 下側含油フェルト
４４ 上側含油フェルト
４５ スラスト板
４６ 抜止め部材
４７ ワッシャ
４８ キャップ

Claims (7)

1. シャフトを有するロータと、前記シャフトの径方向を支持する多孔質含油軸受と、上端が開口し内部に前記多孔質含油軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたモータにおいて、
   前記軸受ハウジング内に、前記多孔質含油軸受の下端面に当接する下側含油フェルトと前記多孔質含油軸受の上端面に当接する上側含油フェルトが収容されており、
   前記上側含油フェルトは、前記下側含油フェルトよりも密度が小さい、
   ことを特徴とするモータ。
2. シャフトを有するロータと、前記シャフトの径方向を支持する多孔質含油軸受と、上端が開口し内部に前記多孔質含油軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたモータにおいて、
   前記軸受ハウジング内に、前記多孔質含油軸受の下端面に当接する下側含油フェルトと前記多孔質含油軸受の上端面に当接する上側含油フェルトが収容されており、
   前記上側含油フェルトは、前記下側含油フェルトよりも外径が大きい、
   ことを特徴とするモータ。
3. シャフトを有するロータと、前記シャフトの径方向を支持する多孔質含油軸受と、上端が開口し内部に前記多孔質含油軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたモータにおいて、
   前記軸受ハウジング内に、前記多孔質含油軸受の下端面に当接する下側含油フェルトと前記多孔質含油軸受の上端面に当接する上側含油フェルトが収容されており、
   前記シャフトの外表面には、径方向から見て前記上側含油フェルトと重なる位置に環状溝が形成されている、
   ことを特徴とするモータ。
4. 前記軸受ハウジングは、内面に段差部を有し、
   前記下側含油フェルトは、前記段差部の上に載置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記軸受ハウジングは、内面に段差部を有し、
   前記段差部の上に抜止め部材が載置され、
   前記下側含油フェルトは、前記抜止め部材の上に載置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記上側含油フェルトと前記下側含油フェルトは、環状部材である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記上側含油フェルトの上に樹脂ワッシャが配され、
   前記軸受ハウジングの上端面にキャップが装着されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ。
   

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