JP7478046B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

一般に、モータにおいて、シャフトが回転することで遠心力が生じる。シャフトを支持する軸受は、遠心力による振動が加わる。

なお、軸受の振動減衰に関する技術としては、球状粒子をダンパ要素にした振動減衰装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１５７８７０号公報

ところで、モータの軸受は、遠心力によるものも含めて様々な原因による振動が継続的に加わることで、劣化を生じる恐れがある。このため、モータにおいて、軸受の劣化を抑制するために、軸受に加わる振動を低減することが求められている。

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、軸受の劣化を抑制することができるモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るモータは、シャフトと、前記シャフトに保持されるロータと、前記ロータの外側に設けられているステータと、前記シャフトに固定される一対の軸受と、前記一対の軸受を保持するスリーブと、前記スリーブを支持するホルダと、前記スリーブと前記ホルダとの少なくともいずれ一方に設けられている緩衝部と、を備える。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記緩衝部は、前記一対の軸受の少なくともいずれか一方と径方向において重なる位置に設けられている。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記緩衝部は、前記スリーブと前記ホルダの少なくともいずれか一方に設けられた凹部である。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記緩衝部により径方向に変形可能である。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記緩衝部は、前記スリーブに設けられている孔である。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記緩衝部は、前記ホルダに設けられている凹部及び前記スリーブに設けられている複数の孔であり、前記凹部と前記複数の孔とは連通している。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記複数の孔は、前記凹部を介して互いに連通している。

本発明に係るモータによれば、軸受の劣化を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す断面図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態に係るモータについて図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す断面図である。

以下の説明では、便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、軸線ｘに垂直な径方向において、軸線ｘから遠ざかる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。以下の説明では、便宜上、図１に示す方向をモータ１の側面とする。また、以下の説明では、便宜上、図１に示すようにモータ１を上側ａから下側ｂに向かって見る方向を正面、下側ｂから上側ａに向かって見る方向を底面とする。

図１に示すように、本実施の形態に係るモータ１は、シャフト１０と、シャフト１０に保持されるロータ２０と、ロータ２０の外周側ｃに設けられているステータ３０と、シャフト１０に固定される一対の軸受４１，４２と、一対の軸受４１，４２を保持するスリーブ５０と、スリーブ５０を支持するホルダ６１と、スリーブ５０とホルダ６１との少なくともいずれ一方、例えば、ホルダ６１に設けられている緩衝部６３と、を備える。以下、モータ１の構成及び動作を具体的に説明する。

［モータの構成］
図１に示すように、モータ１は、上述したシャフト１０、ロータ２０、ステータ３０、一対の軸受４１，４２、スリーブ５０、及び、ホルダ６１に加えて、ハウジング６２を備える。

シャフト１０は、モータ１の上側ａから見て中心に位置して、軸線ｘ方向、つまり上下方向に延在している。シャフト１０の下側ｂ（一端側）は、ハウジング６２内に位置し、上側ａ（他端側）は、ホルダ６１から上方に突き出している。シャフト１０は、一対の軸受４１，４２に嵌入された状態でスリーブ５０を介してホルダ６１に固定されている。なお、本実施形態において、「周方向」と云うときは、シャフト１０の軸線ｘを中心とする円の周方向を意味する。

ロータ２０は、ハウジング６２内において、シャフト１０の下側ｂ（一端側）に固定されている。ロータ２０は、シャフト１０に固定されたローターヨーク２２と、ローターヨーク２２の外周に取り付けられたマグネット２１と、を有する。ローターヨーク２２は、例えば、磁性体により形成されるが、特性上問題がなければ、アルミニウム等の非磁性体で形成してもよい。

マグネット２１は、ステータ３０と対向するようにローターヨーク２２の外周面に取り付けられている。マグネット２１は、環状に形成されている。マグネット２１には、Ｎ極に着磁された領域と、Ｓ極に着磁された領域とが、周方向に沿って一定の周期で交互に設けられている。

ステータ３０は、ステータコア３１と、コイル３２と、インシュレータ３３と、を備える。ステータ３０は、ロータ２０を取り囲んでいる。

ステータコア３１は、珪素鋼板等の積層体となっており、シャフト１０と同軸上に配された円環部（コア）３４と、円環部３４からロータ２０へ（回転軸線Ｌ方向に）向かって延びる複数のティース部３５と、を有する。

コイル３２は、例えば、３相のコイルであり、複数のティース部３５の各々の周囲に巻き回されている。ステータコア３１とコイル３２とは、絶縁体で形成されたインシュレータ３３によって絶縁されている。なお、モータ１では、インシュレータ３３を用いるのに代えて、ステータコア３１の表面に絶縁膜を塗装してステータコア３１とコイル３２とを絶縁してもよい。

一対の軸受４１，４２は、シャフト１０の軸線ｘ方向で一定の間隔を置いて並んで取り付けられている。軸受４１は、シャフト１０における、ロータ２０が固定されている下側（一端側）に取り付けられている。軸受４２は、軸受４１と反対側の上側ａ（他端側）に取り付けられている。軸受４１は、ロータ２０が固定された下側ｂ（一端側）寄りに位置する。また、軸受４２は、一端側とは反対側の他端側である、上側ａ寄りに位置する。

軸受４１，４２は、外輪と、内輪と、外輪及び内輪の間に介在する転動体（ボール）とを有する、いわゆるボールベアリングである。転動体が外輪と内輪との間で転がることにより、外輪に対する内輪の回転抵抗が低減される。軸受４１，４２は、その機能から、例えば、鉄等の硬質の金属やセラミックスの部材で形成されている。シャフト１０は、一対の軸受４１，４２の内輪に固定されており、外輪に対して回転自在になっている。

スリーブ５０は、筒状（特に円筒状）の形状を有する部材であり、例えば、プラスチックあるいは金属で形成されている。スリーブ５０は、筒状の外周側ｃがホルダ６１に収容されている。スリーブ５０は、筒状の内周側ｄに一対の軸受４１，４２が保持されている。具体的には、一対の軸受４１，４２の外輪は、スリーブ５０の内周面５２にそれぞれ嵌め込まれるとともに固定されている。軸受４１，４２の外輪は、スリーブ５０の内周面５２に支持されている。このように、シャフト１０は、スリーブ５０に対して回転自在となるように支持されている。なお、スリーブ内部に、一対の軸受４１，４２に対して与圧を付与する不図示の与圧ばねを配置してもよい。

ホルダ６１は、シャフト１０の上側ａで軸受４１，４２、及び、スリーブ５０を収容する。ホルダ６１は、スリーブ５０を収容するために、スリーブ５０の外周面５１の形状に対応した筒状または略筒状の空間を形成する内周面６１１を有している。ホルダ６１の内周面６１１には、スリーブ５０にて軸受４１，４２が嵌め込まれている位置の径方向外周側ｃに緩衝部６３が設けられている。

緩衝部６３は、例えば、内周面６１１において、スリーブ５０の内周面５２に取り付けられている一対の軸受４１，４２の位置（以下、「軸受取付部５４」ともいう。）と径方向において重なる位置に設けられている。緩衝部６３は、ホルダ６１の内周面６１１に設けられている凹部である。緩衝部６３は、軸受取付部５４の外周側ｃに対応する位置の内周面６１１を径方向外周側ｃに向かって拡径することによって形成されている。スリーブ５０の、軸受取付部５４の径方向外周側ｃにおいて、外周面５１と緩衝部６３の間に環状の空隙Ｇ１が形成されている。

ハウジング６２は、シャフト１０の下側ｂでロータ２０及びステータ３０を収容する。ホルダ６１及びハウジング６２は、例えば、樹脂材料や金属材料により作製される。ハウジング６２の内部の空間には、その他モータ１の構成要素が収容されている。

以上のように構成されていることにより、モータ１では、シャフト１０の遠心力により振動などの力が生じる場合であっても、シャフト１０から軸受４１，４２、及びスリーブ５０へと径方向に伝達した力が緩衝部６３の空隙Ｇ１により逃がされる。詳細には、モータ１では、スリーブ５０の軸受取付部５４の外周側ｃに緩衝部６３が設けられていることにより、シャフト１０及び軸受４１，４２から伝わった力がスリーブ５０から直接的にホルダ６１に伝わることを回避することができる。また、緩衝部６３により空隙Ｇ１が設けられていることで、モータ１のスリーブ５０は、径方向に変形可能である。このように、緩衝部６３が設けられていることにより、スリーブ５０は、シャフト１０と一対の軸受４１，４２との間に伝わる力の緩衝作用を得ることができる。

また、一般に、モータでは、軸受の位置決めの精度を向上させるためにスリーブへ軸受を圧入することを考えた場合に、軸受の外輪が圧入する力によって変形し、内外輪のレースと転動体との隙間が減少し回転負荷トルクが上昇してしまう。

一方、以上説明したモータ１では、ホルダ６１の内周面６１１に緩衝部６３が設けられていることにより、緩衝作用を得ることによって、軸受４１，４２の外輪部分の圧入力を逃がすための空間ができるため、使用時における回転負荷トルクの上昇を抑えることができる。

従って、ホルダ６１の内周面６１１に凹部を設けることで緩衝部６３とすることによって、モータ１によれば、軸受４１，４２にかかっていた力を分散し、軸受４１，４２の劣化を遅くすることができる。

なお、一般に、衝撃を受ける際の力の向きを問わず、内部から外部（シャフト１０から軸受４１，４２）への衝撃と、外部から内部（軸受４１，４２からシャフト１０）への衝撃とは等価である。このため、緩衝部６３は、上述したシャフト１０の遠心力による共振のみならず、例えば、落下衝撃等に対しても有効である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明に係るモータの第２の実施の形態について、説明する。なお、本実施の形態に係るモータ２において、先に説明したモータ１と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係るモータ２の構成を概略的に示す断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係るモータ２は、緩衝部２５３が先に説明したモータ１の緩衝部６３と異なり、ホルダ２６１ではなくスリーブ２５０に設けられている。

緩衝部２５３は、スリーブ２５０において、一対の軸受４１，４２が嵌め込まれている位置に設けられている。緩衝部２５３は、例えば、スリーブ２５０の径方向において、軸受４１，４２が取り付けられている位置と重なる位置、つまり、軸受取付部２５４の外周面２５１または内周面２５２に設けられている。緩衝部２５３は、スリーブ２５０の軸受取付部の外周面５１を径方向内周側ｄに向かって薄肉化することによって形成されている凹部である。スリーブ２５０は、軸受取付部２５４の径方向外周側ｃにおいて、緩衝部２５３とホルダ６１の内周面６１１との間に環状の空隙Ｇ２が形成されている。

以上のように構成されていることにより、モータ２では、先に説明したモータ１と同様に、シャフト１０の遠心力により振動などの力が生じる場合であっても、シャフト１０から軸受４１，４２、及びスリーブ２５０へと径方向に伝達した力が緩衝部２５３の空隙Ｇ２により逃がされる。また、緩衝部２５３は、モータ２のスリーブ２５０の他の部分と比較して薄肉化されていることで変形が生じやすいため、径方向に変形可能である。このように、緩衝部２５３が設けられていることにより、スリーブ２５０は、シャフト１０と軸受４１，４２との間に伝わる力の緩衝作用を得ることができる。

また、以上説明したモータ２では、先に説明したモータ１と同様に、使用時における回転負荷トルクの上昇を抑えることができる。

従って、スリーブ２５０に凹部を設けることで緩衝部２５３とすることによって、モータ２によれば、一対の軸受４１，４２にかかっていた力を分散し、軸受４１，４２の劣化を遅くすることができる。

なお、スリーブ２５０に設けられている緩衝部２５３は、スリーブ２５０の軸受取付部２５４に形成されている凹部であればよい。すなわち、緩衝部２５３は、図２に示したように外周面２５１に設けられているものに限定されず、内周面２５２に設けられていてもよい。また、緩衝部２５３は、スリーブ２５０の外周面２５１または内周面２５２に環状に設けられているものに限定されず、例えば、所定の間隔で設けられている複数の凹部あるいは孔であってもよい。

［第３の実施の形態］
次に、本発明に係るモータの第３の実施の形態について、説明する。なお、本実施の形態に係るモータ３において、先に説明したモータ１，２と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図３は、本発明の第３の実施の形態に係るモータ３の構成を概略的に示す断面図である。図３に示すように、本実施の形態に係るモータ３は、先に説明したモータ１の緩衝部６３に加えて、スリーブ３５０にも緩衝部３５３が設けられている。また、モータ３は、緩衝部３５３が先に説明したモータ２の緩衝部２５３と異なり、スリーブ３５０の外周面３５１と内周面３５２とを径方向に貫通する孔である。

スリーブ３５０に形成されている緩衝部３５３は、軸受取付部２５４に重なる位置の変形を容易にして軸受４１，４２に加わる力を緩衝することができればよい。このため、先に説明したモータ２が備えるスリーブ２５０の緩衝部２５３のようにスリーブ２５０の軸受取付部２５４に重なる位置を薄肉化するものに限定されず、緩衝部３５３のように複数の孔によりスリーブ２５０を径方向に変形可能にしてもよい。

モータ３は、ホルダ６１及びスリーブ３５０の双方に緩衝部６３，３５３が設けられている。このため、モータ３は、ホルダ６１及びスリーブ３５０の双方で、先に説明したモータ１，２と同様に、衝撃の緩和作用を得ることができる。

従って、緩衝部６３，３５３を備えるモータ３によれば、軸受４１，４２の劣化を抑制することができる。

また、モータ３は、スリーブ３５０に孔形状の緩衝部３５３が設けられ、緩衝部３５３の外周側ｃのホルダ６１の内周面６１１に緩衝部６３が設けられていることにより、スリーブ３５０の内周側ｄと外周側ｃとを連通し、緩衝部３５３を構成している複数の孔がホルダ６１の緩衝部６３を介して互いに連通する流路Ｃとが形成される。この流路Ｃにより、モータ３によれば、軸受４１，４２の周囲に通風を促すことができるため、軸受４１，４２の冷却効果を得ることができる。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のモータを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１，２，３…モータ、１０…シャフト、１１…外周面、２０…ロータ、２１…マグネット、２２…ローターヨーク、３０…ステータ、３１…ステータコア、３２…コイル、３３…インシュレータ、３４…円環部（コア）、３４…円環部、３５…ティース部、４１，４２…軸受、５０，２５０，３５０…スリーブ、５１，２５１，３５１…外周面、５２，２５２，３５２…内周面、５４，２５４…軸受取付部、６１，２６１…ホルダ、６２…ハウジング、６３，２５３，３５３…緩衝部、６１１…内周面、Ｇ１，Ｇ２…空隙、Ｃ…流路

Claims (5)

1. シャフトと、
   前記シャフトに保持されるロータと、
   前記ロータの外周側に設けられているステータと、
   前記シャフトに固定される一対の軸受と、
   前記一対の軸受を保持するスリーブと、
   前記スリーブを支持するホルダと、
   径方向において、前記スリーブと前記ホルダとの間に設けられている空隙と、
   を備え、
   前記空隙は、前記一対の軸受の少なくともいずれか一方と径方向において重なる位置に設けられている、
   モータ。
2. 前記スリーブは、前記空隙により径方向に変形可能である、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記空隙は、環状に形成されている、
   請求項１または２に記載のモータ。
4. シャフトと、
   前記シャフトに保持されるロータと、
   前記ロータの外周側に設けられているステータと、
   前記シャフトに固定される一対の軸受と、
   前記一対の軸受を保持するスリーブと、
   前記スリーブを支持するホルダと、
   前記スリーブと前記ホルダとの少なくともいずれか一方に設けられている緩衝部と、
   を備え、
   前記緩衝部は、前記ホルダに設けられている凹部及び前記スリーブに設けられている複数の孔であり、
   前記凹部と前記複数の孔とは連通している、
   モータ。
5. 前記複数の孔は、前記凹部を介して互いに連通している、
   請求項４に記載のモータ。

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