JP7497025B2

JP7497025B2 - モータ

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Publication number: JP7497025B2
Application number: JP2020116188A
Authority: JP
Inventors: 幸治沖; 雄一楢崎
Original assignee: Orbray
Current assignee: Orbray
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2024-06-10
Anticipated expiration: 2040-07-06
Also published as: JP2022014047A

Description

本発明は、モータに関するものである。

通常、モータには、出力軸を回転可能に支持するベアリングが組み込まれている。例えば特許文献１には、出力軸を２つのボールベアリングで支持したモータが開示されている。このボールベアリングは、内輪と外輪の間の空隙にボールが配置されており、前記空隙には潤滑のためグリースが封入されている。

特開２０００－１６６１４６号公報

上述したベアリングは、グリース漏れを防止するシール構造を有しているタイプのボールベアリングを適用することができるものの、このシール構造は完璧ではなく、使用環境等によってはグリース漏れが生じてしまうことがあった。例えば、上記ベアリングを備えたモータが高圧環境下で使用される場合、モータ外の高圧気体がモータ内のベアリングに到達することでグリースが押し出されることがあった。また、高温環境下でベアリングからグリースが漏れると、漏れたグリースが周囲に広がり易かった。

そこで、本発明は、ベアリンググリースの漏れ及び拡散を抑制可能なモータを提供することを目的とする。

本発明のモータは、出力軸と、前記出力軸を内輪で支持する第１ベアリング及び第２ベアリングと、前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングの外輪を支持する固定支持体と、前記出力軸に固定され、前記第１ベアリングの内輪における前記第２ベアリングと反対側の端を押さえる第１押さえ部材と、前記出力軸に固定され、前記第２ベアリングの内輪における前記第１ベアリングと反対側の端を押さえる第２押さえ部材と、マグネットを収容したロータケースと、ステータと、を備え、前記固定支持体が、前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングを収容する筒部を有し、前記第１押さえ部材が、前記筒部の一端側の開口部に配置されて前記筒部との間にラビリンス隙間を形成しており、前記第２押さえ部材が、前記筒部の他端側の開口部に配置されて前記筒部との間にラビリンス隙間を形成していることを特徴とする。

このように、筒部外から筒部内の第１ベアリング、第２ベアリングに至る経路の少なくとも一部がラビリンス隙間となっていることから、本モータが高圧環境下で使用される場合、モータ外から筒部内に進入してくる気体の勢いを弱めてその流量を抑えることができ、第１ベアリング、第２ベアリングからグリースが漏れることを抑制できる。また、仮に第１ベアリング、第２ベアリングからグリースが漏れ出たとしても、ラビリンス隙間によってグリースが筒部外に拡散することを抑制できる。

上記モータにおいては、前記筒部の内面に、前記出力軸に向かって突出し、前記第１ベアリングと前記第２ベアリングとの間に配置された突出部が形成され、前記突出部が、前記第１ベアリング、前記出力軸、前記第２ベアリングとの間にラビリンス隙間を形成していることが好ましい。このような構成により、仮に第１ベアリングから第２ベアリング側にグリースが漏れ出たとしても、このグリースがラビリンス隙間に留まり、第２ベアリングまで拡散することを抑制できる。さらに、このようにグリースがラビリンス隙間に留まることで、筒部内に進入した気体が第１ベアリング側から第２ベアリングに到達し難くなる。

上記モータにおいては、前記第２押さえ部材が、前記ロータケースの一部として形成されており、前記筒部の他端側が前記ロータケース内に配置されていてもよい。このような構成においては、仮に第１ベアリング、第２ベアリングからグリースが漏れ出たとしても、ラビリンス隙間によってグリースが筒部外に拡散することが抑制されるので、グリースがロータケース内に拡散することを抑制できる。

上記モータにおいては、前記ステータが、前記筒部の外周に固定されて前記マグネットの内側に配置されていてもよい。即ち、上記モータは、アウターロータ型であってもよい。

上記モータにおいては、前記第１押さえ部材が、前記出力軸に固定されたブッシュと、前記第１ベアリングの内輪における前記第２ベアリングと反対側の端に接触する接触部材と、前記ブッシュと前記接触部材との間に介在して前記接触部材を前記第１ベアリング側に付勢するコイルばねと、で構成され、前記ブッシュが、前記筒部との間にラビリンス隙間を形成していてもよい。このような構成により、第１ベアリングの内輪に予圧を与えることができる。

本発明によれば、ベアリンググリースの漏れ及び拡散を抑制可能なモータを提供することができる。

本発明の第１実施形態にかかるモータの斜視図である。図１のモータを別の角度からみた斜視図である。図１中のＡ－Ａ線に沿った断面斜視図である。図１中のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図４の出力軸周辺の拡大図である。本発明の第２実施形態にかかるモータの断面図である。図６の出力軸周辺の拡大図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる「モータ」について、図１～５を参照して説明する。

図１～４に示すモータ１は、出力軸２を含む回転部分と、出力軸２を内輪３２，４２で支持する第１ベアリング３及び第２ベアリング４と、ステータ６と、第１ベアリング３及び第２ベアリング４の外輪３１，４１を支持し、ステータ６と固定された固定支持体９と、リード線６２ａと、を備えている。

上記回転部分（ロータ、回転子とも呼ばれる）は、円柱状の出力軸２、出力軸２に固定されたロータケース５１及びブッシュ７、ロータケース５１内に収容されたマグネット５０、である。

第１ベアリング３は、「ボールベアリング」と呼ばれるものであり、内輪３２及び外輪３１と、これらの間の空隙に配置されたボールと、該ボールを保持した保持器３３と、前記空隙に封入されたグリースの漏れ出しを防ぐ金属シールド板３４と、を備えている。金属シールド板３４は、外輪３１に固定されており、内輪３２とは非接触になっている。また、金属シールド板３４は、第１ベアリング３の両面（出力軸２の軸方向の一方の面と他方の面）に設けられている。

第２ベアリング４は、第１ベアリング３と同一構成同一サイズであり、内輪４２及び外輪４１と、これらの間の空隙に配置されたボールと、該ボールを保持した保持器４３と、金属シールド板４４と、を備えている。

ステータ６は、ステータコア６１と、ステータコア６１の周囲に巻き回された巻線６２と、を備えている。

固定支持体９は、出力軸２の外周に配置された円筒状の筒部９１と、筒部９１の外周面から外側に延びた鍔部９２と、筒部９１の内周面から出力軸２に向かって突出した突出部９３と、を有している。

第１ベアリング３及び第２ベアリング４は、筒部９１内に収容されており、出力軸２の軸方向に間隔をあけて配置されている。また、第１ベアリング３は筒部９１の一端９１ａ側に配置されており、第２ベアリング４は筒部９１の他端９１ｂ側に配置されている。

上述した突出部９３は、第１ベアリング３と第２ベアリング４との間に配置されている。突出部９３には、第１ベアリング３の外輪３１に当接した凸部９４と、第２ベアリング４の外輪４１に当接した凸部９５と、が形成されている。

また、突出部９３は、図５に示すように、第１ベアリング３、出力軸２、第２ベアリング４との間にラビリンス隙間Ｓ２を形成している。ラビリンス隙間Ｓ２は、突出部９３と第１ベアリング３との間の隙間Ｓ２１と、突出部９３と出力軸２との間の隙間Ｓ２２と、突出部９３と第２ベアリング４との間の隙間Ｓ２３と、で構成されている。

より詳細には、隙間Ｓ２１は、第１ベアリング３の金属シールド板３４と突出部９３との間に形成されている。隙間Ｓ２２は、隙間Ｓ２１における内輪３２側の端と連通しており、出力軸２に沿って第２ベアリング４側に延びている。即ち、隙間Ｓ２２は、隙間Ｓ２１と直角に交わっている。隙間Ｓ２３は、第２ベアリング４の金属シールド板４４と突出部９３との間に形成されており、隙間Ｓ２２における第１ベアリング３から離れた端と連通している。即ち、隙間Ｓ２３は、隙間Ｓ２２と直角に交わっている。

このように、ラビリンス隙間Ｓ２は、第１ベアリング３から第２ベアリング４に至る細い経路となっており、経路をできるだけ長くするために断面クランク状に形成されている。また、本発明において「ラビリンス隙間」とは、交差（直角に限らない）している２以上の隙間と定義する。

ロータケース５１は、円板状の底板５３と、円筒状の側壁５２と、を有するカップ状に形成されている。底板５３には、出力軸２と連結された連結部５７が形成されている。連結部５７と連結された出力軸２は、側壁５２の中心を通ってロータケース５１外まで延びている。筒部９１の他端９１ｂ側はロータケース５１内に配置されており、一端９１ａ側はロータケース５１外に配置されている。マグネット５０は、側壁５２の内周面に取り付けられている。また、ステータ６は、筒部９１の外周に固定されており、ロータケース５１内におけるマグネット５０の内側に配置されている。即ち、本例のモータ１は、アウターロータ型である。

連結部（「第２押さえ部材」に相当）５７は、底板５３の中心部分と、当該部分から円筒状に延びた出力軸挿通部５４と、出力軸挿通部５４から底板５３と反対側に突出した凸部５５と、を有している。出力軸２は、出力軸挿通部５４内に圧入固定されている。連結部５７は、筒部９１の他端９１ｂ側の開口部に配置されている。また、凸部５５は、第２ベアリング４の内輪４２における第１ベアリング３と反対側の端に当接している。

また、連結部５７は、図５に示すように、第２ベアリング４、筒部９１との間にラビリンス隙間Ｓ３を形成している。ラビリンス隙間Ｓ３は、出力軸挿通部５４と第２ベアリング４との間の隙間Ｓ３１と、出力軸挿通部５４と筒部９１の間の隙間Ｓ３２と、底板５３の中心部分と筒部９１の他端９１ｂとの間の隙間Ｓ３３と、で構成されている。

より詳細には、隙間Ｓ３１は、第２ベアリング４の金属シールド板４４と出力軸挿通部５４との間に形成されている。隙間Ｓ３２は、隙間Ｓ３１における外輪４１側の端と連通しており、筒部９１に沿って他端９１ｂ側に延びている。即ち、隙間Ｓ３２は、隙間Ｓ３１と直角に交わっている。隙間Ｓ３３は、隙間Ｓ３２における第２ベアリング４から離れた端と連通しており、底板５３に沿って出力軸２と反対側に延びている。即ち、隙間Ｓ３３は、隙間Ｓ３２と直角に交わっている。

このように、ラビリンス隙間Ｓ３は、第２ベアリング４から筒部９１外に至る細い経路となっており、経路をできるだけ長くするために断面Ｓ字クランク状に形成されている。

ブッシュ７（「第１押さえ部材」に相当）は、筒部９１の内径よりも大径である円板状の大径部７１と、大径部７１よりも小径である円板状の小径部７２と、小径部７２から大径部７１と反対側に突出した凸部７３と、を有している。出力軸２は、ブッシュ７の中心を貫通している。ブッシュ７は、筒部９１の一端９１ａ側の開口部に配置されている。より詳細には、大径部７１が筒部９１外に位置し、小径部７２が筒部９１内に位置している。また、凸部７３は、第１ベアリング３の内輪３２における第２ベアリング４と反対側の端に当接している。

また、ブッシュ７は、図５に示すように、筒部９１、第１ベアリング３との間にラビリンス隙間Ｓ１を形成している。ラビリンス隙間Ｓ１は、大径部７１と筒部９１の一端９１ａとの間の隙間Ｓ１１と、小径部７２と筒部９１との間の隙間Ｓ１２と、小径部７２と第１ベアリング３との間の隙間Ｓ１３と、で構成されている。

より詳細には、隙間Ｓ１１は、筒部９１の外周面側から内周面側に延びている。隙間Ｓ１２は、隙間Ｓ１１における筒部９１内周面側の端と連通しており、筒部９１に沿って第１ベアリング３側に延びている。即ち、隙間Ｓ１２は、隙間Ｓ１１と直角に交わっている。隙間Ｓ１３は、小径部７２と第１ベアリング３の金属シールド板３４との間に形成されており、隙間Ｓ１２における第１ベアリング３側の端と連通している。即ち、隙間Ｓ１３は、隙間Ｓ１２と直角に交わっている。

このように、ラビリンス隙間Ｓ１は、筒部９１外から第１ベアリング３に至る細い経路となっており、経路をできるだけ長くするために断面Ｓ字クランク状に形成されている。

上記構成のモータ１は、ブロワーに適用されることがある。その場合、出力軸２のブッシュ７から突き出た部分に羽が連結され、図３における鍔部９２よりも紙面上側部分がハウジングで覆われる。そして、モータ１が稼働されることにより羽が回転し、前記ハウジング内が高圧環境となる。すると、前記ハウジング内の高圧気体が筒部９１とブッシュ７との間から筒部９１内に進入してくる。

このような状況において、本モータ１は、筒部９１外から第１ベアリング３に至る経路がラビリンス隙間Ｓ１となっていることから、筒部９１内に進入してくる気体の勢いを弱めてその流量を抑えることができ、第１ベアリング３からグリースが漏れることを抑制できる。また、仮に第１ベアリング３から第２ベアリング４側にグリースが漏れ出たとしても、このグリースがラビリンス隙間Ｓ２に留まり、第２ベアリング４まで拡散することを抑制できる。さらに、このようにグリースがラビリンス隙間Ｓ２に留まることで、筒部９１内に進入した気体が第１ベアリング３側から第２ベアリング４に到達し難くなる。なお、仮に筒部９１内に進入した気体が第２ベアリング４に到達して第２ベアリング４からグリースが漏れ出たとしても、ラビリンス隙間Ｓ３によってグリースが筒部９１外に拡散することを抑制でき、グリースがロータケース５１内に拡散することを抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる「モータ」について、図６，７を参照して説明する。図６，７において前述した第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図６，７に示すモータ１０１は、第１実施形態の第１ベアリング３の代わりにサイズの小さい第１ベアリング１０３を備えている。第１ベアリング１０３は、内輪１３２及び外輪１３１と、これらの間の空隙に配置されたボールと、該ボールを保持した保持器１３３と、金属シールド板１３４と、を備えている。

本例においては、第１実施形態のブッシュ７の代わりに、出力軸２に固定されたブッシュ１０７と、接触部材８１と、ブッシュ１０７と接触部材８１との間に介在して接触部材８１を第１ベアリング１０３側に付勢するコイルばね８０と、を用いて第１ベアリング１０３の内輪１３２を押さえる（ブッシュ１０７、接触部材８１、コイルばね８０は、「第１押さえ部材」に相当）。接触部材８１には、第１ベアリング１０３の内輪１３２における第２ベアリング４と反対側の端に接触する凸部８２が形成されている。このように本発明では、用いるベアリングに応じて該ベアリングに予圧を与える構成としてもよい。

本例の固定支持体１０９は、筒部９１の一端９１ａの内周面に拡径部９７が形成されている。ブッシュ１０７の大径部７１は筒部９１内に位置しており、該大径部１０７の外縁は拡径部９７に位置している。

また、ブッシュ１０７は、図７に示すように、筒部９１との間にラビリンス隙間Ｓ４を形成している。ラビリンス隙間Ｓ４は、大径部７１と拡径部９７との間の隙間Ｓ４１，Ｓ４２と、小径部７２と筒部９１との間の隙間Ｓ４３と、で構成されている。ラビリンス隙間Ｓ４は、筒部９１外から第１ベアリング１０３に至る途中の細い経路となっており、経路をできるだけ長くするために断面Ｓ字クランク状に形成されている。

本例のモータ１０１は、上述したようにブロワーに適用される場合、筒部９１外から第１ベアリング１０３に至る経路の一部がラビリンス隙間Ｓ４となっていることから、筒部９１内に進入してくる気体の勢いを弱めてその流量を抑えることができ、第１ベアリング１０３からグリースが漏れることを抑制できる。なお、仮に筒部９１内に進入した気体が第２ベアリング４に到達して第２ベアリング４からグリースが漏れ出たとしても、ラビリンス隙間Ｓ３によってグリースが筒部９１外に拡散することを抑制でき、グリースがロータケース５１内に拡散することを抑制できる。

上述した実施形態では、第１ベアリング及び第２ベアリングとしてボールベアリングを採用していたが、本発明では、ボールベアリング以外にローラーベアリングを採用することもできる。

上述した実施形態のモータはアウターロータ型であったが、本発明のモータはこれに限らず、例えばインナーロータ型であってもよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形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。

１，１０１モータ
２出力軸
３，１０３第１ベアリング
４第２ベアリング
６ステータ
７，１０７ブッシュ（第１押さえ部材）
９，１０９固定支持体
５１ロータケース
５７連結部（第２押さえ部材）
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ラビリンス隙間

Claims

出力軸と、
前記出力軸を内輪で支持する第１ベアリング及び第２ベアリングと、
前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングの外輪を支持する固定支持体と、
前記出力軸に固定され、前記第１ベアリングの内輪における前記第２ベアリングと反対側の端を押さえる第１押さえ部材と、
前記出力軸に固定され、前記第２ベアリングの内輪における前記第１ベアリングと反対側の端を押さえる第２押さえ部材と、
マグネットを収容したロータケースと、
ステータと、を備え、
前記固定支持体が、前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングを収容する筒部を有し、
前記第１押さえ部材は、前記筒部の内径よりも大径である円板状の大径部と、前記大径部よりも小径である円板状の小径部と、を有し、
前記小径部と前記大径部の中心を前記出力軸が貫通しており、
前記大径部が前記筒部の外側に位置し、前記小径部が前記筒部の内側に位置するように、前記第１押さえ部材が、前記筒部の一端側の開口部に配置されて前記筒部との間にラビリンス隙間を形成しており、
前記第２押さえ部材が、前記筒部の他端側の開口部に配置されて前記筒部との間にラビリンス隙間を形成している
ことを特徴とするモータ。
前記筒部の内周面に、前記出力軸に向かって突出し、前記第１ベアリングと前記第２ベアリングとの間に配置された突出部が形成され、
前記突出部が、前記第１ベアリング、前記出力軸、前記第２ベアリングとの間にラビリンス隙間を形成している
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記第２押さえ部材が、前記ロータケースの一部として形成されており、
前記筒部の他端側が前記ロータケース内に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
前記ステータが、前記筒部の外周に固定されて前記マグネットの内側に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記第１押さえ部材が、前記出力軸に固定されたブッシュと、前記第１ベアリングの内輪における前記第２ベアリングと反対側の端に接触する接触部材と、前記ブッシュと前記接触部材との間に介在して前記接触部材を前記第１ベアリング側に付勢するコイルばねと、で構成され、
前記ブッシュが、前記筒部との間にラビリンス隙間を形成している
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のモータ。