JPH09507380A - 回転子支持手段付き電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プラスチックジャーナル軸受を一端に有する回転子を含み、固定子の一体成型軸受支持部内に取り付けられた金属質軸受部材の環状部内にこのプラスチックジャーナル軸受を回転自在に支持した電動機である。上記軸受支持部は軸線方向に隣接する第１円筒孔、及び第２円筒孔を生ずるように成型される。金属質軸受部材の環状部は第１円筒孔内に締まりばめされる。またこの環状部は角度離間された複数個のロックタブを有し、このロックタブは第２孔のそれぞれの側壁部に挿通する。

Description

【発明の詳細な説明】 回転子支持手段付き電動機 本発明は電動機に関するものであり、また特にこのような電動機の固定子に回 転子を回転自在に取り付ける構成に関するものである。 ここに援用する米国特許第5247216 号には本発明を適用して有効な電動機の一 形式を開示している。図１に分解図で示すこの電動機は中心軸線Ｘ−Ｘに沿って 組み立てられた多数の構成部片を有する。これ等部片には、軸２２、フランジ２ ４、ハウジング２６、固定子２８、回転子３０、回転子の一端に回転自在に取り 付けられた玉軸受３２、エラストーマＯリングシール３４、及び電気コネクタ３ ６を含む。図２に示すように、組み立てられた電動機においては、制御機能を遂 行するよう軸２２の作動端７０ｂが位置するように電動機を取り付ける役割をフ ランジ２４が果たしている。この軸２２自身は回転子３０のめねじに回転可能に 螺合するねじ付き円筒部６６と、非円形（例えば長方形）断面部５４とを有する 。固定子２８は、軸受３２を密接保持するための第１端の開口４４と、回転子３ ０の中心磁気部を収容するための中心開口４６と、第２端の２個の開口４８、５ ０とを有する。軸２２の非円形断面部５４を摺動可能に収容するため、その非円 形断面形状に対応する非円形断面に開口５０を形成し、回転子の並進回転運動を 軸２２の直線運動にする。固定子２８の開口４８に回転子３０の円筒端５２を収 容し、この開口４８の内面を端部５２の外面に協働させてジャーナル軸受を形成 する。 回転子の円筒端５２と、収容開口４８を含む固定子の部分との両方をプラスチ ック材料から厳密な公差で射出成型し、束縛することなく、振動を生ずる程緩く なく、締まりばめが得られるようにしている。これにより電動機の製作を複雑化 しており、特にもともと製作が複雑な固定子の製作を一層複雑化にしている。 本発明の目的はジャーナル軸受の摺動面間の嵌合を行い得る精度を低下させる ことなく、固定子の製作の複雑性を減少させることにある。 本発明の他の目的はジャーナル軸受の摺動面間の摩擦を減少させるにある。 本発明によれば、回転子支持手段は、回転子の少なくとも一端に配置された第 １軸受部材と、軸受支持体と、金属質第２軸受部材とを具える。 第１軸受部材は回転子の一端から軸線方向に延びており、中心軸線の周りに中 心を占める円形横断面を有する軸受面を形成するプラスチック材料から成る。 軸受支持部は第１側壁手段と、第２側壁手段と、端壁手段とを含む固定子のプ ラスチック部片から成る。第１側壁手段は所定の幾何学形状と所定の横断面積と を有する軸線方向に延びる第１孔を画成する少なくとも１個の表面を具える。第 ２側壁手段は第１孔の所定の横断面積より大きい予め画成した横断面積を有する 軸線方向に延びる第２孔を画成する少なくとも１個の表面を具える。端壁手段は 第１孔のそれぞれの端部に隣接する第２孔の端部を画成する。 金属質第２軸受部材は軸線方向に延びる環状部とロック部とを有する。この環 状部は第１側壁手段の少なくとも１個の表面に締まりばめする形状と寸法とを有 する外面を有し、更にこの環状部は第１軸受部材の軸受面にほぼ合致する形状と 寸法との内側軸受面を有し、２個の軸受面の相互の自由な回転を容易にする。ロ ック部分は軸線の周りに角度離間して、環状部から外方に突出する複数個のロッ クタブを具える。各ロックタブは湾曲可能な部分を有し、第２孔内に軸線方向に 挿入している間、第２側壁手段に強く接触することがないように、湾曲可能な部 分から鋭角にそれぞれのタブを突出する。端壁手段に接触すると、各タブは湾曲 して角度を増大し、第２側壁に挿通し、軸受支持部内に第２軸受部材を取り付け る。 ２個のプラスチック部材でなく、プラスチック部材と金属部材とによって２個 の軸受面を形成するから、少なくとも２個の利点が得られる。まず、金属部材は プラスチック部材より一層精密な公差に金属部材を容易に形成することができる から、軸受面間の嵌合の精度を犠牲にすることなく、プラスチック部材の成型公 差の精度が低くても済む利点がある。これにより製作を容易にし、又は組立て中 、不合格品として廃棄するプラスチック軸受部材の量を減らすことができる。ま たその代わりとして、２個のプラスチック軸受部材を互いに整合した時に可能な 精度よりも嵌合の精度を高めることができる。第２に、プラスチック軸受面と金 属質軸受面との間の摺動摩擦は２個のプラスチック軸受面間の摺動摩擦より小さ いことである。従って、本発明による回転子支持手段は電動機の負荷を減らすと 共に、軸受面の摩擦割合を減らすことができる。 本発明の好適な実施例では、軸線方向に延びる第１孔を画成する少なくとも１ 個の表面が軸線に向け突出する軸受支持部の部分の複数個の離間する頂点面を具 える。第２軸受部材の環状部の外面をこのような離間する表面に締まりばめする ことによって、相互の接触面積（従って第２軸受部材を挿入するのに必要とする 力）を減少させることができる。 また、本発明の好適な実施例では、金属質第２軸受部材は軸線の周りに角度離 間する複数個の止めタブを具える位置決め部を有する。これ等の止めタブのおの おのは環状部から外方に突出し、その突出距離は、第２孔内に軸線方向に挿入中 、第２側壁手段に接触するには不十分であるが、端壁手段に接触するには十分な 距離であり、これにより止めタブの第１孔内への挿入を防止する。 図１は既知の電動機の一部横断面分解図である。 図２は図１の組み立てられた電動機の拡大断面側面図である。 図３は本発明の一実施例の固定子の端面図である。 図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃはそれぞれ本発明の一実施例の軸受挿入部材の斜 視図、端面図、及び図４ＢのIV_c-IV_c線上の横断面図である。 図５は固定子（図３のV-V 線に沿う断面図）、図４Ｃに示す軸受挿入部材、及 びこの部材を設置するための工具の横断面図である。 図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは軸受挿入部材の設置状態を種々の位相に示すた めの図５の丸で囲んだ部分の拡大図である。 図７は本発明の一実施例による組み立てられた固定子と軸受挿入部材との端面 図である。 図８は本発明の他の実施例の固定子の端面図である。 図９は本発明の他の実施例の固定子の端面図である。 図１０は本発明の一実施例による組み立てられた回転子と固定子との図５と同 様の横断面図である。 図３、及び図５は本発明により一端に軸受支持部を有する固定子を示す。この 部分を除き、この図示の実施例の固定子は米国特許第5247216 号においてその図 １に概略を示し一層詳細に説明したものとほぼ同一である。本願の図３の図面は 固定子の一層大きな開放端内を見た状態を示し、図５は固定子を横断面で示して いる。 図１に示す電動機におけるように、この固定子は、多数の極板３８ａ、３８ｂ 、３８ｃ、３８ｄの周りにポリブチレンテレフタレートのようなプラスチック材 料を射出成型することによって形成された一体成型組立体である。また図１に示 すように、固定子成型体は中空であり、軸受３２を密接保持するため第一端に開 口４４を画成する部分と、回転子３０の中心磁気部を収容するための極片内の中 心開口４６と、対応する形状の軸部５４を摺動収容する第２端の非円形開口５０ とをこの固定子成型体は有する。 非円形開口５０に隣接して、固定子内に一体に成型した軸受支持部は図４Ａ〜 図４Ｃ、及び図５に示す金属質軸受部材２００を収容する手段を有する。軸受支 持部は軸受部材２００をそれぞれ所定位置に着座させ、取り付けるための第１孔 と、第２孔とを有する。この第１孔はそれぞれ軸線方向に延びるリブ２０２の複 数個の頂点面２０２ａによって画成された不連続円筒側壁を有する。このリブ２ ０２は軸線Ｘ−Ｘの周りに等角度に離間しており、連続円筒側面２０４から内方 に突出している。同様に、第２孔はそれぞれ軸線方向に延びるリブ２０６の複数 個の頂点面２０６ａによって画成された不連続円筒側壁を有する。このリブ２０ ６は軸線Ｘ−Ｘの周りに等角度に離間しており、中心開孔４６の連続円筒側壁２ ０８から内方に突出している。 連続端壁２１０は側壁２０８から軸線に向け内方に延び、表面２０２ａ、２０ ６ａによってそれぞれ形成された第１孔と第２孔との隣接端を画成している。こ の端壁の端縁は図５に示すように第１孔内に金属質軸受部材を案内する目的の室 ２１０ａを有する。 図４Ａ〜図４Ｃに最も明瞭に示すように、金属質軸受部材２００は軸線方向に 延びる環状部２００ａと、複数個のロックタブ２００ｂによって形成されたロッ ク部と、複数個の止めタブ２００ｃによって形成された位置決め部とを有する。 この軸受部材は回転子３０の円筒ジャーナル軸受端部５２に摺動接触する平滑な 低摩擦面になるよう（例えば押出し、又は打抜き加工により）容易に形成できる 金属組成物を有するのが好適である。好適な実施例では、鋼、アルミニウム、又 は青銅のような鍛造可能な金属を絞りダイスから押し出して軸受部材２００を形 成する。プラスチックに対して低摩擦で耐摩耗性の金属の例としては３０５不銹 鋼がある。米国特許第5313125 号に一層詳細に記載してあるように、ポリブチレ ンテレフタレイトのようなプラスチックで回転子の部分５２を射出成型するのが 好適である。 環状部２００ａは頂点面２０２ａによって画成された不連続円筒側面にほぼ合 致する円筒形の形状を有する。この部分は頂点面２０２ａに締まりばめする寸法 を有する外側円筒面を有し、またこの部分は回転子３０の端部のジャーナル軸受 ５２と摺動嵌合する寸法を有する内側円筒面を有する。組み立てた電動機の例と しての実施例では、頂点面２０２ａによって画成された円筒側壁は直径8.64mm( 公差＋0.025mm 〜−0.051mm)(0.340インチ＋0.001 〜−0.002 インチ)、環状部 ２００ａは外径8.74mm±0.025mm(0.344 インチ±0.001 インチ)、及び内径8.15m m±0.025mm(0.321 インチ±0.001 インチ)、及びジャーナル軸受５２は外径8.05 mm( 公差＋0 〜−0.076mm)(0.317インチ＋0 〜−0.003 インチ)である。 ロックタブ２００ｂは金属質軸受部材２００の中心軸線Ｘ′−Ｘ′の周りに等 角度に離間しており、環状部２００ａの端部から外方に延びている。図４Ａ〜図 ４Ｃに示すように、固定子の軸受支持部内に挿入する前には、各ロックタブは湾 可能部分２００ｄから中心軸線に対し鋭角に突出している。 止めタブ２００ｃも中心軸線Ｘ′−Ｘ′の周りに等角度に離間しており、環状 部の同一端から外方に突出している。この例示の実施例では、単一の止めタブを ロックタブの各隣接対間に配置し、ロックタブとほぼ同一の鋭角で外方に突出す る。金属質軸受部材を挿入するために加える力に反作用をする必要がない場合に は止めタブを省略することができる。代案として、（ロックタブの数に対し）一 層多いか、又は一層少ない数の止めを設けることができ、又はロックタブと異な る角度に突出するよう形成してもよい。しかし、止めタブを設ける場合、止めタ ブ２００ｃが中心軸線Ｘ′−Ｘ′から突出する最大半径方向距離Ｒ_cはロックタ ブ２００ｂがこの軸線から突出する最大半径方向距離Ｒ_bより小さくする必要が ある。この理由は図５、及び図６Ａ〜図６Ｃを考慮すれば明らかになる。 図５は金属質軸受部材２００を固定子の軸受支持部内に挿入するために使用す る工具を示すと共に、図６Ａ〜図６Ｃは挿入工程中の順次の段階に於ける図５の 丸く囲んだ部分を（僅かに拡大し簡単化して）示す。機械的、又は液圧プレス（ 図示せず）の支持具２１２の円筒孔内に固定子の一端を支持し、プレスの挿入工 具付属装置２１４の段付き円筒端２１４ａに軸受け部材のタブ付き端部を支持し 、軸線Ｘ−Ｘに沿って支持具２１２と工具付属装置２１４とを強制的に合体させ ることによって挿入を成し遂げる。 挿入の順次の位相中の状態を図６Ａ〜図６Ｃにそれぞれ示す。 ａ． 表面２０２ａによって画成された第１孔に環状部２００ａが入るまで金 属質軸受部材２００をその中心軸線Ｘ′−Ｘ′が固定子軸線Ｘ−Ｘに一線になる ように挿入し、徐々にそれぞれのリブ２０２を圧縮し始めて締まりばめにする。 ｂ． ロックタブ２００ｂの端縁が端壁２１０に接触するまで挿入を継続し、 軸線Ｘ−Ｘから離れるようにこの端壁に沿って摺動させ始め、これ等のタブをそ れぞれの部分２００ｄにおいて強制的に曲げる。このようになると、半径距離Ｒ_b は図４ｂに示す原距離から増大し始める。原距離Ｒ_bを十分に小さくすべきであ り、これによりロックタブが端壁２１０に接触する前にロックタブはリブ２０６ から離れたまま（又は少なくとも強制的に接触しない状態）になる。この電動機 の構成の実施例では、挿入前、金属質軸受部材のロックタブ２００ｂを軸線に対 し約４２度の角度に突出し、Ｒ_b＝11.56mm(公差0 〜0.127mm)(0.455インチ、公 差0 〜0.127 インチ)の半径距離まで突出していた。頂点面２０６ａによって画 成した円筒側壁の直径は11.735mm±0.051mm(0.462 インチ±0.002 インチ)であ った。 ｃ． 挿入を更に継続し、ロックタブ２００ｂを強制的にリブ２０６に挿通し て入れ、止めタブ２００ｃの端縁を端壁２１０に接触させ、軸線Ｘ−Ｘから離れ るようにこの端壁に沿って端縁を摺動させる。ロックタブ、及び止めタブの両方 が端壁２１０に沿って平坦に位置した時、挿入は完成しており、軸受部材は固定 子内に確実に位置している。 図７は固定子の一層大きな開放端から見た完全に挿入された金属質軸受部材２ ００と固定子とを示す。この組み立てた実施例の各ロックタブ２００ｂのアーク 状の長さωは十分に長く、頂点面２０６ｂの任意の１個からこれに隣接する１個 の頂点面まで延在している。このようにして、軸線Ｘ−Ｘの周りの回転に関する 任意の角度位置において軸受部材の挿入を可能にすると共に、各ロックタブがリ ブ２０６の少なくとも１個に挿通するのを確実にする。組み立てた実施例では、 各ロックタブはアーク状の長さω＝3.35mm(0.132インチ)を有する。 図８、及び図９は軸受部材を挿入する固定子の軸受支持部の代案の実施例を示 す。図８の実施例では、リブの頂点面によるのでなく、連続面２０６ａ′によっ て第２孔を画成する。これによりロックタブによって挿通される合計のアーク長 さを増大する。図９の実施例では、固定子成型体内にコア２１６を設け、リブ２ ０２、２０６を設ける区域における収縮を最小にする。 図１０はコア２１６を組み込んだ完全に組み立てられた回転子固定子組立体を 示す。回転子の一端の円筒ジャーナル軸受５２を金属質軸受部材の環状部２００ ａ内に摺動可能に支持する。図１に示すように、固定子の開口４４内に着座され ている玉軸受３２内に回転子の反対端を支持する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中心軸線の周りに配置され第１端と第２端とを有する固定子と、この固定子 内に少なくとも一部配置され第１端と第２端とを有する回転子と、前記軸線の周 りに回転するよう前記回転子を前記固定子に対し支持する回転子支持手段とを具 え、この回転子支持手段は前記回転子の第１端と第２端とのうちの少なくとも一 方の端部に、 a.前記軸線の周りに中心を有する円形横断面を持つ軸受面を形成するプラス チック材料から成り前記回転子の第１端から軸線方向に一体に延びる第１軸受部 材と、 b.前記固定子の一体成型したプラスチック部分から成る軸受支持部とを具え 、この軸受支持部は i.予め画成した幾何学的形状と所定の横断面積とを有して軸線方向に延在 する第１孔を画成する少なくとも一個の表面を持つ第１側壁手段と、 ii．前記第１孔の所定の横断面積より大きい所定の横断面積と予め画成し た幾何学的形状とを有して軸線方向に延在する第２孔を画成する少なくとも１個 の表面を持つ第２側壁手段と、 iii.前記第１孔のそれぞれの端部に隣接する第２孔の一端を画成する端壁 手段とを具え、 更に、前記回転子支持手段は前記回転子の第１端と第２端とのうちの少なく とも一方の端部に、 c.金属質第２軸受部材を具え、この金属質第２軸受部材は、 i.前記第１側壁手段の少なくとも１個の表面に締まりばめする寸法と形状 とを有する外面と、前記第１軸受部材の軸受面にほぼ合致する形状寸法であって 前記軸受面が相互に自由に回転するのを容易にする内側軸受面とを有する軸線方 向に延在する環状部と、 ii．この環状部の一端から外方に突出し、前記軸線の周りに角度離間され た複数個のロックタブから成るロック部とを具え、 各前記ロックタブは湾曲可能部分を有し、前記第２孔内に軸線方向に挿入中 、前記タブは前記第２側壁手段に強く接触することなく前記軸線に対し鋭角に突 出しており、前記端壁手段に接触すると、前記タブは湾曲して角度を増大して前 記第２側壁手段に挿通し前記第２軸受部材を前記軸受支持部内に取り付けること を特徴とする電動機。 ２．前記金属質第２軸受部材は前記軸線の周りに角度離間された複数個の止めタ ブから成る位置決め部を有し、前記第２孔内に軸線方向に挿入中、前記第２側壁 手段に接触するには不十分な距離であるが、前記端壁手段に接触して前記第１孔 内への前記止めタブの挿入を防止するには十分な距離だけ各前記止めタブが前記 環状部から外方に突出している請求項１、又は２に記載の電動機。 ３．前記ロックタブ間に配置された位置において前記止めタブが前記環状部から 離れて延びている請求項２に記載の電動機。 ４．軸線方向に延びる第１孔を画成する少なくとも１個の表面が、軸線に向け突 出する前記軸受支持部の部分の複数個の離間した頂点面を具える請求項１、又は ２に記載の電動機。 ５．前記軸受支持部の突出部が軸線方向の延びるリブから成る請求項４に記載の 電動機。 ６．前記軸線方向に延びる第２孔を画成する少なくとも１個の表面が、軸線に向 け突出する前記軸受支持部の部分の複数個の離間した頂点面を具える請求項１、 又は２に記載の電動機。 ７．前記軸受支持部の突出部が軸線方向に延びるリブから成る請求項６に記載の 電動機。 ８．前記頂点面の任意の１個から隣接する１個まで延びる十分な長さのアーク長 さを各前記ロックタブが前記軸線の周りに有する請求項６に記載の電動機。 ９．前記軸線方向に延びる第２孔を画成する少なくとも１個の表面が、連続する 表面から成る請求項１、又は２に記載の電動機。 １０．少なくとも１個の表面によって画成された前記第１孔が円筒形である請求 項１、又は２に記載の電動機。 １１．少なくとも１個の表面によって画成された前記第２孔が円筒形である請求 項１、又は２に記載の電動機。