JPWO2017077585A1 - 電動機 - Google Patents

Abstract

電動機（１）は、第１のベアリング保持部（２ａ）を有するフレーム（２）と、ステータ（３）と、第１のベアリング保持部に保持された第１のベアリング（４ａ）と、第１のベアリング（４ａ）によって回転可能に支持されたロータ（５）と、ロータ（５）の軸線（Ａ０）の方向の予圧を発生させる予圧部材（６）とを備える。フレーム（２）は、第１のフレーム部（２１）をさらに有する。第１のフレーム部（２１）は、予圧部材（６）を支持する支持部（２１ｄ）を有する。予圧部材（６）の外側端部は、支持部（２１ｄ）で覆われるように支持部（２１ｄ）に対向する。

Description

本発明は、ステータ及びロータを有する電動機に関する。

一般に、フレームと、フレームの内部に収容されるベアリング、ロータ、及びステータとを有する電動機（例えば、インナーロータ型の電動機）が用いられている。このような電動機において通常用いられている円筒状のフレームは、電動機の軸線の方向における略中央部において軸線の方向と垂直な面を含むように２分割された２つのフレーム部によって構成されている。この円筒状のフレームの各フレーム部には、ベアリングを保持するベアリング保持部及びステータが嵌め込まれるステータ嵌合部が備えられている。しかしながら、フレームの組み立て精度、又はこれらの各フレーム部における各ベアリング保持部及び各ステータ嵌合部の加工精度によっては、電動機内のステータに対するロータの偏心、傾きなどが生じる場合があり、これが電動機の駆動中に振動を発生させる原因となっていた。そのため、ステータに対するロータの同軸度を高めることが要求されており、ロータの軸心を含む平面によって分割された下部フレームと上部フレームとを組み合わせたフレームによって、ベアリング、ロータ、及びステータを収容するように構成された電動機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平０４−１７６５２号公報

しかしながら、例えば、電動機のフレームが、電動機の回転軸の軸線と平行な方向に沿って分割された複数のフレーム部が組み合わされて構成されている場合、通常、ロータを直接又は間接的に支持するフレームの支持部も複数の部分に分割されている。そのため、フレームの組み立て精度、又は複数の部分に分割された各支持部における接合部（分割面）の加工精度によっては、ステータに対するロータの適切な同軸度が得られない場合があった。

そこで、本発明の目的は、電動機のステータに対するロータの同軸度を高めることである。

本発明の電動機は、第１のベアリング保持部を有するフレームと、前記フレームに固定されたステータと、前記第１のベアリング保持部に保持された第１のベアリングと、前記第１のベアリングによって回転可能に支持されたロータと、前記ロータの軸線の方向の予圧を発生させる予圧部材と、を備え、前記フレームは、第１のフレーム部をさらに有し、前記第１のフレーム部は、前記予圧部材を支持する支持部を有し、前記予圧部材の外側端部は、前記支持部で覆われるように前記支持部に対向する。

本発明によれば、電動機のステータに対するロータの同軸度を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。 （ａ）は、電動機の外観を概略的に示す正面図であり、（ｂ）は、電動機の外観を概略的に示す右側面図である。 （ａ）は、図２（ａ）に示される電動機のＣ３−Ｃ３線に沿った切断面の構造を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される電動機のフレームを分解した状態の構造を概略的に示す図である。 電動機の内部構造の他の一例を概略的に示す断面図である。 電動機の内部構造のさらに他の一例を概略的に示す断面図である。 （ａ）は、図５に示される電動機の外観を概略的に示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される電動機のＣ６−Ｃ６線に沿った切断面の構造を概略的に示す断面図である。 電動機の内部構造のさらに他の一例を概略的に示す断面図である。 圧縮バネを第１のフレーム部の支持部に設置する工程を概略的に示す図である。 ステータと、ロータが挿通された第１のベアリング及び第２のベアリングとを第１のフレーム部内に設置する工程を概略的に示す断面図である。 ロータを移動させて圧縮バネを圧縮させる工程を概略的に示す断面図である。 圧縮バネが圧縮された状態で第２のベアリングの固定位置を決定する工程を概略的に示す断面図である。 第２のフレーム部を第１のフレーム部に固定する工程を概略的に示す断面図である。 第２のフレーム部を第１のフレーム部に固定させた状態を概略的に示す断面図である。

本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｘ軸方向は、電動機１のロータ５の軸線Ａ０と平行な方向（以下、“軸線の方向”又は“軸線方向”と称する。）を示し、ｙ軸方向は、フレーム２の分割面（第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２における各接合面）と平行な方向であって、且つ、軸線方向に直交する方向を示し、ｚ軸方向は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方に直交する方向を示す。

図１は、本発明の実施の形態に係る電動機１の内部構造を概略的に示す断面図である。
図２（ａ）は、電動機１の外観を概略的に示す正面図である。図２（ａ）において破線で示される部分は、図１に示される電動機１の内部構造に対応する。図２（ｂ）は、電動機１の外観を概略的に示す右側面図である。
図３（ａ）は、図２（ａ）に示される電動機１のＣ３−Ｃ３線に沿った切断面の構造を概略的に示す断面図である。図３（ｂ）は、（ａ）に示される電動機１のフレーム２を分解した状態の構造を概略的に示す図である。

本実施の形態に係る電動機１は、例えば、インナーロータ型の電動機である。電動機１は、フレーム２（ハウジング）と、ステータ３と、電動機１の反負荷側に備えられた第１のベアリング４ａ（“反負荷側ベアリング”又は“主ベアリング”とも称する。）と、電動機１の負荷側に備えられた第２のベアリング４ｂ（“負荷側ベアリング”又は“副ベアリング”とも称する。）と、ロータ５と、予圧部材としての圧縮バネ６とを有する。

フレーム２は、フレーム２の基部としての第１のフレーム部２１（“基部側フレーム部”又は“下側フレーム部”とも称する。）と、フレーム２の反基部側に備えられた第２のフレーム部２２（“反基部側フレーム部”又は“上側フレーム部”とも称する。）とを有する。第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２は、接着、ネジ締結、溶接などによって、互いに固定されている。図２に示されるように、例えば、フレーム２は、ロータ５の軸線Ａ０と平行な方向に沿って分割された複数のフレーム部が組み合わされていることにより、有底の円筒形状に構成されている。具体的には、フレーム２は、ロータ５の軸線Ａ０を含む平面（ただし、後述する支持部２１ｄの部分を除く。）で互いに分割（２分割）された部品（すなわち、第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２）が組み合わされて構成されている。本実施の形態では、第１のフレーム部２１をフレーム２の基部として構成しているが、第２のフレーム部２２をフレーム２の基部として構成してもよい。

さらに、フレーム２は、電動機１の反負荷側に備えられた第１のベアリング保持部２ａ（“反負荷側ベアリング保持部”又は“主ベアリング保持部”ともいう）と、電動機１の負荷側に備えられた第２のベアリング保持部２ｂ（“負荷側ベアリング保持部”又は“副ベアリング保持部”ともいう）とを有する。フレーム２は、ステータ３を収容する。具体的には、フレーム２の第１のベアリング保持部２ａが、第１のベアリング４ａを介してロータ５の反負荷側（−ｘ方向の端部）を保持し、フレーム２の第２のベアリング保持部２ｂが第２のベアリング４ｂを介してロータ５の負荷側（＋ｘ方向の端部）を保持する。

第１のフレーム部２１は、ステータ３と嵌合するステータ嵌合部２１ａ（“第１のステータ嵌合部”、“基部側ステータ嵌合部”、又は“下側ステータ嵌合部”とも称する。）、第１のベアリング４ａと嵌合するベアリング嵌合部２１ｂ、及び第２のベアリング４ｂと嵌合するベアリング嵌合部２１ｃを有する。本実施の形態では、ステータ３（具体的には、軸線Ａ０に対して−ｚ側のステータコア３ａ）の外周部の一部が、凹状のステータ嵌合部２１ａに嵌め込まれており、軸線Ａ０に対して−ｚ側の第１のベアリング４ａがベアリング嵌合部２１ｂに嵌め込まれており、軸線Ａ０に対して−ｚ側の第２のベアリング４ｂがベアリング嵌合部２１ｃに嵌め込まれている。

第１のフレーム部２１は、電動機１の反負荷側に、圧縮バネ６を支持する支持部２１ｄ（底部）を有する。支持部２１ｄは、第２のフレーム部２２に向けて突出した凸状部分２１０ｄを有する。支持部２１ｄは、軸線方向と直交する平面（ｚｙ平面）において、略円状に形成されている。凸状部分２１０ｄは、軸線方向と直交する平面（ｚｙ平面）において、略半円状に形成されている。フレーム２は、複数のフレーム部（例えば、第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２）に分割されているが、支持部２１ｄはフレーム２において分割されていない。支持部２１ｄは、電動機１の負荷側に、圧縮バネ６に対向して、圧縮バネ６を支持する支持面２１１ｄを有する。

第１のフレーム部２１は、軸線方向における第２のベアリング４ｂの固定位置を規制するための第１の規制部２１ｆを有する。第１の規制部２１ｆは、“基部側規制部”、“下側規制部”、“基部側突出部”、又は“下側突出部”とも称する。本実施の形態では、第２のベアリング４ｂの外側（反負荷側）の端部が、第１の規制部２１ｆに接触している。ただし、第２のベアリング４ｂの外側（反負荷側）の端部が、第１の規制部２１ｆに接触しないように、第２のベアリング４ｂが位置決めされていてもよい。

第２のフレーム部２２は、ステータ３と嵌合するステータ嵌合部２２ａ（“第２のステータ嵌合部”、“反基部側ステータ嵌合部”、又は“上側ステータ嵌合部”とも称する。）、第１のベアリング４ａと嵌合するベアリング嵌合部２２ｂ、及び第２のベアリング４ｂと嵌合するベアリング嵌合部２２ｃを有する。本実施の形態では、ステータ３（具体的には、軸線Ａ０に対して＋ｚ側のステータコア３ａ）の外周部の一部が、凹状のステータ嵌合部２２ａに嵌め込まれており、軸線Ａ０に対して＋ｚ側の第１のベアリング４ａがベアリング嵌合部２２ｂに嵌め込まれており、軸線Ａ０に対して＋ｚ側の第２のベアリング４ｂがベアリング嵌合部２２ｃに嵌め込まれている。

第２のフレーム部２２は、支持部２１ｄ（具体的には、凸状部分２１０ｄ）と組み合わされる凹状部分２２ｄを有する。凹状部分２２ｄの外縁は、凸状部分２１０ｄと凹状部分２２ｄとの間の間隙が形成されないように、凸状部分２１０ｄの外縁に沿って組み合わされる形状（例えば、略半円状）であることが望ましい。図２（ｂ）に示されるように、本実施の形態では、フレーム２は、第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２とが互いに固定された状態において、凸状部分２１０ｄの外縁に沿って凹状部分２２ｄが組み合わされている。ただし、凸状部分２１０ｄと凹状部分２２ｄとの間に間隙が形成されていてもよい。

第２のフレーム部２２は、軸線方向における第２のベアリング４ｂの固定位置を規制するための第２の規制部２２ｆを有する。第２の規制部２２ｆは、“反基部側規制部”、“上側規制部”、“反基部側突出部”、又は“上側突出部”とも称する。本実施の形態では、第２のベアリング４ｂの外側（反負荷側）の端部が、第２の規制部２２ｆに接触している。すなわち、本実施の形態では、第２のベアリング４ｂの外側（反負荷側）の端部が、第１の規制部２１ｆ及び第２の規制部２２ｆに接触していることにより、第２のベアリング４ｂが位置決めされている。

第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２は、１つの金型を用いた成型により形成されていることが望ましい。第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２の成型の方法としては、例えば、樹脂成型又はアルミダイキャストが適している。

ステータ３は、ステータコア３ａと巻線３ｂとを有する。ステータ３は、フレーム２の内側（内壁）に固定されている。具体的には、ステータコア３ａは、ロータ５の外側において空隙８（エアギャップ）を隔ててロータ５と対向するように、接着、圧入などの手段により、ステータ嵌合部２１ａ及び２２ａに固定されている。ステータコア３ａは、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて固着されることにより形成されている。ステータコア３ａの形状は、例えば、略円環形状であり、ステータコア３ａの内周側において周方向（例えば、ロータ５の回転方向）に略等間隔で複数のティースが備えられている。ステータコア３ａに備えられた各ティースには、インシュレータを介して巻線３ｂが巻装されている。

第１のベアリング４ａは、第１のベアリング保持部２ａに保持されている。第１のベアリング４ａは、例えば、転がり軸受である。本実施の形態では、第１のベアリング４ａは、隙間嵌めによってベアリング嵌合部２１ｂ及び２２ｂに嵌合されている。第１のベアリング４ａは、第１のベアリング保持部２ａ内において軸線方向に可動である。第１のベアリング４ａの外周面と第１のベアリング保持部２ａ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｂ及び２２ｂ）との間には間隙が形成されていることが望ましい。ただし、第１のベアリング４ａの外周面と第１のベアリング保持部２ａ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｂ及び２２ｂ）とが接触していてもよい。

第２のベアリング４ｂは、第２のベアリング保持部２ｂに保持されている。第２のベアリング４ｂは、例えば、転がり軸受である。本実施の形態では、第２のベアリング４ｂは、隙間嵌めによってベアリング嵌合部２１ｃ及び２２ｃに嵌合されており、接着剤７によって第２のベアリング保持部２ｂに固着されている。すなわち、本実施の形態では、第１のベアリング４ａは、第１のベアリング保持部２ａ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｂ及び２２ｂ）に固着されていないが、第２のベアリング４ｂは、第２のベアリング保持部２ｂ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ及び２２ｃ）に固着されている。

ロータ５は、ロータ５の回転軸としてのシャフト５ａと、永久磁石５ｂとを有する。シャフト５ａの断面（ｘ軸に直交する面）は、例えば、円形である。ロータ５（具体的には、シャフト５ａ）は、第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂによって回転可能に支持されている。永久磁石５ｂは、接着などによってシャフト５ａの側面（外周面）に固定されている。永久磁石５ｂは、例えば、リング形状であり、予め定められた極数を持つように着磁されている。

ロータ５の他の例として、永久磁石５ｂを、予め定められた極数に対応した平板形状又は蒲鉾形の複数の磁石とし、軸線方向におけるシャフト５ａの中央部（ステータ３に対向する部分）の断面（ｘ軸に直交する面）が、予め定められた極数に対応した多角形断面となるように構成しても良い。

圧縮バネ６は、支持部２１ｄと第１のベアリング４ａとの間に挟まれ、圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）は、支持部２１ｄで覆われるように支持部２１ｄに対向している。すなわち、圧縮バネ６の反負荷側の端部は、圧縮バネ６の内の支持部２１ｄに対向する部分の全体である。圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）の全体が支持部２１ｄによって支持されていることが望ましい。ただし、圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）の全体が、必ずしも支持部２１ｄの支持面２１１ｄに接触していなくてもよい。

圧縮バネ６は、例えば、ウェーブワッシャである。圧縮バネ６は、第１のベアリング４ａ及び支持部２１ｄによって軸線方向に圧縮されているため、圧縮バネ６は、軸線方向の予圧を発生させている。例えば、第１のベアリング４ａとして転がり軸受を用い、圧縮バネとしてウェーブワッシャを用いる場合、ウェーブワッシャが転がり軸受の外輪に予圧を与えるように、ウェーブワッシャ及び転がり軸受の配置を設定することが望ましい。

第２のベアリング４ｂは、フレーム２に固着されているが、第１のベアリング４ａは、フレーム２に固着されていないので、圧縮バネ６による予圧は、第１のベアリング４ａを介してロータ５に与えられる。圧縮バネ６が第１のベアリング４ａを介してロータ５に予圧を与えている状態で、第２のベアリング４ｂが第２のベアリング保持部２ｂに固定されている。すなわち、圧縮バネ６は、第１のベアリング４ａ、第２のベアリング４ｂ、及びロータ５に、軸線方向（＋ｘ方向）の予圧を与えている。

本実施の形態では、予圧部材の例として圧縮バネ６を用いて説明したが、予圧部材は、ロータ５の軸線方向に予圧を発生させることができればよく、バネに限られない。

次に、図４から７を用いて、以上に説明した電動機１の複数の変形例を説明する。

変形例１．
図４は、電動機１の内部構造の他の一例を概略的に示す断面図である。
図４に示されるように、変形例１に係る電動機１ａの第２のベアリング保持部２ｂは、第２のベアリング４ｂの外周面と対向する位置に、凹部２１ｇ及び２２ｇを有していてもよい。具体的には、第１のフレーム部２１（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ）及び第２のフレーム部２２（ベアリング嵌合部２２ｃ）に、凹部２１ｇ及び２２ｇがそれぞれ形成されていてもよい。図４に示される例では、凹部２１ｇ及び２２ｇに接着剤７が充填されている。第２のベアリング４ｂは、凹部２１ｇ及び２２ｇと第２のベアリング４ｂの外周面との間の接着剤７により第２のベアリング保持部２ｂに固定されている。第２のベアリング４ｂが第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２（すなわち、第２のベアリング保持部２ｂ）に固定された状態における接着層の厚さＤｐは、接着剤７の接着強度が発揮されるために必要な厚さよりも厚くなるように設定されることが望ましい。

変形例２．
図５は、電動機１の内部構造のさらに他の一例を概略的に示す断面図である。
図６（ａ）は、図５に示される電動機１ｂの外観を概略的に示す正面図である。図６（ａ）において破線で示される部分は、図５に示される電動機１ｂの内部構造に対応する。
図６（ｂ）は、（ａ）に示される電動機１のＣ６−Ｃ６線に沿った切断面の構造を概略的に示す断面図である。
変形例２に係る電動機１ｂの第１のベアリング保持部２ａは、第１のベアリング４ａの外周面と対向する内周面を持つリング２３を有してもよい。言い換えると、第１のベアリング４ａの外周面とフレーム２（第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２）との間にリング２３が配置されていてもよい。リング２３は、第１のベアリング４ａの外周面とフレーム２（第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２）との間の距離が、周方向において均一になるように、周方向に分割されていないことが望ましい。図４に示される例では、第１のベアリング４ａの外周面とリング２３の内周面との間に間隙が形成されているが、第１のベアリング４ａの外周面とリング２３の内周面とが接触していてもよい。リング２３の主材料は、特に限定されないが、フレーム２の耐摩耗性よりも高い耐摩耗性を持つ材料であることが望ましい。

変形例３．
図７は、電動機１の内部構造のさらに他の一例を概略的に示す断面図である。
図７に示されるように、変形例３に係る電動機１ｃの第２のベアリング４ｂは、第２の規制部２２ｆから離間していてもよい。すなわち、第２のベアリング保持部２ｂにおいて、軸線方向における第２のベアリング４ｂと第２のフレーム部２２との間（第２のベアリング４ｂの反負荷側）に、間隙２２ｉが形成されていることが望ましい。言い換えると、第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｃは、第１のフレーム部２１のベアリング嵌合部２１ｃよりも、軸線方向に大きく形成されていることが望ましい。なお、同様に、第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｂは、第１のフレーム部２１のベアリング嵌合部２１ｂよりも、軸線方向に大きく形成されていることが望ましい。

図７に示されるように、変形例３に係る電動機１ｃにおいて、ステータ嵌合部２２ａの軸線方向の幅は、ステータ嵌合部２１ａの軸線方向の幅よりも広くてもよい。すなわち、ステータ嵌合部２２ａ内において、軸線方向におけるステータコア３ａと第２のフレーム部２２（ステータ嵌合部２２ａの内壁）との間に、間隙２２ｇ及び２２ｈが形成されていることが望ましい。

以上に説明した本実施の形態に係る電動機１及び変形例に係る電動機１ａから１ｃは、種々の用途に適用することができ、例えば、冷蔵庫、空気調和機などに適用することができる。

以上に説明した実施の形態における特徴及び各変形例における特徴は、適宜組み合わせることができる。

本実施の形態に係る電動機１によれば、圧縮バネ６が第１のベアリング４ａを介してロータ５に予圧を与えている。この際、例えば、圧縮バネを支持する支持部が複数の部分に分割されている場合、フレームの組み立て精度、又は分割された支持部の各部分における接合部（分割面）の加工精度によっては、ステータに対するロータの適切な同軸度が得られない場合がある。これに対し、本実施の形態に係る電動機１によれば、圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）は、支持部２１ｄで覆われるように支持部２１ｄに対向しており（すなわち、支持部２１ｄが分割されていない）、この支持部２１ｄが圧縮バネ６を支持しているので、ステータ３に対するロータ５の同軸度を高めることができる。言い換えると、支持部２１ｄは、第２のフレーム部２２に向けて突出した凸状部分２１０ｄを有し、複数の部分に分割されていない支持部２１ｄが圧縮バネ６を支持しているので、第１のベアリング４ａを介してロータ５に与えられる予圧の方向が軸線方向と平行になるように、圧縮バネ６の姿勢を維持させることができる。したがって、ステータ３に対するロータ５の同軸度を高めた状態を維持することができる。

第２のフレーム部２２は、凸状部分２１０ｄと組み合わされる凹状部分２２ｄを有するので、電動機１の反負荷側におけるフレーム２の密閉性を確保することができる。

また、第２のベアリング４ｂは、第２のベアリング保持部２ｂにおいて軸線方向に対して固定されているが、第１のベアリング４ａは、第１のベアリング保持部２ａ内において軸線方向に可動である（すなわち、軸線方向に対して固定されていない）ので、フレーム２とロータ５（具体的には、シャフト５ａ）との間の膨張差を吸収し、第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂにおける応力を抑制できるので、第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂの故障を防止することができる。さらに、第２のベアリング４ｂを軸線方向に対して固定し、第１のベアリング４ａを軸線方向に対して可動とすることにより、軸線方向（＋ｘ方向）の予圧をロータ５に与えることができるので、ロータ５の軸線方向の振動、共振などによる異音を抑制することができる。

第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２は、第１の規制部２１ｆ及び第２の規制部２２ｆをそれぞれ有するので、第２のベアリング４ｂの軸線方向における移動又は固定位置を規制することができる。例えば、第１の規制部２１ｆが第２のベアリング４ｂの外側（反負荷側）の端部に接触していることにより、ロータ５の軸線方向の振動、共振などによる異音を抑制することができる。

第１のフレーム部２１が、１つの金型を用いた成型により形成されていることにより、第１のフレーム部２１の各嵌合部（例えば、ステータ嵌合部２１ａ並びにベアリング嵌合部２１ｂ及び２１ｃ）によってそれぞれ支持されるステータ３とロータ５との間の同軸度を高めることができる。同様に、第２のフレーム部２２が、１つの金型を用いた成型により形成されていることにより、第２のフレーム部２２の各嵌合部（例えば、ステータ嵌合部２２ａ並びにベアリング嵌合部２２ｂ及び２２ｃ）によってそれぞれ支持されるステータ３とロータ５との間の同軸度を高めることができる。

変形例１に係る電動機１ａによれば、第２のベアリング保持部２ｂは、第２のベアリング４ｂの外周面と対向する位置に、凹部２１ｇ及び２２ｇを有するので、接着剤７の接着強度が発揮されるために必要な接着層の厚さＤｐを確保することができる。また、接着層の厚さＤｐのばらつきに起因する第２のベアリング４ｂの径方向（ｚ方向）における固定位置のばらつきを低減することができる。

変形例２に係る電動機１ｂによれば、第１のベアリング保持部２ａは、第１のベアリング４ａの外周面と対向する内周面を持つリング２３を有するので、第１のベアリング４ａの外周面とフレーム２との間の間隙を均一に小さくすることができ、クリープによる電動機１の故障を防止することができる。

変形例３に係る電動機１ｃによれば、第２のベアリング４ｂが、第２の規制部２２ｆから離間するように第２のベアリング保持部２ｂに固定されている場合には、第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２との間の軸線方向における位置ずれ（例えば、軸線方向におけるベアリング嵌合部２１ｂの位置とベアリング嵌合部２２ｂの位置との間の位置ずれ、軸線方向におけるベアリング嵌合部２１ｃの位置とベアリング嵌合部２２ｃの位置との間の位置ずれ、又は軸線方向におけるステータ嵌合部２１ａの位置とステータ嵌合部２２ａの位置との間の位置ずれ）を吸収することができる。同様に、ステータ嵌合部２２ａの軸線方向の幅が、ステータ嵌合部２１ａの軸線方向の幅よりも広く構成されている場合には、第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２との間の軸線方向における位置ずれを吸収することができる。本出願において、位置ずれとは、第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２の製造過程において生じる（金型形状の精度及び成型後の素材の収縮に起因する）、ステータ嵌合部２１ａ及び２２ａの加工位置の位置ずれ（加工誤差）と、第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２の組み立て時に生じる相対的な位置ずれ（組み付け誤差）との両方を含む。

次に、実施の形態に係る電動機１の製造方法について説明する。

まず、電動機１の構成要素の組み立て前における準備工程として、フレーム２を金型によって成型する。フレーム２は、例えば、第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２とを有し、これらを組み合わせたときに有底の円筒形状となるよう形成される。第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２は、これらを組み合わせる際の互いの接合面（ただし、凸状部分２１０ｄ及び凹状部分２２ｄにおける接合面を除く。）が、ロータ５の軸線Ａ０を含むように形成されることが望ましい。

第１のフレーム部２１には、電動機１の反負荷側に、圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）を覆うように対向する支持部２１ｄ（底部）が形成される。支持部２１ｄには、圧縮バネ６に対向して、圧縮バネ６を支持する支持面２１１ｄが形成される。支持面２１１ｄは、圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）の全体を支持するように形成されることが望ましい。さらに、支持部２１ｄは、軸線方向と直交する平面（ｚｙ平面）において、略円状に形成され、且つ、第２のフレーム部２２に向けて突出した凸状部分２１０ｄを有するように形成される。凸状部分２１０ｄは、軸線方向と直交する平面（ｚｙ平面）において、略半円状に形成される。さらに、第１のフレーム部２１には、ステータ３並びに第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂが嵌め込まれる複数の嵌合部（例えば、ステータ嵌合部２１ａ並びにベアリング嵌合部２１ｂ及び２１ｃ）が形成される。

第２のフレーム部２２には、第１のフレーム部２１の支持部２１ｄ（具体的には、凸状部分２１０ｄ）と組み合わされる凹状部分２２ｄが形成される。さらに、第２のフレーム部２２には、ステータ３並びに第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂが嵌め込まれる複数の嵌合部（例えば、ステータ嵌合部２２ａ並びにベアリング嵌合部２２ｂ及び２２ｃ）が形成される。

図８は、圧縮バネ６を第１のフレーム部２１の支持部２１ｄに設置する工程（予圧部材の設置工程）を概略的に示す図である。圧縮バネ６は、例えば、ウェーブワッシャである。
図８に示されるように、圧縮バネ６の外側端部（反負荷側の端部）が支持部２１ｄ（具体的には、支持面２１１ｄ）と対向するように、圧縮バネ６を支持部２１ｄに設置する。圧縮バネ６は、例えば、接着剤などで支持面２１１ｄに固着させてもよい。

図９は、ステータ３と、ロータ５が挿通された第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂとを第１のフレーム部２１内に設置する工程（ベアリング設置工程）を概略的に示す断面図である。
まず、接着剤７を第１のフレーム部２１のベアリング嵌合部２１ｃに塗布する。圧縮バネ６は、支持部２１ｄに設置された状態であり、圧縮バネ６は、長さＬ１の自由長（自然長）の状態（すなわち、無荷重状態）である。

次に、圧縮バネ６が自由長の状態において、ロータ５のシャフト５ａと圧縮バネ６との間に長さＬ２の間隙を確保した状態で、ステータ３と、ロータ５が挿通された第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂとを、第１のフレーム部２１の開口部２１ｅから第１のフレーム部２１の内部に挿入する。この際、ステータ３を第１のフレーム部２１に固定すると共に、ロータ５が挿通された第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂを第１のベアリング保持部２ａ及び第２のベアリング保持部２ｂにそれぞれ設置する。

具体的には、挿入側（−ｚ側）のステータコア３ａを、接着、圧入などにより、ステータ嵌合部２１ａに固定する。さらに、第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂを、第１のベアリング保持部２ａ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｂ）及び第２のベアリング保持部２ｂ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ）に、隙間嵌めによってそれぞれ嵌合させる。第１のベアリング４ａは、隙間嵌めによってベアリング嵌合部２１ｂに嵌合させる。第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂを第１のフレーム部２１内に挿入する際におけるシャフト５ａと圧縮バネ６との間の間隙（長さＬ２の間隙）は、第１のベアリング４ａ及びロータ５が、圧縮バネ６に接触しない程度の長さに設定すればよい。

次に、図１０及び図１１を用いて、ロータ５が第１のベアリング４ａを介して軸線方向（−ｘ方向）に圧縮バネ６を押す状態で第２のベアリング４ｂを第２のベアリング保持部２ｂに固定する工程（ベアリング固定工程）について説明する。
図１０は、ロータ５を移動させて圧縮バネ６を圧縮させる工程（予圧部材圧縮工程）を概略的に示す断面図である。
図１１は、圧縮バネ６が圧縮された状態で第２のベアリング４ｂの固定位置を決定する工程（ベアリング位置決め工程）を概略的に示す断面図である。
すなわち、ベアリング固定工程は、予圧部材圧縮工程及びベアリング位置決め工程を含む。

まず、ベアリング設置工程の実施によってロータ５が第１のフレーム部２１内に挿入された状態（図１０の状態）において、ロータ５を、第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂと共に、反負荷側の方向（−ｘ方向）に移動させることにより、第１のベアリング４ａを介して圧縮バネ６を反負荷側の方向に押す。言い換えると、ロータ５を、反負荷側の方向に押すことにより、第１のベアリング４ａ及び支持部２１ｄにより圧縮バネ６を挟んで、圧縮バネ６を圧縮させる。

次に、圧縮バネ６が圧縮された状態（ロータ５が第１のベアリング４ａを介して反負荷側の方向に圧縮バネ６を押している状態）において、軸線方向における第２のベアリング４ｂの固定位置を決定する。本実施の形態では、第２のベアリング４ｂの固定位置は、第２のベアリング４ｂの外側端部（反負荷側の端部）が第１の規制部２１ｆと接触する位置である。図１１に示されるように、圧縮バネ６が圧縮された状態において、ベアリング嵌合部２１ｃに塗布されている接着剤７を硬化させる。ベアリング嵌合部２１ｃに塗布されている接着剤７を硬化させることにより、第２のベアリング４ｂが第２のベアリング保持部２ｂ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ）に固着され、第２のベアリング４ｂの位置が固定される。第２のベアリング４ｂが第２のベアリング保持部２ｂ（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ）に固定された状態において、圧縮バネ６は、第１のベアリング４ａに予圧を与えており、第１のベアリング４ａを介してロータ５（具体的には、シャフト５ａ）に予圧を与えており、さらに、第１のベアリング４ａ及びロータ５を介して第２のベアリング４ｂに予圧を与えている。

図１２は、第２のフレーム部２２を第１のフレーム部２１に固定する工程（フレーム固定工程）を概略的に示す断面図である。
図１３は、第２のフレーム部２２を第１のフレーム部２１に固定させた状態を概略的に示す断面図である。
図１２に示されるように、第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｃに接着剤７を塗布し、第１のフレーム部２１の開口部２１ｅに第２のフレーム部２２で蓋をするように、第２のフレーム部２２を第１のフレーム部２１の上部（＋ｚ側）に置く。第２のフレーム部２２を第１のフレーム部２１の上部に置く際、第１のベアリング４ａを第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｂに、隙間嵌めによって嵌合させ、第２のベアリング４ｂを第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｃに、隙間嵌めによって嵌合させ、ステータコア３ａを、接着、圧入などにより、ステータ嵌合部２２ａに固定する。

図１３に示されるように、第２のベアリング４ｂがベアリング嵌合部２２ｃに嵌合された状態で、ベアリング嵌合部２２ｃに塗布された接着剤７を硬化させることにより、第２のベアリング４ｂが第２のフレーム部２２（具体的には、ベアリング嵌合部２２ｃ）に固着される。最後に第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２とを、接着、ネジ締結、溶接などによって固定する。

以上に説明した各工程により、実施の形態に係る電動機１を製造することができる。以上に説明した電動機１の製造方法は、変形例１から３に係る各電動機を製造する際にも適用可能である。ただし、電動機１の製造方法は、以上に説明した方法に限定されない。

例えば、変形例１に係る電動機１ａ（図４）を製造する際、金型を用いて、第１のフレーム部２１（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ）及び第２のフレーム部２２（ベアリング嵌合部２２ｃ）に、凹部２１ｇ及び２２ｇをそれぞれ形成してもよい。この場合、凹部２１ｇ及び２２ｇに接着剤７を充填し、第２のベアリング４ｂを第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２に固着させることが望ましい。第２のベアリング４ｂが第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２に固着された状態における接着層の厚さＤｐが、接着剤７の接着強度が発揮されるために必要な厚さよりも厚くなるように設定することが望ましい。

また、例えば、変形例２に係る電動機１ｂ（図５）を製造する際、第１のベアリング４ａ（具体的には、第１のベアリング４ａの外周面）とフレーム２（第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２）との間にリング２３を配置してもよい。

また、例えば、変形例３に係る電動機１ｃ（図７）を製造する際、金型を用いて、第２のベアリング４ｂが、第２の規制部２２ｆから離間するように第２のフレーム部２２を成型してもよい。すなわち、第２のベアリング保持部２ｂにおいて、軸線方向における第２のベアリング４ｂと第２のフレーム部２２との間（第２のベアリング４ｂの反負荷側）に、間隙２２ｉが形成されるように第２のフレーム部２２を成型してもよい。言い換えると、第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｃが、第１のフレーム部２１のベアリング嵌合部２１ｃよりも、軸線方向に大きくなるように、第２のフレーム部２２を成型してもよい。なお、同様に、第２のフレーム部２２のベアリング嵌合部２２ｂが、第１のフレーム部２１のベアリング嵌合部２１ｂよりも、軸線方向に大きくなるように、第２のフレーム部２２を成型してもよい。

また、例えば、変形例３に係る電動機１ｃ（図７）を製造する際、金型を用いて、第２のフレーム部２２におけるステータ嵌合部２２ａの軸線方向の幅が、第１のフレーム部２１におけるステータ嵌合部２１ａの軸線方向の幅よりも広くなるように第２のフレーム部２２を成型してもよい。言い換えると、ステータ嵌合部２２ａ内において、軸線方向におけるステータコア３ａと第２のフレーム部２２（ステータ嵌合部２２ａの内壁）との間に、間隙２２ｇ及び２２ｈが形成されるように第２のフレーム部２２を成型してもよい。

本実施の形態に係る電動機１の製造方法によれば、圧縮バネ６の軸線方向の外側端部を覆い、圧縮バネ６の外側端部を支持する支持部２１ｄを、第１のフレーム部２１が有するので、ロータ５が第１のフレーム部２１内に設置された状態において、ロータ５を、反負荷側の方向（−ｘ方向）に移動させることにより、第１のベアリング４ａを介して圧縮バネ６を反負荷側の方向に押して、第１のベアリング４ａ及び支持部２１ｄにより圧縮バネ６を挟んで、圧縮バネ６を圧縮させることができる。したがって、第１のフレーム部２１内に設置された圧縮バネ６が圧縮される前の状態（自然長の状態）であっても、圧縮バネ６、ロータ５、並びに第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂを、第１のフレーム部２１内に容易に設置することができる。さらに、ロータ５が第１のフレーム部２１内に設置された状態において、ロータ５を軸線方向に移動させて圧縮バネ６を圧縮させることができるので、ステータ３に対するロータ５の同軸度の高い電動機１を容易に製造することができる。

ステータ嵌合部２１ａ並びにベアリング嵌合部２１ｂ及び２１ｃを、１つの金型によって、１つの部品である第１のフレーム部２１に形成するので、例えば、各嵌合部を個別に切削加工によって形成する場合に比べて、第１のフレーム部２１の各嵌合部によってそれぞれ支持されるステータ３とロータ５との間の同軸度を高めることができる。同様に、ステータ嵌合部２２ａ並びにベアリング嵌合部２２ｂ及び２２ｃを、１つの金型によって、１つの部品である第２のフレーム部２２に形成するので、例えば、各嵌合部を個別に切削加工によって形成する場合に比べて、第２のフレーム部２２の各嵌合部によってそれぞれ支持されるステータ３とロータ５との間の同軸度を高めることができる。

ロータ５が挿通された第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂを、第１のフレーム部２１内に設置する際、第１のベアリング４ａを隙間嵌めによってベアリング嵌合部２１ｂに嵌合させるので、ロータ５が第１のフレーム部２１内に設置された状態において、ロータ５を第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂと共に反負荷側の方向（−ｘ方向）に移動させる動作によって、軸線方向における第２のベアリング４ｂの固定位置を決定することができる。したがって、例えば、ロータ５が挿通された第１のベアリング４ａ及び第２のベアリング４ｂを、第１のフレーム部２１の外部から内部に向けて挿入する動作（−ｚ方向への挿入動作）のみによって位置決めする方法に比べて、圧縮バネ６の圧縮及び第２のベアリング４ｂの固定を容易に行うことができる。

第１のフレーム部２１（具体的には、ベアリング嵌合部２１ｃ）及び第２のフレーム部２２（ベアリング嵌合部２２ｃ）に、凹部２１ｇ及び２２ｇをそれぞれ形成する場合には、第２のベアリング４ｂの径方向（ｚ方向）における固定位置のばらつきを低減することができる。具体的には、凹部２１ｇ及び２２ｇを形成することにより、接着剤７の接着強度が発揮されるために必要な接着層の厚さＤｐを十分に確保することができ、接着層の厚さのばらつきに起因する第２のベアリング４ｂの径方向（ｚ方向）における固定位置のばらつきを低減することができる。

第１のベアリング４ａ（具体的には、第１のベアリング４ａの外周面）とフレーム２（第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２）との間にリング２３を配置する場合には、第１のベアリング４ａの外周面とフレーム２との間の間隙を均一に小さくすることができ、クリープの発生が抑制された電動機１を製造することができる。

第２のベアリング４ｂが、第２の規制部２２ｆから離間するように第２のフレーム部２２を成型する場合には、製造時における第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２との軸線方向における位置ずれ（例えば、軸線方向におけるベアリング嵌合部２１ｂの位置とベアリング嵌合部２２ｂの位置との間の位置ずれ、軸線方向におけるベアリング嵌合部２１ｃの位置とベアリング嵌合部２２ｃの位置との間の位置ずれ、又は軸線方向におけるステータ嵌合部２１ａの位置とステータ嵌合部２２ａの位置との間の位置ずれ）などによる組み付け誤差を吸収することができる。同様に、ステータ嵌合部２２ａの軸線方向の幅が、ステータ嵌合部２１ａの軸線方向の幅よりも広くなるように第１のフレーム部２１及び第２のフレーム部２２を成型する場合には、製造時における第１のフレーム部２１と第２のフレーム部２２との軸線方向における位置ずれなどによる組み付け誤差を吸収することができる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 電動機、 ２ フレーム、 ２ａ 第１のベアリング保持部、 ２ｂ 第２のベアリング保持部、 ３ ステータ、 ３ａ ステータコア、 ３ｂ 巻線、 ４ａ 第１のベアリング、 ４ｂ 第２のベアリング、 ５ ロータ、 ５ａ シャフト、 ５ｂ 永久磁石、 ６ 圧縮バネ、 ７ 接着剤、 ８ 空隙、 ２１ 第１のフレーム部、 ２２ 第２のフレーム部、 ２１ａ，２２ａ ステータ嵌合部、 ２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ ベアリング嵌合部、 ２１ｄ 支持部、 ２１ｅ 開口部、 ２１ｆ 第１の規制部、 ２１ｇ，２２ｇ 凹部、 ２２ｄ 凹状部分、 ２２ｆ 第２の規制部、 ２１０ｄ 凸状部分、 ２１１ｄ 支持面。

本発明の電動機は、第１のベアリング保持部を有するフレームと、前記フレームに固定されたステータと、前記第１のベアリング保持部に保持された第１のベアリングと、前記第１のベアリングによって回転可能に支持されたロータと、前記ロータの軸線の方向の予圧を発生させる予圧部材と、を備え、前記フレームは、第１のフレーム部及び第２のフレーム部をさらに有し、前記第１のフレーム部は、前記予圧部材を支持する支持部を有し、前記予圧部材の外側端部は、前記支持部で覆われるように前記支持部に対向しており、前記第２のフレーム部は、前記支持部と組み合わされる凹状部分を有する。

Claims (14)

1. 第１のベアリング保持部を有するフレームと、
   前記フレームに固定されたステータと、
   前記第１のベアリング保持部に保持された第１のベアリングと、
   前記第１のベアリングによって回転可能に支持されたロータと、
   前記ロータの軸線の方向の予圧を発生させる予圧部材と、
   を備え、
   前記フレームは、第１のフレーム部をさらに有し、
   前記第１のフレーム部は、前記予圧部材を支持する支持部を有し、
   前記予圧部材の外側端部は、前記支持部で覆われるように前記支持部に対向する
   電動機。
2. 前記ロータを回転可能に支持する第２のベアリングをさらに備え、
   前記フレームは、前記第２のベアリングを保持する第２のベアリング保持部をさらに有し、
   前記予圧部材が前記第１のベアリングを介して前記ロータに前記予圧を与えている状態で、前記第２のベアリングが前記第２のベアリング保持部に固定されている
   請求項１に記載の電動機。
3. 前記フレームは、前記第１のフレーム部に固定された第２のフレーム部をさらに有し、
   前記支持部は、前記第２のフレーム部に向けて突出した凸状部分を有する請求項１又は２に記載の電動機。
4. 前記第２のフレーム部は、前記凸状部分と組み合わされる凹状部分を有する請求項３に記載の電動機。
5. 前記外側端部は、前記予圧部材の内の前記支持部に対向する部分の全体である請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記予圧部材は、圧縮バネであり、
   前記圧縮バネは、前記第１のベアリング及び前記支持部によって圧縮されている
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
7. 前記第１のベアリングは、前記第１のベアリング保持部内において前記軸線の方向に可動である請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
8. 前記第２のベアリング保持部は、前記第２のベアリングの外周面と対向する位置に、凹部を有し、
   前記第２のベアリングは、前記凹部と前記第２のベアリングの外周面との間の接着剤により前記第２のベアリング保持部に固定されている
   請求項２に記載の電動機。
9. 第１のベアリング保持部は、前記第１のベアリングの外周面と対向する内周面を持つリングを有する請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機。
10. 前記第１のフレーム部は、前記第２のベアリングの前記軸線の方向における固定位置を規制するための第１の規制部を有する請求項２に記載の電動機。
11. 前記フレームは、前記第１のフレーム部に固定された第２のフレーム部をさらに有し、
    前記第２のフレーム部は、前記第２のベアリングの前記軸線の方向における固定位置を規制するための第２の規制部を有し、
    前記第２のベアリングは、前記第２の規制部から離間している
    請求項２に記載の電動機。
12. 前記第１のフレーム部は、前記ステータの外周部の一部が嵌め込まれる第１のステータ嵌合部を有し、
    前記第２のフレーム部は、前記ステータの前記外周部の他の一部が嵌め込まれる第２のステータ嵌合部を有する
    請求項３又は４に記載の電動機。
13. 前記第２のステータ嵌合部の前記軸線の方向の幅は、前記第１のステータ嵌合部の前記軸線の方向の幅よりも広い請求項１２に記載の電動機。
14. ステータと、第１及び第２のベアリングと、前記第１及び第２のベアリングをそれぞれ保持する第１及び第２のベアリング保持部とを有するフレームと、前記第１及び第２のベアリングによって回転可能に支持されたロータと、前記ロータの軸線の方向の予圧を発生させる予圧部材とを備えた電動機であって、前記フレームは、第１及び第２のフレーム部とを有し、前記第１のフレーム部は、前記予圧部材の外側端部を覆うように対向して前記予圧部材の前記外側端部を支持する支持部を有する前記電動機の製造方法において、
    前記予圧部材を前記第１のフレーム部の前記支持部に設置する工程と、
    前記ステータを前記第１のフレーム部に固定すると共に、前記ロータが挿通された前記第１及び第２のベアリングを前記第１及び第２のベアリング保持部にそれぞれ設置する工程と、
    前記ロータが前記第１のベアリングを介して前記軸線の方向に前記予圧部材を押す状態で前記第２のベアリングを前記第２のベアリング保持部に固定する工程と、
    前記第２のフレーム部を前記第１のフレーム部に固定する工程と
    を有する電動機の製造方法。

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