JPWO2020090249A1 - モータ - Google Patents

Abstract

実施形態に係るモータは、回転軸としてのシャフトと、ロータと、軸受と、ばね部材とを備える。ロータは、シャフトに固定される。軸受は、回転軸方向においてロータと対向して配置され、シャフトを回転可能に支持する。ばね部材は、ロータおよび軸受の間に配置され、一端部がロータに固定される。

Description

本発明は、モータに関する。

従来、例えば、ブラシレスモータ等といった種々のモータが提案されている。また、モータの中には、車両のエンジンルームに配置される車載用のモータがある。また、車載用のモータには、例えば、軸受に対してロータを付勢するばねがシャフトに設けられるものがある。

特開２０１１−２４４５９５号公報

ところで、車両のエンジンでは様々な振動が発生する。かかる振動には、例えば、ピストンの往復運動による一定周波数の振動（いわゆるサイン波）や、走行時に道路凹凸からの突き上げに起因した不規則な周波数の振動（いわゆるランダム波）等がある。

そして、このような振動によって、ロータを付勢するばねが暴れる、いわゆるサージングが生じることで、ばねがシャフトの外面に接触して、シャフトの摩耗を早めてしまうおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シャフトの摩耗を抑えることができるモータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るモータは、回転軸としてのシャフトと、ロータと、軸受と、ばね部材とを備える。前記ロータは、前記シャフトに固定される。前記軸受は、前記回転軸方向において前記ロータと対向して配置され、前記シャフトを回転可能に支持する。前記ばね部材は、前記ロータおよび前記軸受の間に配置され、一端部が前記ロータに固定される。

本発明の一態様によれば、シャフトの摩耗を抑えることができる。

図１は、実施形態に係るモータの外観を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るモータの断面図である。 図３は、実施形態に係るロータおよびばね部材の斜視図である。 図４は、実施形態に係るモータの一部の断面図である。 図５は、実施形態に係るばね部材の断面図である。 図６は、図５に示すばね部材と異なる不等ピッチのばね部材を示す図である。 図７は、図５に示すばね部材と異なる不等ピッチのばね部材を示す図である。 図８は、図５に示すばね部材と異なる不等ピッチのばね部材を示す図である。 図９は、ばね部材の変形例を示す図である。 図１０は、ばね部材の変形例を示す図である。 図１１は、ばね部材の変形例を示す図である。 図１２は、ばね部材の別の変形例を示す図である。 図１３は、ばね部材の別の変形例を示す図である。 図１４は、ばね部材の別の変形例を示す図である。 図１５は、実施形態に係るロータおよびばね部材の位置関係を説明するための図である。 図１６は、変形例に係るヨークの断面図である。 図１７は、変形例に係るモータの断面図である。

以下、実施形態に係るモータについて図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下では、モータは、ステータの内周側にロータが配置されるインナロータ型のブラシレスモータである場合を例に挙げて説明するが、モータは、ステータの外周側にロータが配置されるアウタロータ型のブラシレスモータであってもよい。なお、Ｚ軸方向である回転軸方向を、軸方向と呼称する。後述するサージングとは、例えば、ピストンの往復運動による一定周波数の振動（いわゆるサイン波）や、走行時に道路凹凸からの突き上げに起因した不規則な周波数の振動（いわゆるランダム波）等の振動によって、ばねによるロータを付勢する力が弱まり、ばねが暴れ、所定の周波数で発生する共振をいう。

図１は、実施形態に係るモータの外観を示す斜視図である。図１に示すように、実施形態に係るモータ１は、全体形状が略円柱形状である。また、モータ１は、後述するロータやステータ等の各部材がハウジング３および蓋部３１によって覆われている。また、モータ１は、シャフト２がハウジング３および蓋部３１からＺ軸方向である軸方向に突出している。なお、モータ１は、図示しない外部端子を備えており、かかる外部端子を介して外部から電力が供給されてシャフト２が回転する。

実施形態に係るモータ１は、ハウジング３の内部において、後述するばね部材７（図２参照）を備える。ばね部材７は、後述するロータ４（図２参照）および第２軸受６ｂ（図２参照）の間に配置され、一端部がロータ４に固定される。これにより、例えば、車両の振動等によって、ばね部材７がシャフト２の径方向に暴れることを抑止できる、すなわち、サージングの発生を抑制できるため、ばね部材７とシャフト２とが接触することを抑制できる。従って、実施形態に係るモータ１によれば、ばね部材７の一端部をロータ４に固定することで、シャフト２の摩耗を抑え、特にシャフト２が金属部材で形成されていれば金属摩耗の発生を抑えることができる。また、シャフト２の摩耗により生じる金属粉が第２軸受６ｂ等に進入してシャフト２の回転効率が低下することを抑制でき、特に摩耗により発生する粉が軸受の内部に侵入して、軸受が回転しにくくなることを抑止することができる。

さらに、実施形態に係るばね部材７は、略円錐形状であり、また、回転軸方向においてばね部材７を構成する線材（金属線）のピッチが不均等となる、いわゆる不等ピッチで構成することもできる。これにより、サージングの発生をさらに抑制できるため、シャフト２の摩耗をより抑制できる。なお、上記したばね部材７の詳細については後述する。

以下、モータ１の構成について詳細に説明する。

図２は、実施形態に係るモータ１の断面図である。図２に示すように、モータ１は、回転軸としてのシャフト２、ハウジング３、ロータ４、ステータ５、軸受６、ばね部材７および蓋部３１を備える。

シャフト２は、モータ１における回転軸である。シャフト２は、一端部が蓋部３１から突出し、他端部がハウジング３の後述する底部３ｂから突出する。つまり、シャフト２は、モータ１をＺ軸方向である軸方向に貫通して配置される。また、シャフト２は、Ｚ軸正方向側の一端部（あるいは、Ｚ軸負方向側の他端部）に、例えば、ギア等の動力伝達機構が接続される。

ハウジング３は、例えば鉄やアルミ等の金属材料で形成される筐体である。また、ハウジング３は、Ｚ軸正方向側である一端部側が開口した開口部３ａとなっており、他端部側が閉じられた底部３ｂとなっている。

蓋部３１は、ハウジング３の開口部３ａを覆う蓋であり、例えば、鉄やアルミ等の金属材料や、硬質の樹脂材料等で形成される。なお、蓋部３１には、シャフト２が通過するための貫通孔が設けられる。

ロータ４は、モータ１における回転体であり、ヨーク４ａと、マグネット４ｂとを備える。また、ロータ４は、ステータ５の内周側に配置される、いわゆるインナロータ型である。なお、ロータ４は、インナロータ型に限定されるものではなく、ステータ５の外周側に配置される、いわゆるアウタロータ型であってもよい。アウタロータ型のモータの場合には、ロータは筒状のヨークと、ヨークの外面または内面に取り付けられた環状のマグネットを備える。このロータの内側に、ステータが配置された構成でアウタロータ型のモータは構成される。

ヨーク４ａは、筒状の鉄心であり、磁性部材で形成されており、内面４ａ１側にシャフト２の外面２ａが固定される。なお、ヨーク４ａとシャフト２との固定は、例えば、接着部材等を用いて接着により固定してもよく、あるいは、ヨーク４ａにシャフト２を圧入して固定してもよい。

マグネット４ｂは、内周部４ｂ１と外周部４ｂ２とを備える筒状の永久磁石であり、内周部４ｂ１にヨーク４ａが固定される。マグネット４ｂは、樹脂部材と磁性材料で形成した、いわゆるボンド磁石、又は複数個のマグネットをヨーク４ａの外面４ａ２に配置してマグネット４ｂを形成してもよい。なお、ヨーク４ａとシャフト２との固定は、例えば、接着部材等を用いて接着により固定してもよく、あるいは、圧入して固定してもよい。

また、モータ１の径方向において、マグネット４ｂの外周部４ｂ２とステータ５の内周部との間には磁気ギャップが形成されている。これにより、ロータ４がステータ５で発生する磁界によって回転する。

ステータ５は、筒状の磁性部材であり、例えば、ケイ素鋼板、電磁鋼板等の軟磁性鋼板等の板状の金属部材によって形成される。具体的には、ステータ５は、この板状の金属部材がシャフト２の軸方向に複数積まれて形成される。

また、ステータ５の内周側には、図示しないコイルが巻かれた複数のティースを有する。かかる複数のティースとマグネット４ｂとの間には磁気ギャップが形成される。すなわち、ステータ５は、外部から供給される交流電流を各ティースに巻かれたコイルに順次通電することで、ロータ４を回転するための磁界を形成する。

軸受６は、例えば、転がり軸受であり、シャフト２の軸方向においてロータ４と対向して配置され、シャフト２を回転可能に支持する。本実施形態では、軸受６は、第１軸受６ａおよび第２軸受６ｂを備える。上記したシャフト２は、第１軸受６ａおよび第２軸受６ｂに挿入される。具体的には、シャフト２は、第１軸受６ａに圧入される。また、第２軸受６ｂは、シャフト２に対して変位または摺動可能に挿入される。

第１軸受６ａは、ロータ４に対して蓋部３１側に配置され、蓋部３１に固定される。具体的には、第１軸受６ａは、蓋部３１に接着または圧入により固定される。これにより、例えば、車両の振動等により、第１軸受６ａがハウジング３に対して位置ずれすることを抑制できる。

第２軸受６ｂは、ロータ４に対してハウジング３の底部３ｂ側に配置され、底部３ｂに固定される。具体的には、第２軸受６ｂは、ハウジング３の底部３ｂに接着または圧入により固定される。これにより、例えば、車両の振動等により、第２軸受６ｂがハウジング３に対して位置ずれすることを抑制できる。

ばね部材７は、ロータ４および第２軸受６ｂの間に配置され、一端部がロータ４に固定される。なお、ばね部材７は、ロータ４および第１軸受６ａの間に配置されてもよい。このように、ばね部材７は、一端部がロータ４に固定されることで、振動によるばね部材７の暴れが抑制されるため、ばね部材７とシャフト２との接触が抑制されることで、シャフト２の外面２ａの傷つき（摩耗）を抑えることができる。ここで、図３および図４を用いて、ばね部材７についてさらに説明する。

図３は、実施形態に係るロータ４およびばね部材７の斜視図である。図４は、実施形態に係るモータ１の一部の断面図である。図３では、ロータ４およびばね部材７の固定箇所を拡大して示している。

図３に示すように、ロータ４は、ばね部材７側の端面４ｄ（ばね部材７に対向する他端部の面）において凹部４１が形成される。そして、ばね部材７は、一端部７ａ（図４参照）がロータ４の凹部４１に嵌ることで固定される。具体的には、図３に示すように、凹部４１は、軸方向で高さの異なるヨーク４ａの他端部（ばね部材７側の端部）およびマグネット４ｂの他端部（ばね部材７側の端部）を組み合わせることで形成され、径方向において、ヨーク４ａの他端部およびマグネット４ｂの他端部の間には段部４ｃが設けられている。

より具体的には、図４に示すように、ロータ４のヨーク４ａは、Ｚ軸負方向側であるばね部材７へ向かって突出する突出部４１ａを有する。また、ロータ４のマグネット４ｂは、ヨーク４ａにおける突出部４１ａ以外の部位（非突出部）に対してばね部材７へ向かって突出している。つまり、凹部４１は、ヨーク４ａの突出部４１ａおよびマグネット４ｂの内周部４ｂ１を側壁とし、ヨーク４ａの非突出部を底面とした凹部として構成される。

なお、ロータ４は、少なくとも突出部４１ａを有していれば、凹部４１を形成しなくともよい。つまり、マグネット４ｂがヨーク４ａの非突出部に対して突出しなくともよく、例えば、マグネット４ｂの端面（ばね部材７に対向する他端部の面）と非突出部の端面（ばね部材７に対向する他端部の面）とが揃っていてもよく、マグネット４ｂの端面よりも非突出部の端面のほうがばね部材７に近くなる配置であってもよい。

そして、ばね部材７は、ヨーク４ａの突出部４１ａの一部分が内側に配置されるとともに、一端部７ａが突出部４１ａに接触して固定される。なお、ばね部材７および突出部４１ａの位置関係の詳細については、図１５で後述する。

また、図４に示すように、第２軸受６ｂは、内輪６１ｂと、外輪６２ｂと、ボール部６３ｂとを備える。径方向において、内輪６１ｂとシャフト２との間には所定の間隙が設けられている。この内輪６１ｂは、シャフト２に対して変位または摺動可能であるとともに、内輪６１ｂには、ばね部材７による付勢力が作用している。内輪６１ｂは、このばね部材７の付勢力により、ボール部６３ｂを介して外輪６２ｂに接触しており、回転するシャフト２に接触して回転する部位となっている。外輪６２ｂは、ハウジング３の底部３ｂ（図２参照）に固定される部位である。ボール部６３ｂは、複数のボールがシャフト２の径方向に並んで配置されるとともに、内輪６１ｂおよび外輪６２ｂの間に配置される。

そして、ばね部材７の他端部７ｂは、樹脂部材８を介して第２軸受６ｂの内輪６１ｂに接続される。樹脂部材８は、平板状で環状の形状を有し、ばね部材７の滑り止めとして機能する。これにより、ばね部材７は、シャフト２、ロータ４および内輪６１ｂの回転に連動して回転する。なお、ばね部材７および樹脂部材８の間や、樹脂部材８および内輪６１ｂの間は、例えば、接着部材等によって固定されてもよい。

また、ばね部材７は、ロータ４および第２軸受６ｂの間に配置されることで、軸方向において、ロータ４を第２軸受６ｂに対して付勢している。これにより、ばね部材７は、第２軸受６ｂに与圧または予圧をかけることができるため、例えば、車両の振動等が伝播した場合であっても、与圧または予圧により内輪６１ｂとボール部６３ｂと外輪６２ｂとが互いに接触しているため、シャフト２の回転を安定させることができる。

また、図４に示すように、ばね部材７は、略円錐形状、かつ、不等ピッチで構成される。ここで、図５を用いて、ばね部材７の形状について具体的に説明する。図５は、実施形態に係るばね部材７の断面図である。

図５に示すように、径方向において、ばね部材７とシャフト２の外面２ａとの間には隙間が設けられる。これにより、例えば、車両の振動等によって、ばね部材７がシャフト２の径方向へ振れたとしても、ばね部材７とシャフト２とが接触することを抑制できるため、シャフト２の摩耗を抑えることができる。

また、図５に示すように、ばね部材７は、金属線９がシャフト２の外面に沿って螺旋状に形成され、Ｚ軸正方向側であるロータ４側におけるばね部材７の外径Ｗ１がＺ軸負方向側である第２軸受６ｂ側におけるばね部材７の外径Ｗ２よりも大きい。具体的には、ばね部材７は略円錐形状となっており、ばね部材７の外径が第２軸受６ｂからロータ４に向かって徐々に大きくなっている。

これにより、ばね部材７の径方向への振動の中心をロータ４側にずらすことができる。つまり、ばね部材７およびシャフト２の隙間がより広い位置に振動の中心をずらすことができるため、ばね部材７およびシャフト２の接触をさらに抑制できる。

また、ばね部材７は、螺旋状に巻き回された少なくとも１本の線材（金属線９）で形成されており、軸方向において、この巻き回れた金属線９の一部分と他の一部分の間隔（ピッチ）が不均等になっている。具体的には、ばね部材７において、ロータ４側における金属線９のピッチＰ１が第２軸受６ｂ側における金属線９のピッチＰ２よりも長い。より具体的には、ロータ４側の一端部７ａを始点とし、線間の中心から中心の間隔を、第２軸受６ｂ側の他端部７ｂに向かって計測すると、ばね部材７において、ロータ４側から第２軸受６ｂに向かって金属線９のピッチが徐々に短くなる。言い換えると、ばね部材７は、軸方向において、ロータ４側にある一端部７ａと、第２軸受６ｂ側にある他端部７ｂと、ロータ４側にある一端部７ａと第２軸受６ｂ側にある他端部７ｂとの間にある中央部７ｃとを備える。第２軸受６ｂ側にある他端部７ｂと中央部７ｃとの間における、ばね部材７を形成する金属線９の巻き数Ｎは、ロータ側にある一端部７ａと中央部７ｃとの間における、ばね部材７を形成する金属線９の巻き数Ｍより多くなっている。また、軸方向において、金属線９の巻数はロータ４から第２軸受６ｂに向かう方向に徐々に増加している。言い換えると、ばね部材７は、一端部７ａ、中央部７ｃ、他端部７ｂに向かって金属線９のピッチが「Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２」と徐々に短くなる不等ピッチのばねである。

これにより、Ｚ軸方向であるシャフト２の軸方向の振動がモータ１に伝播した場合に、ばね部材７を伝播する振動の周波数について、ロータ４側におけるばね部材７の金属線９と第２軸受６ｂ側におけるばね部材７の金属線との間（ピッチ間）で異なることで、ばね部材７が共振を起こしにくくなるため、サージングの発生を抑えることができる。また、ばね部材７がサージングを起こしにくくしたことにより、振動の中心をロータ４側にずらして、ばね部材７の径方向への振幅をより抑えることができる。

なお、ばね部材７は、ロータ４側から第２軸受６ｂに向かって金属線９のピッチが徐々に短くなる不等ピッチに限定されない。図６〜図８は、図５に示すばね部材と異なる不等ピッチのばね部材を示す図である。例えば、ばね部材７において、ロータ４側における金属線９のピッチＰ１が第２軸受６ｂ側における金属線９のピッチＰ２よりも短くてもよい。より具体的には、ばね部材７は、図６に示すように、一端部７ａ、中央部７ｃ、他端部７ｂに向かって金属線９のピッチが「Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２」と徐々に長くなる不等ピッチのばねであってもよい。さらに、例えば、（１）ロータ４側における金属線９のピッチと、第２軸受６ｂ側における金属線９のピッチと、ロータ４側における金属線９と、第２軸受６ｂ側における金属線９との間（中央部７ｃ側）における金属線９のピッチが、互いに異なっていてもよい。すなわち、例えば、図５に示す、領域Ａのピッチと領域Ｂのピッチと領域Ｃのピッチとが互いに異なっていてもよい。また、（２）ロータ４側における金属線９のピッチが、同じ第２軸受６ｂ側における金属線９のピッチ及び中央部７ｃ側における金属線９のピッチに対して異なっていてもよい。すなわち、領域Ｂのピッチと領域Ｃのピッチとが同じで、領域Ａのピッチが領域Ｂや領域Ｃのピッチと異なっていてもよい。また、（３）第２軸受６ｂ側における金属線９のピッチが、同じロータ４側における金属線９のピッチ及び中央部７ｃ側における金属線９のピッチに対して異なっていてもよい。すなわち、領域Ａのピッチと領域Ｃのピッチとが同じで、領域Ｂのピッチが領域Ａや領域Ｃのピッチと異なっていてもよい。また、（４）中央部７ｃ側における金属線９のピッチが、同じロータ４側における金属線９のピッチ及び第２軸受６ｂ側における金属線９のピッチに対して異なっていてもよい。すなわち、領域Ａのピッチと領域Ｂのピッチとが同じで、領域Ｃのピッチが領域Ａや領域Ｂのピッチと異なっていてもよい。また、（５）軸方向において金属線の各ピッチが不連続に変化するように設定されていてもよい。例えば、ばね部材７は、図７に示すように、一端部７ａから中央部７ｃに向かって金属線９のピッチが「Ｐ１＞Ｐ３」と短くなり、中央部７ｃから他端部７ｂに向かって金属線９のピッチが「Ｐ３＜Ｐ２」と長くなり、かつ、「Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３」と、ピッチが不連続に変化する不等ピッチのばねであってもよい。また、例えば、ばね部材７は、図８に示すように、ロータ４側から第２軸受６ｂ側に向かって、金属線９のピッチが「Ｐ１＞Ｐ４＞Ｐ３＞Ｐ５＜Ｐ２」と変化し、かつ、「Ｐ１＞Ｐ４＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ５」、ピッチが不連続に変化する不等ピッチのばねであってもよい。図８に示すような不連続な不等ピッチは、例えば、Ｎを整数、Ｃを定数として「Ｐ１＝Ｎ×Ｃ」である場合、「Ｐ４＝（Ｎ−１）×Ｃ，Ｐ３＝（Ｎ−３）×Ｃ，Ｐ５＝（Ｎ−４）×Ｃ, Ｐ２＝（Ｎ−２）×Ｃ」と設計することで得られる。あるいは、図８に示す不連続性は、例えば、図８に示すような不連続な不等ピッチは、例えば、「Ｐ１＝Ｎ×Ｃ」である場合、「Ｐ４＝（Ｎ−１）×Ｃ，Ｐ３＝（Ｎ−２．５）×Ｃ，Ｐ５＝（Ｎ−３．５）×Ｃ, Ｐ２＝（Ｎ−１．５）×Ｃ」と設計することで得られる。また、（６）金属線の各ピッチが互いに異なっていれば、任意のピッチを設定可能である。

また、図５に示す一例では、ばね部材７は、一端部７ａから他端部７ｂに向かって外径が小さくなる略円錐形状であるが、これに限定されない。図９、図１０および図１１は、ばね部材の変形例を示す図である。例えば、ばね部材７は、図９に示すように、一端部７ａから他端部７ｂに向かって外径が大きくなる略円錐形状であってもよい。なお、図９では、一端部７ａ、中央部７ｃ、他端部７ｂに向かって金属線９のピッチが「Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２」と徐々に長くなる不等ピッチのばね部材７を示している。また、ばね部材７は、略円錐形状に限定されない。例えば、ばね部材７は、図１０に示すように、第２軸受６ｂからロータ４側に向かって（Ｚ軸負方向に向かって）外径が段階的に変化する階段状の形状であってもよい。図１０では、Ｚ軸正方向側の１段目のばねの外径Ｘが、Ｚ軸負方向側の２段目のばねの外径Ｙより大きいばね部材７を例示している。あるいは、ばね部材７は、図１１に示すように、軸方向における中心の外径が最も長く、端部（一端部７ａおよび他端部７ｂ）に向かって（Ｚ軸正方向およびＺ軸負方向に向かって）外径が徐々に短くなる、いわゆる樽型のばね部材であってもよい。図１１では、Ｚ軸正方向側の端部の外径Ｘが、Ｚ軸負方向側の端部の外径Ｙより大きい樽型のばね部材７を例示している。つまり、ばね部材７は、シャフト２との間に隙間が確保できれば、任意の形状を採用可能である。

また、ばね部材７は、不等ピッチばねや円錐ばねに限定されるものではない。図１２〜図１４は、ばね部材の別の変形例を示す図である。サージングの発生を抑えるという観点からは、ばね部材７は、図１２に示すように、荷重とばねのたわみ（変位量）とが正比例の関係とならない非線形ばねであればよい。図１２では、線形ばねの荷重特性を点線で示し、非線形ばねの荷重特性の例を、実線と一点鎖線で示している。上述した不等ピッチばねや、円錐ばね、階段状のばね、樽型のばね等は、非線形ばねの一例である。

例えば、ばね部材７は、図１３に示すように、ばねの外径は一定であるが、線径が異なるテーパ―スプリングでもよい。あるいは、ばね部材７は、ばね定数が異なるばねを組み合わせた非線形ばねであってもよい。例えば、ばね部材７は、図１４に示すように、外径が一定で等間隔ピッチであるが、粘りに長けたばね７０と、反発力に長けたばね７１とを、連結部材としてのゴムリング７２で繋ぎ合わせたものであってもよい。ばね７０とばね７１は、焼きなましの方法を変えることで得ることができる。なお、ばね部材７は、ゴムリング７２が無い状態で、粘りに長けたばね７０と反発力に長けたばね７１とが一体化されたばねでもよい。あるいは、ばね部材７は、図１４に示すピッチＰ１、Ｐ２に対してピッチＰ３、Ｐ４が異なるばねを組み合わせた非線形ばねであってもよい。

なお、図５等では、ばね部材７は、不等ピッチである場合を示したが、ばね部材７は、各ピッチが略同じ、つまり、等間隔のピッチであってもよい。すなわち、ばね部材７の一端部７ａがロータ４に固定されることで、サージングの発生が十分に抑えられるのであれば、ばね部材７ａは、線形ばねであってもよい。

次に、図１５を用いて、ロータ４の突出部４１ａとばね部材７との位置関係について説明する。図１５は、実施形態に係るロータ４およびばね部材７の位置関係を説明するための図である。

軸方向において、突出部４１ａは、ばね部材７に向かって先細る形状を備え、突出部４１ａの外面４１ａ１は傾斜面を有し、ばね部材７の一端部７ａが傾斜面に固定される。具体的には、図１５に示すように、突出部４１ａは、ばね部材７へ向かうほど先細りとなる傾斜面４１０ａを有する。そして、ばね部材７の一端部７ａは、傾斜面４１０ａに固定される。換言すれば、傾斜面４１０ａは、ばね部材７の一端部７ａ側の外径Ｗ１に対応する位置となる。

つまり、突出部４１ａを傾斜面４１０ａによりテーパ形状とすることで、突出部４１ａがばね部材７の内側に嵌る。これにより、ばね部材７と突出部４１ａとを物理的に固定することができる。

従って、ばね部材７と突出部４１ａとの固定に接着部材を必要としないため、かかる接着部材による回転の軸ずれを防ぐことができる。さらに、突出部４１ａがばね部材７の内側に嵌ることで、ばね部材７が自動的に調心されるため、車両の振動等によるばね部材７の振動を抑制することができる。

なお、本実施形態では、突出部４１ａは、ヨーク４ａの端面の一部が傾斜面４１０ａとなる階段状の形状である場合を示したが、これに限定されず、例えば、図１６に示すように、ヨーク４ａの端面全体が傾斜面４１０ａとなる形状であってもよい。

図１６は、変形例に係るヨーク４ａの断面図である。図１６に示すように、変形例に係るヨーク４ａは、ロータ４側の端面全体がロータ４へ向かって先細りとなる傾斜面４１０ａである。これにより、ばね部材７の外径Ｗ１がどのような長さであっても対応させることができる。

上述してきたように、実施形態に係るモータ１は、回転軸としてのシャフト２と、ロータ４と、軸受６と、ばね部材７とを備える。ロータ４は、シャフト２に固定される。軸受６は、回転軸方向においてロータ４と対向して配置され、シャフト２を回転可能に支持する。ばね部材７は、ロータ４および軸受６の間に配置され、一端部７ａがロータ４に固定される。これにより、シャフト２の摩耗を抑えることができる。

ここで、上述したように、モータ１において、第２軸受６ｂの内輪６１ｂは、シャフト２に対して変位または摺動可能に挿入される。このため、サイン波やランダム波の振動がモータ１に加わると、サージングの発生によるばね部材とシャフト２との摩擦の他に、内輪６１ｂとシャフト２との摩擦も発生する。かかる摩擦で生じる金属粉によっても、シャフト２の回転効率が悪化する。以下では、シャフト２と内輪６１ｂとのルーズな嵌め合いを圧入に近づけることで、揺動を起こさないように構成したモータについて、図１７を用いて説明する。図１７は、変形例に係るモータの断面図である。なお、図１７に示すモータ１ａにおいて、図２に示すモータ１と同一の部分には、同一の符号を付しており、それらについては説明を省略する。

モータ１ａにおいて、シャフト２０のＺ軸正方向側は、蓋部３２から突出しており、ギア等の動力伝達機構が接続される出力側となっている。また、シャフト２０のＺ軸負方向側は、反出力側であり、ハウジング３の底部３ｂの内部に収容されている。底部３ｂの開口は、第２蓋部３２により覆われている。そして、図１７に例示する変形例に係るモータ１ａは、図２に例示する実施形態に係るモータ１と比較して、シャフト２に代えて、ねじ１０とシャフト２０とを有する点が異なる。以下これらを中心に説明する。

ねじ１０は、ねじ部１０ａと頭部１０ｂとを有する。頭部１０ｂは、上面が平らで座面が円錐形の形状を有する。すなわち、図１７に示すねじ１０は皿ねじである。頭部１０ｂの上面には、例えば十字穴が形成されている。シャフト２０には、反出力側に、ねじ１０が挿入される穴が形成されている。シャフト２０の穴部２１は、この穴を形成する内壁面である。穴部２１は、円筒形状の穴を形成する円筒部２１ａと、雄ねじであるねじ部１０ａを受け入れるように溝が切られた雌ねじ部２１ｂと、頭部１０ｂの座面の傾斜に合わせた傾斜を有するテーパ面部２１ｃとを有する。頭部１０ｂのＺ方向の寸法は、テーパ面部２１ｃのＺ方向の寸法より大きい。

第２軸受６ｂにシャフト２０を挿入した後、ねじ１０をドライバーなどで回して締めこんでいくと、Ｚ軸正方向に押し込まれる頭部１０ｂの座面が当たることで、テーパ面部２０ｃはシャフト２０の径方向外側に向かって押し広げられる。これにより、テーパ面部２０ｃが大きくなり、それにともない、シャフト２０の外径が大きくなり、シャフト２と内輪６１ｂとの間の隙間が次第に狭くなっていく。その結果、シャフト２が内輪６１ｂに圧入された状態とすることができる。嵌め合いの度合いは、ねじ１０の回し量によって調整することができる。これにより、振動による内輪６１ｂとシャフト２との摩擦が生じにくくなり、第２軸受６ｂ内に摩耗粉が発生することを抑制できる。なお、本変形例では、シャフト２０が第１軸受６ａおよび第２軸受６ｂに圧入されることになるので、第２軸受６ｂ（内輪６１ｂ）に予圧がかかった状態となる。このため、本変形例は、予圧のかかった状態を維持できるのであれば、ばね部材７がなくてもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ モータ、２ シャフト、３ ハウジング、４ ロータ、４ａ ヨーク、４ｂ マグネット、５ ステータ、６ 軸受、６ａ 第１軸受、６ｂ 第２軸受、７ ばね部材、８ 樹脂部材、９ 金属線、３１ 蓋部

Claims (8)

1. 回転軸としてのシャフトと、
   前記シャフトに固定されたロータと、
   前記回転軸方向において前記ロータと対向して配置され、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、
   前記ロータおよび前記軸受の間に配置され、一端部が前記ロータに固定されるばね部材と、を備えるモータ。
2. 前記ばね部材は、
   前記シャフトの外面に沿って螺旋状に形成されており、
   前記ロータ側における前記ばね部材の外径が前記軸受側における外径よりも大きい、請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータは、
   磁性部材と、
   マグネットと、を備え、
   前記磁性部材は、前記回転軸方向において、前記ばね部材へ向かって突出する突出部を備え、
   前記突出部の一部分は前記ばね部材の内側に配置される、請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記回転軸方向において、前記突出部は、前記ばね部材に向かって先細る形状を備え、
   前記突出部の外面は、傾斜面を有し、
   前記ばね部材の前記一端部が前記傾斜面に固定される、請求項３に記載のモータ。
5. 前記回転軸方向において、前記ばね部材は、
   前記ロータを前記軸受に対して付勢している、請求項１〜４のいずれか１つに記載のモータ。
6. 径方向において、前記ばね部材と前記シャフトの外面との間には隙間が設けられる、請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ。
7. 前記ばね部材のピッチは、不均等であり、
   前記ロータ側における前記ばね部材のピッチが前記軸受側における前記ばね部材のピッチよりも長い、請求項１〜６のいずれか１つに記載のモータ。
8. 前記ばね部材は、巻き回された線材で形成されており、
   前記巻き回された線材のピッチは、前記回転軸方向で不均等であり、
   前記ロータ側における前記巻き回された線材のピッチが前記軸受側における前記巻き回された線材のピッチよりも長い、請求項１〜６のいずれか１つに記載のモータ。

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