WO2017013920A1 - 電動モータ - Google Patents

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WO2017013920A1
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隆之 河口
清香 上野
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Ｋｙｂ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric motor.
  • JP2002-345221A describes an electric motor in which a rotor is rotatably supported by a heat sink side bearing also serving as a bracket and a bracket side bearing.
  • the present invention aims to shorten the assembly work time of the electric motor.
  • an electric motor includes a stator, a rotor that is attached to the output shaft and supported in the stator, a cylindrical case that houses the stator and the rotor, and an output shaft that is freely rotatable. And a cover member to which the ball bearing is attached and closes the opening of the case.
  • the ball bearing has an outer ring formed integrally with the cover member by a resin material.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the electric motor according to the embodiment of the present invention.
  • the electric motor 100 is used as a power source that generates a steering assist torque in, for example, an electric power steering apparatus.
  • the electric motor 100 includes a case 10 formed in a cylindrical shape, a first cover member 20 that closes an opening on one end side of the case 10, and an opening on the other end side of the case 10.
  • the motor housing 1 is formed by the case 10, the first cover member 20, and the second cover member 30.
  • the stator 40 is fixed to the inner peripheral surface of the case 10.
  • the stator 40 includes a stator core 41 and a stator coil 43 wound around the stator core 41 via an insulator 42.
  • a cylindrical rotor 50 is provided on the inner periphery of the stator 40 with a slight gap from the stator 40.
  • the rotor 50 includes an output shaft 51, a rotor core (not shown) attached to the output shaft 51, and a permanent magnet (not shown) attached to the outer periphery of the rotor core.
  • the output shaft 51 is rotatably supported by ball bearings 60 and 70 attached to the first cover member 20 and the second cover member 30. In this way, the stator 40 and the rotor 50 are accommodated and held inside the case 10.
  • the output shaft 51 has one end penetrating the first cover member 20 and protruding to the outside, and is connected to the steering shaft via a worm reduction mechanism (not shown).
  • a ball bearing 60 that supports one end of the output shaft 51 is attached to the first cover member 20.
  • the ball bearing 60 is inserted into the recess 21 formed at the center of the first cover member 20 and is held in the recess 21 by a bevel retaining ring (not shown). Note that the present invention is not limited to this method, and any method such as caulking and fixing may be used as long as the ball bearing 60 can be held in the recess 21.
  • a ball bearing 70 that supports the other end side of the output shaft 51 is attached to the second cover member 30.
  • the ball bearing 70 is a double row ball bearing in which a plurality of ball bearings are arranged in the axial direction of the output shaft 51.
  • the ball bearing 70 includes two ball bearings 70A and 70B arranged in series in the axial direction of the output shaft 51.
  • the two ball bearings 70A and 70B are provided on the second cover member 30 so as to contact the inner rings 72A and 72B.
  • a control device 80 for controlling an electric signal output to the stator coil 43 is provided on the opposite side of the stator 40 and the rotor 50 with the second cover member 30 interposed therebetween.
  • the control device 80 is housed in a housing case 81 provided so as to be adjacent to the second cover member 30.
  • the second cover member 30 and at least a part of the housing case 81 may be integrally formed.
  • the second cover member 30 includes a base portion 31 adjacent to the housing case 81, and a cylindrical portion 32 that protrudes from the base portion 31 toward the rotor 50 and to which the ball bearing 70 is attached.
  • the base portion 31 and the cylindrical portion 32 are integrally formed of a resin material.
  • the second cover member 30 formed of a resin material is weaker than that formed of a metal material.
  • the second cover member 30 is provided with two ball bearings 70A and 70B on the second cover member 30 so as to contact the inner rings 72A and 72B.
  • the allowable thrust load of the ball bearing 70 can be increased by providing the second cover member 30 with the two ball bearings 70A and 70B as double row ball bearings so as to be arranged in series in the axial direction of the output shaft 51. it can.
  • the inner rings 72A and 72B may be integrally formed. When the strength in the raceway grooves 33A and 33B can be sufficiently secured, only one of the ball bearings 70A and 70B can be provided.
  • the outer rings of the ball bearings 70A and 70B are formed integrally with the cylindrical portion 32. Specifically, annular track grooves 33 ⁇ / b> A and 33 ⁇ / b> B are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 32. Balls 71 of ball bearings 70A and 70B roll along track grooves 33A and 33B, respectively. Thus, the cylindrical portion 32 in which the raceway grooves 33A and 33B are formed functions as an outer ring that supports the balls 71 of the ball bearings 70A and 70B.
  • the resin material forming the second cover member 30 for example, POM (polyacetal) or PEEK (polyetheretherketone) is used. Since these materials are excellent in slidability, lubricating oil is not required between the metal ball 71 and the raceway grooves 33A and 33B. By forming the second cover member 30 with such a resin material, maintenance work such as lubricating the ball bearing 70 with lubricating oil becomes unnecessary.
  • a plurality of balls 71 are arranged between the inner rings 72A and 72B and the raceway grooves 33A and 33B, and assembled by fixing a retainer (not shown) that holds the plurality of balls 71. it can.
  • the ball bearings 70A and 70B are assembled, and the ball bearings 70A and 70B are attached to the second cover member 30. Therefore, after assembling the ball bearings 70A and 70B, there is no need to separately fix the ball bearings 70A and 70B to the second cover member 30, so that the assembling operation can be simplified and the assembling time can be shortened.
  • the case 10 and the second cover member 30 may be integrally formed. Thereby, the operation
  • the outer ring of the ball bearing 70 is integrally formed with the second cover member 30 by a resin material.
  • work which fixes the ball bearing 70 to the 2nd cover member 30 becomes unnecessary.
  • the assembling work can be simplified and the assembling time can be shortened.
  • processing time is not required.
  • Resin material is less susceptible to heat transfer than metal material. Therefore, by forming the second cover member 30 from a resin material, heat generated in the stator coil 43 is transmitted to the control device 80, or heat generated in the control device 80 is transmitted to the stator 40 and the rotor 50. Can be suppressed.
  • the second cover member 30 is formed of a resin material, the weight can be reduced. Furthermore, since the weight is reduced, the resonance point is shifted to the high frequency side. Thereby, vibration and noise can be reduced. Further, since the resin has elasticity compared to the metal, an urging member for urging the rotor 50 in the axial direction can be eliminated.
  • the electric motor 100 includes a stator 40, a rotor 50 attached to the output shaft 51 and supported in the stator 40, a cylindrical case 10 in which the stator 40 and the rotor 50 are accommodated, and the output shaft 51. And the second cover member 30 to which the ball bearing 70 is attached and closes the opening of the case 10.
  • the ball bearing 70 has an outer ring made of a resin material and the second cover member 30. It is integrally formed.
  • the second cover member 30 and the case 10 are integrally formed.
  • a control device 80 for controlling an electric signal output to the stator 40 or the rotor 50 is provided on the opposite side of the stator 40 and the rotor 50 with the second cover member 30 interposed therebetween.
  • the second cover member 30 formed of a resin material is positioned between the control device 80, the stator 40, and the rotor 50. Thereby, it is possible to suppress the heat generated from the stator 40 or the rotor 50 from being transmitted to the control device 80.
  • the electric motor 100 has a plurality of ball bearings, and the plurality of ball bearings 70A and 70B constitute a double row ball bearing arranged in the axial direction of the output shaft 51.
  • the first cover member 20 and the outer ring of the ball bearing 60 may be integrally formed of a resin material. Further, the case 10, the first cover member 20, and the outer ring of the ball bearing 60 may be integrally formed of a resin material.
  • the electric motor 100 has been described by taking a DC brushless motor as an example, but may be a motor with a brush or an AC motor.
  • the control device 80 outputs an electrical signal to the rotor 50.

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Abstract

電動モータ（１００）は、ステータ（４０）と、出力軸（５１）に取り付けられステータ（４０）内に支持されるロータ（５０）と、ステータ（４０）とロータ（５０）とを内部に収容する筒状のケース（１０）と、出力軸（５１）を回転自在に支持するボールベアリング（６０）、（７０）と、ボールベアリング（７０）が取り付けられケース（１０）の開口部を閉塞する第２カバー部材（３０）と、を備え、ボールベアリング（７０）は、外輪が樹脂材料によって第２カバー部材（３０）と一体に形成される。

Description

電動モータ
　本発明は、電動モータに関するものである。
　ＪＰ２００２－３４５２１１Ａには、回転子が、ブラケットを兼ねるヒートシンク側の軸受とブラケット側の軸受とで回転自在に支承された電動機が記載されている。
　しかしながら、ＪＰ２００２－３４５２１１Ａに記載の電動機では、ヒートシンクに軸受を組み付けた後、その軸受をヒートシンクに止め輪などで固定する必要があるため、組立作業に時間がかかっていた。
　本発明は、電動モータの組立作業時間を短縮することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、電動モータは、ステータと、出力軸に取り付けられステータ内に支持されるロータと、ステータとロータとを内部に収容する筒状のケースと、出力軸を回転自在に支持するボールベアリングと、ボールベアリングが取り付けられケースの開口部を閉塞するカバー部材と、を備え、ボールベアリングは、外輪が樹脂材料によってカバー部材と一体に形成される。
図１は、本発明の実施形態に係る電動モータの断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る電動モータの主要部を拡大した断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動モータ１００について説明する。
　電動モータ１００は、例えば、電動パワーステアリング装置において、操舵補助トルクを発生する動力源として用いられる。
　図１に示すように、電動モータ１００は、円筒状に形成されたケース１０と、ケース１０の一端側の開口を閉塞する第１カバー部材２０と、ケース１０の他端側の開口を閉塞する第２カバー部材３０と、を有する。ケース１０、第１カバー部材２０、及び第２カバー部材３０によってモータハウジング１が形成される。
　ケース１０の内周面には、ステータ４０が固定される。ステータ４０は、ステータコア４１と、インシュレータ４２を介してステータコア４１に巻回されたステータコイル４３と、を有する。
　ステータ４０の内周には、ステータ４０と若干の隙間を隔てて円柱状のロータ５０が設けられる。ロータ５０は、出力軸５１と、出力軸５１に取り付けられた図示しないロータコアと、ロータコアの外周に取り付けられた図示しない永久磁石と、を有する。出力軸５１は、第１カバー部材２０及び第２カバー部材３０に取り付けられたボールベアリング６０、７０によって回転自在に支持される。このようにして、ステータ４０とロータ５０とは、ケース１０の内部に収容され保持される。
　出力軸５１は、一端が第１カバー部材２０を貫通して外部へ突出し、図示しないウォーム減速機構を介してステアリングシャフトに連結される。
　第１カバー部材２０には、出力軸５１の一端側を支持するボールベアリング６０が取り付けられる。ボールベアリング６０は、第１カバー部材２０の中央部に形成された凹部２１に挿入され図示しないベベル止め輪によって凹部２１内に保持される。なお、このような方法に限らず、ボールベアリング６０を凹部２１内に保持できれば、かしめ固定など、どのような方法を用いてもよい。
　第２カバー部材３０には、出力軸５１の他端側を支持するボールベアリング７０が取り付けられる。ボールベアリング７０は、複数のボールベアリングが出力軸５１の軸方向に並ぶ複列型ボールベアリングである。具体的には、ボールベアリング７０は、出力軸５１の軸方向に直列に並ぶ２つのボールベアリング７０Ａ、７０Ｂによって構成される。２つのボールベアリング７０Ａ、７０Ｂは、内輪７２Ａ、７２Ｂどうしを接するようにして第２カバー部材３０に設けられる。
　第２カバー部材３０を挟んでステータ４０及びロータ５０と反対側には、ステータコイル４３に出力する電気信号を制御する制御装置８０が設けられる。制御装置８０は、第２カバー部材３０に隣接するように設けられた収容ケース８１内に収容される。第２カバー部材３０と収容ケース８１の少なくとも一部とを一体化して形成してもよい。
　次に、第２カバー部材３０について図２を参照して詳細に説明する。
　図２に示すように、第２カバー部材３０は、収容ケース８１と隣接する基体部３１と、基体部３１からロータ５０側に向かって突出しボールベアリング７０が取り付けられる円筒部３２と、を有する。基体部３１と円筒部３２とは、樹脂材料によって一体に形成される。
　上述のように、円筒部３２の内周側には、直列に２つのボールベアリング７０Ａ、７０Ｂが配置される。樹脂材料で形成される第２カバー部材３０は、金属材料で形成されたものに比べて強度が弱い。しかしながら、第２カバー部材３０には、２つのボールベアリング７０Ａ、７０Ｂが、内輪７２Ａ、７２Ｂどうしを接するようにして第２カバー部材３０に設けられる。これにより、出力軸５１のスラスト荷重が大きくても、２つのボールベアリング７０Ａ、７０Ｂによって出力軸５１のスラスト荷重を支持することができる。つまり、出力軸５１の軸方向に直列に並ぶように２つのボールベアリング７０Ａ、７０Ｂを複列型ボールベアリングとして第２カバー部材３０に設けることによって、ボールベアリング７０の許容スラスト荷重を大きくすることができる。なお、内輪７２Ａ、７２Ｂは、一体化して形成してもよい。軌道溝３３Ａ、３３Ｂにおける強度が充分に確保できる場合には、ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂはどちらか一方のみとすることができる。
　ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂの外輪は、円筒部３２と一体に形成される。具体的には、円筒部３２の内周面には、円環状の軌道溝３３Ａ、３３Ｂが形成される。ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂのボール７１は、それぞれ軌道溝３３Ａ、３３Ｂに沿って転動する。このように、軌道溝３３Ａ、３３Ｂが形成された円筒部３２は、ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂのボール７１を支持する外輪として機能する。
　第２カバー部材３０を形成する樹脂材料には、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が用いられる。これらの材料は、摺動性に優れているので、金属製であるボール７１と軌道溝３３Ａ、３３Ｂとの間に潤滑油を必要としない。このような樹脂材料で第２カバー部材３０を形成することで、ボールベアリング７０に潤滑油を注油するなどのメンテナンス作業が不要となる。
　ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂを組み立てるには、複数のボール７１を内輪７２Ａ、７２Ｂと軌道溝３３Ａ、３３Ｂとの間に並べ、複数のボール７１を保持する図示しない保持器を固定することで組み立てることができる。このように、ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂを組み立てることで、第２カバー部材３０にボールベアリング７０Ａ、７０Ｂが取り付けられた状態になる。したがって、ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂを組み立てた後、別途、ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂを第２カバー部材３０に固定する作業が必要なくなるので、組立作業が簡単になるとともに組立時間を短縮することができる。
　ケース１０と第２カバー部材３０とを一体に形成してもよい。これにより、第２カバー部材３０とケース１０とを組み立てる作業が不要となる。
　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　電動モータ１００では、ボールベアリング７０は、外輪が樹脂材料によって第２カバー部材３０と一体に形成される。これにより、ボールベアリング７０を第２カバー部材３０に固定する作業が必要なくなる。これにより、組立作業が簡単になるとともに組立時間を短縮することができる。また、ベベル止め輪などを固定するための溝を加工する必要もなくなるので、加工時間が不要となる。
　樹脂材料は、金属材料に比べて熱が伝わりにくい。したがって、第２カバー部材３０を樹脂材料で形成することにより、ステータコイル４３で発生した熱が制御装置８０に伝わること、あるいは、制御装置８０で発生した熱がステータ４０及びロータ５０に伝わることを抑制できる。
　電動モータ１００では、第２カバー部材３０を樹脂材料で形成したので、軽量化を図ることができる。さらに、軽量化されたことにより、共振点が高周波数側にずれる。これにより、振動や騒音の低減を図ることができる。また、樹脂は金属に比べて弾性を有しているのでロータ５０を軸方向に付勢する付勢部材を不要とすることもできる。
　以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　電動モータ１００は、ステータ４０と、出力軸５１に取り付けられステータ４０内に支持されるロータ５０と、ステータ４０とロータ５０とを内部に収容する筒状のケース１０と、出力軸５１を回転自在に支持するボールベアリング６０、７０と、ボールベアリング７０が取り付けられケース１０の開口部を閉塞する第２カバー部材３０と、を備え、ボールベアリング７０は、外輪が樹脂材料によって第２カバー部材３０と一体に形成される。
　この構成によれば、ボールベアリング７０の外輪が第２カバー部材３０と一体に形成されるので、ボールベアリング７０を第２カバー部材３０に固定する作業が必要なくなる。これにより、組立作業が簡単になるとともに組立時間を短縮することができる。
　また、電動モータ１００では、第２カバー部材３０とケース１０とは一体に形成される。
　この構成によれば、第２カバー部材３０とケース１０とを組み立てる作業が不要となる。
　また、電動モータ１００では、第２カバー部材３０を挟んでステータ４０及びロータ５０と反対側には、ステータ４０またはロータ５０へ出力する電気信号を制御する制御装置８０が設けられる。
　この構成によれば、制御装置８０とステータ４０及びロータ５０との間に樹脂材料によって形成された第２カバー部材３０が位置する。これにより、ステータ４０またはロータ５０から発生する熱が制御装置８０に伝わることを抑制できる。
　また、電動モータ１００は、ボールベアリングを複数有し、複数のボールベアリング７０Ａ、７０Ｂは、出力軸５１の軸方向に並ぶ複列型ボールベアリングを構成する。
　この構成によれば、出力軸５１のスラスト荷重が大きくても、ボールベアリング７０Ａ、７０Ｂによってスラスト荷重を支持することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 
　電動モータ１００では、第１カバー部材２０とボールベアリング６０の外輪とを樹脂材料によって一体に形成してもよい。また、ケース１０と第１カバー部材２０とボールベアリング６０の外輪とを樹脂材料によって一体に形成してもよい。
　電動モータ１００は、ＤＣブラシレスモータを例に説明したが、ブラシ付きモータや、ＡＣモータであってもよい。ブラシ付きモータの場合には、ロータ５０にコイルが設けられるので、制御装置８０はロータ５０へ電気信号を出力する。
　本願は、２０１５年７月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－１４３３３３号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

  1. 　ステータと、
    　出力軸に取り付けられ前記ステータ内に支持されるロータと、
    　前記ステータと前記ロータとを内部に収容する筒状のケースと、
    　前記出力軸を回転自在に支持するボールベアリングと、
    　前記ボールベアリングが取り付けられ前記ケースの開口部を閉塞するカバー部材と、を備え、
    　前記ボールベアリングは、外輪が樹脂材料によって前記カバー部材と一体に形成される電動モータ。
  2. 　請求項１に記載の電動モータであって、
    　前記カバー部材と前記ケースとは一体に形成される電動モータ。
  3. 　請求項１に記載の電動モータであって、
    　前記カバー部材を挟んで前記ステータ及び前記ロータと反対側には、前記ステータまたは前記ロータへ出力する電気信号を制御する制御装置が設けられる電動モータ。
  4. 　請求項１に記載の電動モータであって、
    　前記ボールベアリングを複数有し、複数の前記ボールベアリングは、前記出力軸の軸方向に並ぶ複列型ボールベアリングを構成する電動モータ。
PCT/JP2016/063282 2015-07-17 2016-04-27 電動モータ WO2017013920A1 (ja)

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