WO2017057230A1

WO2017057230A1 - モータ

Info

Publication number: WO2017057230A1
Application number: PCT/JP2016/078178
Authority: WO
Inventors: 久剛有賀
Original assignee: 日本電産サンキョー株式会社
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-04-06
Also published as: CN106558939B; JP2017070022A; JP6715585B2; CN106558939A; CN206099611U

Abstract

回転中心軸が嵌る軸穴が設けられた樹脂製の筒状部材を用いて軸受機構を構成した場合でも、ロータを安定して回転させることのできるモータを提供すること。具体的には、モータ１では、固定軸５（回転中心軸）と、固定軸５が嵌る軸穴３０が設けられた樹脂製の筒状部材３とによって軸受機構６が構成され、ロータ２は、軸受機構６を介して回転可能に支持されている。かかる軸受機構６において、軸穴３０の軸線Ｌ方向の一箇所が、筒状部材３と固定軸５とが相対回転する際の軸受部３０５になっている。また、筒状部材３において、軸受部３０５の周りには、空洞からなる肉盗み部３８が設けられており、筒状部材３を成形する際のヒケの影響を軸受部３０５が受けにくい。

Description

モータ

　本発明は、ロータが固定軸に回転可能に支持されたモータに関するものである。

　モータにおいて、ロータを回転可能に支持するには、軸受ホルダを構成する筒状部材の内側に筒状の軸受を設け、軸受の軸穴に回転軸（回転中心軸）が回転可能に支持された構造が採用される（特許文献１参照）。また、ホルダに固定された固定軸（回転中心軸）に対して割ブッシュを介してロータが回転可能に支持された構造が採用されることもある。

特開平９－２８５０６３号公報

　従来のモータのように、軸受や割ブッシュ等の部材を介してロータが回転可能に支持された構造では、部品点数が増大し、コストが嵩む。従って、固定軸や回転軸等の回転中心軸と、回転中心軸が嵌る軸穴が設けられた樹脂製の筒状部材とによって構成された軸受機構を介してロータを回転可能に支持することが望ましいが、この場合、筒状部材を成形する際のヒケ等の影響で、軸線方向において軸穴に歪みが発生し、ロータの回転の安定性が損なわれるという問題点がある。

　以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転中心軸が嵌る軸穴が設けられた樹脂製の筒状部材を用いて軸受機構を構成した場合でも、ロータを安定して回転させることのできるモータを提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明に係るモータは、回転中心軸、および前記回転中心軸が嵌る軸穴が設けられた樹脂製の筒状部材を備えた軸受機構と、前記軸受機構を介して回転可能に支持され、マグネットを保持するロータと、前記マグネットに対向するステータと、を有し、前記軸穴の軸線方向の一箇所が、前記筒状部材と前記回転中心軸とが相対回転する際の軸受部になっていることを特徴とする。

　本発明では、ロータを回転可能とする軸受機構は、回転中心軸と、回転中心軸が嵌る軸穴が設けられた樹脂製の筒状部材とによって構成されているため、部品点数が少ない。従って、モータのコストを低減することができる。また、筒状部材と回転中心軸とが相対回転する際の軸受部は、軸穴のうち、軸線方向の一箇所である。このため、軸穴のうち、軸受部となる個所について真円度を確保すればよく、軸穴の軸受部以外の個所に歪みが発生している場合でも、筒状部材と回転中心軸とが安定に相対回転する。それ故、ロータを安定した状態で回転させることができる。

　本発明において、前記回転中心軸は、前記ホルダに固定された固定軸であって、前記ロータでは、前記マグネットが前記筒状部材に保持されている態様を採用することができる。

　本発明において、前記マグネットは、前記筒状部材の外周面に保持され、前記ステータは、前記マグネットに径方向外側で対向しており、前記軸線方向に対して直交する方向からみたとき、前記軸受部は、前記マグネットと前記ステータとが対向する部分と重なっていることが好ましい。かかる構成によれば、ロータに対して、マグネットとステータとが対向する部分で磁気的な吸引力等が加わった場合でも、ロータが傾く等の事態を回避することができる。

　本発明において、前記筒状部材には、前記軸受部の径方向外側に、空洞からなる肉盗み部が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、成形時のヒケの影響が軸受部に及びにくいので、軸受部の真円度を高めることができる。

　本発明において、前記軸受部は、前記軸穴の前記軸線方向の一方側の端部に設けられている態様を採用することができる。

　本発明において、前記肉盗み部は、前記筒状部材の前記軸線方向における前記一方側の端面から前記軸線方向の他方側に向けて凹んだ環状の凹部からなる態様を採用することができる。また、軸穴の一方側の端部に軸受部が設けられている構造であれば、筒状部材の一方側の端面から軸線方向の他方側に向けて凹んだ凹部によって肉盗み部を構成することができる。従って、筒状部材の構成を簡素化することができる。また、本発明において、前記肉盗み部の底部から前記軸線方向の前記一方側に向けて突出した円筒部の内周面の全体が軸受部となっている態様を採用することができる。

　本発明において、前記軸穴は、前記軸線方向の前記一方側から他方側に向けて内径が拡大している態様を採用することができる。かかる構成によれば、軸穴の一方側の端部（軸受部）以外の個所では、回転中心軸が軸穴の内周面と接しにくい。従って、軸穴の一方側の端部（軸受部）以外の個所に歪みが発生している場合でも、筒状部材と回転中心軸とが安定に相対回転する。それ故、ロータを安定した状態で回転させることができる。また、本発明において、前記軸穴は、前記軸線方向の前記一方側から他方側に向けて前記軸線方向に対して傾いたテーパ面となっていることが好ましい。

　本発明において、前記軸受部の前記軸線方向における長さは、前記回転中心軸の外径の１．５倍以上であることが好ましい。また、本発明において、前記軸受部の前記軸線方向における長さは、前記回転中心軸の外径の３倍以下であることが好ましい。また、本発明において、前記筒状部材の端面には、前記軸穴を挟む両側に凹部が形成されている態様を採用することができる。かかる構成によれば、ロータの周方向における重量バランスを高めることができる。

本発明を適用したモータの構成を模式的に示す説明図である。本発明を適用したモータのロータを軸線方向に直交する第１方向からみた斜視図である。本発明を適用したモータのロータを軸線方向および第１方向の双方に対して直交する第２方向からみた斜視図である。本発明を適用したモータのロータの断面図である。

　図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明においては、回転中心軸および軸穴の軸線にＬを付し、軸線Ｌの延在方向（軸線Ｌ方向）の一方側にＬ１を付し、軸線Ｌ方向の他方側にＬ２を付して説明する。また、本発明は、回転中心軸が固定軸で筒状部材が回転するタイプのモータに適用できる他、筒状部材が固定されており、回転中心軸が回転するタイプのモータにも適用できる。以下の説明では、前者のモータを中心に説明する。

（モータ１の概略構成）
　図１は、本発明を適用したモータ１の構成を模式的に示す説明図である。図１に示すモータ１は、ロータ２の回転を第１歯車８１、第２歯車８２、および第３歯車８３を介して出力するギアードモータであり、ホルダ９１とカバー９２との間にロータ２、筒状のステータ７、第１歯車８１、第２歯車８２、および第３歯車８３が配置されている。また、ホルダ９１とカバー９２とによって、ロータ２を回転可能に支持する固定軸５（回転中心軸）、第１歯車８１を回転可能に支持する支軸８６、第２歯車８２を回転可能に支持する支軸８７、および第３歯車８３を回転可能に支持する支軸８８の両端が固定されている。本形態において、固定軸５には、クラッチ部材８４が支持されており、クラッチ部材８４が軸線Ｌ方向に移動することによって、クラッチ部材８４とロータ２とが接続された状態、およびクラッチ部材８４とロータ２との接続が解除された状態とに切り換わる。

　ステータ７は、コイル７１を保持する絶縁性のボビン７２と、ボビン７２の軸線Ｌ方向の両側に重ねて配置されたステータコア７３、７４とを有しており、ボビン７２の内周面に沿って、ステータコア７３に形成された極歯７３１と、ステータコア７４に形成された極歯（図示せず）とが周方向で交互に並んでいる。

（ロータ２の構成）
　図２は、本発明を適用したモータ１のロータ２を軸線Ｌ方向に直交する第１方向Ｘからみた斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ロータ２を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２からみた斜視図、ロータ２を軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からみた斜視図、ロータ２の筒状部材３を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２からみた斜視図、およびロータ２の筒状部材３を軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からみた斜視図である。図３は、本発明を適用したモータ１のロータ２を軸線Ｌ方向および第１方向Ｘの双方に対して直交する第２方向Ｙからみた斜視図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ロータ２を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２からみた斜視図、ロータ２を軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からみた斜視図、ロータ２の筒状部材３を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２からみた斜視図、およびロータ２の筒状部材３を軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からみた斜視図である。図４は、本発明を適用したモータ１のロータ２の断面図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ロータ２を軸線Ｌ方向および第２方向Ｙに沿う方向で切断したときの断面図、およびロータ２を軸線Ｌ方向および第１方向Ｘに沿う方向で切断したときの断面図である、

　図１、図２、図３および図４に示すように、ロータ２は、固定軸５が嵌った軸穴３０が設けられた樹脂製の筒状部材３と、筒状部材３の外周面に保持されたマグネット４とを有しており、ステータ７は、マグネット４に対して径方向外側で対向している。本形態において、筒状部材３は、ポリアセタール樹脂等からなる。かかる構成のロータ２は、例えば、マグネット４に対するインサート成形によって製造することができる。従って、筒状部材３は、マグネット４の形状等に対応して、以下の形状を有している。

　本形態において、筒状部材３は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から他方側Ｌ２に向けて、第１大径部３１、第１大径部３１より小径の第１中径部３２、第１中径部３２より小径の小径部３３、小径部３３より大径の第２中径部３４、および第２中径部３４より大径の第２大径部３５が順に設けられている。第１大径部３１の外周面は、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に斜めに傾いた傾斜面になっており、第２大径部３５の外周面は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に斜めに傾いた傾斜面になっている。また、筒状部材３は、第２大径部３５に対して、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に、相対向する位置から径方向外側に凸部３６１、３６２が突出した胴部３６を備え、胴部３６に対して、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に外歯２６が形成されている。さらに、筒状部材３の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部には、クラッチ部材８４と係合するための係合爪２７が周方向の複数個所に形成されている。

　ここで、ロータ２（筒状部材３およびマグネット４）には、軸穴３０を第２方向Ｙの両側で挟む位置に、軸線Ｌ方向に延在する２つの穴３０１、３０２が形成されている。このため、第１大径部３１には穴３１１、３１２が形成され、第２中径部３４には穴３４１、３４２が形成されている。また、第１中径部３２、小径部３３、および第２中径部３４の外周面には、穴３０１、３０２に沿うように軸線Ｌ方向に延在する溝状の凹部３３１、３３２が形成されている。但し、ロータ２の状態で、穴３０１、３０２は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１において穴３１１、３１２として開口しているが、溝状の凹部３３１、３３２や穴３４１、３４２は、マグネット４によって埋められている。かかる穴３０１、３０２は、マグネット４を着磁する際、治具が挿入される穴である。

（軸受部３０５の構成）
　このように構成したモータ１においては、固定軸５および筒状部材３によって軸受機構６が構成されており、ロータ２は、軸受機構６によって軸線Ｌ周りに回転可能に支持されている。かかる軸受機構６において、固定軸５は、筒状部材３の軸穴３０を介してロータ２を支持する。

　ここで、固定軸５は、軸線Ｌ方向の全体にわたって外径が一定であり、軸線Ｌ方向の全体にわたって断面が円形である。これに対して、軸穴３０は、軸線Ｌ方向の一箇所に対して、その内径や真円度が高い精度が確保されており、かかる一箇所が筒状部材３と固定軸５とが相対回転する際の軸受部３０５になっている。このため、軸穴３０において、軸線Ｌ方向の一箇所（軸受部３０５）では、軸穴３０の内周面と固定軸５の外周面との間にはクリアランスに相当する狭い隙間が存在している。これに対して、軸穴３０の軸受部３０５以外の個所では、軸穴３０の内周面と固定軸５の外周面との間に、軸受部３０５より広い隙間が存在している。

　本形態において、軸受部３０５は、軸穴３０の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部に設けられている。また、軸穴３０の内周面は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１において軸受部３０５が形成されている部分から他方側Ｌ２に向けて内径が拡大するように、軸線Ｌと平行な線（固定軸５の外周面）に対して角度θをもって傾いたテーパ面になっている。このため、軸穴３０の軸受部３０５以外の個所では、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から他方側Ｌ２に向けて、軸穴３０の内周面と固定軸５の外周面との隙間が広くなっている。

　なお、軸穴３０の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端縁はテーパ面３０７になっているが、本発明における「軸穴３０の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部に形成された軸受部３０５とは、テーパ面３０７を除く部分である。

（肉盗み部３８等の構成）
　筒状部材３において、軸受部３０５の径方向外側には、空洞からなる肉盗み部３８が設けられている。本形態において、肉盗み部３８は、軸受部３０５を径方向外側で囲むように全周に形成されている。本形態において、軸受部３０５は、軸穴３０の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部に設けられていることから、肉盗み部３８は、筒状部材３の軸線Ｌ方向における一方側Ｌ１の端面３０８から軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に向けて凹んだ環状の凹部３８０からなる。このため、筒状部材３において、軸受部３０５が形成されている部分は、肉盗み部３８（凹部３８０）の底部から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に向けて突出した円筒部３０６の内周面の全体が軸受部３０５になっている。

　本形態において、軸受部３０５の軸線Ｌ方向における長さ寸法は、固定軸５の外径（軸受部３０５の内径）の１．５倍以上に設定されている。このため、固定軸５は、ロータ２を安定した状態に支持している。ここで、軸受部３０５の軸線Ｌ方向における長さ寸法が固定軸５の外径（軸受部３０５の内径）の１．５倍未満であると、固定軸５がロータ２を支持する安定性が低下する傾向にある。ここで、軸受部３０５の軸線Ｌ方向における長さ寸法が固定軸５の外径（軸受部３０５の内径）の１．５倍未満であると、固定軸５がロータ２を支持する安定性が低下する傾向にある。なお、軸受部３０５の軸線Ｌ方向における長さ寸法は長い方が好ましい一方、軸受部３０５が長すぎると、軸受部３０５に真円度やサイズのばらつきが発生しやすい。従って、軸受部３０５の長さ寸法は、固定軸５の外径（軸受部３０５の内径）の５倍以下、好ましくは３倍以下が好ましい。

　また、軸線Ｌに対して直交するＸ方向やＹ方向からみたとき、軸受部３０５は、図１に示すステータ７とマグネット４とが対向する部分４５に対して重なっている。

　本形態では、ロータ２の周方向における重量バランスを高めるために、筒状部材３の端面３０８には、軸穴３０をＸ方向で挟む両側に凹部３９１、３９２が形成されている。また、凹部３８０には、穴３１１、３１２の形成によって肉薄になっている部分の肉厚を厚くするための凸部３９６、３９７が凹部３８０の内周面から径方向内側に突出している。但し、凸部３９６、３９７は、円筒部３０６とは繋がっていないため、軸受部３０５を構成する円筒部３０６は、周方向の全体にわたって肉盗み部３８（凹部３８０）で囲まれている。

（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態のモータ１において、ロータ２を回転可能とする軸受機構６は、固定軸５（回転中心軸）と、固定軸５（回転中心軸）が嵌る軸穴３０が設けられた樹脂製の筒状部材３とによって構成されている。このため、部品点数が少ないので、モータ１のコストを低減することができる。また、筒状部材３と固定軸５（回転中心軸）とが相対回転する際の軸受部３０５は、軸穴３０のうち、軸線Ｌ方向の一箇所である。このため、軸穴３０のうち、軸受部３０５となる個所について真円度を確保すればよく、軸穴３０の軸受部３０５以外の個所に歪みが発生している場合でも、筒状部材３と固定軸５とが安定に相対回転する。それ故、ロータ２を安定した状態で回転させることができる。

　また、軸線Ｌ方向に対して直交する方向からみたとき、軸受部３０５は、マグネット４とステータ７とが対向する部分４５と重なっているため、ロータ２に対して、マグネット４とステータ７とが対向する部分４５で磁気的な吸引力等が加わった場合でも、ロータ２が傾く等の事態を回避することができる。

　また、筒状部材３には、軸受部３０５の径方向外側に、空洞からなる肉盗み部３８が設けられているため、成形時のヒケの影響が軸受部３０５に及びにくいので、軸受部３０５の真円度を高めることができる。それ故、筒状部材３には、摺動特性や耐摩耗性等の機械的特性に優れているが、成形時にヒケが発生しやすいポリアセタール樹脂等を筒状部材３に用いても、ロータ２を安定した状態で回転させることができる。

　また、軸受部３０５は、軸穴３０の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部に設けられている。このため、筒状部材３の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端面３０８から軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に向けて凹んだ凹部３８０によって肉盗み部３８を構成することができる。従って、筒状部材３の構成を簡素化することができる。

　また、軸穴３０は、軸線Ｌ方向において軸受部３０５が設けられた一方側Ｌ１から他方側Ｌ２に向けて内径が拡大している。このため、軸穴３０の一方側Ｌ１の端部（軸受部３０５）以外の個所では、固定軸５が軸穴３０の内周面と接しにくい。従って、軸穴３０の一方側Ｌ１の端部（軸受部３０５）以外の個所に歪みが発生している場合でも、筒状部材３と固定軸５とが安定に相対回転する。それ故、ロータ２を安定した状態で回転させることができる。

（他の実施の形態）
　上記実施の形態では、回転中心軸が固定軸５で筒状部材３が回転するタイプのモータ１に本発明を適用したが、筒状部材３が固定されており、回転中心軸が回転するタイプのモータに本発明を適用してもよい。

１　モータ、２　ロータ、３　筒状部材、４　マグネット、５　固定軸（回転中心軸）、６　軸受機構、７　ステータ、３０　軸穴、３８　肉盗み部、３９　凹部、９１　ホルダ、９２　カバー、３０５　軸受部、３０６　円筒部、３０８　端面、３８０　凹部、Ｌ　軸線、Ｌ１　一方側、Ｌ２　他方側

Claims

　回転中心軸、および前記回転中心軸が嵌る軸穴が設けられた樹脂製の筒状部材を備えた軸受機構と、
　前記軸受機構を介して回転可能に支持され、マグネットを保持するロータと、
　前記マグネットに対向するステータと、
　を有し、
　前記軸穴の軸線方向の一箇所が、前記筒状部材と前記回転中心軸とが相対回転する際の軸受部になっていることを特徴とするモータ。
　前記回転中心軸は、ホルダに固定された固定軸であって、
　前記ロータでは、前記マグネットが前記筒状部材に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
　前記マグネットは、前記筒状部材の外周面に保持され、
　前記ステータは、前記マグネットに径方向外側で対向しており、
　前記軸線方向に対して直交する方向からみたとき、前記軸受部は、前記マグネットと前記ステータとが対向する部分と重なっていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
　前記筒状部材には、前記軸受部の径方向外側に、空洞からなる肉盗み部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
　前記軸受部は、前記軸穴の前記軸線方向の一方側の端部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
　前記肉盗み部は、前記筒状部材の前記軸線方向における前記一方側の端面から前記軸線方向の他方側に向けて凹んだ環状の凹部からなることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
　前記肉盗み部の底部から前記軸線方向の前記一方側に向けて突出した円筒部の内周面の全体が軸受部となっていることを特徴とする請求項６に記載のモータ。
　前記軸穴は、前記軸線方向の前記一方側から他方側に向けて内径が拡大していることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
　前記軸穴は、前記軸線方向の前記一方側から他方側に向けて前記軸線方向に対して傾いたテーパ面となっていることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
　前記軸受部の前記軸線方向における長さは、前記回転中心軸の外径の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
　前記軸受部の前記軸線方向における長さは、前記回転中心軸の外径の３倍以下であることを特徴とする請求項１０に記載のモータ。
　前記筒状部材の端面には、前記軸穴を挟む両側に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載のモータ。