WO2020090249A1 - モータ - Google Patents

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WO2020090249A1
WO2020090249A1 PCT/JP2019/036057 JP2019036057W WO2020090249A1 WO 2020090249 A1 WO2020090249 A1 WO 2020090249A1 JP 2019036057 W JP2019036057 W JP 2019036057W WO 2020090249 A1 WO2020090249 A1 WO 2020090249A1
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WO
WIPO (PCT)
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spring member
rotor
shaft
pitch
bearing
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/036057
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩威 西野
貴之 山崎
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ミネベアミツミ株式会社 filed Critical ミネベアミツミ株式会社
Priority to JP2020554804A priority Critical patent/JP7127147B2/ja
Priority to US17/285,642 priority patent/US11870321B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/083Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a motor.
  • motors such as brushless motors have been proposed. Further, among the motors, there is an on-vehicle motor arranged in the engine room of the vehicle. In addition, some vehicle-mounted motors have, for example, a spring provided on a shaft for urging a rotor against a bearing.
  • vibrations occur in the vehicle engine.
  • Such vibrations include, for example, vibrations of a constant frequency due to the reciprocating motion of the piston (so-called sine waves), vibrations of an irregular frequency (so-called random waves) caused by thrusting up from road unevenness during traveling, and the like.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a motor capable of suppressing wear of a shaft.
  • a motor includes a shaft as a rotating shaft, a rotor, a bearing, and a spring member.
  • the rotor is fixed to the shaft.
  • the bearing is arranged to face the rotor in the rotation axis direction, and rotatably supports the shaft.
  • the spring member is arranged between the rotor and the bearing, and one end thereof is fixed to the rotor.
  • wear of the shaft can be suppressed.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a motor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the rotor and the spring member according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view of a part of the motor according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the spring member according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a spring member having an unequal pitch different from the spring member shown in FIG. 7: is a figure which shows the spring member of unequal pitch different from the spring member shown in FIG.
  • FIG. 8 is a figure which shows the spring member of unequal pitch different from the spring member shown in FIG.
  • FIG. 7 is a figure which shows the spring member of unequal pitch different from the spring member shown in FIG.
  • FIG. 9 is a figure which shows the modification of a spring member.
  • FIG. 10 is a figure which shows the modification of a spring member.
  • FIG. 11 is a figure which shows the modification of a spring member.
  • FIG. 12 is a diagram showing another modification of the spring member.
  • FIG. 13 is a diagram showing another modification of the spring member.
  • FIG. 14 is a diagram showing another modification of the spring member.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the positional relationship between the rotor and the spring member according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a yoke according to the modification.
  • FIG. 17 is a sectional view of a motor according to the modification.
  • the motor will be described as an example of an inner rotor type brushless motor in which the rotor is arranged on the inner peripheral side of the stator.
  • the motor is an outer rotor in which the rotor is arranged on the outer peripheral side of the stator.
  • Type brushless motor may be used.
  • the rotation axis direction that is the Z-axis direction is referred to as the axial direction.
  • Surging to be described later is, for example, vibration of a constant frequency due to the reciprocating motion of the piston (so-called sine wave), vibration of an irregular frequency due to thrusting up from road unevenness during traveling (so-called random wave), etc. Resonance that occurs at a predetermined frequency because the force of the spring that biases the rotor weakens and the spring violates.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the external appearance of the motor according to the embodiment.
  • the motor 1 according to the embodiment has a substantially columnar shape as a whole. Further, in the motor 1, each member such as a rotor and a stator, which will be described later, is covered with the housing 3 and the lid portion 31. Further, in the motor 1, the shaft 2 is projected from the housing 3 and the lid portion 31 in the axial direction which is the Z-axis direction.
  • the motor 1 includes an external terminal (not shown), and electric power is externally supplied via the external terminal to rotate the shaft 2.
  • the motor 1 includes a spring member 7 (see FIG. 2) described later inside the housing 3.
  • the spring member 7 is arranged between the rotor 4 (see FIG. 2) and the second bearing 6b (see FIG. 2) described later, and one end thereof is fixed to the rotor 4.
  • it is possible to prevent the spring member 7 from violently moving in the radial direction of the shaft 2 due to vibration of the vehicle, that is, to suppress the occurrence of surging, and thus to prevent the spring member 7 and the shaft 2 from coming into contact with each other. it can.
  • the motor 1 of the embodiment by fixing one end of the spring member 7 to the rotor 4, wear of the shaft 2 is suppressed, and particularly when the shaft 2 is made of a metal member, metal wear occurs. Can be suppressed. Further, it is possible to prevent the metal powder generated by the wear of the shaft 2 from entering the second bearing 6b or the like and lowering the rotation efficiency of the shaft 2, and in particular, the powder generated by the wear enters the inside of the bearing to prevent the bearing from moving. It is possible to prevent the rotation from becoming difficult.
  • the spring member 7 according to the embodiment has a substantially conical shape, and also has a so-called unequal pitch in which the pitch of the wire rods (metal wires) forming the spring member 7 is uneven in the rotation axis direction. You can also As a result, the occurrence of surging can be further suppressed, so that the wear of the shaft 2 can be further suppressed.
  • the details of the spring member 7 will be described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 1 according to the embodiment.
  • the motor 1 includes a shaft 2 as a rotating shaft, a housing 3, a rotor 4, a stator 5, a bearing 6, a spring member 7, and a lid 31.
  • the shaft 2 is the rotating shaft of the motor 1.
  • the shaft 2 has one end protruding from the lid 31 and the other end protruding from a later-described bottom 3 b of the housing 3. That is, the shaft 2 is arranged so as to penetrate the motor 1 in the axial direction which is the Z-axis direction. Further, the shaft 2 has a power transmission mechanism such as a gear connected to one end on the Z axis positive direction side (or the other end on the Z axis negative direction side).
  • the housing 3 is a housing made of a metal material such as iron or aluminum.
  • the housing 3 has an opening 3a that is open on one end side that is the Z-axis positive direction side, and is a bottom part 3b that is closed on the other end side.
  • the lid 31 is a lid that covers the opening 3a of the housing 3, and is made of, for example, a metal material such as iron or aluminum, or a hard resin material.
  • the lid 31 is provided with a through hole through which the shaft 2 passes.
  • the rotor 4 is a rotating body in the motor 1, and includes a yoke 4a and a magnet 4b.
  • the rotor 4 is a so-called inner rotor type which is arranged on the inner peripheral side of the stator 5.
  • the rotor 4 is not limited to the inner rotor type, but may be a so-called outer rotor type arranged on the outer peripheral side of the stator 5.
  • the rotor includes a cylindrical yoke and an annular magnet attached to the outer surface or the inner surface of the yoke.
  • the outer rotor type motor is configured by arranging the stator inside the rotor.
  • the yoke 4a is a cylindrical iron core and is formed of a magnetic member, and the outer surface 2a of the shaft 2 is fixed to the inner surface 4a1 side.
  • the yoke 4a and the shaft 2 may be fixed by, for example, bonding with an adhesive member or the like, or the shaft 2 may be press-fitted and fixed to the yoke 4a.
  • the magnet 4b is a cylindrical permanent magnet having an inner peripheral portion 4b1 and an outer peripheral portion 4b2, and the yoke 4a is fixed to the inner peripheral portion 4b1.
  • the magnet 4b may be formed of a resin member and a magnetic material, a so-called bond magnet, or a plurality of magnets may be arranged on the outer surface 4a2 of the yoke 4a to form the magnet 4b.
  • the yoke 4a and the shaft 2 may be fixed by adhesion using an adhesive member or the like, or may be press-fitted and fixed.
  • the stator 5 is a cylindrical magnetic member, and is formed of a plate-shaped metal member such as a soft magnetic steel plate such as a silicon steel plate or an electromagnetic steel plate. Specifically, the stator 5 is formed by stacking a plurality of plate-shaped metal members in the axial direction of the shaft 2.
  • the inner circumference of the stator 5 has a plurality of teeth wound with a coil (not shown).
  • a magnetic gap is formed between the plurality of teeth and the magnet 4b. That is, the stator 5 forms a magnetic field for rotating the rotor 4 by sequentially supplying an alternating current supplied from the outside to the coils wound around each tooth.
  • the bearing 6 is, for example, a rolling bearing, is arranged to face the rotor 4 in the axial direction of the shaft 2, and rotatably supports the shaft 2.
  • the bearing 6 includes a first bearing 6a and a second bearing 6b.
  • the shaft 2 described above is inserted into the first bearing 6a and the second bearing 6b.
  • the shaft 2 is press-fitted into the first bearing 6a.
  • the second bearing 6b is inserted into the shaft 2 so as to be displaceable or slidable.
  • the first bearing 6 a is arranged on the lid 31 side with respect to the rotor 4 and is fixed to the lid 31. Specifically, the first bearing 6a is fixed to the lid portion 31 by adhesion or press fitting. This can prevent the first bearing 6a from being displaced with respect to the housing 3 due to, for example, vibration of the vehicle.
  • the second bearing 6b is arranged on the bottom 3b side of the housing 3 with respect to the rotor 4, and is fixed to the bottom 3b. Specifically, the second bearing 6b is fixed to the bottom portion 3b of the housing 3 by adhesion or press fitting. This can prevent the second bearing 6b from being displaced with respect to the housing 3 due to, for example, vibration of the vehicle.
  • the spring member 7 is arranged between the rotor 4 and the second bearing 6b, and one end thereof is fixed to the rotor 4.
  • the spring member 7 may be arranged between the rotor 4 and the first bearing 6a. As described above, since one end of the spring member 7 is fixed to the rotor 4, the spring member 7 is prevented from violently vibrating, and thus the contact between the spring member 7 and the shaft 2 is suppressed. It is possible to suppress damage (wear) on the outer surface 2a of the shaft 2.
  • the spring member 7 will be further described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 is a perspective view of the rotor 4 and the spring member 7 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the motor 1 according to the embodiment. In FIG. 3, the fixing portions of the rotor 4 and the spring member 7 are shown in an enlarged manner.
  • a recess 41 is formed on the end surface 4d on the spring member 7 side (the surface of the other end facing the spring member 7). Then, the spring member 7 is fixed by fitting one end portion 7 a (see FIG. 4) into the recess 41 of the rotor 4.
  • the recess 41 includes the other end of the yoke 4a (the end on the side of the spring member 7) and the other end of the magnet 4b (on the side of the spring member 7) having different heights in the axial direction.
  • a step 4c is provided between the other end of the yoke 4a and the other end of the magnet 4b in the radial direction.
  • the yoke 4a of the rotor 4 has a protruding portion 41a that protrudes toward the spring member 7 on the Z axis negative direction side.
  • the magnet 4b of the rotor 4 projects toward the spring member 7 with respect to a portion (non-projection portion) of the yoke 4a other than the projection portion 41a. That is, the recessed portion 41 is configured as a recessed portion having the protruding portion 41a of the yoke 4a and the inner peripheral portion 4b1 of the magnet 4b as the side wall and the non-projecting portion of the yoke 4a as the bottom surface.
  • the rotor 4 does not need to have the recess 41 as long as it has at least the protrusion 41a. That is, the magnet 4b does not have to protrude from the non-projecting portion of the yoke 4a, and for example, the end surface of the magnet 4b (the surface of the other end facing the spring member 7) and the end surface of the non-projecting portion (facing the spring member 7).
  • the end surface of the non-protruding portion may be closer to the spring member 7 than the end surface of the magnet 4b.
  • the second bearing 6b includes an inner ring 61b, an outer ring 62b, and a ball portion 63b.
  • a predetermined gap is provided between the inner ring 61b and the shaft 2 in the radial direction.
  • the inner ring 61b is displaceable or slidable with respect to the shaft 2, and the spring force of the spring member 7 acts on the inner ring 61b.
  • the inner ring 61b is in contact with the outer ring 62b via the ball portion 63b by the urging force of the spring member 7, and is a part that rotates in contact with the rotating shaft 2.
  • the outer ring 62b is a portion fixed to the bottom portion 3b (see FIG. 2) of the housing 3.
  • the ball portion 63b has a plurality of balls arranged side by side in the radial direction of the shaft 2 and is arranged between the inner race 61b and the outer race 62b.
  • the other end 7b of the spring member 7 is connected to the inner ring 61b of the second bearing 6b via the resin member 8.
  • the resin member 8 has a flat plate shape and an annular shape, and functions as a slip stopper for the spring member 7. As a result, the spring member 7 rotates in conjunction with the rotation of the shaft 2, the rotor 4, and the inner ring 61b.
  • the spring member 7 and the resin member 8 and the resin member 8 and the inner ring 61b may be fixed by, for example, an adhesive member.
  • the spring member 7 is arranged between the rotor 4 and the second bearing 6b to bias the rotor 4 against the second bearing 6b in the axial direction.
  • the spring member 7 can apply a preload or preload to the second bearing 6b. Therefore, for example, even when vibration of the vehicle or the like propagates, the inner member 61b and the ball portion 63b can be pressurized or preloaded. Since the outer ring 62b and the outer ring 62b are in contact with each other, the rotation of the shaft 2 can be stabilized.
  • the spring members 7 are formed in a substantially conical shape and have an unequal pitch.
  • the shape of the spring member 7 will be specifically described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the spring member 7 according to the embodiment.
  • a gap is provided between the spring member 7 and the outer surface 2a of the shaft 2 in the radial direction. Accordingly, even if the spring member 7 swings in the radial direction of the shaft 2 due to, for example, vibration of the vehicle, contact between the spring member 7 and the shaft 2 can be suppressed, and thus wear of the shaft 2 can be suppressed. it can.
  • the metal wire 9 is spirally formed along the outer surface of the shaft 2, and the outer diameter W1 of the spring member 7 on the rotor 4 side, which is the Z-axis positive direction side, is It is larger than the outer diameter W2 of the spring member 7 on the side of the second bearing 6b that is the Z-axis negative direction side.
  • the spring member 7 has a substantially conical shape, and the outer diameter of the spring member 7 gradually increases from the second bearing 6b toward the rotor 4.
  • the center of vibration of the spring member 7 in the radial direction can be shifted to the rotor 4 side. That is, since the center of vibration can be shifted to a position where the gap between the spring member 7 and the shaft 2 is wider, the contact between the spring member 7 and the shaft 2 can be further suppressed.
  • the spring member 7 is formed of at least one wire (metal wire 9) that is spirally wound, and in the axial direction, a space between a part of the wound metal wire 9 and another part ( The pitch) is uneven.
  • the pitch P1 of the metal wire 9 on the rotor 4 side is longer than the pitch P2 of the metal wire 9 on the second bearing 6b side. More specifically, starting from the one end 7a on the rotor 4 side and measuring the center-to-center spacing between the lines toward the other end 7b on the second bearing 6b side, the rotor 4 in the spring member 7 is measured. The pitch of the metal wires 9 gradually decreases from the side toward the second bearing 6b.
  • the spring member 7 has one end portion 7a on the rotor 4 side, the other end portion 7b on the second bearing 6b side, and the one end portion 7a on the rotor 4 side and the second bearing 6b side in the axial direction. And a central portion 7c between the other end portion 7b.
  • the number N of turns of the metal wire 9 forming the spring member 7 between the other end portion 7b on the second bearing 6b side and the central portion 7c is between the one end portion 7a on the rotor side and the central portion 7c.
  • the number of turns of the metal wire 9 forming the spring member 7 is larger than M. In the axial direction, the number of turns of the metal wire 9 gradually increases in the direction from the rotor 4 toward the second bearing 6b.
  • the spring member 7 is a spring having an unequal pitch in which the pitch of the metal wires 9 gradually becomes "P1> P3> P2" toward the one end portion 7a, the central portion 7c, and the other end portion 7b.
  • the spring member 7 is not limited to the unequal pitch in which the pitch of the metal wires 9 gradually decreases from the rotor 4 side toward the second bearing 6b.
  • 6 to 8 are views showing a spring member having an unequal pitch different from the spring member shown in FIG.
  • the pitch P1 of the metal wires 9 on the rotor 4 side may be shorter than the pitch P2 of the metal wires 9 on the second bearing 6b side.
  • the pitch of the metal wires 9 gradually increases toward “P1 ⁇ P3 ⁇ P2” toward the one end portion 7a, the central portion 7c, and the other end portion 7b. It may be a spring having an unequal pitch.
  • the pitch of the metal wires 9 on the rotor 4 side, the pitch of the metal wires 9 on the second bearing 6b side, the metal wire 9 on the rotor 4 side, and the metal wire 9 on the second bearing 6b side may be different from each other. That is, for example, the pitch of the area A, the pitch of the area B, and the pitch of the area C shown in FIG. 5 may be different from each other.
  • the pitch of the metal wires 9 on the rotor 4 side may be different from the pitch of the metal wires 9 on the same second bearing 6b side and the pitch of the metal wires 9 on the central portion 7c side.
  • the pitch of the area B and the pitch of the area C may be the same, and the pitch of the area A may be different from the pitch of the areas B and C.
  • the pitch of the metal wires 9 on the second bearing 6b side may be different from the pitch of the metal wires 9 on the same rotor 4 side and the pitch of the metal wires 9 on the central portion 7c side. That is, the pitch of the area A may be the same as the pitch of the area C, and the pitch of the area B may be different from the pitch of the areas A and C.
  • the pitch of the metal wires 9 on the side of the central portion 7c may be different from the pitch of the metal wires 9 on the side of the same rotor 4 and the pitch of the metal wires 9 on the side of the second bearing 6b. That is, the pitch of the area A and the pitch of the area B may be the same, and the pitch of the area C may be different from the pitch of the areas A and B. Further, the pitch of the metal wires may be set to change discontinuously in the (5) axial direction. For example, in the spring member 7, as shown in FIG. 7, the pitch of the metal wires 9 becomes shorter as “P1> P3” from the one end portion 7a toward the central portion 7c, and from the central portion 7c toward the other end portion 7b.
  • the pitch of the metal wires 9 may be as long as "P3 ⁇ P2", and the pitch may discontinuously change to "P1> P2> P3". Further, for example, in the spring member 7, as shown in FIG. 8, the pitch of the metal wires 9 changes from “P1> P4> P3> P5 ⁇ P2” toward the second bearing 6b side, Further, it may be a spring of “P1> P4> P2> P3> P5”, and the pitches are unequal pitches that change discontinuously. The discontinuous unequal pitch as shown in FIG.
  • the spring member 7 has a substantially conical shape in which the outer diameter decreases from the one end 7a to the other end 7b, but is not limited to this.
  • 9, 10 and 11 are views showing modified examples of the spring member.
  • the spring member 7 may have a substantially conical shape whose outer diameter increases from the one end portion 7a toward the other end portion 7b.
  • FIG. 9 shows the spring member 7 having an unequal pitch in which the pitch of the metal wires 9 gradually becomes “P1 ⁇ P3 ⁇ P2” toward the one end portion 7a, the central portion 7c, and the other end portion 7b. .
  • the spring member 7 is not limited to the substantially conical shape.
  • the spring member 7 may have a stepped shape in which the outer diameter gradually changes from the second bearing 6b toward the rotor 4 side (toward the negative direction of the Z axis).
  • FIG. 10 illustrates the spring member 7 in which the outer diameter X of the first step spring on the Z axis positive direction side is larger than the outer diameter Y of the second step spring on the Z axis negative direction side.
  • the spring member 7 has the longest center outer diameter in the axial direction, and is directed toward the ends (the one end 7a and the other end 7b) (Z-axis positive direction and Z-axis negative direction). It may be a so-called barrel-shaped spring member whose outer diameter gradually decreases (toward).
  • the spring member 7 may have any shape as long as a gap can be secured between the spring member 7 and the shaft 2.
  • the spring member 7 is not limited to the unequal pitch spring and the conical spring. 12 to 14 are views showing another modification of the spring member. From the viewpoint of suppressing the occurrence of surging, the spring member 7 may be a non-linear spring in which the load and the deflection (displacement amount) of the spring do not have a direct proportional relationship, as shown in FIG. In FIG. 12, the load characteristic of the linear spring is shown by a dotted line, and the load characteristic of the non-linear spring is shown by a solid line and an alternate long and short dash line.
  • the unequal pitch spring, the conical spring, the stepped spring, the barrel-shaped spring, and the like described above are examples of the non-linear spring.
  • the spring member 7 has a constant outer diameter as shown in FIG. 13, but may be a taper spring having a different wire diameter.
  • the spring member 7 may be a non-linear spring in which springs having different spring constants are combined.
  • the spring member 7 has a constant outer diameter and an equal pitch, but a spring 70 having a good tenacity and a spring 71 having a great repulsive force are formed by a rubber ring 72 as a connecting member. It may be a connected piece.
  • the spring 70 and the spring 71 can be obtained by changing the annealing method.
  • the spring member 7 may be a spring in which the spring 70 having a good tenacity and the spring 71 having a great repulsive force are integrated with each other without the rubber ring 72.
  • the spring member 7 may be a non-linear spring in which springs having different pitches P3 and P4 are combined with the pitches P1 and P2 shown in FIG.
  • the spring members 7 are shown to have unequal pitches, but the spring members 7 may have substantially the same pitch, that is, evenly spaced pitches. That is, the spring member 7a may be a linear spring as long as the one end portion 7a of the spring member 7 is fixed to the rotor 4 to sufficiently suppress the occurrence of surging.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the positional relationship between the rotor 4 and the spring member 7 according to the embodiment.
  • the protrusion 41a has a shape that tapers toward the spring member 7, the outer surface 41a1 of the protrusion 41a has an inclined surface, and one end 7a of the spring member 7 is fixed to the inclined surface.
  • the protrusion 41 a has an inclined surface 410 a that tapers toward the spring member 7.
  • the one end portion 7a of the spring member 7 is fixed to the inclined surface 410a.
  • the inclined surface 410a is located at a position corresponding to the outer diameter W1 of the spring member 7 on the one end portion 7a side.
  • the protrusion 41a is fitted inside the spring member 7 by forming the protrusion 41a into a tapered shape by the inclined surface 410a. Thereby, the spring member 7 and the protrusion 41a can be physically fixed.
  • the protruding portion 41a has a stepped shape in which a part of the end surface of the yoke 4a becomes the inclined surface 410a is shown, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 16, for example.
  • the entire end surface of the yoke 4a may be the inclined surface 410a.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the yoke 4a according to the modification.
  • the yoke 4a according to the modification is an inclined surface 410a in which the entire end surface on the rotor 4 side is tapered toward the rotor 4. This makes it possible to correspond to any length of the outer diameter W1 of the spring member 7.
  • the motor 1 includes the shaft 2 as a rotating shaft, the rotor 4, the bearing 6, and the spring member 7.
  • the rotor 4 is fixed to the shaft 2.
  • the bearing 6 is arranged to face the rotor 4 in the rotation axis direction, and rotatably supports the shaft 2.
  • the spring member 7 is arranged between the rotor 4 and the bearing 6, and one end portion 7 a is fixed to the rotor 4. Thereby, the wear of the shaft 2 can be suppressed.
  • FIG. 17 is a sectional view of a motor according to the modification.
  • the same parts as those of the motor 1 shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the Z-axis positive direction side of the shaft 20 projects from the lid portion 32 and serves as an output side to which a power transmission mechanism such as a gear is connected.
  • the Z-axis negative direction side of the shaft 20 is the counter output side and is housed inside the bottom portion 3 b of the housing 3.
  • the opening of the bottom portion 3b is covered with the second lid portion 32.
  • the motor 1a according to the modified example illustrated in FIG. 17 is different from the motor 1 according to the embodiment illustrated in FIG. 2 in that it has a screw 10 and a shaft 20 instead of the shaft 2.
  • these will be mainly described.
  • the screw 10 has a screw portion 10a and a head portion 10b.
  • the head 10b has a flat upper surface and a conical seat surface. That is, the screw 10 shown in FIG. 17 is a flat head screw.
  • a cross hole is formed on the upper surface of the head portion 10b.
  • a hole into which the screw 10 is inserted is formed on the shaft 20 on the side opposite to the output side.
  • the hole 21 of the shaft 20 is an inner wall surface forming the hole.
  • the hole portion 21 has a cylindrical portion 21a forming a cylindrical hole, an internal thread portion 21b having a groove cut to receive the external thread portion 10a, and an inclination corresponding to the inclination of the seat surface of the head portion 10b.
  • the taper surface portion 21c The dimension of the head portion 10b in the Z direction is larger than the dimension of the tapered surface portion 21c in the Z direction.
  • the seat surface of the head portion 10b pushed in the Z-axis positive direction comes into contact with the shaft surface 20c. It is pushed outwards in the radial direction.
  • the tapered surface portion 20c becomes larger, and accordingly, the outer diameter of the shaft 20 becomes larger, and the gap between the shaft 2 and the inner ring 61b becomes gradually narrower.
  • the shaft 2 can be pressed into the inner ring 61b.
  • the degree of fitting can be adjusted by the turning amount of the screw 10.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described components. Further, further effects and modified examples can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

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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

モータ
 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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