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
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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 US17/285,642 priority Critical patent/US11870321B2/en
Priority to JP2020554804A priority patent/JP7127147B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means 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
    • H02K5/1732—Means 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; 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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