JP2011193648A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストダウンする。
【解決手段】本発明の回転電機10は、環状のアーマチャ16と、アーマチャ16における軸方向一方側の端面上にアーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材18と、アーマチャ16及びインサート部材18の内側に挿通された軸部48と、軸部48の周囲に形成されてアーマチャ16における軸方向他方側の端面を支持するフランジ部50と、フランジ部50から軸部48の軸方向一方側に延出されてアーマチャ16及びインサート部材18の内側に嵌入されたボス部52とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材20と、軸部48の軸方向におけるモータハウジング12の底部32とインサート部材18との間に設けられ、アーマチャ16をフランジ部50側へ押圧する押圧部材26とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の回転電機10は、環状のアーマチャ16と、アーマチャ16における軸方向一方側の端面上にアーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材18と、アーマチャ16及びインサート部材18の内側に挿通された軸部48と、軸部48の周囲に形成されてアーマチャ16における軸方向他方側の端面を支持するフランジ部50と、フランジ部50から軸部48の軸方向一方側に延出されてアーマチャ16及びインサート部材18の内側に嵌入されたボス部52とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材20と、軸部48の軸方向におけるモータハウジング12の底部32とインサート部材18との間に設けられ、アーマチャ16をフランジ部50側へ押圧する押圧部材26とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、回転電機に関する。
特許文献1には、プリントコイルを有して構成されたロータと、このロータを回転可能に支持するシャフトとを備えたプリントモータが開示されている。
しかしながら、この種の回転電機において、シャフトが金属製とされていた場合に、シャフトにボールベアリングやその他の部品を組み付けるための加工をしたり、シャフトと電気導通部との絶縁のための処理をしたりすると、コストアップとなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、コストダウンすることができる回転電機を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の回転電機は、有底筒状のモータハウジングと、前記モータハウジングの内部に回転可能に収容された環状のアーマチャと、前記アーマチャにおける軸方向一方側の端面上に前記アーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材と、前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に挿通された軸部と、前記軸部の周囲に形成されて前記アーマチャにおける軸方向他方側の端面を支持するフランジ部と、前記フランジ部から前記軸部の軸方向一方側に延出されて前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に嵌入されたボス部とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材と、前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記インサート部材との間に設けられ、前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧する押圧部材と、を備えている。
この回転電機によれば、回転軸部材は、全体が樹脂成形によって形成されている。従って、回転軸部材の樹脂成形時に軸部、フランジ部、ボス部等の機能部を回転軸部材に一体に形成することができ、追加工の必要が無いので、コストダウンすることができる。
また、アーマチャ、インサート部材、押圧部材を軸部の軸方向一方側から順に回転軸部材に組み付けることができるので、例えば、アーマチャを回転軸部材に組み付ける前に、アーマチャにインサート部材やその他の部材を組み付ける(サブアッセンブリ化する)必要が無い。従って、組付工数を低減することができるので、このことによっても、コストダウンすることができる。
請求項2に記載の回転電機は、請求項1に記載の回転電機において、前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記押圧部材との間に設けられ、前記モータハウジングに対して前記軸部を回転可能に支持する軸受部材を備え、前記押圧部材が、前記軸受部材に対して前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧する構成とされている。
この回転電機によれば、アーマチャ、インサート部材、押圧部材に加えて、軸受部材も軸部の軸方向一方側から回転軸部材に組み付けることができる。また、押圧部材は、軸受部材に対してアーマチャをフランジ部側へ押圧しているので、その反力として、軸受部材に対して予圧を与えることができる。
請求項3に記載の回転電機は、請求項1又は請求項2に記載の回転電機において、前記インサート部材の内周部に、係合部が形成され、前記ボス部の外周部に、前記被係合部と係合されて前記インサート部材を前記回転軸部材に一体回転可能に固定する被係合部が形成された構成とされている。
この回転電機によれば、インサート部材の内周部に形成された係合部と、ボス部の外周部に形成された被係合部とが係合されることにより、インサート部材を回転軸部材に一体回転可能に固定することができ、インサート部材の回転軸部材に対する空転を抑制することができる。
請求項4に記載の回転電機は、請求項3に記載の回転電機において、前記インサート部材における前記アーマチャ側の端面に、多数の凸部が形成された構成とされている。
この回転電機によれば、インサート部材におけるアーマチャ側の端面には、多数の凸部が形成されている。従って、この多数の凸部によりインサート部材とアーマチャとの間の摩擦抵抗が高められると共に、例えば、アーマチャの表面に形成されたコイルパターン間の凹部にこの凸部が食い込むことにより、アーマチャを回転軸部材と一体に回転させることができる。
請求項5に記載の回転電機は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の回転電機において、前記モータハウジングの開口を塞ぐと共に、前記モータハウジングとで内部にモータ収容空間を構成するエンドハウジングを備え、前記回転軸部材に、前記モータ収容空間に設けられ、前記回転軸部材の回転に伴って前記モータ収容空間に空気流れを形成する複数の冷却フィンが形成された構成とされている。
この回転電機によれば、回転軸部材が回転されたときには、この冷却フィンによってモータ収容空間に空気流れを形成することができるので、モータ収容空間に配置された部材を冷却することができる。
請求項6に記載の回転電機は、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の回転電機において、前記モータハウジングの開口を塞ぐエンドハウジングと、前記エンドハウジングに固定された外輪と、前記外輪の内側に配置されたボールと、前記ボールを介して前記外輪に回転可能に支持されると共に前記軸部の軸方向他方側に一体回転可能に固定された内輪と、前記内輪の内側で且つ前記ボールよりも前記軸部の軸方向一方側に配置されると共に前記外輪に固定された板状の鋼板シールドとを有するボールベアリングと、を備え、前記軸部に、前記内輪を前記軸部の軸方向一方側から支持すると共に、前記内輪よりも大径とされて、前記鋼板シールドの一部と前記ボールベアリングの径方向にオーバラップする段部が形成された構成とされている。
この回転電機によれば、ボールベアリングの鋼板シールドと、軸部に形成された段部とでラビリンス構造が構成されるので、ボールベアリングの内側に異物が侵入することを抑制することができる。
請求項7に記載の回転電機は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の回転電機において、前記アーマチャが、コイルパターンを有するプリントコイルとされた構成とされている。
この回転電機によれば、アーマチャは、コイルパターンを有するプリントコイルとされているので、回転電機を軸方向に小型化することができる。
以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。
図1、図2に示される本発明の一実施形態に係る回転電機10は、所謂、プリントモータとされており、モータハウジング12と、エンドハウジング14と、アーマチャ16と、インサート部材18と、回転軸部材20と、一対のボールベアリング22,24と、押圧部材26と、マグネット28と、ブラシ装置30とを備えている。
モータハウジング12は、底部32と円筒部34とを有する有底筒状に形成されており、底部32の中央部には、凹状の軸受収容部38が形成されている。
エンドハウジング14は、モータハウジング12の開口を塞ぐ大きさを有する概略円盤状に形成されており、その中央部には、凹状の軸受収容部40が形成されている。このエンドハウジング14及び上述のモータハウジング12は、後述する如く互いに組み付けられた状態では、その内部にモータ収容空間42を構成するようになっている。
アーマチャ16は、積層された複数のコイルパターンを有するプリントコイルとされており、板状且つ円環状に形成されている。
インサート部材18は、絶縁性を有する樹脂成形品によって構成されており、図3,図4に示されるように、板状且つ円環状に形成されている。このインサート部材18の内周部には、その接線方向と平行な方向に延びる係合部としての直線部44が周方向に複数形成されている。また、このインサート部材18は、図1に示されるように、アーマチャ16における軸方向一方側(Z1側)の端面16A上に、このアーマチャ16と同軸状に設けられるものであり、そのアーマチャ16側(軸方向他方側(Z2側))の端面には、図4に示されるように、多数の凸部46が形成されている。
図5〜図10に示されるように、回転軸部材20は、樹脂成形によって形成された樹脂製とされており、軸部48と、フランジ部50と、ボス部52と、複数の冷却フィン54とを一体に有している。軸部48は、内部に孔部56を有する概略円筒状に形成されており、その軸方向一方側(Z1側)の端部には、例えばファン等の被固定部材と係合されてこの被固定部材の空転を抑制する一対の面取り部58が形成されている。
フランジ部50は、軸部48の周囲に円環状に形成されており、ボス部52は、フランジ部50から軸部48の軸方向一方側に延出されている。このフランジ部50及びボス部52は、軸部48から放射状に延びる複数の連結部60によって軸部48と連結されている。
また、ボス部52は、フランジ部50の周方向に沿って環状に形成されると共に、フランジ部50よりも小径に形成されている。そして、このボス部52の外周部における軸方向一方側には、その接線方向と平行な方向に延びる被係合部としての面取り部62が周方向に複数形成されている。この複数の面取り部62は、上述のインサート部材18の内周部に形成された複数の直線部44(図3,図4参照)と係合可能に構成されており、この複数の面取り部62が複数の直線部44と係合されることにより、インサート部材18が回転軸部材20に一体回転可能に固定されるようになっている(図2参照)。
複数の冷却フィン54は、フランジ部50から軸部48の軸方向他方側(Z2側)に延出されており、フランジ部50の周方向に互いに間隔を空けて形成されている。この複数の冷却フィン54は、回転軸部材20の回転に伴って、周囲に空気流れを形成することができるように構成されている。
図11,図12に示されるように、押圧部材26は、バネワッシャによって構成されており、円環状の本体部64と、この円環状の本体部64から延出する複数の弾性片66とを有している。
図1,図2に示されるように、マグネット28は、円環状に形成されており、その中央部に形成された孔部68は、上述のボールベアリング24を挿通できると共に、複数の冷却フィン54を収容できる大きさで形成されている。また、孔部68の一部には、径方向外側に向けて切り欠かれた切欠部70が形成されている。
また、図13の要部拡大図である図14に示されるように、上述のアーマチャ16の軸方向の厚さT1と、フランジ部50の表面から面取り部62の表面までの高さH1との関係は、T1>H1に設定されている。
さらに、アーマチャ16の軸方向の厚さT1と、インサート部材18の軸方向の厚さT2との合計T1+T2と、フランジ部50の表面から面取り部62の表面までの高さH1と、面取り部62の表面からボス部52の端面までの高さH2の合計H1+H2との関係は、T1+T2>H1+H2に設定されている。
また、ボールベアリング24は、より具体的には、図1に示される外輪72と、ボール74と、内輪76を有している。ボール74は、外輪72の内側に配置されており、内輪76は、ボール74を介して外輪72に回転可能に支持されている。また、ボールベアリング24は、外輪72と、ボール74と、内輪76の他に、図15に示されるように、鋼板シールド78を有している。この鋼板シールド78は、内輪76の内側に配置されると共に、上述の外輪72(図1参照)に固定されている。
一方、軸部48には、ボールベアリング24の内輪76を軸部48の軸方向一方側(Z1側)から支持する段部80が形成されている。この段部80は、ボールベアリング24の内輪76よりも大径とされると共に、鋼板シールド78の一部とボールベアリング24の径方向にオーバラップするように構成されている(オーバラップ長はL)。
そして、上記各構成からなる回転電機10は、次の要領で組み立てられている。
つまり、先ず、図2に示されるように、エンドハウジング14にブラシ装置30が組み付けられると共に、エンドハウジング14におけるモータハウジング12側の端面にマグネット28が組み付けられる。
次いで、ボールベアリング24が軸受収容部40に収容されると共に、このボールベアリング24の内輪76の内側に軸部48の軸方向他方側(Z2側)が圧入され、内輪76が軸部48の軸方向他方側に一体回転可能に固定される。
また、アーマチャ16、インサート部材18、押圧部材26、ボールベアリング22が軸部48の軸方向一方側(Z1側)から順に回転軸部材20に組み付けられる。
つまり、アーマチャ16の内側にボス部52が嵌入されると共に、このアーマチャ16における軸方向他方側の端面がフランジ部50によって支持される。また、インサート部材18の内側にボス部52が嵌入されると共に、このインサート部材18に形成された複数の直線部44とボス部52に形成された複数の面取り部62が係合されて、インサート部材18が回転軸部材20に一体回転可能に固定される。さらに、押圧部材26に形成された複数の弾性片66の内側に軸部48が挿通されて、押圧部材26が軸部48に装着される。また、ボールベアリング22の内輪84の内側に軸部48の軸方向一方側が圧入される。
そして、モータハウジング12が軸部48の軸方向一方側からエンドハウジング14に組み付けられると共に、ボールベアリング22が軸受収容部38に収容される。以上により、回転電機10が完成される。
なお、上記組付順序は、一例であり、適宜入替可能であることは勿論である。
そして、上記要領で組み付けられた回転電機10では、図1に示されるように、アーマチャ16がマグネット28と軸方向に対向した状態でモータハウジング12の内部に回転可能に収容されている。また、ブラシ装置30に備えられたブラシ88が切欠部70を通じてアーマチャ16側に突出され、アーマチャ16における軸方向他方側の端面(コイルパターン形成面)に当接されている。
さらに、アーマチャ16、インサート部材18、マグネット28の内側に軸部48が挿通され、この軸部48の軸方向両側がボールベアリング22,24によって回転可能に支持されている。また、この軸部48の軸方向一方側の端部は、軸受収容部38よりも外部に突出されている。
さらに、軸受部材としてのボールベアリング22は、軸部48の軸方向におけるモータハウジング12の底部32(軸受収容部38の底部)と押圧部材26との間に設けられ、押圧部材26は、軸部48の軸方向におけるボールベアリング22とインサート部材18との間に設けられている。そして、押圧部材26は、ボールベアリング22に対してアーマチャ16をフランジ部50側(Z2側)へ押圧している。
また、インサート部材18は、軸部48の軸方向における押圧部材26とアーマチャ16との間に設けられており、押圧部材26によってアーマチャ16における軸方向一方側の端面に押圧されている。
また、図15に示されるように、鋼板シールド78は、ボール74よりも軸部48の軸方向一方側(Z1側)に配置され、この鋼板シールド78と段部80とによってL字状のラビリンス構造82(迷路状の通路)が構成されている。
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
この回転電機10によれば、回転軸部材20は、全体が樹脂成形によって形成されている。従って、回転軸部材20の樹脂成形時に軸部48、フランジ部50、ボス部52等の機能部を回転軸部材20に一体に形成することができ、追加工の必要が無いので、コストダウンすることができる。
また、アーマチャ16、インサート部材18、押圧部材26、ボールベアリング22を軸部48の軸方向一方側(Z1側)から順に回転軸部材20に組み付けることができるので、例えば、アーマチャ16を回転軸部材20に組み付ける前に、アーマチャ16にインサート部材18やその他の部材を組み付ける(サブアッセンブリ化する)必要が無い。従って、組付工数を低減することができるので、このことによっても、コストダウンすることができる。
また、押圧部材26は、ボールベアリング22に対してアーマチャ16をフランジ部50側(Z2側)へ押圧しているので、その反力として、ボールベアリング22に対して予圧を与えることができる。
さらに、インサート部材18の内周部に形成された直線部44と、ボス部52の外周部に形成された面取り部62とが係合されることにより、インサート部材18を回転軸部材20に一体回転可能に固定することができ、インサート部材18の回転軸部材20に対する空転を抑制することができる。
また、インサート部材18におけるアーマチャ16側の端面には、多数の凸部46が形成されている。従って、この多数の凸部46によりインサート部材18とアーマチャ16との間の摩擦抵抗が高められると共に、例えば、アーマチャ16の表面に形成されたコイルパターン17間の凹部19にこの凸部46が食い込むことにより(図16参照)、アーマチャ16を回転軸部材20と一体に回転させることができる。
また、回転軸部材20が回転されたときには、この冷却フィン54によってモータ収容空間42に空気流れを形成することができるので、モータ収容空間42に配置された部材(この場合、ボールベアリング24や、ブラシ88や、アーマチャ16におけるブラシ88との摺接面など)を冷却することができる。
また、ボールベアリング24の鋼板シールド78と、軸部48に形成された段部80とでラビリンス構造82が構成されているので、ボールベアリング24の内側に異物が侵入することを抑制することができる。
また、アーマチャ16は、コイルパターンを有するプリントコイルとされているので、回転電機10を軸方向に小型化することができる。
次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態において、軸部48の軸方向一方側の端部には、二つの面取り部58が形成されていたが、この軸部48の軸方向一方側の端部に固定される被固定部の種類に応じて面取り部58の数が変更されても良い。つまり、例えば、図17に示されるように、面取り部58は、二つ以上(この場合、三つ)形成されていても良い。
また、上記実施形態において、押圧部材26は、バネワッシャによって構成されていたが、アーマチャ16をフランジ部50側へ押圧する部材であれば、バネワッシャ以外でも良い。
また、上記実施形態では、インサート部材18の内周部に形成された複数の直線部44と、ボス部52の外周部に形成された複数の面取り部62とが係合されることにより、インサート部材18が回転軸部材20に一体回転可能に固定されていたが、その他の係合構造によりインサート部材18が回転軸部材20に一体回転可能に固定されていても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
10・・・回転電機、12・・・モータハウジング、14・・・エンドハウジング、18・・・アーマチャ、18・・・インサート部材、20・・・回転軸部材、22・・・ボールベアリング(軸受部材)、24・・・ボールベアリング、26・・・押圧部材、28・・・マグネット、30・・・ブラシ装置、32・・・底部、34・・・円筒部、38・・・軸受収容部、40・・・軸受収容部、42・・・モータ収容空間、44・・・直線部(係合部)、46・・・凸部、48・・・軸部、50・・・フランジ部、52・・・ボス部、54・・・冷却フィン、56・・・孔部、58・・・面取り部、60・・・連結部、62・・・面取り部(被係合部)、64・・・本体部、66・・・弾性片、68・・・孔部、70・・・切欠部、72,86・・・外輪、74・・・ボール、76,84・・・内輪、78・・・鋼板シールド、80・・・段部、82・・・ラビリンス構造、88・・・ブラシ
Claims (7)
- 有底筒状のモータハウジングと、
前記モータハウジングの内部に回転可能に収容された環状のアーマチャと、
前記アーマチャにおける軸方向一方側の端面上に前記アーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材と、
前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に挿通された軸部と、前記軸部の周囲に形成されて前記アーマチャにおける軸方向他方側の端面を支持するフランジ部と、前記フランジ部から前記軸部の軸方向一方側に延出されて前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に嵌入されたボス部とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材と、
前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記インサート部材との間に設けられ、前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧する押圧部材と、
を備えた回転電機。 - 前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記押圧部材との間に設けられ、前記モータハウジングに対して前記軸部を回転可能に支持する軸受部材を備え、
前記押圧部材は、前記軸受部材に対して前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧している、
請求項1に記載の回転電機。 - 前記インサート部材の内周部には、係合部が形成され、
前記ボス部の外周部には、前記被係合部と係合されて前記インサート部材を前記回転軸部材に一体回転可能に固定する被係合部が形成されている、
請求項1又は請求項2に記載の回転電機。 - 前記インサート部材における前記アーマチャ側の端面には、多数の凸部が形成されている、
請求項3に記載の回転電機。 - 前記モータハウジングの開口を塞ぐと共に、前記モータハウジングとで内部にモータ収容空間を構成するエンドハウジングを備え、
前記回転軸部材には、前記モータ収容空間に設けられ、前記回転軸部材の回転に伴って前記モータ収容空間に空気流れを形成する複数の冷却フィンが形成されている、
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の回転電機。 - 前記モータハウジングの開口を塞ぐエンドハウジングと、
前記エンドハウジングに固定された外輪と、前記外輪の内側に配置されたボールと、前記ボールを介して前記外輪に回転可能に支持されると共に前記軸部の軸方向他方側に一体回転可能に固定された内輪と、前記内輪の内側で且つ前記ボールよりも前記軸部の軸方向一方側に配置されると共に前記外輪に固定された板状の鋼板シールドとを有するボールベアリングと、
を備え、
前記軸部には、前記内輪を前記軸部の軸方向一方側から支持すると共に、前記内輪よりも大径とされて、前記鋼板シールドの一部と前記ボールベアリングの径方向にオーバラップする段部が形成されている、
請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の回転電機。 - 前記アーマチャは、コイルパターンを有するプリントコイルとされている、
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の回転電機。
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