JP3503794B2 - モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータのシャフト
を両端において支持する軸受としてボールベアリングを
用いた構成のモータにおいて、ボールベアリングに対し
てロータが変位したときにも、ボールベアリングとロー
タのシャフトとの芯合わせが自動的に調整されるモータ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータにおけるロータシャフトを
支持する軸受には、主として含油軸受が用いられてい
る。この含油軸受は、多孔性の燒結金属製の軸受部材に
潤滑油を含浸させた構成の軸受であり、モータの稼働中
に内部に含浸していた潤滑油の一部が軸受の内面に油膜
をつくることで、高速回転しているシャフト軸支部の潤
滑を確保するようにしたものである。ところで、このよ
うな含油軸受における油膜は経時的に消耗するため、消
耗した分だけ、潤滑油が軸受内部から多孔部分の毛細管
現象により軸受内面に供給されることになる。したがっ
て、この含油軸受の寿命は、含浸されている潤滑油の量
に比例することになり、よって長寿命のモータを必要と
する場合には、必然的に軸受部分の体積を増加せざるを
得ず、この結果モータも大型化するという欠点があっ
た。

【０００３】加えて、この種の含油軸受を用いたモータ
にあっては、理論的に数万時間の寿命が確保できるはず
であるにも拘らず、実際には数千時間で寿命が尽きてし
まうのが実情である。その原因は、モータに何らかの外
力が加わり、軸受に対してロータが変位した場合、軸受
とロータシャフトとの当接箇所が偏向するとともに、局
部的に当接圧力が高くなり、よって当該部分において潤
滑油の消耗が激しくなるためと考えられている。

【０００４】そこで、従来、特に長期間にわたる安定的
な駆動が要請されるモータとして、構成上軸受とロータ
シャフトとの間に芯ずれを生じる変位が発生しても、わ
ずかな変位であればこれを吸収することができ、しかも
大量の潤滑油を保持しなくても長期間にわたって潤滑特
性を維持することのできる、ボールベアリングを軸受に
用いたモータが製造されるようになった。図３は、この
ような軸受としてボールベアリングを用いた従来のモー
タの一例を示すものである。このモータは、ロータ１
と、内部に間隙を持って上記ロータ１を回転自在に収納
するステータ２と、上記ロータ１を収納したステータ２
の両端を塞ぐように取り付けられた取付板３、４とから
概略構成されたものである。

【０００５】上記ロータ１は、シャフト５を中心とした
円柱状の回転対称体であり、周囲には永久磁石が固定さ
れており、この永久磁石により外周面には複数の着磁が
施されている。また、上記ステータ２は、二つのステー
タ部、すなわち、第１のステータ部６と第２のステータ
部７とから構成されている。ここで、第１のステータ部
６は、リング状のコイル８が巻着されるボビン９と、こ
のボビン９の両側に配置されている一対のヨーク１０、
１１とから構成されており、内周面には上記各ヨーク１
０、１１の内周面に形成された複数の極歯が交互に等間
隔に配列されている。同様に、第２のステータ部７は、
リング状のコイル１２が巻着されるボビン１３と、この
ボビン１３の両側に配置されている一対のヨーク１４、
１５とから構成され、内周面には上記各ヨーク１４、１
５の内周面に形成された複数の極歯が交互に等間隔に配
列されている。そして、上記各一対のヨーク１０、１１
および１４、１５は一体となるように圧入されて、ステ
ータ２は円筒状の一体物となっている。

【０００６】また、上記取付板３および４は、それぞれ
中央部に軸受収納凹部３ａ、４ａが形成された金属製円
板状部材であり、それぞれ上記円筒状となったステータ
２の開口部を塞ぐように溶接により固定されている。こ
れら取付板３および４のそれぞれの軸受収納部３ａおよ
び４ａには、ボールベアリング１６および１７が収納、
固定されており、これらボールベアリング１６および１
７には上記ロータ１のシャフト５が挿入されている。な
お、図中符号１８は、ステータ２へ外部電源から電流を
供給するためのプラグ端子である。

【０００７】ちなみに、上記構成からなるモータは、ス
テータ２の側周が露出した構成であるが、この他に、底
部に軸受収納凹部を有する有底円筒状のケースにステー
タを収納し、その開口部を取付板により塞いだ構成のモ
ータもあり、当該ケースを用いた構造のモータにあって
は、図３において、例えば一方の取付板４を円筒状のケ
ースに替え、このケースの開口部に他方の取付板３を固
定したことが異なるだけで、後の構成は同様であるの
で、図示を省略する。そして、これら図３に示すような
一対の取付板をステータに固定する構造のモータと、ス
テータを円筒状のケースに収納し、残りの開口部に取付
板を固定した構造のモータとは、目的に応じて使い分け
られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のステッピン
グモータにおいては、軸受にボールベアリング１６、１
７が使われているため、ロータ１のシャフト５と、ボー
ルベアリング１６、１７を含めた他の部材との間に変位
が生じた場合も、軸受が含油軸受であるモータに比べて
調芯が取れやすい。これは、ボールベアリング１６、１
７に変位力が加わった場合、構造上ボールとそのケーシ
ングとの間で上記歪みを吸収することができるためであ
る。

【０００９】しかしながら、このようなボールベアリン
グの歪み吸収量は、ボールとケーシングとの変位量の範
囲内に限られるために、ごく僅かの量であり、しかもこ
の結果、ベアリング内部のボールとケーシングとの当接
に偏りが生じることになるためにベアリングの寿命を縮
めることになる。特に、図３に示すモータにあっては、
ステータ２が分割されているうえに、さらに一方の取付
板３と上記ステータ２、およびこのステータ２と他方の
取付板４との間の固定が溶接により行われているため
に、組立上、ロータ５のシャフトとボールベアリング１
６、１７との間に比較的大きな変位が生じやすく、この
結果シャフト５の芯合わせに狂いが生じて、モータの特
性を低下させるとともに、その寿命を低減させるという
問題点があった。

【００１０】本発明は、上記従来のモータが有する課題
を有効に解決すべくなされたもので、ロータシャフトと
ボールベアリングとの間に偏芯を誘発する変位力が生じ
た場合も、自動的に調芯を行うことができ、しかもコン
パクト性、経済性を犠牲にすることないモータを提供す
ることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係るモータは、ロータと、内部に間隙を持って上記ロ
ータを回転自在に収納するステータと、上記ロータを収
納したステータの両端に該両端のそれぞれの開口部を塞
ぐように取り付けられている一対の取付板とを有し、上
記各取付板にはロータのシャフトを軸支するボールベア
リングがそれぞれ固定されてなり、少なくとも一方のポ
ールベアリングの周囲に調芯部材が介装されてなるモー
タであって、上記調芯部材が、一方の上記ボールベアリ
ングの全周にわたって連続する一体成形体であり、かつ
上記調芯部材の上記一方のボールベアリングに接する内
面を、上記ロータの軸方向に沿って上記ボールベアリン
グの全周にわたって上記ボールベアリング側に突出する
曲面によって形成することにより、該内面の中央部にお
いて上記調芯部材が周方向に沿った線接触によって上記
ボールベアリングを支承するようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１２】また、請求項２に記載のモータは、ロータ
と、内部に間隙を持って上記ロータを回転自在に収納す
るステータと、上記ロータを収納したステータを内部に
収納する有底円筒状のケースと、上記ステータを内部に
収納した有底円筒状のケースの開口部を塞ぐ取付板とを
有し、上記ケースの底部には、上記ロータのシャフトを
軸支する一方のボールベアリングが固定されるととも
に、上記取付板には上記ロータのシャフトを軸支する他
方のボールベアリングが固定されてなり、かつ上記少な
くとも一方のポールベアリングの周囲に調芯部材が介装
されてなるモータであって、上記調芯部材が、一方の上
記ボールベアリングの全周にわたって連続する一体成形
体であり、かつ上記調芯部材の上記一方のボールベアリ
ングに接する内面を、上記ロータの軸方向に沿って上記
ボールベアリングの全周にわたって上記ボールベアリン
グ側に突出する曲面によって形成することにより、該内
面の中央部において上記調芯部材が周方向に沿った線接
触によって上記ボールベアリングを支承するようにした
ことを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項３に記載のモータは、上記請
求項１または２に記載のモータにおいて、上記調芯部材
が合成樹脂によって成形されていることを特徴とするも
のである。

【００１４】上記請求項１および２に記載のモータにあ
っては、少なくとも一方のボールベアリングが取付板に
固定された調芯部材により支持されており、この調芯部
材のボールベアリングに接する内面を、ロータの軸方向
に沿ってボールベアリング側に突出する曲面に形成する
ことにより、ボールベアリングを調芯部材の内面のほぼ
中央において、上記ボールベアリングの全周にわたって
線接触によって支持しているので、取付板やステータに
対してロータシャフトが正規の軸線位置から傾いた場
合、それに伴って、ボールベアリングも調芯部材の内曲
面に沿って前述の接触状態を保ちつつ全体的に変位する
ことが可能である。したがって、取付板やステータとロ
ータシャフトとの相対変位が生じた場合にも、上記シャ
フトの変位に伴ってボールベアリングも取付板に対して
変位することができ、よってシャフトとボールベアリン
グの芯合わせを自動的に行なうことができる。加えて、
上記調芯部材によって、ボールベアリングの外周のほぼ
中央部を支承しているので、上記ボールベアリングに偏
心した力が作用することがなく、よって上記調芯部材に
よってロータシャフトの芯合わせが自動的に行なえるこ
とと相まって当該モータの使用寿命を大幅に長期化する
ことができる。

【００１５】この際に、特に請求項１に記載のモータで
は、ステータが全体を覆うケーシングによって保護およ
び保持されていないため、請求項２に記載のステータが
ケースで保護、保持されている構成のモータより、より
外力による偏心作用を受けやすく、よってより顕著な効
果が得られる。また、請求項２に記載のモータでは、よ
り一層のモータの信頼性、および長寿命化が図れる。

【００１６】さらに、調芯部材を全周にわたって連続す
る一体成形体によって構成しているので、ベアリングを
均等に支持することができ、よってベアリングの取付板
に対する変位も均等に行うことが可能になるとともに、
配置などの取付作業が容易であるいった効果が得られ
る。

【００１７】また、請求項３に記載のモータにあって
は、上記調芯部材として合成樹脂製のものを用いている
ので、金属などの他の材料に比べて、弾性変形性に富
み、よって調芯部材の内曲面が供するボールベアリング
の可変位性を弾力変形性を、さらに高めることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るモータの一
実施の形態を示すもので、図３に示した従来のモータと
同一構成要素には同一符号を付してその説明を簡略化す
る。本実施形態のモータにおいては、一方の取付板２０
の軸受収納凹部２０ａの内径寸法が従来より大きく設定
され、この凹部２０ａに収納されるボールベアリング１
６との間に調芯部材２１が介装されている。上記調芯部
材２１は、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、ナイ
ロン樹脂、テフロン樹脂などの弾性変形力を有し、金属
との摩擦係数も小さい合成樹脂によって一体に成形され
たリング状のものである。ここで、この調芯部材２１の
内面２２は、内側に向かい中央部分が最も突出する曲面
によって形成されている。この曲面は、断面視において
円弧に形成されており、ボールベアリング１６と、この
調芯部材２１とは、その内面２２において周方向に連続
した線に沿って当接している。

【００１９】以上の構成からなるモータにあっては、調
芯部材２１の内曲面２２が内側に膨出しており、しかも
中央が最も膨出しているため、図２に示すように、この
リング状の調芯部材２１を直径に沿って切断した場合、
対向する内曲面は互いに中央部分が最も接近し、かつ両
開口端部に向かうにしたがって徐々に離間するようにな
っている。このため、図２に示すように、ボールベアリ
ング１６に、上記調芯部材２１に対してその軸線と交差
する方向に外力が働くと、上記ボールベアリング１６が
調芯部材２１の内曲面２２と線接触を維持しながら調芯
部材２１に対して容易に傾斜することができ、この結果
ボールベアリング１６が容易に調芯部材２１に対して傾
斜することができる。

【００２０】しかも、上記調芯部材２１によって、ボー
ルベアリング１６の外周のほぼ中央部を支承しているの
で、上記ボールベアリング１６のケーシングからボール
に対して偏心した力が作用することがなく、よって上記
調芯部材２１によってロータシャフト５の芯合わせが自
動的に行なえることと相まって当該モータの使用寿命を
大幅に長期化することができる。加えて、調芯部材２１
が合成樹脂により形成されているので、金属製のボール
ベアリング１６との摩擦抵抗も少なく、弾性変形も可能
であるため、さらにボールベアリング１６の傾斜が容易
になる。この結果、ロータシャフト５が取付板２０やス
テータ２に対して大きく偏心しても、ボールベアリング
１６とロータシャフト５との芯合わせに狂いが生じるこ
とがない。

【００２１】なお、上記実施の形態の説明においては、
一方のボールベアリング１６のみが調芯部材２１によっ
て支持されている場合についてのみ説明したが、これに
限定されるものではなく、他方のボールベアリング１７
も同時に調芯部材で支持するようにしてもよい。また、
本実施の形態では、ステータ２の両開口部に取付板２０
および４を取り付けた簡単な構造のモータに対して適用
した場合を示したが、ステータがケース内に収納された
比較的外力に強い構成のモータにおいても、同様に適用
することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るモー
タにおいては、少なくとも一方のボールベアリングが取
付板に固定された当該ボールベアリングの全周にわたっ
て連続する一体成形体の調芯部材により支持され、かつ
この調芯部材のボールベアリングに接する内面が、ロー
タの軸方向に沿ってボールベアリング側に突出する曲面
によって形成され、ボールベアリングがその全周にわた
って調芯部材の内面に線接触状態で支承されているの
で、取付板やステータに対してロータシャフトが正規の
軸線位置から傾いた場合にも、これに対応してボールベ
アリングも全体的に同方向に容易に傾くことができ、よ
ってシャフトとボールベアリングの芯合わせを自動的に
行なうことができるとともに、さらに上記調芯部材によ
って、ボールベアリングの外周のほぼ中央部を支承して
いるので、上記ボールベアリングに偏心した力が作用す
ることがなく、この結果当該モータの使用寿命を大幅に
長期化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のモータ断面構成図であ
る。

【図２】図１のモータにおける調芯部材に対するボール
ベアリングの変位状態を示す要部の断面模式図である。

【図３】従来のモータの一例を示す断面構成図である。

【符号の説明】

１ ロータ ２ ステータ ４、２０ 取付板 ５ シャフト １６、１７ ボールベアリング ２１ 調芯部材 ２２ 調芯部材の内面（内曲面）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータと、内部に間隙を持って上記ロー
   タを回転自在に収納するステータと、上記ロータを収納
   したステータの両端に該両端のそれぞれの開口部を塞ぐ
   ように取り付けられている一対の取付板とを有し、上記
   各取付板には上記ロータのシャフトを軸支するボールベ
   アリングがそれぞれ固定されてなり、上記少なくとも一
   方のポールベアリングの周囲に調芯部材が介装されてな
   るモータであって、上記調芯部材は、一方の上記ボールベアリングの全周に
   わたって連続する一体成形体であり、かつ 上記調芯部材
   の上記一方のボールベアリングに接する内面を、上記ロ
   ータの軸方向に沿って上記ボールベアリングの全周にわ
   たって上記ボールベアリング側に突出する曲面によって
   形成することにより、該内面の中央部において上記調芯
   部材が周方向に沿った線接触によって上記ボールベアリ
   ングを支承するようにしたことを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 ロータと、内部に間隙を持って上記ロー
   タを回転自在に収納するステータと、上記ロータを収納
   したステータを内部に収納する有底円筒状のケースと、
   上記ステータを内部に収納した有底円筒状のケースの開
   口部を塞ぐ取付板とを有し、上記ケースの底部には、上
   記ロータのシャフトを軸支する一方のボールベアリング
   が固定されるとともに、上記取付板には上記ロータのシ
   ャフトを軸支する他方のボールベアリングが固定されて
   なり、かつ上記少なくとも一方のポールベアリングの周
   囲に調芯部材が介装されてなるモータであって、上記調芯部材は、一方の上記ボールベアリングの全周に
   わたって連続する一体成形体であり、かつ 上記調芯部材
   の上記一方のボールベアリングに接する内面を、上記ロ
   ータの軸方向に沿って上記ボールベアリングの全周にわ
   たって上記ボールベアリング側に突出する曲面によって
   形成することにより、該内面の中央部において上記調芯
   部材が周方向に沿った線接触によって上記ボールベアリ
   ングを支承するようにしたことを特徴とするモータ。
3. 【請求項３】 上記調芯部材は、合成樹脂によって成形
   されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   モータ。