JP3723480B2 - モータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器や家電機器等に使用されるモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、図6及び図7に示されているように、従来のモータMは、モータケース100内に配設されたステータSと、このステータSの内側において回転自在に支持されたロータRとから概ね構成されていて、そのうちのステータSは、等角度間隔で中心に向かって放射状に延出した複数本の突極を有するステータコア5と、前記各突極にほぼ均一の幅をもって巻回された励磁コイル6とを備えている。そのステータコア5の中央には、上記ロータRを構成する回転軸2が貫通挿入される軸孔が形成されており、上記ロータRの回転軸2の外周部分に固着された駆動マグネット3と対向するように構成されている。
【0003】
上記回転軸2は、前記モータケース100の両端側に設けられた一対の軸受41,42によって回転自在に支持されており、その回転軸2の一端側は、モータケース100から外方側に突出して出力軸部2aを形成している。
【0004】
このとき、上記モータケース100は、カップ状を呈しており、上記ステータS及びロータRの一部を収納する第1のケース110と、一方の軸受42を保持して前記第1のケース110の開口部を覆う第2のケース120とから構成されている。そして、上記第1のケース110に形成された軸受保持部114は、底面部112よりも軸方向外側に向かって突出するように膨出形成されており、その内部側に第1の軸受41を保持している。また、第2のケース120に形成された軸受保持部124も同様にして、底面部122よりも軸方向外側に向かって突出するように膨出形成されており、その内部側に第2の軸受42を保持している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特に近年になって、産業機器や家電機器等の小型化が進むにつれて、モータ自体の小型化が要求されており、上述した従来のモータMの場合では、モータケース100の底面部112から軸受保持部114が突出した構成になされているため、その分、モータMの全長が長くなってモータMの小型化を阻害する要因となっている。
【0006】
従来より、モータの全長を短縮する手段として、励磁コイル6をステータコア5の突極に巻回した後に励磁コイル6の端面を押圧整形したり、あるいは励磁コイル6の巻回数を少なくするなどして励磁コイル6の軸方向高さを低くするなどして、モータケース100の底面部112,122の位置を軸方向内側に移動させるようにした提案もなされている。
【0007】
しかしながら、上述した従来の提案のように、励磁コイル6の端面を押圧して整形すると、巻回後の作業が必要となるばかりではなく、励磁コイル6が断線する恐れが生じる。また、励磁コイル6の巻回数を少なくすると所望のモータ性能を得られないといった問題もある。
【0008】
本発明は、以上のような実状に鑑み、モータの全長を短くしてモータの小型化を実現することのできるモータを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明にかかるモータでは、ケース体と、そのケース体の一端側開口部を閉塞する底面部と、上記底面部の略中心部分に配置された軸受保持部と、該軸受保持部内に装着された軸受と、その軸受によって回転自在に支承された回転軸と、上記回転軸の外周に取り付けられた駆動マグネットと、該駆動マグネットの半径方向外方側に所定の間隙を介して固定配置されたステータコアと、そのステータコアに巻回された励磁コイルと、を備えたモータにおいて、上記ケース体の底面部における前記励磁コイルと軸方向に対向する部分に、当該底面部を軸方向内側に向かって窪ませた凹陥部が形成され、
その凹陥部の半径方向中心側部分に、前記軸受保持部が連設されていることによって、前記軸受の少なくとも一部が、前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されたものであって、前記励磁コイルは、半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回されていることによって軸方向の端面が中心側に向かって窪むように傾斜する傾斜面を有し、前記ケース体の凹陥部は、前記励磁コイルの傾斜面に沿って軸方向内側に窪んでいるとともに、前記ステータコアは、突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、前記分割コアの各々に前記励磁コイルが巻回されている。
【0010】
すなわち、本発明によれば、ケース体の底面部よりも半径方向内側における励磁コイルとの対向部分に形成された凹陥部の半径方向中心側部分に軸受保持部を配置することによって、ケース体の底面部からの軸受保持部の突出量が最小限に抑えられることとなり、モータの全長を短縮することができる。
【0011】
また、本発明において、前記励磁コイルは半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回されていることによって軸方向の端面が内側に傾斜する傾斜面を有し、前記ケース体の凹陥部は、前記傾斜面に沿って軸方向内側に窪んでいることが好ましい。
【0012】
かかる構成により、周方向における無駄なスペースを生じることなく必要量の励磁コイルをステータコアに巻回できると共に、励磁コイルの軸方向の端面が傾斜面となり、この傾斜面に沿ってケース体の凹陥部を内側に窪ませるため、軸方向におけるスペースが有効に利用されて軸受保持部の突出量を低減できる。その結果、必要なコイル巻回量を維持したままでモータの全長を短縮することができる。
【0013】
また、本発明において、前記ステータコアは突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、前記分割コアの各々に前記励磁コイルが巻回されていることを特徴としている。
【0014】
かかる構成により、各突極へのコイル巻回作業が容易化できるとともに、モータ全体の体積効率が良くて励磁コイルの占積率の高いモータを構成することが可能となる。
【0015】
また、本発明において、前記ケース体は、前記ステータコアを挟んで軸方向の両側にそれぞれ前記底面部、前記凹陥部、及び前記軸受保持部を備え、前記軸受保持部に保持された各軸受は、少なくとも一部が前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されていることを特徴としている。
【0016】
かかる構成により、ケース体の軸方向両端側に保持される各軸受の少なくとも一部がケース体の底面部よりも軸方向内側に位置するので、モータの全長をより一層短縮することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図1乃至図5を参照しながら本発明にかかるモータの実施形態について説明する。なお、図6及び図7に示した従来のモータと共通する機能を有する構成には同一の符号を付して説明する。
【0020】
図1は、本発明にかかるモータM1の第1の実施形態を示した縦断面図である。当該モータM1は、ステータアッセンブリSとその内側に、回転駆動するように配置されたロータアッセンブリRとから概略構成されたインナーロータ型のモータである。
【0021】
図1において、ロータアッセンブリRは、複数の段部を有する回転軸2と、この回転軸2における最も大径部分の外周面に取り付けられた駆動マグネット3とを備えている。回転軸2の図示右側の一端には、後述するケース体1の軸受保持部14に保持された第1の玉軸受41の内輪が装着されている。一方、回転軸2の図示左側の他端側には、第2の玉軸受42の内輪が装着されており、上記回転軸2は、それら第1及び第2の玉軸受41,42によって回転自在に支承されている。また、上述した回転軸2の他端側は、ケース体1よりも軸方向外方に突出して出力軸部2aを形成している。
【0022】
上記ステータアッセンブリSは、図2に示すように、ケース体1の内周壁面に沿って周方向に配置された基部53と、周方向に等角度間隔で上記基部53から中心に向かって放射状に延出した複数本(本形態では、6本)の突極51と、それらの各突極51の内側先端に形成された傘部52とを有するステータコア5を備えており、上記各突極51には、励磁コイル6がそれぞれ巻回されている。また、上記ステータコア5の中心部分には、ロータアッセンブリRの挿入を許容する軸孔が形成されており、上記各傘部52の内周面が、前記駆動マグネット3の外周面と所定の間隙を介して対向している。
【0023】
ここで、当該第1実施形態におけるステータコア5は、各突極51毎に分割された分割コア50を環状に配設することにより構成されている。すなわち、上記各分割コア50は、図3においても示すように、上述した突極51と、その突極51の内端及び外端に形成された傘部52及び基部53とを有するコア板が、軸方向に複数枚積層されることにより形成されている。そして、前述した駆動マグネット3と対面する集磁面を除いたほぼ全面が、インシュレータ54内に収容されて覆われており、上記突極51のリブ部分に対して、前記インシュレータ54を介して励磁コイル6が巻回されている。
【0024】
ここで、上記傘部52がステータコア5の内側に形成されるのに対して基部53はステータコア5の外側に形成されるため、必然的に基部53の周方向の幅は、傘部52の周方向幅よりも長くなっている。そこで、この第1実施形態では、励磁コイル6を半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように整列的に巻回しており、隣接する分割コア50に巻回された励磁コイル6と干渉しない程度に限られたスペースを有効に活用して励磁コイル6の巻回数を多くしている。このように励磁コイル6を半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回すると、図1に示すように、励磁コイル6における軸方向の両端面が、それぞれ内側に傾斜して傾斜面6aが形成されることとなる。
【0025】
一方、上述したように、ケース体1は、前記励磁コイル6を巻回したステータコア5と、回転軸2を支承する1対の玉軸受41,42、及び出力軸部2aを除くロータアッセンブリRを収納しているものであるが、本実施形態におけるケース体1は、第1のケース10及び第2のケース20から構成されている。
【0026】
より具体的には、上記第1のケース10はカップ状を呈し、ステータコア5を囲繞する円筒部11を備えているとともに、その円筒部11の軸方向一端側(図1の左端側)を閉塞するようにして底面部12が設けられており、その底面部12における半径方向内側の部分、つまり、前記励磁コイル6と軸方向に対向している部分には、軸方向内側に窪む方向に傾斜する壁面からなる凹陥部13が設けられている。そして、その凹陥部13の半径方向中心側部分には、軸受保持部14が連設されており、当該軸受保持部14内に、上述した第1の玉軸受41が装着されている。なお、本実施形態における上記第1及び第2のケース体10,20は、金属板をプレス加工することによりそれぞれ形成されている。
【0027】
このように、上記励磁コイル6を半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回した結果、励磁コイル6の軸方向の両端面が内側に傾斜して傾斜面6aが形成されているのであるが、その励磁コイル6の傾斜面6aに沿って、前記第1のケース10が軸方向内側に窪ませられており、それによって、略すり鉢状の凹陥部13が形成されているとともに、当該凹陥部13の内側に軸受保持部14が連接されている。
【0028】
さらに詳細には、上記軸受保持部14においては、前記凹陥部13の最も内側の部分から軸方向外側に向かって鋭角状に折れ曲がるようにして円筒保持部14aが膨出形成されており、その円筒保持部14aの軸方向端部には、半径方向に延在する平面保持部14bが設けられている。この平面保持部14bは、上述した底面部12よりも軸方向にわずかに突出するよう位置している。
【0029】
そして、上記軸受保持部14の内部には第1の玉軸受41が保持されているが、その玉軸受41は、その大部分が底面部12よりも軸方向内側に位置するように保持されている。すなわち、軸受保持部14を底面部12より軸方向内側に落とし込んで形成したことにより、上述した励磁コイル6の傾斜面6aと回転軸2との間に形成されたスペース内に、第1の玉軸受41の大部分が存在することとなり、その結果、上記底面部12からの軸受保持部14の突出量が最小限に抑えられて、その分、モータM1の全長が短縮される。しかも、上記励磁コイル6は、半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回して占積率を高めているため、モータ効率が十分に確保されている。特に、幾重にも巻回する各層の励磁コイル6を整列巻きすることにより、一層占積率が高まるとともに、凹凸の少ない傾斜面6aが形成される。
【0030】
なお、図1において符号7は、玉軸受41に予圧を付与するための波座金を示している。また、符号8は、励磁コイル6に電力を供給するためのモータ動力線が接続された外部ターミナルを示しており、第1のケース10の円筒部11に設けられた孔を通じてモータの外部に導出されている。
【0031】
一方、上述した第2のケース20は皿状を呈し、締結部材15により第1のケース10の開口部に取り付けられている。この第2のケース20の中央部には、前記底面部21よりも軸方向外側に膨出形成されて第2の玉軸受42を保持する軸受保持部22が設けられている。また、中心には回転軸2の出力軸部2aを突出させる中心孔25が形成されている。
【0032】
以上のように、第1の実施形態にかかるモータM1は、第1のケース10の励磁コイル6との対向部分に凹陥部13を形成しているため、第1のケース10の底面部12からの軸受保持部14の突出量を最小限に抑えられ、モータM1の全長を短縮することができる。
【0033】
また、励磁コイル6は半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなることによって軸方向の端面が内側に傾斜する傾斜面6aを有し、凹陥部13は傾斜面6aに沿って軸方向内側に窪んでいるため、周方向における無駄なスペースを生じることなく必要量の励磁コイル6をステータコア5に巻回できると共に、軸方向におけるスペースが有効に利用されて軸受保持部14の突出量を低減できる。その結果、必要なコイル巻回量を維持したままでモータM1の全長を短縮することができる。
【0034】
さらに、本発明において、ステータコア5は複数個の分割コア50から構成されているため、各突極51へのコイル巻回作業が容易化できるとともに、モータ全体の体積効率が良くて励磁コイル6の占積率の高いモータを構成することができる。
【0035】
図4は、本発明にかかるモータの第2の実施形態を示した縦断面図である。図1に示した第1の実施形態と共通する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0036】
図4において、第2のケース20は底面部22と、該底面部22よりも半径方向内側であってモータM2の内部側(軸方向内側)に窪んだ凹陥部23と、凹陥部23よりもさらに半径方向内側に形成された軸受保持部24を一体的に備えている。凹陥部23は励磁コイル6の傾斜面6aとの対向部分が当該傾斜面6aに沿って軸方向内側に窪んでいて、その内側の軸受保持部24が第2の玉軸受42を保持している。当該第2の玉軸受42は、少なくとも一部が底面部22よりも軸方向内側に位置するように保持されている。なお、第1のケース10は第1の実施形態と同一の構成をなしていて、第1の玉軸受41は第1のケース10の軸受保持部14に保持されている。
【0037】
このように、ケース体1の軸方向両端側に保持される各軸受41,42の少なくとも一部がケース体1の底面部12,22よりも軸方向内側に位置することにより、モータM2の全長をより一層短縮することができる。
【0038】
図5は、本発明の参考実施形態を示した縦断面図である。当該モータM3は、ブラシ付き直流モータであるとともに、インナーロータ型のモータである。
【0039】
図5において、図示下方側が開放状態にある第1のケース10と、この第1のケース10の開放部を閉塞する第2のケース20とによってケース体1が構成されている。第1のケース10の内周面には環状のマグネット3が固着されている。また、ケース体1の内部には回転軸2に嵌合固定されたロータコア5’が内蔵され、このロータコア5’には励磁コイル6’が巻回されている。ロータコア5’の外周面は、前記マグネット3の内周面と適宜の間隔をおいて対向している。回転軸2は、ロータコア5’を貫通して延出しており、回転軸2の図示上端側は第1のケース10に保持された滑り軸受4によりロータコア5’と一体回転可能に軸支され、この滑り軸受4からモータ外部M3に突出した部分が出力軸部2aを構成している。また、回転軸2の下端側部分には前記励磁コイル6’と電気的に接続された整流子ユニット91が挿嵌されている。さらに、第2のケース20にはブラシ92を保持したブラシホルダ93が固定され、当該ブラシ92が前記整子ユニット91に当接して所定の電流を供給している。
【0040】
この参考実施形態において、第1のケース10はカップ状を呈しており、円筒部11と、底面部12と、底面部12よりも半径方向内側における励磁コイル6’との対向部分が軸方向内側に窪んだ凹陥部13と、該凹陥部13よりも半径方向内側に形成された軸受保持部14とを備えている。軸受4は軸方向に分離した2個の軸受部を一体に有し、第1のケース10の底面部12よりも軸方向内側に位置するように保持されていて、その下端側は、ロータコア5’の切欠部5’aにまで侵入している。本実施形態の励磁コイル6’は、前記実施形態の励磁コイル6のようなほぼ均一な傾斜角度の傾斜面を有していないが、励磁コイル6’の端面から内側の側面にかけて半径方向内側に行くほど低くなっている。そして、前記凹陥部13は、励磁コイル6’とロータコア5’と軸受4とで画成される空間に入り込むように窪んでいる。すなわち、凹陥部13を形成するケース内面は、上記励磁コイル6’の図示上面より軸方向下側まで入り込んでいる。その結果、第1のケース10の底面部12からの軸受保持部14の突出量を最小限に抑えることができる。モータM3の全長を短縮することが可能となる。
【0041】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【0042】
たとえば、第1及び第2の実施形態に示したモータM1,M2では、軸受保持部14に保持された第1及び第2の玉軸受41,42によって回転軸2を軸支しているが、これらの玉軸受に替えて焼結含油軸受等の滑り軸受を用いても良い。
【0043】
また、第1及び第2の実施形態に示したモータM1,M2を構成するステータコア5は分割コア50であるが、一体コアを用いても良い。
【0044】
さらに、上記第1乃至第3の実施形態では、ステータアッセンブリSの内側でロータアッセンブリRが回転するインナーロータ型のモータを示したが、アウターロータ型のモータに本発明を適用することもできる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケース体の底面部よりも半径方向内側における励磁コイルとの対向部分に凹陥部を形成し、その半径方向内側に軸受保持部を設けることにより、ケース体の底面部からの軸受保持部の突出量を最小限に抑えることができるため、モータの全長を短縮することができる。
【0046】
また、本発明において、励磁コイルは軸方向の端面が内側に傾斜する傾斜面を有し、ケース体の凹陥部を傾斜面に沿って軸方向内側に窪ませることにより、モータ性能を劣化させることなく、必要なコイル巻回量を維持したままでモータの全長を短縮することができる。
【0047】
また、本発明において、ステータコアは突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、分割コアの各々に励磁コイルが巻回されているので、各突極へのコイル巻回作業が容易化できるとともに、モータ全体の体積効率が良くて励磁コイルの占積率の高いモータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるモータの実施形態1を示す縦断面図である。
【図2】同上実施形態1の横断面図である。
【図3】同上実施形態1における分割コア単体を示す平面図である。
【図4】本発明にかかるモータの実施形態2を示す縦断面図である。
【図5】 本発明にかかるモータの参考実施形態を示す縦断面図である。
【図6】従来のモータを示す縦断面図である。
【図7】同上従来のモータの横断面図である。
【符号の説明】
1 ケース体
2 回転軸
3 駆動マグネット
4,41,42 軸受
5 ステータコア
5’ ロータコア
6,6’ 励磁コイル
6a 傾斜面
10 第1のケース
12 底面部
13 凹陥部
14 軸受保持部
20 第2のケース
50 分割コア
51 突極
M1,M2,M3 モータ
R ロータアッセンブリ
S ステータアッセンブリ
Claims (2)
- ケース体と、そのケース体の一端側開口部を閉塞する底面部と、上記底面部の略中心部分に配置された軸受保持部と、該軸受保持部内に装着された軸受と、その軸受によって回転自在に支承された回転軸と、上記回転軸の外周に取り付けられた駆動マグネットと、該駆動マグネットの半径方向外方側に所定の間隙を介して固定配置されたステータコアと、そのステータコアに巻回された励磁コイルと、を備えたモータにおいて、
上記ケース体の底面部における前記励磁コイルと軸方向に対向する部分に、当該底面部を軸方向内側に向かって窪ませた凹陥部が形成され、
その凹陥部の半径方向中心側部分に、前記軸受保持部が連設されていることによって、前記軸受の少なくとも一部が、前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されたものであって、
前記励磁コイルは、半径方向外側に向かうほど巻回数が多くなるように巻回されていることによって軸方向の端面が中心側に向かって窪むように傾斜する傾斜面を有し、
前記ケース体の凹陥部は、前記励磁コイルの傾斜面に沿って軸方向内側に窪んでいるとともに、
前記ステータコアは、突極ごとに周方向に分割された複数個の分割コアを環状に配置して構成され、前記分割コアの各々に前記励磁コイルが巻回されていることを特徴とするモータ。 - 前記ケース体は、前記ステータコアを挟んで軸方向の両側にそれぞれ前記底面部、前記凹陥部、及び前記軸受保持部を備え、前記軸受保持部に保持された各軸受は、少なくとも一部が前記底面部よりも軸方向内側に位置するように保持されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
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