JP4699348B2 - ベアリングのプレロードを有する電気モータ - Google Patents

Description

本発明は概して電気モータに関し、特にはダイヤフラム・ポンプ等の往復負荷と共に使用されることが意図される電気モータに関する。

電気モータは、摩擦を少なくするためにベアリング、特にボールベアリング等の回転エレメント・ベアリングを使用することが多い。市販のベアリングは、例えばボールと外側レースまたは内側レースとの間であるそれらの個々のコンポーネントの間に幾分かの隙間を有し、これによりある程度の半径方向及び軸方向の遊びを許容している。モータが、特にはダイヤフラム・ポンプによって印加されるもの等の半径方向負荷（即ちモータシャフトの軸に対して垂直）である周期的負荷に接続されるアプリケーションでは、ベアリングの遊びと負荷との相互作用はモータ・コンポーネントの疲労、フレッティング及び急速な摩耗によりモータの寿命をかなり低減させる可能性がある。

遊びをなくするために、モータのベアリング・アッセンブリにプレロードを印加する試みが行われている。しかしながら作動中、モータは、モータ自体によって発生される熱またはモータが動作する環境から吸収される熱の結果として生じる内部温度の変化に曝されることになる。ベアリングのプレロード状態の生成を担当するモータ内のパーツは、異なる熱膨張率を有する。変化するこの熱膨張は、ベアリングに対するプレロードを失わせる可能性があり、結果的に先に述べた摩耗を加速させる。変化する熱膨張はまた、ベアリングに過剰な軸方向及び／または半径方向の負荷がかかる原因となる可能性があり、これもまた摩耗を促進させる。

従って本発明の目的は、そのベアリングから半径方向及び軸方向の遊びが除去される電気モータを提供することにある。

本発明の別の目的は、あらゆる動作条件下で一貫したプレロードを有する電気モータを提供することにある。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、以下に開示する好適な実施形態において、第１及び第２の端を有するハウジング・アッセンブリと、前記ハウジング内に取り付けられる、第１内側レースと第１外側レースとの間に配置される複数の回転エレメントを有する第１ベアリングと、前記ハウジング内に取り付けられかつ前記第１ベアリングから離隔される、第２内側レースと第２外側レースとの間に配置される複数の回転エレメントを有する第２ベアリングとを含む電気モータを提供することにより達成される。

第１及び第２の端を有するロータ・アッセンブリは、ロータがハウジングに対して予め決められた量の軸方向及び半径方向の遊びを有するように第１ベアリング及び第２ベアリングの各々に取り付けられる。ロータ・アッセンブリまたは前記ハウジングの一方と両ベアリングの一方との間には、バイアス・エレメントが配置される。バイアス・エレメントはロータ・アッセンブリを、軸方向及び半径方向の遊びをなくするプレロード位置へと推進する。第１内側レースと第１外側レース及び第２内側レースと第２外側レースは各々、ロータ・アッセンブリがプレロード位置に保持されるようにロータ・アッセンブリまたはハウジングの一方に固定される。

すなわち、本願発明の電気モータは、シャフトにダイヤフラム・ポンプ等の如き往復負荷が加わる電気モータであって、第１端と第２端とを有しており、第１分離ベアリング・ポケットと第２分離ベアリング・ポケットとを形成する略円筒状ハウジング・アッセンブリであって、該ハウジング・アッセンブリは、軸方向に延伸する部分とその前端に前端プレートを含んだ略円筒状ハウジングと、前記略円筒状ハウジングの後端に取り付けられたエンドベルと、前記略円筒状ハウジングの内側に位置するステータと、を含んで構成され、
第１内側レースと、前記第１分離ベアリング・ポケット内に収容される第１外側レースとの間に配置された複数の回転エレメントを有した第１ベアリングと、第２内側レースと、前記第２分離ベアリング・ポケット内に収容される第２外側レースとの間に配置された複数の回転エレメントを有した第２ベアリングと、中心部分が、前記前端プレートと前記エンドベルとの間であって、前記第１ベアリングと前記第２ベアリングとの間に位置するとともに、前記第１内側レースと前記第２内側レースとの間に収容されたシャフトを含んでおり、前記ハウジング・アッセンブリに対して設定量の軸方向及び放射方向の遊びを有したロータ・アッセンブリと、前記ロータ・アッセンブリまたは前記ハウジング・アッセンブリと、前記第１ベアリングまたは前記第２ベアリングとの間に配置され、前記軸方向及び放射方向の遊びを排除するように前記ロータ・アッセンブリをプレロード位置に押圧するバイアス・エレメントと、を含んで構成されている。
そして、該バイアス・エレメントを、前記ロータ・アッセンブリと、前記第１内側レース若しくは前記第２内側レースとの間、又は、前記ハウジング・アッセンブリと、前記第１外側レース若しくは前記第２外側レースとの間に介設することにより、前記ロータ・アッセンブリを前記プレロード位置に押圧させた後に、前記ロータ・アッセンブリが前記プレロード位置に保持されている状態を維持した状態で、前記第１内側レースと前記第２内側レースは、前記シャフトに固定されており、前記第１外側レースと前記第２外側レースは、前記ハウジング・アッセンブリに固定されており、前記ハウジング・アッセンブリ、前記両ベアリング及び前記ロータ・アッセンブリの熱膨張率は、適正なプレロードを確保するために、略−４０℃から略１０５℃の温度範囲で前記ロータ・アッセンブリを前記プレロード位置に保持させるように前記各部材の材料が選択され、更に、前記エンドベルは、前端プレートに対して係合すると共に、前端プレートと係合するエンドベルの熱膨張率は、適正なプレロードを確保するために、略−４０℃から略１０５℃の温度範囲で前記ロータ・アッセンブリを前記プレロード位置に保持させるように前記エンドベルの材料が選択されることを特徴とするものである。

本発明の別の実施形態によれば、前記バイアス・エレメントはロータ・アッセンブリと第１内側レース及び第２内側レースとの間に配置されるばねを備える。

本発明の別の実施形態によれば、前記バイアス・エレメントはハウジングと第１外側レース及び第２外側レースとの間に配置されるばねである。

本発明の別の実施形態によれば、ハウジング・アッセンブリは、その前端に接続された前端プレートを有する軸方向に延びる部分を含む概して円筒であるハウジングと、ハウジングの後端に付着されるエンドベルとを含む。

本発明の別の実施形態によれば、ハウジング・アッセンブリ、ベアリング及びロータの熱膨張率は、ロータ・アッセンブリが約−４０℃乃至約１０５℃の温度範囲に渡ってプレロード位置に保持されるように選択される。

本発明の別の実施形態によれば、ベアリングは高炭素クロム鋼から構成され、ハウジング・アッセンブリ及びロータ・アッセンブリは４００系ステンレス鋼から構成される。

なお参考として挙げるが、電気機械を組み立てる方法の実施形態は、第１及び第２の端を有するハウジングを供給することと、前記ハウジング内に、第１内側レースと第１外側レースとの間に配置される複数の回転エレメントを有する第１ベアリングを配置することと、前記ハウジング内に、第２内側レース及び第２外側レース間に配置される複数の回転エレメントを有する第２ベアリングを配置することと、長手方向へ延びるシャフトを有するロータ・アッセンブリを供給することを含む。

ロータ・アッセンブリは、第１ベアリング及び第２ベアリング内に受容されるシャフトを有するハウジング内に、ロータがハウジングに対して予め決められた量の軸方向及び半径方向の遊びを有する第１の位置に存在するように回転可能式に取り付けられる。バイアス・エレメントはロータ・アッセンブリまたはハウジングの一方と両ベアリングの一方との間に、バイアス・エレメントがロータ・アッセンブリを軸方向及び半径方向の遊びが除去される第２の位置へ押しやるように据え付けられる。第１内側レースと第１外側レース及び第２内側レースと第２外側レースの各々はロータ・アッセンブリまたはハウジングの一方へ、ロータ・アッセンブリが第２の位置に保持されるように固定される。

別の実施形態によれば、前記第１外側レース及び第２外側レースはハウジングに固定され、前記第１内側レース及び第２内側レースはシャフトに固定される。

別の実施形態によれば、前記バイアス・エレメントはハウジングと第１外側レースまたは第２外側レースとの間に配置されるばねを備える。

別の実施形態によれば、前記第１内側レースと第１外側レース及び前記第２内側レースと第２外側レースの各々は、プレス嵌め、接着、溶接またはろう付けより成るグループから選択される方法によって固定される。

本発明の別の実施形態によれば、電気モータは、第１及び第２の端を有する概して円筒であるハウジング・アッセンブリを含み、前記ハウジングは第１及び第２の離隔されたベアリング・ポケットを画定し、かつ前記電気モータは第１内側レースと第１外側レースとの間に配置される複数の回転エレメントを有する第１ベアリングを含み、前記第１外側レースは前記第１ベアリング・ポケット内に受容されており、かつ前記電気モータは第２内側レースと第２外側レースとの間に配置される複数の回転エレメントを有する第２ベアリングを含み、前記第２外側レースは前記第２ベアリング・ポケット内に受容されており、かつ前記電気モータはロータがハウジングに対して予め決められた量の軸方向及び半径方向の遊びを有するように前記第１内側レース及び第２内側レース内に受容されるシャフトを含むロータ・アッセンブリを含む。

ロータ・アッセンブリまたはハウジングの一方と両ベアリングの一方との間にはバイアス・エレメントが配置され、これは、軸方向及び半径方向の遊びを除去するプレロード位置へロータ・アッセンブリを推進する。ロータ・アッセンブリがプレロード位置に保持されるように、第１内側レースと第１外側レースはシャフトに固定されかつ第２内側レースと第２外側レースはハウジングに固定される。

発明とされる対象は、添付の図面に関連して行う以下の説明を参照することにより最も良く理解することができる。

様々な図を通じて同じ参照番号は同じエレメントを示す諸図を参照すると、図１は、概して円筒である同軸的に配置された内側及び外側のレース２及び３を含む典型的なボールベアリング１の略図を示す。ボール４のアレイは、両レース間に取り付けられる。ボール４は、図が示すように分離されてケージ５の側に位置決めされることが可能である。ボール４は、内側及び外側のレース内に各々形成されたアーチ形の溝６及び７に受容される。これらの溝はボール４の半径より大きい曲率半径を有し、よって組み立てられるとボール４は両レースと点接触を有する。様々なエレメント間のスペーシングに起因して、ベアリング１は「Ｒ」で示される方向に半径方向の隙間を有し、かつ「Ａ」で示される方向に軸方向の隙間を有する。これらの隙間は、内側レース２と外側レース３との間の相対的な半径方向及び軸方向動作を許容する。

図２は、プレロード状態におけるベアリング１を描いたものである。ベアリング１には、矢印Ｐの方向に軸方向のプレロード力が印加される。これは、内側レース２の位置を外側レース３に対して軸方向へ移動させる。図３においてより明確に示されているように、軸方向の動きは、内側レース２と外側レース３内の溝によるボール４の妨害によって停止される。さらに、溝がアーチ形であることにより、両ベアリング・レースの軸方向の相対動作がくさび効果を引き起こし、これにより内側及び外側レース間の相対的な半径方向動作が防止される。こうして軸方向のプレロードは、ボールベアリングから軸方向及び半径方向双方の遊びを除去するために使用されることが可能である。

次に、本発明に関連して図４は、本発明に従って構成されたモータ１０の第１の実施形態を示す。示されている本例はブラシレス永久磁石ＤＣモータであるが、本発明の動作原理は他のタイプのモータにも等しく適用される。モータ１０の基本コンポーネントは、ハウジング１２、エンドベル１４、ステータ１６、ロータ・アッセンブリ１８、フロントベアリング２０、リアベアリング２２及びばね２４である。ハウジング１２は概して円筒形の開口部材であり、軸方向に延びる部分２６と、内部に形成されたフロントベアリング・ポケット３０を有する前端プレート２８とを含む。ハウジング１２の前端プレート部分は、例えばねじ、プレス嵌め、溶接、他である様々な方法で取り付けられた別個のコンポーネントである場合もある。ハウジング１２は、鋳造、鍛造、機械加工、粉末冶金、他を含む任意の周知方法により製造されることが可能である。エンドベル１４はハウジング１２の後端を遮断するように適合化された部材であり、例えば図４に示す機械ねじ３２によってハウジング１２の後端へ取り付けられる。エンドベル１４は、内部に形成されたリアベアリング・ポケット３４を有する。ステータ１６は、線コイルで巻かれた平板のアレイを備える周知のタイプである。ロータ・アッセンブリ１８は、中心部分３８と、軸方向へ延びるフロントシャフト延長部４０と、軸方向へ延びるリアシャフト延長部４２とを有するシャフト３６を備える。中心部分の外面には、複数の永久磁石４４が例えば接着剤で固定される。フロントベアリング２０は、ボールベアリング等の周知の回転素子タイプである。その外側レース４６はフロントベアリング・ポケット３０に受容され、その内側レース４８はロータ・アッセンブリ１８のフロントシャフト延長部４０を受容する。リアベアリング２２もまた、ボールベアリング等の周知の回転エレメント・タイプである。その外側レース５０はリアベアリング・ポケット３４に受容され、その内側レース５２はリアシャフト延長部４２の一部分を受容する。ここに示した例では、ばねは圧縮式のコイルばねである。但しばね２４は、そのために設けられた空間に嵌りかつ必要なプレロード力を供給するものであればどんなタイプのものでもよい。例えば、Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅのばね座金を使用可能である。

モータ１０は、先に述べたように、各ベアリング内の軸方向及び半径方向の遊びを全て除去するプレロードがベアリング２０及び２２へ印加されるように組み立てられる。プレロードは、両ベアリングの内側レースが軸方向の反対方向へバイアスされるように印加される。組立て順序の一例は、下記の通りである。リアベアリング２２が、エンドベル１４に組み立てられる。リアベアリング２２の外側レース５０がエンドベル１４へ、例えばプレス嵌め、接着、タック溶接、ろう付け、またはこれらに類するものによってエンドベル１４から相対移動できないように固定される。次に、フロントベアリング２０がハウジング１２に組み立てられる。フロントベアリング２０の外側レース４６がハウジング１２へ、リアベアリング２２の場合と同様の方法でハウジング１２から相対移動できないように固定される。

次に、ばね２４がロータ・アッセンブリ１８のフロントシャフト延長部４０に組み立てられ、次いでロータ・アッセンブリ１８がハウジング１２へ挿入される。ばね２４の一方の端はフロントベアリング２０の内側レース４８にもたれ、ばね２４のもう一方の端はロータ・アッセンブリ１８の中心部分３８にもたれる。続いてエンドベル１４がハウジング１２へ取り付けられ、これによりリアシャフト延長部４２がリアベアリング２２の内側レース５２内に配置される。圧縮されたばね２４の作用は、各ベアリングの内側レースを外側へ、軸方向及び半径方向の全ての遊びが除去される状態に押しやる。これにより、ばね２４の特性により決定される大きさのプレロード力が生成される。

最後に、両内側レースとロータ・アッセンブリ１８との間に相対動作が発生し得ないように、フロントベアリング２０の内側レース４８がフロントシャフト延長部４０へ固定され、かつリアベアリング２２の内側レース５２がリアシャフト延長部４２へ固定される。内側レースはロータ・アッセンブリ１８へ、先に述べたような様々な方法により固定されることが可能である。このようにして、モータ１０のコンポーネントは、組立てプロセスの間にばね２４により生成されるプレロードを保持する位置に固定される。この配置は、ベアリング及びシャフトから軸方向及び半径方向の全ての遊びをなくする。

図５は、図４に描いたモータ１０の変形であるモータ１１０を示す。この例では、ばね２４は、ロータ・アッセンブリ１８のリアシャフト延長部４２上の、シャフト３６の中心部分３８とリアベアリング２２の内側レース５２との間に配置されている。これを除けば、モータ１１０の組立て及び動作は、図４に示す、先に述べた例の場合と同様である。

図６は、モータ１０の別の変形例２１０を示す。この場合も構成は概して図４に示した先例と同様であるが、ばね２４がベアリングの外側レースにもたれることが主たる相違点である。これについては、後に詳述する。

モータ２１０の組立ては、フロントベアリング２０のハウジング１２への組立てによって開始される。フロントベアリング２０の外側レース４６はハウジング１２へ、ハウジング１２に対する相対動作ができないように例えばプレス嵌め、接着、タック溶接、ろう付けまたはこれらに類似する方法によって固定される。ロータ・アッセンブリ１８は、ハウジング１２に組み立てられる。フロントベアリング２０の内側レース４８はフロントシャフト延長部４０へ、フロントシャフト延長部４０に対する相対動作ができないように固定される。

次に、リアベアリング２２がロータ・アッセンブリ１８に組み立てられる。リアベアリング２２の内側レース５２はリアシャフト延長部へ、リアシャフト延長部との相対移動ができないように固定される。ばね２４が、リアベアリング・ポケットへ挿入されているエンドベル１４に組み立てられる。次に、エンドベル１４がハウジング１２に組み立てられると、リアベアリング２２がエンドベル１４に挿入される。ばね２４はこうして、エンドベル１４とリアベアリング２２の外側レース５０との間に挟まる。

圧縮されたばね２４の作用は、各ベアリングの内側レースを外側へ、軸方向及び半径方向の遊びが除去される状態に押しやる。これにより、ばね２４の特性により決定される大きさのプレロード力が生成される。

最後に、リアベアリング２２の外側レース５０は、外側レース５０とエンドベル１４との間に相対動作が発生し得ないようにエンドベル１４へ固定される。外側レース５０はエンドベル１４へ、先に述べたような様々な方法により固定されることが可能である。このようにして、モータ２１０のコンポーネントは、組立てプロセスの間にばね２４により供給されるプレロードを保持する位置に固定される。この配置は、全ての軸方向及び半径方向の遊びをベアリング／シャフト機構からなくする。

図７は、モータ２１０の変形である３１０を示す。この例では、ばね２４は、ロータ・アッセンブリ１８のフロントシャフト延長部４０上の、ハウジング１２とリアベアリング２２の外側レース５０との間に配置されている。これを除けば、本変形例の組立て及び動作は、図６に示す、先に述べた例の場合と同様である。

図８は、本発明に従って構成されたモータ４１０の第２の実施形態を示す。このタイプのモータは、ロータ・アッセンブリと両ベアリングとの関係性に起因して片持ち式設計と呼ばれることがある。図４乃至７に描かれたモータと共通するエレメントは、プライム記号の付いた参照番号で示されている。モータ４１０の基本コンポーネントは、ハウジング１２’、ステータ１６’、ロータ・アッセンブリ１８’、フロントベアリング２０’、リアベアリング２２’及びプレロードばね２４’である。ハウジング１２’は概して円筒形の開口部材であり、軸方向に延びる外側の部分２６’と、軸方向に延びる内側の部分２７と、前端プレート２８’とを含む。軸方向に延びる内側の部分２７は、フロントベアリング・ポケット３０’及びリアベアリング・ポケット３４’を画定する。ハウジング１２’は、鋳造、鍛造、機械加工、粉末冶金、他を含む任意の周知方法により製造されることが可能である。ステータ１６’は、線コイルで巻かれた平板のアレイを備える周知のタイプである。ロータ・アッセンブリ１８’は、シャフト３６’と、シャフト３６’の後端へ取り付けられるマグネット・ハブ３７と、マグネット・ハブ３７の外面に例えば接着剤で固定される複数の永久磁石４４’とを備える。フロントベアリング２０’は、ボールベアリング等の周知の回転エレメント・タイプである。その外側レース４６’はフロントベアリング・ポケット３０’に受容され、その内側レース４８’はロータ・アッセンブリ１８’のフロントシャフト延長部４０’を受容する。リアベアリング２２’もまた、ボールベアリング等の周知の回転エレメント・タイプである。その外側レース５０’はリアベアリング・ポケット３４’に受容され、その内側レース５２’はシャフト３６’の一部分を受容する。ここに示した例では、ばねは圧縮式のコイルばねである。但しばね２４’は、そのために設けられた空間に嵌りかつ必要なプレロード力を供給するものであればどんなタイプのものでもよい。例えば、Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅのばね座金を使用可能である。

モータ４１０は、先に述べたように、各ベアリング内の軸方向及び半径方向の遊びを全て除去するプレロードがベアリング２０’及び２２’へ印加されるように組み立てられる。プレロードは、両ベアリングが軸方向の反対方向へバイアスされるように印加される。組立て順序の一例は、下記の通りである。まず、ばね２４’がロータ・アッセンブリ１８’に組み立てられる。リアベアリング２２’が、ハウジング１２’に組み立てられる。リアベアリング２２’の外側レース５０’がハウジング１２’へ、例えばプレス嵌め、タック溶接、ろう付け、接着、他により外側レース５０’とハウジング１２’との間に相対動作が生じ得ないように固定される。

フロントベアリング２０’が、ハウジング１２’に組み立てられる。フロントベアリング２０’の外側レース４６’がハウジング１２’へ、外側レース４６’とハウジング１２’との間に相対動作が生じ得ないように固定される。

次に、ロータ・アッセンブリ１８’がハウジング１２’に組み立てられ、シャフト３６’が各ベアリングの内側レース内へ配置される。次にロック・リング５４がシャフト３６’の前端に組み立てられる。これは、ばね２４’を圧縮する。圧縮されたばね２４’の作用は、各ベアリングの内側レースを内側へ、軸方向及び半径方向の全ての遊びが除去される状態に押しやる。これにより、ばね２４’の特性により決定される大きさのプレロード力が生成される。

最後に、フロントベアリング２０’及びリアベアリング双方の内側レースがシャフト３６’へ、先に述べた方法で内側レースとシャフト３６’との間に相対動作が発生し得ないように固定される。この配置は、ベアリング及びシャフト機構から軸方向及び半径方向の全ての遊びをなくする。

図９は、図８に描いたモータ４１０の変形であるモータ５１０を示す。この例では、ばね２４’は、シャフト３６’の前端上の、ロック・リング５４とフロントベアリング２０’の内側レース４８’との間に配置されている。これを除けば、モータ５１０の組立て及び動作は、図８に示す、先に述べた例の場合と同様である。

図１０は、モータ４１０の別の変形例６１０を示す。この場合も構成は概して図８に示した先例と同様であるが、ばね２４’がベアリングの外側レースにもたれることが主たる相違点である。以下、これについて詳述する。

まず、ばね２４’がハウジング１２’に組み立てられる。次に、リアベアリング２２’がロータ・アッセンブリ１８’に組み立てられる。リアベアリング２２’の内側レース５２’がシャフトへ、例えばプレス嵌め、タック溶接、ろう付け、接着、他により内側レース５２’とシャフト３６’との間に相対動作が生じ得ないように固定される。

フロントベアリング２０’が、ハウジング１２’に組み立てられる。フロントベアリングの外側レース４６’がハウジング１２’へ、先に述べた方法で外側レース４６’とハウジング１２’との間に相対動作が生じ得ないように固定される。

ロータ・アッセンブリ１８’が、ハウジング１２’に組み立てられる。これにより、シャフト３６’がフロントベアリング２０’の内側レース４８’内へ配置される。次にロック・リング５４がシャフト３６’に組み立てられる。これは、ばね２４’を圧縮する。圧縮されたばね２４’の作用は、各ベアリングの内側レースを内側へ、軸方向及び半径方向の全ての遊びが除去される状態に押しやる。これにより、ばね２４’の特性により決定される大きさのプレロード力が生成される。

最後に、フロントベアリング２０’の内側レースがシャフト３６へ、かつリアベアリング２２’の外側レース５０’がハウジング１２’へ、先に述べた方法でこれらのコンポーネント間に相対動作が発生し得ないように固定される。この配置は、ベアリング及びシャフト機構から軸方向及び半径方向の全ての遊びをなくする。

図１１は、図１０に描いたモータ６１０の変形であるモータ７１０を示す。この例では、ばね２４’は、シャフト３６’の前端上の、フロントベアリング・ポケット３０’の端とフロントベアリング２０’の外側レース４６’との間に配置されている。これを除けば、モータ７１０の組立て及び動作は、図１０に示す、先に述べた例の場合と同様である。

以上、幾つかの基本的構成及び組立て方法について説明したが、これらの特定の構成または組立て順序が本発明にとって決定的なものでないことは知られている。むしろ重大な点は、プレロードがロータ及びベアリング・アッセンブリから軸方向及び半径方向の遊びをなくするために印加されることと、ベアリングの各々の内側レース及び外側レースがレースと合せコンポーネントとの間に相対動作が生じないように固定されることである。さらにプレロードは、予想負荷下でモータの動作温度範囲に渡り軸方向及び半径方向に遊びゼロの状態を持続するに足るものが維持されなければならない。これは、ハウジング、ロータ・アッセンブリ及びベアリングに使用される材料の、これらの熱膨張率を基礎とする選択によって達成される。様々なコンポーネントの熱膨張率の差は、最小限に抑えられる。さらに、各コンポーネントの線熱膨張率の絶対値も最小限に抑えられるが、これは、コンポーネントが全て同じ材料製であるとしても、線熱膨張率が高すぎれば過剰な熱膨張によりベアリング・プレロードの損失が引き起こされるためである。必要とされる線熱膨張率を超えることが知られる材料の例には、真鍮、亜鉛及びアルミニウムが含まれる。

材料として適切な組合わせの一例は、次の通りである。ベアリングは、高炭素クロム鋼、ＪＩＳ Ｇ４８０５／ＳＵＪ２等のステンレス鋼合金で製造されることが可能である。
これは、市販のボールベアリングに使用されている合金に一致するものであり、他のモータ・コンポーネントによって整合されるべき線熱膨張率の基線をもたらす。従って、ハウジング、シャフト及びエンドベルは、４００系合金等のステンレス鋼合金から製造されることが可能である。或いは、これらのパーツの幾つかは低炭素鋼から製造されることも可能である。材料のこの組合わせは、例えば約−４０℃（−４０゜Ｆ）乃至約１０５℃（２２０゜Ｆ）である典型的なモータの動作温度に渡って十分なプレロードを持続させる。

以上、ダイヤフラム・ポンプ等の往復負荷と共に使用するモータ・アッセンブリについて説明した。本発明の特定の実施形態について説明してきたが、当業者にとって、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な変更を行い得ることは明白であろう。従って、本発明の好適な実施形態及び本発明を実施する最良の態様に関するこれまでの説明は単に例示目的で行ったものであり、限定を目的とするものではない。

図１は、静止状態におけるボールベアリングの側面図である。 図２は、プレロード状態における図１のボールベアリングの側面図である。 図３は、図２のベアリングの一部の拡大図である。 図４は、本発明に従って構成されたモータの２５の実施形態の側面図である 。 図５は、図４のモータのコンポーネントの第１の代替配置を示す側面図であ る。 図６は、図４のモータのコンポーネントの第２の代替配置を示す側面図であ る。 図７は、図４のモータのコンポーネントの第３の代替配置を示す側面図であ る。 図８は、本発明に従って構成されたモータの第２の実施形態の側面図である 。 図９は、図８のモータのコンポーネントの第１の代替配置を示す側面図であ る。 図１０は、図８のモータのコンポーネントの第２の代替配置を示す側面図 である。 図１１は、図８のモータのコンポーネントの第３の代替配置を示す側面図 である。

Claims (5)

1. シャフトにダイヤフラム・ポンプ等の如き往復負荷が加わる電気モータであって、
   第１端と第２端とを有しており、第１分離ベアリング・ポケットと第２分離ベアリング・ポケットとを形成する略円筒状ハウジング・アッセンブリであって、該ハウジング・アッセンブリは、軸方向に延伸する部分とその前端に前端プレートを含んだ略円筒状ハウジングと、前記略円筒状ハウジングの後端に取り付けられたエンドベルと、前記略円筒状ハウジングの内側に位置するステータと、を含んで構成され、
   第１内側レースと、前記第１分離ベアリング・ポケット内に収容される第１外側レースとの間に配置された複数の回転エレメントを有した第１ベアリングと、
   第２内側レースと、前記第２分離ベアリング・ポケット内に収容される第２外側レースとの間に配置された複数の回転エレメントを有した第２ベアリングと、
   中心部分が、前記前端プレートと前記エンドベルとの間であって、前記第１ベアリングと前記第２ベアリングとの間に位置するとともに、前記第１内側レースと前記第２内側レースとの間に収容されたシャフトを含んでおり、前記ハウジング・アッセンブリに対して設定量の軸方向及び放射方向の遊びを有したロータ・アッセンブリと、
   前記ロータ・アッセンブリまたは前記ハウジング・アッセンブリと、前記第１ベアリングまたは前記第２ベアリングとの間に配置され、前記軸方向及び放射方向の遊びを排除するように前記ロータ・アッセンブリをプレロード位置に押圧するバイアス・エレメントと、を含んで構成されており、
   該バイアス・エレメントを、前記ロータ・アッセンブリと、前記第１内側レース若しくは前記第２内側レースとの間、又は、前記ハウジング・アッセンブリと、前記第１外側レース若しくは前記第２外側レースとの間に介設することにより、
   前記ロータ・アッセンブリを前記プレロード位置に押圧させた後に、
   前記ロータ・アッセンブリが前記プレロード位置に保持されている状態を維持した状態で、前記第１内側レースと前記第２内側レースは、前記シャフトに固定されており、前記第１外側レースと前記第２外側レースは、前記ハウジング・アッセンブリに固定されており、
   前記ハウジング・アッセンブリ、前記両ベアリング及び前記ロータ・アッセンブリの熱膨張率は、適正なプレロードを確保するために、略−４０℃から略１０５℃の温度範囲で前記ロータ・アッセンブリを前記プレロード位置に保持させるように前記各部材の材料が選択され、
   更に、前記エンドベルは、前端プレートに対して係合すると共に、前端プレートと係合するエンドベルの熱膨張率は、適正なプレロードを確保するために、略−４０℃から略１０５℃の温度範囲で前記ロータ・アッセンブリを前記プレロード位置に保持させるように前記エンドベルの材料が選択される
   ことを特徴とする電気モータ。
2. 第１外側レースと第２外側レースは、ハウジング・アッセンブリに固定されており、第１内側レースと第２内側レースは、シャフトに固定されていることを特徴とする請求項１記載の電気モータ。
3. バイアス・エレメントは、ロータ・アッセンブリと、第１内側レースまたは第２内側レースとの間に配置されたバネを含んでいることを特徴とする請求項１記載の電気モータ。
4. バイアス・エレメントは、ハウジング・アッセンブリと、第１外側レースまたは第２外側レースとの間に配置されたバネを含んでいることを特徴とする請求項１記載の電気モータ。
5. 両ベアリングは、高炭素クロム鋼で成り、ハウジング・アッセンブリとロータ・アッセンブリは、４００系ステンレス鋼で成ることを特徴とする請求項１記載の電気モータ。

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