JP6559961B2 - モータ - Google Patents
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Description
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
また、各図にはX−Y−Z座標系を示した。以下の説明において、必要に応じて各座標系に基づき各方向の説明を行う。
図1は、モータ1の断面図であり、図2は、図1の軸受ハウジング20近傍の部分拡大図である。なお、図2において、ステータ部30を省略している。また、図3は、モータ1を下側から見た下面図である。
本明細書の各部の説明において、図中の+Z方向を上方向、−Z方向を下方向と定める。しかしながらモータ1は、+Z方向を上方向とした状態での使用に限定されない。例えばモータ1の+Z方向を横向き又は下向きにした状態で使用しても良い。
軸受ハウジング20は、筒状である。上側玉軸受40および下側玉軸受42は、軸受ハウジングの内周面に嵌合されている。ステータ部30は、軸受ハウジング20の外周側に固定されている。回転軸52は、上側玉軸受40および下側玉軸受42に回転可能に支持されている。ロータ部50は、ステータ部30と対向するロータマグネット(マグネット)56を有し回転軸に取り付けられている。弾性部材44は、上側玉軸受40および下側玉軸受42に予圧を付与する。受け板60は、軸受ハウジング20の一方の開口端に取り付けられ、回転軸52の端面52eと対向する。
以下、各部の構成について、具体的に説明する。
モータベース10は、金属製の平板である。
図3に示すように、モータベース10の略中央には、開口部12が設けられている。開口部12は、円形孔12aと、円形孔12aの外周の3か所から径方向外側に向かって延びる方形状の切り欠き部12bと、からなる。開口部12には、受け板60が収容されている。
モータベース10の上面10bには、軸受ハウジング20が円筒状内周面を開口部12の円形孔12aに合致されて配置されている。開口部12の周囲には、ステータ部30および軸受ハウジング20を取り付けるための3つの第1のネジ孔15が設けられている。
回路基板70は、各種電子部品を実装してモータ駆動回路を構成する。回路基板70には、ランドが設けられており、ステータ部30から延びる巻線36の端子が半田付けされ結線されている。また、回路基板70上には、磁極検出用のホールIC72が装着されている。ホールIC72は、ロータ部50のロータマグネット56の近傍に配置され、ロータ部50の回転角を検出する。回路基板70上のロータ部50から離れた位置にはコネクタ(図示せず)が装着されている。コネクタには、外部装置が接続され、外部装置から電源および制御信号が供給される。
図2に示すように、軸受ハウジング20は、円筒形状を有しており、回転軸52の径方向外側、かつステータ部30の径方向内側に配置されている。軸受ハウジング20は、円筒部21と、円筒部21の内周面に設けられた環状突出部22と、円筒部21の外周面に設けられたフランジ部24と、を有する。
図2に示すように、上側玉軸受40および下側玉軸受42は、軸受ハウジング20の円筒部21の内周面にそれぞれ外輪40a、42aが嵌合されて固定されている。また、上側玉軸受40および下側玉軸受42のそれぞれ内輪40b、42bには、回転軸52が挿入されている。上側玉軸受40および下側玉軸受42は、回転軸52を回転可能に支持している。
上側玉軸受40の内輪40bの上面は、ロータ部50のロータホルダ54におけるバーリング加工部54dの下側端面と接触している。また、上側玉軸受40と環状突出部22との間には、弾性部材44が配置されている。
下側玉軸受42の外輪42aの上面は、環状突出部22の下側端面と接触している。下側玉軸受42の内輪42bの下面は、回転軸52の先端に取り付けられた止め輪58と接触している。
図1に示すように、回転軸52は、回転支持部52aと負荷取付部52bとを有する。回転支持部52aは、軸受ハウジング20の軸長より多少長く、玉軸受40、42の内輪に挿入される。負荷取付部52bは、回転支持部52aより大径で、回転支持部52aに対し上方に長く突出する。負荷取付部52bには、回転を付与する負荷(図示略)が取り付けられる。
回転支持部52aの上部には、ローレット加工面52cが設けられている。ローレット加工面52cには、ロータ部50のロータホルダ54が圧入されている。
回転軸52の下側の端面52eは、丸みを帯びた凸形状となっている。端面52eの形状は、回転軸52の中心軸を中心とした回転対称形状となっており、中央が下側に突出している。
弾性部材44は、例えば板バネからなる予圧バネである。弾性部材44としては、例えば、皿バネやウェーブワッシャ等を採用できる。図2に示すように、弾性部材44は、上側玉軸受40と環状突出部22との間には、適度に圧縮された状態で配置される。弾性部材44は、上側玉軸受40の外輪40aに対し上向きの力を加える。上側玉軸受40の内輪40bは、上面40cが、ロータ部50のロータホルダ54におけるバーリング加工部54dの下側端面と接触するまで、弾性部材44により上方に持ち上げられている。これにより、上側玉軸受40には予圧が付与される。
また、上側玉軸受40の内輪40bとともに、回転軸52は上方に持ち上げられている。これに伴い、回転軸52先端の止め輪58と接触する下側玉軸受42の内輪42bも、上方に持ち上げられ、下側玉軸受42の内輪42bは、上方に寄せられる。これにより、下側玉軸受42には予圧が付与される。
このように、弾性部材44は、2個の玉軸受40、42に予圧を与えて回転軸52の円滑な回転が確保する。
受け板60は、図3に示すように、モータベース10の開口部12と略同一の形状を有しており、開口部12に収容して配置されている。
受け板60は、円板部63と、円板部63から径方向外側に延びる3つの突出板部64と、を有する。図2に示すように、突出板部64には、第2の貫通孔65が設けられている。受け板60は、第2のネジ62が第2の貫通孔65を介し、軸受ハウジングの第2のネジ孔27に締結されることで軸受ハウジング20に取り付けられている。
弾性部材44による上向きの力より大きい下向きの外力が回転軸52に加わった場合には、回転軸52は、下方に移動して下端が受け板60に接触する。受け板60は、回転軸52に加わる応力を支えて、玉軸受40、42の損傷を防止する。
図1に示すように、ステータ部30は、モータベース10の上面10b側に取り付けられている。ステータ部30は、ステータコア32と、インシュレータ34と、巻線36と、を有する。ステータコア32は、円環状コアバックおよびこのコアバックより径方向外側に放射状に突出する複数の磁歯を有する。インシュレータ34は、ステータコア32の少なくとも各磁歯を覆う。巻線36は、ステータコア32の各磁歯にインシュレータ34を介して巻き付けられてコイルを構成している。
ステータコア32には、軸方向に貫通する孔32aが設けられている。孔32aには、第1のネジ38が挿入されている。第1のネジ38は、ステータコア32の孔32aおよび軸受ハウジング20の第1の貫通孔25に挿入され、モータベース10の第1のネジ孔15にネジ止めされる。これにより、軸受ハウジング20がモータベース10に固定され、ステータ部30が軸受ハウジング20に支持される。
ロータ部50は、ロータホルダ54と、ロータマグネット56と、を有しており、回転軸52に取り付けられている。ロータ部50は、回転軸52とともに、中心軸Jを中心として、ステータ部30に対して相対回転する。
ロータホルダ54は、金属製であり、カップ形状を有している。ロータホルダ54は、中央部に回転軸52を連結した天板部54aと、天板部54aの外周部を下方に延長する円筒部54bと、を有する。天板部54aの中央部には、円形凹部54cおよびその中央部にバーリング加工部54dが成形されている。
なお、回転軸52とロータホルダ54との結合に際しては、圧入に限らず、接着剤を用いてもよく、圧入と接着とを併用してもよい。
一般的に、モータ1の回転軸52には、過大な負荷又は衝撃として、軸方向下側に向かうに力が加わることがある。このような場合に、回転軸52を支持する玉軸受40の内輪40bに力が伝わり、弾性部材44を圧縮させる。回転軸52に作用する軸方向下向きの力が、弾性部材44の完全圧縮状態を超えると、上記の軸方向下向きの力を玉軸受40、42が支えることになる。そうすると、玉軸受40、42の、それぞれの外輪40a、42a、内輪40b、42b、および玉に、傷付きや変形が発生する虞がある。
次に、変形例1のモータ2について図5〜図8を基に説明する。図5は、変形例1のモータ2の断面図の一部である。図6は、図5の領域Aの部分拡大図である。図7は、モータ2の下面図である。図8は、モータ2に備えられている受け板160の斜視図である。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本体部168は、十分な剛性を有する金属製の板部材である。本体部168は、円板部163と、3つの突出板部164と、を有する。突出板部164には、第2の貫通孔165が設けられている。円板部163の中央には、円形の収容凹部161が設けられている。収容凹部161は、本体部168の回転軸と対向する面(上面)168bに設けられている。本体部168は、モータ1の受け板60の上面に収容凹部161を設けた構成に相当する。
滑り板部材180が、収容凹部に161に嵌合されていることで、収容凹部161における滑り板部材180の保持の確実性を高めることができる。
また、滑り板部材180を矩形状とすることで、滑り板部材を板材から打ち抜いて製造する場合に、滑り板部材180の取り数を増加させることができる。
また、滑り板部材180の厚さは、滑り板部材180の上面180bと、回転軸52の端面52eとの間の隙間L1より大きいことが好ましい。滑り板部材180の厚さを隙間L1より大きくすることで、滑り板部材180が、収容凹部161から滑落することを防止できる。
モータ2のモータベース110は、モータ1のモータベース10と略同一構造を有するが、図6に示すように、下面110aに凹所116が設けられ、上面110bに凸所117が設けられている点が主に異なる。
モータ2の軸受ハウジング120は、モータ1の軸受ハウジング20と略同一構造を有するが、図6に示すように、下面124bに位置決め凹部126が設けられている点が主に異なる。
また、図6に示すように、モータベース110には、軸受ハウジング120と反対側の面(下面)110aに凹所116が設けられている。また、モータベース110には、軸受ハウジング120と対向する上面110bに、軸方向から見て凹所と重なる凸所117が設けられている。凹所116および凸所117は、モータベース110の厚み方向に対するプレス加工により成形することができる。さらに、モータベース110には、軸方向に貫通し、凹所に開口する第1のネジ孔115が設けられている。
第1のネジ138と第2のネジ62とを回転軸の中心軸Jの周りに交互に配置することで、受け板160と軸受ハウジング120との固定、およびモータベース110と軸受ハウジング120との固定を、最低限のネジの数で安定して行うことができる。
次に、変形例1のモータ2に採用可能な、変形例2の受け板260について、図9を基に説明する。図9は、受け板260の斜視図である。
受け板260は、本体部268と、滑り板部材280と、を有する。
本体部268は、軸方向から見て三角形状であり、各頂点264の近傍にそれぞれ第2の貫通孔265が設けられている。本体部268には、中央に滑り板部材280を収容する円形の収容凹部261が設けられている。第2の貫通孔265には、第2のネジ62(図5参照)が挿入される。受け板260は、第2のネジ62により、軸受ハウジングに固定される。
なお、本変形例の受け板260を採用する場合には、モータベース110には、受け板260と略同一形状の開口部(図7における開口部112に対応)が設けられていることが好ましい。
次に、変形例3のモータ3について図10を基に説明する。図10は、変形例3のモータ3の断面図の一部である。
なお、上述の実施形態および変形例と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
軸体353は、上側玉軸受40および下側玉軸受42に回転可能に支持されている。軸体353の下側の端面353bには、収容凹部353aが設けられている。収容凹部353aには、滑り板部材が収容されている。収容凹部353aの形状および深さは、特に限定されるものではなく、変形例1、2の収容凹部161、261の形状に倣ったものとすることができる。
Claims (5)
- 筒状の軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングの内周面に嵌合された玉軸受と、
前記軸受ハウジングの外周側に固定されたステータ部と、
前記玉軸受に回転可能に支持された回転軸と、
前記ステータ部と対向するマグネットを有し前記回転軸に取り付けられたロータ部と、
前記玉軸受に予圧を付与する弾性部材と、
前記軸受ハウジングの一方の開口端に取り付けられ、前記回転軸の端面と対向する受け板と、
を備え、
前記回転軸の端面と前記受け板との距離は、前記玉軸受が前記弾性部材の予圧付与状態から完全圧縮状態まで移動する距離よりも小さく、
さらに貫通孔を有するモータベースと、
前記軸受ハウジングは、前記モータベースの前記貫通孔を臨む位置に取り付けられ、
前記貫通孔内において前記受け板が前記軸受ハウジングに取り付けられ、
前記受け板は、本体部と、滑り板部材と、を有し、
前記本体部は、収容凹部を有し、
前記滑り板部材は、前記回転軸の前記端面と対向し、前記収容凹部に取り付けられ、
前記収容凹部は、軸方向から見て円形状であり、
前記滑り板部材は、4つの隅部が丸みを帯びた角丸矩形状であり、
前記滑り板部材の前記隅部が前記収容凹部の内壁に押圧接触する、
モータ。 - 前記軸受ハウジングの内周面に径方向内側へ突出する突起が設けられ、
前記突起の前記受け板と反対側に、前記弾性部材を介して前記玉軸受が嵌合され、
前記突起の前記モータベース側には、前記玉軸受とともに前記回転軸を支持する下側玉軸受が嵌合され、
前記玉軸受の内輪の上面に前記回転軸の一部又は前記ロータ部の一部が接触し、前記下側玉軸受の内輪の下面側から突出する前記回転軸の端部に抜け止めが装着される、請求項1に記載のモータ。 - 前記軸受ハウジングの外周面の前記受け板側端部に、径方向外側へ張り出すフランジ部が設けられ、
前記フランジ部の前記モータベースと反対側の面により前記ステータ部の軸方向位置が決められ、
前記フランジ部の前記モータベース側の面に前記受け板が固定される、請求項1又は2に記載のモータ。 - 筒状の軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングの内周面に嵌合された玉軸受と、
前記軸受ハウジングの外周側に固定されたステータ部と、
前記玉軸受に回転可能に支持された回転軸と、
前記ステータ部と対向するマグネットを有し前記回転軸に取り付けられたロータ部と、
前記玉軸受に予圧を付与する弾性部材と、
前記軸受ハウジングの一方の開口端に取り付けられ、前記回転軸の端面と対向する受け板と、
を備え、
前記回転軸の端面と前記受け板との距離は、前記玉軸受が前記弾性部材の予圧付与状態から完全圧縮状態まで移動する距離よりも小さく、
さらに貫通孔を有するモータベースと、
前記軸受ハウジングは、前記モータベースの前記貫通孔を臨む位置に取り付けられ、
前記貫通孔内において前記受け板が前記軸受ハウジングに取り付けられ、
前記受け板は、本体部と、滑り板部材と、を有し、
前記本体部は、収容凹部を有し、
前記滑り板部材は、前記回転軸の前記端面と対向し、前記収容凹部に取り付けられ、
前記モータベースには、前記軸受ハウジングと反対側の下面に配置された凹所と、前記軸受ハウジングと対向する上面に配置され軸方向から見て前記凹所と重なる凸所と、前記凹所に開口する第1のネジ孔と、が設けられ、
前記軸受ハウジングには、第1の貫通孔と、前記軸受ハウジングの上面と対向する下面に前記第1の貫通孔が開口する位置決め凹部が設けられ、前記位置決め凹部に前記凸所が収容され、
前記軸受ハウジングは、第1のネジが、前記第1の貫通孔を介して前記第1のネジ孔に締結されて前記モータベースに取り付けられており、前記第1のネジの先端は、前記凹所の内部に収容される、モータ。 - 前記受け板は、第2のネジが、前記受け板に設けられた第2の貫通孔を介し、前記軸受ハウジングに設けられた第2のネジ孔に締結されて前記軸受ハウジングに取り付けられており、
前記軸受ハウジングへの前記受け板の取り付けは、3つの前記第2のネジによってなされており、
前記モータベースへの前記軸受ハウジングの取り付けは、3つの前記第1のネジによってなされており、
3つの前記第1のネジと、前記3つの前記第2のネジとが、前記回転軸の中心軸の周りに交互に配置されている、
請求項4に記載のモータ。
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