特許 6553905 モータの軸受構造及び軸受取付方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553905

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】モータの軸受構造及び軸受取付方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/16 20060101AFI20190722BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/16 Z

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-58077(P2015-58077)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-178815(P2016-178815A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2018年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208743

【氏名又は名称】キヤノンファインテックニスカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097043

【弁理士】

【氏名又は名称】浅川 哲

(72)【発明者】

【氏名】橘田 敏郎

【審査官】 小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５９１１５１５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１１４２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−００７８６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０６−０４４３６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−０５６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０１３２３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−２９９９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６３６９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、この回転軸を支持する環状の軸受部材と、この軸受部材が保持される凹部及びこの凹部の底部に前記回転軸の先端を通す軸孔を有する保持部材とを備えたモータの軸受構造において、
前記軸受部材の外周部に、前記軸受部材を前記保持部材に対して位置決めする調心部材を設け、
前記保持部材の凹部を底部に向かって円錐形状に形成すると共に前記調心部材の外周面を前記回転軸の軸方向に沿った曲面形状に形成し、
前記調心部材は、前記軸受部材の外周部を保持する円環部と、軸受部材の回転軸の軸方向と直交する一面を被覆する底部と、前記保持部材の凹部の内周面に当接させて前記軸受部材を前記保持部材に位置決めする外周部と、有し、
前記軸受部材の一面と前記調心部材の底部との間に弾性座金部材が配置されることを特徴とするモータの軸受構造。

【請求項2】

前記調心部材の外周面には、前記回転軸の軸方向に沿った複数の溝部が形成されている請求項１に記載のモータの軸受構造。

【請求項3】

前記調心部材の外周面は、円弧状の曲面形状となっている請求項１又は２に記載のモータの軸受構造。

【請求項4】

前記軸受部材が導電性の材料からなる転がり軸受であり、前記調心部材が絶縁性の材料からなる請求項１に記載のモータの軸受構造。

【請求項5】

前記回転軸を支持する前記軸受部材に前記調心部材を一体に設け、前記調心部材を前記保持部材に嵌合させる際、前記調心部材の外周面を前記保持部材の凹部の内周面に倣わせることで、前記回転軸の軸心と前記軸受部材の軸心とが一致する請求項１に記載のモータの軸受構造。

【請求項6】

前記調心部材は、前記軸受部材と前記保持部材とに接する沿面距離が、前記軸孔と前記回転軸との空間距離より大きい請求項１に記載のモータの軸受構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸の軸心と、この回転軸を保持する軸受部材との軸心とを一致させた状態でハウジングに組み込むためのモータの軸受構造及び軸受取付方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の一般的なモータは、一端が開放した円筒状のハウジングと、このハウジングの開放端部を閉塞するブラケットと、前記ハウジング内で回転可能に配置される回転軸（シャフト）、コイルが巻回されたコア及び整流子等を有するロータと、前記コアを取り囲むようにして配置されてシャフトの回転に必要な磁束を生じさせるマグネット等を有するステータとを備えて構成されている（特許文献１）。

【0003】

上記モータにおける軸受部分の構成例を図７に示す。この図７（ａ）に示すように、シャフト３には回転を保持する軸受部材２２がシャフト２２の外周面に沿って取り付けられており、この軸受部材２２をブラケット５１側に設けられるホルダ部５５の凹部５３に嵌め込むことで、前記シャフト３の先端をブラケット５１側に設けた軸孔２９から露出させた状態で回転可能に保持される。そして、図７（ｂ）に示すように、前記軸受部材２２は、シャフト３と一体となった状態で、前記凹部５３に圧入あるいは接着によって固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−１５６９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記図７に示したような軸受構造にあっては、シャフト３の回転を保持する軸受部材２２と、この軸受部材２２を受けるホルダ部５５との適合不良や取付誤差等によって、シャフト３及び軸受部材２２の軸心Ｃにズレが生じる場合があった。これによって、シャフト３に回転ムラが生じ、それに伴って振動や騒音が発生するといった問題があった。

【0006】

また、前記軸受部材２２をホルダ部５５の凹部５３に圧入によって嵌合する場合、この圧入する方向や圧入する際の力加減によって、シャフト３と軸受部材２２との間に無理な力が加わり、双方の軸心Ｃがずれることもあり、シャフト３と軸受部材２２との双方の軸心Ｃを一致させることに困難性を有していた。

【0007】

このような軸心Ｃのずれを防止するためには、シャフト３や軸受部材２２等に公差の少ない部品を使用し、精度のよい組立や調整が必要となる。これによって、モータを生産するためのコストや工数が増大し、量産化が難しくなるといった問題があった。

【0008】

そこで本発明は、回転軸の軸心とこれを受ける軸受部材との軸心とを一致させながら組み付けることで、回転軸の回転を安定化すると共に、振動や騒音の軽減化を図ることができるモータの軸受構造及び軸受取付方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のモータの軸受構造は、回転軸と、この回転軸を支持する環状の軸受部材と、この軸受部材が保持される凹部及びこの凹部の底部に前記回転軸の先端を通す軸孔を有する保持部材とを備えたモータの軸受構造において、前記軸受部材の外周部に、前記軸受部材を前記保持部材に対して位置決めする調心部材を設け、前記保持部材の凹部を底部に向かって円錐形状に形成すると共に前記調心部材の外周面を前記回転軸の軸方向に沿った曲面形状に形成し、前記調心部材は、前記軸受部材の外周部を保持する円環部と、軸受部材の回転軸の軸方向と直交する一面を被覆する底部と、前記保持部材の凹部の内周面に当接させて前記軸受部材を前記保持部材に位置決めする外周部と、有し、前記軸受部材の一面と前記調心部材の底部との間に弾性座金部材が配置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明のモータの軸受構造によれば、保持部材の凹部を底部に向かって円錐形状に形成すると共に、調心部材の外周面を回転軸の軸方向に沿って曲面形状に形成したので、回転軸の軸心と軸受部材の軸心とを略一致させた状態で位置決めしながら保持部材に組み付けることができる。これによって、シャフトの回転がより円滑となり、回転に伴う振動や騒音を効果的に低減させることができる。

【0012】

また、本発明のモータの軸受取付方法によれば、調心部材の外周面を保持部材の内周面に倣わせるようにして前記軸受部材が位置決めされるので、取り付けが容易であり、後から調整を要することもない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係るモータの断面図である。

【図2】上記モータの組立斜視図である。

【図3】上記モータの保持部材の斜視図である。

【図4】上記モータの軸受構造を示す断面図である。

【図5】上記モータの調心部材の斜視図である。

【図6】上記モータの軸受構造の作用を示す断面図である。

【図7】従来のモータの軸受構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明のモータの軸受構造をブラシモータに適用した実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態のモータ１は、ロータ１１とステータ１２とによって構成されている。前記ロータ１１には、回転力を外部に伝達するための回転軸（シャフト）３と、このシャフト３の回転を支持する一対の環状の軸受部材２２と、シャフト３の長手方向の中央部に設けられ、磁束の通路となる鉄心（コア）４とを備えている。前記シャフト３には、前記コイル１７に流れる電流の方向と相を切り替えるための整流子９及びブラシ５が配置され、前記コア４には複数の溝（コアスロット）が形成されている。また、前記コアスロットには、巻線（コイル）１７が多数回巻き付けられている。このため、コア４の両側にコイル１７が膨らむように配設された構造となる。なお、コア４とコイル１７との間には両者の絶縁を保つ絶縁層１６が介在しており、絶縁層１６の材質には例えばエポキシ樹脂が用いられる。

【0015】

前記ステータ１２は、前記ロータ１１を収容するハウジング２と、このハウジング２の内周面に沿って等間隔で固定される複数のマグネット１５とを備えている。この複数のマグネット１５によって、前記ロータ１１のトルク発生に必要な磁束を発生させている。

【0016】

前記ハウジング２は、鋼板に深絞り加工を施すことで円筒状に形成されており、対向する一対の開放端には前記シャフト３の先端部を突出させた状態でロータ１１をハウジング２に組み込み固定させるための円板状のブラケット２１が取り付けられる。前記シャフト３は、ブラケット２１の中央部に設けられている軸孔２９を通して回転支持されている。前記ブラケット２１は、ハウジング２と同様の鋼板が用いられている。

【0017】

図３に示すように、前記ブラケット２１には、前記軸受部材２２の外周面及び底部に当接して保持するためのホルダ部２５が設けられている。このホルダ部２５は、前記ブラケット２１の中央部分を円錐形状に凹設した凹部３３を有しており、この凹部３３の底部に前記軸孔２９が設けられている。

【0018】

図２に示したように、前記ブラケット２１はハウジング２の開放端を閉塞するようにして嵌合することで、前記軸受部材２２に取り付けられているシャフト３の位置決めがなされる。前記シャフト３は、図４に示すように、ホルダ部２５に設けられている軸孔２９と接触しないように所定の空間距離ｔを有した状態で保持されている。

【0019】

次に、上記モータ１におけるシャフト３の軸受構造を図４に基づいて説明する。本実施形態の軸受構造は、シャフト３と、このシャフト３の両端側に取り付けられる環状の軸受部材２２と、この軸受部材２２の外周部に設けられる調心部材２４と、この調心部材２４を保持するホルダ部２５とによって構成されている。また、前記軸受部材２２と調心部材２４との間には弾性座金部材（ワッシャースプリング）２６が配置されている。このワッシャースプリング２６は、軸受部材２２の外輪１８ａに対して予圧を加えることで、内輪１８ｂの軸方向の位置を決めるために設けられる。

【0020】

前記軸受部材２２は、前記シャフト３の回転面に沿って当接しながら転がり運動をする複数の転動体を有する導電性の材料からなる転がり軸受によって形成されている。この転がり軸受は、外輪１８ａ、内輪１８ｂ、転動体１９及びこれらを保持する保持器２０によって構成され、内輪１８ｂがシャフト３に圧入あるいは接着剤によって固定されている。

【0021】

前記調心部材２４は、前記軸受部材２２の外周部２３を保持する円環部３１と、前記軸受部材２２に挿通されているシャフト３の軸（軸心Ｃ）方向と直交する一面を被覆する底部３２とによって一体形成された絶縁性の材料によって形成され、前記底部３２の中心部には前記シャフト３の一端を挿通させるための貫通孔２８が設けられている。この調心部材２４は、絶縁性の高い耐熱樹脂を用いることで、前記軸受部材２２との間における放電の発生を低減させることができ、これによって電食を防止する効果が得られる。

【0022】

図４に示したように、前記調心部材２４の円環部３１の外周面３１ａは、シャフト３の軸心Ｃ方向に沿った円弧状の曲面形状となっており、この曲面形状の中間部分の肉厚Ｔが最大厚みとなるように形成されている。また、前記外周面３１ａは、図５に示すように、その曲面形状に沿って複数の溝部３６が形成されている。この溝部３６を外周面３１ａの円周方向に対して均一に設けることで、この外周面３１ａに弾性力が生じ、ホルダ部２５内に緩衝性を有して嵌合させることができる。

【0023】

前記調心部材２４は、底部３２上にワッシャースプリング２６を載置し、円環部３１の内周面に沿って前記軸受部材２２がシャフト３と一体となって装着される。

【0024】

前記調心部材２４が嵌合されるホルダ部２５の凹部３３は、所定の深さの円錐形状の内周面３４と、円形状の底面３５とを有して形成されている。前記内周面３４は、開口側から底面３５に向けて内径が次第に減少するようにテーパ状に形成されている。前記内周面３４は、開口径Φ２が前記調心部材２４の肉厚Ｔを含む外周径Φ１よりも大きく、底面３５の内径Φ３が前記Φ１よりも小さくなるように形成されている。

【0025】

このため、前記調心部材２４を前記凹部３３に嵌合させる際、この凹部３３の開口側にあっては、シャフト３の軸心Ｃに沿った方向に抵抗なく変位しながら容易に挿入することができ、凹部３３の底面３５に向かうにしたがって、シャフト３の軸心Ｃに沿った姿勢を維持しながら徐々に圧入固定させることができる。また、前記軸心部材２２は、ワッシャースプリング２６を介して調心部材２４に装着されているため、前記ホルダ部２５の凹部３３に圧入させる際、シャフト３にかかる衝撃を吸収させることができる。これによって、シャフト３の軸心Ｃのずれを防止することができる。

【0026】

次に、軸受取付方法について説明する。図２に示したように、シャフト３に軸受部材２２、ワッシャースプリング２６、調心部材２４を取り付け、これらを一体化させた後に、ホルダ部２５の凹部３３内に前記調心部材２４を嵌め込む。この嵌め込みは、前記ホルダ部２５を有するブラケット２１をハウジング２に固定することによって行われる。

【0027】

図６（ａ）に示すように、前記シャフト３が一体化された軸受部材２２及び調心部材２４をホルダ部２５の凹部３３に嵌合させる際、図６（ｂ）に示すように、前記調心部材２４がその嵌合方向や嵌合力に応じて凹部３３に当接する位置が抵抗なく変位する。このように、前記調心部材２４の外周面を前記凹部３３の内周面３４に倣わせることで、図６（ｃ）に示すように、シャフト３の軸心Ｃと軸受部材２２の軸心Ｃが自動的に一致する姿勢で前記凹部３３内に位置決めされる。そして、ネジ等の固定具でブラケット２１をハウジング２に固定することで、調心部材２４と一体化された軸受部材２２がホルダ部２５に固定される。

【0028】

図７に示した従来の軸受構造では、ホルダ部５５の凹部５３に対して、シャフト３を装着した軸受部材２２を直接組み込むことで、軸孔２９に対してシャフト３及び軸受部材２２の軸心Ｃを一致させようとしたが、このような構造では、全ての軸心を一致させなければならず、そのために、シャフト３と軸受部材２２との軸心Ｃに僅かなズレが生じる場合があった。これに対して、本発明では、シャフト３を装着した軸受部材２２を調心部材２４によって保持し、この調心部材２４がホルダ２５に対してある程度の遊びを有した状態で組み合わされるので、シャフト３と軸受部材２２との間に無理な力が入ることがなり、双方の軸心Ｃのズレが生じにくくなる。

【0029】

このように、モータを組み立てる際、シャフト３の軸心Ｃとブラケット２１の軸孔２９の軸心Ｃとを完全に一致しない場合であっても、シャフト３と軸受部材２２との双方の軸心Ｃが自動的に一致するような構造となっているので、シャフト３の回転が円滑となり、振動や騒音を大幅に低減させることが可能となった。

【0030】

次に、図４に基づいて、前記調心部材２４の円環部３１の肉厚Ｔと、前記軸受部材２２とホルダ部２５との間の距離の関係について説明する。モータ１をインバータ制御によって駆動する際には、高周波の電圧や静電気等が発生し、抵抗の低い経路を流れる。したがって、絶縁性の材料で形成されている調心部材２４では、その材質の体積抵抗率を超える電圧が加わることから過大な電流が流れてしまい絶縁部材としての機能を果たせなくなってしまう場合がある。

【0031】

そこで、共に導電性の軸受部材２２とホルダ部２５とが絶縁性の調心部材２４を介して結ばれる沿面距離に相当する調心部材２４の円環部３１の肉厚Ｔをホルダ部２５に設けられている軸孔２９におけるシャフト３との空間距離ｔよりも大きく設定することで、インバータ制御による駆動に伴って発生する高周波電流や静電気を前記空間距離ｔの間に放電させることができる。したがって、調心部材２４の円環部３１の最大肉厚を前記沿面距離ｔ以上とすることで、シャフト３と軸受部材２２との間に高電圧が加わったとしても調心部材２４の絶縁性を劣化させたり、破壊させたりするようなことがない。これによって、シャフト３の回転を阻害するような軸受部材２２の電食を有効に防止することができる。

【符号の説明】

【0032】

Ｃ 軸心
１ モータ
２ ハウジング
３ シャフト（回転軸）
４ コア
５ ブラシ
９ 整流子
１１ ロータ
１２ ステータ
１５ マグネット
１６ 絶縁層
１７ コイル
１８ａ 外輪
１８ｂ 内輪
１９ 転動体
２０ 保持器
２１ ブラケット
２２ 軸受部材
２３ 外周部
２４ 調心部材
２５ ホルダ部（保持部材）
２６ ワッシャースプリング
２８ 貫通孔
２９ 軸孔
３１ 円環部
３１ａ 外周面
３２ 底部
３３ 凹部
３４ 内周面
３５ 底面
３６ 溝部
５１ ブラケット
５３ 凹部
５５ ホルダ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】