(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述したウェブワッシャを備えた回転電動機では、モータの内部にウェブワッシャが組み込まれているため、モータにブレーキを組み立てる際、ウェブワッシャの組み込みが難しいという問題や、ウェブワッシャの組み立て状態を確認することが困難であるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明は、ウェブワッシャの組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャの組み込みを容易に行うことの可能な回転電動機、及び回転電動機の組み立て方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明の一観点によれば、シャフトの外周面を囲むように配置されており、前記シャフトとの間にリング状の貫通孔を有する軸受ハウジングと、前記貫通孔に配置されており、前記シャフト及び前記軸受ハウジングに嵌合された軸受と、前記軸受の一部及び前記軸受ハウジングに当接されるように、前記貫通孔に配置されたウェブワッシャと、を備え、前記軸受ハウジングは、前記軸受の外周面と接触する第1のハウジング部と、前記ウェブワッシャが当接されており、前記シャフトの延在方向において、前記第1のハウジング部に対して分離可能な第2のハウジング部と、を含
み、前記第2のハウジング部は、磁気ブレーキ機構を含むことを特徴とする回転電動機が提供される。
【0009】
本発明の一観点によれば、軸受ハウジングが、軸受の外周部と接触する第1のハウジング部と、ウェブワッシャが当接され、シャフトの延在方向において、第1のハウジング部に対して分離可能な第2のハウジング部と、を有することにより、ウェブワッシャの設置状態を確認しながら、回転電動機の組み立てを行うことが可能となる。
これにより、ウェブワッシャの組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャの組み込みを容易に行うことができる。
また、第2のハウジング部が磁気ブレーキ機構を含むことで、磁気ブレーキ付電動機に適用することができる。
【0012】
上記回転電動機において、前記シャフトに固定されたハブを含み、前記磁気ブレーキ機構は、コイルと、前記コイルと対向配置されたアーマチュアと、前記アーマチュアを挟んで前記コイルと反対側に配置され、前記ハブと一体回転可能に組みつけられるディスク部材と、を有し、前記コイルへの非通電時において前記アーマチュアが前記コイルに対して前記ディスク部材を前記第2のハウジング部へ押し付けることで前記シャフトの回転を規制し、前記コイルへの通電時において前記アーマチュアが前記コイルに吸引されることで前記シャフトの回転を許可するものであって、前記ハブと前記磁気ブレーキ機構の前記アーマチュアとの間には、隙間が形成されていてもよい。
【0013】
このように、ハブとアーマチュアとの間に隙間が形成されることで、磁気ブレーキ機構を機能させることができる。
【0014】
上記回転電動機において、前記第2のハウジング部は、板状部材であってもよい。
【0015】
このように、第2のハウジング部として、板状部材を用いることで、第2のハウジング部の構成を簡略化させることが可能となるため、第2のハウジング部のコストを低下させることができる。
【0016】
上記回転電動機において、前記第2のハウジング部と接触する前記第1のハウジング部の面に、前記第2のハウジング部に向かう方向に突出する凸部を設け、前記第1のハウジング部と接触する前記第2のハウジング部の面に、前記凸部を収容する凹部を設けてもよい。
【0017】
このような構成とされた凸部及び凹部を有することで、冶具を用いることなく、ハブとアーマチュアとの間に隙間を容易に形成することができる。
【0018】
上記回転電動機の組み立て方法であって、前記シャフトと、前記軸受と、前記第1のハウジング部と、を組み付ける第1工程と、前記軸受から露出された前記貫通孔に、前記軸受の一部に当接されるように、前記ウェブワッシャを設置する第2工程と、前記ウェブワッシャに当接されるように、前記シャフトに前記第2のハウジング部を挿入させ、前記凸部を前記第2のハウジング部の面に当接させる第3工程と、前記第2のハウジング部と係合するように、前記シャフトにハブを挿入し、前記シャフトに前記ハブを固定する第4工程と、前記第4工程後、前記第1のハウジング部に対して前記第2のハウジング部を回転させ、前記凹部内に前記凸部を収容させることで、前記ハブと前記アーマチュアとの間に前記隙間を形成する第5工程と、前記第5工程後に、前記第1のハウジング部に対して前記第2のハウジング部を固定する第6工程と、を有してもよい。
【0019】
上述した第1ないし第6工程を行うことで、ウェブワッシャの組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャの組み込みを容易に行うことができるとともに、冶具を用いることなく、ハブとアーマチュアとの間に隙間を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、ウェブワッシャの組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャの組み込みを容易に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の回転電動機の寸法関係とは異なる場合がある。
【0023】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る回転電動機の斜視図である。
なお、
図1において、CLはロータ13のシャフト41の軸線(以下、「軸線CL」という)、X方向はシャフト41の延在方向を示している。
以下、軸線CLに沿う方向を「ロータ軸方向」、軸線CLと直交する方向を「ロータ径方向」、軸線CL回りに周回する方向を「ロータ周方向」という。
図2は、
図1に示す回転電動機のA−A線方向の断面図である。
図2において、
図1と同一構成部分には、同一符号を付す。
【0024】
図1及び
図2を参照するに、第1の実施形態に係る回転電動機10は、ケース本体12と、ロータ13と、ステータ14と、ホルダ15と、センサマグネット16と、回路基板17と、ハーネス19と、磁気センサ21と、第1の軸受23と、プリント基板24と、ロータ軸方向に巻回された複数のコイル25と、軸受ハウジング28と、第2の軸受31と、ウェブワッシャ32と、ハブ33と、固定ねじ34と、を有する。
【0025】
ケース本体12は、ロータ13の後端側を覆うブラケット35と、ロータ径方向外側を覆う円筒状のステータケース36と、磁気センサ21を覆う磁気センサカバー37と、を有する。
【0026】
ブラケット35は、円環状の部材であり、位置規制部35Aと、環状空間35Bと、を有する。
位置規制部35Aは、ブラケット35の中央部に設けられており、第1の軸受23(例えば、ベアリング)の外輪23Bが当接されている。位置規制部35Aは、第1の軸受23のロータ軸方向の位置を規制する。
環状空間35Bは、位置規制部35Aの外側に設けられた空間であり、プリント基板24を収容している。
【0027】
ステータケース36は、円環状の部材であり、ステータ14の外側に配置されている。ステータケース36は、一端部がブラケット35に支持されており、他端部が軸受ハウジング28に支持されている。
【0028】
磁気センサカバー37は、磁気センサ21のロータ軸方向の一方の側を覆うように設けられている。磁気センサカバー37は、ブラケット35との間に、円盤状の空間37Aを区画している。空間37Aには、磁気センサ21が取付けられた回路基板17が収容されている。
【0029】
ロータ13は、シャフト41と、ロータコア42と、ロータマグネット43と、を有する。
シャフト41は、X方向に延在しており、軸受ハウジング28、第2の軸受31、及びハブ33を貫通している。シャフト41は、ロータ軸方向において離間して配置された第1及び第2の軸受23,31により回転可能に支持されている。
シャフト41は、第2の軸受31のロータ軸方向の位置を規制するフランジ部41Aと、ホルダ15とともに第1の軸受23のロータ軸方向の位置を規制する円環状の段差部41Bと、を有する。
【0030】
ロータコア42は、第1の軸受23と第2の軸受31との間に位置するシャフト41の外側であって、かつフランジ部41Aに接するように固定された金属製の環状の部材である。したがって、ロータコア42と第2の軸受31とは、フランジ部41Aを挟んで隣接した位置に組みつけられている。
ロータマグネット43は、ロータコア42の外側に固定された環状のマグネット部材である。ロータコア42及びロータマグネット43は、ステータの内側に空隙を介して配置されている。
【0031】
ステータ14は、ステータケース36と一体に固定され、ロータマグネット43と空隙を介して配置されている。ステータ14には、ティース部14Aが周方向に等間隔に並んで形成されている。ティース部14Aには、ステータ14のロータ軸方向から、インシュレータ26A、26Bが組みつけられ、インシュレータ26A、26Bを覆うようにコイル25が巻回されている。
【0032】
ホルダ15は、円筒形状に形成され、一端側がシャフト41の後端部を覆うように設けられている。センサマグネット16は、ホルダ15の他端側に支持されている。センサマグネット16は、シャフト41の後端と対向するように配置されている。
上記ホルダ15及びセンサマグネット16は、シャフト41に固定され、シャフト41と一体に回転する。
【0033】
回路基板17は、円盤形状とされており、空間37Aに配置されている。回路基板17は、ハーネス19を介して、外部電源(図示せず)と接続されている。
磁気センサ21は、回路基板17のうち、センサマグネット16と対向する位置に設けられている。
磁気センサ21は、シャフト41の回転角度を検出する。磁気センサ21は、シャフト41の回転に伴うセンサマグネット16の磁界の変化を検出することで、シャフト41の回転角度を検出する。磁気センサ21としては、例えば、ホールICを用いることが可能である。
【0034】
第1の軸受23は、内輪23Aと、外輪23Bと、ボール23Cと、を有する。内輪23Aは、その内周面にシャフト41が圧入固定されるとともに、ロータ軸方向の一端側が段差部41Bに当接されており、他端側がホルダ15と当接されている。
外輪23Bは、その外周面がブラケット35に圧入固定されるとともに、ロータ軸方向の他端側がブラケット35の位置規制部35Aに当接されている。ボール23Cは、内輪23Aと外輪23Bとの間に複数配置されている。
【0035】
プリント基板24は、リング状とされた基板であり、環状空間35Bに配置されている。
【0036】
図3は、
図2に示す回転電動機の一部を拡大した断面図である。
図3において、
図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図4は、
図1に示す回転電動機から軸受ハウジングの第2のハウジング部を構成する第1のケースを取り外した状態を模式的に示す斜視図である。
図4では、第1のケース51に設けられたコイル52の図示を省略する。
図4において、
図1〜
図3に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【0037】
図2〜
図4を参照するに、軸受ハウジング28は、第2の軸受31の外周部と接触する第1のハウジング部46と、ウェブワッシャ32が当接されており、X方向(シャフト41の延在方向)において、第1のハウジング部46に対して分離可能な第2のハウジング部47と、を有する。
第1のハウジング部46は、環状のブラケットであり、一端がステータケース36と接続されている。第1のハウジング部46は、シャフト41の外周から離間した位置に配置されたリング状の部材である。
第1のハウジング部46は、ステータケース36と組み付けられた状態でロータ軸方向に貫通する貫通孔46Aを有する。貫通孔46Aの内壁には、第2の軸受31が圧入固定されるとともに第2の軸受31の軸方向一端側にはウェブワッシャ32が配置されている。
【0038】
第1のハウジング部46は、X方向において、ステータ14と第2のハウジング部47との間に配置されている。第1のハウジング部46は、第2のハウジング部47と接触する面46aを有する。面46aは、ロータ軸方向に対して直交する面である。
第1のハウジング部46は、面46aから第2のハウジング部47に向かう方向に突出する複数の凸部46B(
図4の場合、一例として、3つ)を有する。複数の凸部46Bは、第1のハウジング部46の周方向に配置されている。
凸部46Bの突出面46Baは、ロータ軸方向に対して直交する平面とされている。面46aを基準としたときの凸部46Bの突出量(面46aから突出面46Baまでの距離)は、アーマチュア57とハブ33との間に形成された隙間60のX方向の幅と等しくなるように構成されている。
【0039】
第2のハウジング部47は、磁気ブレーキ機構を含んでおり、第1のケース51と、コイル52と、ねじ54と、第2のケース56と、アーマチュア57と、ディスク部材58と、不図示のバネ部材と、を有する。
このように、第2のハウジング部47が磁気ブレーキ機構を含むことで、回転電動機10を磁気ブレーキ付電動機に適用することができる。
【0040】
第1のケース51は、その中心にシャフト41が挿通可能な貫通孔が形成された円環状の部材であり、ロータ軸方向から第1のハウジング部46の面46aに当接されている。第1のケース51は、第1のハウジング部46の面46aと接触する面51aと、第1のケース51の面51a側に設けられ、凸部46Bを収容可能な深さとされた複数の凹部51A(
図4の場合、一例として、3つ)と、面51aの反対側に設けられた面51bと、を有し、面51b側には、コイル52を収容するための円環状のコイル収容部が形成されている。
【0041】
複数の凹部51Aは、第1のハウジング部46に対して第1のケース51を回転させた際、上述した複数の凸部46Bを収容可能な位置と、複数の凸部46Bを収容不可能な位置と、を有するように配置されている。
【0042】
なお、複数の凸部46B及び凹部51Aの数は、複数であればよく、
図4に示す3つに限定されない。また、
図2及び
図3では、一例として、凸部46B及び凹部51Aの形状が円形状の場合を例に挙げて図示したが、凹部51Aの形状は、凸部46Bを収容可能な形状であればよく、円形状に限定されない。さらに、凸部46Bの形状も円形状に限定されない。
【0043】
コイル52は、第1のケース51のコイル収容部内に収容されており、一面52aが第1のケース51の面51bから露出されている。一面52aは、面51bに対して面一とされている。コイル52の一面52aは、ロータ軸方向においてアーマチュア57と対向するように配置されている。
【0044】
第1のケース51は、複数のねじ54によって第1のハウジング部46に固定されている。複数のねじ54は、第1のハウジング部46及び第1のケース51の周方向に配置されている。
【0045】
第1のケース51には、複数のねじ59によって第2のケース56が固定されている。第2のケース56は、中心に貫通孔が形成された円環状とされた部材であり、一端面が第1のケース51の面51bに接して配置されている。第2のケース56の他端面側には、貫通孔の内径側に突出するフランジ部56Aが形成されている。そして第1のケース51と第2のケース56とが組み付けられた状態で、第1のケース51に収容されたコイル52と第2のケース56のフランジ部56Aとの間に不図示のバネ部材、アーマチュア57およびディスク部材58がこの順で配置されている。
【0046】
アーマチュア57は、強磁性体であり、かつ中心にシャフト41が挿通可能な貫通孔が形成された円環形状をしている。アーマチュア57は、第2のケース56の径方向内側に配置されるとともに、一面57aがコイル52の一面52aと対向するように配置されている。
また、ディスク部材58は中心にハブ33と回転力の伝達が可能な形状の貫通孔が形成されており、貫通孔とハブ33とが係合することでディスク部材58とハブ33とは一体に回転する。回転力の伝達が可能な形状として、貫通孔は例えば多角形状をしている。
ハブ33は、シャフト41の外周面と接触するように設けられている。ハブ33は、一部がディスク部材58内に収容されており、残部がディスク部材58からシャフト41の先端側に突出している。ハブ33には、シャフト41の外周側面に到達するねじ穴33Aが形成されている。
固定ねじ34は、ねじ穴33Aに螺合されることで、シャフト41にハブ33を固定している。
【0047】
図2及び
図3に示すように、ハブ33の外径はアーマチュア57の内径よりも大きく設定されており、ハブ33とアーマチュア57とは、隙間60を介してロータ軸方向でオーバラップしている。
次に、磁気ブレーキ機構の動作を説明する。
コイル52が非通電の状態では、不図示のバネ部材がアーマチュア57およびディスク部材58をコイル52から離間する方向に押圧する。バネ部材のばね力により、ディスク部材58は第2のケース56のフランジ部56Aに押し付けられる。シャフト41に取り付けられたハブ33は、ディスク部材58と一体に回転する。このため、シャフト41の回転は、コイル52が非通電の状態ではディスク部材58とフランジ部56Aとの間に発生する摩擦力によって規制される。
【0048】
なお、隙間60によって、不図示のバネ部材によるバネ力によってアーマチュア57がハブ33を介してシャフト41にX方向への力が付与されることでシャフト41がスラスト方向へずれることを防ぐことができる。
コイル52への通電時は、アーマチュア57が不図示のバネ部材のばね力に抗してコイル52に吸引される。したがってディスク部材58はフランジ部56Aに対して回転可能な状態となるため、コイル52が通電された状態では、シャフト41はハブ33およびディスク部材58とともに回転可能となる。このように磁気ブレーキ機構は、コイル52への通電、非通電を切り替えることで、シャフト41の回転を規制している。
【0049】
第2の軸受31は、第1の軸受23よりも大きい軸受であり、貫通孔46Aに配置されている。第2の軸受31は、シャフト41及び軸受ハウジング28に嵌合されている。
第2の軸受31は、内輪31Aと、外輪31Bと、ボール31Cと、を有する。
内輪31Aは、一方の角部がフランジ部41Aに当接された状態で、シャフト41の外周面と接触している。外輪31Bは、内輪31Aの外側に配置されており、外周面が第1のハウジング部46の内周面と接触している。
ボール31Cは、内輪31Aと外輪31Bとの間に複数配置されている。
【0050】
ウェブワッシャ32は、第2の軸受31と第1のケース51との間に位置する貫通孔46Aに配置されている。ウェブワッシャ32は、ロータ周方向に沿って波打つように湾曲した形状とされている。ウェブワッシャ32は、外輪31Bに当接されている。
【0051】
第1の実施形態の回転電動機10によれば、軸受ハウジング28が、第2の軸受31の外周面と接触する第1のハウジング部46と、ウェブワッシャ32が当接され、シャフト41の延在方向において、第1のハウジング部46に対して分離可能な第2のハウジング部47と、を有することにより、ウェブワッシャ32の設置状態を確認しながら、回転電動機10の組み立てを行うことが可能となる。
これにより、ウェブワッシャ32の組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャ32の組み込みを容易に行うことができる。
【0052】
図5〜
図7は、本発明の第1の実施形態に係る回転電動機の組み立て方法を説明するための断面図である。
図5〜
図7において、
図1〜
図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
【0053】
次に、
図5〜
図7を参照して、第1の実施形態の回転電動機10の組み立て方法について説明する。
初めに、
図5に示すように、シャフト41と、第2の軸受31と、第1のハウジング部46と、を組み付ける(第1工程)。
このとき、第2の軸受31を構成する内輪31Aの一方の角部をシャフト41のフランジ部41Aに当接させる。この段階で、第2の軸受31は、貫通孔46Aに配置される。
【0054】
次いで、シャフト41の先端側に位置し、第2の軸受31から露出された貫通孔46Aに、第2の軸受31の一部(
図5の場合、一例として、外輪31B)に当接されるように、ウェブワッシャ32を設置させる(第2工程)。
このとき、作業者は、貫通孔46A内におけるウェブワッシャ32の位置を見ながら、ウェブワッシャ32の設置を行うことができる。
【0055】
次いで、
図6に示すように、貫通孔46Aに収容されたウェブワッシャ32に当接されるように、シャフト41に第2のハウジング部47を挿入させ、第1のハウジング部46に設けられた複数の凸部46Bの突出面46Baを第2のハウジング部47を構成する面51aに当接させる(第3工程)。
【0056】
次いで、第2のハウジング部を構成する第2のケース56と係合するように、シャフト41にハブ33を挿入し、ねじ穴33Aに固定ねじを螺合することで、シャフト41にハブ33を固定する(第4工程)。
この段階では、ロータ軸方向において、アーマチュア57とハブ33とが接触しているため、アーマチュア57とハブ33との間には、
図3に示す隙間60が形成されていない。
【0057】
次いで、
図7に示す工程では、第1のハウジング部46に対して第2のハウジング部47を回転させ、複数の凹部51A内に凸部46Bを収容させることで、ハブ33とアーマチュア57との間に隙間60を形成する(第5工程)。
その後、複数のねじ54を用いて、第1のハウジング部46に対して第2のハウジング部47を固定する(第6工程)。
これにより、第1の実施形態の回転電動機10の組み立てが完了する。
【0058】
第1の実施形態の回転電動機10の組み立て方法によれば、上述した第1ないし第6工程を行うことで、ウェブワッシャ32の組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャ32の組み込みを容易に行うことができる。また、冶具を用いることなく、ハブ33とアーマチュア57との間に隙間60を容易に形成することができる。
【0059】
(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る回転電動機の斜視図である。
図8において、
図1に示す第1の実施形態の回転電動機10と同一構成部分には同一符号を付す。
図9は、
図8に示す回転電動機のB−B線方向の断面図のうちの一部を拡大した図である。
図9において、
図3及び
図8に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【0060】
図8及び
図9を参照するに、第2の実施形態の回転電動機70は、第1の実施形態の回転電動機10を構成する軸受ハウジング28に替えて、軸受ハウジング71を有すること以外は、回転電動機10と同様に構成されている。
【0061】
軸受ハウジング71は、軸受ハウジング28を構成する第2のハウジング部47に替えて、第2のハウジング部72を有すること以外は、軸受ハウジング28と同様な構成とされている。
第2のハウジング部72は、リング形状とされた板状部材であり、中央に形成された貫通穴72Aにシャフト41が挿入された状態で、複数のねじ74により、第1のハウジング部46に固定されている。
【0062】
上記構成とされた第2の実施形態の回転電動機70は、第2のハウジング部72として、板状部材を用いることで、第2のハウジング部72の構成を簡略化させることが可能となるため、第2のハウジング部72のコストを低減させることができる。
また、第2の実施形態の回転電動機70においても、ウェブワッシャ32の組み立て状態を確認しながら、ウェブワッシャ32の組み込みを容易に行うことができる。
【0063】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。