特許 7555239 電動機

(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】

(24)【登録日】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/16 20060101AFI20240913BHJP

   H02K 7/08 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

H02K5/16

H02K7/08 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020187947

(22)【出願日】2020-11-11

(65)【公開番号】P2022077206

(43)【公開日】2022-05-23

【審査請求日】2023-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000106944

【氏名又は名称】シナノケンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 雅一

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０５７８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４４８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０７０４６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００７－１４３３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２４５４７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ５／１６

Ｈ０２Ｋ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータケース内に設けられた固定子と、固定子に対向配置された回転子を支持する回転子軸が前記モータケースに回転可能に支持された電動機であって、
前記モータケースに保持され、前記回転子軸に締結されて当該回転子軸を回転可能に支持する一対の軸受と、
前記軸受の前記回転子軸に対する軸方向位置を規定するストッパー部と、を備えており、
前記ストッパー部は前記回転子軸の軸直角方向にレーザー光が照射されて前記回転子軸の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げられた盛り上げ凸部が周回して形成され、前記回転子軸に対するレーザー光の照射位置を軸方向に相対的に移動させることで前記盛り上げ凸部と凹部が複数交互に形成されており、当該盛り上げ凸部により前記軸受の軸方向位置が規定されていることを特徴とする電動機。

【請求項2】

モータケース内に設けられた固定子と、固定子に対向配置された回転子を支持する回転子軸が前記モータケースに回転可能に支持された電動機であって、
前記モータケースに保持され、前記回転子軸に締結されて当該回転子軸を回転可能に支持する一対の軸受と、
前記軸受の前記回転子軸に対する軸方向位置を規定するストッパー部と、を備えており、
前記ストッパー部は前記回転子軸の軸直角方向にレーザー光が照射されたまま軸方向に相対移動させて前記回転子軸の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げられた軸方向に連なる軸方向盛り上げ凸部が形成されており、当該軸方向盛り上げ凸部により前記軸受の軸方向位置が規定されていることを特徴とする電動機。

【請求項3】

前記回転子軸に対するレーザー光の照射位置を周方向に相対的に移動させて軸方向盛り上げ凸部と凹部が複数交互に形成されている請求項２記載の電動機。

【請求項4】

前記回転子軸の周方向に軸方向盛り上げ凸部と凹部が複数交互に形成されたストッパー部が前記回転子軸の周方向に所定間隔を設けて複数箇所に形成されている請求項２又は請求項３記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば家電製品などに駆動源として用いられる電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、インナーロータ型の電動機は、モータケース内に設けられた固定子と、固定子に対向配置された回転子を支持する回転子軸がモータケースに回転可能に支持されている。
図３Ａにおいて、回転子５１は、回転子軸５２を中心に回転子ヨーク５３及び永久磁石５４が同心状に設けられている。回転子軸５２は、両側に軸受５７（ベアリング）などの金属圧入部品が圧入され、軸受５７は図示しないモータケースに一体に組み付けられる。

【0003】

上記電動機においては、回転子軸５２に荷重がかかっても軸受５７と回転子軸５２との締結位置がずれないようにストッパー部が設けられている。一般的には、図３Ｂに示すように回転子軸５２に周溝５５が切られており、該周溝５５に止め輪５６を嵌め込むことで、止め輪５６と図示しないモータケースにより軸受５７の軸方向の位置ずれを防いでいた（特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－３０１７５号公報

【文献】ＷＯ２０１８／１７９８３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、回転子軸５２に周溝５５を形成する溝加工を各々形成する必要があり、周溝５５に対して止め輪５６を作業者が手作業で装着する必要があるため、生産性が低下する。
また、止め輪５６自体は非対称形状をしていることから、回転子５１の回転バランスが崩れてアンバランスとなるおそれがあり、回転子軸５２に溝加工が必要となるうえに止め輪５６の分だけ部品点数が増えることで製造コストが嵩む。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、回転子軸に止め輪などの非対称部品を増やすことなく軸受位置を保持することで、回転子の回転バランスを崩さずかつ低コストで量産することができる電動機を提供することにある。

【0007】

上記従来技術の課題を解決するため、以下に述べるいくつかの実施形態に適用される発明は、少なくとも次の構成を備える。
モータケース内に設けられた固定子と、固定子に対向配置された回転子を支持する回転子軸が前記モータケースに回転可能に支持された電動機であって、前記モータケースに保持され、前記回転子軸に締結されて当該回転子軸を回転可能に支持する一対の軸受と、前記軸受の前記回転子軸に対する軸方向位置を規定するストッパー部と、を備えており、前記ストッパー部は前記回転子軸の軸直角方向にレーザー光が照射されて前記回転子軸の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げられた盛り上げ凸部が周回して形成され、前記回転子軸に対するレーザー光の照射位置を軸方向に相対的に移動させることで前記盛り上げ凸部と凹部が複数交互に形成されており、当該盛り上げ凸部により前記軸受の軸方向位置が規定されていることを特徴とする。
このように、回転子軸の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げた盛り上げ凸部が形成されて軸受の軸方向位置が規定されているので、回転子軸に止め輪など非対称形状の部品を増やすことなく、軸受位置を保持することができる。よって、回転子の回転バランスを崩さずかつ低コストで量産できる電動機を提供することができる。
また、例えば回転子軸を回転させながら回転子軸の軸直角方向からレーザー光を照射することで盛り上げ凸部が周回して均一に形成されるため、軸受の位置決めとなるうえに回転バランスが崩れることがなくなる。尚、回転子軸を静止させてレーザー光を周回して照射するようにしてもよい。
また、例えば回転子軸が１回転するごとにレーザー光の軸方向位置を変えて照射することで複数の盛り上げ凸部が凹部と交互に形成される。よって、回転子軸にスラスト方向に負荷が作用しても軸受が複数の盛り上げ凸部を乗り越えて移動し難くなるので、軸受位置を安定化することができる。尚、レーザー光の照射位置を静止したまま回転子軸の位置を軸方向に変化させてもよい。

【0010】

他の構成として、モータケース内に設けられた固定子と、固定子に対向配置された回転子を支持する回転子軸が前記モータケースに回転可能に支持された電動機であって、前記モータケースに保持され、前記回転子軸に締結されて当該回転子軸を回転可能に支持する一対の軸受と、前記軸受の前記回転子軸に対する軸方向位置を規定するストッパー部と、を備えており、前記ストッパー部は前記回転子軸の軸直角方向にレーザー光が照射されたまま軸方向に相対移動させて前記回転子軸の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げられた軸方向に連なる軸方向盛り上げ凸部が形成されており、当該軸方向盛り上げ凸部により前記軸受の軸方向位置が規定されていることを特徴とする。
これにより、例えば回転子軸の軸直角方向からレーザー光を照射しながら軸方向に所定長走査することで、軸方向に連なる軸方向盛り上げ凸部が均一に形成されるため、軸受の位置決めとなるうえに回転バランスが崩れることがなくなる。尚、レーザー光の照射位置を静止したまま回転子軸の軸方向位置を変化させてもよい。

【0011】

前記回転子軸に対するレーザー光の照射位置を周方向に相対的に移動させて軸方向盛り上げ凸部と凹部が複数交互に形成されていてもよい。
これにより、例えば回転子軸に対してレーザー光を照射したまま軸方向に所定距離走査するごとに回転子軸が所定量回転して同様にレーザー光を照射したまま軸方向に所定距離走査する動作を繰り返すことで複数の軸方向盛り上げ凸部が凹部と交互に形成される。よって、回転子軸にスラスト方向に負荷が作用しても軸受が複数の軸方向盛り上げ凸部を乗り越えて移動し難くなるので、軸受位置を安定化することができる。尚、レーザー光の照射位置を静止したまま回転子軸の軸方向位置及び周方向位置を交互に変化させてもよい。

【0012】

前記回転子軸の周方向に軸方向盛り上げ凸部と凹部が複数交互に形成されたストッパー部が前記回転子軸の周方向に所定間隔を設けて複数箇所に形成されていてもよい。
これにより、回転子軸にスラスト荷重が作用してもストッパー部による軸受位置の安定化を高めることができる。

【発明の効果】

【0013】

回転子軸に止め輪など非対称形状の部品を増やすことなく回転子軸の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げた盛り上げ凸部により軸受位置を保持することで、回転子の回転バランスを崩さずかつ低コストで量産することができる電動機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電動機の軸方向断面図である。

【図2】図１の回転子の斜視図、正面図及びストッパー部の部分拡大図である。

【図3】従来の回転子に止め輪を装着前の斜視図及び正面図並びに回転子に止め輪を装着後の斜視図である。

【図4】レーザー加工機による盛り上げ凸部の加工結果を示す表及びグラフ図である。

【図5】他例に係る回転子の斜視図、正面図、右側面図、ストッパー部の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る電動機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、電動機の概略構成について図１を参照して説明する。
電動機１は、以下の構成を備える。図１に示すように、ハウジング２は、後述する回転子４及び固定子８を収容する筒状のハウジング本体２ａと、ハウジング本体２ａの開口を塞ぐエンドカバー２ｂを有している。ハウジング本体２ａとエンドカバー２ｂには軸受保持部２ｃが各々形成されている。軸受保持部２ｃには、軸受（ボールベアリング）３が各々保持され、一対の軸受３には回転子４が回転可能に支持されている。回転子４は、回転子軸５を中心として回転子ヨーク６及び回転子マグネット７が同心状に組み付けられている。回転子軸５は、一対の軸受３に圧入されて回転可能に支持されている。また、ハウジング２内には、固定子８が組み付けられている。固定子８は、固定子コア８ａの環状のコアバック部がハウジング本体２ａの内壁面に圧入、接着等により組み付けられている。固定子コア８ａは、環状のコアバック部から径方向内側に向けて固定子極歯が複数突設されている。固定子極歯にはインシュレータ８ｂを介してモータコイル８ｃが巻かれている。固定子極歯は、回転子マグネット７と対向配置されている。また、インシュレータ８ｂには、回路基板８ｄが支持されている。回路基板８ｄにはモータコイル８ｃより引き出された口出し線が接続されている。

【0016】

次に、図１において、回転子軸５の軸受保持部２ｃ近傍には、ストッパー部９が２か所に設けられている。ストッパー部９は、軸受３の回転子軸５との締結が軸方向にずれないように回転子軸５に設けられる。
具体的には、図２Ａ，Ｂに示すようにストッパー部９は回転子軸５（例えばＳＵＳ４２０等）の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げた盛り上げ凸部５ａが形成されている。一対の軸受３は、軸受保持部２ｃと盛り上げ凸部５ａに軸方向に挟まれて各々位置決めがなされる。

【0017】

図２Ｃにストッパー部９の拡大図を示す。ストッパー部９は、回転子軸５を回転させながら図示しないレーザー光照射装置よりレーザー光１０を軸直角方向に照射することで金属表層を溶解させて盛り上げ凸部５ａが周回して形成されている。
このように、例えば回転子軸５を回転させながら回転子軸５の軸直角方向からレーザー光１０を照射することで盛り上げ凸部５ａが周回して均一に形成されるため、軸受３の位置決めとなるうえに回転バランスが崩れることがなくなる。尚、回転子軸５を静止させてレーザー光１０を周回して照射するようにしてもよい。

【0018】

また、回転子軸５に対するレーザー光１０の照射位置を軸方向に移動させることで複数の盛り上げ凸部５ａが凹部５ｂと交互に形成されている。
これにより、例えば回転子軸５が１回転するごとにレーザー光１０の軸方向位置を変えて照射することで複数の盛り上げ凸部が凹部と交互に形成される。よって、回転子軸５にスラスト方向に負荷が作用しても軸受３が複数の盛り上げ凸部５ａを乗り越えて移動し難くなるので、軸受位置を安定化することができる。

【0019】

回転子軸５に対するレーザー加工による盛り上げ凸部５ａの加工例について説明する。回転子軸５はＳＵＳ４２０（φ５ｍｍ）を用い、レーザー加工機はファイバーレーザーを用い、出力８０％、スポット径５０μｍ、加工時間４ｓｅｃ、送りピッチ２０μｍでレーザー光照射回数が４回若しくは８回で照射した。また、回転子軸５の回転速度は６３０ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、１５２０ｒｐｍで各々実験を行った。レーザー加工結果を図４Ａの表図に示す。図４Ｂのグラフ図によれば、回転子軸５の回転数が６３０ｒｐｍから１０００ｒｐｍにおいては、照射回数４回に比べて照射回数８回とすると盛り上げ凸部５ａの加工高さと溝幅（凹部５ｂ）が略一様に形成できることが確認された。

【0020】

以上説明したように、回転子軸５の金属表層を溶解させて径方向に盛り上げた盛り上げ凸部５ａが形成されて軸受３の軸方向位置が規定されているので、回転子軸５に止め輪など非対称形状の部品を増やすことなく、軸受位置を保持することができる。よって、回転子４の回転バランスを崩さずかつ低コストで量産できる電動機１を提供することができる。

【0021】

次に、図５Ａ～Ｄを参照して、回転子の他の構成について説明する。
図２と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとし、繰り返しの説明は省略する。回転子４の概略構成は、図２と同様であるため異なる構成を中心に説明する。回転子軸５の軸受保持部２ｃ（図１参照）近傍には、ストッパー部９が２か所に設けられている。ストッパー部９は、軸受３の回転子軸５との締結が軸方向にずれないように回転子軸５に設けられる。
具体的には、図５Ａ～Ｃに示すようにストッパー部９には、回転子軸５（例えばＳＵＳ４２０等）の金属表層を溶解させて径方向外側に盛り上げた軸方向盛り上げ凸部５ｃが形成されている（図５Ｄ参照）。一対の軸受３は、軸受保持部２ｃ（図１参照）と軸方向盛り上げ凸部５ｃに軸方向に挟まれて各々位置決めがなされる。

【0022】

図５Ｂ，Ｄに示すように、ストッパー部９は、回転子軸５が静止状態で軸直角方向からレーザー光１０を照射しながら軸方向に所定長走査することで金属表層を溶解させて軸方向に連なる軸方向盛り上げ凸部５ｃが形成されている。
これにより、例えば回転子軸５の軸直角方向からレーザー光１０を照射しながら軸方向に所定長走査することで、軸方向盛り上げ凸部５ｃが均一に形成されるため、軸受３の位置決めとなるうえに回転バランスが崩れることがなくなる。尚、レーザー光１０の照射位置を静止したまま回転子軸５の軸方向位置を変化させてもよい。

【0023】

また、図５Ｄに示すように、回転子軸５に対するレーザー光１０の照射位置を周方向に相対的に移動させて軸方向盛り上げ凸部５ｃと凹部５ｄが複数交互に形成されている。
これにより、例えば回転子軸５に対してレーザー光１０を照射したまま軸方向に所定距離走査するごとに回転子軸５が所定量回転して同様にレーザー光１０を照射したまま軸方向に所定距離走査する動作を繰り返すことで複数の軸方向盛り上げ凸部５ｃと凹部５ｄが交互に形成される。よって、回転子軸５にスラスト方向に負荷が作用しても軸受３が複数の軸方向盛り上げ凸部５ｃを乗り越えて移動し難くなるので、軸受位置を安定化することができる。尚、レーザー光１０の照射位置を静止したまま回転子軸５の軸方向位置及び周方向位置を交互に変化させてもよい。

【0024】

また、回転子軸５の周方向に軸方向盛り上げ凸部５ｃと凹部５ｄが複数交互に形成されたストッパー部９が回転子軸５の周方向に所定間隔を設けて複数箇所（図５Ｄでは６か所）に等間隔で形成されている。尚、ストッパー部９の数は６か所より多くても少なくてもいずれでもよい。
これにより、回転子軸５にスラスト荷重が作用してもストッパー部９による軸受位置の安定化を高めることができる。

【0025】

尚、電動機１はインナーロータ型モータについて説明したがアウターロータ型モータであってもよい。

【符号の説明】

【0026】

１ 電動機 ２ ハウジング ２ａ ハウジング本体 ２ｂ エンドカバー ２ｃ 軸受保持部 ３ 軸受 ４ 回転子 ５ 回転子軸 ５ａ 盛り上げ凸部 ５ｂ，５ｄ 凹部 ５ｃ 軸方向盛り上げ凸部 ６ 回転子ヨーク ７ 回転子マグネット ８ 固定子 ８ａ 固定子コア ８ｂ インシュレータ ８ｃ モータコイル ８ｄ 回路基板 ９ ストッパー部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】