JP2014007802A

JP2014007802A - モータ

Info

Publication number: JP2014007802A
Application number: JP2012140305A
Authority: JP
Inventors: Toru Aeba; 徹饗場
Original assignee: Kusatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Kusatsu Electric Co Ltd
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-01-16

Abstract

【課題】回転時に発生する振動を抑えることができるとともに、ロータの位置を安定させ、更に軸方向の撓みを抑えることができるモータを提供する。
【解決手段】モータハウジング２内に配設されたステータ４と、ステータ４の径方向内側に配設されたロータ６とを備え、ロータ６は、モータハウジング２に回転自在に支持された回転軸１６と、回転軸１６に装着されたロータコア１４と、ロータコア１４に装着されたロータマグネット１５とを備えたモータ。ロータコア１４は内側ヨーク部材３０と外側ヨーク部材３２（ロータヨーク）とを有し、これらの間に弾性体３４が介在されているとともに、外側ヨーク部材３２の軸方向両端部が軸受ハウジング４０，４２を介して軸受手段４４，４６（すべり軸受、ころがり軸受）を介して回転軸１６に支持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータの出力部材とロータマグネットとの間に弾性体を介在させた防振機能付きのモータに関する。

回転時の振動を防止するための防振機能を備えたモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このモータにおけるロータは、回転軸と、この回転軸に装着されたロータ鉄心と、ロータ鉄心の外周側に配設されたロータマグネットとを有し、ロータ鉄心とロータマグネットとの間に弾性体が介在され、この弾性体は、例えばエラストマーから形成される。

一般的に、モータでは、ステータのティース部とロータマグネットの磁極との位置関係によって発生するコギングトルクにより振動が発生するが、上述したモータにおいては、このコギングトルクによる振動が弾性体により吸収され、これによって、ロータから回転軸への振動の伝達を抑えることができる。

特許第３６８９８７７号公報

しかしながら、上述したモータでは、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、ロータマグネットと回転軸（従来例では、ロータ鉄心）との間に介在された弾性体により振動を吸収することができるが、このように弾性体を介在させると、ロータの位置（例えば、弾性体の外周面にロータマグネットを配設した形態のものではロータマグネットの外周面の位置）が不安定になるとともに、回転軸の軸方向の撓みに対して不安定となり、モータの回転中にロータの一部（例えば、ロータマグネット）がステータのティース部に接触して破損するおそれがあり、このようなことから、この弾性体を柔らかくすることができず、ロータからの振動の吸収に限界があった。

このような問題を解消するためには、ステータのティース部の内周面とロータの外周面との間隔（所謂、エアギャップ）を大きくすればよいが、この間隔を大きくすると、ステータ及びロータマグネットを含む磁気回路の磁気的効率が悪くなる。

本発明の目的は、回転時に発生する振動を抑えることができるとともに、弾性体が柔らかくてもロータの位置を安定させ、更に軸方向の撓みを抑えることができるモータを提供することである。

本発明の請求項１に記載のモータは、巻線が巻かれたステータと、前記ステータと径方向に対向して配設されたロータとを備え、前記ロータは、外部に回動力を出力するための出力部材と、前記出力部材に装着されたロータマグネットとを備えたモータにおいて、
前記出力部材と前記ロータマグネットとの間に弾性体が介在されているとともに、前記ロータマグネットの少なくとも一端部が軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に記載のモータでは、前記ステータはモータハウジング内に装着され、前記ロータは前記ステータの径方向内側に配置され、前記出力部材は前記モータハウジングに回転自在に支持され、前記ロータマグネットの前記一端部が前記軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載のモータでは、前記軸受手段がすべり軸受又はころがり軸受から構成され、前記ロータマグネットの前記一端部が前記すべり軸受又はころがり軸受を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載のモータでは、前記ロータマグネットの前記一端部には軸受ハウジングが設けられ、前記ロータマグネットの前記一端部は、前記軸受ハウジング及び前記軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に記載のモータでは、前記出力部材の外周部には、周方向に間隔をおいて外突部が設けられ、前記ロータマグネットの内周部には、前記出力部材の隣接する外突部間に対応して内突部が設けられ、前記出力部材の外周面と前記ロータマグネットの内周面との間に前記弾性体が環状に配設され、前記弾性体の径方向の肉厚が実質上均一に形成されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項６に記載のモータでは、前記ロータマグネットの内周面にロータヨークが配設され、前記ロータマグネットの前記一端部が前記ロータヨーク及び前記軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする。
更に、本発明の請求項７に記載のモータでは、前記出力部材の外周部には、周方向に間隔をおいて外突部が設けられ、前記ロータヨークの内周部には、前記出力部材の隣接する外突部間に対応して内突部が設けられ、前記出力部材の外周面と前記ロータヨークの内周面との間に前記弾性体が環状に配設され、前記弾性体の径方向の肉厚が実質上均一に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のモータによれば、出力部材とロータマグネットとの間に弾性体が介在されているので、ステータのティース部とロータマグネットの磁極との位置関係によるコギングトルクなどの振動がロータマグネットから出力部材へ伝達するのを抑えることができ、これによって、モータに発生する振動、騒音を少なくすることができる。また、ロータマグネットの少なくとも一端部が軸受手段を介して出力部材に支持されているので、ロータマグネットの位置を安定させることができ、その結果、振動防止機能を備えたモータでありながらステータとロータとのエアギャップを小さくすることができる。

また、本発明の請求項２に記載のモータによれば、ステータの径方向内側にロータが配設され、このロータのロータマグネットの少なくとも一端部が軸受手段を介して出力部材に支持されているので、インナーロータ型のモータにおいてロータマグネットの位置を安定させることができる。

また、本発明の請求項３に記載のモータによれば、軸受手段がすべり軸受又はころがり軸受から構成されているので、比較的簡単な構成でもってロータマグネットを安定して支持することができ、またこのすべり軸受又はころがり軸受（この場合、その外輪）によりロータの軸方向の撓みを効果的に防止しながらロータを安定的に支持することができる。

また、本発明の請求項４に記載のモータによれば、ロータマグネットの少なくとも一端部が軸受ハウジング及び軸受手段を介して出力部材に支持されているので、ロータマグネットのこの一端部を安定して確実に支持することができる。

また、本発明の請求項５に記載のモータによれば、出力部材の外周部に周方向に間隔をおいて外突部が設けられ、ロータマグネットの内周部に出力部材の隣接する外突部間に対応して内突部が設けられているので、かかる内突部及び外突部によってロータマグネットからの回動力を弾性体を介して出力部材に確実に伝達することができる。また、出力部材の外周面とロータマグネットの内周面との間に弾性体が環状に配設され、この弾性体の径方向の肉厚が実質上均一に形成されているので、出力部材とロータマグネットとの間隔が周方向に均一となり、弾性体を電気的絶縁材料から形成することによって、ロータを支持する軸受部材における電食を効果的に抑えることができる。

また、本発明の請求項６に記載のモータによれば、ロータマグネットの内周面にロータヨークが配設され、このような形態のモータでは、ロータマグネットの少なくとも一端部がロータヨーク及び軸受手段を介して出力部材に支持される。

更に、本発明の請求項７に記載のモータによれば、ロータマグネットの内側にロータヨークが配設された形態のものでは、出力部材の外周部に周方向に間隔をおいて外突部が設けられ、ロータヨークの内周部に出力部材の隣接する外突部間に対応して内突部が設けられるので、かかる内突部及び外突部によってロータヨークからの回動力を弾性体を介して出力部材に確実に伝達することができる。

本発明に従うモータの第１の実施形態を示す断面図。図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図。本発明に従うモータの第２の実施形態を示す断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うモータの実施形態について説明する。まず、図１及び図２を参照して、第１の実施形態のモータについて説明する。

図１及び図２において、図示のモータは、モータハウジング２と、モータハウジング２内に配設されたステータ４と、このステータ４の径方向内側に配設されたロータ６とを備えている。ステータ４は、薄いコアプレートを積層したステータコア１０を有し、このステータコア１０には、周方向に間隔をおいて複数のティース部１１が設けられ、これらティース部１１にコイル１２が所要の通りに巻かれている。

ロータ６は、ステータコア１０のティース部１１の径方向内側に配設されている。このロータ６は、薄いコアプレートを積層して形成されたロータコア１４と、ロータコア１４の外周面に装着されたロータマグネット１５と、このロータコア１４が装着された回転軸１６とを備え、回転軸１６がモータハウジング２に回転自在に支持されている。この形態では、モータハウジング２の端壁１８，２０に軸受取付部２２，２４が設けられ、これら軸受取付部２２，２４に取り付けられた軸受部材２６，２８（例えば、ころがり軸受）に回転軸１６が回転自在に支持されている。

図示のロータコア１４は、回転軸１６に装着された内側ヨーク部材３０と、この内側ヨーク部材３０の径方向外側に配設された外側ヨーク部材３２とを有し、内側ヨーク部材３０と外側ヨーク部材３２との間に弾性体３４が配設されている。回転軸１６の外周面には多数の小さい突条３６が設けられ、これら突条３６は回転軸１６の軸方向（図１において左右方向、図２において紙面に垂直な方向）に延びており、これら突条３６に内側ヨーク部材３０が圧入により固定されている。回転軸１６及び内側ヨーク部材３０はモータの出力部材を構成し、内側ヨーク部材３０は出力部材の径拡大部を構成する。

この形態では、弾性体３４は環状に形成され、内側ヨーク部材３０の外周面に装着されている。この弾性体３４は、例えばゴム、合成ゴムなどのエラストマーから形成される。また、外側ヨーク部材３２は、弾性体３４の外周面に装着された環状のヨーク本体部３８を備え、ヨーク本体部３８の外周面にロータマグネット１５が装着され、このロータマグネット１５はステータ１０のティース部１１に対向して径方向内方に配置される。この形態では、ロータマグネット１５を環状のものから構成しているが、周方向に配設された複数の円弧状マグネット片から構成するようにしてもよい。

この形態においては、外側ヨーク部材３２（図１において左右方向両端部）に軸受ハウジング４０，４２が装着され、かかる軸受ハウジング４０，４２が軸受手段４４，４６に支持されている。このモータでは、外側ヨーク部材３２及び軸受ハウジング４０，４２がロータヨークを構成し、この軸受ハウジング４０，４２が軸受手段４４，４６を介して回転軸１６に支持されている。

この形態では、軸受手段４４，４６はすべり軸受から構成され、外側ヨーク部材３２の一端側（図１において左端側）に装着された軸受ハウジング４０が片側の軸受手段４４（すべり軸受）に支持され、その他端側（図１において右端側）に装着された軸受ハウジング４２が他方の軸受手段４６（すべり軸受）に支持されている。この形態では、軸受ハウジング４０，４２の内周部に環状取付凹部４１，４３が設けられ、かかる環状取付凹部４１，４３に軸受手段４４，４６が装着されている。

軸受手段４４，４６（この場合、すべり軸受）は、回転軸１６に回転自在に装着するのが好ましい。かく構成することにより、外側ヨーク部材３２が回転軸１６から浮いた状態とならず、これによって、外側ヨーク部材３２（この具体的では、ロータマグネット１５）の径方向の位置が安定し、その結果、ステータ４（ティース部１１の内周面）とロータ６（この例では、ロータマグネット１５の外周面）との間隔（所謂、エアギャップ）を小さくすることが可能となり、この種のモータの効率を高めることができる。

軸受手段４４，４６としてのすべり軸受は、例えば合成樹脂製スリーブ（例えば、フッ素樹脂製スリーブ）、含油軸受などから構成することができ、これらのものから構成することによって、簡単な構成でもって所望の効果が得られる。

ロータ６の空転を確実に防止するために、内側ヨーク部材３０、弾性体３４及び外側ヨーク部材３２が次のように構成されている。主として図２を参照して、内側ヨーク部材３０の外周部には、周方向に実質上等間隔をおいて外突部４８が設けられ、また外側ヨーク部材３２の内周部には、内側ヨーク部材３０の隣接する突部４８間に対応して内突部５０が設けられ、内側ヨーク部材３０の外周面と外側ヨーク部材３２の内周面との間に環状の弾性体３４が配設されている。内側ヨーク部材３０の各外突部４８は外側ヨーク部材３２の隣接する内突部５０間に入り込むように構成する（換言すると、内側ヨーク部材３０の外突部４８の先端により規定される第１の円５３（即ち、外突部４８の先端円）が外側ヨーク部材３２の内突部５０の先端により規定される第２の円５４（即ち、内突部５０の先端円）よりも大きくなるように構成する）のが好ましく、このように構成することによって、外側ヨーク部材３２からの回動力は、その内突部５０から弾性体３４を介して内側ヨーク部材３０の外突部４８に伝達され、この回動力を弾性体３４を介して内側ヨーク部材３０に確実に伝達することができ、外側ヨーク部材３２と内側ヨーク部材３０との間隔を大きくした場合においても回動力を確実に伝達することができる。

また、外側ヨーク部材３２と内側ヨーク部材３０との間の間隙を実質上均一にし、かかる間隙に弾性体３４を介在させており、このように構成することにより、弾性体３４の径方向の肉厚が実質上均一となる。外側ヨーク部材３２と内側ヨーク部材３０との間隔を大きくし且つこのように弾性体３４の肉厚を均一にした場合、両者間の電気的絶縁が大きくなり、軸受部材２６，２８における電食発生を抑えることができる。このような弾性体３４は、成形により外側ヨーク部材３２と内側ヨーク部材３０との間に一体化して設けるようにしてもよく、或いは外側ヨーク部材３２と内側ヨーク部材３０との間に挿入による組立でもって設けるようにしてもよい。

このモータでは、外側ヨーク部材３２の両側に軸受ハウジング４０，４２を設けているが、このような軸受ハウジング４０，４２は、これらハウジング４０，４２及び外側ヨーク部材３２を貫通して複数本の連結ピン５２を装着することによって外側ヨーク部材３２に取り付けることができる。尚、軸受ハウジング４０，４２は、例えば、成形により外側ヨーク部材３２に一体的に設けるようにすることもできる。

また、このモータでは、図２に示すように、外側ヨーク部材３２の内突部５０を周方向に実質上等間隔をおいて８個設けているが、これはロータマグネット１５として８極のもの用いているためである。ロータマグネット８は、隣接する磁極の境界部が外側ヨーク部材３２の内突部５０に位置するように取り付けられ、このように構成することにより、これら内突部５０により大きな磁路を確保することができ、ロータマグネット１５側の磁気回路の効率を高めることができる。例えば、ロータマグネット１５の磁極が１２極である場合、外側ヨーク部材３２の内突部５０は周方向に間隔をおいて１２個設けるのが望ましい。

この形態では、内側ヨーク部材３０の隣接する外突条４８間に外側ヨーク部材３２の内突条５０を一つ設け、また外側ヨーク部材３２の隣接する内突部５０間に内側ヨーク部材３０の外突部４８を一つ設けているが、このような構成に代えて、隣接する外突部４８間に内突部５０を二つ以上設けるようにしてもよく、或いは、隣接する内突条５０間に外突条４８を二つ以上設けるようにしてもよい。

上述のモータは、次の通りの特徴を有している。第１に、出力部材（具体的には、内側ヨーク部材３０）とロータヨーク（具体的には、外側ヨーク部材３２）との間に弾性体３４が介在されているので、外側ヨーク部材３２からの回転方向の振動が弾性体３４によって吸収され、これによって、この回転方向の振動の出力部材への伝達が抑えられ、その結果、出力部材の振動、騒音の発生を抑えることができる。第２に、ロータヨーク（具体的には、外側ヨーク部材３２に装着された軸受ハウジング４０，４２）が軸受手段４４，４６（すべり軸受）を介して出力部材（具体的には、回転軸１６）に支持されているので、弾性体３４によって防振機能を持たせているにもかかわらずロータヨーク（これに装着されたロータマグネット１５）を安定して支持することができ、ステータ４とロータ６との間隔（所謂、エアギャップ）を小さくすることが可能となる。第３に、軸受手段４４，４６（すべり軸受）が出力部材に回転自在に支持されているので、簡単な構成でもってロータヨークを安定して支持することができる。

尚、このモータにおいて、弾性体３４、軸受手段４４，４６及び軸受ハウジング４０，４２を電気的絶縁材料から形成するようにしてもよく、このように構成した場合、ロータヨークと出力部材との間の電気的絶縁を保つことができ、モータ(特に、軸受部材２６，２８)における電食問題を解消することができる。

次に、図３を参照して、第２の実施形態のモータについて説明する。この第２の実施形態では、軸受手段に改良が施されている。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図３において、第２の実施形態のモータにおいては、軸受手段４４Ａ，４６Ａとしてころがり軸受６２，６４が用いられている。外側ヨーク部材３２の一端部は、これに装着された一方の軸受ハウジング４０を介してころがり軸受６２に支持され、その他端部は、これに装着された他方の軸受ハウジング４２を介して他方のころがり軸受６４に支持されている。この形態では、軸受ハウジング４０，４２の環状取付凹部４１，４３にころがり軸受６２，６４の外輪６８，７０が装着され、ころがり軸受６２，６４の内輪７２，７４が回転軸１６に装着され、ころがり軸受６２，６４の内輪７２，７４（回転軸１６側）に対してそれらの外輪６８，７０（外側ヨーク部材３２側）が回転自在に支持される。この第２の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。

この第２の実施形態のモータにおいては、その基本的構成が上述した第１の実施形態と同様であるので、この第１の実施形態と同様の効果が達成される。

以上、本発明に従うモータの実施形態ついて説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ヨーク部材１４を内側ヨーク部材３０及び外側ヨーク部材３２から構成しているが、このような構成に限定されず、回転軸１６に径方向外方に突出する径拡大部を一体的に設け、ヨーク部材として外側ヨーク部材３２のみを採用し、この径拡大部とヨーク部材との間に弾性体３４を介在させるようにしてもよい。

また、例えば、第１の実施形態では軸受手段４４，４６をすべり軸受から構成し、また第２の実施形態では軸受手段４４Ａ，４６Ａをころがり軸受から構成しているが、これらの構成に代えて、軸受手段のいずれか一方をすべり軸受から構成し、残りの他方をころがり軸受から構成するようにしてもよい。
また、例えば、上述した実施形態では、外側ヨーク部材３２の両端部を軸受手段４４，４６（４４Ａ，４６Ａ）を介して出力部材（回転軸１６）に支持しているが、必ずしもこのように構成する必要はなく、外側ヨーク部材３２の両端部のいずれか一方のみを軸受手段を介して出力部材に支持することによって、上述した所望の効果を達成することができる。また、外側ヨーク部材３２の片側端部を支持する軸受手段の個数は、図示の例のように一つでもよいが、二つ以上であってもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、外側ヨーク部材３２の外周側にロータマグネット１５を設けているが、ロータマグネット１５としてプラスチックマグネット、焼結マグネット（等方性や極異方性のマグネットなど）などを用いた場合、外側ヨーク部材３２を省略することができ、このような場合、ロータマグネット１５の内周部に周方向に間隔をおいて上述の内突部５０を設けることができる。

また、例えば、上述した実施形態では、外側ヨーク部材３２の外周面にロータマグネット１５を配設した形態のモータに適用して説明したが、外側ヨーク部材３２にロータマグネット（マグネット片から構成される）を埋め込む形態のモータ（所謂、ＩＰＭモータ）にも同様に適用することができる。

更に、例えば、上述した実施形態では、スタータ４の径方向内方にロータ６を配設したインナーロータ型のモータに適用して説明したが、このような形態のものに限定されず、ステータ４の径方向外方にロータ６を配設したアウターロータ型のモータにも同様に適用することができる。

２モータハウジング
４ステータ
６ロータ
１４ロータコア
１５ロータマグネット
１６回転軸
３０内側ヨーク部材
３２外側ヨーク部材
３４弾性体
３８ヨーク本体部
４０，４２軸受ハウジング
４４，４６軸受手段

Claims

巻線が巻かれたステータと、前記ステータと径方向に対向して配設されたロータとを備え、前記ロータは、外部に回動力を出力するための出力部材と、前記出力部材に装着されたロータマグネットとを備えたモータにおいて、
前記出力部材と前記ロータマグネットとの間に弾性体が介在されているとともに、前記ロータマグネットの少なくとも一端部が軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とするモータ。
前記ステータはモータハウジング内に装着され、前記ロータは前記ステータの径方向内側に配置され、前記出力部材は前記モータハウジングに回転自在に支持され、前記ロータマグネットの前記一端部が前記軸受手段を介して前記出力部材に回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記軸受手段がすべり軸受又はころがり軸受から構成され、前記ロータマグネットの前記一端部が前記すべり軸受又はころがり軸受を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
前記ロータマグネットの前記一端部には軸受ハウジングが設けられ、前記ロータマグネットの前記一端部は、前記軸受ハウジング及び前記軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ。
前記出力部材の外周部には、周方向に間隔をおいて外突部が設けられ、前記ロータマグネットの内周部には、前記出力部材の隣接する外突部間に対応して内突部が設けられ、前記出力部材の外周面と前記ロータマグネットの内周面との間に前記弾性体が環状に配設され、前記弾性体の径方向の肉厚が実質上均一に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモータ。
前記ロータマグネットの内周面にロータヨークが配設され、前記ロータマグネットの前記一端部が前記ロータヨーク及び前記軸受手段を介して前記出力部材に支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモータ。
前記出力部材の外周部には、周方向に間隔をおいて外突部が設けられ、前記ロータヨークの内周部には、前記出力部材の隣接する外突部間に対応して内突部が設けられ、前記出力部材の外周面と前記ロータヨークの内周面との間に前記弾性体が環状に配設され、前記弾性体の径方向の肉厚が実質上均一に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のモータ。