JP2011193648A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コストダウンする。
【解決手段】本発明の回転電機１０は、環状のアーマチャ１６と、アーマチャ１６における軸方向一方側の端面上にアーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材１８と、アーマチャ１６及びインサート部材１８の内側に挿通された軸部４８と、軸部４８の周囲に形成されてアーマチャ１６における軸方向他方側の端面を支持するフランジ部５０と、フランジ部５０から軸部４８の軸方向一方側に延出されてアーマチャ１６及びインサート部材１８の内側に嵌入されたボス部５２とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材２０と、軸部４８の軸方向におけるモータハウジング１２の底部３２とインサート部材１８との間に設けられ、アーマチャ１６をフランジ部５０側へ押圧する押圧部材２６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

特許文献１には、プリントコイルを有して構成されたロータと、このロータを回転可能に支持するシャフトとを備えたプリントモータが開示されている。

特開２００８−９９４２９号公報 実開平７−３９２７８号公報

しかしながら、この種の回転電機において、シャフトが金属製とされていた場合に、シャフトにボールベアリングやその他の部品を組み付けるための加工をしたり、シャフトと電気導通部との絶縁のための処理をしたりすると、コストアップとなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、コストダウンすることができる回転電機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の回転電機は、有底筒状のモータハウジングと、前記モータハウジングの内部に回転可能に収容された環状のアーマチャと、前記アーマチャにおける軸方向一方側の端面上に前記アーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材と、前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に挿通された軸部と、前記軸部の周囲に形成されて前記アーマチャにおける軸方向他方側の端面を支持するフランジ部と、前記フランジ部から前記軸部の軸方向一方側に延出されて前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に嵌入されたボス部とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材と、前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記インサート部材との間に設けられ、前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧する押圧部材と、を備えている。

この回転電機によれば、回転軸部材は、全体が樹脂成形によって形成されている。従って、回転軸部材の樹脂成形時に軸部、フランジ部、ボス部等の機能部を回転軸部材に一体に形成することができ、追加工の必要が無いので、コストダウンすることができる。

また、アーマチャ、インサート部材、押圧部材を軸部の軸方向一方側から順に回転軸部材に組み付けることができるので、例えば、アーマチャを回転軸部材に組み付ける前に、アーマチャにインサート部材やその他の部材を組み付ける（サブアッセンブリ化する）必要が無い。従って、組付工数を低減することができるので、このことによっても、コストダウンすることができる。

請求項２に記載の回転電機は、請求項１に記載の回転電機において、前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記押圧部材との間に設けられ、前記モータハウジングに対して前記軸部を回転可能に支持する軸受部材を備え、前記押圧部材が、前記軸受部材に対して前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧する構成とされている。

この回転電機によれば、アーマチャ、インサート部材、押圧部材に加えて、軸受部材も軸部の軸方向一方側から回転軸部材に組み付けることができる。また、押圧部材は、軸受部材に対してアーマチャをフランジ部側へ押圧しているので、その反力として、軸受部材に対して予圧を与えることができる。

請求項３に記載の回転電機は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機において、前記インサート部材の内周部に、係合部が形成され、前記ボス部の外周部に、前記被係合部と係合されて前記インサート部材を前記回転軸部材に一体回転可能に固定する被係合部が形成された構成とされている。

この回転電機によれば、インサート部材の内周部に形成された係合部と、ボス部の外周部に形成された被係合部とが係合されることにより、インサート部材を回転軸部材に一体回転可能に固定することができ、インサート部材の回転軸部材に対する空転を抑制することができる。

請求項４に記載の回転電機は、請求項３に記載の回転電機において、前記インサート部材における前記アーマチャ側の端面に、多数の凸部が形成された構成とされている。

この回転電機によれば、インサート部材におけるアーマチャ側の端面には、多数の凸部が形成されている。従って、この多数の凸部によりインサート部材とアーマチャとの間の摩擦抵抗が高められると共に、例えば、アーマチャの表面に形成されたコイルパターン間の凹部にこの凸部が食い込むことにより、アーマチャを回転軸部材と一体に回転させることができる。

請求項５に記載の回転電機は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回転電機において、前記モータハウジングの開口を塞ぐと共に、前記モータハウジングとで内部にモータ収容空間を構成するエンドハウジングを備え、前記回転軸部材に、前記モータ収容空間に設けられ、前記回転軸部材の回転に伴って前記モータ収容空間に空気流れを形成する複数の冷却フィンが形成された構成とされている。

この回転電機によれば、回転軸部材が回転されたときには、この冷却フィンによってモータ収容空間に空気流れを形成することができるので、モータ収容空間に配置された部材を冷却することができる。

請求項６に記載の回転電機は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機において、前記モータハウジングの開口を塞ぐエンドハウジングと、前記エンドハウジングに固定された外輪と、前記外輪の内側に配置されたボールと、前記ボールを介して前記外輪に回転可能に支持されると共に前記軸部の軸方向他方側に一体回転可能に固定された内輪と、前記内輪の内側で且つ前記ボールよりも前記軸部の軸方向一方側に配置されると共に前記外輪に固定された板状の鋼板シールドとを有するボールベアリングと、を備え、前記軸部に、前記内輪を前記軸部の軸方向一方側から支持すると共に、前記内輪よりも大径とされて、前記鋼板シールドの一部と前記ボールベアリングの径方向にオーバラップする段部が形成された構成とされている。

この回転電機によれば、ボールベアリングの鋼板シールドと、軸部に形成された段部とでラビリンス構造が構成されるので、ボールベアリングの内側に異物が侵入することを抑制することができる。

請求項７に記載の回転電機は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の回転電機において、前記アーマチャが、コイルパターンを有するプリントコイルとされた構成とされている。

この回転電機によれば、アーマチャは、コイルパターンを有するプリントコイルとされているので、回転電機を軸方向に小型化することができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の側面断面図である。 図１に示される回転電機の分解斜視図である。 図１に示されるインサート部材を正面側から見た斜視図である。 図１に示されるインサート部材を背面側から見た斜視図である。 図１に示される回転軸部材を正面側から見た斜視図である。 図１に示される回転軸部材を背面側から見た斜視図である。 図１に示される回転軸部材の正面図である。 図１に示される回転軸部材の側面図である。 図１に示される回転軸部材の背面図である。 図１に示される回転軸部材の側面断面図である。 図１に示される押圧部材の正面図である。 図１に示される押圧部材の側面図である。 図１の要部拡大側面断面図である。 図１３の要部拡大側面断面図である。 図１の要部拡大側面断面図である。 図１の要部拡大側面断面図である。 図１に示される回転軸部材の変形例を示す図５に対応する図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１、図２に示される本発明の一実施形態に係る回転電機１０は、所謂、プリントモータとされており、モータハウジング１２と、エンドハウジング１４と、アーマチャ１６と、インサート部材１８と、回転軸部材２０と、一対のボールベアリング２２，２４と、押圧部材２６と、マグネット２８と、ブラシ装置３０とを備えている。

モータハウジング１２は、底部３２と円筒部３４とを有する有底筒状に形成されており、底部３２の中央部には、凹状の軸受収容部３８が形成されている。

エンドハウジング１４は、モータハウジング１２の開口を塞ぐ大きさを有する概略円盤状に形成されており、その中央部には、凹状の軸受収容部４０が形成されている。このエンドハウジング１４及び上述のモータハウジング１２は、後述する如く互いに組み付けられた状態では、その内部にモータ収容空間４２を構成するようになっている。

アーマチャ１６は、積層された複数のコイルパターンを有するプリントコイルとされており、板状且つ円環状に形成されている。

インサート部材１８は、絶縁性を有する樹脂成形品によって構成されており、図３，図４に示されるように、板状且つ円環状に形成されている。このインサート部材１８の内周部には、その接線方向と平行な方向に延びる係合部としての直線部４４が周方向に複数形成されている。また、このインサート部材１８は、図１に示されるように、アーマチャ１６における軸方向一方側（Ｚ１側）の端面１６Ａ上に、このアーマチャ１６と同軸状に設けられるものであり、そのアーマチャ１６側（軸方向他方側（Ｚ２側））の端面には、図４に示されるように、多数の凸部４６が形成されている。

図５〜図１０に示されるように、回転軸部材２０は、樹脂成形によって形成された樹脂製とされており、軸部４８と、フランジ部５０と、ボス部５２と、複数の冷却フィン５４とを一体に有している。軸部４８は、内部に孔部５６を有する概略円筒状に形成されており、その軸方向一方側（Ｚ１側）の端部には、例えばファン等の被固定部材と係合されてこの被固定部材の空転を抑制する一対の面取り部５８が形成されている。

フランジ部５０は、軸部４８の周囲に円環状に形成されており、ボス部５２は、フランジ部５０から軸部４８の軸方向一方側に延出されている。このフランジ部５０及びボス部５２は、軸部４８から放射状に延びる複数の連結部６０によって軸部４８と連結されている。

また、ボス部５２は、フランジ部５０の周方向に沿って環状に形成されると共に、フランジ部５０よりも小径に形成されている。そして、このボス部５２の外周部における軸方向一方側には、その接線方向と平行な方向に延びる被係合部としての面取り部６２が周方向に複数形成されている。この複数の面取り部６２は、上述のインサート部材１８の内周部に形成された複数の直線部４４（図３，図４参照）と係合可能に構成されており、この複数の面取り部６２が複数の直線部４４と係合されることにより、インサート部材１８が回転軸部材２０に一体回転可能に固定されるようになっている（図２参照）。

複数の冷却フィン５４は、フランジ部５０から軸部４８の軸方向他方側（Ｚ２側）に延出されており、フランジ部５０の周方向に互いに間隔を空けて形成されている。この複数の冷却フィン５４は、回転軸部材２０の回転に伴って、周囲に空気流れを形成することができるように構成されている。

図１１，図１２に示されるように、押圧部材２６は、バネワッシャによって構成されており、円環状の本体部６４と、この円環状の本体部６４から延出する複数の弾性片６６とを有している。

図１，図２に示されるように、マグネット２８は、円環状に形成されており、その中央部に形成された孔部６８は、上述のボールベアリング２４を挿通できると共に、複数の冷却フィン５４を収容できる大きさで形成されている。また、孔部６８の一部には、径方向外側に向けて切り欠かれた切欠部７０が形成されている。

また、図１３の要部拡大図である図１４に示されるように、上述のアーマチャ１６の軸方向の厚さＴ１と、フランジ部５０の表面から面取り部６２の表面までの高さＨ１との関係は、Ｔ１＞Ｈ１に設定されている。

さらに、アーマチャ１６の軸方向の厚さＴ１と、インサート部材１８の軸方向の厚さＴ２との合計Ｔ１＋Ｔ２と、フランジ部５０の表面から面取り部６２の表面までの高さＨ１と、面取り部６２の表面からボス部５２の端面までの高さＨ２の合計Ｈ１＋Ｈ２との関係は、Ｔ１＋Ｔ２＞Ｈ１＋Ｈ２に設定されている。

また、ボールベアリング２４は、より具体的には、図１に示される外輪７２と、ボール７４と、内輪７６を有している。ボール７４は、外輪７２の内側に配置されており、内輪７６は、ボール７４を介して外輪７２に回転可能に支持されている。また、ボールベアリング２４は、外輪７２と、ボール７４と、内輪７６の他に、図１５に示されるように、鋼板シールド７８を有している。この鋼板シールド７８は、内輪７６の内側に配置されると共に、上述の外輪７２（図１参照）に固定されている。

一方、軸部４８には、ボールベアリング２４の内輪７６を軸部４８の軸方向一方側（Ｚ１側）から支持する段部８０が形成されている。この段部８０は、ボールベアリング２４の内輪７６よりも大径とされると共に、鋼板シールド７８の一部とボールベアリング２４の径方向にオーバラップするように構成されている（オーバラップ長はＬ）。

そして、上記各構成からなる回転電機１０は、次の要領で組み立てられている。

つまり、先ず、図２に示されるように、エンドハウジング１４にブラシ装置３０が組み付けられると共に、エンドハウジング１４におけるモータハウジング１２側の端面にマグネット２８が組み付けられる。

次いで、ボールベアリング２４が軸受収容部４０に収容されると共に、このボールベアリング２４の内輪７６の内側に軸部４８の軸方向他方側（Ｚ２側）が圧入され、内輪７６が軸部４８の軸方向他方側に一体回転可能に固定される。

また、アーマチャ１６、インサート部材１８、押圧部材２６、ボールベアリング２２が軸部４８の軸方向一方側（Ｚ１側）から順に回転軸部材２０に組み付けられる。

つまり、アーマチャ１６の内側にボス部５２が嵌入されると共に、このアーマチャ１６における軸方向他方側の端面がフランジ部５０によって支持される。また、インサート部材１８の内側にボス部５２が嵌入されると共に、このインサート部材１８に形成された複数の直線部４４とボス部５２に形成された複数の面取り部６２が係合されて、インサート部材１８が回転軸部材２０に一体回転可能に固定される。さらに、押圧部材２６に形成された複数の弾性片６６の内側に軸部４８が挿通されて、押圧部材２６が軸部４８に装着される。また、ボールベアリング２２の内輪８４の内側に軸部４８の軸方向一方側が圧入される。

そして、モータハウジング１２が軸部４８の軸方向一方側からエンドハウジング１４に組み付けられると共に、ボールベアリング２２が軸受収容部３８に収容される。以上により、回転電機１０が完成される。

なお、上記組付順序は、一例であり、適宜入替可能であることは勿論である。

そして、上記要領で組み付けられた回転電機１０では、図１に示されるように、アーマチャ１６がマグネット２８と軸方向に対向した状態でモータハウジング１２の内部に回転可能に収容されている。また、ブラシ装置３０に備えられたブラシ８８が切欠部７０を通じてアーマチャ１６側に突出され、アーマチャ１６における軸方向他方側の端面（コイルパターン形成面）に当接されている。

さらに、アーマチャ１６、インサート部材１８、マグネット２８の内側に軸部４８が挿通され、この軸部４８の軸方向両側がボールベアリング２２，２４によって回転可能に支持されている。また、この軸部４８の軸方向一方側の端部は、軸受収容部３８よりも外部に突出されている。

さらに、軸受部材としてのボールベアリング２２は、軸部４８の軸方向におけるモータハウジング１２の底部３２（軸受収容部３８の底部）と押圧部材２６との間に設けられ、押圧部材２６は、軸部４８の軸方向におけるボールベアリング２２とインサート部材１８との間に設けられている。そして、押圧部材２６は、ボールベアリング２２に対してアーマチャ１６をフランジ部５０側（Ｚ２側）へ押圧している。

また、インサート部材１８は、軸部４８の軸方向における押圧部材２６とアーマチャ１６との間に設けられており、押圧部材２６によってアーマチャ１６における軸方向一方側の端面に押圧されている。

また、図１５に示されるように、鋼板シールド７８は、ボール７４よりも軸部４８の軸方向一方側（Ｚ１側）に配置され、この鋼板シールド７８と段部８０とによってＬ字状のラビリンス構造８２（迷路状の通路）が構成されている。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

この回転電機１０によれば、回転軸部材２０は、全体が樹脂成形によって形成されている。従って、回転軸部材２０の樹脂成形時に軸部４８、フランジ部５０、ボス部５２等の機能部を回転軸部材２０に一体に形成することができ、追加工の必要が無いので、コストダウンすることができる。

また、アーマチャ１６、インサート部材１８、押圧部材２６、ボールベアリング２２を軸部４８の軸方向一方側（Ｚ１側）から順に回転軸部材２０に組み付けることができるので、例えば、アーマチャ１６を回転軸部材２０に組み付ける前に、アーマチャ１６にインサート部材１８やその他の部材を組み付ける（サブアッセンブリ化する）必要が無い。従って、組付工数を低減することができるので、このことによっても、コストダウンすることができる。

また、押圧部材２６は、ボールベアリング２２に対してアーマチャ１６をフランジ部５０側（Ｚ２側）へ押圧しているので、その反力として、ボールベアリング２２に対して予圧を与えることができる。

さらに、インサート部材１８の内周部に形成された直線部４４と、ボス部５２の外周部に形成された面取り部６２とが係合されることにより、インサート部材１８を回転軸部材２０に一体回転可能に固定することができ、インサート部材１８の回転軸部材２０に対する空転を抑制することができる。

また、インサート部材１８におけるアーマチャ１６側の端面には、多数の凸部４６が形成されている。従って、この多数の凸部４６によりインサート部材１８とアーマチャ１６との間の摩擦抵抗が高められると共に、例えば、アーマチャ１６の表面に形成されたコイルパターン１７間の凹部１９にこの凸部４６が食い込むことにより（図１６参照）、アーマチャ１６を回転軸部材２０と一体に回転させることができる。

また、回転軸部材２０が回転されたときには、この冷却フィン５４によってモータ収容空間４２に空気流れを形成することができるので、モータ収容空間４２に配置された部材（この場合、ボールベアリング２４や、ブラシ８８や、アーマチャ１６におけるブラシ８８との摺接面など）を冷却することができる。

また、ボールベアリング２４の鋼板シールド７８と、軸部４８に形成された段部８０とでラビリンス構造８２が構成されているので、ボールベアリング２４の内側に異物が侵入することを抑制することができる。

また、アーマチャ１６は、コイルパターンを有するプリントコイルとされているので、回転電機１０を軸方向に小型化することができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、軸部４８の軸方向一方側の端部には、二つの面取り部５８が形成されていたが、この軸部４８の軸方向一方側の端部に固定される被固定部の種類に応じて面取り部５８の数が変更されても良い。つまり、例えば、図１７に示されるように、面取り部５８は、二つ以上（この場合、三つ）形成されていても良い。

また、上記実施形態において、押圧部材２６は、バネワッシャによって構成されていたが、アーマチャ１６をフランジ部５０側へ押圧する部材であれば、バネワッシャ以外でも良い。

また、上記実施形態では、インサート部材１８の内周部に形成された複数の直線部４４と、ボス部５２の外周部に形成された複数の面取り部６２とが係合されることにより、インサート部材１８が回転軸部材２０に一体回転可能に固定されていたが、その他の係合構造によりインサート部材１８が回転軸部材２０に一体回転可能に固定されていても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０・・・回転電機、１２・・・モータハウジング、１４・・・エンドハウジング、１８・・・アーマチャ、１８・・・インサート部材、２０・・・回転軸部材、２２・・・ボールベアリング（軸受部材）、２４・・・ボールベアリング、２６・・・押圧部材、２８・・・マグネット、３０・・・ブラシ装置、３２・・・底部、３４・・・円筒部、３８・・・軸受収容部、４０・・・軸受収容部、４２・・・モータ収容空間、４４・・・直線部（係合部）、４６・・・凸部、４８・・・軸部、５０・・・フランジ部、５２・・・ボス部、５４・・・冷却フィン、５６・・・孔部、５８・・・面取り部、６０・・・連結部、６２・・・面取り部（被係合部）、６４・・・本体部、６６・・・弾性片、６８・・・孔部、７０・・・切欠部、７２，８６・・・外輪、７４・・・ボール、７６，８４・・・内輪、７８・・・鋼板シールド、８０・・・段部、８２・・・ラビリンス構造、８８・・・ブラシ

Claims (7)

1. 有底筒状のモータハウジングと、
   前記モータハウジングの内部に回転可能に収容された環状のアーマチャと、
   前記アーマチャにおける軸方向一方側の端面上に前記アーマチャと同軸状に設けられた環状のインサート部材と、
   前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に挿通された軸部と、前記軸部の周囲に形成されて前記アーマチャにおける軸方向他方側の端面を支持するフランジ部と、前記フランジ部から前記軸部の軸方向一方側に延出されて前記アーマチャ及び前記インサート部材の内側に嵌入されたボス部とを有し、樹脂成形によって形成された回転軸部材と、
   前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記インサート部材との間に設けられ、前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧する押圧部材と、
   を備えた回転電機。
2. 前記軸部の軸方向における前記モータハウジングの底部と前記押圧部材との間に設けられ、前記モータハウジングに対して前記軸部を回転可能に支持する軸受部材を備え、
   前記押圧部材は、前記軸受部材に対して前記アーマチャを前記フランジ部側へ押圧している、
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記インサート部材の内周部には、係合部が形成され、
   前記ボス部の外周部には、前記被係合部と係合されて前記インサート部材を前記回転軸部材に一体回転可能に固定する被係合部が形成されている、
   請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 前記インサート部材における前記アーマチャ側の端面には、多数の凸部が形成されている、
   請求項３に記載の回転電機。
5. 前記モータハウジングの開口を塞ぐと共に、前記モータハウジングとで内部にモータ収容空間を構成するエンドハウジングを備え、
   前記回転軸部材には、前記モータ収容空間に設けられ、前記回転軸部材の回転に伴って前記モータ収容空間に空気流れを形成する複数の冷却フィンが形成されている、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記モータハウジングの開口を塞ぐエンドハウジングと、
   前記エンドハウジングに固定された外輪と、前記外輪の内側に配置されたボールと、前記ボールを介して前記外輪に回転可能に支持されると共に前記軸部の軸方向他方側に一体回転可能に固定された内輪と、前記内輪の内側で且つ前記ボールよりも前記軸部の軸方向一方側に配置されると共に前記外輪に固定された板状の鋼板シールドとを有するボールベアリングと、
   を備え、
   前記軸部には、前記内輪を前記軸部の軸方向一方側から支持すると共に、前記内輪よりも大径とされて、前記鋼板シールドの一部と前記ボールベアリングの径方向にオーバラップする段部が形成されている、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
7. 前記アーマチャは、コイルパターンを有するプリントコイルとされている、
   請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の回転電機。

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