JP6002721B2

JP6002721B2 - 軸受装置及びモータ

Info

Publication number: JP6002721B2
Application number: JP2014146798A
Authority: JP
Inventors: 純貴佐藤; 武宮坂
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: US20160020663A1; JP2016025692A; CN105305702A

Description

本発明は、例えばロータを回転可能に軸支する軸受装置及びこれを備えたモータに関する。

従来からロータの回転子軸を回転可能に軸支する軸受があり、軸受を固定子に支持する装置として固定子ハウジングが用いられていた。筒状の固定子ハウジングの筒体内に軸受設けて回転子軸を回転可能に軸支し、筒体外周に固定子コアが組み付けられている。
固定子ハウジングとしては、様々な形状に切削加工しやすいことから、例えば真鍮等の金属部品が用いられていた。金属製の固定子ハウジングの内部に焼結軸受が圧入され、外周側に固定子コアが嵌め込まれて接着固定されていた。

一方、主にコスト面の要求により固定子ハウジングを真鍮等の金属ではなく、樹脂製で製造されたものも従来から存在する。軸受が固定子ハウジングに対して軸方向にずれるのを防止するため、固定子ハウジングの一端側に軸受の軸方向の移動を規制する移動規制部を設けた軸受構造体が提案されている（特許文献１参照）。
また、樹脂製の軸受ホルダーの内径変化を抑えて固定子コアを確実に固定したモータとして、固定子コアに設けた溝部と軸受ハウジングに設けた突条部を位置合わせして嵌め込んで回り止めするとともに、軸受ホルダーの上端部を局所加熱することにより塑性変形させて外側にフランジ状に潰され固定子コアを軸方向に抜け止めする構造を採用している（特許文献２参照）。

特許第５０３９４９１号公報実公平７−２７８１２号公報

しかしながら、上述した特許文献１及び２の樹脂製の固定子ハウジングは、軸受を圧入する方法のため圧入する際に固定子ハウジングの内径歪が発生しやすく、そのため回転サイジングという後工程が必要な場合があった。また、圧入後も移動規制部を設けたとはいえ軸方向だけであり、ヒートショックなどにより樹脂製の固定子ハウジングにクラックが生じたり、固定子ハウジングと軸受間の圧入の締め付けが弱まったりして、モータの回転に伴い固定子コアがわずかではあるが位置ずれしてしまい、結果として固定子コアと固定子ハウジングの組立精度が低下してしまうということもある。
また、特許文献２のように、樹脂製の軸受ハウジングを局所的に加熱して塑性変形させる場合、軸受ハウジング本体が溶けてしまうおそれがあり強度不足が発生したり作業性が低下したりする。また、インシュレータで固定子コアを覆う際に、変形箇所の厚みがばらついて装着性が悪くなるおそれもあった。

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、固定子コアを樹脂製の軸受ハウジングに対して回り止めしかつ抜け止めして組立精度よく組み付けることが可能な軸受装置及びこれを備えて低コストで組立性を向上させたモータを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
筒状の軸受ハウジング一端開口より軸受部がハウジング内に組み付けられ、他端側外周より固定子コアが一体に組み付けられる軸受装置であって、樹脂製の前記軸受ハウジングの外壁面には前記固定子コアを嵌め合わせて周方向に回り止めして組み付ける回り止め部と、前記回り止め部により回り止めされたまま嵌め合わせた前記固定子コアの一端面を受ける段付き部と、前記段付き部に前記固定子コアが載置された前記軸受ハウジングの他端側に同心状に設けられた周溝により仕切られて軸方向に起立形成された外壁部を有する抜け止め部と、を備え、前記抜け止め部は、前記外壁部の先端側を前記固定子コアの他端面に重なるように塑性変形されており前記固定子コアが抜け止めされていることを特徴とする。

上記構成によれば、固定子コアを樹脂製の軸受ハウジングの外壁面に嵌め込んで回り止め部により回り止めされ、外壁部の先端側が固定子コアの他端面に重なるように塑性変形されて固定子コアが抜け止めされているので、固定子コアを軸受ハウジングに圧入することなく、軸方向及び周方向に位置決めして高精度に組み付けることができる。また、軸受ハウジングの外径にゆがみが発生することはなく、回転サイジングなどの後工程も不要になるうえに、樹脂製の軸受ハウジングを用いることで低コスト化を実現することができる。

抜け止め部は、軸受ハウジングの他端側に同心状に設けられた周溝により仕切られて軸方向に起立形成された外壁部の先端側が塑性変形されて固定子コアの他端面に重ねて固定子コアが抜け止めされて組み付けられる。塑性変形は熱変形（熱かしめ）が好ましく、抜け止め部である外壁部の先端側を熱変形させることで、軸受ハウジング本体を熱変形させることがないので強度を低下させることがなく、固定子コアを抜け止めして装着することができる。
尚、熱かしめとは、熱板方式、超音波方式、赤外線方式、誘導方式などの加熱手段を含み、軸受ハウジングに対して何らかの方法で熱を発生させて、変形させることで固定子コアをかしめる方法をいう。

前記周溝の溝底部の軸線方向の高さは、前記固定子コアの他端面の高さ以下になるように形成されていることが望ましい。
これにより、抜け止め部を熱かしめする際に、外壁部の変形する部位は、周溝の溝底部より上方の部分であるので、軸受ハウジング本体を溶かすことなく固定子コアの他端面上に塑性変形させて抜け止めすることができる。また、塑性変形させる外壁部の大きさが決まっているので、固定子コアに対するインシュレータの装着性を阻害することもない。

前記回り止め部は、前記軸受ハウジングの外壁部に軸線方向に沿って形成され前記固定子コアの内周面に形成された凹溝と嵌め合う突条を備えていることが好ましい。
これにより、固定子コアの内周面に形成された凹溝を軸受ハウジングの外壁面に形成された突条に位置合わせして装着するだけで、軸受ハウジングに圧入したり接着したりすることなく回り止めして組み付けることができる。

また、モータにおいては、上述したいずれかの軸受装置の軸受ハウジング内に組み付けられた軸受部にロータの回転子軸が回転可能に軸支されていることが好ましい。これにより、低コストで組立性の良いモータを提供することができる。

上述したように固定子コアを樹脂製の軸受ハウジングに対して回り止めしかつ抜け止めして組立精度よく組み付けることが可能な軸受装置及びこれを備えて低コストで組立性を向上させたモータを提供することができる。

軸受装置の上視図、矢印Ｘ−Ｘ方向断面図、熱かしめ前後のＧ部拡大断面図である。軸受ハウジングの正面図、上斜め斜視図、下斜め斜視図、矢印Ｙ−Ｙ方向断面図である。軸受ハウジングと固定子コアが分解された正面図、斜視図、固定子コアの正面図、平面図である。ブロワ装置の上視図及び矢印Ｓ−Ｓ方向断面図である。

以下、本発明に係る軸受装置及びモータ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、一例としてモータを備えたブロワ装置の概略構成について図３を参照して説明する。
図４（Ａ）（Ｂ）において、軸受装置１の軸受ハウジング２の外周面に固定子３が組み付けられている。ロータ４は回転子軸５が樹脂製の軸受ハウジング２内に組み付けられた金属製の軸受部６に嵌め込まれて回転可能に軸支されている。軸受ハウジング２に用いられる樹脂材としては寸法精度に優れ、射出成形可能なＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド；Poly Phenylene Sulfide樹脂）が好適に用いられる。軸受部６としては、例えばすべり軸受（含油焼結軸受）が用いられる。

図４（Ｂ）に示すように、回転子軸５の一端に対してロータヨーク７が例えば接着、圧入、焼嵌め等により一体に組み付けられる。ロータヨーク７は開口を有するカップ形状をしており、内周面には環状のロータマグネット８が設けられている。また、ロータヨーク７の天板外面にはインペラ９が圧入、接着等により一体に組み付けられている。図４（Ａ）に示すインペラ９は、ブロワ装置の図示しないケーシング内で渦流を発生させて送風するようになっている。

図１（Ｂ）に示すように、軸受装置１は、筒状に成形された軸受ハウジング２の筒孔内に、回転子軸５を回転可能に軸支する金属製の軸受部６が組み付けられている。一例をあげればＰＰＳ樹脂製の軸受ハウジング２に金属製の軸受部６（例えば含油焼結軸受）が嵌入（若しくは軽圧入）されている。含油焼結軸受は、金属材料の混合、成形、焼結、サイジング、真空含油などの工程を経て製造される。軸受部６の外形は、軸受ハウジング２の筒孔に挿入する先端側が小径で後端側がそれより大径となるように形成されている。尚、軸受部６は外径が異なる形態をしているが、同一径であってもよい。

図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように軸受ハウジング２の外壁面には段付き部２ｄが形成されている。この段付き部２ｄには固定子コア３ａが組み付けられる（図１（Ｂ）参照）。図１（Ａ）（Ｂ）において固定子コア３ａには極歯３ｂが放射状に形成されており、インシュレータ３ｃにより覆われている。図４（Ｂ）において各極歯３ｂにはモータコイル３ｄが巻き付けられている。各極歯３ｂの磁束作用面（外周面）は、ロータマグネット８と対向配置されている。

また、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、段付き部２ｄの上端側には周溝２ｅが軸受ハウジング２の径方向外周近傍に同心状に周回して形成され、ハウジング本体とは周溝２ｅに仕切られた外壁部２ｍ（抜け止め部）が形成されている。この外壁部２ｍは、後述するように、熱かしめにより固定子コア３ａの上端面に重なるように塑性変形させられる。ここで、熱かしめとは、熱板方式、超音波方式、赤外線方式、誘導方式などの加熱手段を含み、軸受ハウジング２に対して何らかの方法で熱を発生させて、変形させることで固定子コア３ａをかしめる方法をいう。図１（Ｃ）に示すように、周溝２ｅの溝底部２ｅ１の軸線方向の高さは、固定子コア３ａの上端面の高さ以下になるように形成されていることが望ましい。これにより、外壁部２ｍを熱かしめする際に、軸受ハウジング２本体を溶かすことなく固定子コア３ａの端面上に塑性変形させて抜け止めすることができる。また、塑性変形させる外壁部２ｍの大きさが決まっているので、固定子コア３ａに対するインシュレータ３ｃの装着性を阻害することもない。

また、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、段付き部２ｄの外壁面には、突条２ｎ（回り止め部）が軸線方向に沿って形成されている。また、図３（Ｄ）に示すように、固定子コア３ａの内周面には、凹溝３ｅが設けられている。固定子コア３ａは、例えば電磁鋼板が所定形状（図３（Ｃ）（Ｄ）参照）に打ち抜かれて積層プレスによりかしめられた積層コアが用いられる。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、固定子コア３ａは、凹溝３ｅを軸受ハウジング２の外周に形成された突条２ｎと位置合わせして嵌め合わせて段付き部２ｄに装着される。これにより、固定子コア３ａを軸受ハウジング２に圧入したり接着したりすることなく回り止めして組み付けることができる。

また、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、軸受ハウジング２の外周にはフランジ部２ｆが設けられている。このフランジ部２ｆには孔２ｇが設けられている。図４（Ｂ）に示すように軸受ハウジング２は、ケース体１０の貫通孔１０ａに他端側をフランジ部２ｆがケース体１０と重なり合うまで嵌め込まれて孔２ｇにねじやボスなどを貫通させて図示しない構造体と組み付けられる。軸受部６に嵌め込まれた回転子軸５の軸端近傍には抜け止めワッシャー２ｈが嵌め込まれ、軸端を軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂに設けられたスラストカバー２ｉによって支持されて組み付けられる。スラストカバー２ｉにはスラスト受け２ｊ（例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材）が設けられている。また、ケース体１０には、ロータ４のロータマグネット８の磁極位置を検出するセンサ基板１１が設けられている。

また、図１（Ｂ）に示すように、軸受ハウジング２の一端側筒孔壁面２ｂには抜け止め突部２ｃが周方向に複数箇所（例えば６カ所）に形成されている。これらの抜け止め突部２ｃは、熱かしめにより軸受部６の一端側端面６ｂに重なるように変形される。これにより、接着剤を用いなくとも金属軸受部６を樹脂製の軸受ハウジング２に抜け止め固定することができる。

ここで軸受装置１の組み付け作業の一例について図１乃至図３を参照して説明する。先ず図２（Ａ）（Ｄ）に示すように、軸受部６が軸受ハウジング２の一端開口２ｋより図示しない凹溝と凸条を各々位置合わせして嵌入される。また、軸受部６は軸受ハウジング２の他端側筒孔底部２ｌに突き当たるまで嵌入させる。軸受部６が軸受ハウジング２と嵌合した状態を図１（Ｂ）に示す。これにより軸受部６は軸受ハウジング２に対して回り止めされて組み付けられる。

次いで軸受ハウジング２の一端側筒孔壁面２ｂに形成された抜け止め突部２ｃ（図１（Ｂ）参照）を、軸受部６の一端側端面６ｂに重なるように熱かしめにより変形させて溶着させる。これにより、軸受部６は軸受ハウジング２に対して軸線方向に抜け止めされて組み付けられる。

次に、軸受ハウジング２の段付き部２ｄの外周に固定子コア３ａが組み付けられる。固定子コア３ａの各極歯３ｂにはモータコイル３ｄが巻付けられ、コアの表面がインシュレータ３ｃに覆われている。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、固定子コア３ａは、凹溝３ｅを軸受ハウジング２の外周に形成された突条２ｎと位置合わせして嵌め合わせて段付き部２ｄに装着される。固定子コア３ａは、段付き部２ｄの段部に下端面を載置して組み付けられる（図１（Ｂ）参照）。このとき、図１（Ｃ）に示すように、周溝２ｅの溝底部２ｅ１の軸線方向の高さは、固定子コア３ａの上端面の高さ以下になるように装着されている。

次いで、図１（Ｄ）に示すように、外壁部２ｍを熱かしめにより塑性変形させて、固定子コア３ａの上端面を押さえることで、抜け止めされて組み付けられる。このとき、外壁部２ｍの変形する部位は、周溝２ｅの溝底部２ｅ１より上方の部分であるので、軸受ハウジング２の本体が溶けることはなく、強度が低下するおそれもなくなる。

また、モータは、図３（Ｂ）に示すように、軸受装置１をセンサ基板１１が組み付けられたケース体１０に組み付けられる。また、インペラ９が組み付けられたロータ４は、回転子軸５を軸受部６の軸孔に挿通して抜け止めワッシャー２ｈが嵌め込まれ、軸端を軸受ハウジング２の筒孔壁面２ｂに装着されるスラストカバー２ｉのスラスト受け２ｊに支持されて組み付けられる。

以上説明したように、固定子コア３ａを樹脂製の軸受ハウジング２の外壁面に嵌め込んで回り止め部により回り止めされ、軸受ハウジング２の外壁面の一部である抜け止め部を熱変形させて固定子コア３ａの端面に重なるように抜け止めして組み付けられるので、固定子コア３ａを軸受ハウジング２に圧入することなく、軸方向及び周方向に位置決めして高精度に組み付けることができる。また、軸受ハウジング２の外径にゆがみが発生することはなく、回転サイジングなどの後工程も不要になるうえに、樹脂製の軸受ハウジング２を用いることで低コスト化を実現することができる。

また、周溝２ｅに仕切られた外壁部２ｍを熱変形させることで、軸受ハウジング２本体を変形させることなく強度を低下させることなく、固定子コア３ａを抜け止めすることができる。
周溝２ｅの溝底部２ｅ１の軸線方向の高さは、固定子コア３ａの端面の高さ以下になるように形成されていると、外壁部２ｍを熱かしめする際に、軸受ハウジング２本体を溶かすことなく固定子コア３ａの端面上に塑性変形させて抜け止めすることができる。また、塑性変形させる外壁部２ｍの大きさが決まっているので、固定子コア３ａに対するインシュレータ３ｃの装着性を阻害することもない。

また、固定子コア３ａの内周面に形成された凹溝３ｅを軸受ハウジング２の段付き部２ｄの外壁面に形成された突条２ｎに位置合わせして装着するだけで、軸受ハウジング２に圧入したり接着したりすることなく回り止めして組み付けることができる。

また、モータにおいては、上述した軸受装置１の軸受ハウジング２の外周面に固定子コア３ａが組み付けられて熱かしめにより抜け止めされて組み付けられ、回転子軸５が軸受ハウジング２に組み付けられた軸受部６に嵌め込まれてロータ４が回転可能に軸支されているので、低コストで組立性の良いモータを提供することができる。

尚、固定子コア３ａに凹溝３ｅ、軸受ハウジング２に突条２ｎは各々１カ所に設けられていたが複数箇所に設けてもよい。
また、軸受ハウジング２に嵌入される軸受部６として含油焼結軸受を例示したが、他の滑り軸受、例えば流体動圧軸受や空気軸受等であってもよい。

１軸受装置２軸受ハウジング２ｂ筒孔壁面２ｃ抜け止め突部２ｄ段付き部２ｅ周溝２ｅ１溝底部２ｆフランジ部２ｇ孔２ｈ抜け止めワッシャー２ｉスラストカバー２ｊスラスト受け２ｋ開口２ｌ筒孔底部２ｍ外壁部２ｎ突条３固定子３ａ固定子コア３ｂ極歯３ｃインシュレータ３ｄモータコイル３ｅ凹溝４ロータ５回転子軸６軸受部７ロータヨーク８ロータマグネット９インペラ１０ケース体１１センサ基板

Claims

筒状の軸受ハウジングの一端開口より軸受部がハウジング内に組み付けられ、他端側外周より固定子コアが一体に組み付けられる軸受装置であって、
樹脂製の前記軸受ハウジングの外壁面には前記固定子コアを嵌め合わせて周方向に回り止めして組み付ける回り止め部と、
前記回り止め部により回り止めされたまま嵌め合わせた前記固定子コアの一端面を受ける段付き部と、
前記段付き部に前記固定子コアが載置された前記軸受ハウジングの他端側に同心状に設けられた周溝により仕切られて軸方向に起立形成された外壁部を有する抜け止め部と、を備え、
前記抜け止め部は、前記外壁部の先端側を前記固定子コアの他端面に重なるように塑性変形されており前記固定子コアが抜け止めされていることを特徴とする軸受装置。
前記周溝の溝底部の軸線方向の高さは、前記固定子コアの他端面の高さ以下になるように形成されている請求項１記載の軸受装置。
前記回り止め部は、前記軸受ハウジングの外壁部に軸線方向に沿って形成され前記固定子コアの内周面に形成された凹溝と嵌め合う突条を備えている請求項１又は請求項２記載の軸受装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の軸受装置の前記軸受ハウジング内に組み付けられた前記軸受部にロータの回転子軸が回転可能に軸支されたモータ。