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1. WO2020110604 - MOTEUR

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明 細 書

発明の名称 モータ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011  

発明の効果

0012  

図面の簡単な説明

0013  

発明を実施するための形態

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038  

符号の説明

0039  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4  

明 細 書

発明の名称 : モータ

技術分野

[0001]
 本発明は、モータに関する。

背景技術

[0002]
 従来から、絶縁性樹脂からなるハウジングの内部にステータ部が埋め込まれ、その内側にロータ部が収容されたモールドモータが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に示すモータは、ステータ本体の各角部にボルトを挿通するボルト挿通孔が形成されている。この各ボルト挿通孔にボルトを挿通させてハウジングのネジ穴にボルトを締結固定することにより、モータがハウジングに締結固定されるようになっている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2005-27478号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 特許文献1に示すモータでは、一般に、ハウジングの固定に必要なねじ部材の締め付けトルクを確保するために、ステータ本体のねじ部材の長手方向の寸法(L寸)を長くして有効長を確保することが行われている。しかしながら、ねじ部材のL寸を長くして有効長を確保するには、ハウジング端部の厚みを厚くする必要があるが、その場合、モータ全体の重量が重くなってしまう。また、ハウジング端部の厚みを厚くすると、この部分が肉厚部となり、内部にボイドが発生することが懸念される。一方で、ハウジング端部がフランジ状に形成されていることで、フランジとの接触面積が大きく、すなわち、例えばアルミニウムなどの金属からなるフランジの露出面積が小さく、放熱効果が十分ではないという問題もある。
[0005]
 そこで、上記問題点を鑑みて、本発明の課題は、強度と軽量化を両立し、放熱性能に優れたモータを提供することである。

課題を解決するための手段

[0006]
 上記の課題を解決するために、本発明のモータは、内部にロータを収容する筒状部を有し、ステータを保持するハウジングと、筒状部の軸方向端面に支持され、ロータを回転可能に保持するフランジと、筒状部の径方向外側に周方向に沿って配置され、それぞれが筒状部の軸方向端面と共にハウジングを支持する軸方向端面を有する複数のボス部と、を有し、各ボス部には、軸方向端面に開口し、フランジをハウジングに固定するねじ部材が螺合するねじ孔が形成されていることを特徴とする。
[0007]
 本発明のモータでは、ねじ部材の長手方向の長さ(L寸)を長くして有効長を確保するために、ボス部の厚み(軸方向の長さ)のみを厚くすればよいため、強度と軽量化を両立することが可能になる。また、フランジのハウジングに対向する面のうち、ハウジングおよびボス部と接触している領域以外の領域を露出させることができ、フランジの放熱性能を向上させることが可能になる。
[0008]
 本発明において、モータは、筒状部の外周面から径方向に突出する複数のアーム部を有し、各ボス部が、各アーム部の先端に設けられていることが好ましい。このような構成により、必要最小限の構成でボス部をハウジングに保持することができ、ハウジングの容積を減らすことが可能になる。
[0009]
 本発明において、各ボス部が各アーム部の先端に設けられている場合、各アーム部が、ボス部の軸方向端面と反対側の端部に接続された周方向に平行なプレートからフランジに向けて軸方向に突出していることが好ましい。このような構成により、ボス部を保持するアーム部の強度を十分に確保することが可能になるとともに、樹脂成形時の収縮によりボス部の軸方向端面の平面度が悪化することを抑制することが可能になる。また、この場合、プレートが、周方向に連続して形成されていることが好ましく、周方向に隣接する2つのアーム部の間に、筒状部の外周面とプレートとを接続する軸方向リブが形成されていることがさらに好ましい。このような構成により、ボス部のハウジングに対する保持強度をより一層高めることが可能になる。
[0010]
 本発明において、筒状部の軸方向端面に、円環状の溝が形成されていることが好ましい。このような構成により、ハウジングとフランジとの接触面積をさらに減らすことが可能になる。
[0011]
 また、本発明において、フランジのハウジングに対向する側の面に、軸方向に突出するフィンが形成されていることが好ましく、フィンは、放射状に延びていてもよく、あるいは円環状に延びていてもよい。このような構成により、フランジの放熱性能をより一層向上させることが可能になる。

発明の効果

[0012]
 以上のように、本発明のモータでは、強度と軽量化を両立し、放熱性能を向上させることが可能になる。

図面の簡単な説明

[0013]
[図1] 本発明の一実施形態に係るモータの概略断面図である。
[図2] 本実施形態のハウジングおよびフランジの概略斜視図である。
[図3] 本実施形態の一変形例に係るフランジの概略斜視図である。
[図4] 本実施形態の他の変形例に係るフランジの概略斜視図である。

発明を実施するための形態

[0014]
 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
[0015]
 (モータの全体構成)
 まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るモータの構成について説明する。図1は、本発明のモータの概略断面図であり、モータの回転軸に平行な断面を示している。ここでは、モータ1の回転軸R方向を上下方向とした場合を示しているが、これは、本発明によるモータ1の使用時における姿勢を限定するものではない。また、以下では、説明の便宜上、モータ1の回転軸Rの方向を「軸方向」と呼び、その回転軸Rを中心とする径方向および周方向をそれぞれ単に「径方向」および「周方向」と呼ぶことにする。
[0016]
 モータ1は、ロータ部2と、ステータ部3と、シャフト4と、ハウジング5と、フランジ6と、2つの転がり軸受7,8とを有している。モータ1は、固定子(ステータ部3)をモールド樹脂によって一体成形してモータフレーム(ハウジング5)を形成したモールドモータである。さらに、モータ1は、モータフレーム内部に固定子が配され、この固定子の内周に回転子(ロータ部2)が配されたインナーロータ型のモールドモータである。
[0017]
 (ロータ部)
 ロータ部2は、金属製の円柱部材であるシャフト4に固定され、シャフト4と共に回転する回転子であり、ロータマグネット2aと、マグネットカバー2bと、プレート2cとを有している。
[0018]
 ロータマグネット2aは、フェライトからなる永久磁石であり、シャフト4の周囲で周方向に沿って配置されている。ロータマグネット2aの外周側には、径方向でステータ部3と対向する磁極面が形成され、この磁極面には、N極とS極とが周方向に交互に着磁されている。マグネットカバー2bは、ロータマグネット2aを覆うように設けられ、フェライトからなるロータマグネット2aの飛散を防止している。その軸方向の両側には、ステンレスなどの非磁性材料からなるプレート2cが設けられている。プレート2cのマグネットカバー2bと対向する面には、皿ばねなどの弾性部(詳細には図示せず)が形成されている。マグネットカバー2bがプレート2cに押し付けられることにより、ロータマグネット2aは、弾性部の付勢力によって確実に締結されるようになっている。また、プレート2cは、ロータ部2を組み立てた後、モータ1のロータバランスを調整する機能を備えている。具体的には、ロータバランスを測定し、バランス調整のためにプレート2cに孔が形成される。
[0019]
 (ステータ部)
 ステータ部3は、ロータ部2の周囲に円筒状に配置され、モータ1の電機子として機能する固定子である。本実施形態では、ステータ部3は、ステータコア3aと、コイル3bと、インシュレータ3cとを有している。ステータ部3は、内周面がロータマグネット2aの外周面と間隔を置いて対向するように、その内周面が露出した状態で、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの耐熱性の高い絶縁性樹脂からなるハウジング5の内部に埋め込まれて保持されている。
[0020]
 ステータコア3aは、ケイ素鋼板などの磁性鋼板が軸方向に複数積層された積層鋼板からなる。各磁性鋼板は、円環状部と、円環状部から径方向内側に突出する複数本の磁極歯とを有している。すなわち、ステータ部3の内周面は、磁極歯の端面により構成されている。コイル3bは、インシュレータ3cを介してステータコア3aの磁極歯に巻回された巻線からなる。インシュレータ3cは、PPSなどの絶縁性樹脂からなり、ステータコア3aとコイル3bとを電気的に絶縁している。
[0021]
 このように、コイル3bに駆動電流を供給することで、磁芯である磁極歯に沿って径方向に磁束が発生する。それにより、磁極歯とロータマグネット2aとの間に周方向のトルクが発生し、シャフト4の中心軸を回転軸Rとしてロータ2部がシャフト4と共に回転する。
[0022]
 ハウジング5は、モータ1の出力側(以下、単に「出力側」ともいう)に開口する有底の円筒形状を有し、その内部空間にロータ部2が収容されている。ハウジング5は、2つのモールド部51,52から構成され、一方のモールド部51は、いわゆるインサート成形により形成されている。すなわち、ステータ部3を金型内に挿入した後、金型内に樹脂を注入し、ステータ部3と樹脂を一体化させることで形成される。フランジ6は、ハウジング5の開口を覆うようにハウジング5に取り付けられている。ハウジング5とフランジ6との固定構造の詳細については後述する。
[0023]
 2つの転がり軸受7,8は、モータ1のロータ部2とステータ部3とを相対回転可能に支持するものである。すなわち、第1の転がり軸受7は、モータ1の反出力側(以下、単に「反出力側」ともいう)でハウジング5に保持され、第2の転がり軸受8は、出力側でフランジ6に保持されており、2つの転がり軸受7,8の内周にシャフト4が圧入されて固定されている。
[0024]
 第1の転がり軸受7は、内輪7aと、2つ以上の転動体7bと、外輪7cとを備え、シャフト4を回転可能に支持する玉軸受である。内輪7aおよび外輪7cは、いずれも金属製の円環状部材であり、内輪7aの径方向外側に外輪7bが配置されている。転動体7bは、球状の部材であり、内輪7aの外周面と外輪7cの内周面との間に配置されている。第1の転がり軸受7の内周に、シャフト4が圧入されて固定されている。詳細は図示していないが、第2の転がり軸受8も、第1の転がり軸受7と同様の構成を有している。
[0025]
 (ハウジングとフランジとの固定構造)
 図2を参照して、本実施形態のハウジングとフランジとの固定構造について説明する。図2(a)は、本実施形態のハウジングを出力側から見た概略斜視図である。図2(b)は、本実施形態のフランジを反出力側から見た概略斜視図である。
[0026]
 ハウジング5は、出力側に開口して内部にロータ部2を収容する筒状部10を有し、筒状部10には、その外周面11から径方向に突出する複数のアーム部12が形成されている。複数のアーム部12は、周方向に所定の間隔を置いて配置され、それぞれの先端にボス部13が設けられている。すなわち、筒状部11の径方向外側に周方向に沿って複数のボス部13が配置されている。ボス部13は、軸方向に延びており、出力側の端面である軸方向端面13aと、軸方向端面13aに開口するねじ孔13bとを有している。ボス部13の軸方向端面13aは、筒状部10の出力側の端面である軸方向端面14と同一平面にある。一方、フランジ6には、ボス部13のねじ孔13bに対応する周縁部に貫通孔21が形成されている。フランジ6は、この貫通孔21に挿入されたねじ部材(図示せず)がボス部13のねじ孔13bに螺号することで、ハウジング5に固定される。なお、フランジ6は、ハウジング5に固定されると、筒状部10の軸方向端面14とボス部13の軸方向端面13aとに支持された状態になる。
[0027]
 このような構成では、ボス部13の厚み(軸方向の長さ)のみを厚くするだけで、ねじ部材の長手方向の寸法(L寸)を長くして有効長を確保することができる。したがって、フランジ6の固定に必要なねじ部材の締め付けトルクを確保しながら、ハウジング5の軽量化、ひいてはモータ1全体の軽量化を実現することができる。また、フランジ6のハウジング5に対向する側の面(ハウジング対向面)22は、筒状部10の軸方向端面14とボス部13の軸方向端面13aによって一部のみが覆われるため、それ以外の領域を露出させることができる。すなわち、フランジの端面全体でハウジングと接触する従来のモータに比べて、フランジ6の露出面積を増やすことができ、例えばアルミニウムなどの金属からなるフランジ6の放熱性能を向上させることができる。
[0028]
 さらに、従来に比べて、ハウジング5のフランジ6との接触面積が小さくなるため、ハウジング5のフランジ6との接触面の平面度にそれほどの精度が要求されなくなるとともに、平面度の確保も容易になり、製造が容易になる点でも有利である。なお、筒状部10の軸方向端面14には、図示したように、円環状の溝14aが設けられている。この溝14aは、ハウジング5とフランジ6とをシールするためのOリングを挿入するために設けられているが、ハウジング5のフランジ6との接触面積をさらに小さくする効果も有している。
[0029]
 なお、ハウジング5に対するフランジ6の径方向の位置決めは、インロー構造によって行われる。すなわち、フランジ6のハウジング対向面22に、軸方向に突出する円環状の突出部23が形成され、この突出部23が筒状部10の出力側の内周面15に嵌合することで、フランジ6の径方向の位置決めが行われる。フランジ6の反出力側の面22には、第2の転がり軸受8を保持する軸受保持部24も形成されている。
[0030]
 アーム部12は、ボス部13の反出力側の端部に接続されたプレート16からフランジ6に向けて軸方向に突出するように構成されている。このような構成により、ボス部13を保持するアーム部12の強度を十分に確保することができる。さらに、プレート16は、周方向に連続して形成され、周方向に隣接する2つのアーム部12の間には、筒状部10の外周面11とプレート16とを接続する軸方向リブ17が形成されている。その結果、ボス部13を保持する強度をさらに高めることができる。なお、図2(a)では見えないが、プレート16の反出力側にも、これを補強する軸方向リブが形成されている。
[0031]
 (本実施形態の主な効果)
 以上説明したように、本実施形態のモータ1は、内部にロータ部2を収容する筒状部10を有し、ステータ部3を保持するハウジング5と、筒状部10の軸方向端面14に支持され、ロータ部2を回転可能に保持するフランジ6と、筒状部10の径方向外側に周方向に沿って配置され、それぞれが筒状部10の軸方向端面14と共にハウジング5を支持する軸方向端面13aを有する複数のボス部13と、を有し、各ボス部13には、軸方向端面13aに開口し、フランジ6をハウジング5に固定するねじ部材が螺合するねじ孔13bが形成されている。本実施形態のモータ1では、ねじ部材の長手方向の長さ(L寸)を長くして有効長を確保するために、ボス部13の厚み(軸方向の長さ)のみを厚くすればよいため、強度と軽量化を両立することが可能になる。また、フランジ6のハウジング5に対向する面22のうち、ハウジング6およびボス部13と接触している領域以外の領域を露出させることができ、フランジ6の放熱性能を向上させることが可能になる。
[0032]
 本実施形態では、モータ1は、筒状部10の外周面11から径方向に突出する複数のアーム部12を有し、各ボス部13が、各アーム部12の先端に設けられている。このような構成により、必要最小限の構成でボス部13をハウジング5に保持することができ、ハウジング5の容積を減らすことが可能になる。
[0033]
 また、本実施形態では、各アーム部12が、ボス部13の軸方向端面13aと反対側の端部に接続された周方向に平行なプレート16からフランジ6に向けて軸方向に突出するように構成されている。このような構成により、ボス部13を保持するアーム部12の強度を十分に確保することが可能になるとともに、樹脂成形時の収縮によりボス部13の軸方向端面13aの平面度が悪化することを抑制することが可能になる。さらに、プレート16は、周方向に連続して形成され、周方向に隣接する2つのアーム部12の間に、筒状部10の外周面11とプレート16とを接続する軸方向リブ17が形成されている。このような構成により、ボス部13のアーム部12に対する保持強度をより一層高めることが可能になる。
[0034]
 また、本実施形態では、筒状部10の軸方向端面14に、円環状の溝14aが形成されている。この溝14aは、ハウジング5とフランジ6とをシールするためのOリングを挿入するために設けられているが、ハウジング5とフランジ6との接触面積をさらに減らす効果も有している。
[0035]
 (本実施形態の変形例)
 上述した実施形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した実施形態に対して、本発明の要旨を変更しない範囲において様々な変形が可能である。
[0036]
 ボス部13の数は、図示した数に限定されず、フランジ6の固定に必要な強度に合わせて適宜調整することができる。また、ボス部13を十分な強度で保持することができれば、アーム部12の厚みや軸方向長さに特に制限はなく、プレート16の高さ(径方向長さ)や厚み、軸方向リブ17の厚みや形状にも特に制限はない。例えば、プレート16は、周方向において高さが一定の円板状でなくてもよく、周方向に隣接する2つのアーム部12の間の領域が他の領域よりも高さが低くなっていてもよい。さらに、隣接する2つのアーム部12の間に位置する軸方向リブ17の数も2つに限定されず、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。その一方で、ボス部13の十分な保持強度が確保されていれば、プレート16は、アーム部12の領域にのみ形成されていてもよく、その場合、軸方向リブ17を省略することもできる。
[0037]
 また、フランジ6の放熱性能をより一層向上させるために、フランジ6のハウジング対向面22に、軸方向に突出するフィンが形成されていてもよい。このようなフィンは、例えば、図3に示すように放射状に延びるフィン25であってもよく、図4に示すように円環状に延びるフィン26であってもよい。あるいは、放射状フィン25と円環状フィン26の両方が形成されていてもよい。なお、円環状フィン26には、アーム部12との干渉を回避するために、溝26aが形成されている。
[0038]
 本実施形態では、いわゆる両持ち軸受構造のモータに本発明を適用した例を示したが、ロータ部2の出力側に2つの転がり軸受7,8が配置された、いわゆる片持ち軸受構造のモータにも適用可能であることは言うまでもない。また、転がり軸受7,8として玉軸受を用いたが、玉軸受以外の転がり軸受、例えば、円錐ころ軸受を用いてもよい。また、シャフト4の固定は、圧入に限定されず、ボルト締めなど他の方法を用いて、転がり軸受30に挿入されたシャフト4を固定してもよい。

符号の説明

[0039]
 1 モータ 2 ロータ部 2a ロータマグネット 2b マグネットカバー 2c プレート 3 ステータ部 3a ステータコア 3b コイル 3c インシュレータ
 4 シャフト 5 ハウジング 6 フランジ 7 第1の転がり軸受 8 第2の転がり軸受 10 筒状部 11 (筒状部の)外周面 12 アーム部 13 ボス部
 13a (ボス部の)軸方向端面 13b ねじ孔 14 (筒状部の)軸方向端面
 15 (筒状部の)内周面 16 プレート 17 軸方向リブ 21 貫通孔
 22 ハウジング対向面 23 突出部 24 軸受保持部 25 放射状フィン
 26 円環状フィン

請求の範囲

[請求項1]
 内部にロータを収容する筒状部を有し、ステータを保持するハウジングと、
 前記筒状部の軸方向端面に支持され、前記ロータを回転可能に保持するフランジと、
 前記筒状部の径方向外側に周方向に沿って配置され、それぞれが前記筒状部の前記軸方向端面と共に前記ハウジングを支持する軸方向端面を有する複数のボス部と、を有し、
 前記各ボス部には、前記軸方向端面に開口し、前記フランジを前記ハウジングに固定するねじ部材が螺合するねじ孔が形成されていることを特徴とするモータ。
[請求項2]
 前記筒状部の前記外周面から径方向に突出する複数のアーム部を有し、
 前記各ボス部が、前記各アーム部の先端に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載のモータ。
[請求項3]
 前記各アーム部が、前記ボス部の前記軸方向端面と反対側の端部に接続された周方向に平行なプレートから前記フランジに向けて軸方向に突出していることを特徴とする、請求項2に記載のモータ。
[請求項4]
 前記プレートが、周方向に連続して形成されていることを特徴とする、請求項3に記載のモータ。
[請求項5]
 周方向に隣接する2つの前記アーム部の間に、前記筒状部の前記外周面と前記プレートとを接続する軸方向リブが形成されていることを特徴とする、請求項4に記載のモータ。
[請求項6]
 前記筒状部の前記軸方向端面に、円環状の溝が形成されていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ。
[請求項7]
 前記フランジの前記ハウジングに対向する側の面に、軸方向に突出するフィンが形成されていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ。
[請求項8]
 前記フィンが放射状に延びていることを特徴とする、請求項7に記載のモータ。
[請求項9]
 前記フィンが円環状に延びていることを特徴とする、請求項7に記載のモータ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]