(57)【要約】【課題】温度が変化してもモータの軸の回転数をほぼ一定に保つことができるモータの軸受構造を提供すること。【解決手段】小型モータ１のハウジング２の前側開口には、軸受４が嵌め込まれ、その前側開口が軸受４によって閉塞されている。ハウジング２内には鉄芯８、整流子９が設けられ、この鉄芯８が軸７に固定されている。軸７が軸受４に挿入され、軸７のラジアル方向の荷重が軸受４によって受けられ、軸７が軸受４に対して回転可能となっている。この軸受４の線熱膨張率は軸７の線熱膨張率よりも低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータに設けられた軸と、前記軸を回転可能に支持する軸受と、を備えるモータの軸受構造において、
前記軸受の線熱膨張率が少なくとも前記軸の軸受に対応する部分の線熱膨張率よりも低いことを特徴とするモータの軸受構造。
【請求項２】
前記軸受の線熱膨張率が前記軸自体の線熱膨張率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のモータの軸受構造。
【請求項３】
前記軸は軸本体部とこの軸本体部の少なくとも軸受に対応する部分を覆う被覆管部とで構成されており、前記軸受の線熱膨張率が前記被覆管部の線熱膨張率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のモータの軸受構造。
【請求項４】
前記軸受の内周面と前記軸の外周面との間に転動体が挟まれ、該転動体が前記軸受及び前記軸に対して転動可能であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のモータの軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費電力の少ない小型モータは乾電池又は二次電池によって駆動することができるので、携帯型の電子機器等に広く使用されている。例えば、ページャや携帯電話機では小型モータがバイブレータの動力源として用いられ、小型モータの軸に偏心した分銅が取り付けられ、分銅が小型モータによって回転されることで振動が生じるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−４１３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、小型モータにおいても、軸を受ける軸受には潤滑油が塗布されたり、染み込ませられたりしてあるが、温度変化により潤滑オイルの粘性も変化する。低温時には潤滑オイルの粘性が高くなり、単位時間当たりの軸の回転数が低下し、逆に高温時には、潤滑オイルの粘性が低くなり、軸の回転数が高くなる。このように、温度によって軸の回転数が一定に保たれない。
【０００４】
そこで、本発明は、温度が変化してもモータの軸の回転数をほぼ一定に保つことができるモータの軸受構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、例えば図１に示すように、回転するロータに設けられた軸（７）と、前記軸を回転可能に支持する軸受（４）と、を備えるモータの軸受構造において、前記軸受の線熱膨張率がすくなくとも前記軸の軸受に対応する部分の線熱膨張率よりも低いことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のモータの軸受構造において、前記軸受の線熱膨張率が前記軸自体の線熱膨張率よりも低いことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のモータの軸受構造において、前記軸は軸本体部とこの軸本体部の少なくとも軸受に対応する部分を覆う被覆管部とで構成されており、前記軸受の線熱膨張率が前記被覆管部の線熱膨張率よりも低いことを特徴とする。
【０００８】
以上の発明によれば、軸受の線熱膨張率が少なくとも軸の軸受に対応する部分の線熱膨張率よりも低いので、温度が上昇すれば、軸受と軸との間の隙間が狭くなり、逆に温度が下降すれば、軸受と軸との間の隙間が広がる。そのため、温度が下降すれば軸と軸受との間に生じる摩擦が減り、軸の回転数が上昇する。一方、温度が上昇すれば軸と軸受との間に生じる摩擦が増え、軸の回転数が下降する。潤滑油の温度特性によって温度変化に伴い潤滑油の粘性も変化してしまうが、潤滑油の粘性の変化に伴う回転数の変化が、軸受及び軸の変形に伴う回転数の変化によって相殺される。そのため、温度が変化してもモータの軸の回転数をほぼ一定に保つことができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れか一項に記載のモータの軸受構造において、前記軸受の内周面と前記軸の外周面との間に転動体が挟まれ、該転動体が前記軸受及び前記軸に対して転動可能であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明によれば、軸受と軸との間に転動体が介在することで、軸と軸受の耐久性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度変化による潤滑油の粘性の変化に伴う回転数の変化が、温度変化による軸受及び軸の変形に伴う回転数の変化によって相殺されるため、温度が変化しても、モータの軸がほぼ一定の回転数に保たれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１３】
図１は、小型モータ１の側断面図であり、図２は、図１の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図である。図１においては、回転しないステータを切断面に沿って破断して示し、回転するロータを破断せずに示している。
【００１４】
まず、小型モータ１のステータについて説明する。ハウジング２が筒状に設けられており、ハウジング２の内周面には複数の界磁磁石３が取り付けられている。ハウジング２の前側開口には軸受４が嵌め込まれ、その前側開口が軸受４によって閉塞されている。ハウジング２の後ろ側開口にはバックキャップ５が嵌め込まれ、その後ろ側開口がバックキャップ５によって閉塞されている。ハウジング２内であってバックキャップ５の内面には、複数のブラシ６が取り付けられている。
【００１５】
次に、小型モータ１のロータについて説明する。軸７の前後方向中央部には、複数の鉄芯８が取り付けられ、これら鉄芯８にはコイルが巻回されている。軸７の後部には、複数の整流子９が取り付けられ、鉄芯８に巻かれたコイルの端部が整流子９に接続されている。整流子９がブラシ６に対して接触可能に設けられ、整流子９とブラシ６によって整流作用が行われる。
【００１６】
次に、小型モータ１の軸受構造について説明する。軸７が軸受４に挿入され、軸７のラジアル方向の荷重が軸受４によって受けられ、軸７が軸受４に対して回転可能となっている。更に、軸７の後方側の先端部もバックキャップ５の中央部に挿入され、軸７がバックキャップ５に対して回転可能となっている。軸７と軸受４との間には潤滑油が介在し、軸７とバックキャップ５との間にも潤滑油が介在している。
【００１７】
軸受４の線熱膨張率は軸７の線熱膨張率よりも低い。例えば、軸７が線熱膨張率１．２×１０-5〔１／Ｋ〕の鉄からなる場合、軸受４は、線熱膨張率１．３×１０-7〔１／Ｋ〕のニッケル鋼又は負の線熱膨張率を持つ高分子材料からなる。
【００１８】
この小型モータ１においては、整流子９とブラシ６の整流作用により、ロータが軸７を中心にして回転する。このように小型モータ１が回転すると、電気エネルギー及び摩擦力等によって温度が上昇する。
【００１９】
ここで、小型モータ１が停止している場合の基準温度をＴとし、小型モータ１が回転した場合の温度をＴ＋ΔＴとし、軸７の半径をｒとし、軸受４の内径（半径）をｒ＋Δｒとし、軸７の線熱膨張率をｋshaとし、軸受４の線熱膨張率をｋbeaとする。小型モータ１が回転せずに温度がＴである場合には、軸７と軸受４との間のクリアランス（隙間）は、Δｒとなる。
【００２０】
一方、小型モータ１が回転して温度がＴ＋ΔＴとなった場合、軸７の半径は、ｒ×（１＋ｋsha×ΔＴ）となり、軸受４の内径は（ｒ＋Δｒ）×（１＋ｋbea×ΔＴ）となる。従って、温度がＴ＋ΔＴとなった場合、軸７と軸受４との間のクリアランスは、（ｒ＋Δｒ）×（１＋ｋbea×ΔＴ）−ｒ×（１＋ｋsha×ΔＴ）≒（ｋbea−ｋsha）×ｒ×ΔＴ＋Δｒとなる。ｋbea＜ｋshaであるから、ｋbea−ｋshaが負となり、軸７と軸受４との間のクリアランスは、温度が上昇する前よりも小さくなる。
【００２１】
温度が低くなると、軸７と軸受４とのクリアランスが大きくなり、これによって軸７と軸受４との間に生じる摩擦が減る。一方、温度が高くなると、軸７と軸受４とのクリアランスが小さくなり、これによって軸７と軸受４との間に生じる摩擦が増える。従って、小型モータ１の単位時間当たりの回転数が高くなると、軸７と軸受４との間の摩擦熱が多く発生し、そのため回転数の上昇を抑えるから、回転数が自然に一定になる。特に、中型モータ、大型モータとは異なり、携帯機器等に利用される小型モータ１の場合には、軸７、軸受４の温度変化に伴う微小変形は、軸７の径や軸受４の内径に対して大きいものとなる。そのため、本実施形態のように、軸受４の線熱膨張率は軸７の線熱膨張率よりも低くすることで、回転数を自然に一定にさせることは、中型モータや大型モータの場合よりも小型モータ１の方が有利である。
【００２２】
特に、この小型モータ１は主に携帯機器に用いられるが、携帯機器は持ち運ばれて使用されるものであるので、携帯機器や小型モータ１の周囲の温度変化も激しくなる。そして、低温時には潤滑油の粘性が高くなって、これにより軸７の回転数が低下する虞があるが、上述したように低温時には軸７と軸受４とのクリアランスが大きくなることで、回転数の低下が相殺され、軸７の回転数の低下を抑えることができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。以下、各種変形例について説明する。
【００２４】
〔変形例１〕
図３は、変形例において図２に対応する断面図である。図３に示す変形例の軸受構造では、上記実施形態の場合よりも、軸７の径を小さくするか、軸受４の内径を大きくするか、又は、軸受４の内径を大きくし且つ軸７の径を小さくしている。そのため、軸７と軸受４との間のクリアランスが大きくなるが、軸７の外周面と軸受４の内周面との間に複数の転動体１１が挟まれ、転動体１１が軸７及び軸受４に対して転動可能となっている。転動体１１は、球状であっても良いし、軸７と平行な中心線を有する円柱状のコロであっても良い。このような転動体１１が介在することで、軸７及び軸受４の耐久性が向上する。
【００２５】
〔変形例２〕
上記実施形態では軸７自体の線熱膨張率が軸受４の線熱膨張率よりも大きかったが、少なくとも軸７の軸受４に対応する部分、すなわち軸受４で支持される部分の線熱膨張率が軸受４の線熱膨張率よりも大きければ良い。例えば、図４、図５に示された軸受構造のように、軸７は中心部の軸本体部２１と、その軸本体部２１の外周面を覆う被覆管部２２とから構成され、被覆管部２２は軸本体部２１の外周面に密着固定されている。また、被覆管部２２は、軸本体部２１の長手方向全体に渡って設けられているのではなく、軸本体部２１の軸受４に対応する部分に設けられている。被覆管部２２の線熱膨張率が軸受４の線熱膨張率よりも大きくなっている。例えば、軸受４が線熱膨張率１．２×１０-5〔１／Ｋ〕の鉄からなる場合、被覆管部２２は、線熱膨張率２．３×１０-5〔１／Ｋ〕のアルミニウム又は線熱膨張率２．９×１０-5〔１／Ｋ〕の鉛からなる。
【００２６】
このように、被覆管部２２の線熱膨張率を軸受４の線熱膨張率よりも大きくすることで、軸本体部２１に関して線熱膨張率の制限が無くなるので、軸本体部２１の材料を自由に選択することができる。そのため、軸本体部２１として高強度の材料を用いることができる。
【００２７】
なお、軸本体部２１の線熱膨張率が軸受４の線熱膨張率よりも小さくても良いが、軸本体部２１の線熱膨張率が軸受４の線熱膨張率よりも大きい方がより好ましい。
【００２８】
また、図４、図５に示すような場合において、変形例１の場合と同様に、被覆管部２２の外周面と軸受４の内周面との間に転動体１１が介在していても良い。
【００２９】
〔変形例３〕
バックキャップ５が軸７の軸受として機能しているので、更に軸７の線熱膨張率をバックキャップ５の線熱膨張率よりも大きくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】小型モータ１の側断面図である。
【図２】図１の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図である。
【図３】変形例における軸受構造の断面図である。
【図４】別の変形例における軸受構造の斜視図である。
【図５】別の変形例における軸受構造の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  小型モータ
４  軸受
７  軸
１１  転動体
２２  被覆管部
【図１】
2006262666.tif 000003
【図２】
2006262666.tif 000004
【図３】
2006262666.tif 000005
【図４】
2006262666.tif 000006
【図５】
2006262666.tif 000007