(57)【要約】【課題】  高効率のインナーロータ型モータを安価に提供することを目的とする。【解決手段】  上軸受５を保持する上ブラケット３が、ステータコア２１の外周に上方向から圧入され、下軸受６を保持する下ブラケット４が、ステータコア２１の外周に下方向から圧入される。このため、ステータ２の長さが異なるモータに対し、同一のブラケット３，４を使用することができる。また、ブラケット締結用の固定ねじが不要となり、部品数を削減することができる。さらに、固定ねじ用の挿通領域をステータ２内に確保する必要がなく、ステータコアの磁気特性を向上させ、モータのエネルギー効率を向上させることができる。【選択図】  図３
2015065780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向を回転軸とし、上軸受及び下軸受により回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトに直接的又は間接的に固定されたロータマグネットと、
間隙を介して前記ロータマグネットの径方向外方に対向するステータと、
前記上軸受を保持する上ブラケットと、
前記下軸受を保持する下ブラケットと、を備え、
前記ステータは、ステータコアにインシュレータを介して巻き線が形成され、
前記上ブラケットは、前記ステータコアの外周に上方向から圧入される上円筒カバーと、前記上軸受を保持する軸方向に延びる上軸受保持部と、上円筒カバー及び上軸受保持部をつなぐ天板部とを有し、
前記下ブラケットは、前記ステータコアの外周に下方向から圧入される下円筒カバーと、前記下軸受を保持する軸方向に延びる下軸受保持部と、下円筒カバー及び下軸受保持部をつなぐ底板部とを有し、
前記上ブラケット及び下ブラケットと前記ステータコアとは、圧入により固定されることを特徴とするインナーロータ型モータ。
【請求項２】
前記上軸受及び下軸受は、２以上の転動体を挟持する外輪及び内輪を含み、
軸方向において前記上軸受又は下軸受に隣接して配置され、前記上軸受及び下軸受に対し、前記上ブラケット及び下ブラケットの相対距離に応じた予圧を付与する予圧部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項３】
前記上軸受保持部は、前記上ブラケットの天板部から上側へ延びる上円筒部と、前記上円筒部の上端から径方向内方に延びる上蓋部とを有し、
前記上軸受及び下軸受の内輪は、前記シャフトに固定され、
前記上軸受及び下軸受の外輪は、前記上ブラケット及び前記下ブラケットに対し、軸方向に移動可能に保持され、
前記予圧部材は、前記上軸受の外輪及び前記上ブラケットの上蓋部の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項４】
前記上軸受保持部は、前記上ブラケットの天板部から上側へ延びる上円筒部と、前記上円筒部の上端から径方向内方に延びる上蓋部とを有し、
前記下軸受保持部は、前記下ブラケットの底板部から下側へ延びる下円筒部と、前記下円筒部の下端から径方向内方に延びる下蓋部とを有し、
前記上軸受及び下軸受の内輪は、前記シャフトに固定され、
前記上軸受及び下軸受の外輪は、前記上ブラケット及び前記下ブラケットに対し、軸方向に移動可能に保持され、
前記予圧部材は、前記下軸受の外輪及び前記下ブラケットの下蓋部の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項５】
前記上ブラケットの天板部は、その内周端をより下方に位置させる凹部を有し、
前記上軸受保持部の上円筒部は、前記上ブラケットの天板部の内周端から上側へ延びることを特徴とする請求項３又は４に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項６】
前記上軸受の前記上軸受保持部への挿入長が、前記上ブラケットに対する前記ステータコアの圧入長以上であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【請求項７】
前記上軸受の前記上軸受保持部への挿入長が、前記上ブラケットに対する前記ステータコアの圧入長と略同一であることを特徴とする請求項６に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項８】
前記下ブラケットに対する前記ステータコアの圧入長は、前記上ブラケットに対する前記ステータコアの圧入長よりも長いことを特徴とする請求項６又は７に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項９】
前記下ブラケットは、前記下円筒カバー上に、前記ステータコアの圧入長を規定する位置決め部を有し、
前記ステータは、その外周の下端が前記位置決め部に当接するように圧入されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１０】
前記ステータは、その外周上に、前記下ブラケットに対する圧入長を規定する位置決め部が形成され、
前記下ブラケットは、その上端が前記位置決め部に当接するように圧入されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１１】
前記ステータの外周は、ステータコアからなることを特徴とする請求項９又は１０に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１２】
前記ステータは、その下端が前記下ブラケットの天板部に当接するように圧入されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１３】
前記シャフトに固定されたストッパを備え、
前記上軸受保持部は、前記上ブラケットの天板部から下側に延びる上円筒部と、前記上円筒部の下端から径方向内方に延びる上蓋部とを有し、
前記上軸受の外輪は、前記上軸受保持部に固定され、
前記上軸受の内輪は、前記シャフトに対し、軸方向に移動可能に支持され、
前記下軸受の内輪は、前記シャフトに固定され、
前記下軸受の外輪は、前記下軸受保持部に対し、軸方向に移動可能に保持され、
前記予圧部材は、前記上軸受の内輪及び前記ストッパの間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１４】
前記上軸受保持部は、前記上ブラケットの天板部から下側に延びる上円筒部と、前記上円筒部の上端から径方向内方に延びる上蓋部とを有し、
前記下軸受保持部は、前記下ブラケットの底板部から下側へ延びる下円筒部と、前記下円筒部の下端から径方向内方に延びる下蓋部とを有し、
前記上軸受の外輪は、前記上軸受保持部に固定され、
前記上軸受の内輪は、前記シャフトに対し、軸方向に移動可能に支持され、
前記下軸受の内輪は、前記シャフトに固定され、
前記下軸受の外輪は、前記下軸受保持部に対し、軸方向に移動可能に保持され、
前記予圧部材は、前記下軸受の外輪及び前記下軸受保持部の下蓋部の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１５】
前記シャフトは、前記下ブラケットからの突出部が出力軸として用いられることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１６】
前記下軸受の前記下軸受保持部への挿入長が、前記上軸受の前記上軸受保持部への挿入長よりも長いことを特徴とする請求項１５に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１７】
前記ステータの前記下ブラケットへの圧入長が、前記ステータの前記上ブラケットへの圧入長よりも長いことを特徴とする請求項１５に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１８】
前記上ブラケットは、前記上円筒カバーの内周面の下端に径方向に傾斜するテーパー部が形成されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【請求項１９】
前記上ブラケットの下端と、前記下ブラケットの上端とは、軸方向に隙間を持って対向し、前記ステータの外周面の一部が露出していることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載のインナーロータ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インナーロータ型モータに係り、更に詳しくは、ロータマグネットの径方向外方にステータを対向させて配置したモータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インナーロータ型モータは、シャフトにロータマグネットが固定され、ロータマグネットの径方向外側にステータが配置されている。また、シャフトを支持する軸受は、ロータマグネットの上側及び下側にそれぞれ配置され、ステータを覆うブラケットにより、それぞれ支持されている。ステータの形状は、モータに要求される出力やトルクなどの特性によって異なる。このため、要求特性が異なるモータには、異なるブラケットを使用しなければならず、部品の共通化によるコストダウンを図ることができない。
【０００３】
一方、ステータの両端を２つのブラケットで挟み込み、これらのブラケットを固定ねじで締結固定するモータが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された構造を採用すれば、ステータの長さが異なるモータに対し、同一のブラケットを使用することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のモータは、ブラケットを締結固定するための固定ねじが必要であり、部品数を増大させるという問題があった。また、ステータの長さに応じて、長さの異なる固定ねじを使用しなければならないという問題もあった。さらに、固定ねじ用の挿通領域をステータ内に確保しなければならず、ステータコアの磁気特性を低下させ、モータのエネルギー効率を低下させるという問題があった。
【０００５】
また、ブラケットの間隔は、ステータの軸方向の長さで決まり、ステータの形状誤差の影響を受ける。このため、玉軸受を用いてシャフトを支持し、ブラケットの間隔に応じた予圧を当該玉軸受に付与している場合、ステータの形状誤差が、玉軸受の予圧に影響を与える。つまり、ステータの製造ばらつきにより、モータの動作時に振動や騒音が発生し、モータの耐久性を劣化させるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２０８６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高効率のインナーロータ型モータを安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるインナーロータ型モータは、上下方向を回転軸とし、上軸受及び下軸受により回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトに直接的又は間接的に固定されたロータマグネットと、間隙を介して前記ロータマグネットの径方向外方に対向するステータと、前記上軸受を保持する上ブラケットと、前記下軸受を保持する下ブラケットとを備え、前記ステータは、ステータコアにインシュレータを介して巻き線が形成され、前記上ブラケットは、前記ステータコアの外周に上方向から圧入される上円筒カバーと、前記上軸受を保持する軸方向に延びる上軸受保持部と、上円筒カバー及び上軸受保持部をつなぐ天板部とを有し、前記下ブラケットは、前記ステータコアの外周に下方向から圧入される下円筒カバーと、前記下軸受を保持する軸方向に延びる下軸受保持部と、下円筒カバー及び下軸受保持部をつなぐ底板部とを有し、前記上ブラケット及び下ブラケットと前記ステータコアとは、圧入により固定される。
【０００９】
このような構成により、ステータの長さが異なるモータに対し、同一のブラケットを使用することができ、ブラケットを締結するための固定ねじも必要ない。このため、部品数を増大させることなく、部品を共通化し、製造コストを抑制することができる。また、固定ねじ用の挿通孔も不要となり、ステータの磁気特性を向上させ、モータのエネルギー効率を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明によるインナーロータ型モータは、上記構成に加えて、前記上軸受及び下軸受は、２以上の転動体を挟持する外輪及び内輪を含み、軸方向において前記上軸受又は下軸受に隣接して配置され、前記上軸受及び下軸受に対し、前記上ブラケット及び下ブラケットの相対距離に応じた予圧を付与する予圧部材をさらに備えている。
【００１１】
このような構成により、組み立て時に、玉軸受の予圧を調整することができ、ステータの形状誤差が、玉軸受の予圧に影響を与えるのを防止することができる。従って、動作時における振動や騒音の発生を抑制し、モータの耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高効率のインナーロータ型モータを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１によるモータ１００の外観斜視図である。
【図２】図１のモータ１００の展開斜視図である。
【図３】図１のモータ１００の断面図である。
【図４】実施の形態２によるモータ１０１の一構成例を示した断面図である。
【図５】実施の形態２によるモータ１０２の一構成例を示した断面図である。
【図６】実施の形態２によるモータ１０３の一構成例を示した断面図である。
【図７】実施の形態３によるモータ１０４の一構成例を示した断面図である。
【図８】実施の形態４によるモータ１０５の一構成例を示した断面図である。
【図９】実施の形態４によるモータ１０６の一構成例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、モータの中心軸Ｊの方向を上下方向として説明するが、本発明によるモータの使用時における姿勢を限定するものではない。また、モータの中心軸Ｊの方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。また、図中では、適宜、圧入固定を×印、隙間嵌めを△印で示している。
【００１５】
実施の形態１．
図１〜３は、本発明の実施の形態１によるモータ１００の一構成例を示した図である。図１は、モータ１００の外観斜視図であり、図中の（ａ）及び（ｂ）には、互いに異なる方向から見た外観が示されている。図２は、モータ１００の展開斜視図であり、モータ１００を構成する各部品を軸方向に展開させた様子が示されている。図３は、モータ１００の断面図であり、モータ１００の中心軸Ｊを含む切断面により切断した場合の断面が示されている。
【００１６】
モータ１００は、シャフト１０にロータマグネット１２が固定され、ロータマグネット１２の径方向外方に間隙を介してステータ２を対向させたインナーロータ型モータである。ロータマグネット１２の軸方向の両側には、シャフト１０を支持する上軸受５及び下軸受６が設けられている。また、ステータ２の軸方向の両側には、上ブラケット３及び下ブラケット４が設けられ、上ブラケット３及び下ブラケット４が、上軸受５及び下軸受６を保持している。
【００１７】
モータ１００は、家電製品、事務機器、医療機器、自動車などの駆動装置の駆動源として使用され、駆動装置の枠体に固定される静止部と、当該静止部により回転可能に支持される回転部１とにより構成される。回転部１には、シャフト１０、ロータホルダ１１及びロータマグネット１２が含まれる。一方、静止部には、ステータ２、上ブラケット３、下ブラケット４、上軸受５、下軸受６、予圧部材７及び回路基板８が含まれる。以下、これらの各部品について詳しく説明する。
【００１８】
＜回転部１＞
シャフト１０は、軸方向（上下方向）に延びる略円柱状の部材であり、上軸受５及び下軸受６により支持され、中心軸Ｊを中心として回転する。シャフト１０の下端部は、下ブラケット４の下方へ突出し、当該突出部が出力軸として、駆動装置の駆動部に連結される。なお、シャフト１０の上端部を上ブラケット３の上方へ突出させ、当該突出部を出力軸として、駆動装置の駆動部に連結することもできる。
【００１９】
ロータホルダ１１は、ステータ２の径方向内側において、シャフト１０とともに回転する部材である。図示したロータホルダ１１は、軸方向に延びる筒状部と、当該筒状部の軸方向中央から径方向内方に延びる連結部とを備え、その断面は略Ｈ形状からなる。
【００２０】
ロータマグネット１２は、円筒形状の永久磁石であり、ロータホルダ１１の外周面に固定されている。また、ロータマグネット１２の径方向外側には、径方向においてステータ２と対向する磁極面が形成され、当該磁極面は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向に交互に並ぶように着磁されている。なお、ロータホルダ１１を用いることなく、ロータマグネット１２をシャフト１０に直接的に固定することもできる。
【００２１】
＜ステータ２＞
ステータ２は、モータ１００の電機子であり、ステータコア２１、コイル２２及びインシュレータ２３を備えている。ステータ２は、ロータマグネット１２の径方向外側に形成された略円筒形状からなり、間隙を介してロータマグネット１２の外周面と径方向に対向している。
【００２２】
ステータコア２１は、ケイ素鋼板などの磁性鋼板を軸方向に積層した積層鋼板からなる。各磁性鋼板は、円環状のコアバック２１０と、当該コアバック２１０から径方向内方に突出する複数本の磁極歯２１１とを有する。
【００２３】
コイル２２は、インシュレータ２３を介して、ステータコア２１の磁極歯２１１に巻回された巻き線である。コイル２２に駆動電流を供給すれば、磁芯である磁極歯２１１に径方向の磁束が発生する。このため、磁極歯２１１とロータマグネット１２との間に周方向のトルクが発生し、回転部１が中心軸Ｊを中心として回転する。
【００２４】
インシュレータ２３は、ステータコア２１とコイル２２とを電気的に絶縁する樹脂製の部材である。インシュレータ２３は、例えば、軸方向の両側からステータコア２１を挟む上インシュレータ及び下インシュレータで構成され、ステータコア２１の磁極歯２１１に対し、インシュレータ２３の上からコイル２２を巻き付けることにより、ステータコア２１に固定される。
【００２５】
＜上ブラケット３＞
上ブラケット３は、ステータ２に圧入固定され、上軸受５を保持する金属製の部材であり、例えば、亜鉛メッキ鋼板などの金属板をプレス加工することにより得られる。上ブラケット３は、上円筒カバー３１、天板部３２及び上軸受保持部３３により構成される。
【００２６】
上円筒カバー３１は、軸方向に延び、上端に天板部３２が設けられ、下端を開放した有蓋円筒形状からなる。上円筒カバー３１は、ステータコア２１の外周に上方向から圧入され、ステータコア２１に固定される。また、上円筒カバー３１の内周面の下端側には、径方向に傾斜するテーパー部３１ｓが設けられ、その内径は下端３１ｅに近づくほど広がっている。このため、ステータコア２１の上端を上円筒カバー３１内に圧入する際、ステータコア２１の外周面が損傷するのを防止することができる。
【００２７】
天板部３２は、上円筒カバー３１の上端から径方向内方に延び、上軸受保持部３３の下端につながる略板状体からなる。つまり、天板部３２は、上軸受保持部３３を取り囲む円環状の平面形状を有する。また、天板部３２には、コネクタ開口部３２ｈ及び凹部３２ｃが設けられている。
【００２８】
コネクタ開口部３２ｈは、コネクタ８ｃを露出させるための開口である。凹部３２ｃは、天板部３２の内周縁に形成された窪みである。凹部３２ｃを形成することにより、凹部３２ｃがない場合に比べ、天板部３２の内周端をより下方に位置させることができる。その結果、上軸受保持部３３をよりステータ２側に配置することができる。このため、軸方向に関し、モータ１００の長さを抑制しつつ、上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入長を長くすることができる。このため、上軸受５の取り付け精度を向上させ、シャフト１０の軸合わせを高精度で行うことができる。なお、凹部３２ｃは省略することもできる。
【００２９】
上軸受保持部３３は、軸方向に延びる上円筒部３４と、上軸受５の外輪５３の上面を覆う上蓋部３５とにより構成される有蓋円筒形状からなり、上軸受５を保持している。
【００３０】
上円筒部３４は、天板部３２の内周端から上方に延びる略円筒形状からなる。上軸受５は、上円筒部３４の下端を開放させた開口部から挿入される。上軸受５の外輪５３は、上円筒部３４内に隙間嵌めされ、上円筒部３４の内周面により、軸方向に移動可能に保持される。なお、上軸受５の外輪５３は、径方向の移動が制限されていればよく、図３に示した様に、外輪５３の一部が上円筒部３４から下方に突出している状態であってもよい。
【００３１】
上蓋部３５は、上円筒部３４の上端から径方向内方に延びる略板状体であり、シャフト１０に対応する軸穴３５ｈが設けられている。つまり、上蓋部３５は、軸穴３５ｈを取り囲み、上軸受５の外輪５３の上面を覆う円環状の平面形状を有する。
【００３２】
＜下ブラケット４＞
下ブラケット４は、ステータ２に圧入固定され、下軸受６を保持する金属製の部材であり、例えば、アルミニウム板をプレス加工することにより得られる。下ブラケット４は、下円筒カバー４１、底板部４２及び下軸受保持部４３により構成される。
【００３３】
下円筒カバー４１は、軸方向に延び、下端に底板部４２が設けられ、上端を開放した有底円筒形状からなる。下円筒カバー４１は、ステータコア２１の外周に下方向から圧入され、ステータコア２１に固定される。また、下円筒カバー４１の内周面の上端側には、径方向に傾斜するテーパー部４１ｓが設けられ、その内径は上端４１ｅに近づくほど広がっている。このため、ステータコア２１の下端を下円筒カバー４１内に圧入する際、ステータコア２１の外周面が損傷するのを防止することができる。
【００３４】
位置決め部４１ａは、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を規定する手段である。位置決め部４１ａは、周方向に延びる下円筒カバー４１の段差形状として形成される。下円筒カバー４１の内径は、位置決め部４１ａを境界として異なり、下側よりも上側の方が大きくなっている。このため、ステータコア２１の外周の下端が位置決め部４１ａに当接するように、ステータコア２１を圧入すれば、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を予め定められた長さにすることができる。
【００３５】
なお、位置決め部４１ａは、省略することもできる。また、位置決め部４１ａに対し、インシュレータ２３を当接させて位置決めすることもできる。ただし、インシュレータ２３を介在させることなく、ステータコア２１を位置決め部４１ａに当接させる場合の方が、位置決めを精度よく行うことができる。
【００３６】
底板部４２は、下円筒カバー４１の下端から径方向内方に延び、下軸受保持部４３の上端につながる略板状体からなる。つまり、底板部４２は、下軸受保持部４３を取り囲む円環状の平面形状を有する。また、底板部４２の下端面は、駆動装置（不図示）にモータ１００を取り付けるための取付面として使用され、底板部４２には、複数の取付穴４２ｈが設けられている。
【００３７】
下軸受保持部４３は、軸方向に延びる下円筒部４４と、下軸受６の外輪６３の下面を覆う下蓋部４５とにより構成される有底円筒形状を有し、下軸受６を保持している。
【００３８】
下円筒部４４は、底板部４２の内周端から下方に延びる略円筒形状からなる。下軸受６は、下円筒部４４の上端を開放させた開口部から挿入される。下軸受６の外輪６３は、下円筒部４４内に隙間嵌めされ、下円筒部４４の内周面により、軸方向に移動可能に保持される。なお、下軸受６の外輪６３は、径方向の移動が制限されていればよく、図３に示した様に、外輪６３の一部が下円筒部４４から上方に突出している状態であってもよい。
【００３９】
下蓋部４５は、下円筒部４４の下端から径方向内方に延びる略板状体であり、シャフト１０に対応する軸穴４５ｈが設けられている。つまり、下蓋部４５は、軸穴４５ｈを取り囲む円環状の平面形状を有する。また、下軸受６の外輪６３は下蓋部４５と軸方向に対向する一方、下軸受６の内輪６１は軸穴４５ｈと軸方向に対向する。このため、下ブラケット４を軸方向上方へ付勢した場合、下軸受６の外輪６３は下蓋部４５に当接するが、下軸受６の内輪６１は下蓋部４５に当接しない。
【００４０】
＜上軸受５・下軸受６>
上軸受５は、ロータマグネット１２よりも上側において、シャフト１０を回転自在に支持する部材であり、２以上の転動体５２を内輪５１及び外輪５３で挟持して構成される。上軸受５の内輪５１は、圧入によりシャフト１０に固定される。上軸受５の外輪５３は、上軸受保持部３３に隙間嵌めされ、軸方向に移動可能に保持される。
【００４１】
下軸受６は、ロータマグネット１２よりも下側において、シャフト１０を回転自在に支持する部材であり、２以上の転動体６２を内輪６１及び外輪６３で挟持して構成される。下軸受６の内輪６１は、圧入によりシャフト１０に固定される。下軸受６の外輪６３は、下軸受保持部４３に隙間嵌めされ、軸方向に移動可能に保持される。
【００４２】
＜予圧部材７＞
予圧部材７は、上軸受５及び下軸受６に予圧を付与する弾性部材であり、例えば、ウェーブワッシャが用いられる。予圧部材７は、軸方向において上軸受５の外輪５３に隣接して配置され、上軸受５及び下軸受６に予圧を付与する。
【００４３】
予圧部材７は、上軸受５の外輪５３と、上ブラケット３の上蓋部３５との間に配置され、外輪５３を軸方向下方へ付勢する。このとき、上ブラケット３の上蓋部３５には、当該付勢力の反力が作用する。上ブラケット３及び下ブラケット４は、ともにステータコア２１に固定されているため、上記反力により、下ブラケット４の下蓋部４５は軸方向上方へ付勢され、下蓋部４５により、下軸受６の外輪６３も軸方向上方へ付勢される。
【００４４】
つまり、予圧部材７は、同一の付勢力で、上軸受５の外輪５３を軸方向下方へ付勢するとともに、下軸受６の外輪６３を軸方向上方へ付勢する。一方、上軸受５の内輪５１及び下軸受６の内輪６１は、いずれもシャフト１０に固定されている。このため、予圧部材７の付勢力が、上軸受５及び下軸受６の予圧となる。
【００４５】
予圧部材７の付勢力は、上蓋部３５及び下蓋部４５の間隔によって決まり、当該間隔をを短くすれば増大し、当該間隔を長くすれば減少する。従って、上軸受５及び下軸受６の予圧は、上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離に応じた値となり、圧入作業時に調整することができる。
【００４６】
＜回路基板８＞
回路基板８は、コイル２２に駆動電流を供給するための電子回路を搭載した基板であり、インシュレータ２３により固定されている。回路基板８は、略円板形状からなり、シャフト１０に対応する貫通孔８ｈが設けられている。また、回路基板８の下面には、磁気センサ８ｓが設けられ、回路基板８の上面には、コネクタ８ｃが設けられる。
【００４７】
ステータ２が取り付けられた下ブラケット４に対し、シャフト１０に上軸受５を圧入固定した回転部１を取り付けることができる。また、貫通孔８ｈは、上軸受５の外径よりも大きな内径を有している。このとき、回路基板８は、上軸受５を通り、インシュレータ２３に固定される。
【００４８】
磁気センサ８ｓは、ロータマグネット１２の回転位置を検出するセンサであり、ロータマグネット１２の上端と対向するように配置されている。磁気センサ８ｓには、例えば、ホール素子を用いることができる。
【００４９】
コネクタ８ｃは、回路基板８を外部装置と着脱可能に接続するための手段であり、上ブラケット３のコネクタ開口部３２ｈと対向するように配置されている。回路基板８は、コネクタ８ｃを介して、外部から電源が供給される。また、磁気センサ８ｓの検出結果は、コネクタ８ｃを介して外部へ出力される。
【００５０】
本実施の形態によるモータ１００を構成する各部品は、上述した通りである。以下では、これらの部品相互の関係や、それによって生じる作用効果について詳しく説明する。
【００５１】
（１）ブラケットの圧入固定
本実施の形態によるモータ１００では、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータコア２１とが、圧入により固定される。より具体的には、上軸受５を保持する上ブラケット３が、ステータコア２１の外周に上方向から圧入され、下軸受６を保持する下ブラケット４が、ステータコア２１の外周に下方向から圧入される。
【００５２】
このような構成を採用することにより、ステータコア２１を上ブラケット３及び下ブラケット４で挟み込んだ状態で、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータ２とを互いに固定し、一体化することができる。このため、ステータコア２１の長さが異なるモータ１００に対し、同一の上ブラケット３及び下ブラケット４を使用することができる。
【００５３】
ステータをブラケットで完全に覆っている従来のモータは、ステータの長さに応じて、形状の異なるブラケットを使用しなければならず、出力やトルクなどの要求特性が異なるモータに対し、同一のブラケットを共用することができないという問題があった。
【００５４】
これに対し、本実施の形態によるモータ１００では、ステータコア２１の長さが異なるモータ１００に対し、上ブラケット３及び下ブラケット４を共用することができる。特に、ステータコア２１が積層鋼板である場合、磁性鋼板の外径が同一であれば、各磁性鋼板の厚みや積層枚数などが異なっていても、上ブラケット３及び下ブラケット４を共用することができる。従って、部品の共用化により製造コストを抑制することができ、要求特性が異なる種々のモータ１００を安価に提供することができる。
【００５５】
また、特許文献１に記載された従来のモータでは、ステータを２つのブラケットで挟持した状態で、ステータを貫通する固定ねじを用いて、当該ブラケットを締結している。このため、ブラケット締結用の固定ねじが必要となり、部品数を増大させるという問題があった。また、ステータの長さに応じて、長さの異なる固定ねじを使用しなければならないという問題もあった。さらに、ステータ内に固定ねじを挿通する領域を確保しなければならず、ステータコアの磁気特性を低下させ、モータの効率を低下させるという問題があった。
【００５６】
これに対し、本実施の形態によるモータ１００では、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータコア２１とが圧入により固定されるため、固定ねじが不要となり、部品数を削減することができる。また、固定ねじ用の挿通領域を確保するために、ステータコアの磁気特性を低下させることがなく、モータのエネルギー効率を向上させることができる。
【００５７】
また、上ブラケット３及び下ブラケット４は、互いに離間して配置される。つまり、上ブラケット３の下端と、下ブラケット４の上端とは、軸方向に隙間を持って対向し、当該隙間からステータ２の外周面の一部が露出している。このため、ステータ２の熱を効率的に放出することができ、モータの効率を更に向上させることができる。
【００５８】
（２）ブラケット間隔による予圧調整
本実施の形態によるモータ１００は、以下の構成を備えている。上軸受５及び下軸受６の内輪５１，６１は、ともにシャフト１０に固定される。上ブラケット３は、有蓋円筒形からなる上軸受保持部３３を有し、上軸受５の外輪５３を軸方向に移動可能に保持する。下ブラケット４は、有底円筒形からなる下軸受保持部４３を有し、下軸受６の外輪６３を軸方向に移動可能に保持する。予圧部材７は、上軸受保持部３３の上蓋部３５と、上軸受５の外輪５３との間に配置される。
【００５９】
このような構成を採用することにより、上軸受５及び下軸受６に対し、上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離に応じた予圧を付与することができる。上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離は、上ブラケット３又は下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入時に調整することができる。従って、上軸受５及び下軸受６の予圧を組み立て時に調整し、所望の予圧を上軸受５及び下軸受６に付与することができる。
【００６０】
特許文献１に記載された従来のモータは、ブラケットの相対的距離が、ステータの長さで決まるため、ステータの長さの誤差が、上軸受及び下軸受の予圧に影響を与えるという問題があった。特に、ステータコアが、積層鋼板である場合、各磁性鋼板の厚みの誤差が積層枚数だけ累積され、ステータコアの長さに大きな誤差が生じ易く、上軸受及び下軸受に適切な予圧を付与することが難しいという問題があった。
【００６１】
これに対し、本実施の形態によるモータ１００では、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータコア２１とが圧入により固定されるため、当該圧入時に、上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離を調整することができる。このため、製造ばらつきなどによりステータ２に形状誤差が生じている場合であっても、上軸受５及び下軸受６に適切な予圧を付与することができる。従って、動作時における振動や騒音の発生を抑制することができるとともに、モータ１００の耐久性を向上させることができる。
【００６２】
（３）上ブラケット３の圧入長と、上軸受５の挿入長との関係
本実施の形態によるモータ１００は、上ブラケット３の上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入長が、上ブラケット３の上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入長以上となるように構成される。
【００６３】
このような構成を採用することにより、下ブラケット４に回転部１及びステータ２を取り付けた後、上ブラケット３を取り付ける際、上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入が開始される前に、上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入が開始されるのを防止することができる。
【００６４】
上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入が先に開始され、その後に、上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入が開始された場合、傾いた状態の上軸受５が上軸受保持部３３に挿入され、シャフト１０の軸合わせの精度を低下させる可能性がある。このため、上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入長を、上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入長以上にすることにより、上軸受５の挿入が先に開始される。その結果、上軸受５と下軸受６との同軸を合わせながら、上ブラケット３をステータ２に固定することができる。従って、上軸受５の取り付け精度を向上させ、シャフト１０の軸合わせを高精度で行うことができる。
【００６５】
特に、上ブラケット３の上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入長が、上ブラケット３の上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入長と略同一であることが望ましい。上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入長を長くすることにより、ステータ２及び上ブラケット３の締結強度を増大させることができる。このため、上軸受５の挿入長と、上ブラケット３への圧入長とを略同一にすることにより、シャフト１０の軸合わせを高精度で行うとともに、ステータ２と上ブラケット３との締結強度も向上させることができる。
【００６６】
（４）ブラケット４の圧入長
本実施の形態によるモータ１００は、下ブラケット４の下円筒カバー４１に対するステータコア２１の圧入長が、上ブラケット３の上円筒カバー３１に対するステータコア２１の圧入長よりも長くなるように構成される。このような構成を採用することにより、ステータ２と下ブラケット４との締結強度を向上させることができる。
【００６７】
下ブラケット４の下円筒カバー４１に対するステータコア２１の圧入長を長くすれば、ステータ２及び下ブラケット４の締結強度を増大させることができる。上述した通り、上ブラケット３に対するステータコア２１の圧入長には、シャフト１０の軸合わせの精度の観点から制約があるのに対し、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長には、このような制限がない。このため、下ブラケット４への圧入長を上ブラケット３への圧入長よりも長くすることにより、ステータ２と下ブラケット４との締結強度を向上させることができる。特に、シャフト１０の下側が出力軸になり、上ブラケット３に比べ、下ブラケット４により大きな負荷が加わる場合に好適である。
【００６８】
また、本実施の形態によるモータ１００は、ステータコア２１の圧入長を規定する位置決め部４１ａが下ブラケット４の下円筒カバー４１上に設けられ、ステータコア２１の外周の下端を当接させている。このため、下円筒カバー４１に対するステータコア２１の圧入長を一定にすることができる。
【００６９】
下ブラケット４の下円筒カバー４１に対するステータコア２１の圧入長を一定にすることにより、ステータ２及び下ブラケット４を一定の締結強度で固定することができる。また、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入が十分でない場合、回転部１に対し、ステータ２が浮き上がった状態になる。この場合、上ブラケット３の取り付け時に、上軸受５の挿入開始前に、ステータコア２１の圧入が開始されてしまう。このため、下円筒カバー４１に位置決め部４１ａを設け、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を一定にすることにより、シャフト１０の軸合わせの精度を向上させることができる。
【００７０】
（５）上軸受５及び下軸受６の挿入長の関係
下軸受保持部４３に対する下軸受６の挿入長は、上軸受保持部３３に対する上軸受５の挿入長よりも長くなるように構成される。シャフト１０の下側が出力軸になる場合、上ブラケット３に比べ、下ブラケット４により大きな負荷が加わる。このため、下軸受６の挿入長を長くすることにより、シャフト１０の軸精度の経時劣化を抑制し、モータの耐久性を向上させることができる。
【００７１】
実施の形態２．
実施の形態１では、位置決め部４１ａにステータコア２１の下端を当接させることにより、下ブラケット４の圧入長を一定にする場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、他の方法により下ブラケット４の圧入長を一定にする場合について説明する。なお、上記実施の形態によるモータ１００と同一の構成部分についての重複する説明は省略する。
【００７２】
図４は、本発明の実施の形態２によるモータ１０１の一構成例を示した断面図である。図中の当接部２４ａは、径方向外方に張り出したインシュレータ２３の一部である。当接部２４ａの外径は、ステータコア２１の外径と略一致し、ステータコア２１の外周面の下方に、当接部２４ａの外周面が配置される。
【００７３】
下ブラケット４にステータ２を圧入すれば、当接部２４ａの外周の下端が、下円筒カバー４１の位置決め部４１ａに当接する。このため、ステータ２に対する下ブラケット４の位置決めを行うことができ、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を予め定められた長さにすることができる。つまり、位置決め部４１ａに対し、ステータコア２１を当接させるのに代えて、インシュレータ２３を当接させることにより、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を一定にしている。
【００７４】
図５は、本発明の実施の形態２によるモータ１０２の一構成例を示した断面図である。図中の当接部２４ｂは、下ブラケット４の底板部４２に当接するステータ２の一部である。この当接部２４ｂは、下方に突出するインシュレータ２３の一部であるが、下方に突出するステータコア２１の一部であってもよい。
【００７５】
下ブラケット４にステータ２を圧入すれば、当接部２４ｂの下端が、下ブラケット４の底板部４２に当接する。このため、ステータ２に対する下ブラケット４の位置決めを行うことができ、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を予め定められた長さにすることができる。つまり、位置決め部４１ａを用いるのに代えて、当接部２４ｂを底板部４２に当接させることにより、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を一定にしている。
【００７６】
図６は、本発明の実施の形態２によるモータ１０３の一構成例を示した断面図である。モータ１０３は、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を規定する手段として、位置決め部４１ａに代えて、位置決め部２１ａを備えている。
【００７７】
位置決め部２１ａは、ステータコア２１の外周面上において周方向に延びる段差形状として形成される。ステータコア２１の外径は、位置決め部２１ａを境界として異なり、下側よりも上側の方が大きくなっている。このため、下ブラケット４の下円筒カバー４１の上端４１ｅが位置決め部２１ａに当接するように、ステータコア２１を圧入すれば、下ブラケット４に対するステータコア２１の圧入長を予め定められた長さにすることができる。
【００７８】
実施の形態３．
実施の形態１では、予圧部材７が上軸受５に隣接して配置される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、予圧部材７が下軸受６に隣接して配置される場合について説明する。なお、上記実施の形態によるモータ１００〜１０３と同一の構成部分についての重複する説明は省略する。
【００７９】
図７は、本発明の実施の形態３によるモータ１０４の一構成例を示した断面図である。図中の予圧部材７は、軸方向において下軸受６の外輪６３に隣接して配置され、上軸受５及び下軸受６に予圧を付与する弾性部材であり、例えば、ウェーブワッシャが用いられる。
【００８０】
予圧部材７は、下軸受６の外輪６３と、下ブラケット４の下蓋部４５との間に配置され、外輪６３を軸方向上方へ付勢する。このとき、下ブラケット４の下蓋部４５には、当該付勢力の反力が作用する。上ブラケット３及び下ブラケット４は、ともにステータコア２１に固定されているため、上記反力により、上ブラケット３の上蓋部３５は軸方向下方へ付勢され、上蓋部３５により、上軸受５の外輪５３も軸方向下方へ付勢される。
【００８１】
つまり、予圧部材７を上軸受５に隣接して配置する構成に代えて、予圧部材７を下軸受６に隣接して配置する構成を採用することができる。なお、予圧部材７の付勢力が、上軸受５及び下軸受６の予圧となることや、上軸受５及び下軸受６の予圧が、上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離に応じた値となることは、図３のモータ１００（実施の形態１）の場合と全く同様である。
【００８２】
なお、上軸受５の外輪５３は上蓋部３５と軸方向に対向する一方、上軸受５の内輪５１は軸穴３５ｈと軸方向に対向する。このため、上ブラケット３を軸方向下方へ付勢した場合、上軸受５の外輪５３は上蓋部３５に当接するが、上軸受５の内輪５１は上蓋部３５に当接しないように構成されている。
【００８３】
実施の形態４．
実施の形態１では、上軸受保持部３３が、天板部３２よりも上側に形成される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、上軸受保持部３３が、天板部３２よりも下側に形成される場合について説明する。なお、上記実施の形態によるモータ１００〜１０４と同一の構成部分についての重複する説明は省略する。
【００８４】
図８は、本発明の実施の形態４によるモータ１０５の一構成例を示した断面図である。モータ１０５は、図７のモータ１０４（実施の形態３）と比較すれば、上軸受保持部３３の形状と、上軸受５の保持方法とが異なり、また、ストッパ１５を備えている点で異なる。
【００８５】
上軸受保持部３３は、軸方向に延びる上円筒部３４と、上軸受５の外輪５３の上面を覆う上蓋部３５とにより構成される有底円筒形状からなり、上軸受５を保持している。上円筒部３４は、天板部３２の内周端から下方に延びる略円筒形状からなる。上軸受５は、上円筒部３４の上端を開放させた開口部から挿入される。上蓋部３５は、上円筒部３４の下端から径方向内方に延びる略板状体であり、シャフト１０に対応する軸穴３５ｈが設けられている。
【００８６】
ストッパ１５は、上軸受５よりもロータマグネット１２側において、シャフト１０に固定され、上軸受５の内輪５１が軸方向下方へ移動するのを制限する。ストッパ１５は、例えば、円環状の略平板からなり、シャフト１０の外周面に形成された円環状の溝に嵌合され、回転部１を構成する。なお、ストッパ１５は、上軸受５の内輪５１と軸方向に対向するが、上軸受５の外輪５３とは軸方向に対向せず、内輪５１の移動のみを制限する。
【００８７】
上軸受５の外輪５３は、上軸受保持部３３に圧入固定される。上軸受５の内輪５１は、シャフト１０に隙間嵌めされ、軸方向に移動可能に保持されるとともに、下方への移動は、ストッパ１５によって制限されている。
【００８８】
予圧部材７は、図７のモータ１０４（実施の形態３）と同様、下軸受６の外輪６３と、下ブラケット４の下蓋部４５との間に配置され、外輪６３を軸方向上方へ付勢する。このとき、下ブラケット４の下蓋部４５には、当該付勢力の反力が作用し、上ブラケット３の上軸受保持部３３は軸方向下方へ付勢される。その結果、上軸受保持部３３に固定されている上軸受５の外輪５３も軸方向下方へ付勢される。
【００８９】
つまり、予圧部材７は、同一の付勢力で、下軸受６の外輪６３を軸方向上方へ付勢するとともに、上軸受５の外輪５３を軸方向下方へ付勢する。一方、下軸受６の内輪６１は、シャフト１０に固定され、上軸受５の内輪５１もストッパ１５に当接し、下方へ移動することができない。このため、予圧部材７の付勢力が、上軸受５及び下軸受６の予圧となる。また、当該予圧は、上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離に応じた値となる。
【００９０】
図９は、本発明の実施の形態４によるモータ１０６の一構成例を示した断面図である。モータ１０６は、図８のモータ１０５と比較すれば、予圧部材７に代えて、予圧部材７'を備えている点で異なる。
【００９１】
予圧部材７'は、軸方向において上軸受５の内輪５１に隣接して配置され、上軸受５及び下軸受６に予圧を付与する弾性部材であり、例えば、コイルバネが用いられる。予圧部材７'は、上軸受５の内輪５１と、ストッパ１５との間に配置され、内輪５１を軸方向上方へ付勢する。このとき、ストッパ１５には、当該付勢力の反力が作用する。ストッパ１５及び下軸受６の内輪６１は、いずれもシャフト１０に固定されているため、上記反力により、下軸受６の内輪６１は軸方向下方へ付勢される。
【００９２】
つまり、予圧部材７'は、同一の付勢力で、上軸受５の内輪５１を軸方向上方へ付勢するとともに、下軸受６の内輪６１を軸方向下方へ付勢する。一方、上軸受５の外輪５３は上ブラケット３に固定され、下軸受６の外輪６３も下蓋部４５に当接し、ブラケット４に対し、下方へ移動することができない。このため、予圧部材７の付勢力が、上軸受５及び下軸受６の予圧となる。また、当該予圧は、上ブラケット３及び下ブラケット４の相対的距離に応じた値となる。
【００９３】
本実施の形態によるモータ１０５，１０６は、上軸受保持部３３が、上ブラケットの天板部３２よりも下側に配置されている。このため、モータ１０５，１０６の長さを短くし、小型化することができる。
【００９４】
上述した全ての実施の形態において、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータ２との固定方法は、圧入に限らず、圧入と接着固定を組み合わせてもよい。また、溶接することにより、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータ２とを固定してもよい。すなわち、上ブラケット３及び下ブラケット４と、ステータ２との固定は、ねじ等を用いることなく、ステータ２に対する上ブラケット３及び下ブラケット４の軸方向の位置を規定できればよい。
【符号の説明】
【００９５】
１００〜１０６  モータ
１        回転部
１０      シャフト
１１      ロータホルダ
１２      ロータマグネット
１５      ストッパ
２        ステータ
２１      ステータコア
２１ａ    位置決め部
２２      コイル
２３      インシュレータ
２４ａ，２４ｂ  当接部
３        上ブラケット
３１      上円筒カバー
３１ｅ    上円筒カバーの下端
３１ｓ    上円筒カバーのテーパー部
３２      天板部
３２ｃ    凹部
３２ｈ    コネクタ開口部
３３      上軸受保持部
３４      上円筒部
３５      上蓋部
３５ｈ    軸穴
４        下ブラケット
４１      下円筒カバー
４１ａ    位置決め部
４１ｅ    下円筒カバーの上端
４１ｓ    下円筒カバーのテーパー部
４２      底板部
４２ｈ    取付穴
４３      下軸受保持部
４４      下円筒部
４５      下蓋部
４５ｈ    軸穴
５        上軸受
５１      内輪
５２      転動体
５３      外輪
６        下軸受
６１      内輪
６２      転動体
６３      外輪
７，７'  予圧部材
８        回路基板
８ｃ      コネクタ
８０      回路基板
２１０    コアバック
２１１    磁極歯
Ｊ        中心軸
【図１】
2015065780.tif 000003
【図２】
2015065780.tif 000004
【図３】
2015065780.tif 000005
【図４】
2015065780.tif 000006
【図５】
2015065780.tif 000007
【図６】
2015065780.tif 000008
【図７】
2015065780.tif 000009
【図８】
2015065780.tif 000010
【図９】
2015065780.tif 000011