(57)【要約】【課題】本明細書は、ロータを固定するナットが緩み難いモータを提供する。【解決手段】本明細書が開示するモータ２は、ロータ５と、シャフト４と、ナット６を備える。ロータ５は、軸線方向の貫通孔を有しているとともに、貫通孔の端部の内面に軸線方向に対して傾斜している溝５ａを有している。シャフト４は、ロータ５の貫通孔に挿通されている。ナット６は、シャフト４の一方の端部に螺合している。溝５ａは、ナット６に螺合するシャフト４のネジ溝４ａの螺旋の方向と反対方向に傾斜している。ナット６には、溝５ａに嵌合する突起７が設けられている。ネジ溝４ａに螺合してロータ５に向けて進むときの回転方向における突起７の前面７ａが、溝５ａの側面に当接するように傾斜している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の貫通孔を有しているとともに、前記貫通孔の端部の内面に軸線方向に対して傾斜している溝が設けられているロータと、
前記貫通孔に挿通されているシャフトと、
前記シャフトの一方の端部に螺合しているナットと、
を備えており、
前記溝は、前記ナットに螺合する前記シャフトのネジ溝の螺旋と反対方向に傾斜しており、
前記溝に嵌合する突起が前記ナットに設けられており、前記ナットが前記ネジ溝に螺合してロータに向けて進むときの回転方向における前記突起の前面が、前記溝の側面に当接するように傾斜している、ことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ（電動機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは固定子と回転子を有する。回転子の主な構成部品はロータと呼ばれる磁性部材とシャフトである。ロータには貫通孔が設けられており、その貫通孔にシャフトが挿通されている。特許文献１〜３にそのような回転子を有するモータが例示されている。ロータはシャフトに螺合するナットでシャフトに固定される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０９５１９７号公報
【特許文献２】特開２００４−０３２９４３号公報
【特許文献３】特開２０１２−０２３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転子の回転によりナットが緩む虞がある。本明細書は、ロータを固定するナットが緩み難い構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するモータは、以下の特徴を有する。ロータは、軸線方向の貫通孔を有しているとともに、その貫通孔の端部の内面に、軸線方向に対して傾斜している溝が設けられている。以下、説明の便宜のため、上記の溝を傾斜溝と称する。シャフトは、ロータの貫通孔に挿通される。シャフトの一方の端部にはナットが螺合しており、そのナットがロータの端面を締め付ける。傾斜溝は、ナットに螺合するシャフトのネジ溝の螺旋とは反対方向に傾斜するように設けられている。別言すれば、傾斜溝は、ナットに螺合するシャフトのネジ溝の螺旋とは反対方向に螺旋を描くように設けられている。さらに、上記のナットに、傾斜溝に嵌合する突起が設けられている。そして、突起の側面のうち、ナットがネジ溝に螺合してロータに向けて進むときの回転方向における前面（突起の前面）が、傾斜溝の側面に当接するように傾斜している。以下、説明の便宜のため、ロータの溝の側面に当接するように傾斜している突起の面を傾斜側面と称する。
【発明の効果】
【０００６】
上記の構造は次の作用効果を奏する。今、説明の便宜のため、ナットがネジ溝に螺合してロータに向けて進むときのナットの回転方向を第１回転方向と称し、第１回転方向とは反対の回転方向を第２回転方向と称する。シャフトに対してロータが相対的に回転しようとするとき、突起が溝に係合しているナットも同じ方向に共回りしようとする。ロータが第１回転方向に回転しようとするとき、ナットの回転方向も第１回転方向であり、ロータをさらに締め付ける。それゆえ、ナットが緩むことはない。ロータが第２回転方向に回転しようとするときは、ナットはロータから離れる方向に回転しようとする。即ち、ナット自体はロータを締め付ける力が弱まる。しかし、ロータが第２回転方向に回転しようとするときには、ナットの傾斜側面とロータの傾斜溝の内面との間の面圧が増加する。このとき傾斜溝の内面が受ける面荷重のシャフト軸線方向成分は、ロータの軸線方向の中心に向かう方向に作用する。即ち、ロータが第２回転方向に回転しようとするときには、ナットの傾斜側面とロータの傾斜溝の内面との間の接触面圧のシャフト軸線方向成分がロータを軸線方向に加圧し、ロータの回転が抑制される。そして、このとき、ナット６には、ロータに加わる軸線方向の力とは逆向きの力が作用する。ナットに作用するこの軸線方向の力がナットを緩み難くする。
【０００７】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例のモータの縦断面図である。
【図２】円盤状の電磁鋼板の斜視図である。
【図３】突起付きナットの斜視図である。
【図４】回転子の断面図である。図４（Ａ）は、図１におけるIV−IV線に沿った断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】図４（Ｂ）における破線Ｖが示す領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例のモータの構造を説明する。図１は、モータ２の縦断面図である。モータ２は、ケース２２に収められた回転子３と固定子１２で構成される。固定子１２は、電磁鋼板を積層したステータ１３とコイル１４で構成される。
【００１０】
回転子３の構造について説明する。回転子３は、シャフト４とロータ５で構成される。ロータ５は、円筒形状であり、軸線方向に貫通孔を有する。その貫通孔にシャフト４が挿通されている。シャフト４は、ロータ５の軸線方向の両端に伸びており、軸受２１を介してモータのケース２２に支持されている。なお、符号２３は、ケース２２と回転するシャフト４との間を封止するシール材である。また、ロータには磁石が埋め込まれることもあるが、本実施例では磁石は無視して説明する。
【００１１】
ロータ５は、円板状の複数の電磁鋼板１５を積層したものである。各電磁鋼板は絶縁コーティングされており、隣接する電磁鋼板とは絶縁されている。ロータ５が相互に絶縁された電磁鋼板の積層体で作られていることにより、磁力が通過するときに発生するうず電流を抑制することができる。図２に一枚の電磁鋼板１５の斜視図を示す。電磁鋼板１５は、中心に貫通孔１５ａを有するリング状の円盤である。貫通孔１５ａの縁の対向する２箇所に矩形の切欠１５ｂが設けられている。ロータ５は、複数の電磁鋼板１５を積層する際、軸線方向から見た回転角をずらしながら積層して作られている。別言すれば、複数の電磁鋼板１５を、切欠１５ｂの位置を軸線回りに一方向に少しずつずらしながら積層する。これは、ロータ５の磁気特性を軸線方向に沿って斜めにするためである。このことは、スキューと呼ばれる。スキューを施すことで、コギングトルクやトルクリプルを低減することができる。なお、円盤状の複数の電磁鋼板を積層したロータ５は、「ロータコア」と称されることもある。
【００１２】
切欠１５ｂを一方向に少しずつずらしながら複数の電磁鋼板１５を積層するため、ロータ５の貫通孔には、軸線方向に対して傾斜する溝が形成される。以下ではこの溝を傾斜溝と称する。図１において符号５ａが傾斜溝を表している。図１は軸線ＣＬを含む断面であるため、図１のロータ５の右端から左へ向かうにつれて断面で切り取られる傾斜溝５ａの範囲が小さくなり、図１のごとく、右端から左へ向かうにつれて傾斜溝５ａが小さくなるように描かれる。
【００１３】
図１を参照して回転子３の説明を続ける。ロータ５は、その両端を、シャフト４に螺合するナット（８ａ、８ｂ）とナット６で挟持され固定されている。図中のロータ右端に位置するナット８ａ、８ｂは通常のナットである。こちらの端部ではダブルナット構造となっている。ロータ右端のナット６は、ロータ５と対向する端面に２個の突起７を備えている。図３にナット６の斜視図を示す。なお、本来は六角形である外形は簡略化し、ナットの外形は円筒形で描いてあることに留意されたい。突起７は、軸線回りの側面の一つ（傾斜面７ａ）が、ナットの端面に対して傾斜しており、別の一つの面（垂直面７ｂ）が、ナットの端面に対して垂直になっている。２つの突起７は、それぞれ、前述したロータ５の傾斜溝５ａの夫々に嵌合する。突起７と傾斜溝５ａとの構造的関係について次に説明する。
【００１４】
図４（Ａ）は、図１におけるIV−IV線に沿った断面を示しており、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示している。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）は回転子３のみを示しており、また図４（Ｂ）ではロータ５の中間部分を省略していることに留意されたい。図４（Ａ）によく示されているように、２箇所の突起７の夫々はロータ５に設けられた２箇所の傾斜溝５ａの夫々に嵌合している。なお、図４（Ａ）では、傾斜溝５ａと突起７との間に隙間を描いているが、これは図を見易くするためであり、実際には、隙間は生じない。
【００１５】
ナット８（８ａ、８ｂ）とナット６は、シャフト４に設けられたネジ溝４ａに螺合している。図に描かれた座標系のＺ軸は、シャフト４の軸線ＣＬの方向に一致している。別言すれば、Ｚ軸の伸びる方向は、シャフト４とロータ５の軸線方向に一致している。ネジ溝４ａは、Ｚ軸の正方向に向かって右回りに設けられている。あるいは、ネジ溝４ａは、Ｚ軸の負方向に向かって右回りに設けられている。これに対してロータ５に設けられた傾斜溝５ａは、ネジ溝４ａの螺旋の方向とは反対方向に傾斜している。別言すれば、ネジ溝４ａはＺ軸の正方向に向かって右回りに螺旋を描いており、傾斜溝５ａはＺ軸の正方向に向かって左回りに傾斜している。
【００１６】
図４（Ｂ）の符号Ｖが示す領域、即ち、ナット６に設けられた突起７と傾斜溝５ａが嵌合している箇所の拡大図を図５に示す。突起７の傾斜面７ａは、傾斜溝５ａの側面５ｂと接する。先に述べたように、シャフト４のネジ溝４ａは、Ｚ軸の正方向に向かって右回りであるので、ナット６は右回転するときの進行方向がロータ５に近づく方向である。そして、ナット６が右回転するときの進行方向に相当する突起の側面が傾斜面７ａに相当する。別言すれば、ナット６がネジ溝４ａに螺合してロータ５に向けて進むときの回転方向（実施例では右回り）における突起７の前面（即ち傾斜面７ａ）が、傾斜溝５ａの側面５ｂに当接するように傾斜している。他方、ナット６がネジ溝４ａに螺合してロータ５に向けて進むときの回転方向（実施例では右回り）における突起７の後方の面（即ち垂直面７ｂ）の付け根７ｃが、傾斜溝５ａのロータ端面における縁に当接する。
【００１７】
傾斜溝５ａと突起７の上記の構造的関係が次の効果を奏する。ロータ５は、２つのナット６、８（ナット８ａ、８ｂはダブルナットであるので２個で一つのナットと等価である）で挟持されてシャフト４に固定されている。回転子３の長期にわたる回転でナットが緩む可能性があるが、上記の構造的関係が、ナット６を緩み難くする。シャフト４に対してロータ５が相対的に回転しようとするとき、突起７が傾斜溝５ａに係合しているナット６も同じ方向に共回りしようとする。ロータ５が図４中の矢印Ａの方向に回転しようとするとき、突起７の付け根７ｃで傾斜溝５ａの縁が突起７の垂直面７ｂと当接しているため、ナット６も矢印Ａの方向に回転しようとする。矢印Ａの回転方向、即ち、Ｚ軸の正方向に対して右回転は、ナット６がロータ５に向かって進行する方向であるから、ナット６が矢印Ａの方向に回転しようとすると、ロータ５をさらに締め付ける。即ち、ナット６が緩むことはない。
【００１８】
他方、ロータ５が矢印Ｂの方向に回転しようとするときは、傾斜溝５ａの側面５ｂと突起７の傾斜面７ａが当接しており、ナット６も矢印Ｂの方向に回転しようとする。矢印Ｂの回転方向は、ナット６がロータ５から遠ざかる方向であるから、ナット６の矢印Ｂ方向の回転は、ロータ５を緩める方向となる。しかしこのとき、傾斜溝５ａの側面５ｂと突起７の傾斜面７ａとの間に作用する面圧Ｆの軸線方向成分Ｆｚが、ロータ５の軸線方向の中心に向かって作用する。この軸線方向成分Ｆｚがロータ５を軸線方向に荷重を加えるので、ロータ５が回転し難くなる。さらに、ナット６には、軸線方向成分Ｆｚの反力が作用する。この反力によりナット６は回転し難くなる。即ち、上記の構造は、ロータ５が矢印ＡとＢのいずれの方向に回転しようとしても、ナット６を緩み難くする力が生じる。
【００１９】
傾斜溝５ａは、ロータにスキューを施すために切欠１５ｂを少しずつずらしながら電磁鋼板１５を積層する結果形成されるものである。本明細書が開示する技術は、このようにスキューを施す結果形成される傾斜溝を活用すると好適である。実施例のように複数の電磁鋼板を積層したロータの場合、軸方向の荷重が減少すると電磁鋼板が軸線の周方向にずれてしまう虞があるが、本明細書が開示する技術は、ロータに軸方向の荷重を加えるナットの緩みを抑制するものであり、ロータに加えられている軸線方向の圧縮荷重が弱まり難い。特に、ナット６が緩む方向に回転しようとするとき、即ち、図５の矢印Ｂの方向に回転しようとするとき、ロータ５では軸線方向の圧縮荷重が高まるので、ロータ５を構成する複数の電磁鋼板はずれ難くなる。このように本明細書が開示する技術は、電磁鋼板積層型のロータに特に好適である。なお、本明細書が開示する技術は、スキューとは関係なく傾斜溝を設けてもよい。例えば、磁性粉末を焼成したロータにおいて傾斜溝を形成し、本明細書が開示する技術を適用してもよい。
【００２０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のモータでは、シャフト４にロータ５を組み付ける際、まずナット６をシャフト４に取り付ける。次にロータ５にシャフト４を挿通し、突起７を傾斜溝５ａと係合させる。最後にナット８ａ、８ｂをロータ５の反対側に取り付ける。ナット８ａ、８ｂにはロータの傾斜溝と係合する突起を設けることができないので、実施例ではダブルナット構造を採用し、ナットを緩み難くしている。
【００２１】
傾斜溝の数とナットの突起の数に制限はない、傾斜溝は１本でもよいし、３本以上であってもよい。また、傾斜溝の数と突起の数が一致していなくともよい。傾斜溝と係合する突起の数は、２個以上が好ましいが、１個であってもよい。
【００２２】
突起の形状は、実施例の形状に限られない。傾斜溝の側面と接する傾斜面（実施例では７ａ）を有していればよい。
【００２３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２４】
２：モータ
３：回転子
４：シャフト
４ａ：ネジ溝
５：ロータ
５ａ：傾斜溝
５ｂ：側面
６、８ａ、８ｂ：ナット
７：突起
７ａ：傾斜面
７ｂ：垂直面
１２：固定子
１３：ステータ
１４：コイル
１５：電磁鋼板
１５ａ：貫通孔
１５ｂ：切欠
２１：軸受
２２：ケース
２３：シール材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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