(57)【要約】【課題】  軸受と面当たりで接触させることにより、面圧を低くして、軸受の摩耗及び回転中の異音を低減すると共に、シャフトに対しても面当たりに当接させて、平行度が取りやすく軸受面に対して傾きにくくすることを目的としている。【解決手段】  本発明のロータブッシュは、モータのロータをシャフト軸方向に位置決めするために所定位置に固定される。このロータブッシュは、内周面がシャフト圧入穴になるシャフト当接円筒壁部と、このシャフト当接円筒壁部の端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、この外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪と、を板状の金属材料から一体に形成して構成される。このロータブッシュのシャフト圧入穴にシャフトを圧入して、爪をシャフト表面側に折り曲げてカシメることによりシャフトに対して固定して構成される。【選択図】図２
2005073353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータをシャフト軸方向に位置決めするためにシャフト軸方向の所定位置に固定されるモータ用のロータブッシュにおいて、
内周面がシャフト圧入穴になるシャフト当接円筒壁部と
軸受側にあって、前記シャフト当接円筒壁部の端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、
該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、
前記軸受当接部とは軸方向反対側にあって前記外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪と、を板状の金属材料から一体に形成したことから成るモータ用のロータブッシュ。
【請求項２】
ロータをシャフト軸方向に位置決めするためにシャフト軸方向の所定位置にロータブッシュを固定したモータにおいて、
内周面がシャフト圧入穴になるシャフト当接円筒壁部と、軸受側にあって、前記シャフト当接円筒壁部の端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、前記外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪とを有するロータブッシュを板状の金属材料から一体に構成し、
前記ロータブッシュの前記シャフト圧入穴にシャフトを圧入して、前記爪をシャフト表面側に折り曲げてカシメることによりシャフトに対して固定したロータブッシュを備えるモータ。
【請求項３】
前記固定したロータブッシュの上に絶縁コーティングを施すことによりさらに強く固定した請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
モータのロータをシャフト軸方向に位置決めするためにシャフト軸方向の所定位置に固定されるモータ用のロータブッシュの製造方法において、
板状の金属材料を加工することにより、シャフト当接円筒壁部と、その端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、該外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪と、を一体に連結して形成したモータ用のロータブッシュの製造方法。
【請求項５】
ロータをシャフト軸方向に位置決めするためにシャフト軸方向の所定位置にロータブッシュを固定したモータの製造方法において、
板状の金属材料を加工することにより、シャフト当接円筒壁部と、その端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、該外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪と、を一体に連結したロータブッシュを形成し、
前記シャフト当接円筒壁部によって形成される穴に爪をコア側にしてシャフトを圧入することによって前記ロータブッシュを仮固定した後、前記爪をシャフト表面側に折り曲げてカシメることによりシャフトに対してロータブッシュを固定することから成るモータの製造方法。
【請求項６】
前記爪をカシメることにより固定した後、ロータブッシュの上に絶縁コーティングを施すことによりさらに強く固定した請求項５に記載のモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータをシャフト軸方向に位置決めするためにシャフト軸方向の所定位置に固定されるロータブッシュ及びそれを備えるモータ、並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電動工具、ドライヤー、プリンターなどに用いられる小型モータにおいて、ロータシャフト上にロータブッシュを固定して、このロータブッシュを軸受によってスラスト方向に支持することにより、ロータを軸方向に位置決めする技術が知られている。
【０００３】
図１１及び図１２は、第１の従来技術としてのロータブッシュを示す図である（特許文献１参照）。図１１は、コア２を取り付けたシャフト１上に、ロータブッシュ２１を取り付けた状態を示す図であり、図１２（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ異なる例のロータブッシュ単品を示す断面図である。
【０００４】
図１２（Ａ）に示すような鍔を持った形状、或いは（Ｂ）に示すようなハトメ形状に構成された円筒形状のロータブッシュ２１が、シャフト１上に圧入されて、仮位置に位置決めされる。その後、絶縁コーティング４をロータブッシュ２１の周面にまで覆うことにより固着する。これによって、ロータブッシュ２１はシャフト１上に固定されて、スラスト受けの機能を果たしている。
【０００５】
絶縁コーティング４は、接着剤、例えばエポキシ樹脂等を、コア２の側面、コイルを巻線する部分、コア２とロータブッシュ２１との間のシャフト１及びコア２に面しているロータブッシュ部分に薄く塗布する。その後、高周波加熱により、絶縁コーティング４を硬化する。この絶縁コーティング４の硬化によって、ロータブッシュ２１はシャフト１に対して固着されると共に、絶縁膜となって電気的な絶縁を行うことができる。
【０００６】
このように、ロータブッシュ２１は、絶縁コーティング４の硬化によって固着されるので、ロータブッシュ２１を圧入する際に、弱い圧入力であっても、最終的には一定の固着力を得ることができ、そのため、例えば、プレスで打ち抜き加工した鉄材のような硬いロータブッシュであっても使用可能となる。
【０００７】
但し、しめしろ（＝シャフト外径−ロータブッシュ内径）を大きく設定すると、シャフトキズ、ブッシュバリ、或いはシャフト曲がりが発生してしまう。また、鉄材のような硬いロータブッシュを用いた場合、弱い適度な圧入力で圧入しないと、シャフトにキズを付けてしまうことになる一方、あまりに弱い圧入力では、仮位置に位置決めするという所期の目的を達成できない。
【０００８】
しかし、実際の製造において、しめしろを所定の精度に維持するのは困難である。また、精度がロータブッシュの単品依存なので、シャフト１に対する直角度が確保できないことが多く、その際は、ロータブッシュ２１の軸受当接面を切削することにより修正することになってしまう。さらに、シャフトキズを付けにくくするため、ロータブッシュ２１は、柔らかい真鍮製のものを用いることが多いが、真鍮にしてしまうと、絶縁コーティングするときの加熱の際、ロータブッシュ２１に直接高周波をかけることができない。そのため、シャフト１に高周波加熱を行い、シャフト１からの熱伝導で加熱することになるため、絶縁コーティングの乗りが悪いという問題がある。
【０００９】
図１３は、ロータブッシュをＣリングによって構成した第２の従来技術を示す図であり、（Ａ）はシャフト上に挿入されるＣリングの関係を示す図であり、（Ｂ）はＣリングを挿入した状態の断面図である（特許文献２参照）。
【００１０】
ロータブッシュは、ピアノ線をＣ字型に形成したＣリング２２からなり、コア２を取り付けたシャフト１上に圧入により嵌合される。この状態で、コア２のスロットの内面にはエポキシ樹脂のような絶縁コーティングが添着されるが、この絶縁コーティングが図１３（Ｂ）に示すように、コアとＣリング２２の間のシャフト１の周面、及びＣリング２２の周面にまで延設される。この絶縁コーティング４は、シャフト１上にコア２を取り付けた状態で、絶縁材粉末をコアスロットの内面及びＣリング２２の周面に付着せしめ、主としてコア２を加熱してコア２の熱により絶縁材粉末を溶融し、その後、コア２を冷却して形成される。その後に、巻線がコアスロットに巻かれる。このようなピアノ線をＣ字型に形成したＣリング２２は、バネ力を有するために、シャフト１上の所定位置に位置決めしやすく、その取付作業が簡単である。
【００１１】
しかしながら、このようなＣリング２２は、ピアノ線をＣ字形に形成したものであるために、軸受１３と接触する部分に平らな面が無く、軸受１３との接触が点当たりになるために、面圧が高くなってしまい、軸受１３が摩耗してしまうという問題がある。また、Ｃリング２２には継ぎ目があるために、モータ回転中に継ぎ目が軸受１３と当たる時に、異音がしてしまう。さらに、Ｃリング２２とシャフト１との接触が点当たりになるために、Ｃリング２２を挿入した時に、平行度が取りにくく、軸受面に対して傾きやすい。加えて、移動耐圧が低い（Ｃリング２２がシャフト１上を軸方向に移動し易い）という不具合もある。
【特許文献１】特公平５−１４５０５号公報
【特許文献２】実開昭５５−１９４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、係る問題を解決して、周方向に継ぎ目を設けず、軸受と面当たりで接触させることにより、面圧を低くして、軸受の摩耗及び回転中の異音を低減したロータブッシュを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明は、シャフトに対しても面当たりに当接させて、平行度が取りやすく、軸受け面に対して傾きにくくすると共に、移動耐圧を高くすることを目的としている。
【００１４】
また、本発明は、シャフトとロータブッシュのしめしろを小さくして、シャフトキズ、ブッシュバリ、シャフト曲がりの発生を抑えるだけでなく、鉄材の使用を可能にすることにより、ロータブッシュを直接高周波加熱して、絶縁コーティングの乗りを良くすることを目的としている。
【００１５】
また、本発明は、精度を単品依存によらず、切削での修正も不要にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のモータ用のロータブッシュは、モータのロータをシャフト軸方向に位置決めするためにシャフト軸方向の所定位置に固定される。このロータブッシュは、内周面がシャフト圧入穴になるシャフト当接円筒壁部と、軸受側にあって、前記シャフト当接円筒壁部の端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、軸受当接部とは軸方向反対側にあって外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪と、を板状の金属材料から一体に形成して構成される。
【００１７】
本発明のモータは、上記ロータブッシュのシャフト圧入穴にシャフトを圧入して、爪をシャフト表面側に折り曲げてカシメることによりシャフトに対して固定して構成される。
【００１８】
本発明のモータ用のロータブッシュの製造方法は、板状の金属材料を加工することにより、シャフト当接円筒壁部と、その端部に連結して平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から延びる外側円筒壁部と、該外側円筒壁部の端部に複数個形成される爪と、一体に連結して形成する。
【００１９】
本発明のモータの製造方法は、上記のロータブッシュのシャフト当接円筒壁部によって形成される穴に爪をコア側にしてシャフトを圧入することによってロータブッシュを仮固定した後、爪をシャフト表面側に折り曲げてカシメることによりシャフトに対してロータブッシュを固定する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、軸受けと面当たりで接触しているので、面圧が低く軸受けの摩耗が少ない。
【００２１】
本発明のロータブッシュは、周方向に継ぎ目が無いので、回転中に異音が少ない。
本発明のロータブッシュは、シャフトと面当たりになっているので、平行度が取りやすく、軸受け面に対して傾きにくい。また、移動耐圧が高い。
【００２２】
本発明は、シャフトとロータブッシュのしめしろが少なくて済むので（例えば、0〜0.02mm）、シャフトキズ、ブッシュバリ、シャフト曲がりの発生するおそれが無い。
【００２３】
本発明は、ロータブッシュをカシメながらシャフトに対する直角度を出す構成なので、精度を単品依存によらず、切削での修正も不要である。この際、ロータブッシュは複数個の爪が各々独立してシャフトにからみつき、固定するので、直角度を出せるのである。
【００２４】
本発明は、鉄のような炭素鋼をロータブッシュに用いることができるので、ロータブッシュを直接高周波加熱することができる。そのため、絶縁コーティングの乗りが良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明を適用する小型モータの概略縦断面図であり、ロータブッシュの構成を除いて通常のモータ構成を有している。シャフト１上には、コア２及び巻線６と、コミテータ７を取り付けることによりロータが構成される。図中、３は、ロータを軸方向に位置決めしているロータブッシュであり、その上には、絶縁コーティング４が施されている。
【００２６】
図中、１１は、金属製の有底中空円筒状のモータケースであり、その内周面に固定子磁極となるマグネット１２（２極として図示）を固定すると共に、該モータケース１１の底部中央には軸受１３を収容するための円筒状の突出部、即ち軸受支持部、を一体に設けている。１４はヨークであり、例えば鉄板のような強磁性材料によって略円筒状に形成してモータケース１１の外側面に固着され、マグネット１２からの磁束を収束して磁路を確保する。
【００２７】
このモータケース１１の開口部には、金属製のケース蓋１６が嵌合される。このケース蓋１６には、その中央部に、通常に圧入固定される軸受１７を収容するための円筒状の支持部が設けられている。そして、このケース蓋１６には、ブラシ１８とそれに接続される端子１９が樹脂製のホルダーを介して取り付けられている。
【００２８】
このような小型モータの組立は、マグネット１２を固着したモータケース１１の底部中央に圧入固定されている軸受１３に、ロータのシャフト１を挿通させた後、ケース蓋１６に固定されている軸受１７にシャフト１の他方を挿入させつつ、ブラシ１８及び端子１９を取り付けたケース蓋１６をモータケース１１の開口部に嵌合させることにより行う。このとき、シャフト１に固定されているロータブッシュ３が、ロータをスラスト方向（シャフト軸方向）に位置決めする。
【００２９】
なお、ロータブッシュ３が軸受１３にスラスト方向に直接接触する構成を例示したが、ロータブッシュ３と軸受１３との間に、エンドプレーを最小にするための調整ワッシャー、焼結合金製の軸受１３の気孔部に充填されたオイルが流れてくるのを防ぐことを目的とした油止めワッシャー、或いはロータブッシュ３と軸受１３が直接接触することを防ぐことを目的としたスラストワッシャーを、必要に応じて通常に用いることは可能である。いずれにしても、軸受１３はシャフト１を周方向に支持するだけでなく、ロータブッシュ３を介して、それが固定されているシャフト１をスラスト方向に支持している。
【００３０】
図２は、単品として完成した５個の爪を有するロータブッシュを例示する図であり、（Ａ）は、ロータブッシュを爪側から見た図であり、また（Ｂ）は、Ａ−Ａ’ラインで切断した断面図である。また、図３は、図２と同様な図であるが、３個の爪を有する点でのみ相違する。
【００３１】
ロータブッシュは、板状の金属材料から一体に加工されて、内周面がシャフト圧入穴になるシャフト当接円筒壁部と、軸受側にあって、シャフト当接円筒壁部の端部に連結して、シャフト軸とは垂直な平面状に形成される軸受当接部と、該軸受当接部の外周側から一体に連結されて延びる外側円筒壁部と、軸受当接部とは軸方向反対側のコアに対向する側にあって外側円筒壁部の端部に複数個形成される。好ましくは、爪の数は３個〜７個が良い。シャフト当接円筒壁部によって形成されるシャフト圧入穴に、ロータ組立時にシャフトが圧入される。また、ロータ組立時には、爪がシャフトに強く押圧されるように、爪先端が折り曲げられてカシメられる。なお、このとき、図２（Ａ）において爪先端部を点線で示すように、円形のシャフト外形に倣って爪先端部中央を凹ませることもできるが、実線で示すように、爪先端部を略直線状、或いは僅かに凸形状にして、シャフト外形と点接触させても何ら問題は生じなかった。
【００３２】
このように、圧入によって仮固定された位置で、ロータブッシュは爪を折り曲げてカシメることによりシャフトに対して強固に固定されるので、圧入時には大きな固着力を必要としない。即ち、シャフトとロータブッシュのしめしろが少なくて済むので、シャフトキズ、ブッシュバリ、シャフト曲がりの発生するおそれが無い。また、その材質の選択に際して、柔らかい金属を用いる必要もなく、コーティングの際の高周波加熱に適した鉄材を用いることが可能となる。
【００３３】
図４は、ロータブッシュ単品の製造の一例を説明する図である。まず、（Ａ）に示すように、板状の金属材料、例えば、厚さ0.2mm〜0.7mmの鉄材をプレスで打ち抜く。その際、外周部に爪を３〜７個形成する。次に、（Ｂ）に示すように、絞り、袋状に加工を行う。これによって軸受当接部が形成されることになる平坦な部分と、外側円筒壁部と、この外側円筒壁部から直角に外側に折り曲げた爪が形成される。なお、爪を外側に折り曲げるのは、次の穴あけ加工のためである。
【００３４】
次に、（Ｃ）に示すように、シャフトが貫通するための穴あけ加工を行い、その後、穴を押し広げて、シャフトと接触する部分を面形状（円筒内面）に仕上げるバーリング加工を行う。次に、（Ｄ）に示すように、爪立ち上げを行う。さらに、（Ｅ）に示すように、爪倒しを行うことによって、ロータブッシュ単品が完成する。
【００３５】
図５は、コアを取り付けたシャフト１上に、ロータブッシュを圧入した後、爪をさらに深く折り曲げることにより強固に固着した状態を示している。
【００３６】
このようなロータブッシュの固着について、図７〜図１０を参照して説明する。図７〜図１０は、それぞれロータブッシュ固着工程の各段階を説明する図である。コア２を固着したシャフト１の先端側にロータブッシュ３を仮圧入状態で挿入して、ロータ組立体を構成する。このときロータブッシュの爪側がコアに対向するよう挿入される。このロータ組立体のコアにはまだ巻線が巻かれておらず、また整流子も取り付けられていない。このロータ組立体を、図７に示すように、位置決めブロックＡと、位置決めブロックＣの間に配置する。
【００３７】
次に、図８に示すように、位置決めブロックＡと、それと対をなす位置決めブロックＢとによって、ロータ組立体を周方向から挟む。このとき、シャフト基準でしっくりとさせる。即ち、コア２の外周面と位置決めブロックＡ、Ｂとの間には若干の隙間を設ける一方、シャフトの周方向と各位置決めブロックＡ、Ｂとの間には隙間が無いようにして挟む。各位置決めブロックＡ、Ｂそれぞれのシャフト当接面は半円形状の凹部であり、一体に合わせられた時には、シャフトと略同一径を有する１つの円形状を構成する。位置決めブロックＣは、ロータ組立体の軸方向を位置決めしている。
【００３８】
次に、図９に示すように、プッシャを進めて、ロータブッシュ３を所定の固定位置にまで圧入する。この状態からプッシャをさらに進めて、ロータブッシュ３の爪を曲げ始める。プッシャは、固定されたシャフトがピッタリと挿入可能の内径を有する長い穴と、平坦なロータブッシュ押圧面を有している。このプッシャの移動に対向して、位置決めブロックＡ及びＢが、爪を所定位置に支持している。
【００３９】
そして、図１０に示すように、予め決めたストロークまで、プッシャを推し進めてさらに爪を曲げる。このとき、曲げられた爪の先端はシャフト表面に強く押圧される。そのため、ロータブッシュ３は、シャフト１に強固に固着される。同時に、ロータブッシュ３の軸受接触面は、シャフト基準に直角度が出る状態になっている。即ち、シャフトを挿入するプッシャの穴の軸と、プッシャのロータブッシュ押圧面は、正確に直角に構成されている。この際、ロータブッシュは複数個の爪が各々独立してシャフトにからみつき、固定するので、直角度を出せるのである。このように、本発明は、ロータブッシュをカシメながらシャフトに対する直角度を出す構成なので、直角度はロータブッシュ単品の精度に依存せずに、カシメ終了時に正確に形成される。
【００４０】
このようにして完成したロータ組立体は、前述の通り、図５に示す構成を有している。次に、このロータ組立体には、図６に示すように、絶縁コーティング４を行うことにより、シャフト１とロータブッシュ３は、さらに強固に固着される。この絶縁コーティング４自体は、従来から通常に行われている技術を用いて行うことができる。即ち、コア２のスロットの内面にはエポキシ樹脂のような絶縁コーティングが添着されるが、この添着時に、コア２とロータブッシュ３の間のシャフト１の周面、及びロータブッシュ３の周面にまで延設させる。この絶縁コーティング４は、シャフト１上にコア２を取り付けた状態で、絶縁材粉末をコアスロットの内面及びロータブッシュ３の周面に付着せしめ、その後、高周波加熱により絶縁材粉末を溶融する。その後、コア２を冷却した後に、巻線をコアスロットに巻く。
【００４１】
本発明は、前述したように、ロータブッシュとして炭素鋼のような鉄材を使用可能であるので、高周波加熱の際に、コア２及びシャフト１だけでなく、ロータブッシュ３を直接高周波加熱することができ、そのため、絶縁コーティング４の乗りが良くなる。
【００４２】
ロータブッシュに対する通常の要求値は、切削有り仕様（上述したロータブッシュの切削による修正仕様）の場合、面振れ（シャフト軸に対する直角度の周方向不均一度）は、例えば10μ以下であり、また、切削無し仕様の場合、例えば30μ以下であり、その抜け耐圧は、例えば35kg以上であるが、本発明によれば、平均６μの面振れ、及び平均70kgの抜け耐圧を達成することができた。面振れを小さくすることにより、軸受との接触により発生するノイズ音を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用する小型モータの概略縦断面図である。
【図２】単品として完成した５個の爪を有するロータブッシュを例示する図である。
【図３】単品として完成した３個の爪を有するロータブッシュを例示する図である。
【図４】ロータブッシュ単品の製造の一例を説明する図である。
【図５】コアを取り付けたシャフト上に、ロータブッシュを固着した状態を示す図である。
【図６】ロータ組立体に施す絶縁コーティングを説明するための図である。
【図７】ロータブッシュ固着工程の第一段階を説明する図である。
【図８】ロータブッシュ固着工程の第二段階を説明する図である。
【図９】ロータブッシュ固着工程の第三段階を説明する図である。
【図１０】ロータブッシュ固着工程の最終段階を説明する図である。
【図１１】第１の従来技術としてのロータブッシュを示す図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）は、図１１に示されたそれぞれ異なる例のロータブッシュ単品を示す断面図である。
【図１３】ロータブッシュをＣリングによって構成した第２の従来技術を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  シャフト
２  コア
３  ロータブッシュ
４  絶縁コーティング
６  巻線
７  コミテータ
１１  モータケース
１２  マグネット
１３  軸受
１４  ヨーク
１６  ケース蓋
１７  軸受
１８  ブラシ
１９  端子
２１  ロータブッシュ
２２  Ｃリング
【図１】
2005073353.tif 000003
【図２】
2005073353.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005073353.tif 000011
【図１０】
2005073353.tif 000012
【図１１】
2005073353.tif 000013
【図１２】
2005073353.tif 000014
【図１３】
2005073353.tif 000015