(57)【要約】【課題】モータの軸受機構において、軸受間の同軸度、および、軸受を保持する部材における保持面の真円度を向上し、かつ、モータの製造コストを低減する。【解決手段】モータ１は、ロータ部２、ステータ部３、および、軸受機構４を備える。軸受機構４は、金属板のプレス加工により形成される略円筒状の軸受ブッシュ４２、軸受ブッシュ４２のブッシュ円筒部４２ａの内側面において保持される２つの軸受４３１，４３２、および、２つの軸受間の距離を定める略円筒状のスペーサ４４を備える。軸受ブッシュ４２では、１つの部材で２つの軸受４３１，４３２を保持することにより、軸受間の同軸度を向上することができ、ブッシュ円筒部４２ａの内側面に段差やその他の加工がないことから、軸受を保持する面の真円度を向上することができる。また、プレス加工にて形成することにより、モータ１の製造コストを低減することができる。【選択図】図１
2007110791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動式のモータの軸受機構であって、
シャフトと、
前記シャフトの中心軸を中心とするブッシュ円筒部、および、前記ブッシュ円筒部の一端から前記中心軸に対して外側に広がるブッシュフランジを有し、金属板のプレス加工により形成された軸受ブッシュと、
前記シャフトに沿って配列されて前記シャフトが挿入され、前記ブッシュ円筒部の内側面において保持される２つの軸受と、
前記軸受ブッシュの前記内側面に固定されて前記２つの軸受間の距離を直接または間接的に定める略円筒状のスペーサと、
を備えることを特徴とする軸受機構。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受機構であって、
前記スペーサが、スペーサ円筒部および前記スペーサ円筒部の一端から内側に広がるスペーサフランジを有し、金属板のプレス加工により形成されていることを特徴とする軸受機構。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受機構であって、
前記２つの軸受が、ボール軸受であることを特徴とする軸受機構。
【請求項４】
請求項３に記載の軸受機構であって、
前記２つの軸受の前記スペーサとは反対側において前記シャフトに取り付けられ、前記２つの軸受の前記スペーサから離れる方向へのスライドをそれぞれ制限する２つの係止部と、
前記中心軸の伸びる方向に関して弾性を有し、前記２つの軸受のうちの前記スペーサフランジ側の第１軸受および前記スペーサフランジに当接する予圧部材をさらに備え、
前記予圧部材が前記第１軸受と前記スペーサとの間において互いに離れる方向に予圧を与えることにより、前記予圧部材が前記第１軸受の外輪に当接するとともに前記第１軸受の内輪が前記２つの係止部の一方に当接し、前記スペーサが他方の第２軸受の外輪に当接するとともに前記第２軸受の内輪が前記２つの係止部の他方に当接することを特徴とする軸受機構。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受機構であって、
前記ブッシュ円筒部の外側面が、前記外側面に取り付けられる電機子の前記中心軸方向に関する位置を決定する段部を有し、前記段部が前記プレス加工により形成されることを特徴とする軸受機構。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の軸受機構であって、
前記スペーサが、前記軸受ブッシュ内に圧入により固定されていることを特徴とする軸受機構。
【請求項７】
電動式のモータであって、
請求項１ないし６のいずれかに記載の軸受機構と、
前記ブッシュ円筒部の外側面に取り付けられた電機子と、
前記シャフトに固定されたロータハブと、
前記ロータハブに取り付けられて前記電機子との間で前記中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石と、
を備え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、電動式のモータおよびモータに用いられる軸受機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の機器は、駆動用モータとしてブラシレスモータ（以下、「モータ」という。）を備えており、このようなモータでは、軸受を保持する部材が亜鉛ダイカストまたはアルミダイカストにて製造される。しかし、この製造方法では製造コストが高くなることから、現在では、プレス加工による製造方法に置き換えられつつある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ボール軸受を保持するハウジング等の部材を絞り加工によって成形することにより、従来のダイカストによる成形と比べて極めて簡単に製作でき、モータの製造コストを低減できる技術が開示されている。また、特許文献２では、軸受が圧入嵌合される円筒部を有する中央部材（センターピース）を金属材料の板材のプレス加工にて一体成形することにより、このような中央部材を有するモータの製造工程数および加工コストを低減することができる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２７４４３４号公報
【特許文献２】特許第３３６３０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記モータの軸受としてボール軸受を用いる場合、ボール軸受を保持する部材に高い寸法精度が求められるため、ボール軸受間の同軸度の低下、および、ボール軸受を保持する部材の保持面における真円度の低下が問題となる。特許文献１に記載のモータでは、ボール軸受を保持するハウジングが２つの部材から構成されて上下のボール軸受を異なる部材にて個別に保持するため、ボール軸受間の同軸度が低下してしまう。また、特許文献２に記載のモータでは、軸受の軸方向の位置を決定するために中央部材の円筒部内側にプレスによる破断加工により段差部が設けられることから、円筒部の軸受を保持する面の真円度が低下してしまい、さらに、電機子の軸方向に関する位置を決定する基準が存在しないため電機子を容易に精度よく位置決めすることが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、モータの軸受機構において、軸受間の同軸度、および、軸受を保持する部材における保持面の真円度を向上し、かつ、モータの製造コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、電動式のモータの軸受機構であって、シャフトと、前記シャフトの中心軸を中心とするブッシュ円筒部、および、前記ブッシュ円筒部の一端から前記中心軸に対して外側に広がるブッシュフランジを有し、金属板のプレス加工により形成された軸受ブッシュと、前記シャフトに沿って配列されて前記シャフトが挿入され、前記ブッシュ円筒部の内側面において保持される２つの軸受と、前記軸受ブッシュの前記内側面に固定されて前記２つの軸受間の距離を直接または間接的に定める略円筒状のスペーサとを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の軸受機構であって、前記スペーサが、スペーサ円筒部および前記スペーサ円筒部の一端から内側に広がるスペーサフランジを有し、金属板のプレス加工により形成されている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の軸受機構であって、前記２つの軸受が、ボール軸受である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の軸受機構であって、前記２つの軸受の前記スペーサとは反対側において前記シャフトに取り付けられ、前記２つの軸受の前記スペーサから離れる方向へのスライドをそれぞれ制限する２つの係止部と、前記中心軸の伸びる方向に関して弾性を有し、前記２つの軸受のうちの前記スペーサフランジ側の第１軸受および前記スペーサフランジに当接する予圧部材をさらに備え、前記予圧部材が前記第１軸受と前記スペーサとの間において互いに離れる方向に予圧を与えることにより、前記予圧部材が前記第１軸受の外輪に当接するとともに前記第１軸受の内輪が前記２つの係止部の一方に当接し、前記スペーサが他方の第２軸受の外輪に当接するとともに前記第２軸受の内輪が前記２つの係止部の他方に当接する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受機構であって、前記ブッシュ円筒部の外側面が、前記外側面に取り付けられる電機子の前記中心軸方向に関する位置を決定する段部を有し、前記段部が前記プレス加工により形成される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の軸受機構であって、前記スペーサが、前記軸受ブッシュ内に圧入により固定されている。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、電動式のモータであって、請求項１ないし６のいずれかに記載の軸受機構と、前記ブッシュ円筒部の外側面に取り付けられた電機子と、前記シャフトに固定されたロータハブと、前記ロータハブに取り付けられて前記電機子との間で前記中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、１つの部材である軸受ブッシュにて２つの軸受を保持することにより、軸受間の同軸度を向上することができる。また、軸受ブッシュのブッシュ円筒部の内側面から段差やその他の加工部をなくすこともでき、軸受を保持する面の真円度を向上することができる。さらに、プレス加工により軸受ブッシュを容易に形成することができ、モータの製造コストを低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明では、軸受間のスペーサもプレス加工により容易に成形されることから、モータの製造コストをさらに低減することができ、請求項４の発明では、簡単な構造で回転時のシャフトの振れを抑制することができる。また、請求項５の発明では、プレス加工により容易に電機子の位置決め用の段部を設けることができ、モータの製造コストを一層低減することができる。さらに、請求項６では、接着剤を用いることなくスペーサが圧入により取り付けられるため、熱膨張による軸受間の同軸度への影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る電動式のモータ１の構成を示す縦断面図である。モータ１はいわゆるブラシレスモータであり、例えば、プリンタの紙送りの駆動源として利用される。なお、断面の細部における平行斜線の図示を適宜省略している。図１に示すように、モータ１はアウターロータ型のモータであり、回転組立体であるロータ部２、固定組立体であるステータ部３、および、ステータ部３に対してロータ部２を回転可能に支持する軸受機構４を備える。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿ってロータ部２側を上側、ステータ部３側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
【００１６】
軸受機構４は、シャフト４１、シャフト４１の中心軸Ｊ１を中心とする円筒部４２ａ、および、円筒部４２ａの一端から中心軸Ｊ１に対して外側に広がるフランジ４２ｂ（図２参照）を有する軸受ブッシュ４２、軸受ブッシュ４２の円筒部４２ａの内側面において保持される２つの軸受４３１，４３２、および、２つの軸受４３１，４３２間の距離を定める略円筒状のスペーサ４４を備える。軸受機構４では、２つの軸受４３１，４３２はボール軸受であり、以下、スペーサ４４の後述するフランジ側（すなわち、図１中の下側）のボール軸受を「第１軸受４３１」、他方（すなわち、図１中の上側）のボール軸受を「第２軸受４３２」と呼ぶ。また、軸受ブッシュ４２の円筒部４２ａおよびフランジ４２ｂをそれぞれ「ブッシュ円筒部４２ａ」および「ブッシュフランジ４２ｂ」と呼ぶ。
【００１７】
ロータ部２は、ロータ部２の各部を保持する有底円筒状のロータハブ２１、および、ロータハブ２１の円筒部の内側面に取り付けられて中心軸Ｊ１の周囲に配置される界磁用磁石２２を備える。ロータハブ２１は、金属板（例えば、亜鉛めっき鋼板）をプレス加工することにより形成されており、図１において上側となる底部（閉塞部）にてシャフト４１の一端が圧入により固定され、他端は自由端とされる。ロータハブ２１の内側には、円筒状に伸びる既述の軸受機構４が配置され、２つの軸受４３１，４３２にシャフト４１が挿入されることにより、ロータ部２およびシャフト４１がステータ部３に対して中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。
【００１８】
ステータ部３は、ロータハブ２１の開口側に配置されてステータ部３の各部および軸受機構４を保持するとともに中央部が開口する取付板３１、および、ブッシュ円筒部４２ａの外側面に取り付けられる電機子３２を備える。取付板３１には、モータ１を搭載する機器（例えば、プリンタの紙送り機構）等に取り付けられる際に利用される取付穴３１１、電機子３２を締め付けねじ３３にて固定するためのねじ穴３１２、および、軸受ブッシュ４２をカシメにより取り付けるための突出部３１３が設けられる。
【００１９】
電機子３２は、圧入または接着により、軸受ブッシュ４２の上側から挿入されて取り付けられており、さらに、締め付けねじ３３と取付板３１とで電機子３２および軸受ブッシュ４２を挟み込んで締結することにより電機子３２が取付板３１に対して固定される。電機子３２は、薄板状の珪素鋼板により形成された複数のコアプレートを積層してなるコア３２１を備え、コア３２１は、中心軸Ｊ１を中心に放射状に配置された複数のティース３２２、および、複数のティース３２２を内側から支持する（すなわち、各ティース３２２の中心軸Ｊ１側の端部を連結して支持する）リング状のコアバックを備える。各コアプレートでは、複数のティース３２２およびコアバックのそれぞれに対応する部位が一体的に形成されているため、複数のティース３２２およびコアバックは磁気的に接続されている。電機子３２は、コア３２１の複数のティース３２２のそれぞれに導線が多層に巻回されることにより形成される複数のコイル３２３をさらに備える。
【００２０】
ステータ部３は、界磁用磁石２２の位置を読み取ることによりロータ部２の回転を検出するホール素子等が実装された回路基板３４をさらに備える。電機子３２と回路基板３４との間ではコイル３２３へ駆動用の電流を供給するための結線が施され、回路基板３４を介して電機子３２に駆動電流が供給されることにより、界磁用磁石２２と電機子３２との間で中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生し、ロータ部２およびシャフト４１が回転する。なお、シャフト４１の出力側にはハス歯ギア等が取り付けられ、紙送り機構側のギアと噛み合ってモータ１で発生したトルクが伝達される。
【００２１】
図２は、モータ１の軸受機構４近傍を拡大して示す縦断面図である。軸受ブッシュ４２は、金属板（例えば、亜鉛めっき鋼板）のプレス加工により形成され、図２に示すように、ブッシュ円筒部４２ａの外側面には、電機子３２の中心軸Ｊ１方向に関する位置を決定する段部４２１がプレス加工時に設けられる。軸受機構４は、第１軸受４３１およびスペーサ４４に当接する予圧部材であるウェーブワッシャ４５をさらに備える。第１軸受４３１および第２軸受４３２は、ブッシュ円筒部４２ａの内側に挿入され、スペーサ４４およびウェーブワッシャ４５と共にシャフト４１に沿って配列される。なお、ブッシュ円筒部４２ａの上端内側には、ボール軸受を円滑に挿入するために、上方に向かって径が漸次増大する案内面４２２が形成される。また、軸受ブッシュ４２のブッシュフランジ４２ｂには、図１および図２に示すように、電機子３２を固定するための締め付けねじ３３が挿入される穴４２３、および、取付板３１の突出部３１３がカシメにより取り付けられるための穴４２４が設けられる。
【００２２】
スペーサ４４は、円筒部４４ａおよび円筒部４４ａの一端である下端から内側に広がるフランジ４４ｂを有し、金属板（例えば、亜鉛めっき鋼板）のプレス加工により形成され、フランジ４４ｂが下側となるように軸受ブッシュ４２の内側面に圧入により固定される。以下、円筒部４２ａおよびフランジ４２ｂをそれぞれ「スペーサ円筒部４４ａ」および「スペーサフランジ４４ｂ」と呼ぶ。スペーサ４４は、図２に示すように、スペーサ４４の上端に第２軸受４３２の外輪４３２２が当接するとともにスペーサフランジ４４ｂにウェーブワッシャ４５が当接することにより、第１軸受４３１と第２軸受４３２との間の距離を（後述の係止部と共に）間接的に定める。
【００２３】
シャフト４１には、第１軸受４３１および第２軸受４３２のスペーサ４４とは反対側において、２つの軸受４３１，４３２のスペーサ４４から離れる方向へのスライドをそれぞれ制限する係止部となる係止部材４６およびロータハブ２１が取り付けられる。２つの係止部の一方である係止部材４６は、第１軸受４３１の内輪４３１１と当接するようシャフト４１に取り付けられ、シャフト４１に固定されたロータハブ２１は、シャフト４１との取付位置近傍が第２軸受４３２の内輪４３２１と当接する形状とされ、これにより、ロータハブ２１が他方の係止部として機能する。
【００２４】
ウェーブワッシャ４５は、中心軸Ｊ１の伸びる方向に関して弾性を有しており、第１軸受４３１とスペーサ４４（のスペーサフランジ４４ｂ）との間において互いに離れる方向に予圧を与える。第１軸受４３１およびスペーサ４４に一定の予圧を与えつつ、ウェーブワッシャ４５が第１軸受４３１の外輪４３１２に当接するとともに第１軸受４３１の内輪４３１１が係止部材４６に当接し、さらに、スペーサ４４の上端面が第２軸受４３２の外輪４３２２に当接するとともに第２軸受４３２の内輪４３２１がロータハブ２１に当接することにより、軸受ブッシュ４２内においてシャフト４１および２つの軸受４３１，４３２が精度良く保持される。
【００２５】
以上に説明したように、モータ１の軸受機構４では、１つの部材である軸受ブッシュ４２の内側面で２つの軸受４３１，４３２を保持することにより、２つの軸受４３１，４３２間の同軸度を向上することができる。また、軸受ブッシュ４２のブッシュ円筒部４２ａの内側面から段差やその他の加工部をなくすことができ、ブッシュ円筒部４２ａの内側面をストレート形状として軸受４３１，４３２を保持する面の真円度を向上することができる。また、プレス加工により軸受ブッシュ４２を容易に形成することができ、モータ１の製造コストを低減することができる。さらに、プレス加工により容易に電機子３２の位置決め用の段部４２１をブッシュ円筒部４２ａの外側面に設けることができ、特別な治具を必要とせずに電機子３２の中心軸Ｊ１方向に関する位置を容易に決定するとともに、モータ１の製造コストを一層低減することができる。
【００２６】
モータ１では、軸受機構４のスペーサ４４もプレス加工により容易に成形されることから、モータ１の製造コストをさらに低減することができる。
【００２７】
モータ１の軸受機構４では、予圧部材としてウェーブワッシャ４５が用いられることにより、簡単な構造で回転時のシャフト４１の振れを抑制することができる。また、接着剤を用いることなくスペーサ４４が圧入により軸受ブッシュ４２の内に固定されるため、熱膨張による軸受４３１，４３２間の同軸度への影響を抑制することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００２９】
例えば、モータ１の軸受機構４において、スペーサ４４は金属板のプレス加工により形成されているが、スペーサ４４は必ずしも金属板のプレス加工により形成される必要はなく、例えば、管状部材を切断することにより形成されてもよい。
【００３０】
また、スペーサ４４はスペーサフランジ４４ｂを有する略円筒状とされているが、図３に示すように、円筒状のスペーサ４４ｃと予圧部材であるウェーブワッシャ４５との間に円環状のワッシャ４７が挿入されることにより、図２のスペーサ４４と同様の機能が実現されてもよい。なお、軸受４３１，４３２間の距離を定めることができるのであれば予圧部材は省略されてもよく、この場合、スペーサ４４が２つの軸受４３１，４３２間の距離を直接定めることとなる。
【００３１】
モータ１では、軸受機構４の予圧部材としてウェーブワッシャ４５が用いられているが、これに限定されるものではなく、適正な予圧を軸受に与えることができるものであれば、コイルばねや皿ばね等が用いられてもよい。また、軸受機構４には、軸受４３１，４３２としてボール軸受が用いられているが、スリーブ等の他の軸受が用いられてもよい。ただし、ボール軸受の保持には高い真円度、寸法精度および同軸度が要求されるため、上記軸受ブッシュ４２はボール軸受が用いられる軸受機構４に特に適しているといえる。
【００３２】
ブッシュ円筒部４２ａの段部４２１は、ブッシュ円筒部４２ａの外側面全周に設けられる必要はなく、間欠的に設けられてもよい。また、スペーサ４４と共に２つの軸受４３１，４３２間の距離を決定する２つの係止部は他の手法により設けられてもよい。例えば、ロータハブ２１とは別に止め輪が係止部としてシャフト４１に設けられてもよく、シャフト４１に段差を設けることにより係止部とされてもよい。
【００３３】
上記実施の形態に係るモータ１は、必ずしも界磁用磁石２２が電機子３２の外側に配置された、いわゆる、アウターロータ型である必要はなく、界磁用磁石２２が電機子３２の中心軸Ｊ１側に配置されたインナーロータ型であってもよい。また、モータ１は、プリンタ以外の他の機器（例えば、複写機やファクシミリ等）の駆動源として利用されてよく、また、他の産業用モータとして利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】モータの構成を示す縦断面図である。
【図２】モータの一部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】軸受機構の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    モータ
２    ロータ部
３    ステータ部
４    軸受機構
２１    ロータハブ
２２    界磁用磁石
３２    電機子
４１    シャフト
４２    軸受ブッシュ
４２ａ    ブッシュ円筒部
４２ｂ    ブッシュフランジ
４４    スペーサ
４４ａ    スペーサ円筒部
４４ｂ    スペーサフランジ
４５    ウェーブワッシャ
４６    係止部材
４２１    段部
４３１    第１軸受
４３２    第２軸受
４３１１，４３２１    内輪
４３１２，４３２２    外輪
Ｊ１    中心軸
【図１】
2007110791.tif 000003
【図２】
2007110791.tif 000004
【図３】
2007110791.tif 000005