(57)【要約】【課題】  比較的簡単な構成で、軸受に潤滑油の追加供給が可能で、軸受寿命を長時間に保つことができる軸受構造の提供を目的とする。【解決手段】  焼結金属によって成形され内部の空孔に潤滑油を保有して回転軸４を軸支する焼結含油軸受６と、この軸受６の外周に接して設けられたリング状の保油部材９とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2013100870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の回転力を回転軸を介して外部へ伝達するモータの軸受構造であって、
焼結金属によって成形され内部の空孔に潤滑油を保有して前記回転軸を軸支する焼結含油軸受と、
前記焼結含油軸受の外周に接して設けられたリング状の保油部材と、
前記軸受を保持し前記モータのケースに固定する軸受保持体と、
前記軸受を前記軸受け保持体の対向側から保持する軸受保持爪部とを有し、
前記軸受保持体及び前記軸受保持爪部は、前記保油部材を抱持する空間を確保しつつ前記軸受を保持することを特徴とするモータの軸受構造。
【請求項２】
前記保油部材はフェルトなどの含油率の高い素材で形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータの軸受構造。
【請求項３】
前記モータケースに勘合して、前記回転子の巻線に整流子を介して給電を行うブラシ、その先端に前記ブラシを弾性的に支持するブラシアーム、及び前記ブラシアームを経由してブラシに接続され外部から電源を入力する入力端子を保持するブラシ保持機構をさらに有し、
前記ブラシ保持機構は、前記軸受保持爪部と一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のモータの軸受構造。
【請求項４】
前記ブラシ保持機構は、前記入力端子を前記モータのケースに対して絶縁し前記モータのケースの外部に案内する端子案内部を備えていることを特徴とする請求項３記載のモータの軸受構造。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれか１項に記載の軸受構造を有す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、モータの軸受構造とこの軸受け構造を用いたモータに関し、特に、軸受に含浸されている潤滑油が不足するのを防止することが可能なモータの軸受構造およびこのような軸受け構造を用いたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大型の工場機械の他、家電製品や自動車、オーディオ製品、ＯＡ機器、携帯電話等の小型の機械製品等幅広い様々な分野でモータが用いられている。
一般に、モータは、軸まわりに回転する回転子と、回転子と相互作用して回転モーメントを発生させる固定子と、上記回転子が回転する際の軸であって当該回転子の回転を外部に伝える回転軸と、回転軸を支える軸受等を有して構成される。
モータは、上記固定子と回転子のいずれかが回転変化する磁界を発生して、その磁界の変化によって、駆動力を得るものである。
このモータの安定した駆動を維持するためには、回転軸を正確かつ滑らかに回転させることが必要である。このために上記軸受が用いられる。その軸受を用いることにより、回転軸とこれに接する部品間の摩擦によるエネルギー損失や発熱を減少させ、部品の焼きつきを防ぐことが可能となる。
【０００３】
一般に、小型のモータの軸受には、多孔質で潤滑油が含浸されている焼結金属を用いた焼結含油軸受が用いられることが多い。このような焼結含油軸受は、回転子が回転すると、回転軸との摺動面に摩擦熱が発生し、潤滑油が熱膨張によって摺動面に浸出して潤滑し、さらに回転子の回転運動による摺動ポンプ作用により無負荷部分から潤滑油が軸摺動面に吸引導入されるため、特に外部より強制的潤滑手段を施さなくても、摺動面に潤滑油が供給される。逆に回転子が停止すると、軸摺動面に介在した潤滑油は毛細管現象により、焼結含油軸受の多孔質体に吸収され保存される構造となっている。
【０００４】
しかし、長期間の使用により潤滑油が焼結含油軸受の軸摺動面以外の露出表面から蒸発したり、回転子が高速回転している間に、回転軸に付着した潤滑油が回転軸を伝ってモータ外部に漏れ出るようなこともあり、これが厳密には潤滑油の損失となり、油切れ現象を引き起こす。軸受の内部に保有される潤滑油の油量がモータの運転寿命に大きく影響することは知られており、例えば、軸受内部の潤滑油の４０％が減少すると、磨耗や発熱が生じ、軸受寿命を低下させ、軸受を低温で保持した後に作動した場合には異音の発生の原因になり、ひいてはモータの運転寿命を低下させる。ことに、小型のモータの場合、軸受け部分の体積が比較的小さく、重量当たりの軸受の表面積比率が増大するため、油切れ現象を引き起こしやすい。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、特許文献１に焼結含油軸受が提案されている。
この焼結含油軸受は、軸受部材の軸受面以外の面に給油部材を配置した凹部を設けたことを特徴とするものである。例えば、軸受部材の軸方向端面に断面三角状の凹部を環状に形成し、この凹部にグリースを配置するようにする。
これにより、潤滑油の追加供給を可能にし、異音の発生を防止し、軸受寿命を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０８６７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示される軸受には、以下の問題がある。
すなわち、軸受部材の軸受面以外の面に凹部を設けること、この凹部の表面粗さを軸受け面の表面粗さよりも小さくすること、凹部は内部側の幅を入口側の幅より大きくすること、給油部材を凹部の底側に配置することなどなどが望まれるため、軸受の加工工数が増え、加工精度が上がるため、軸受の価格が高くなり、組み立て精度も高いものが要求されるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、軸受部分の加工工数を増さず加工精度を上げずに簡単な構成で軸受に潤滑油の追加供給が可能で、軸受寿命を長時間に保つことができる軸受構造と、この軸受け構造を用いたモータ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】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、回転子の回転力を回転軸を介して外部へ伝達するモータの軸受構造であって、焼結金属によって成形され内部の空孔に潤滑油を保有して前記回転軸を軸支する焼結含油軸受と、前記焼結含油軸受の外周に接して設けられたリング状の保油部材と、前記軸受を保持し前記モータのケースに固定する軸受保持体と、前記軸受を前記軸受け保持体の対向側から保持する軸受保持爪部とを有し、前記軸受保持体及び前記軸受保持爪部は、前記保油部材を抱持する空間を確保しつつ前記軸受を保持することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によれば、前記保油部材はフェルトなどの含油率の高い素材で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によれば、前記モータケースに勘合して、前記回転子の巻線に整流子を介して給電を行うブラシ、その先端に前記ブラシを弾性的に支持するブラシアーム、及び前記ブラシアームを経由してブラシに接続され外部から電源を入力する入力端子を保持するブラシ保持機構をさらに有し、前記ブラシ保持機構は、前記軸受保持爪部と一体に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によれば、前記ブラシ保持機構は、前記入力端子を前記モータのケースに対して絶縁し前記モータのケースの外部に案内する端子案内部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記軸受構造を有するモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の軸受構造は、焼結金属によって成形され内部の空孔に潤滑油を保有する焼結含油軸受と、前記焼結含油軸受の外周に接して設けられたリング状の保油部材を備えていて、焼結含油軸受が保持する潤滑油の量が減少した時は、保油部材から潤滑油が供給されるので、軸受内部の潤滑油、軸受け面の潤滑油が確保され、常に良好な潤滑が行われる。また、軸受けが高温になって焼結含油軸受から潤滑油が過剰に供給され軸摺動面に潤滑油があふれるような場合は、焼結含油軸受に吸収されない部分を保油部材が吸収する。したがって、軸受の軸受面で潤滑油が不足することがなく、また、焼結含油軸受に吸収されない余った潤滑油があふれてモータの外部に漏れるような虞がない。さらに構成が非常に簡単で、製造に多くの工数や高価な素材を必要としないので、廉価に長寿命の軸受を実現することができる。
また、この軸受構造を用いることにより、軸受面での故障が少なく、長寿命の小型モータを廉価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータの全体構成を示す一部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における軸受部を示す上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａにおける断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における軸受保持体の上面図とＡ−Ａにおける断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における軸受の上面図とＡ−Ａにおける断面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるブラシ保持機構及び軸受保持爪部の断面図である。
【図７】入力端子の上面図と側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜構成＞
（１）モータの全体構成
図１は、本発明の実施の形態におけるモータの全体構成を示す一部断面図である。
図に示すように、モータは、一方の端が開口した筒形状をなし、ケースを構成するハウジング１と、上記ハウジング１の開口側に係合し当該開口を封止してハウジング１とともにモータのケースを構成するエンドベル２と、ハウジング１の内部に収容され、巻線が巻回されて軸まわりに回転する回転子３と、回転子３と一体に回転する軸であって、回転子３が生成する出力トルクを外部へ伝達する回転軸４と、回転軸４をそれぞれハウジング１側及びエンドベル２側で回転可能に軸支する軸受５，６と、軸受６をエンドベル２側に保持する軸受保持体８と、軸受６の外周に接するように設けられたリング状の保油部材９と、ハウジング１の筒状内周に固着され、モータの回転力を生み出す基となる磁界を作る永久磁石１１と、モータに電力を供給するために設けられ、モータのケース外部に突出した端子である入力端子１２と、上記回転子３に固着され、入力端子１２から供給される電流を回転子３に巻回される巻線にタイミングよく流すための接点である整流子１３と、整流子１３に摺動接触して電流を回転子３の巻線に流すブラシ１４と、適正な圧力でブラシ１４を整流子１３に摺動接触させるブラシアーム１５と、エンドベル２に嵌着し、入力端子１２、ブラシアーム１５を保持するブラシ保持機構１６と、軸受６を軸受保持体８の対向側から支える軸受保持爪部１６２とを有して構成される。
なお、図１では、エンドベル２側の軸受６だけに本発明の軸受構造を用いるように示されているが、ハウジング１側の軸受５に適用することも、ハウジング１側及びエンドベル２側の両方の軸受５，６にも用いることができることは勿論である。
【００１７】
本実施の形態では、上記軸受５，６は、中央に回転軸４を軸支する孔部が設けられた環状のいわゆる玉軸受（球軸受、転がり軸受）であるが、当該軸受５，６の種類及び形状はこれに限定されない。
【００１８】
これらの軸受５，６には、焼結金属からなり内部に潤滑油を含浸した焼結含油軸受が用いられる。この焼結含油軸受は回転子３が回転すると回転軸４との摺動面に発生する摩擦熱のため、含浸されている潤滑油が熱膨張のため滲出して潤滑するとともに、回転子３の回転運動が進むと摺動ポンプ作用で無負荷部分から潤滑油が軸摺動面に吸引されるため、特に強制的な潤滑手段をとらなくても摺動面に潤滑油が供給される。逆に回転子３が停止すると、温度が下がって軸摺動面に介在した潤滑油は毛細管現象によって焼結含油軸受５，６の多孔質体に吸収されて保存される構成になっている。
しかしながら、摩擦熱による焼結含油軸受５，６の温度上昇が予定温度よりも高くなったり、軸受５，６の長時間使用によって、潤滑油が蒸発したり、回転軸４に付着してモータの外部に漏れ出るなどの現象が起こって、潤滑油の不足が生じて油切れを起こすことがある。
【００１９】
一旦、油切れが発生すると、軸受５，６の温度がさらに上昇してさらに潤滑油不足をきたすようになり、軸受５，６の磨耗が進行し軸受５，６の寿命が一気に短縮されるようになる。本発明は、このような問題を、比較的簡単な方法で廉価に解決し、長期間に亙って油切れを起こすことがない軸受構造の実現と、そのような軸受構造を備えた長寿命の小型モータの提供を目標としている。
【００２０】
（２）モータの軸受構造の構成
図２は、本発明の実施の形態におけるモータのエンドベル２側の軸受部の、図１におけるＡ−Ａでの上面図（軸線方向から見た図）である。また、図３は、この軸受部の図２のＡ−Ａでの断面図である。また、図４は軸受保持体８の上面図（ａ）と断面図（ｂ）、図５は軸受６の上面図（ａ）と断面図（ｂ）、図６はブラシ保持機構１６及び軸受保持爪部１６２の断面図、図７は入力端子（右側）１２の上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【００２１】
図３から判るように、エンドベル２側の軸受６は、軸受保持体８によって支持され、また、軸受保持体８はエンドベル２が形成する回転軸の軸線方向を深さとする、一方が開口した中空筒状の保持体固定部に嵌合挿入されている。
図４に示すように、軸受保持体８は、回転軸４と略同心円環状に構成される底面部８１と、上記底面部８１に上記回転軸４に対し略同心円状に設けられる凹状の底面凹部８３と、上記底面凹部８３上に上記回転軸４に対し略対し同心円状に貫通する孔である孔部８４と、軸受６のエンドベル２側を抱持する中空部８２を有して構成されている。これにより、軸受６はエンドベル２に固定されている。
【００２２】
一方、軸受６の軸受保持体８と対向する側は、軸受保持爪部１６２によって支持されている。
この軸受保持爪部１６２は、合成樹脂などの絶縁性の材料で形成されている。
【００２３】
ブラシ保持機構１６は、合成樹脂などの絶縁性の材料で形成され、モータ外部から電力を供給するためにモータケースの外部に突出する入力端子１２と、入力端子１２から供給される電流を回転子３の巻線に流すブラシ１４と、ブラシ１４を片持支持して適正な圧力で回転子３の整流子に摺動接触させるブラシアーム１５とを保持する機構である。
このブラシ保持機構１６は、上記軸受保持爪部１６２と一体に構成されていてもよい。
【００２４】
図６に、ブラシ保持機構１６及び軸受保持爪部１６２の概略断面図を示す。
ブラシ保持機構１６には、入力端子１２を絶縁しながらエンドベル２を貫通して外部に案内する端子案内部１６１が一対設けられている。この端子案内部１６１は入力端子１２のモータケースに対する絶縁機能を果たすとともに、ブラシ保持機構１６をエンドベル２と勘合させる役割を果たす。
【００２５】
入力端子１２は図７にその右側端子１２ａが示されているように、外部側１２１と、ブラシアーム接続部１２１から構成され、ブラシアーム接続部１２１で屈曲されて、ブラシアーム１５の先端に設けられているブラシ１４が整流子１３に適切な角度で摺動接触するように図られている。
入力端子１２は左右の鏡像構造の１対で形成されていて、左右の入力端子１２からのブラシ１４が整流子１３に左右対称に接する構成となる。
【００２６】
図に示すように、軸受保持爪部１６２は、回転軸４と略同心円周上に沿って周方向に略均等な間隔で、軸線方向に複数立設してなり、その先端は軸受６を係止可能に略円周の中心を向いて屈曲形成されている。
また、図３に示すように、軸受保持爪部１６２が保持爪を６本有する場合には、中心角６０°間隔で保持爪が設けられる。軸受保持爪部１６２は、例えば熱可塑性樹脂材料（ポリアミド樹脂等）により一体に形成する。材料は、優れた耐熱性、耐摩耗性、可撓性を有していることが好ましい。
【００２７】
図３に示すように、６本の保持爪の先端は径方向内側に突出しており、各保持爪先端における径方向の間隔は、保持爪の軸線方向中央における径方向の間隔と比べ径方向にやや幅狭に構成されている。
また、保持爪は、軸線方向中央からエンドベル２に近づくにつれて、径方向内側に断面幅広に構成されている。
【００２８】
また、軸線方向から見たとき、各保持爪は、わずかに回転軸４の径方向内側に立設している。
そして、保持爪の立設部分は、軸線方向視、一部切欠している。このように一部切欠していることにより、各保持爪が径方向外側に弾性変形しやすいようになっている。
【００２９】
ブラシ保持機構１６の端子案内部１６１をエンドベル２の貫通孔に挿入することで、軸受６は上面側（回転子３側）は軸受保持爪部１６２で、エンドベル２側は軸受保持体８の中空部８２で保持された形となる。このとき、軸受保持体８と軸受保持爪部１６２との間の軸受６の外周、回転軸４側とは逆の裏面に接して、リング状の保油部材９が設けられている。
このように、軸受保持体８と軸受保持爪部１６２は、軸受６を挟み込むように保持するが、このとき、保油部材９を抱持するための空間を確保する。
【００３０】
この保油部材９は含油率の高いフェルトなどの材料で構成し、潤滑油を含ませておく。
焼結含油軸受６の潤滑油が不足するような事態が起きると、焼結含油軸受６は保油部材９の潤滑油を吸収して不足を補い、逆に軸受６側で潤滑油があふれるような事態が起きると、保油部材９は余分な潤滑油を吸収して保持するので、軸受６で潤滑油が消費されても保油部材９から潤滑油が補給されるため、長期に亙って潤滑油を一定に保つことができ、比較的簡単、廉価な方法で、摺動部の磨耗を防ぎ、長寿命の軸受構造を実現することができ、また、この軸受構造を小型モータに用いることで小型モータの寿命を長くすることができる。
【００３１】
このように、本実施の形態によると、比較的簡単な構成で軸受に潤滑油の追加供給が可能で、安定した潤滑を長時間保つことができる軸受構造と、この軸受け構造を用いた長寿命で故障の少ない小型モータを提供することができる。
【００３２】
また、上述のように、本実施の形態によれば、軸受６及び保油部材９は、エンドベル２側において軸受保持体８で、上面側（回転子３側）においては軸受保持爪部１６２でそれぞれ保持される。
すなわち、本実施の形態におけるモータの軸受構造においては、保油部材９を設けるスペースを特別に設けることなく、軸受６を保持する構造体をエンドベル２側、回転子３側で分割して、これら分割した構造体（軸受保持体８及び軸受保持爪部１６２）で軸受６及び保油部材９を挟持するよう構成することにより、モータの小型化に対して多大な貢献をすることが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１    ハウジング
２    エンドベル
３    回転子
４    回転軸
５，６    軸受
８    軸受保持体
９    保油部材
１１    永久磁石
１２    入力端子
１３    整流子
１４    ブラシ
１５    ブラシアーム
１６    ブラシ保持機構
１６２    軸受保持爪部
【図１】
2013100870.tif 000003
【図２】
2013100870.tif 000004
【図３】
2013100870.tif 000005
【図４】
2013100870.tif 000006
【図５】
2013100870.tif 000007
【図６】
2013100870.tif 000008
【図７】
2013100870.tif 000009