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公開番号2020171195
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2020124400
出願日20200721
発明の名称モータ
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人個人,個人
主分類H02K 5/16 20060101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転位置を保持できる簡素な構成のインナーロータ型モータを提供する。
【解決手段】インナーロータ型モータ1は、アマチュア組立体1bと、フレーム組立体1aと、付勢構造40とを備えている。アマチュア組立体1bは、回転軸2と、回転軸2に取り付けられたアマチュア部4とを有する。フレーム組立体1aは、アマチュア部4を内部に収容する。フレーム組立体1aは、アマチュア部4の軸方向の一側方に位置する第1軸受部21と、アマチュア部4の軸方向の他側方に位置する第2軸受部26とで回転軸2を軸支する。付勢構造40は、第2軸受部26とアマチュア部4との間で、第2軸受部26から離れる方向に回転軸2を付勢する。そして、アマチュア組立体1bに設けられた押し付け部2aを、第1軸受部21に向けて押し付ける。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸に固定されたアマチュア部と、
前記回転軸に取り付けられたロータと、
軸方向の一側方に位置する第1軸受部と、
軸方向の他側方に位置する第2軸受部と、
前記第1軸受部と前記第2軸受部とを保持するフレームと、マグネットと、を有するフレーム組立体と、
前記第2軸受部及び前記第1軸受部の一方から他方に向けて、前記回転軸を磁力により付勢する付勢構造とを備え、
前記第2軸受部はメタル軸受であり、
前記付勢構造は、軸方向において、前記ロータと前記第2軸受部との間には、前記回転軸に設けられたマグネットと、摺動部材と、を備え、
前記摺動部材は、前記回転軸に設けられたマグネットと前記第2軸受部との間にあり、
前記摺動部材は、前記第2軸受部及び前記回転軸に設けられたマグネットに対して摺動可能であり、
前記ロータの回転について、前記摺動部材と前記第2軸受部との間で保持トルクが発生する、モータ。
続きを表示(約 300 文字)【請求項2】
前記回転軸には、当該回転軸に設けられたマグネットを支持する支持部材が固定されており、
前記支持部材に、前記回転軸に設けられたマグネットが固定されている、請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記支持部材の一部は多角形柱であり、
前記支持部材の一部に前記回転軸に設けられたマグネットが固定されている、請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記支持部材の一部は、前記第2軸受部に向けて突出している突出部である、請求項3に記載のモータ。
【請求項5】
前記支持部材は整流子である、請求項2から4のいずれかに記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、インナーロータ型モータに関し、特に、回転位置を保持できるインナーロータ型モータに関する。
続きを表示(約 8,100 文字)【背景技術】
【0002】
インナーロータ型モータは、例えば事務機器や家電機器における駆動源として多く用いられている。この種のインナーロータ型モータとしては、モータの回転軸に取り付けられる機器の回転位置を保持することが必要な用途に用いられるものがある。
【0003】
下記特許文献1には、ブレーキ作用を行う固定側と可動側との制動部材をケーシング内に内蔵し、非通電時に停止保持トルクを得ることができるようにしたインナーロータ型の電動機の構造が開示されている。この構造では、ケーシング側のマグネットの磁気中心とロータの軸方向中心の位置がずれていることにより生じる吸引力により、非通電状態においてブレーキが作動状態になる。
【0004】
下記特許文献2には、モータフレームの外側において、ロータ側とステータ側との一方に複数の磁極を有する多極着磁磁石を設け、それに対向するように、他方に複数の着磁部とヒステリシス部の両者を形成した多極着磁磁石を設けることにより、制動力と保持力とが得られるようにした装置の構造が開示されている。
【0005】
なお、下記特許文献3には、排気ガス再循環装置等に用いられるバルブ開閉装置において、装置内に閉弁用のリターンスプリングを有する構造が開示されている。
【0006】
下記特許文献4には、モータの軸方向外側にブレーキ用のコイルばねが配置されている、ブレーキ装置が内蔵されたスピンドル駆動装置の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2001−320856号公報
特開平10−150762号公報
特開2011−211825号公報
ドイツ特許出願公開明細書DE102008061117A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、上記のようなインナーロータ型モータを用いて部材を変位させるような装置(セット)において、部材の位置に対応するモータの回転位置を保持する必要がある場合には、セットのうち、対象となる部材の近くに保持機構を設けることが一般的である。しかしながら、特に歯車等で構成される減速機構によりモータ回転スピードを減速して部材を変位させるような構成を有するセットにおいて、モータから減速機構を経た後に保持機構を設ける場合には、保持機構により大きな保持力を作用させなければならない。そのため、このような場合には、サイズや構造が大掛かりな保持機構を設ける必要があり、インナーロータ型モータを用いたセットが大型化したり、製造コストが高くなったりする。
【0009】
特許文献1に記載されているようにモータの内部にブレーキ機構が設けられている場合には、モータの保持力が減速比分だけ増幅されるので、保持機構を簡素化することができる。しかしながら、特許文献1に記載されているような構造は、部品点数が多く、また、モータの内部に仕切り板が設けられている複雑なもので、製造コストが高くなるという問題がある。さらに、非通電時に摩擦保持力を発生する力が、ロータの磁気スラスト力のみであるため、高い保持力を得ることが難しく、高い保持力を得ようとする場合には強力なマグネットを使用せざるを得ずコスト的に不利な点で課題がある。
【0010】
特許文献2に記載されているような構造は、モータの外側に磁石等が設けられており、取り扱いにくいという問題がある。また、一方の磁石を偏肉で構成する必要があり、特に小型化する際には製造上の支障がある。また、多極着磁された磁石を、一方は回転側、一方は固定側に形成することで、スラスト方向の振動発生の懸念がある。
【0011】
特許文献3及び特許文献4には、上述の問題点に対して有効な解決策は開示されていない。
【0012】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、簡素且つ小型化可能な構成で、回転位置を高い保持力で保持できるインナーロータ型モータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータは、回転軸と、回転軸に固定されたアマチュア部と、回転軸に取り付けられたロータと、軸方向の一側方に位置する第1軸受部と、軸方向の他側方に位置する第2軸受部と、第1軸受部と第2軸受部とを保持するフレームと、マグネットと、を有するフレーム組立体と、第2軸受部及び第1軸受部の一方から他方に向けて、回転軸を磁力により付勢する付勢構造とを備え、第2軸受部はメタル軸受であり、付勢構造は、軸方向において、ロータと第2軸受部との間には、回転軸に設けられたマグネットと、摺動部材と、を備え、摺動部材は、回転軸に設けられたマグネットと第2軸受部との間にあり、摺動部材は、第2軸受部及び回転軸に設けられたマグネットに対して摺動可能であり、ロータの回転について、摺動部材と第2軸受部との間で保持トルクが発生する。
【0014】
好ましくは、回転軸には、当該回転軸に設けられたマグネットを支持する支持部材が固定されており、支持部材に、回転軸に設けられたマグネットが固定されている。
【0015】
好ましくは、支持部材の一部は多角形柱であり、支持部材の一部に回転軸に設けられたマグネットが固定されている。
【0016】
好ましくは、支持部材の一部は、第2軸受部に向けて突出している突出部である。
【0017】
好ましくは、支持部材は整流子である。
【図面の簡単な説明】
【0018】
本発明の第1の実施の形態におけるインナーロータ型モータを示す側断面図である。
第2の実施の形態に係るインナーロータ型モータを示す側断面図である。
第3の実施の形態に係るインナーロータ型モータを示す側断面図である。
第3の実施の形態に係る整流子を軸方向から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態におけるインナーロータ型モータについて説明する。
【0020】
[第1の実施の形態]
【0021】
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるインナーロータ型モータ1を示す側断面図である。
【0022】
図1において、左右方向を軸方向と呼ぶことがある。
【0023】
図1に示されるように、インナーロータ型モータ(以下、単にモータということがある)1は、大まかに、フレーム組立体1aと、フレーム組立体1aに対して回転可能に軸支されたアマチュア組立体(以下、単にアマチュアということがある)1bとを有している。モータ1は、いわゆるブラシ付DCモータである。
【0024】
アマチュア組立体1bは、回転軸(シャフト)2、アマチュア部4、及び整流子30などを有している。
【0025】
アマチュア部4は、回転軸2に取り付けられている。アマチュア部4は、ラジアル方向に複数突出する突極を有するアマチュアコア5及び各突極に巻回された巻線(図示せず)などを有している。
【0026】
整流子30は、回転軸2の一方の端部近傍(底部近傍)に設けられている。整流子30は、巻線に接続されている整流子片(図示せず)を有している。
【0027】
フレーム組立体1aは、フレーム10、ブラケット12、プレート13、マグネット8などで構成されている。
【0028】
フレーム10は、一端部(図1において左側の部位;頂部ということがある)が回転軸2が突出するようにしてふさがれた筒形状を有している。フレーム10の他端部(図1において右側の端部;底部ということがある)の開口部は、プレート13によりふさがれている。フレーム10の内部にアマチュア1bが収納され、フレーム10の底部がプレート13により構成されることで、アマチュア部4を内部に収容する筐体が構成される。回転軸2の一端部は、フレーム10の頂部から突出している。回転軸2の突出した部分から、モータ2の動力を外部に取り出すことができる。
【0029】
フレーム10の頂部の中央部には、第1軸受部21が保持されている。プレート13の中央部には、第2軸受部26が保持されている。すなわち、第1軸受部21は、アマチュア部4の軸方向の一側方に位置し、第2軸受部26は、アマチュア部4の軸方向の他側方に位置している。回転軸2は、2箇所の第1軸受部21及び第2軸受部26(軸受21,26ということがある)により軸支されている。アマチュア1bは、軸受21,26により、フレーム10に対して回転可能に保持されている。
【0030】
プレート13、ブラケット12、第2軸受部26、及び図示しない端子やブラシで、ブラケットユニット20が構成されている。すなわち、プレート13の内側に、ブラケット12が取り付けられている。ブラケット12には、外部からの電流が供給される端子が保持されている。端子の先端部にはブラシが連結されている。ブラシは、先端部がアマチュア1bの整流子30に接触するように配置されている。ブラシを介して整流子30上の整流子片に電力が供給されることにより、モータ1が駆動する。
【0031】
本実施の形態において、モータ1は、回転軸2を軸方向の一方向に付勢する付勢構造40を有している。付勢構造40は、モータ1のフレーム組立部1aの内部において、第2軸受部26とアマチュア部4との間に設けられている。回転軸2のうち、アマチュア部4と第1軸受部21との間の部位には、第1軸受部21により支持される部分よりも大きな径寸法を有する押し付け部2aが設けられている。押し付け部2aよりも第1軸受部21側には、ワッシャ51が配置されている。ワッシャ51は、回転軸2と共に回転可能である。なお、ワッシャ51は、回転軸2に圧入されていてもよいし、回転軸2に緩やかにはめられて配置されていてもよい。付勢構造40は、回転軸2を第2軸受部26から離れる方向(図1において左方向)に付勢する。これにより、押し付け部2aが、ワッシャ51と共に、第1軸受部21に向けて押し付けられる。
【0032】
付勢構造40は、コイルばね41と、ワッシャ(押し付け部材の一例)56とを含んでいる。コイルばね41は、回転軸2を付勢する場合に支持部材として機能する整流子30と、第2軸受部26との間に配置されている。ワッシャ56は、コイルばね41と第2軸受部26との間に配置されている。ワッシャ56は、回転軸2に緩やかにはめられて、軸方向に変位可能に配置されている。
【0033】
コイルばね41は、そのコイル軸が軸方向にほぼ一致するようにして配置されている。コイルばね41は、整流子30とワッシャ56との間に、圧縮された状態で取り付けられている。なお、本実施の形態において、整流子30の第2軸受部26側の端面には、コイルばね41の一部が軸方向に埋め込まれる溝部33が形成されている。コイルばね41の軸方向の一端部は、溝部33に埋め込まれている。このようにコイルばね41が溝部33に配置されているので、モータ1の内部にコイルばね41を配置するために要するスペースを省スペース化することができ、モータ1の軸方向の寸法を小さくすることができる。コイルばね41は、このようにして整流子30に取り付けられているので、回転軸2及び整流子30と共に回転する。
【0034】
コイルばね41は、整流子30とワッシャ56との間で、圧縮された状態から伸長しようとする。この復元力が、整流子30とワッシャ56との間隔を大きくするように作用する。すなわち、コイルばね41は、復元力により、押し付け部2aを、ワッシャ51と共に、第1軸受部21に向けて押し付ける。また、コイルばね41は、復元力により、ワッシャ56を第2軸受部26に向けて押し付ける。
【0035】
第1軸受部21とワッシャ51との間には、摺動ワッシャ61が配置されている。摺動ワッシャ61は、回転軸2に対して緩やかにはめ込まれている。摺動ワッシャ61は、回転軸2に対して回転軸2周りに回転自在であり、第1軸受部21に対して回転軸2周りに回転自在であり、軸方向に変位可能である。ワッシャ51は、摺動ワッシャ61を介して、第1軸受部21に押し付けられている。なお、摺動ワッシャ61は1枚だけでなく、複数枚が用いられてもよい。
【0036】
第2軸受部26とワッシャ56との間には、摺動ワッシャ66が配置されている。摺動ワッシャ66は、回転軸2に対して緩やかにはめ込まれている。摺動ワッシャ66は、回転軸2に対して回転軸2周りに回転自在であり、第2軸受部26に対して回転軸2周りに回転自在であり、軸方向に変位可能である。ワッシャ56は、摺動ワッシャ66を介して、第2軸受部26に押し付けられている。なお、摺動ワッシャ61は1枚だけでなく、複数枚が用いられてもよい。
【0037】
軸受21,26は、例えばメタル軸受(含油軸受)である。軸受21,26のそれぞれのアマチュア部4側の端面は、回転軸2に対して垂直な平滑面を有している。摺動ワッシャ61は、第1軸受部21とワッシャ51とに挟まれた状態で、第1軸受部21の端面とワッシャ51とのそれぞれに対して、回転軸2周りに摺動可能である。同様に、摺動ワッシャ66は、第2軸受部26とワッシャ56とに挟まれた状態で、第2軸受部26の端面とワッシャ56とのそれぞれに対して、回転軸2周りに摺動可能である。
【0038】
このように、本実施の形態では、アマチュア1b側にコイルばね41を用いた付勢構造40が配置されており、付勢構造40により、第1軸受部21と第2軸受部26とに対して軸方向のスラスト荷重が加えられている。これにより、加えられた荷重と、スラスト荷重を受ける面についての摩擦係数と、その面の面積とに応じた摩擦力によって、アマチュア1bの回転についての保持トルクが得られる。すなわち、第1軸受部21の端面と摺動ワッシャ61との間、摺動ワッシャ61とワッシャ51との間、ワッシャ56と摺動ワッシャ66との間、摺動ワッシャ66と第2軸受部26の端面との間で、静止摩擦力による保持トルクや、ロストルクによる保持トルクが得られる。回転トルクがかからない状態では、このような保持トルクの影響により、回転軸2にかかる外力に抗して、アマチュア1bの回転位置を保持することができる。
【0039】
モータ1が回転する際には、摺動ワッシャ61が、第1軸受部21の端面とワッシャ51とのそれぞれに対して、回転軸2周りに摺動する。また、摺動ワッシャ66が、第2軸受部26の端面とワッシャ56とのそれぞれに対して、回転軸2周りに摺動する。したがって、モータ1は、スムーズに回転可能になっている。なお、摺動ワッシャ61,66に対して摺動する部材は、各軸受21,26やワッシャ51,56のすべてでなくてもよく、モータ1の回転状況により適宜変化し得る。
【0040】
モータ1の内部に、コイルばね41、ワッシャ51,56、及び摺動ワッシャ61,66等を設けることによる簡素な構成で、モータ1の保持トルクを発生させることができる。モータ1の構成を簡素なものにすることができるので、モータ1の製造コストを低減することができる。モータ1を減速機等で減速させて用いるような多くの用途において、減速した後に保持機構を設ける場合と比較して、モータ1側で小さな保持トルクを発生させるだけで同等の保持力を発生させることができる。したがって、モータ1を用いたシステムの構成を、小型化したり簡素化したりすることができる。また、モータ1を用いたシステムの信頼性を高くすることができる。
【0041】
[第2の実施の形態]
【0042】
第2の実施の形態におけるモータの基本的な構成は、第1の実施の形態におけるそれと同じであるため、ここでの説明を繰り返さない。第1の実施の形態と同様の機能を有する部材については、第1の実施の形態と同じ符号を付し、具体的な説明を省略することがある。付勢構造が、コイルばね及びワッシャを含んで構成されている点も、第1の実施の形態と同様である。第2の実施の形態においては、付勢構造が設けられている位置や、付勢する方向などが第1の実施の形態と異なる。第2の実施の形態においては、コイルばねは、固定体側すなわちフレーム組立体側に設けられている。
【0043】
図2は、第2の実施の形態に係るインナーロータ型モータ201を示す側断面図である。
【0044】
図2において、左右方向を軸方向と呼ぶことがある。モータ201は、フレーム組立体201aと、アマチュア201bとを有している。
【0045】
図2に示されるように、フレーム組立体201aにおいて、フレーム10の頂部の中央部には、第2軸受部226が保持されている。反対に、プレート13の中央部には、第1軸受部221が保持されている。アマチュア201bの回転軸2は、第1軸受部221と第2軸受部226により軸支されている。
【0046】
フレーム10の頂部の内側には、固定部材250が固定されている。固定部材250には、上述の第1の実施の形態における溝部33と同様に、コイルばね41が埋め込まれる溝部253が形成されている。溝部253は、第1軸受部221に向けて開口するように、回転軸2と略同軸の円環状に形成されている。
【0047】
コイルばね41の軸方向の一端部は、溝部253に埋め込まれている。すなわち、コイルばねは、フレーム組立体201aに対して回転しないように、フレーム組立体201aに取り付けられている。
【0048】
第2の実施の形態において、アマチュア201aは、第1の実施の形態とは構成が異なる整流子230と、支持部材235とを有している。
【0049】
整流子230は、第1の実施の形態における整流子30とは異なり、溝部33を有しておらず、コイルばね41も埋め込まれていないものである。整流子230は、後述のように回転軸2が付勢される際に第1軸受部221に向けて押し付けられる押し付け部として機能する。整流子230よりも第1軸受部221側には、ワッシャ51が配置されている。ワッシャ51は、回転軸2と共に回転可能である。なお、ワッシャ51は、回転軸2に圧入されていてもよいし、回転軸2に緩やかにはめられて配置されていてもよい。
【0050】
支持部材235は、アマチュア部4と第2軸受部226との間に配置されている。支持部材235は、アマチュア部4から頂部側に突出するスラストホルダ238と、軸受部材236とを含んでいる。
(【0051】以降は省略されています)

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