JP2006050797A

JP2006050797A - 小型モータ

Info

Publication number: JP2006050797A
Application number: JP2004228747A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Uematsu; 郁夫上松
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: CN100525023C; US7285885B2; US20060028078A1; JP4610964B2; CN1738169A

Abstract

【課題】回転軸と軸受部材との間で生じうるラジアル方向でのタタキノイズの発生を防止しつつ、小型化を図ることが可能な構成を備えたモータを提供すること。
【解決手段】小型モータ１は、回転軸２１の基端２１ｂをラジアル方向及びスラスト方向に支持する軸受部材７と、軸受部材７を保持する軸受保持部材９とを備え、軸受保持部材９は、薄板状のバネ鋼板から形成され、軸受部材７を保持する軸受保持部９ａと、軸受保持部９ａから径方向外方へ向かって螺旋状に延設された３本の腕部９ｂと、軸受保持部９ａの径方向外方で腕部９ｂに連設された外周部９ｃとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸の外周側に永久磁石が固定されたロータが、ステータ内部で回転する小型モータに関するものである。

ＣＤ、ＤＶＤプレーヤに用いられる光ヘッド装置といった被移動体の駆動アクチュエータ等に使用される小型モータとして、回転軸の外周側に永久磁石が固定されたロータが、永久磁石に径方向で対向する極歯を有するステータの内部で回転するステッピングモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたステッピングモータでは、図３に示すように、ロータ１２０は、回転軸１２１と、回転軸１２１の反出力端となる基端１２１ａ側に固定された永久磁石１２２を備えている。また、ステータ１３０は、コイルが巻回された第１のボビン１４２を上下から挟むように配置された第１の外ステータコア１４１、および第１の内ステータコア１４３と、コイルが巻回された第２のボビン１５２を上下から挟むように配置された第２の内ステータコア１５３、および第２の外ステータコア１５１とを備えている。

回転軸１２１の基端１２１ａ側では、第２の外ステータコア１５１のモータ軸線方向（スラスト方向）における外側の面に取り付けた樹脂製又は金属製の環状の軸受保持部材１９５によって、軸受部材１９１がスラスト方向に移動自在に保持されている。また、軸受保持部材１９５の内周面と軸受部材１９１の外周面との間には間隙が設けられており、軸受部材１９１は、軸受保持部材１９５の内周側でラジアル方向にも移動自在となっている。

軸受保持部材１９５のスラスト方向における外側の面には薄板状の端板１６０が取り付けられており、この端板１６０に構成した板バネ１６１によって、回転軸１２１が、軸受部材１９１および鋼球１６３を介して出力端に向けて付勢されている。回転軸１２１の基端１２１ａには、鋼球１６３を保持するすり鉢状の鋼球保持孔が設けられているとともに、軸受部材１９１にも、鋼球１６３を保持するすり鉢状の鋼球保持孔が設けられており、回転軸１２１の基端１２１ａは、軸受部材１９１の中心で鋼球を介してラジアル方向及びスラスト方向に支持されるようになっている。

このように構成された図３のステッピングモータでは、軸受部材１９１が、軸受保持部材１９５の内周側をスラスト方向に移動するため、スラスト方向でのモータのノイズの発生が防止されるとともに、回転軸１２１の基端１２１ａが軸受部材１９１の中心でラジアル方向にも支持される構成であるため、ラジアル方向でのノイズの発生も防止されている。

また、特許文献１では、図４に示すように、第２の外ステータコア１５１の内周側に軸受部材１９１が固着され、第２の外ステータコア１５１のスラスト方向における外側の面に薄板状の端板１６０が取り付けられたステッピングモータも開示されている。このステッピングモータでは、軸受部材１９１が貫通した軸受孔を備えており、この軸受孔に、回転軸１２１の基端１２１ａ側が挿通されて、ラジアル方向に支持されている。また、回転軸１２１の基端１２１ａが半球面状に形成されており、端板１６０に形成された板バネ１６１によって、回転軸１２１の基端１２１ａがスラスト方向に支持されている。

このように構成された図４のステッピングモータでは、回転軸１２１が、軸受部材１９１の軸受孔の内周側をスラスト方向に移動するため、スラスト方向でのノイズの発生が防止されている。
特開２００３−３３３７９４号公報

図３に示すステッピングモータは、回転軸１２１の基端１２１ａをラジアル方向及びスラスト方向に支持した軸受部材１９１が軸受保持部材１９５の内周側をスラスト方向に移動する構成であるため、ラジアル方向及びスラスト方向で生じるノイズを防止できる点で利点がある。しかしながら、軸受保持部材１９５では、その構造上、モータ軸線方向の厚さを２ｍｍ程度、確保する必要があり、昨今のステッピングモータの小型化の要求に応えることができない。

一方、図４に示すステッピングモータでは、第２の外ステータコア１５１に薄板状の端板１６０が直接取り付けられていることから、ステッピングモータの小型を図ることができる点で利点がある。しかしながら、軸受部材１９１の軸受孔に回転軸１２１の基端１２１ａ側が挿通され、回転軸１２１の基端１２１ａが板バネ１６１によって、スラスト方向にのみ支持されているため、軸受部材１９１と回転軸１２１との軸受隙間では、ロータ１２０の回転時の負荷状況によって、軸受部材１９１の内周面と回転軸１２１の外周面とがぶつかって、ラジアル方向でいわゆるタタキノイズが発生する。このタタキノイズは、軸受部材１９１と回転軸１２１との軸受隙間を小さくすれば、低減させることも可能であるが、図４に示すステッピングモータでは、構造上、タタキノイズの発生を防止することはできない。

そこで、本発明の課題は、回転軸と軸受部材との間で生じうるラジアル方向でのタタキノイズの発生を防止しつつ、小型化を図ることが可能な構成を備えたモータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸と該回転軸の外周側に固定された永久磁石とを有するロータと、前記永久磁石に径方向で対向する極歯を有するステータとを備えた小型モータにおいて、前記小型モータは、さらに、前記回転軸の反出力端となる基端をラジアル方向及びスラスト方向に支持する軸受部材と、該軸受部材を保持する軸受保持部材とを備え、前記軸受保持部材は、薄板状の弾性部材から形成されるとともに、前記軸受部材を保持する軸受保持部と、該軸受保持部から径方向外方へ向かって螺旋状に延設された腕部と、前記軸受保持部の径方向外方で前記腕部に連設され前記ステータに固定された外周部とを備えることを特徴とする。

本発明では、回転軸の反出力端となる基端をラジアル方向及びスラスト方向に支持する軸受部材と、軸受部材を保持する軸受保持部材とを備えているため、軸受部材と回転軸との軸受隙間でのタタキノイズの発生を防止することができる。また、軸受保持部材が、薄板状の弾性部材から形成されているため、軸受部材を軸受保持部材で保持する構成を採用しても、モータの小型化を図ることができる。

特に、本発明では、軸受保持部材が、軸受部材を保持する軸受保持部と、軸受保持部から径方向外方へ向かって螺旋状に延設された腕部と、軸受保持部の径方向外方で腕部に連設されステータに固定された外周部とを備えている。腕部が軸受保持部から螺旋状に延設され外周部に連設されているため、腕部の長さの確保することができ、腕部での撓み量を確保できる。そのため、薄板状の弾性部材から軸受保持部材を形成しても、軸受保持部で保持される軸受部材をスラスト方向に移動可能に保持することができる。従って、スラスト方向で生じうるノイズの発生も防止することができる。

本発明において、前記軸受保持部材は、前記腕部を３本以上備えていることが好ましい。このように構成すると、腕部での撓み量を確保するために、腕部を軸受保持部から螺旋状に延設して腕部の長さを確保する構成を採用しても、３本以上の腕部で軸受保持部を支持するため、スラスト方向及びラジアル方向での軸受部材の支持強度を確保することができる。

本発明において、前記小型モータは、さらに、前記軸受保持部材の損傷を防止するため、前記ロータのスラスト方向への移動量を規制する規制部材を備えることが好ましい。この場合には、薄板状の軸受保持部材が撓みすぎによって損傷することを防止することができる。

以上のように本発明の小型モータでは、回転軸の基端をラジアル方向及びスラスト方向に支持する軸受部材と、軸受部材を保持する軸受保持部材とを備えているため、軸受部材と回転軸との軸受隙間でのタタキノイズの発生を防止することができる。また、軸受保持部材が、薄板状の弾性部材から形成されているため、軸受部材を軸受保持部材で保持する構成を採用しても、モータの小型化を図ることができる。特に、本発明では、腕部が軸受保持部から螺旋状に延設され外周部に連設されているため、腕部の長さの確保することができ、腕部での撓み量を確保できる。そのため、薄板状の弾性部材から軸受保持部材を形成しても、軸受保持部で保持される軸受部材をスラスト方向に移動可能に保持することができる。従って、スラスト方向で生じうるノイズの発生も防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

（小型モータの構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる小型モータを示す側面断面図である。図２は、図１に示す小型モータの軸受保持部材を示す平面図である。

本形態にかかる小型モータ１は、いわゆるＰＭ型のステッピングモータであり、回転軸２１と円筒状の永久磁石２２とを有するロータ２と、永久磁石２２に径方向で対向する極歯６を有するステータ３と、回転軸２１の出力側でステータ３に固定された地板１０とを備えている。また、ステータ３の反出力側（回転軸２１の基端２１ｂ側）には、ロータ２のスラスト方向の移動量を規制する規制部材８と軸受保持部材９とが設けられており、軸受保持部材９によって軸受部材７がスラスト方向に移動可能に保持されている。

ロータ２を構成する回転軸２１では、出力端２１ａ及び反出力端である基端２１ｂがともに半球面状に形成されている。出力端２１ａは、小型モータ１が使用される上位装置の設けられた図示を省略する軸受部材によってラジアル方向及びスラスト方向に支持可能となっている。また、回転軸２１の出力端２１ａ側には、ギア１１が圧入等の固定手段によって固定されている。さらに、回転軸２１の基端２１ｂ側の外周には、永久磁石２２が固定されている。

永久磁石２２の反出力側端面の中心には、凹部２２ａが形成されている。凹部２２ａの径方向寸法は、軸受部材７の径方向寸法よりも大きくなっており、軸受部材７は、スラスト方向で凹部２２ａを出入可能になっている。

ステータ３は、第１のステータ組４と第２のステータ組５とから構成されており、これらのステータ組４、５が軸方向に重なるように配置されている。第１のステータ組４は、第１の外ステータコア４１と、コイルが巻回された第１のボビン４２と、第１のボビン４２を第１の外ステータコア４１との間に挟む第１の内ステータコア４３とから構成され、回転軸２１の出力側に位置している。第１のボビン４２の内周側には、第１の外ステータコア４１及び第１の内ステータコア４３のそれぞれに形成された複数の極歯６が周方に隣接するように配置されている。

第２のステータ組５は、第２の外ステータコア５１と、コイルが巻回された第２のボビン５２と、第２のボビン５２を第２の外ステータコア５１との間に挟む第２の内ステータコア５３とから構成され、回転軸２１の反出力側に位置している。第２のボビン５２の内周側には、第２の外ステータコア５１及び第２の内ステータコア５３のそれぞれに形成された複数の極歯６が周方向に隣接するように配置されている。

ロータ２のスラスト方向の移動量を規制する規制部材８は、樹脂製のリング状部材であり、ステータ３を構成する第２の外ステータコア５１のスラスト方向における外側の面に取り付けられている。この規制部材８は、内周側には、回転軸２１の出力側へ向かってスラスト方向へ突出する移動規制部８ａが形成されている。この移動規制部８ａは、永久磁石２２の反出力側端面と当接可能な当接部８ｂを備えている。この当接部８ｂに永久磁石２２の反出力側端面が当接することで、ロータ２のスラスト方向への移動量が規制され、軸受保持部材９の損傷が防止されるようになっている。

軸受保持部材９は、薄板状の弾性部材、例えばステンレス製のバネ鋼板から形成された円盤状の部材であり、軸受部材７を保持する軸受保持部９ａと、軸受保持部９ａから径方向外方へ向かって螺旋状に延設された腕部９ｂと、軸受保持部９ａの径方向外方で腕部９ｂに連設された外周部９ｃとを備えている（図２参照）。この軸受保持部材９の厚さは例えば、０．８ｍｍである。

軸受保持部９ａは、軸受保持部材９の中心部に位置しており、略リング状に形成されている。軸受保持部９ａの中心部は、軸受部材７を保持する保持孔９ｄとなっている。

本形態では、軸受保持部９ａから３本の腕部９ｂが、約１２０°の等角度ピッチで延設されており、この腕部９ｂは、軸受保持部９ａから径方向外方へ放射状にわずかに延設された円周方向に比較的肉厚の肉厚部９ｂ１から径方向外方へ向かって螺旋状に延設されている。より具体的には、肉厚部９ｂ１から円周方向に約１５０°の角度で腕部９ｂが螺旋状に延設されている。この腕部９ｂは、径方向で内側と外側から挟み込むように螺旋状に形成された３つの肉盗み部９ｅが、プレス加工によって打ち抜かれることで形成されている。尚、この肉盗み部９ｅの円周方向の一端側は、腕部９ｂと外周部９ｃとの接続部における円周方向の肉厚を確保することでこの接続部の強度を確保するため、二股状に形成されている。

外周部９ｃは、腕部９ｂよりもさらに外周側に位置しており、略リング状に形成されている。外周部９ｃの内周側に３本の腕部９ｂが連設され、外周側が、規制部材８を介してステータ３を構成する第２の外ステータコア５１のスラスト方向における外側の面に取り付けられている。

本形態では、図１に示すように、軸受保持部材９の腕部９ｂが反出力側へ撓んだ状態で、小型モータ１は、使用される上位装置に搭載されるようになっており、軸受保持部材９の付勢力によって、軸受部材７には出力側に与圧がかかるようになっている。また、本形態では、上述のように、規制部材８によって、撓みすぎによる軸受保持部材９の損傷、例えば、塑性変形が防止されるようになっている。

軸受部材７は、樹脂で形成された有底円筒状の部材であり、軸受保持部材９の保持孔９ｄに保持されている。この軸受部材７によって、回転軸２１の基端２１ｂ側が支持されるようになっている。より具体的には、軸受部材７の内周面７ａは、回転軸２１の基端２１ｂ側をラジアル方向に支持するように構成されている。また、軸受部材７の内周側底面７ｂは、約１５０°のテーパ面を有するすり鉢状に形成されており、半球面状に形成された回転軸２１の基端２１ｂをラジアル方向及びスラスト方向に支持するように構成されている。尚、軸受部材７の内周面７ａと回転軸２１の外周面との間には軸受隙間が形成されている。

軸受部材７は、軸受保持部材９の保持孔９ｄに保持された状態で、腕部９ｂがスラスト方向に撓むことで、スラスト方向に移動可能になっている。尚、軸受部材７が出力側へ移動する際には、永久磁石２２の凹部２２ａへ軸受部材７の一部が入り込むことになる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の小型モータ１では、軸受保持部材９によって保持された軸受部材７の内周側底面７ｂがすり鉢状に形成され、半球面状に形成された回転軸２１の基端２１ｂがラジアル方向及びスラスト方向に支持されるようになっている。そのため、軸受部材７の内周面７ａと回転軸２１との軸受隙間でのタタキノイズの発生を防止することができる。

また、軸受保持部材９は、薄板状のバネ鋼板から形成され、規制部材８を介してステータ３を構成する第２の外ステータコア５１のスラスト方向における外側の面に取り付けられている。そのため、軸受部材７を軸受保持部材９で保持する構成を採用しても、小型モータ１を軸方向で小型化することができる。尚、軸受部材７が出力側へ移動する際には、永久磁石２２の凹部２２ａへ軸受部材７の一部が入り込むようになっているため、さらに、軸方向で小型化を図ることも可能となっている。

特に、本形態では、軸受保持部材９が、軸受部材７を保持する軸受保持部９ａと腕部９ｂと外周部９ｃとを備えており、腕部９ｂが軸受保持部９ａから螺旋状に延設され外周部９ｃに連設されている。そのため、腕部９ｂの長さの確保することができ、腕部９ｂでの撓み量を確保できる。従って、薄板状のバネ鋼板から軸受保持部材９を形成しても、軸受保持部９ａで保持される軸受部材７をスラスト方向に移動可能に保持することができ、スラスト方向で生じうるノイズの発生も防止することができる。

本形態では、軸受保持部材９は、腕部９ｂを３本備えている。そのため、腕部９ｂでの撓み量を確保するために、腕部９ｂを軸受保持部９ａから螺旋状に延設して腕部９ｂの長さを確保する構成を採用しても、３本の腕部９ｂで軸受保持部９ａを支持するため、スラスト方向及びラジアル方向での軸受部材７の支持強度を確保することができる。特に、本形態では、軸受保持部９ａから３本の腕部９ｂが、約１２０°の等角度ピッチで延設されているため、ラジアル方向において軸受部材７を確実に支持することができる。

本形態では、小型モータ１は、軸受保持部材９の損傷を防止するためにロータ２のスラスト方向への移動量を規制する規制部材８を備えている。そのため、薄板状の軸受保持部材９が撓みすぎによって損傷することを防止できる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。例えば、上述した形態では、ロータ２のスラスト方向の移動量を規制する規制部材８は、反出力側に設けられていたが、出力側に設け、ロータ２の反出力側への移動量を規制するようにしても良い。また、軸受保持部材９が所定のバネ強度を有する場合には、必ずしも規制部材８を設ける必要はない。規制部材８を設けない場合には、軸受保持部材９が直接、第２の外ステータコア５１に取り付けられることになり、軸方向において、さらに、小型モータ１の小型化を図ることができるようになる。

また、腕部９ｂの本数は３本には限定されない。但し、ラジアル方向で軸受部材７を確実に支持するためには、軸受保持部材９は、３本以上の腕部９ｂを備えていることが好ましい。

さらに、小型モータ１は、回転軸２１にギア１１が固定されたものには限定されず、回転軸２１の出力側にリードスクリューが形成されたものであっても良い。また、上述した形態では、小型モータ１自体は軸受部材７を反出力側に備えた片持ちタイプのものであったが、出力側に軸受部材を備えた両持ちタイプのものであっても本発明を適用することは可能である。

本発明の実施の形態にかかる小型モータを示す側面断面図である。図１に示す小型モータの軸受保持部材を示す平面図である。従来技術にかかる小型モータを示す側面断面図である。従来技術にかかる小型モータを示す側面断面図である。

符号の説明

１小型モータ
２ロータ
２１回転軸
２１ｂ基端
２２永久磁石
３ステータ
４第１のステータ組
５第２のステータ組
６極歯
７軸受部材
８規制部材
９軸受保持部材
９ａ軸受保持部
９ｂ腕部
９ｃ外周部

Claims

回転軸と該回転軸の外周側に固定された永久磁石とを有するロータと、前記永久磁石に径方向で対向する極歯を有するステータとを備えた小型モータにおいて、
前記小型モータは、さらに、前記回転軸の反出力端となる基端をラジアル方向及びスラスト方向に支持する軸受部材と、該軸受部材を保持する軸受保持部材とを備え、
前記軸受保持部材は、薄板状の弾性部材から形成されるとともに、前記軸受部材を保持する軸受保持部と、該軸受保持部から径方向外方へ向かって螺旋状に延設された腕部と、前記軸受保持部の径方向外方で前記腕部に連設され前記ステータに固定された外周部とを備えることを特徴とする小型モータ。
前記軸受保持部材は、前記腕部を３本以上備えていることを特徴とする請求項１記載の小型モータ。
前記小型モータは、さらに、前記軸受保持部材の損傷を防止するため、前記ロータのスラスト方向への移動量を規制する規制部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の小型モータ。