JP2014147277A

JP2014147277A - モータ及び光学機器

Info

Publication number: JP2014147277A
Application number: JP2013016122A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shintani; 直樹新谷
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-08-14

Abstract

【課題】小型化と高トルク化との両立を妨げずに、静音性を向上すること。
【解決手段】本発明のモータはロータと、前記ロータの軸部の一方端側を支持する第１軸受部と、前記ロータの軸部の他方端側を支持する第２軸受部と、前記第１軸受部と前記ロータとの間に介装され、前記ロータをスラスト方向に常時付勢する弾性体と、を備え、前記第１軸受部は、前記弾性体が挿入される凹部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明はステッピングモータ等のモータに関する。

モータ駆動中にロータがスラスト方向に暴れるとたたき音が発生する。そこで、静音性を向上すべく、ロータに対してスラスト方向に予圧を与える機構を備えたモータが提案されている。例えば、特許文献１には、ロータに凹部を設けてコイルバネを装填し、ロータをスラスト方向に付勢するモータが開示されている。

実公平４−２８２２２号公報

特許文献１の構成ではロータに凹部の形成スペースを確保する必要がある。このため、例えば、ロータ側にマグネットを設けたモータにおいては、凹部の形成スペース分だけマグネットの配置スペースが失われることになり、小型化と高トルク化との両立が困難となる。

本発明の目的は、小型化と高トルク化との両立を妨げずに、静音性を向上することにある。

本発明によれば、ロータと、前記ロータの軸部の一方端側を支持する第１軸受部と、前記ロータの軸部の他方端側を支持する第２軸受部と、前記第１軸受部と前記ロータとの間に介装され、前記ロータをスラスト方向に常時付勢する弾性体と、を備え、前記第１軸受部は、前記弾性体が挿入される凹部を有する、ことを特徴とするモータが提供される。

本発明によれば、小型化と高トルク化との両立を妨げずに、静音性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係るモータの断面図及びその部分拡大図。図１のモータの分解斜視図。別例のモータの断面図及びその部分拡大図。図３のモータの分解斜視図。（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、別例のモータの断面図。別例のモータの断面図。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係るモータＡの断面図及びその部分拡大図、図２はモータＡの分解斜視図である。モータＡは、例えば、光学機器としての光量調整装置における光量調整羽根や光学フィルタ等の構成部品の駆動に駆動源として好適に用いられるＰＭ型ステッピングモータ（小型モータ）であり、ロータ１、ステータ２、軸受部３及び４、取付板５、押え板６、弾性体７及び環状の滑り部材８、９を備える。なお、図１はロータ１の軸線を通る切断面の断面図である。

ロータ１は、軸部１０と、軸部１０の周囲に同軸で固定されたマグネット１１とを備える。軸部１０は、例えば、ステンレス等の非磁性材料のシャフトであり、軸受部３及び４に回転自在に支持されている。本実施形態の場合、軸部１０の一方端１０ａ側の部分は、駆動対象物に取り付けられ、他方端１０ｂはモータＡ内に収容される。マグネット９は、円筒状をなし、周方向に交互に異なる極に着磁されている。

ステータ２は、ロータ１の周囲、特にマグネット１１の周囲に設けられており、アウトヨーク２１、２２と、インヨーク２３、２４と、励磁コイル２５、２６とを備える。アウトヨーク２１、２２は、例えば、軟磁性材からなり、周方向に配設された複数の櫛歯２１ａ、２２ａを有する。インヨーク２３、２４は、例えば、軟磁性材からなり、周方向に配設された複数の櫛歯２３ａ、２４ａを有する。組立状態においては、櫛歯２１ａと２３ａとが周方向に交互に位置し、また、櫛歯２２ａと２４ａとが周方向に交互に位置することになる。

励磁コイル２５はアウトヨーク２１とインヨーク２３との間に、励磁コイル２６はアウトヨーク２２とインヨーク２４との間に、それぞれ装着され、これらヨークを励磁させる。

軸受部３は軸部１０の一方端１０ａ側を支持し、軸受部４は軸部１０の他方端１０ｂ側を支持する。本実施形態の場合、軸受部３及び４は滑り軸受であり、マグネット１１の周面と櫛歯２１ａ〜２４ａとが所定のギャップを有した状態でロータ１を回転自在に支持する。

軸受部３は、一方端１０ａ側の外側端面３０と、マグネット１１側の内側端面３１とを有し、これらの間を、軸部１０が挿通する軸孔３２が貫通している。外側端面３０と内側端面３１とは軸部１０の軸方向で互いに反対側の端面となっている。外側端面３０側は相対的に大径とされたフランジ部となっており、内側端面３１側は相対的に小径とされてアウトヨーク２２及び取付板５の開口部５１に挿入される。この小径部の周面にはカシメ部３ａを複数有しており、軸受部３がカシメ部３ａによって取付板５に固定される。また、カシメ部３ａは、アウトヨーク２２の櫛歯２２ａと櫛歯２２ａとの間の切り欠きに挿入されてアウトヨーク２２に嵌合される。

軸受部３の内側端面３１は、マグネット１１の端面に対向しており、内側端面３１に凹部３３が形成されている。凹部３３は本実施形態の場合、軸孔３２と同軸の断面円形状となっている。

凹部３３には弾性体７が挿入される。弾性体７は本実施形態の場合、コイルバネであるが、ゴム等、他の種類の弾性体でもよい。弾性体７は、軸受部３とロータ１との間に介装され、ロータ１をスラスト方向に常時付勢する予圧機構である。より詳しくは、弾性体７は、軸部１０ａが挿通すると共に、マグネット１１の端面と凹部３３の底面との間に配設されており、マグネット１１に対して、ロータ１を軸受部４側へ常時付勢する。

本実施形態の場合、軸受部３のマグネット１１側の内側端面３１の外径の直径Ｌ１が、マグネット１１の直径Ｌ２よりも大径である。これは、弾性体７の配置に必要な凹部３３のスペース確保に寄与する。なお、本実施形態では、マグネット１１の両端面には、軸部１０とマグネット１１を固着させるために接着剤溜り用の比較的小さな溝を設けてあるが、例えば、トルク向上のためにマグネット１１に対して接着剤溜り用の溝を設けなくてもよい。

本実施形態の場合、弾性体７とマグネット１１との間には滑り部材８が、弾性体７と凹部３３の底面との間には滑り部材９が、それぞれ介装されている。滑り部材８及び９は、例えば、ワッシャであり、軸部１０が挿通している。これらは、弾性体７とマグネット１１とが、或いは、弾性体７と凹部３３の底面とが、直接接触して摩耗することを防止する。また、弾性体７がマグネット１１と共に回転してしまって、ロータ１のイナーシャが増大することを防止する。
また、凹部33の内周壁の直径は、軸受部３の外径の直径Ｌ１以下で、コイルバネ及びワッシャの外周部と接触を避ける大きさであり、具体的には、コイルバネの内径とシャフト外径の差を、コイルバネの外径に足した大きさ以上である。すなわち、凹部３３内に突出したロータ１の軸部１０と凹部３３の内壁との間で弾性体７を収容する収容空間が形成されており、弾性体７は、その収容空間内においてロータ１の軸部１０のみに当接可能となる。これにより、弾性体７が軸受部３（詳細には凹部３３の内壁）に対して不必要に接触して磨耗することを有効に防ぐことができる。

本実施形態の場合、外側端面３０には、軸孔３２に通ずる溝部３４が形成されている。溝部３４は本実施形態の場合、軸孔３２と同軸の円錐台形状をなしている。この溝部３４は軸孔３２から潤滑油が染み出す場合に油溜まりとなって外部への漏出を抑制できる。

軸受部４は軸部１０が挿通する軸孔４２を有している。また、軸受部４の周面には突起部４ａを複数有しており、アウトヨーク２１の櫛歯２１ａと櫛歯２１ａとの間の切り欠きに挿入されてアウトヨーク２１に嵌合される。

押え板６はアウトヨーク２１の端面に固定され、モータＡの底面を構成する。押え板６は軸部１０の他方端１０ｂがスラスト方向に当接する当接部材となっている。他方端１０ｂは球面状をなしており、押え板６に点接触する。これにより、摩擦を低下させながら、弾性体７によりスラスト方向に付勢されるロータ１の移動を押え板６で規制できる。

係る構成からなるモータＡでは、励磁コイル２５、２６が通電されるとインヨーク２３、２４とアウトヨーク２１、２２が励磁されて各櫛歯２１ａ〜２４ａに誘磁され、マグネット１１の着磁極と反発・吸引してトルクが発生する。これにより、ロータ１が励磁コイル２５、２６の通電に従って回転し、軸部１０から外部に駆動力を伝達する。その際、ロータ１は弾性体７の付勢によって常時押え板６へ付勢されているため、ロータ１がスラスト方向に暴れてたたき音が発生することを防止できる。

凹部３３が軸受部３に形成されているため、弾性体７の装填に関してマグネット１１の形状が制約されない。したがって、弾性体７の装填に関してモータＡの小型化と高トルク化との両立を妨げることを防止できる。

すなわち、軸受部３に凹部３３を設けたことで、高性能で且つ騒音が少ないモータを実現しながらも、モータ自体が大型化することを有効に防ぐことが可能となる。一般に、ロータマグネットの構造はモータのトルクに大きく影響する。従来技術のようにロータマグネット側に予圧機構用の凹部を設けた場合には、ロータマグネットの配置スペースが削減されたり、ロータマグネット自体を削ったりする必要があるため、トルクが低下することになる。これは、トルクを犠牲にした構造か、或いは、同サイズで高トルクを得ることが困難な構造と言える。

これに対し、本実施形態では、従来技術に比してトルク低下回避しながら弾性体７の設置場所を確保することができ、小型化、高出力化、静音化に優れたモータを得ることができる。また、従来技術のようにロータマグネットの一端部のみに弾性体７設置用に必要以上の溝部が存在せず、マグネットがスラスト方向で対称な形状あるから、モータのスラスト方向の磁気バランスが悪化して角度精度が悪化する事態も回避できる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、軸部１０の一方端１０ａ側を支持する軸受部３に凹部３３を設け、弾性体７を配置したが、他方端１０ｂ側を支持する軸受部４に凹部を設け、弾性体７を配置してもよい。図３及び図４はその一例を示す。図３は本発明の別の実施形態に係るモータＢの断面図及びその部分拡大図、図４はモータＢの分解斜視図である。モータＢはＰＭ型ステッピングモータであり、図３及び図４において、モータＡと同じ構成及び同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

モータＢでは、軸受部３には凹部３３は形成されておらず、滑り部材８は軸受部３の内側端面とマグネット１１の端面との間に介在している。

軸受部４は、他方端１０ｂ側の外側端面４０と、マグネット１１側の内側端面４１とを有し、これらの間を、軸部１０が挿通する軸孔４２が貫通している。外側端面４０側は相対的に大径とされたフランジ部となっており、内側端面４１側は相対的に小径とされてアウトヨーク２１及び押え板６の開口部６１に挿入される。この小径部の周面にはカシメ部４ａを複数有しており、軸受部４がカシメ部４ａによって押え板６に固定される。また、カシメ部４ａは、アウトヨーク２１の櫛歯２１ａと櫛歯２１ａとの間の切り欠きに挿入されてアウトヨーク２２に嵌合される。

軸受部４の内側端面４１は、マグネット１１の端面に対向しており、内側端面４１に凹部４３が形成されている。凹部４３は本実施形態の場合、軸孔３２と同軸の断面円形状となっている。

凹部４３には弾性体７が挿入される。弾性体７は、軸部１０ａが挿通すると共に、マグネット１１の端面と凹部４３の底面との間に配設されており、マグネット１１に対して、ロータ１を軸受部３側へ常時付勢する。軸受部４のマグネット１１側の内側端面４１の外径の直径Ｌ３が、マグネット１１の直径Ｌ２よりも大径である。これは、弾性体７の配置に必要な凹部４３のスペース確保に寄与する。

弾性体７とマグネット１１との間には滑り部材８が、弾性体７と凹部４３の底面との間には滑り部材９が、それぞれ介装されており、弾性体７とマグネット１１とが、或いは、弾性体７と凹部４３の底面とが、直接接触して摩耗することを防止する。

係る構成からなるモータＢでは、ロータ１は弾性体７の付勢によって常時取付板５側へ付勢されているため、ロータ１がスラスト方向に暴れてたたき音が発生することを防止でき、モータＡと同様の効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
上記第１実施形態では、軸部１０の他方端１０ｂを押え板６に当接させることでロータ１のスラスト方向の一方向の移動を規制する構成としたが、別の規制構造を採用することもできる。

図５（Ａ）はその一例を示す。図５（Ａ）は本発明の別の実施形態に係るモータＣの断面図である。モータＣはＰＭ型ステッピングモータであり、図５（Ａ）において、モータＡと同じ構成及び同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

モータＣでは、押え板６に軸部１０以上で軸受部４よりも小径の直径を有する開口部６２が形成されている。また、軸受部４とマグネット１１との間には、軸部１０が挿通する環状の滑り部材８’が介在している。以上の構成で、ロータ１が押え板６側に移動することを規制している。

図５（Ｂ）は別の例を示す。図５（Ｂ）は本発明の別の実施形態に係るモータＤの断面図である。モータＤはＰＭ型ステッピングモータであり、図５（Ｂ）において、モータＡと同じ構成及び同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

モータＤでは、軸受部４が上記第２実施形態と同様に押え板６の開口部６１に嵌合する構成となっている。軸受部４とマグネット１１との間には、軸部１０が挿通する環状の滑り部材８’が介在している。以上の構成で、ロータ１が押え板６側に移動することを規制している。

＜第４実施形態＞
上記第１実施形態と上記第２実施形態とを組み合わせ、ロータ１をスラスト方向で互いに逆方向に付勢する構成も採用できる。図６はその一例を示す。図６は本発明の別の実施形態に係るモータＥの断面図である。モータＥはＰＭ型ステッピングモータであり、図６において、モータＡ及びモータＢと同じ構成及び同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

モータＥでは、軸受部３及び４に、それぞれ、凹部３４、凹部４４が設けられており、弾性体７もそれぞれ装填されている。ロータ１は、２つの弾性体７によってスラスト方向の双方向に付勢される。これにより、ロータ１がスラスト方向に暴れてたたき音が発生することを防止できる。

＜第５実施形態＞
上記各実施形態ではＰＭ型ステッピングモータに本発明を適用した例について説明したが、本発明は他の種類のモータにも適用可能であり、ロータに電機子を設けたモータにも適用可能である。

Claims

ロータと、
前記ロータの軸部の一方端側を支持する第１軸受部と、
前記ロータの軸部の他方端側を支持する第２軸受部と、
前記第１軸受部と前記ロータとの間に介装され、前記ロータをスラスト方向に常時付勢する弾性体と、を備え、
前記第１軸受部は、前記弾性体が挿入される凹部を有する、
ことを特徴とするモータ。
前記ロータは前記軸部の周囲に設けられたマグネットを有し、
前記弾性体は前記マグネットの端面と前記凹部の底面との間に配設される、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記第１軸受部の前記マグネット側の端面が、前記マグネットよりも大径の外径を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
前記第１軸受部は、
前記マグネット側の前記端面と反対側である外側端面を有し、
前記外側端面に、前記第１軸受部の軸孔に通ずる溝部を形成した、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記軸部の前記他方端とスラスト方向に当接する当接部材を備え、
前記他方端が球面状をなしている、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記第２軸受部と前記ロータとの間に介装され、前記弾性体とは逆方向で前記ロータをスラスト方向に常時付勢する別の弾性体を備え、
前記第２軸受部は、前記別の弾性体が挿入される凹部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記第２軸受部と、前記マグネットとの間に環状の滑り部材を設けた、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
前記凹部の前記底面と前記弾性体との間、及び、前記マグネットの前記端面と前記弾性体との間、にそれぞれ、環状の滑り部材を設けた、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
前記凹部内に突出した前記ロータの軸部と前記凹部の内壁との間で前記弾性体を収容する収容空間が形成され、前記弾性体は、前記収容空間内において前記ロータの軸部のみに当接可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のモータを構成部品の駆動源として備えたことを特徴とする光学機器。