JP2014241686A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の反出力側の端部を反出力側ラジアル軸受部材の軸孔から反出力側に突出させた場合でも、モータの軸線方向の寸法を短くすることができるモータを提供すること。
【解決手段】ステッピングモータ１において、固定体２に用いた反出力側ラジアル軸受部材８には、回転軸１２を支持する軸孔８５を備えた軸受部８３と、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４に重なるフランジ部８２と、反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端部で出力側Ｌ１に向けて凹み、底部８０１で軸孔８５が開口する凹部８０とが形成されている。軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０は、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４より出力側Ｌ１に位置し、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、凹部８０内で軸孔８５から反出力側Ｌ２に向けて突出し、固定体２の反出力側Ｌ２の端部より出力側Ｌ１に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータの回転軸が反出力側ラジアル軸受部材によって支持されたモータに関するものである。

ステッピングモータは、回転軸の外周面に永久磁石を備えたロータと、永久磁石の外周面に対向する複数の極歯が周方向に配置された筒状のステータとを有しており、反出力側には、回転軸を支持する反出力側ラジアル軸受部材が設けられている。かかる反出力側ラジアル軸受部材として、有底の軸孔で回転軸を支持する部材を用いたタイプのステッピングモータ（特許文献１参照）と、貫通孔からなる軸孔で回転軸を支持する部材を用いたタイプのステッピングモータ（特許文献２参照）とがある。後者の場合、回転軸の反出力側の端部は、モータ本体の反出力側の端部から反出力側に突出した構造とされている。

特開２０１３−２７１８５号公報 特開２０１１−７８１５２号公報

ステッピングモータでは、回転軸においてステータより出力側に向けて突出する部分にギヤ等の円筒状の従動部材を出力側の端部から圧入により嵌めることがあるが、その場合、回転軸には反出力側に向かう大きな力が加わる。しかしながら、特許文献１に記載のモータでは、回転軸の反出力側の端部より反出力側に軸受部材や板バネ部が存在するため、回転軸の反出力側の端部を治具等によって直接、支持することができないという問題点がある。これに対して、特許文献２に記載のモータでは、回転軸の反出力側の端部を治具等によって直接、支持することができる。

しかしながら、特許文献２に記載のステッピングモータでは、回転軸の反出力側の端部がモータ本体の反出力側の端部から反出力側に突出している分、ステッピングモータの軸線方向の寸法が長くなってしまうという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転軸の反出力側の端部を反出力側ラジアル軸受部材の軸孔から反出力側に突出させた場合でも、モータの軸線方向の寸法を短くすることができるモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るモータは、回転軸の外周面に永久磁石を備えたロータと、前記永久磁石の外周に配置された筒状のステータ、前記回転軸を回転可能に支持する反出力側ラジアル軸受部材、および該反出力側ラジアル軸受部材を前記ステータとの間に保持する反出力側端板を備えた固定体と、を有し、前記反出力側ラジアル軸受部材には、前記回転軸の外周面をラジアル方向で支持する軸孔を備えた軸受部と、前記軸受部より反出力側でラジアル方向外側に向けて突出して前記ステータの反出力側の端部に重なるフランジ部と、当該反出力側ラジアル軸受部材の反出力側の端部で出力側に向けて凹み、底部で前記軸孔が開口する凹部と、が形成されており、前記軸受部の出力側の端部は、前記回転軸の軸線方向において前記ステータの反出力側の端部より出力側に位置し、前記回転軸の反出力側の端部は、前記凹部内で前記軸孔から反出力側に向けて突出し、前記軸線方向において前記固定体の反出力側の端部より出力側に位置することを特徴とする。

本発明において、反出力側ラジアル軸受部材では、反出力側の端部に出力側に向けて凹んだ凹部が形成されており、回転軸の反出力側の端部は、凹部内で軸孔から反出力側に向けて突出している。このため、回転軸の反出力側の端部は、固定体の反出力側の端部より出力側に位置する。しかも、反出力側ラジアル軸受部材の軸受部の出力側の端部は、ステータの反出力側の端部より出力側に位置する。このため、モータの軸線方向の寸法を短くすることができる。

本発明において、前記回転軸の反出力側の端部は、前記軸線方向に直交する平面からなることが好ましい。かかる構成によれば、回転軸においてステータより出力側に向けて突出する部分にギヤ等の従動部材を出力側の端部から嵌める際、回転軸の反出力側の端部を治具等によって直接、支持する際、安定した状態に支持することができる。

本発明において、前記回転軸において前記ステータより出力側に向けて突出する部分には、該回転軸と一体に回転する従動部材が嵌められている構成を採用することができる。このような構成を採用する場合、回転軸においてステータより出力側に向けて突出する部分にギヤ等の従動部材を出力側の端部から嵌めるが、その際、回転軸の反出力側の端部を治具等によって直接、支持することができる。

本発明において、前記永久磁石の反出力側の端部には、前記回転軸の周りで出力側に向けて凹む環状凹部が形成され、前記軸受部の少なくとも出力側の端部は、前記環状凹部の内側に位置することが好ましい。かかる構成によれば、モータの軸線方向の寸法をさらに短くすることができる。

本発明において、前記環状凹部の底部および前記軸受部の出力側の端部は、前記軸線方向に直交する平面になっており、前記回転軸には、前記環状凹部の内側に環状部材が装着されている構成を採用することができる。

本発明において、前記ロータを反出力側に向けて付勢する付勢部材を備え、前記環状部材は、前記環状凹部の底部および前記軸受部の出力側の端部と接していることが好ましい。

本発明において、前記環状凹部の底部は、前記軸受部の出力側の端部より面積が広いことが好ましい。

本発明において、前記ステータでは、前記永久磁石の外周面に対向する複数の極歯が周方向に配置されており、前記ロータに加わる第１摺動負荷をＴａとし、前記ロータに作用するディテントトルクをＴｄとし、前記ロータが前記ステータから受ける動トルクをＴｅとしたとき、前記第１摺動負荷Ｔａ、前記ディテントトルクＴｄ、および前記動トルクＴｅは、以下の式で示す関係
Ｔｄ＜Ｔａ＜Ｔｅ
を満たしていることが好ましい。かかる構成によれば、ステータへの励磁電流の供給を停止して、ロータを所定の位置に停止させようとした際、ロータの永久磁石とステータの極歯との間の磁気吸引力（ディテントトルク）がロータに加わった場合でも、第１摺動負荷によって、ロータが所定位置で停止する。それ故、ロータの停止位置の精度を高めることができる。また、第１摺動負荷は、ロータがステータから受ける動トルクより小さいため、ロータの回転駆動には支障がない。

本発明において、前記第１摺動負荷Ｔａのうち、前記環状部材と前記軸受部との間の第２摺動負荷をＴｂとしたとき、前記第１摺動負荷Ｔａ、前記第２摺動負荷Ｔｂ、前記ディテントトルクＴｄ、および前記動トルクＴｅは、以下の式で示す関係
Ｔｄ＜Ｔｂ＜Ｔａ＜Ｔｅ
を満たしていることが好ましい。かかる構成によれば、第２摺動負荷を発生させるのに新たな部材を追加する必要がない。また、ロータの反出力側に向く面と固定体において出力側に向く面とを軸線方向で接触させるため、大きな摺動負荷が発生し、しかも摺動負荷のレベルが安定している。それ故、ロータに加わる第１摺動負荷を確実にディテントトルクより大で、動トルクより小さい条件に設定することができる。

本発明において、前記付勢部材は、コイルバネからなることが好ましい。かかる構成によれば、バネ定数が小さいので、安定した付勢力を発生させることができる。従って、安定した第２摺動負荷を発生させることができる。

本発明において、前記コイルバネは、前記回転軸を前記永久磁石より出力側で支持する出力側軸受部材と前記永久磁石との間に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、コイルバネを追加しても、モータの軸線方向の寸法を短くすることができる。

本発明において、反出力側ラジアル軸受部材では、反出力側の端部に出力側に向けて凹んだ凹部が形成されており、回転軸の反出力側の端部は、凹部内で軸孔から反出力側に向けて突出している。このため、回転軸の反出力側の端部は、固定体の反出力側の端部より出力側に位置する。しかも、反出力側ラジアル軸受部材の軸受部の出力側の端部は、ステータの反出力側の端部より出力側に位置する。このため、モータの軸線方向の寸法を短くすることができる。

本発明を適用したステッピングモータの断面図である。 本発明を適用したステッピングモータの外観等を示す斜視図である。 本発明を適用したステッピングモータの分解斜視図である。 本発明を適用したステッピングモータにおいてロータ等を外した状態を反出力側からみたときの分解斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータとして、ステッピングモータを例に説明する。なお、本発明を適用したステッピングモータにおいて、回転軸の軸線方向Ｌにおいて、回転軸が突出している側が「出力側Ｌ１」であり、回転軸が突出している側とは反対側が「反出力側Ｌ２」である。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したステッピングモータの断面図である。図２は、本発明を適用したステッピングモータの外観等を示す斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ステッピングモータを出力側からみたときの斜視図、反出力側からみたときの斜視図、およびステッピングモータから反出力側端板を外した状態を反出力側からみたときの斜視図である。図３は、本発明を適用したステッピングモータの分解斜視図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、ステッピングモータから反出力側端板と反出力側ラジアル軸受部材とを外した状態を出力側からみたときの分解斜視図、および反出力側からみたときの分解斜視図である。図４は、本発明を適用したステッピングモータにおいてロータ等を外した状態を反出力側からみたときの分解斜視図である。

図１〜図４に示すように、本形態のステッピングモータ１（モータ）は、回転軸１２の外周面に永久磁石１１を備えたロータ１０と、永久磁石１１の外周面に対向する筒状のステータ２０を備えた固定体２とを有している。永久磁石１１の外周面には、Ｎ極とＳ極が周方向において交互に配置されている。回転軸１２において、ステータ２０から出力側Ｌ１に突出する部分１２１には歯車等の筒状の従動部材１８が圧入により固着されている。永久磁石１１の出力側Ｌ１の端部には、反出力側Ｌ２側から出力側Ｌ１に向けて拡径しながら開口する段付きの環状凹部１１１が回転軸１２を囲むように形成されており、かかる環状凹部１１１の内部に設けられた接着剤１３によって、永久磁石１１と回転軸１２とが固定されている。本形態において、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、軸線方向Ｌに直交する平面になっている。

ステータ２０は、軸線方向Ｌに重ねて配置された一対のステータ組２１、２２を有しており、ステータ組２１、２２は各々、インシュレータ２１６、２２６に巻回されたコイル２１３、２２３と、インシュレータ２１６、２２６の軸線方向Ｌの両側に配置されたステータコア２１１、２１２、２２１、２２２とを備えている。ステータコア２１１は、インシュレータ２１６の出力側Ｌ１の面に被さる外ステータコアであり、ステータコア２１２は、インシュレータ２１６の反出力側Ｌ２の面に被さる内ステータコアであり、ステータコア２２１は、インシュレータ２２６の反出力側Ｌ２の面に被さる外ステータコアであり、ステータコア２２２は、インシュレータ２１６の出力側Ｌ１の面に被さる内ステータコアである。ステータコア２１１、２２１は、断面Ｕ字形状を有しており、外周側の筒状部によってモータケースが構成されている。

ステータ２０において、ステータコア２１１、２１２、２２１、２２２は各々、インシュレータ２１６、２２６の内周面に沿って起立する複数の極歯２１７、２２７を備えている。ステータ組２１を構成した状態で、ステータコア２１１に形成された極歯２１７は、ステータコア２１２に形成された極歯２１７の間に入り込み、ステータコア２１１に形成された極歯２１７とステータコア２１２に形成された極歯２１７とは、周方向に交互に配置された状態となる。また、ステータ組２２を構成した状態で、ステータコア２２１に形成された極歯２２７は、ステータコア２２２に形成された極歯２２７の間に入り込み、ステータコア２２１に形成された極歯２２７とステータコア２２２に形成された極歯２２７とは、周方向に交互に配置された状態となる。

インシュレータ２１６、２２６には端子台２１８、２２８が一体に形成され、かかる端子台２１８、２２８には端子２１９、２２９が設けられている。

固定体２において、ステータ２０の両端部のうち、出力側Ｌ１の端部２３には出力側端板２５が固定され、反出力側Ｌ２の端部２４には反出力側端板９が固定されている。本形態において、ステータ２０の出力側Ｌ１の端部２３は、ステータコア２１１の円環部からなり、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４は、ステータコア２２１の円環部からなる。

（出力側Ｌ１の軸受構造）
本形態では、出力側端板２５を利用して回転軸１２を出力側Ｌ１で回転可能に支持する出力側ラジアル軸受部材７が保持されており、出力側ラジアル軸受部材７は、回転軸１２において永久磁石１１より出力側Ｌ１に位置する部分を回転可能に支持している。より具体的には、出力側端板２５には穴２５１が形成されており、出力側ラジアル軸受部材７は、穴２５１に嵌った状態で出力側端板２５に保持されている。出力側ラジアル軸受部材７は、穴２５１に嵌った筒部７１と、筒部７１に対して出力側Ｌ１で拡径して筒部７１より大径のフランジ部７２とを有している。かかる出力側ラジアル軸受部材７は、フランジ部７２の反出力側Ｌ２の面が出力側端板２５の出力側Ｌ１の面に重なった状態で、筒部７１のうち、出力側端板２５の反出力側Ｌ２の面よりもさらに反出力側Ｌ２に突出した筒部７１の外縁を出力側端板２５の反出力側Ｌ２の面にかしめることにより固定されている。出力側ラジアル軸受部材７は、焼結含油軸受からなる。

（反出力側Ｌ２の軸受構造）
本形態では、反出力側端板９を利用して回転軸１２を反出力側Ｌ２で回転可能に支持する反出力側ラジアル軸受部材８が保持されており、反出力側ラジアル軸受部材８は、回転軸１２において永久磁石１１より反出力側Ｌ２に位置する部分を回転可能に支持している。

より具体的には、まず、反出力側ラジアル軸受部材８には、回転軸１２の外周面をラジアル方向で支持する軸孔８５を備えた軸受部８３と、軸受部８３より反出力側Ｌ２でラジアル方向外側に向けて突出してステータ２０の反出力側の端部２４に重なるフランジ部８２とが形成されている。

また、反出力側ラジアル軸受部材８には、軸受部８３の反出力側Ｌ２の端部で拡径する円盤部８１が形成されており、フランジ部８２は、円盤部８１の反出力側Ｌ２の端面８１０からラジアル方向外側に向けて突出している。

本形態において、フランジ部８２は、円盤部８１の反出力側Ｌ２の端面８１０からラジアル方向外側に向けて突出した３つの矩形板部８２１、８２２、８２３からなり、矩形板部８２１、８２２、８２３のラジアル方向内側部分は、円盤部８１の反出力側Ｌ２の端面８１０に形成された環状部８７によって繋がっている。

円盤部８１は、外径寸法がステータ２０の内径寸法よりわずかに小さく設定されている。このため、反出力側ラジアル軸受部材８に形成されたフランジ部８２の矩形板部８２１、８２２、８２３をステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４に重ねると、円盤部８１は、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部の内側に圧入されて嵌った状態となり、軸受部８３は、ステータ２０の内側のうち、円盤部８１よりさらに出力側Ｌ１に入り込む。

円盤部８１の外周縁には、周方向の２個所にラジアル方向外側に向けて小さく突出した凸部８１１が形成されており、円盤部８１をステータ２０の内側に嵌めた際、凸部８１１は、ステータコア２２１の極歯２２７の根元部分に形成された切り欠き２０８に嵌る。従って、反出力側ラジアル軸受部材８は、ステータコア２２１によって周方向で位置決めされる。

このように構成した反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端面の中央には、出力側Ｌ１に向けて凹んだ円形の凹部８０が形成されており、かかる凹部８０の内径寸法は、軸孔８５の内径寸法より大である。このため、軸受部８３は、凹部８０の底部８０１に相当する円形の板状部分に貫通孔からなる軸孔８５が形成された構造になっており、軸孔８５は、凹部８０の底部８０１の中央で反出力側Ｌ２に向けて開口している。従って、本形態において、軸受部８３は、反出力側ラジアル軸受部材８において軸孔８５が形成されている部分を意味し、軸受部８３の軸線方向Ｌの位置や寸法は、反出力側ラジアル軸受部材８において軸孔８５が形成されている範囲の位置や寸法によって規定されている。本形態において、反出力側ラジアル軸受部材８は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンの共重合樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂成形品からなる。なお、凹部８０は円形に限らず、矩形等であってもよい。

反出力側端板９は、外径寸法がステータ２０の外径寸法よりやや小さい円板状であり、反出力側ラジアル軸受部材８のフランジ部８２（矩形板部８２１、８２２、８２３）および環状部８７が嵌る開口部９０が形成されている。具体的には、開口部９０は、矩形板部８２１、８２２、８２３が嵌る矩形の開口部９０１、９０２、９０３が、環状部８７が嵌る円形の開口部９０４によって繋がった１つの開口部として形成されている。反出力側端板９において、開口部９０４の周りに位置する部分は、反出力側ラジアル軸受部材８の円盤部８１の反出力側Ｌ２の端面８１０に重なる。従って、反出力側端板９の外縁をステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４に溶接すると、反出力側ラジアル軸受部材８は、フランジ部８２がステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４に当接することによって出力側Ｌ１への移動が阻止される。また、反出力側ラジアル軸受部材８は、円盤部８１の反出力側Ｌ２の端面８１０が反出力側端板９の出力側Ｌ１の面に当接することによって反出力側Ｌ２への移動が阻止される。それ故、反出力側ラジアル軸受部材８は、反出力側端板９とステータ２０との間に挟まれて移動不能に保持された状態となる。

この状態で、反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端面と、反出力側端板９の反出力側Ｌ２の端面とは、軸線方向Ｌにおいて同一の位置にあり、固定体２の反出力側Ｌ２の端部を規定する。また、図１に示すように、軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０は、軸線方向Ｌにおいて、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４より寸法ｔ１１分だけ出力側Ｌ１に位置する。また、軸受部８３を構成する突部の根元部分（円盤部８１の出力側Ｌ１の面）は、軸線方向Ｌにおいて、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４より寸法ｔ１２分だけ出力側Ｌ１に位置する。また、軸受部８３において、軸孔８５の反出力側Ｌ２の端部（凹部８０の底部８０１）は、軸線方向Ｌにおいて、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４より寸法ｔ１３分だけ出力側Ｌ１に位置する。従って、本形態では、軸受部８３の全体が、軸線方向Ｌにおいて、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４より出力側Ｌ１に位置する。

また、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、凹部８０内で軸孔８５から反出力側Ｌ２に向けて突出し、軸線方向Ｌにおいて、固定体２の反出力側Ｌ２の端部（反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端部、および反出力側端板９の反出力側Ｌ２の端部）より寸法ｔ２分だけ出力側Ｌ１に位置する。このため、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、固定体２の反出力側Ｌ２の端部から反出力側Ｌ２に突出していない。本形態において、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、軸線方向Ｌにおいて、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４と略同一の位置にある。

（付勢部材４４および環状部材１５の構成）
本形態のステッピングモータ１において、出力側ラジアル軸受部材７とロータ１０との間には、回転軸１２を反出力側Ｌ２に付勢する付勢部材４４が配置されている。本形態において、付勢部材４４はコイルバネからなり、回転軸１２の周りに配置されている。付勢部材４４（コイルバネ）を配置するにあたって、本形態では、付勢部材４４の反出力側Ｌ２の端部は、永久磁石１１の環状凹部１１１の内部に収容されている。ここで、付勢部材４４の出力側Ｌ１の端部と出力側ラジアル軸受部材７の反出力側Ｌ２の端部７５との間には、回転軸１２に装着された環状のワッシャ４１が配置され、付勢部材４４の反出力側Ｌ２の端部と環状凹部１１１の段部との間には、回転軸１２に装着された環状のワッシャ４２が配置されている。従って、回転軸１２が回転したとき、ワッシャ４１と付勢部材４４の出力側Ｌ１の端部との間、およびワッシャ４２と付勢部材４４の反出力側Ｌ２の端部との間のうちの一方あるいは双方が摺動部分となる。本形態において、ワッシャ４１はワッシャ４２より大径である。ワッシャ４１は、回転軸１２に対して軸線方向Ｌに移動可能な状態で嵌められている。ワッシャ４２は、回転軸１２に対して軸線方向Ｌに移動可能な状態で嵌められている構成、および回転軸１２に対して圧入されて軸線方向Ｌに移動不能な状態で嵌められている構成のいずれであってもよく、本形態において、ワッシャ４１、４２は、回転軸１２に対して軸線方向Ｌに移動可能な状態で嵌められている。

本形態のステッピングモータ１において、ロータ１０では、回転軸１２の永久磁石１１と反出力側ラジアル軸受部材８との間に位置する部分に環状部材１５が装着されている。かかる環状部材１５を配置するにあたって、永久磁石１１の反出力側Ｌ２の端部１１５の中央には、回転軸１２の周りに環状凹部１１８が形成されており、かかる環状凹部１１８の内側に環状部材１５が配置されている。環状部材１５の厚さは、環状凹部１１８の深さより小であるため、環状部材１５は、完全に環状凹部１１８の内側に位置し、永久磁石１１の反出力側Ｌ２の端部１１５から突出していない。

永久磁石１１の環状凹部１１８の内径寸法は、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０の外径寸法より大であり、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側の端部は、永久磁石１１の環状凹部１１８の内側に位置している。また、環状凹部１１８の底部１１９は、軸線方向Ｌに直交する平面になっており、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０も、軸線方向Ｌに直交する平面になっている。また、ロータ１０は、付勢部材４４によって反出力側Ｌ２に付勢されている。このため、環状部材１５の出力側Ｌ１の面１５１は、永久磁石１１の環状凹部１１８の底部１１９に接し、環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２は、軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０に接している。環状部材１５としては、金属製の部材を用いることができる他、樹脂製の部材を用いてもよい。本形態において、環状部材１５は樹脂製である。本形態において、環状部材１５の外径寸法は、永久磁石１１の環状凹部１１８の内径寸法、および反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０の外径寸法より小である。また、環状凹部１１８の底部１１９は、軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０より面積が広い。

このように構成したステッピングモータ１において、環状部材１５の出力側Ｌ１の面１５１は永久磁石１１の環状凹部１１８の底部１１９に接しており、摺動不能であるのに対して、環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２は、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０に対して摺動可能である。従って、本形態では、環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２によって、ロータ１０において軸線方向Ｌの反出力側Ｌ２に向く被支持面１９が構成され、固定体２には、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０によって、ロータ１０の被支持面１９を、被支持面１９より反出力側Ｌ２で摺動可能に支持する支持面２９が構成されている。

なお、環状部材１５は、回転軸１２に対して軸線方向Ｌに移動可能な状態で嵌められている構成、および回転軸１２に対して圧入されて軸線方向Ｌに移動不能な状態で嵌められている構成のいずれであってもよく、本形態において、環状部材１５は、回転軸１２に対して圧入されて軸線方向Ｌに移動不能な状態にある。

（ロータ１０の摺動負荷）
ステッピングモータ１において、固定体２とロータ１０との間には、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０とロータ１０側の環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２との摺動部分、反出力側ラジアル軸受部材８と回転軸１２との摺動部分、出力側ラジアル軸受部材７と回転軸１２との摺動部分、ワッシャ４１と付勢部材４４の出力側Ｌ１の端部との摺動部分、およびワッシャ４２と付勢部材４４の反出力側Ｌ２の端部との摺動部分が存在し、ロータ１０には全体として第１摺動負荷Ｔａが加わる。

ここで、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０とロータ１０側の環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２との摺動部分での摺動負荷（第２摺動負荷Ｔｂ）は、ロータ１０に加わる全摺動負荷（第１摺動負荷Ｔａ）に比して小である。このため、第１摺動負荷Ｔａと第２摺動負荷Ｔｂとは、下式で示す関係
第２摺動負荷Ｔｂ＜第１摺動負荷Ｔａ
にある。

また、ステッピングモータ１では、ロータ１０に対して、永久磁石１１から発生する磁束がステータ２０へ流れるときの流れの強弱により、固定体２に設けたステータ２０の極歯２１７、２２７との間にディテントトルクが作用する。また、ロータ１０を回転させる際、ロータ１０にはステータ２０から発生する起磁力によって動トルクが作用する。

かかるトルクに関して、本形態のステッピングモータ１では、第１摺動負荷Ｔａが、ディテントトルクＴｄおよび動トルクＴｅに対して、下式で示す関係
Ｔｄ＜Ｔａ＜Ｔｅ
を満たすように設定されている。

ここで、第１摺動負荷Ｔａと第２摺動負荷Ｔｂとは、下式で示す関係
第２摺動負荷Ｔｂ＜第１摺動負荷Ｔａ
にあるため、第１摺動負荷Ｔａおよび第２摺動負荷Ｔｂは、ディテントトルクＴｄおよび動トルクＴｅに対して、下式で示す関係
Ｔｄ＜Ｔｂ＜Ｔａ＜Ｔｅ
を満たすように設定されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のステッピングモータ１において、固定体２に用いた反出力側ラジアル軸受部材８には、回転軸１２の外周面をラジアル方向で支持する軸孔８５を備えた軸受部８３と、軸受部８３より反出力側Ｌ２でラジアル方向外側に向けて突出してステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４に重なるフランジ部８２と、反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端部で出力側Ｌ１に向けて凹み、底部８０１で軸孔８５が開口する凹部８０とが形成されている。また、軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０は、回転軸１２の軸線方向Ｌにおいてステータ２０の反出力側Ｌ２の端部２４より出力側Ｌ１に位置している。また、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、凹部８０内で軸孔８５から反出力側Ｌ２に向けて突出し、軸線方向Ｌにおいて固定体２の反出力側Ｌ２の端部（反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端部、および反出力側端板９の反出力側Ｌ２の端部）より出力側Ｌ１に位置する。また、永久磁石１１の反出力側Ｌ２の端部１１５には、回転軸１２の周りで出力側Ｌ１に向けて凹む環状凹部１１８が形成され、軸受部８３の少なくとも出力側Ｌ１の端部は、環状凹部１１８の内側に位置する。このため、ステッピングモータ１の軸線方向Ｌの寸法を短くすることができる。

また、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、凹部８０の底部で開口する貫通穴からなる軸孔８５から反出力側Ｌ２に向けて突出しているが、反出力側ラジアル軸受部材８の反出力側Ｌ２の端部（端面）からさらに反出力側Ｌ２には突出していない。すなわち、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２は、凹部８０内に位置し、かつ、反出力側Ｌ２から見た場合に露出状態にある。このため、回転軸１２においてステータ２０より出力側Ｌ１に向けて突出する部分１２１にギヤ等の従動部材１８を出力側Ｌ１の端部から嵌める際、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２を治具等によって直接、支持することができる。また、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部は、軸線方向Ｌに対して直交する面からなる。このため、回転軸１２の反出力側Ｌ２の端部１２２を治具等によって安定した状態で支持することができる。

また、永久磁石１１の環状凹部１１８の底部１１９、および反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０は、軸線方向Ｌに直交する平面になっている。また、ロータ１０は、付勢部材４４によって反出力側Ｌ２に付勢されている。このため、環状部材１５の出力側Ｌ１の面１５１は、永久磁石１１の環状凹部１１８の底部１１９に接し、環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２は、軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０に接している。また、環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２によって、ロータ１０において軸線方向Ｌの反出力側Ｌ２に向く被支持面１９が構成され、固定体２には、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０によって、ロータ１０の被支持面１９を、被支持面１９より反出力側Ｌ２で摺動可能に支持する支持面２９が構成されており、かかる摺動面での摺動負荷（第２摺動負荷Ｔｂ）、ロータ１０に加わる全摺動負荷（第１摺動負荷Ｔａ）、ディテントトルクＴｄおよび動トルクＴｅは、下式で示す関係
Ｔｄ＜Ｔｂ＜Ｔａ＜Ｔｅ
を満たすように設定されている。このため、ステータ２０への励磁電流の供給を停止して、ロータ１０を所定の位置で停止させようとした際、ロータ１０の永久磁石１１とステータ２０の極歯２１７、２２７との間の磁気吸引力（ディテントトルクＴｄ）がロータ１０に加わった場合でも、ロータ１０がディテントトルクＴｄによって周方向に引っ張られることがなく、第１摺動負荷Ｔａによって、ロータ１０が所定位置で停止する。それ故、ロータ１０の停止位置の精度を高めることができる。よって、ステッピングモータ１の極数を増やさずに、ロータ１０の停止位置の分解能を高めることができる。また、第１摺動負荷Ｔａは、ロータ１０がステータ２０から受ける動トルクＴｅより小さいため、ロータ１０の回転駆動には支障がない。

さらに、第１摺動負荷Ｔａを適正に設定するにあたって、ロータ１０を反出力側Ｌ２に付勢する付勢部材４４を設けるとともに、ロータ１０と固定体２とを軸線方向Ｌで接触させる。従って、ロータ１０と固定体２との間には大きな第２摺動負荷Ｔｂが発生し、かかる第２摺動負荷Ｔｂは、軸線方向Ｌで面接触する部分で発生する摺動負荷であるため、他の摺動部分での摺動負荷に比して大きいレベルである。すなわち、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３の出力側Ｌ１の端部８３０（支持面２９）とロータ１０側の環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２（被支持面１９）との摺動部分での摺動負荷（第２摺動負荷Ｔｂ）は、反出力側ラジアル軸受部材８と回転軸１２との摺動部分、出力側ラジアル軸受部材７と回転軸１２との摺動部分、ワッシャ４１と付勢部材４４の出力側Ｌ１の端部との摺動部分、およびワッシャ４２と付勢部材４４の反出力側Ｌ２の端部との摺動部分での各摺動負荷に比して大である。また、支持面２９と被支持面１９との間に発生する第２摺動負荷Ｔｂは、軸線方向Ｌで面接触する部分で発生する摺動負荷であるため、他の摺動部分で発生する摺動負荷に比較して安定している。それ故、ロータ１０に加わる第１摺動負荷Ｔａを確実にディテントトルクＴｄより大で、動トルクＴｅより小さい条件に設定することができる。

また、本形態では、永久磁石１１より反出力側Ｌ２で回転軸１２に保持された環状部材１５をロータ１０に設け、かかる環状部材１５の反出力側Ｌ２の面１５２を被支持面１９として利用している。このため、回転軸１２や永久磁石１１の材質や径とは関係なく、所定の第２摺動負荷Ｔｂを得るのに適した被支持面１９を構成することができる。

また、本形態では、反出力側ラジアル軸受部材８の軸受部８３において出力側Ｌ１に向く端部８３０によって支持面２９が構成されている。このため、第２摺動負荷Ｔｂを発生させるのに、新たな部材を固定体２の側に追加する必要がない。しかも、反出力側ラジアル軸受部材８は、支持面２９の面積が広いので、安定した第２摺動負荷Ｔｂを発生させることができる。また、反出力側ラジアル軸受部材８として、焼結含油軸受を用いれば、安定した第２摺動負荷Ｔｂを発生させることができる。

また、付勢部材４４は、コイルバネからなるため、バネ定数が小さい。従って、安定した付勢力を発生させることができるので、安定した第２摺動負荷Ｔｂを発生させることができる。また、付勢部材４４（コイルバネ）は、永久磁石１１と出力側ラジアル軸受部材７との間に配置されているため、付勢部材４４を追加しても、ステッピングモータ１が大型化することがない。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、付勢部材４４として、コイルバネを用いたが、板バネや皿バネ等を用いてもよい。

上記実施の形態では、第１摺動負荷Ｔａおよび第２摺動負荷Ｔｂは、ディテントトルクＴｄおよび動トルクＴｅに対して、下式で示す関係
Ｔｄ＜Ｔｂ＜Ｔａ＜Ｔｅ
を有していたが、下式で示す関係
Ｔｂ≦Ｔｄ＜Ｔａ＜Ｔｅ
であってもよい。

１ ステッピングモータ（モータ）
２ 固定体
７ 出力側ラジアル軸受部材
８ 反出力側ラジアル軸受部材
９ 反出力側端板
１０ ロータ
１１ 永久磁石
１２ 回転軸
１５ 環状部材
１８ 従動部材
２０ ステータ
４４ 付勢部材
８０ 凹部
８１ 円盤部
８２ フランジ部
８３ 軸受部
８５ 軸孔
１１８ 環状凹部
１１９ 環状凹部の底部
１２２ 回転軸の反出力側の端部
１５１ 環状部材の出力側の面
１５２ 環状部材の反出力側の面
２１７、２２７ 極歯
８３０ 軸受部の出力側の端部
Ｌ 軸線方向
Ｌ１ 出力側
Ｌ２ 反出力側

Claims (11)

1. 回転軸の外周面に永久磁石を備えたロータと、
   前記永久磁石の外周に配置された筒状のステータ、前記回転軸を回転可能に支持する反出力側ラジアル軸受部材、および該反出力側ラジアル軸受部材を前記ステータとの間に保持する反出力側端板を備えた固定体と、
   を有し、
   前記反出力側ラジアル軸受部材には、前記回転軸の外周面をラジアル方向で支持する軸孔を備えた軸受部と、前記軸受部より反出力側でラジアル方向外側に向けて突出して前記ステータの反出力側の端部に重なるフランジ部と、当該反出力側ラジアル軸受部材の反出力側の端部で出力側に向けて凹み、底部で前記軸孔が開口する凹部と、が形成されており、
   前記軸受部の出力側の端部は、前記回転軸の軸線方向において前記ステータの反出力側の端部より出力側に位置し、
   前記回転軸の反出力側の端部は、前記凹部内で前記軸孔から反出力側に向けて突出し、前記軸線方向において前記固定体の反出力側の端部より出力側に位置することを特徴とするモータ。
2. 前記回転軸の反出力側の端部は、前記軸線方向に直交する平面からなることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記回転軸において前記ステータより出力側に向けて突出する部分には、該回転軸と一体に回転する従動部材が嵌められていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記永久磁石の反出力側の端部には、前記回転軸の周りで出力側に向けて凹む環状凹部が形成され、
   前記軸受部の少なくとも出力側の端部は、前記環状凹部の内側に位置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ。
5. 前記環状凹部の底部および前記軸受部の出力側の端部は、前記軸線方向に直交する平面になっており、
   前記回転軸には、前記環状凹部の内側に環状部材が装着されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
6. 前記ロータを反出力側に向けて付勢する付勢部材を備え、
   前記環状部材は、前記環状凹部の底部および前記軸受部の出力側の端部と接していることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
7. 前記環状凹部の底部は、前記軸受部の出力側の端部より面積が広いことを特徴とする請求項６に記載のモータ。
8. 前記ステータでは、前記永久磁石の外周面に対向する複数の極歯が周方向に配置されており、
   前記ロータに加わる第１摺動負荷をＴａとし、前記ロータに作用するディテントトルクをＴｄとし、前記ロータが前記ステータから受ける動トルクをＴｅとしたとき、
   前記第１摺動負荷Ｔａ、前記ディテントトルクＴｄ、および前記動トルクＴｅは、以下の式で示す関係
   Ｔｄ＜Ｔａ＜Ｔｅ
   を満たしていることを特徴とする請求項６または７に記載のモータ。
9. 前記第１摺動負荷Ｔａのうち、前記環状部材と前記軸受部との間の第２摺動負荷をＴｂとしたとき、
   前記第１摺動負荷Ｔａ、前記第２摺動負荷Ｔｂ、前記ディテントトルクＴｄ、および前記動トルクＴｅは、以下の式で示す関係
   Ｔｄ＜Ｔｂ＜Ｔａ＜Ｔｅ
   を満たしていることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
10. 前記付勢部材は、コイルバネからなることを特徴とする請求項６乃至９の何れか一項に記載のモータ。
11. 前記コイルバネは、前記回転軸を前記永久磁石より出力側で支持する出力側軸受部材と前記永久磁石との間に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のモータ。

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