JP3886097B2 - モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを軸方向に付勢しながら回転させるタイプのモータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、回転中心軸を軸方向一側（図２において矢示Ｘ１方向）に付勢しながら回転させるタイプのモータのロータ部分の従来構造を示している。ロータ５２の回転中心軸５１は、２箇所をメタル軸受け（図示省略）によって回転自在に支持される、回転中心軸５１を支承する２つのメタル軸受けのうちの一方は、フレーム等の固定物に取り付けられている。そして、この固定物に取り付けられている軸受けは、付勢力によって軸方向一側に付勢されたロータ５２に一側の面を受けるスラスト受けを兼ねる。
【０００３】
なお、このようにロータ５２を軸方向一側に付勢しながら回転させるタイプのモータでは、通常、固定物へ取り付けられている側の軸受けへロータ５２を押し付けるためのバネワッシャを含む複数枚のワッシャ５３を有している。すなわち、ロータ５２の本体５２ａの端部とスラスト受けとならない側の軸受けとの間には、複数枚のワッシャ５３を配置されていると共に、これら複数のワッシャ５３のうちの１つあるいは２つはバネ性のあるワッシャで構成されている。これにより、ロータ５２が、一側のスラスト受けを兼ねる軸受け側に押し付けられて、所定の位置で回転するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにこのタイプのモータは、ロータ５２のステータ（図示省略）に対する回転位置をその付勢された側で一定させるために、ワッシャ５３のバネ力を用いてロータ５２を軸受けに押し当てながら回転させる構造となっている。しかしながら、各部の摩擦・摩耗を減らすためにワッシャ５３を複数枚で構成する必要がある。この結果、各ワッシャ５３の厚みの寸法公差が積み重なり、ロータ５２の軸受けに対する位置精度もそれ程出ない。この結果、付勢力のばらつきが大きくなるという問題が生じる。
【０００５】
また、スラスト受けを兼ねる軸受けが取り付けられた固定物とステータとは別体で構成されている。そのため、固定物とステータとの間にも寸法誤差や取付誤差が生じる。この結果、スラスト受けを兼ねロータの回転位置規制部となる軸受けとステータとの位置精度も出ず、ロータ５２のステータに対する回転位置精度をさらに悪化させるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題を鑑みて、ロータを一方の軸受け側に付勢した状態で回転させるタイプのモータにおいて、ロータのステータに対する回転位置精度を向上させると共に付勢力を安定させることが可能なモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、ステータに対向配置されたロータを軸方向に付勢する付勢部材を有すると共に、この付勢部材による付勢力を受けた状態でロータを回転させるモータにおいて、付勢力を受けてロータのスラスト位置方向への位置規制を行う位置規制部を、ステータを構成する金属製のステータコアをインサート成形した樹脂製のコイルボビンに一体的に設け、ロータの回転中心軸には両側の径より小さい径となるくびれ部を設け、位置規制部は、付勢部材の付勢力を、くびれ部にはめ込まれた樹脂製のＣ型ワッシャを介して間接的に受けていることを特徴としている。そのため、ロータのスラスト位置規制を行う位置規制部とステータを構成する各部、具体的にはステータコア及びコイルボビンとの位置精度を容易に出すことが可能となり、ロータのステータに対する回転位置精度が良好となる。このため、回転トルクが向上する。また、本発明では、位置規制部は、付勢部材の付勢力を、回転中心軸のくびれ部にはめ込まれた樹脂製のＣ型ワッシャを介して間接的に受けるようにされているので、樹脂製のコイルボビンに一体的に形成された位置規制部と樹脂製のワッシャとが摺動するため、摺動ロスが少ないものとなる。
【０００８】
また、他の発明は、上述のモータにおいて、ロータの回転中心軸の一端を回転自在に受ける軸受けを軸方向移動可能なスライド軸受けとして構成し、このスライド軸受けを軸方向移動可能に保持する保持部をコイルボビンと一体的に設けると共に、保持部に付勢部材を取り付けたことを特徴としている。そのため、ロータを受けるスライド軸受けを付勢する付勢部材のコイルボビンに対する保持位置の精度が確保され、これによってロータを付勢する付勢力を制御し易くなる。その結果、ロータを位置規制部に対して必要以上に強く押し付けたり、あるいは押し付け力が弱すぎたりすることがなく、ロータがより位置精度良好な状態で回転することが可能となる。
【０００９】
また、他の発明は、上述の各モータにおいて、位置規制部は、ロータの回転中心軸の他端側を支承する軸受けに設けられたことを特徴としている。そのため、構成が単純で製造しやすいものとなる。
【００１１】
また、他の発明は、上述のモータにおいて、ロータの回転中心軸の他端側を軸受けから突出させ、この突出部分にリードスクリュー部を形成したことを特徴としている。従来、このタイプのモータは、ステータの一端側に軸受けを配置し、ステータの他端側にはコの字状のフレームを連結し、このフレームのステータと連結部と反対側の部分に軸受けを配置している。そしてロータの回転中心軸は、その一端をステータに配置された軸受けに支承され、他端をフレームに配置された軸受けに支承されている、このように別の部材にそれぞれ配置された両軸受けにその両端を支承させる構造であるため、軸精度を出すのが困難であるという問題が生じている。上述の発明によれば、ロータの回転中心軸を支承する両軸受けが共にステータに直接もしくは間接的に保持されており、軸精度を出すのが容易である。また、コの字状のフレームを要しないため、コンパクトを形状となり、他装置への取付スペースに制約がなく、設計の自由度が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態のモータ全体を示す断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施の形態のモータ（本実施の形態はステッピングモータで構成されているが、ここでは単にモータという）は、ステータ１と、ステータ１に対向配置されたロータ２とを有している。なお、ロータ２は、後述する付勢部材３によって軸方向（より具体的には、図１における矢示Ｘ方向）への付勢力を受けた状態で回転するようになっている。また、ロータ２の回転中心軸４は、その一端側がステータ１に一体的に形成された軸受け４２を貫通して突出され、この貫通部分及び突出部分にリードスクリュー部６が形成されたものとなっている。
【００１４】
ステータ１は、２組の金属製のステータコア１１，１２を軸方向に重ねた構成となっており、このステータ１の内部にはロータ２が回転自在に配置される。各ステータコア１１，１２は、それぞれ重ねた状態において軸方向外側に配置される外ヨーク１３と、重ねた状態において隣接配置される内ヨーク１４から構成されている。これら両ヨーク１３，１４は、磁性金属部材で構成されており、その内周側にはロータ２のマグネット部２ａの外周面に対向配置される極歯１５が設けられている。
【００１５】
上述の２組の外ヨーク１３及び内ヨーク１４は、巻き線１６，１７を巻回するための樹脂製のコイルボビン１８とインサート成形により一体的に形成され、対応する一対の内ヨーク１４と外ヨーク１３との間は巻き線１６，１７を巻回するための巻き線スペースとなっている。コイルボビン１８は、各巻き線１６，１７を巻回するための巻線組み込み部１９，２０を有すると共に、内周部分にはロータ２の周囲を囲む穴部２４を備えている。なお、上述の極歯１５は、この穴部２４内でその表面が穴の内側に露出し、後述するロータ２のマグネット部２ａに対向するようになっている。
【００１６】
コイルボビン１８の巻線組み込み部１９，２０に巻回された巻き線１６，１７の巻き始め及び巻き終わりの部分は、それぞれ端子部２２に立設された端子ピン２２ａに絡げられている。この端子部２２は、コイルボビン１８に一体的に成形されており、金属製のケース部材２８の開口部より径方向外側に突出される。
【００１７】
また、さらにステータ１は、図１において右側に延出され、ケース部材２８の軸方向における開口部分から軸方向に突出されたキャップ部２５を有している。このキャップ部２５は、ロータ２の後端側に配置され、後述するようにステータ１の内部にロータ２が挿入された後にロータ２の回転中心軸２１の後端（図１における右側端部）を支承するスライド軸受け４１を軸方向移動可能に保持するための円形の孔２５ａを有している。なお、組み立て時においては、この孔２５ａはロータ２をステータ１の内部に挿入するための入り口部となる。このように構成されたキャップ部２５は、上述のコイルボビン１８に一体的に成形されたものとなっており、このキャップ部２５の孔２５ａは上述の穴部２４に連続する一連の穴となっている。
【００１８】
また、キャップ部２５の孔２５ａには、上述のスライド軸受け４１をはめ込んださらに後から、スライド軸受け４１の後端部分に当接しスライド軸受け４１を軸受け４２側に付勢するリーフスプリング３ａを備えた付勢部材３がはめ込まれて保持される。すなわち、ロータ２の回転中心軸２１の後端を支承するスライド軸受け４１は、付勢部材３と回転中心軸２１との間に配置される。そして、付勢部材３は、スライド軸受け４１に対して常時軸受け４２側へ付勢力を与えることによって、ロータ２を軸受け４２側へ付勢して回転中心軸２１を軸受け４２に押し付けるものとなっており、これによりロータ２の回転を安定させるためのものとなっている。すなわち、上述のキャップ部２５は、この付勢部材３を保持するための保持部となっている。
【００１９】
なお、本実施の形態では、スライド軸受け４１を付勢するためにリーフスプリング３ａの付勢力を用いており、従来のようにバネワッシャを含む複数のワッシャを重ねる構成とはなっていない。そのため、ワッシャの枚数を従来より大幅に減らすことができ、ワッシャの厚さ寸法の公差が軸方向に積み重ならないものとなる。従って、ロータ２を付勢する付勢力が安定する。
【００２０】
また、ステータ１の一方の外ヨーク１３の図１において左側の端面には、軸受け保持面４２ａが配置され、この軸受け保持面４２ａの中心に軸受け４２が配置されている。この軸受け４２及び軸受け保持面４２ａは、上述の樹脂製のコイルボビン１８と一体的に樹脂で成形されている。
【００２１】
軸受け４２は、ロータ２の回転中心軸２１を回転自在に支承するラジアル軸受けであると共に、上述した付勢部材３で付勢された付勢力を受けてロータ２のスラスト位置方向への位置規制を行う位置規制部となっている。
【００２２】
そのため、付勢部材３の付勢力によってロータ２が図１における矢示Ｘ方向に付勢されると、ロータ２の回転中心軸２１のくびれ部２１ａにはめ込まれた樹脂製のＣ型ワッシャ２１ｂが軸受け４２の端面に押し付けられる。すなわち、Ｃ型ワッシャ２１ｂの外径は、軸受け４２の孔径より大きく形成されており、ロータ２が矢示Ｘ方向へ移動することにより、Ｃ型ワッシャ２１ｂの端面が軸受け４２の端面に押し付けられるからである。このような構成により、軸受け４２は、付勢部材３の付勢力を樹脂製のＣ型ワッシャ２１ｂを介して間接的に受けることとなる。
【００２３】
このように、ロータ２の位置規制部を兼ねた軸受け４２は、コイルボビン１８と一体的に形成された樹脂製となっており、ステータ１と一体的となっている。すなわち、このモータは、ロータ２のスラスト位置規制を行う位置規制部がステータ１と一体的となっており、位置規制部のステータ１に対する位置精度を出しやすいものとなる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、上述したように軸受け４２をロータ２のスラスト位置規制部としたが、軸受け４２とは別にロータ２の位置規制部をステータ１に一体的に設けるようにしても良い。その場合、軸受け４２は、ステータ１と一体でなくても良い。
【００２５】
ステータ１の穴部２４内には、ロータ２が回転自在に配置される。このロータ２は、ステータ１の極歯１５に対向配置されるマグネット部２ａと、このマグネット部２ａの回転中心孔に接着によりマグネット部２ａの軸方向端面から一側が突出するように挿通固定された金属製の回転中心軸２１を有している。回転中心軸２１のマグネット部２ａの内側に配置する部分には、接着材溜まり溝２１ｄが形成されている。なお、この接着剤溜まり溝２１ｄを設けず、マグネット部２ａに回転中心軸２１を圧入または接着して両者を固定しても良い。
【００２６】
回転中心軸２１のマグネット部２ａの内側に配置する部分とリードスクリュー部６との間の部分には、上述したようにくびれ部２１ａが形成されており、このくびれ部２１ａには樹脂製のＣ型ワッシャ２１ｂがはめ込まれている。また、回転中心軸２１のマグネット部２ａから突出している部分であって、かつくびれ部２１ａより先端側部分の外周には、リードスクリュー部６が形成されている。なお、このリードスクリュー部６には、図示しないヘッド部材のネジ部が螺合されており、リードスクリュー部６が回転することによりこのヘッド部が図１における左右方向に移動可能となっている。
【００２７】
このロータ２は、リードスクリュー部６が形成された側を先頭にして、ステータ１のキャップ部２５側から穴部２４内に挿入されることにより組み込まれる。すなわち、ロータ２の回転中心軸２１のリードスクリュー部６側の先端をキャップ部２５の孔２５ａ内に差し込んでいき、リードスクリュー部６の先端側が穴部２４及び軸受け４２を通過する。そして、リードスクリュー部６の大部分を軸受け４２から突出させる。
【００２８】
その後、この状態でキャップ部２５の孔２５ａ内にスライド軸受け４１を挿入し、さらにこのスライド軸受け４１の後端側にリーフスプリング３ａを当接させながら付勢部材３をキャップ部２５に被せることにより、モータが組み立てられる。そして、このように組み立てられたモータは、ステータ１の巻き線１６，１７に電流が供給されると、ロータ２は回転中心軸２１を中心として軸受け４２側に付勢されながら両軸受け４１，４２に支承されて回転し、この回転によりリードスクリュー部６に螺合されたヘッド部材を軸方向へ移動させるようになっている。
【００２９】
本発明は、上述したように、軸方向に重ねて配置される２つのステータコア１１，１２がコイルボビン１８と共にインサート成形により一体化された構成となっている。そして、図１において左側に配置された軸受け４２は、矢示Ｘ方向への付勢力を受けてロータ２のスラスト方向における回転位置を規制する位置規制部となっており、この軸受け４２をコイルボビン１８と一体成形した構成となっている。さらに、ロータ２を矢示Ｘ方向に付勢する付勢部材３を保持する保持部としてのキャップ部２５もコイルボビン１８と一体成形された構成となっている。
【００３０】
そのため、位置規制部のステータ１に対する位置精度及び付勢部材３のステータ１に対する位置精度を良好とすることができる。この結果、ロータ２のステータ１に対する、特にステータ１の極歯１５に対する回転位置の精度を良好にできる。すなわち、従来のように、各部材を組み立てる際の組み立て誤差の累積により、ロータ２のステータ１に対する回転位置の精度に狂いを生じさせるという不具合が生じない。このようにロータ２のステータ１に対する回転位置精度を向上させることにより、ロータ２と極歯１５との間の磁気ロスを低減することが可能となるため、モータのトルクアップが図れる。逆に、トルクアップを必要としない場合は、マグネットを小さく構成することにより、材料費を低減するという効果を得ることも可能である。
【００３１】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、上述の実施の形態では、インサート成形により金属製のステータコア１１，１２を樹脂製のコイルボビン１８に一体的に組み込んだが、特にインサート成形としなくても良いし、コイルボビン１８を別の材料で形成しても良い。
【００３２】
また、上述の実施の形態では、スライド軸受け４１を保持する保持部となるキャップ部２５をコイルボビン１８と一体的に形成したが、キャップ部２５がステータ１に対してそれ程精密な位置精度が必要ない場合には、キャップ部２５は別体で形成しても良い。このように構成しても、付勢部材３がロータ２を軸受け４２側に付勢し軸受け４２でロータ２を受けているため、ロータ２と軸受け４２の位置精度は良好となる。したがって、軸受け４２が一体的に形成されているステータ１と、ロータ２との位置精度も良好なものとなる。
【００３３】
また、上述の実施の形態では、付勢部材３の付勢力により軸方向にスライド移動しようとするロータ２を、樹脂製のＣ型ワッシャ２１ｂを介して間接的に軸受け４２で位置規制する構成としたが、Ｃ型ワッシャ２１ｂを無くして軸受け４２で直接的にロータ２を受けるようにしても良い。また、ワッシャの形状をＣ型ワッシャとせず、リング状としても良い。さらに、ワッシャ２１ｂは樹脂製ではなく金属製等、他の材料で形成されても良い。またさらに、ワッシャを回転中心軸２１にはめ込むのではなく、回転中心軸２１の所定の位置に径方向に突出する凸部を設け、この凸部の端面がロータ２の回転時に軸受け４２に摺動するような構成としても良い。さらに、ワッシャを回転中心軸２１にはめ込まず、軸受け４２とロータ２の間に入れるだけでも良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ステータに対向配置されたロータを軸方向に付勢する付勢部材を有すると共に、この付勢部材による付勢力を受けた状態でロータを回転させるモータにおいて、付勢力を受けてロータのスラスト位置方向への位置規制を行う位置規制部をステータに一体的に設け、ロータの回転中心軸には両側の径より小さい径となるくびれ部を設け、位置規制部は、付勢部材の付勢力を、くびれ部にはめ込まれた樹脂製のＣ型ワッシャを介して間接的に受けている。そのため、ロータのスラスト位置規制を行う位置規制部とステータとの位置精度を容易に出すことが可能となり、ロータのステータに対する回転位置精度が良好となる。この結果、回転トルクと組み立て性を向上させることが可能となる。また、トルクアップの必要がない場合は、ロータマグネットの体積を減少させることができ、製造コストを抑えることができる。加えて、位置規制部には、樹脂製のＣ型ワッシャが当接するようにされているので、樹脂製のコイルボビンに一体的に形成された位置規制部と樹脂製のワッシャとが摺動することとなり、摺動ロスが少ないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のモータの全体構成を示す断面図である。
【図２】従来のモータの主要部となるロータ周辺部分を示した断面図である。
【符号の説明】
１ ステータ
２ ロータ
３ 付勢部材
６ リードスクリュー部
１１，１２ ステータコア
１８ コイルボビン
２１ 回転中心軸
２１ｂ Ｃ型ワッシャ
２５ キャップ部（保持部）
４１ スライド軸受け
４２ 軸受け（位置規制部）

Claims (4)

1. ステータに対向配置されたロータを軸方向に付勢する付勢部材を有すると共に、この付勢部材による付勢力を受けた状態で上記ロータを回転させるモータにおいて、上記付勢力を受けて上記ロータのスラスト位置方向への位置規制を行う位置規制部を、上記ステータを構成する金属製のステータコアをインサート成形した樹脂製のコイルボビンに一体的に設け、上記ロータの回転中心軸には両側の径より小さい径となるくびれ部を設け、上記位置規制部は、上記付勢部材の付勢力を、上記くびれ部にはめ込まれた樹脂製のＣ型ワッシャを介して間接的に受けることを特徴とするモータ。
2. 前記ロータの回転中心軸の一端を回転自在に受ける軸受けを軸方向移動可能なスライド軸受けとして構成し、このスライド軸受けを軸方向移動可能に保持する保持部を前記コイルボビンと一体的に設けると共に、上記保持部に前記付勢部材を取り付けたことを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記位置規制部は、前記ロータの回転中心軸の他端側を支承する軸受けに設けられたことを特徴とする請求項１または２記載のモータ。
4. 前記ロータの回転中心軸の他端側を前記軸受けから突出させ、この突出部分にリードスクリュー部を形成したことを特徴とする請求項３記載のモータ。

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