JP4573626B2

JP4573626B2 - モータ

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Publication number: JP4573626B2
Application number: JP2004316964A
Authority: JP
Inventors: 清志西村
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: US7420303B2; CN1767326A; US20060108885A1; CN100440690C; JP2006129649A

Description

本発明は、モータに関するものである。さらに詳しくは、軸受を回転軸の軸端に向けて付勢するバネ部材の固定構造に関するものである。

デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、スリムＯＤＤなどに用いられる小型のステッピングモータは、一般に、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、ロータおよびコイルが収納されたケース２′と、このケース２′の一方端側でロータの回転軸の軸端を受けるピボット軸受８２′と、このピボット軸受８２′が挿入される貫通穴８１０′を備えた軸受ホルダ８１′とを有している。また、軸受ホルダ８１′よりさらに一方端側には、貫通穴８１０′内のピボット軸受８２′を回転軸の軸端に向けて付勢する板バネ部８３′を備えたバネ部材８０′が配置されている（例えば、特許文献１参照）。

このように構成したステッピングモータにおいて、ケース２′は、モータ軸線に直交する方向で切断したときに真円形状の円筒状に形成されているが、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、モータ軸線方向と直交する方向における厚さ寸法（径方向における厚さ寸法）を小さくすることを目的に、断面楕円形にすることもある。いずれの場合も、バネ部材８０′については軸受ホルダ８１′に固定する必要があるため、従来は、バネ部材８０′に対して、軸受ホルダ８１′の外周側面の略中央位置を回り込んで軸受ホルダ８１′に係合する４つの係合爪部８０１′、８０２′、８０３′、８０４′を形成した構造が採用されることが多い。
特開２００３−３２４８９２号公報

このようなステッピングモータに対しては、モータ軸線方向と直交する方向における厚さ寸法、例えば、寸法Ａ′をさらに小さくすることが求められており、バネ部材８０′と軸受ホルダ８１′との係合部分を縮小せざるを得ない状況にある。しかしながら、軸受ホルダ８１′には、ピボット軸受８２′が挿入される貫通穴８１０′が形成されているため、軸受ホルダ８１′においてバネ部材８０′の係合爪部８０１′、８０２′、８０３′、８０４′が係合する部分８１１′、８１２′、８１３′、８１４′（図７（ｄ）、（ｅ）参照）を薄くすると、貫通穴８１０′の周囲の肉厚ｔ′が薄くなりすぎて、貫通穴８１０′の寸法や形状の精度が著しく低下するという問題点がある。

また、係合箇所を４箇所から２箇所に減らすことも考えられるが、この場合には、固定力が低下するため、耐衝撃性が低下するという問題点がある。また、２箇所の係合では一方方向の位置決めはできても他方方向での位置決めができないので、別途、位置決め機構を追加しなければならないという問題点がある。

さらに、バネ部材８０′を薄手化することも考えられるが、この場合、バネ部材８０′の強度が低下し、板バネ部分のバネ荷重が不安定になる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、モータ軸線方向と直交する方向の寸法を小型化しても、貫通穴の寸法精度やバネ部材の強度を低下させることなく、バネ部材を軸受ホルダに固定することの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、本発明は、ロータおよびコイルが収納されたケースと、該ケースの一方端側で前記ロータの回転軸の軸端を受ける軸受と、該軸受が挿入される貫通穴を備えた略矩形の軸受ホルダと、該軸受ホルダよりさらに前記一方端側に配置され、前記貫通穴内の前記軸受を前記回転軸の前記軸端に向けて付勢する板バネ部を備えたバネ部材とを有するモータにおいて、前記貫通穴は円形であり、前記貫通穴の中心軸線と直交する方向において、前記軸受ホルダの４隅における外周側面部分と前記貫通穴の内周面との間の寸法は、前記軸受ホルダの周方向で隣り合う２つの隅部分の間の外周側面部分と前記貫通穴の内周面との間の寸法よりも長くなっており、前記軸受ホルダの外周側面には、その４隅付近に係合凹部が各々形成されている一方、前記バネ部材には、前記軸受ホルダの外周側面を回り込んで前記係合凹部に保持された４つの係合爪部が形成され、前記バネ部材は、前記４つの係合爪部が前記４つの係合凹部に各々係合することにより、前記軸受ホルダに取り付けられていることを特徴とする。

本願明細書における略矩形とは、四角形形状、その隅部にＲを付与した形状の他、円に近い形状も含む意味であり、隅部を有する形状を全て含む意味である。また、本願明細書における略長方形形状とは、長方形形状、その隅部にＲを付与した形状の他、楕円や長丸に近い形状も含む意味である。

本発明では、軸受ホルダの外周側面の４隅付近の各々に係合凹部が形成され、バネ部材の４つの係合爪部は、軸受ホルダの外周側面を回り込んで係合凹部に係合している。すなわち、４つの係合凹部を軸受ホルダの外周側面の略中央位置に形成した場合と違って、軸受ホルダの肉厚の大きな４隅付近に係合凹部を形成している。従って、モータの寸法を縮小した場合でも、係合凹部と貫通穴との間には、十分な厚さが確保される。このため、軸受ホルダを製作した際、高い寸法精度をもって貫通穴を形成することができる。また、バネ部材は、４箇所で軸受ホルダに固定されているので、固定力が強く、耐衝撃性が高い。さらに、軸受ホルダの肉厚の大きな４隅付近に係合凹部が形成されているため、モータの寸法をモータ軸線方向と直交する方向のいずれの方向で縮小した場合でも、バネ部材を４つの係合爪部で軸受ホルダに固定することができる。

本発明において、前記軸受ホルダは、前記回転軸の軸線方向に直交する２方向における寸法が異なる略長方形形状を備えている場合があり、この場合、例えば、前記２方向のうち、寸法の短い方向で対向する２つの外周側面における両隅付近に前記係合凹部が形成されている構成を採用することができる。

また、本発明において、前記軸受ホルダは、前記回転軸の軸線方向に直交する２方向における寸法が異なる略長方形形状を備えている場合、前記係合凹部が、前記軸受ホルダの外周側面の４隅に形成されている構成を採用してもよい。

本発明において、前記軸受ホルダの外周側面のうち、対向する２つの外周側面には、前記４つの係合凹部のうちの２つの係合凹部で挟まれた第１の凸部が形成されているとともに、他の２つの係合凹部で挟まれた第２の凸部が形成され、前記４つの係合爪部のうち、前記第１の凸部の両側に位置する２つの係合爪部は、当該第１の凸部に両側から当接しているとともに、前記第２の凸部の両側に位置する他の２つの係合爪部は、当該第２の凸部に両側から当接していることが好ましい。このように構成すると、係合爪部と係合凹部との係合によって、バネ部材を軸受ホルダに対して２方向において位置決めすることができる。

本発明においては、前記４つの係合爪部が各々、弾性をもって前記係合凹部の各々に係合している構成、あるいは前記４つの係合爪部が各々、前記係合凹部において加締めされている構成を採用することができる。

本発明では、軸受ホルダの外周側面の４隅付近の各々に係合凹部が形成され、バネ部材の４つの係合爪部は、軸受ホルダの外周側面を回り込んで係合凹部に係合している。すなわち、軸受ホルダの肉厚の大きな４隅付近に係合凹部を形成している。従って、モータの寸法を縮小した場合でも、係合凹部と貫通穴との間には、十分な厚さが確保される。このため、軸受ホルダを製作した際、高い寸法精度をもって貫通穴を形成することができる。また、バネ部材は、４箇所で軸受ホルダに固定されているので、固定力が強く、耐衝撃性が高い。さらに、軸受ホルダの肉厚の大きな４隅付近に係合凹部が形成されているため、モータの寸法をモータ軸線方向と直交する方向のいずれの方向で縮小した場合でも、バネ部材を４つの係合爪部で軸受ホルダに固定することができる。よって、モータ軸線方向と直交する方向の寸法を小型化しても、貫通穴の寸法精度やバネ部材の強度を低下させることなく、バネ部材を軸受ホルダに固定することのできるモータを提供することができる。

添付図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。

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（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１に示すステッピングモータの平面図、底面図、右側面図、およびバネ部材を外した状態における右側面図である。

図１、図２（ａ）、（ｂ）において、本形態のモータ１は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、スリムＯＤＤなどに用いられる小型のステッピングモータであり、コイルの巻回された環状の第１のボビン５Ａと第２のボビン５Ｂとがモータ軸線方向に重ねて配置され、第１のボビン５Ａおよび第２のボビン５Ｂが構成するロータ配置穴には、内ステータ２Ａ、２Ｂおよび外ステータ３Ａ、３Ｂの複数の極歯が周方向に並んだ構成になっている。ロータ７は、回転軸７１の周りにロータマグネット７２が固着されており、このロータマグネット７２は、ロータ配置穴内において、ステータの極歯と所定の間隙を介して対向している。外ステータ３Ｂにはプレート８が固着されており、このプレート８に保持されているスラスト軸受８２によって回転軸７１が支持されている。なお、回転軸７１は、一点鎖線で示すように、プレート８に保持されているラジアル軸受８１で支持されることもある。

また、回転軸７１は、モータ軸線方向における一方端側（第１のボビン５Ａの側）に配置されたピボット軸受８２によっても支持されている。ピボット軸受８２は、球体８２１と、この球体８２１を回転可能に保持する本体胴部８２２とを備えている。

ピボット軸受８２は、その本体胴部８２２が、樹脂製などの軸受ホルダ８１の貫通穴８１０に挿入された状態にある。また、軸受ホルダ８１よりさらに一方端側には、金属薄板からなるバネ部材８０が配置され、このバネ部材８０において切り起こされた板バネ部８３によって、貫通穴８１０内のピボット軸受８２の本体胴部８２２の端部が回転軸７１の軸端に向けて付勢されている。ここで、軸受ホルダ８１は、外ステータ３Ａに溶接などの方法で固着され、バネ部材８０は、後述する係合機構により、軸受ホルダ８１に固定されている。

なお、第１のボビン５Ａおよび第２のボビン５Ｂの半径方向外側には端子部５０Ａ、５０Ｂが構成されており、これらの端子部５０Ａ、５０Ｂの端子ピン５１Ａ、５１Ｂに巻線の端末が処理されるようになっている。ここで、外ステータ３Ａ、３Ｂの外周部分は、ケース２を構成しており、このケース２の開口部から端子部５０Ａ、５０Ｂが突出している構造になっている。

このような構成のモータ１においては、モータ軸線と直交する方向における寸法を縮小するために、略長方形形状に形成されている。ここでいう略長方形形状とは、長方形形状、その隅部にＲを付与した形状の他、楕円や長丸に近い形状も含む意味である。

（軸受ホルダに対するバネ部材の固定構造）
図３は、本発明を適用したステッピングモータに用いた軸受ホルダおよびバネ部材の説明図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータに用いた軸受ホルダの平面図、正面図、および一部を切り欠いて示す左側面図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータに用いたバネ部材の平面図、正面図、および右側面図である。

本形態では、バネ部材８０を軸受ホルダ８１に固定するにあたって、図３に示す構造の軸受ホルダ８１とバネ部材８０とが用いられている。

この軸受ホルダ８１は、図２（ｄ）、図３、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転軸７１の軸線方向に直交する２方向における寸法が異なる略長方形形状を備えており、その中央付近には、ピボット軸受８２が挿入される円形の貫通穴８１０が形成されている。軸受ホルダ８１の上面において、貫通穴８１０の周囲には浅い凹部８１８、８１９が形成されており、バネ部材８０を軸受ホルダ８１に固定した状態で、バネ部材８０の板バネ部８３の根元が軸受ホルダ８１に当接しないようになっている。また、凹部８１８、８１９は、貫通穴８１０の両側に形成されているため、バネ部材８０を上下いずれの方向に向けて軸受ホルダ８１に固定した場合でも、バネ部材８０の板バネ部８３の根元が軸受ホルダ８１に当接することはない。

貫通穴８１０からは、半径方向外側に溝８１７が延びており、位置決めピン（図示せず）により、接合時、外ステータ３Ａに対する軸受ホルダ８１の位置決めが行われる。

軸受ホルダ８１の１つの外周側面には、その４隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が各々、形成されている。さらに具体的には、軸受ホルダ８１において、寸法の短い方向（Ｘ方向）で対向する２つの外周側面における両隅付近には、その厚さ方向の下半部に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が形成されている。すなわち、軸受ホルダ８１の肉厚の大きな４隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が形成されている。また、対向する２つの外周側面のうち、一方の外周側面には、２つの係合凹部８１１、８１２で挟まれた第１の凸部８１５が厚さ方向に延びるように形成され、他方の外周側面には、他の２つの係合凹部８１３、８１４で挟まれた第２の凸部８１６が厚さ方向に延びるように形成されている。なお、軸受ホルダ８１の上面では、係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４に対応する箇所などがテーパになっている。

図２（ｄ）、図３、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、バネ部材８０は、軸受ホルダ８１と同様、回転軸７１の軸線方向に直交する２方向における寸法が異なる略長方形形状の上板部８００を備えており、この上板部８００の中央部分では、板バネ部８３が切り起こされている。

また、バネ部材８０において、上板部８００の寸法の短い方向（Ｘ方向）で対向する２つの辺部分の両隅付近には、軸受ホルダ８１の外周側面を回り込んで係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４に固定される４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４が形成されている。ここで、４つ係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４は、その下端側に内側への折れ曲がり部分を備えているので、バネ部材８０の上板部８００を軸受ホルダ８１に重ねると、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４は、各々軸受ホルダ８１の外周側面を回り込み、折れ曲がり部分が係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４に係合することになる。この状態で、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４は、４つの係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４に各々弾性をもって係合するので、バネ部材８０は、軸受ホルダ８２に固定された状態となる。また、この状態で、バネ部材８０はＸ方向で位置決めされている。

また、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４のうち、第１の凸部８１５の両側に位置する２つの係合爪部８０１、８０２は、第１の凸部８１５に両側から当接しているとともに、第２の凸部８１６の両側に位置する他の２つの係合爪部８０３、８０４は、第２の凸部８１６に両側から当接する。それにより、バネ部材８０は、Ｙ方向で位置決めされている。

（本形態の効果）
このように構成したモータ１では、軸受ホルダ８１の外周側面の４隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が各々、形成され、バネ部材８０の４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４は、軸受ホルダ８１の外周側面を回り込んで係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４に係合している。すなわち、４つの係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４を軸受ホルダ８１の外周側面の略中央位置に形成した場合と違って、軸受ホルダ８１の肉厚の大きな４隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が形成されている。このため、モータ１の寸法Ａを縮小した場合でも、係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４と貫通穴８１０との間には十分な肉厚ｔが確保される。それ故、軸受ホルダ８１を製作した際、高い寸法精度をもって貫通穴８１０を形成することができる。

また、バネ部材８０は、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４で軸受ホルダ８１で固定されているので、固定力が強く、耐衝撃性が高い。

さらに、２つの外周側面に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４を配置したので、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４と４つの係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４との係合では、Ｘ方向の位置決めしかできないが、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４は、各々２つずつ、第１の凸部８１５および第２の凸部８１６に両側から当接しているので、バネ部材８０のＹ方向の位置決めも行うことができる。

さらにまた、軸受ホルダ８１の肉厚の大きな４隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が形成されているため、モータ１の寸法Ｂを縮小した場合でも、バネ部材８０を４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４で軸受ホルダ８１に固定することができる。

［他の実施の形態］
上記実施形態では、軸受ホルダ８１の外周側面に対して、その４隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４を各々形成するにあたって、寸法の短い方向（Ｘ方向）で対向する２つの外周側面の両隅付近に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４を形成したが、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にステッピングモータの右側面図、それに用いた軸受けホルダの説明図、バネ部材の説明図、および軸受けホルダにバネ部材を取り付けた状態の説明図を示すように、軸受ホルダ８１の外周側面の４隅部分に係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４を斜めに形成する一方、バネ部材８０の４隅部分に係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４を斜めに形成してもよい。このように構成した場合も、４つの係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４を軸受ホルダ８１の外周側面の略中央位置に形成した場合と違って、係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４と貫通穴８１０との間に十分な肉厚を確保できるので、軸受ホルダ８１を製作した際、高い寸法精度をもって貫通穴８１０を形成することができる。また、４箇所で４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４と４つの係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４が各々係合するので、バネ部材８０のＸ方向およびＹ方向の位置決めを行うことができる。

なお、上記形態では、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４が各々、弾性をもって係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４の各々に係合することによりバネ部材８０が軸受ホルダ８１に固定されている構成を採用したが、４つの係合爪部８０１、８０２、８０３、８０４が各々、係合凹部８１１、８１２、８１３、８１４において加締めされている構成を採用してもよい。

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。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１に示すステッピングモータの平面図、底面図、右側面図、およびバネ部材を外した状態における右側面図である。本発明を適用したステッピングモータに用いた軸受ホルダおよびバネ部材の説明図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータに用いた軸受ホルダの平面図、正面図、および一部を切り欠いて示す左側面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータに用いたバネ部材の平面図、正面図、および右側面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した別のステッピングモータの右側面図、それに用いた軸受けホルダの説明図、バネ部材の説明図、および軸受けホルダにバネ部材を取り付けた状態の説明図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、従来のステッピングモータの平面図、底面図、右側面図、軸受ホルダの平面図、および軸受ホルダの断面図である。

符号の説明

１モータ（ステッピングモータ）
２ケース
３Ａ、３Ｂ外ステータ
５Ａ、５Ｂコイルの巻回されたボビン
７ロータ
７１回転軸
７２ロータマグネット
８０バネ部材
８１軸受ホルダ
８２ピボット軸受
８３板バネ部
８０１、８０２、８０３、８０４係合爪部
８１１、８１２、８１３、８１４係合凹部

Claims

ロータおよびコイルが収納されたケースと、該ケースの一方端側で前記ロータの回転軸の軸端を受ける軸受と、該軸受が挿入される貫通穴を備えた略矩形の軸受ホルダと、該軸受ホルダよりさらに前記一方端側に配置され、前記貫通穴内の前記軸受を前記回転軸の前記軸端に向けて付勢する板バネ部を備えたバネ部材とを有するモータにおいて、
前記貫通穴は円形であり、
前記貫通穴の中心軸線と直交する方向において、前記軸受ホルダの４隅における外周側面部分と前記貫通穴の内周面との間の寸法は、前記軸受ホルダの周方向で隣り合う２つの隅部分の間の外周側面部分と前記貫通穴の内周面との間の寸法よりも長くなっており、
前記軸受ホルダの外周側面には、その４隅付近に係合凹部が各々形成されている一方、前記バネ部材には、前記軸受ホルダの外周側面を回り込んで前記係合凹部に保持された４つの係合爪部が形成され、
前記バネ部材は、前記４つの係合爪部が前記４つの係合凹部に各々係合することにより、前記軸受ホルダに取り付けられていることを特徴とするモータ。
請求項１において、前記軸受ホルダは、前記回転軸の軸線方向に直交する２方向における寸法が異なる略長方形形状を備え、
前記２方向のうち、寸法の短い方向で対向する２つの外周側面の両隅付近に前記係合凹部が形成されていることを特徴とするモータ。
請求項１において、前記軸受ホルダは、前記回転軸の軸線方向に直交する２方向における寸法が異なる略長方形形状を備え、
前記係合凹部は、前記軸受ホルダの外周側面の４隅に形成されていることを特徴とするモータ。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記軸受ホルダの外周側面のうち、対向する２つの外周側面には、前記４つの係合凹部のうちの２つの係合凹部で挟まれた第１の凸部が形成されているとともに、他の２つの係合凹部で挟まれた第２の凸部が形成され、
前記４つの係合爪部のうち、前記第１の凸部の両側に位置する２つの係合爪部は、当該第１の凸部に両側から当接しているとともに、前記第２の凸部の両側に位置する他の２つの係合爪部は、当該第２の凸部に両側から当接していることを特徴とするモータ。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記４つの係合爪部は各々、弾性をもって前記係合凹部の各々に係合していることを特徴とするモータ。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記４つの係合爪部は各々、前記係合凹部において加締めされていることを特徴とするモータ。