JP6192551B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、回転軸と軸受部材とが接近する方向に付勢したモータに関するものである。

ＣＤ、ＤＶＤプレーヤ等に用いられる光ピックアップ装置や、カメラに用いられるレンズ群等を移動させるモータとして、ステッピングモータが知られている。

かかるモータは、図４（ａ）に示すように、回転軸２および回転軸２の外周面２ｃに固定された磁石３を備えたロータ４と、磁石３の外周面３ｃに対向する筒状のステータ１０とを有している。また、回転軸２の反出力側Ｌ２の端部２ｅをスライド軸受からなる軸受部材７によって支持する場合、軸受部材７をモータ軸線Ｌ０方向に移動可能に支持する筒状の軸受ホルダ８と、軸受部材７を回転軸２の出力側Ｌ１に向けて付勢する板バネ部９５（付勢部材）を備えた板状部材９とが設けられている。また、軸受部材７と回転軸２の端部２ｅとの間には球体６が配置されており、軸受部材７には、出力側Ｌ１に向けて開口して球体６を支持する軸受側凹部７２が形成されている。また、回転軸２の端部２ｅには、反出力側Ｌ２に向けて開口して球体６を支持する断面Ｖ字形状の回転軸側凹部２ｆが形成されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１９６０３０号公報

軸受部材７（スライド軸受）を用いたモータでは、回転している回転軸２に衝撃が加わって、回転軸２に反出力側Ｌ２への負荷が加わることがある。また、回転軸２にリードスクリューが形成されている場合、回転軸２に加わる径方向の側圧によって、回転軸２に反出力側Ｌ２への負荷が加わることがある。さらに、モータ１の停止中においても、回転軸２に衝撃が加わって、回転軸２に反出力側Ｌ２への負荷が加わることもある。このような負荷が加わって、軸受部材７が反出力側Ｌ２に変位すると、回転軸２が球体６を介して軸受部材７によって支持されている状態が解除され、回転軸２には、回転軸２の中心軸線Ｌｓとモータ軸線Ｌ０方向とが傾くような変位が発生する。その際、図４（ｂ）に示すように、磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間に隙間が存在している場合、回転軸２が回転でき、回転軸２への負荷がなくなったときには、図４（ａ）に示す状態に復帰する。しかしながら、図４（ｃ）に示すように、磁石３の外周面３ｃがステータ１０の内周面１０ｃに接すると、磁石３がステータ１０に吸着されてしまい、回転軸２が回転不能となるとともに、回転軸２への負荷がなくなったときでも、図４（ａ）に示す状態に復帰しない。このような不具合の発生を防止するには、磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間隔Ｇを十分に広く設定すればよいが、その場合、トルクが低下する等、モータ特性が低下してしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転軸と軸受部材とが離間する方向に移動するような事態が発生した場合でも、ロータが回転不能となる事態の発生を抑制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に、本発明に係るモータは、反出力側の端部に断面Ｖ字形状の
回転軸側凹部が形成された回転軸、および該回転軸の外周面に固定された磁石を備えたロ
ータと、前記磁石の外周面に径方向外側で対向する筒状のステータと、前記回転軸側凹部
の錐面に当接する球体、および該球体を前記錐面との間に支持する軸受部材を備えた反出
力側軸受部と、前記回転軸および前記軸受のうちの一方側部材に前記回転軸と前記球体と
が接触しようとする第１方向の付勢力を印加する付勢部材と、前記第１方向とは反対側の
第２方向への前記一方側部材の移動を制限するストッパ部と、を有し、
前記一方側部材の前記第２方向への可動距離をｄとし、前記球体の半径をｒとし、前記
磁石の外周面と前記ステータとの間隔をＧとし、前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成
す角度をθとし、前記錐面の開口縁と前記回転軸の中心軸線との距離をＲとしたとき、
前記可動距離ｄ、前記半径ｒ、前記間隔Ｇ、前記角度θ、および前記距離Ｒは、以下の
条件式１および条件式２
条件式１：Ｒ＞ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
条件式２：Ｇ＞ｄ・ｔａｎθ
を満たすことを特徴とする。

本発明では、一方側部材の第２方向への可動距離ｄ、球体の半径ｒ、回転軸の中心軸線と錐面とが成す角度θ、および錐面の開口縁と回転軸の中心軸線との距離Ｒは、以下の条件
条件式１：Ｒ＞ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
を満たしている。このため、一方側部材が第２方向に最大距離（可動距離ｄ）を移動した場合でも、錐面と球体とが接している。

また、一方側部材の第２方向への可動距離ｄ、磁石の外周面とステータとの間隔Ｇ、および回転軸の中心軸線と錐面とが成す角度θは、以下の条件
条件式２：Ｇ＞ｄ・ｔａｎθ
を満たしている。このため、一方側部材が第２方向に最大距離（可動距離ｄ）を移動し、ロータがモータ軸線に対して直交する方向に変位した場合でも、磁石の外周面とステータとの間に隙間が存在し、ロータの磁石とステータとの吸着を防止することができる。

従って、回転軸が傾いても、ロータが回転不能となる事態の発生を抑制することができる。また、回転軸への負荷がなくなったときには、元の状態に復帰する。また、上記の条件式１、２を満たせば、ロータが回転不能となる事態の発生を抑制することができるので、磁石の外周面とステータの内周面との間隔を過度に広く設定する必要がない。

本発明において、前記一方側部材は、前記軸受部材であり、前記反出力側軸受部は、前記軸受部材を軸線方向に移動可能に支持する貫通孔を備えた軸受ホルダを有し、前記付勢部材は、前記軸受部材を前記第１方向としての出力側に向けて付勢し、前記ストッパ部は、前記第２方向としての反出力側への前記軸受部材の移動を制限している構成を採用することができる。

この場合、前記付勢部材は、前記軸受部材の中心部分から径方向にずれた位置に当接していることが好ましい。かかる構成によれば、軸受部材は、わずかに傾いて軸受ホルダの内周面に接した状態となる。このため、軸受ホルダの内側（貫通孔内）での軸受部材のがたつきを防止することができる。

本発明において、前記可動距離ｄは、前記間隔Ｇの１．５倍から１．６倍であることが好ましい。かかる構成によれば、回転軸の中心軸線と錐面とが成す角度θを３０°前後に設定した場合において、磁石の外周面とステータとの間隔Ｇを過度に広げなくても済む。従って、モータにおいて大きなトルクを得ることができる。

本発明において、前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成す角度θが４５°以下であることが好ましい。かかる構成によれば、磁石の外周面とステータとの間隔Ｇを過度に広げなくても済む。

本発明に係るモータでは、回転軸および軸受部材のうちの一方側部材が互いに離間する方向に最大距離を移動した場合でも、錐面と球体とが接しているという条件と、磁石の外周面とステータが吸着することを防止することができるという条件とを満たしている。従って、回転軸が傾いても、ロータが回転不能となる事態の発生を抑制することができるので、磁石の外周面とステータの内周面との間隔を過度に広く設定しなくてもよい。また、回転軸への負荷がなくなったときには、元の状態に復帰する。

本発明を適用したモータの部分断面図である。 本発明を適用したモータの反出力側軸受部等の説明図である。 本発明を適用したモータにおいてロータがモータ軸線に対して直交する方向に変位した様子を示す説明図である。 モータにおいて回転軸が傾いて回転が停止する状態を示す説明図である。

図面を参照して、本発明を適用したモータの一例を説明する。なお、本発明において、モータ軸線Ｌ０方向のうち、回転軸２がステータ１０から突出している側が出力側Ｌ１であり、回転軸２がステータ１０から突出している側とは反対側が反出力側Ｌ２である。ここで、モータ軸線Ｌ０は、ステータ１０の中心軸線であり、回転軸２が傾いていない状態では、回転軸２の中心軸線Ｌｓとモータ軸線Ｌ０とは一致する。また、以下の説明では、径方向とはモータ軸線Ｌ０方向に直交する方向である。また、以下の説明では、図４を参照して説明した構成との対応が分かりやすいように、対応する部材には同一の符号を付して説明する。

（モータの概略構成）
図１は、本発明を適用したモータ１の部分断面図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、モータ１全体の部分断面図、およびステータ１０が構成されている部分の部分断面図である。

図１に示すモータ１は、いわゆるＰＭ型のステッピングモータであって、かつ、小型のステッピングモータである。モータ１は、回転軸２および回転軸２の外周面２ｃに固着された磁石３を備えたロータ４と、磁石３の外周面３ｃに径方向外側で対向する筒状のステータ１０とを有している。ステータ１０の出力側Ｌ１にはフレーム１１が設けられている。フレーム１１は、ステータ１０の出力側Ｌ１の端面に溶接等の方法で固定された第１板部１１１と、第１板部１１１に出力側Ｌ１で対向して回転軸２の出力側Ｌ１の端部２ｒを支持する第２板部１１２と、モータ軸線Ｌ０方向に延在して第１板部１１１と第２板部１１２とを連結する連結部１１３とを備えている。第１板部１１１には、回転軸２を貫通させる穴１１５が形成されている。また、モータ１は、回転軸２の出力側Ｌ１の端部２ｒを支持する出力側軸受部１ａと、回転軸２の反出力側Ｌ２の端部２ｅを支持する反出力側軸受部１ｂとを有している。

（出力側軸受部１ａの構成）
出力側軸受部１ａでは、フレーム１１の第２板部１１２に軸受部材１８が保持されており、回転軸２の出力側Ｌ１の端部２ｒは、軸受部材１８の筒部１８１において反出力側Ｌ２に向けて開口する有底の凹部１８２の内側に嵌って、ラジアル方向およびスラスト方向で回転可能に支持されている。軸受部材１８は、筒部１８１がフレーム１１の第２板部１
１２に形成された穴１１６を貫通した状態で第２板部１１２の反出力側Ｌ２の面に当接する大径部１８４を有しており、軸受部材１８は、大径部１８４によって出力側Ｌ１への移動が規制されている。また、回転軸２の出力側Ｌ１の端部２ｒは、先端が半球状に加工されている。

（反出力側軸受部１ｂの概略構成）
反出力側軸受部１ｂには、スライド軸受からなる軸受部材７と、軸受部材７をモータ軸線Ｌ０方向に移動可能に支持する筒状の軸受ホルダ８と、軸受部材７を回転軸２の出力側Ｌ１に向けて付勢する板バネ部９５（付勢部材）を備えた板状部材９とを有している。また、回転軸２と軸受部材７との間には、鋼球からなる球体６が配置されている。

（ロータ４の構成）
ロータ４において、回転軸２の出力側Ｌ１はステータ１０から突出しており、回転軸２のステータ１０から突出した部分２ｇの外周面にはリードスクリュー２ａが形成されている。リードスクリュー２ａは、たとえば、光ピックアップ装置等の被移動体と螺合して被移動体を直動させる。本形態において、回転軸２においてステータ１０から出力側Ｌ１に突出した部分２ｇの外径は、ステータ１０の内側に位置する部分の外径より大である。

ここで、回転軸２の反出力側Ｌ２の端部２ｅには、反出力側Ｌ２に向けて開口して球体６を支持する断面Ｖ字形状の回転軸側凹部２ｆが形成されており、かかる回転軸側凹部２ｆの内周面は、円錐面あるいは角錐面からなる錐面２ｈになっている。

磁石３は、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に形成された円筒状の永久磁石であり、回転軸２の外周面２ｃにおいて、モータ軸線Ｌ０方向で離間する位置に２つの磁石３が接着剤によって固定されている。かかる２つの磁石３は、外径等のサイズが同一である。

（ステータ１０の構成）
ステータ１０は、モータ軸線Ｌ０方向で重ねて配置された第１ステータ組１２および第２ステータ組１３を備えている。本形態では、第１ステータ組１２が反出力側Ｌ２に配置され、第２ステータ組１３が出力側Ｌ１に配置されている。

第１ステータ組１２は、外ヨーク１４と、コイル５が巻回されたボビン１５と、ボビン１５を外ヨーク１４との間に挟むように配置された内ヨーク１６と、これらの部材を径方向外側および反出力側Ｌ２から覆う第１ケース１７とを備えている。かかる第１ステータ組１２は、反出力側Ｌ２に配置された磁石３の径方向外側に配置されている。

ボビン１５は、モータ軸線Ｌ０方向の両端に鍔部を有する筒状部材であり、鍔部の間にコイル５が巻回されている。ボビン１５には、端子台１５ａが形成されており、端子台１５ａには、コイル５の端部が接続される端子（図示省略）が固定されている。

外ヨーク１４は、ボビン１５の鍔部に反出力側Ｌ２で重なる円環部と、円環部の内縁から出力側Ｌ１に折れ曲がった複数の極歯１４ａを備えている。内ヨーク１６は、ボビン１５の鍔部に出力側Ｌ１で重なる円環部と、円環部の内縁から反出力側Ｌ２に折れ曲がった複数の極歯１６ａとを備えており、ボビン１５に対して、外ヨーク１４および内ヨーク１６を重ねた状態で、極歯１４ａ、１６ａは、ボビン１５の内周面に沿って所定のピッチで交互に配置される。従って、極歯１４ａ、１６ａの径方向内側の面によって、ステータ１０の内周面１０ｃが規定される。

第１ケース１７は、薄鋼板で形成されるとともに、プレス加工によって形成されている。また、第１ケース１７は、外ヨーク１４を反出力側Ｌ２で覆ってステータ１０の反出力
側端面を構成する端板部１７１と、ボビン１５等を径方向外側で覆う側板部１７２とを備えている。第１ケース１７において端板部１７１には、軸受部材７が貫通する開口部１７５が形成されている。

第２ステータ組１３は、第１ステータ組１２と同様な構成を有している。すなわち、第２ステータ組１３は、外ヨーク１９と、コイル５が巻回されたボビン２０と、ボビン２０を外ヨーク１９との間に挟むように配置された内ヨーク２１と、これらの部材を径方向外側および出力側Ｌ１から覆う第２ケース２２とを備えている。かかる第２ステータ組１３は、出力側Ｌ１に配置された磁石３の径方向外側に配置されている。

ボビン２０は、モータ軸線Ｌ０方向の両端に鍔部を有する筒状部材であり、鍔部の間にコイル５が巻回されている。ボビン２０には、端子台２０ａが形成されており、端子台２０ａには、コイル５の端部が接続される端子（図示省略）が固定されている。

外ヨーク１９は、ボビン２０の鍔部に出力側Ｌ１で重なる円環部と、円環部の内縁から反出力側Ｌ２に折れ曲がった複数の極歯１９ａを備えている。内ヨーク２１は、ボビン１５の鍔部に反出力側Ｌ２で重なる円環部と、円環部の内縁から出力側Ｌ１に折れ曲がった複数の極歯２１ａとを備えており、ボビン２０に対して、外ヨーク１９および内ヨーク２１を重ねた状態で、極歯１９ａ、２１ａは、ボビン２０の内周面に沿って所定のピッチで交互に配置される。従って、極歯１９ａ、２１ａの径方向内側の面によって、ステータ１０の内周面１０ｃが規定される。

第２ケース２２は、薄鋼板で形成されるとともに、プレス加工によって形成されている。また、第２ケース２２は、外ヨーク１９を出力側Ｌ１で覆ってステータ１０の出力側端面を構成する端板部２２１と、ボビン２０等を径方向外側で覆う側板部２２２とを備えている。第２ケース２２において端板部２２１には、回転軸２が貫通する開口部２２５が形成されている。

このように構成したステータ１０は、モータ軸線Ｌ０方向から見たとき、円形状あるいは長円形状に構成される。ステータ１０が長円形状に構成される場合、曲率半径および曲率中心が同一の円弧と、かかる２つの円弧を結ぶ平行な２本の直線とを備えた形状となる。

（軸受部材７の構成）
図２は、本発明を適用したモータ１の反出力側軸受部１ｂ等の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、反出力側軸受部１ｂ等の断面図、および反出力側軸受部１ｂ等の寸法関係を示す説明図である。

図２において、モータ１の反出力側Ｌ２には軸受部材７が配置されている。軸受部材７は、樹脂製であり、金型を用いた成形加工により製造される。軸受部材７は、モータ軸線Ｌ０方向に沿って軸線が延在する略円柱形状を有しており、回転軸２およびステータ１０と同心状である。本形態において、軸受部材７は、反出力側Ｌ２に位置する大径部分７ａと、出力側Ｌ１に位置する小径部分７ｂとを有しており、小径部分７ｂは、大径部分７ａよりわずかに外径寸法が小である、また、小径部分７ｂは、出力側Ｌ１に向かうに従って外径寸法が連続的に小さくなっている縮径部分になっている。

軸受部材７において、出力側Ｌ１の面の中央部分には、出力側Ｌ１に向けて開口する段付きの出力側凹部７０が形成されており、かかる出力側凹部７０は、内径が大の端部収容用凹部７１と、端部収容用凹部７１の底部からさらに反出力側Ｌ２に向けて凹む球体支持用の軸受側凹部７２とからなる。端部収容用凹部７１は、回転軸２の端部２ｅが入り込む
部位であり、軸受側凹部７２は、球体６を支持する部位である。

軸受側凹部７２は、モータ軸線Ｌ０方向に平行な側面７２ａと、円錐状あるいは角錐状の底部７２ｂとを有している。従って、球体６は、回転軸２の回転軸側凹部２ｆと軸受部材７の軸受側凹部７２とに支持された状態にあり、その結果、回転軸２は、球体６を介して軸受部材７に支持された状態となる。また、ロータ４が回転した際、球体６は回転軸２とともに回転する。従って、ロータ４が回転した際には、軸受側凹部７２の側面７２ａおよび底部７２ｂと球体６との間で滑りが生じる。

このように軸受部材７を構成した結果、端部収容用凹部７１の径方向外側には、回転軸２の端部２ｅを径方向外側で囲むように出力側Ｌ１に向けて突出した円環状の凸部７５が位置し、凸部７５は、回転軸２およびステータ１０と同心状である。

軸受部材７の反出力側Ｌ２の面の中央部分には、出力側Ｌ１に向けて凹んだ反出力側凹部７６が形成されており、その結果として、反出力側凹部７６の周りには、反出力側凹部７６の底部から反出力側Ｌ２に向けて突出した環状の突起７７が形成されている。かかる反出力側凹部７６の深さは、出力側Ｌ１に形成した出力側凹部７０の深さ（端部収容用凹部７１および軸受側凹部７２）よりかなり浅い。

（軸受ホルダ８の構成）
軸受ホルダ８は、金属材料で形成されている。また、軸受ホルダ８は、金型を用いたダイカスト加工等によって形成されている。軸受ホルダ８は、扁平な略直方体状に形成されている。軸受ホルダ８には、モータ軸線Ｌ０方向に貫通する円形の貫通孔８１が形成されており、軸受ホルダ８は、貫通孔８１の内周面８１ｃで軸受部材７の大径部分７ａをモータ軸線Ｌ０方向へ移動可能に支持している。軸受ホルダ８は、第１ケース１７の端板部１７１に反出力側Ｌ２で隣接する位置に配置されており、第１ケース１７の外部に配置されている。本形態において、軸受ホルダ８は、端板部１７１の反出力側Ｌ２の面に固定されている。具体的には、軸受ホルダ８は、溶接によって、端板部１７１に固定されている。本形態では、プロジェクション溶接によって、軸受ホルダ８が端板部１７１に固定されている。

ここで、第１ケース１７の端板部１７１には、軸受部材７が貫通する開口部１７５が形成されている。本形態において、開口部１７５の内径は、軸受ホルダ８の貫通孔８１の内径寸法と同一であり、開口部１７５の内周面は、軸受ホルダ８の貫通孔８１の内周面８１ｃとモータ軸線Ｌ０方向で重なっている。従って、本形態では、開口部１７５の内周面は、軸受ホルダ８の貫通孔８１の内周面８１ｃとともに、軸受ホルダ８をモータ軸線Ｌ０方向へ移動可能に支持する軸受支持面８０を構成している。

（板状部材９の構成）
板状部材９は、軸受ホルダ８の反出力側Ｌ２に固定されている。板状部材９は、軸受ホルダ８の反出力側Ｌ２の面に重なる底板部９１と、底板部９１の端部から出力側Ｌ１に折り曲げられた複数の側板部９２とを有しており、複数の側板部９２のうち、相対向する一組の側板部９２によって、板状部材９が軸受ホルダ８に固定されている。

板状部材９では、底板部９１の中央付近に板バネ部９５（付勢部材）が出力側Ｌ１に向けて斜めに切り起こされており、かかる板バネ部９５は、軸受部材７の反出力側Ｌ２の面に形成された反出力側凹部７６の底部に当接し、軸受部材７を回転軸２の側（出力側Ｌ１：第１方向）に付勢している。このため、板バネ部９５は、軸受部材７および球体６を介して回転軸２を出力側Ｌ１に付勢している。このため、回転軸２は、出力側軸受１８（図１（ａ）参照））に向けて付勢されているため、回転軸２にはモータ軸線Ｌ０方向のガタ
つきが抑制されている。

また、板状部材９において、底板部９１は、板バネ部９５の付勢力に抗して軸受部材７が反出力側Ｌ２（第２方向）に移動した際の可動範囲を規定するストッパ部として機能する。

本形態において、板バネ部９５は、軸受部材７の略中心部分から径方向にずれた位置に当接している。そのため、軸受ホルダ８の内側において、軸受保持面８０の相対向する位置で軸受保持面８０と軸受部材７の外周面との接触圧が高くなるように、軸受部材７がわずかに傾いた状態になっている。従って、軸受部材７の加工精度が低くても、軸受保持面８０に対する軸受部材７のがたつきを防止することができる。なお、開口部１７５の周方向の複数箇所に凹部を形成しておけば、軸受部材７の外周面と軸受保持面８０との接触面積を減らすことができるので、軸受部材７の外周面と軸受保持面８０との間の摺動抵抗を低減することができる。それ故、軸受部材７が傾くように板状部材９によって付勢されていても、軸受部材７をモータ軸線Ｌ０方向へ円滑に移動させることができる。

（隙間等の寸法）
このように構成したモータ１においては、回転軸２にリードスクリュー２ａが形成されているため、回転軸２が回転すると、回転軸２に加わる径方向の側圧によって、回転軸２に反出力側Ｌ２への負荷が加わることがある。また、回転している回転軸２に衝撃が加わって、回転軸２に反出力側Ｌ２の負荷が加わることもある。また、モータ１の停止中においても、回転軸２に衝撃が加わって、回転軸２に反出力側Ｌ２への負荷が加わることもある。その結果、図４を参照して説明したように、軸受部材７が反出力側Ｌ２に変位し、回転軸２が球体６を介して軸受部材７によって支持されている状態が解除されると、回転軸２には、回転軸２の中心軸線Ｌｓとモータ軸線Ｌ０方向とが傾くような変位が発生する。その際の軸受部材７の反出力側Ｌ２への可動距離をｄ（ｍｍ）とすると、可動距離ｄは、軸受部材７の反出力側Ｌ２に位置する環状の突起７７と板状部材９の底板部９１（ストッパ部）の間隔に相当する。

そこで、本形態では、図３を参照して後述するように、磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間隔をＧ（ｍｍ）とし、球体６の半径をｒ（ｍｍ）とし、回転軸２の中心軸線Ｌｓと錐面２ｈとが成す角度をθとし、錐面２ｈの開口縁と回転軸２の中心軸線Ｌｓとの距離をＲ（ｍｍ）としたとき、可動距離ｄ、半径ｒ、間隔Ｇ、角度θ、および距離Ｒが、以下の条件式１および条件式２
条件式１：Ｒ＞ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
条件式２：Ｇ＞ｄ・ｔａｎθ
を満たすように設定してある。このため、軸受部材７が反出力側Ｌ２（第２方向）に可動距離ｄを移動した際に回転軸２が傾いても、図４（ｂ）に示すように、錐面２ｈが球体６と接しているとともに、磁石３の外周面３ｃがステータ１０と離間した状態が位置される。従って、磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間隔を過度に広く設定しなくても、ロータ４が回転不能となる事態の発生を抑制することができる。また、回転軸２が傾いても、回転軸２への負荷がなくなったときには、図４（ａ）に示す状態に復帰する。

（条件式１、２について）
図３は、本発明を適用したモータ１においてロータ４がモータ軸線Ｌ０に対して直交する方向に変位した様子を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、ロータ４がモータ軸線Ｌ０に対して直交する方向に変位した様子の断面図、およびロータ４がモータ軸線Ｌ０に対して直交する方向に変位したときの各寸法関係を示す説明図である。

本形態では、図４（ｂ）を参照して説明したように、回転軸２が傾いた状態で、モータ
軸線Ｌ０と回転軸２の中心軸線Ｌｓとがなす角度αが小さいことから、図３（ａ）に示す
ように、回転軸２がモータ軸線Ｌ０に直交する方向に変位するものと見做し、軸受部材７
が反出力側Ｌ２（第２方向）に可動距離ｄを移動した際に回転軸２が傾いても、回転軸２
が回転でき、回転軸２への負荷がなくなったときには、図４（ａ）に示す状態に復帰する
条件を検討した。

まず、図３（ｂ）において、軸受部材７が反出力側Ｌ２（第２方向）に可動距離ｄを移動すると、球体６は、実線で示す位置から一点鎖線６′で示す位置に移動する。なお、球体６が移動する前の中心の位置を点Ｏで示し、球体６が移動した後の中心の位置を点Ｏ′で示してある。

このような移動が発生すると、回転軸２は、モータ軸線Ｌに直交する方向に距離Δｘを変位する。かかる変位の結果、回転軸２の中心軸線Ｌｓは、一点鎖線Ｌｓ′で示す位置に移動し、磁石３の外周面３ｃは、実線で示す位置から一点鎖線３ｃ′で示す位置に移動する。また、回転軸２の錐面２ｈは、実線で示す位置から一点鎖線２ｈ′で示す位置に移動し、球体６と接することになる。なお、回転軸２が移動する前、回転軸２の錐面２ｈが球体６と接する位置を点Ｑで示し、回転軸２が移動した後、回転軸２の錐面２ｈが球体６と接する位置を点Ｑ′で示してある。また、回転軸２が移動する前の錐面２ｈの頂部の位置を点Ｐで示し、回転軸２が移動した後の錐面２ｈの頂部の位置を点Ｐ′で示してある。

ここで、距離Δｘは、点Ｐ−点Ｐ′に相当することから、下式
Δｘ＝ｄ・ｔａｎθ
により求まる。

また、回転軸２が移動する前、回転軸２の錐面２ｈが球体６と接する位置（点Ｑ）と、中心軸線Ｌｓとの距離（Ｐ１−Ｐ）は、下式
距離（Ｐ１−Ｐ）＝ｒ・ｃｏｓθ
で求まることから、回転軸２が移動した後、回転軸２の錐面２ｈが球体６と接する位置（点Ｑ′）と、一点鎖線２ｈ′との距離（Ｐ１−Ｐ′）は、下式
距離（Ｐ１−Ｐ′）＝距離（Ｐ１−Ｐ）＋Δｘ
＝ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
で求まる。

ここで、回転軸２が移動しても、回転軸２が回転でき、回転軸２への負荷がなくなったときには、図４（ａ）に示す状態に復帰するには、回転軸２が移動した後も錐面２ｈが球体６と接しているという条件１と、回転軸２が移動した後も磁石３の外周面３ｃがステータ１０の内周面１０ｃと離間しているという条件２を満たせばよい。従って、前者の条件１を満たすには、以下の条件式１
条件式１：Ｒ＞ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
を満たせばよいことになる。また、後者の条件２を満たすには、
条件式２：Ｇ＞ｄ・ｔａｎθ
を満たせばよいことになる。

例えば、軸受部材７の反出力側Ｌ２への可動距離ｄを０．１６ｍｍとし、球体６の半径
ｒを０．５ｍｍとし、回転軸２の中心軸線Ｌｓと錐面２ｈとが成す角度θを３０°とした
場合、球体６の錐面２ｈの開口縁と回転軸２の中心軸線Ｌｓとの距離Ｒ（ｍｍ）、および
磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間隔Ｇ（ｍｍ）は、以下の条件と
なる。
条件式１：Ｒ＞ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
＝０．５×０．８６６＋０．１６×０．５７７
＝０．５２５
条件式２：Ｇ＞ｄ・ｔａｎθ
＝０．１６×０．５７７
＝０．０９２３

従って、球体６の錐面２ｈの開口縁と回転軸２の中心軸線Ｌｓとの距離Ｒが０．５２５
ｍｍ以上であればよい。また、磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間
隔Ｇ（ｍｍ）は、０．０９２３ｍｍ以上であればよい。この場合、可動距離ｄは、間隔Ｇ
の１．７３倍に設定した条件となる。このように、本形態によれば、上記の条件式１、２
を満たせばよいので、磁石３の外周面３ｃとステータ１０の内周面１０ｃとの間隔Ｇを過
度に広く設定する必要がないので、大きなトルクを得ることができる。

ここで、回転軸２の中心軸線Ｌｓと錐面２ｈとが成す角度θは、４５°以下、例えば、約３０°が好ましく、この場合、可動距離ｄは、間隔Ｇの１．５倍から１．６倍の範囲に設定すればよい。かかる構成によれば、回転軸の中心軸線と錐面とが成す角度θを３０°前後に設定した場合において、磁石の外周面とステータとの間隔Ｇを過度に広げなくても済む。従って、モータにおいて大きなトルクを得ることができる。

（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実施が可能である。

例えば、上記実施の形態では、軸受部材７がモータ軸線Ｌ方向に移動可能で、軸受部材７を反出力側Ｌ２に配置した付勢部材（板バネ部９５）によって回転軸２に向けて付勢するモータ１を例示したが、回転軸２をモータ軸線Ｌ方向に移動可能とし、回転軸２を出力側Ｌ１に配置した付勢部材によって軸受部材７に向けて付勢する構造のモータ１に本発明を適用してもよい。

１ モータ
１ａ 出力側軸受部
１ｂ 反出力側軸受部
２ 回転軸
２ｃ 回転軸の外周面
２ｅ 回転軸の端部
２ｆ 回転軸側凹部
２ｈ 錐面
３ 磁石
３ｃ 磁石の外周面
４ ロータ
５ コイル
６ 球体
７ 軸受部材
８ 軸受ホルダ
９ 板状部材
１０ ステータ
１０ｃ ステータの内周面
８１ 貫通穴
９１ 底板部（ストッパ部）
９５ 板バネ部（付勢部材）
Ｌ０ モータ軸線
Ｌｓ 回転軸の中心軸線
Ｌ１ 出力側
Ｌ２ 反出力側

Claims (5)

1. 反出力側の端部に断面Ｖ字形状の回転軸側凹部が形成された回転軸、および該回転軸の
   外周面に固定された磁石を備えたロータと、
   前記磁石の外周面に径方向外側で対向する筒状のステータと、
   前記回転軸側凹部の錐面に当接する球体、および該球体を前記錐面との間に支持する軸
   受部材を備えた反出力側軸受部と、
   前記回転軸および前記軸受のうちの一方側部材に前記回転軸と前記球体とが接触しよう
   とする第１方向の付勢力を印加する付勢部材と、
   前記第１方向とは反対側の第２方向への前記一方側部材の移動を制限するストッパ部と
   、
   を有し、
   前記一方側部材の前記第２方向への可動距離をｄとし、前記球体の半径をｒとし、前記
   磁石の外周面と前記ステータとの間隔をＧとし、前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成
   す角度をθとし、前記錐面の開口縁と前記回転軸の中心軸線との距離をＲとしたとき、
   前記可動距離ｄ、前記半径ｒ、前記間隔Ｇ、前記角度θ、および前記距離Ｒは、以下の
   条件式１および条件式２
   条件式１：Ｒ＞ｒ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｔａｎθ
   条件式２：Ｇ＞ｄ・ｔａｎθ
   を満たすことを特徴とするモータ。
2. 前記一方側部材は、前記軸受部材であり、
   前記反出力側軸受部は、前記軸受部材を軸線方向に移動可能に支持する貫通孔を備えた軸受ホルダを有し、
   前記付勢部材は、前記軸受部材を前記第１方向としての出力側に向けて付勢し、
   前記ストッパ部は、前記第２方向としての反出力側への前記軸受部材の移動を制限していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記付勢部材は、前記軸受部材の中心部分から径方向にずれた位置に当接していることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記可動距離ｄは、前記間隔Ｇの１．５倍から１．６倍であ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. 前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成す角度θが４５°以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のモータ。

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