JP6456036B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、出力軸においてモータ本体部から突出している部分の周方向の一部に平坦面が形成されたモータに関するものである。

モータでは、ステータを備えたモータ本体部から出力軸が突出しており、出力軸においてモータ本体部から突出している部分には、歯車等の出力部材が嵌められて固定されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２９０９２５号公報

特許文献１に記載の構成のように、出力軸に歯車を固定するには、図４（ａ）に示すように、出力軸４０においてモータ本体部２の出力側端部２１から出力側Ｌ１に離間した部分に平坦面４２を形成する一方、歯車９０の穴９１にも平坦面９２を形成することにより、出力軸４０に対する歯車９０の空回りが防止される。また、研削加工等によって出力軸４０に平坦面４２を形成する際に湾曲面４３が形成されると、平坦面４２は、モータ本体部２の出力側端部２１から大きく離間した部分に形成されることになる。このため、軸線Ｌ方向における平坦面４２の形成範囲（出力軸４０に対する歯車９０の圧入長さ（圧入代））を長くすることにより、出力軸４０に対する歯車９０の固定強度を高めた場合、モータの軸線Ｌ方向の寸法が長くなってしまうという問題点がある。

なお、図４（ｂ）に示すように、歯車９０の穴９１に段部９１ａを設け、歯車９０を湾曲面４３と重なる位置に固定すれば、モータの軸線Ｌ方向の寸法を短くできるが、かかる構成の場合、出力軸４０に対する歯車９０の固定強度が低下するため、好ましくない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、歯車等の出力部材を取り付けるための平坦面を軸線方向において広く形成して出力軸に対する出力部材の固定強度を高めた場合でも、軸線方向の寸法を短縮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、ステータを備えたモータ本体部と、該モータ本体部から出力側に向けて突出した出力軸と、を有し、前記出力軸において、少なくとも前記モータ本体部から突出している部分の外周面には、周方向の一部に平坦面が形成され、前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記平坦面の反出力側の縁が、前記モータ本体部において最も出力側に位置する出力側端部と重なる位置または当該出力側端部より反出力側の位置にあり、前記出力側端部は、前記モータ本体部において前
記出力軸を回転可能に支持する軸受の出力側の端面であり、前記出力軸の外周面の一部には、前記平坦面の反出力側の縁に反出力側で繋がる湾曲面が形成されており、前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記湾曲面の反出力側の縁は、前記軸受において前記出力軸が貫通する軸穴の軸線方向の途中位置にあり、前記軸穴は、前記出力軸の外周面を回転可能に支持する第１軸穴部分と、該第１軸穴部分に対して出力側で隣り合う位置に形成され、前記第１軸穴部分より内径が大の第２軸穴部分と、が形成されており、前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記湾曲面の反出力側の縁は、前記第２軸穴部分に位置することを特徴とする。

本発明では、出力軸において、少なくともモータ本体部から突出している部分の外周面には、歯車等の出力部材を取り付けるための平坦面が形成され、かかる平坦面の反出力側の縁は、モータ本体部において最も出力側に位置する出力側端部と重なる位置、または出力側端部より反出力側の位置にある。このため、出力軸において、出力側端部に近い位置から出力部材の固定に用いることができる。従って、軸線方向における平坦面の形成範囲を広く確保して、出力軸に対する出力部材の固定強度を高めた場合でも、モータの軸線方向の寸法を短縮することができる。また、研削加工等によって出力軸に平坦面を形成する際、平坦面の反出力側に湾曲面が形成された場合でも、湾曲面は、モータ本体部の出力側端部（軸受の出力側の端面）より反出力側に位置することになる。このような場合でも、軸穴は、出力軸の外周面を支持する第１軸穴部分と、第１軸穴部分に対して出力側で隣り合う位置に形成され、前記第１軸穴部分より内径が大の第２軸穴部分と、が形成されており、出力軸に対して直交する方向からみたとき、湾曲面の反出力側の縁は、第２軸穴部分に位置する。このため、湾曲面のエッジが、内径が小の第１軸穴部分の内部に位置しないので、軸受は、出力軸を安定した状態に支持することになる。また、出力軸は、平坦面や湾曲面より反出力側において、平坦面や湾曲面が形成されていない部分が軸受に支持されるため、出力軸を安定に支持することができる。

本発明において、前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記平坦面の反出力側の縁は、前記出力側端部より反出力側の位置にある構成を採用することができる。

本発明において、前記出力軸において前記出力側端部から突出している部分には出力部材が固定されていることが好ましい。

本発明において、前記出力部材は、例えば、歯車である。

本発明では、出力軸において、少なくともモータ本体部から突出している部分の外周面には、歯車等の出力部材を取り付けるための平坦面が形成され、かかる平坦面の反出力側の縁は、モータ本体部において最も出力側に位置する出力側端部と重なる位置、または出力側端部より反出力側の位置にある。このため、出力軸において、出力側端部に近い位置から出力部材の固定に用いることができる。従って、軸線方向における平坦面の形成範囲を広く確保して、出力軸に対する出力部材の固定強度を高めた場合でも、モータの軸線方
向の寸法を短縮することができる。

本発明の実施の形態１に係るモータの半断面図である。 本発明の実施の形態１に係るモータにおける出力軸への出力部材の固定構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係るモータにおける出力軸への出力部材の固定構造を示す断面図である。 本発明の参考例に係るモータにおける出力軸への出力部材の固定構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用したモータを説明する。以下の説明では、出力軸４０の軸線をＬとし、軸線Ｌの延在方向（軸線Ｌ方向）のうち、出力軸４０がモータ本体部２から突出している側を出力側Ｌ１とし、出力軸４０がモータ本体部２から突出している側とは反対側を反出力側Ｌ２として説明する。また、以下の説明では、各構成の対応関係が分かりやすいように、図４を参照して説明した構成に対応する部分には同一の符号を付して説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ１の半断面図である。図１に示すように、本形態のモータ１はステッピングモータであり、ステータ２０を備えたモータ本体部２から出力側Ｌ１に向けて出力軸４０が突出した構造を有している。モータ本体部２は、筒状のステータ２０を有しており、ステータ２０の内側には、出力軸４０の反出力側Ｌ２の部分が位置し、かかる出力軸４０の反出力側Ｌ２の部分に対して永久磁石４９が接着剤４８により固定されて、ロータ４が構成されている。本形態において、出力軸４０は、図２を参照して後述する平坦面４２や湾曲面４３が形成されている部分以外は全て、丸棒状である。モータ本体部２は、出力側Ｌ１の第１軸受５と反出力側Ｌ２の第２軸受６とを有しており、出力軸４０は、第１軸受５および第２軸受６によって回転可能に支持されている。

ステータ２０は、巻線１４ａが巻回された環状のコイルボビン１５ａ、内ステータコア１２ａ、および外ステータコア１０ａからなる第１ステータ組２０ａと、巻線１４ｂが巻回された環状のコイルボビン１５ｂ、内ステータコア１２ｂ、および外ステータコア１０ｂからなる第２ステータ組２０ｂとによって構成されている。コイルボビン１５ａ、１５ｂは軸線Ｌ方向に向かって重ねて配置している。

コイルボビン１５ａにおいて、軸線Ｌ方向の両側には外ステータコア１０ａおよび内ステータコア１２ａが重ねて配置され、この状態で、コイルボビン１５ａの内周側では、外ステータコア１０ａに形成された極歯１１ａと内ステータコア１２ａに形成された極歯１１ｂとが周方向に交互に並んでいる。コイルボビン１５ｂも、コイルボビン１５ａと同様、軸線Ｌ方向の両側には外ステータコア１０ｂおよび内ステータコア１２ｂが重ねて配置され、この状態で、コイルボビン１５ｂの内周側では、外ステータコア１０ｂに形成された極歯１３ａと内ステータコア１２ｂに形成された極歯１３ｂとが周方向に交互に並んでいる。コイルボビン１５ａ、１５ｂはいずれも絶縁性を有する樹脂によって成形されており、外ステータコア１０ａ、１０ｂと内ステータコア１２ａ、１２ｂはいずれも磁性金属部材で構成されている。

ステータ２０の外周側には端子台１６ａ、１６ｂが配置されており、端子台１６ａ、１６ｂは各々、コイルボビン１５ａ、１５ｂと一体に形成されている。端子台１６ａ、１６
ｂには各々、巻線１４ａ、１４ｂの端部が絡げられた端子ピン１７ａ、１７ｂが保持されている。

モータ本体部２において、ステータ２０の出力側Ｌ１の端面には第１プレート７が溶接等によって固定され、第１プレート７において軸線Ｌが通る位置には、第１軸受５を保持する貫通穴７１が形成されている。本形態において、第１軸受５は、軸線Ｌと同軸上の円筒部５１と、円筒部５１の出力側Ｌ１の端部で拡径する環状のフランジ部５２とを有しており、円筒部５１およびフランジ部５２には、出力軸４０が貫通する軸穴５３が形成されている。かかる第１軸受５は、出力側Ｌ１から円筒部５１を第１プレート７の貫通穴７１に挿入した後にカシメすることによって、第１プレート７に保持されている。その結果、第１軸受５のフランジ部５２は、第１プレート７の出力側Ｌ１の面に重なって、第１プレート７の出力側Ｌ１の面から出力側Ｌ１に向かって突出した状態にある。従って、本形態では、第１軸受５の出力側Ｌ１の面５０（フランジ部５２の出力側Ｌ１の面５０）によって、モータ本体部２の最も出力側Ｌ１に位置する出力側端部２１が構成されている。

モータ本体部２において、ステータ２０の反出力側Ｌ２の端面には第２プレート８が溶接等によって固定され、第２プレート８において軸線Ｌが通る位置には、第２軸受６を保持する貫通穴８１が形成されている。本形態において、第２軸受６は、軸線Ｌと同軸上の円筒部６１と、円筒部６１の反出力側Ｌ２の端部で拡径する環状のフランジ部６２とを有しており、円筒部６１およびフランジ部６２には、出力軸４０が貫通する軸穴５３が形成されている。かかる第２軸受６は、反出力側Ｌ２から円筒部６１を第２プレート８の貫通穴８１に挿入した後にカシメすることによって、第２プレート８に保持されている。その結果、第２軸受６のフランジ部６２は、第２プレート８の反出力側Ｌ２の面に重なって、第２プレート８から反出力側Ｌ２に向かって突出した状態にある。なお、出力軸４０においてロータ４の永久磁石４９に反出力側Ｌ２で隣り合う位置には環状のワッシャ４７が嵌められており、ワッシャ４７は、永久磁石４９と第２軸受６との間に介在している。

このように構成したモータ１において、出力軸４０のモータ本体部２から突出している突出部分４５には、環状あるいは円筒状の出力部材９が固定されている。出力部材９は、歯車９０やプーリ（図示せず）等であり、本形態において、出力部材９は、外周面９６に歯（図示せず）が形成された歯車９０である。

（出力軸４０に対する出力部材９の固定構造）
図２は、本発明の実施の形態１に係るモータ１における出力軸４０への出力部材９の固定構造を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、出力軸４０の出力側Ｌ１の端部の構成を示す説明図、出力軸４０の出力側Ｌ１の端部に出力部材９を固定した様子を出力側Ｌ１からみた正面図、および出力軸４０の出力側Ｌ１の端部に出力部材９を固定した様子を軸線Ｌに対して直交する方向からみた断面図である。

図２に示すように、本形態のモータ１においては、出力軸４０の突出部分４５に歯車９０（出力部材９）を固定するにあたって、少なくとも突出部分４５の外周面４１には、周方向の一部に平坦面４２が形成されており、平坦面４２は、出力軸４０の出力側Ｌ１の端部４６まで形成されている。本形態において、平坦面４２は、出力軸４０の周方向の一箇所に形成されており、出力軸４０において平坦面４２が形成されている部分は、断面Ｄ字形状になっている。

かかる形状に対応して、歯車９０に形成された穴９１の内周面の周方向の一部は平坦面９２になっており、歯車９０の穴９１に出力軸４０の突出部分４５を嵌めた際、平坦面４２と平坦面９２とが接触することにより、歯車９０は、空回りが阻止された状態で出力軸４０に固定されている。本形態において、歯車９０（出力部材９）は樹脂製であり、歯車
９０の穴９１に出力軸４０の突出部分４５を圧入することによって、歯車９０は出力軸４０に固定されている。この状態で、歯車９０は、軸線Ｌ方向において、出力軸４０の突出部分４５のうち、平坦面４２が形成されている範囲のみに固定されており、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、出力軸４０の出力側Ｌ１の端部４６と、歯車９０の出力側Ｌ１の端面９８とは重なっている。また、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、歯車９０の反出力側Ｌ２の端面９９と、モータ本体部２において最も出力側に位置する出力側端部２１（第１軸受５の出力側Ｌ１の面５０）とは、離間距離ｇを隔てて離間している。また、本形態では、研削加工等によって出力軸４０に平坦面４２を形成した際、出力軸４０の外周面４１の一部には、平坦面４２の反出力側Ｌ２の縁４２１に反出力側Ｌ２で繋がる湾曲面４３が形成されている。

ここで、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、平坦面４２の反出力側Ｌ２の縁４２１は、モータ本体部２において最も出力側Ｌ１に位置する出力側端部２１（第１軸受５の出力側Ｌ１の面５０）と重なる位置、または出力側端部２１より反出力側Ｌ２の位置にある。本形態において、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、平坦面４２の反出力側Ｌ２の縁４２１は、モータ本体部２の出力側端部２１と重なる位置にある。従って、出力軸４０においてモータ本体部２の出力側端部２１から突出している突出部分４５の軸線Ｌ方向の全体にわたって平坦面４２が形成されている。

また、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、湾曲面４３は、モータ本体部２の出力側端部２１より反出力側Ｌ２に位置する。本形態では、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、湾曲面４３の反出力側Ｌ２の縁４３１は、第１軸受５の軸穴５３の軸線Ｌ方向の途中位置にある。

本形態において、軸穴５３は、出力軸４０の外周面４１を支持する第１軸穴部分５３６と、第１軸穴部分５３６に対して出力側Ｌ１で隣り合う位置に形成された第２軸穴部分５３７とを備えており、第２軸穴部分５３７は、第１軸穴部分５３６より内径が大である。このため、第１軸穴部分５３６は、出力軸４０の外周面４１に接しているが、第２軸穴部分５３７は、出力軸４０の外周面４１に接していない。このように構成した軸穴５３の内側において、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、湾曲面４３の反出力側Ｌ２の縁４３１は、第２軸穴部分５３７の軸線Ｌ方向の略中間位置にある。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ１では、出力軸４０において、少なくともモータ本体部２から突出している突出部分４５の外周面４１には、歯車９０等の出力部材９を取り付けるための平坦面４２が形成され、かかる平坦面４２の反出力側Ｌ２の縁４２１は、モータ本体部２の出力側端部２１と重なる位置にある。このため、出力軸４０においてモータ本体部２の出力側端部２１から突出している突出部分４５の軸線Ｌ方向の全体にわたって平坦面４２が形成されている。従って、出力軸４０において、出力側端部２１に近い位置から出力部材９（歯車９０）の固定に用いることができるので、歯車９０の反出力側Ｌ２の端面９９と、モータ本体部２の出力側端部２１の離間距離ｇが狭い。それ故、軸線Ｌ方向における平坦面４２の形成範囲を広く確保して、出力軸４０に対する歯車９０の圧入長さ（圧入代）を長くすることにより、出力軸４０に対する出力部材９の固定強度を高めた場合でも、出力軸４０の突出部分４５の長さが短い。よって、モータ１の軸線Ｌ方向の寸法を短縮することができる。逆にいえば、出力軸４０の突出部分４５の長さが短い場合でも、出力軸４０に対する出力部材９の固定強度が大である。

また、出力軸４０の外周面４１に湾曲面４３を形成した場合でも、湾曲面４３は、モータ本体部２の出力側端部２１より反出力側Ｌ２に位置するので、歯車９０の反出力側Ｌ２の端面９９と、モータ本体部２の出力側端部２１の離間距離ｇが狭い。このため、出力軸
４０の突出部分４５の長さが短いので、モータ１の軸線Ｌ方向の寸法を短縮することができる。

また、湾曲面４３の反出力側Ｌ２の縁４３１は、第１軸受５の軸穴５３の軸線Ｌ方向の途中位置にあるため、出力軸４０は、平坦面４２や湾曲面４３より反出力側Ｌ２において、平坦面４２や湾曲面４３が形成されていない丸棒部分が第１軸受５に支持される。このため、出力軸４０を安定に支持することができる。

また、湾曲面４３の反出力側Ｌ２の縁４３１は、軸穴５３のうち、内径が大きい第２軸穴部分５３７の内側に位置し、湾曲面４３のエッジは、内径が小さな第１軸穴部分５３６の内側に位置しない。従って、軸穴５３の内周面に湾曲面４３のエッジが接することがないので、第１軸受５は、出力軸４０を安定した状態に支持することになる。

また、歯車９０（出力部材９）は樹脂製であるため、安価に構成することができるとともに、歯車９０の穴９１に出力軸４０の突出部分４５を圧入することによって、歯車９０を空回りが阻止された状態で出力軸４０に固定することができる。また、本形態では、歯車９０（出力部材９）が樹脂製であるため、歯車９０の軸線Ｌ方向の寸法（厚さ）が大である。従って、平坦面４２が軸線Ｌ方向において長く形成されているが、歯車９０の反出力側Ｌ２の端面９９と、モータ本体部２の出力側端部２１の離間距離ｇが狭いため、出力軸４０の突出部分４５の長さが短い。それ故、モータ１の軸線Ｌ方向の寸法を短縮することができる。

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係るモータ１における出力軸４０への出力部材９の固定構造を示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図３に示すように、本形態のモータ１においても、実施の形態１と同様、出力軸４０の突出部分４５に歯車９０（出力部材９）を固定するにあたって、少なくとも突出部分４５の外周面４１には、周方向の一部に平坦面４２が形成されており、平坦面４２は、出力軸４０の出力側Ｌ１の端部４６まで形成されている。平坦面４２は、出力軸４０の周方向の一箇所に形成されており、出力軸４０において平坦面４２が形成されている部分は、断面Ｄ字形状になっている。

ここで、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、平坦面４２の反出力側Ｌ２の縁４２１は、モータ本体部２において最も出力側Ｌ１に位置する出力側端部２１（第１軸受５の出力側Ｌ１の面５０）より反出力側Ｌ２の位置にある。従って、出力軸４０においてモータ本体部２の出力側端部２１から突出している突出部分４５の軸線Ｌ方向の全体にわたって平坦面４２が形成されている。また、出力軸４０に対して直交する方向からみたとき、湾曲面４３も、モータ本体部２の出力側端部２１より反出力側Ｌ２に位置する。この場合でも、湾曲面４３の反出力側Ｌ２の縁４３１は、第１軸受５の軸穴５３の軸線Ｌ方向の途中位置にあり、第２軸穴部分５３７の内側に位置する。

このような形態であっても、実施の形態１と同様、歯車９０の反出力側Ｌ２の端面９９と、モータ本体部２の出力側端部２１の離間距離ｇが狭い。このため、出力軸４０に対する歯車９０を圧入長さ（圧入代）を長くすることにより、出力軸４０に対する出力部材９の固定強度を高めた場合でも、出力軸４０の突出部分４５の長さが短い。それ故、モータ１の軸線Ｌ方向の寸法を短縮することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、モータ１としてステッピングモータを例示したが、交流モータやブラシモータ等、ステッピングモータ以外のモータに本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、出力部材９が樹脂製である場合を例示したが、出力部材９が金属製等である場合に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、出力軸４０の突出部分４５が断面Ｄ字形状の場合を例示したが、突出部分４５が断面角形である場合や、周方向の２個所に平坦面を形成した場合等、平坦面が２面以上形成されている場合に本発明を適用してもよい。

１ モータ
２ モータ本体部
２０ ステータ
４ ロータ
４０ 出力軸
４１ 出力軸の外周面
４２ 出力軸の平坦面
４２１ 平坦面の反出力側の縁
４３ 湾曲面
４３１ 湾曲面の反出力側の縁
４５ 突出部分
４９ 永久磁石
５ 第１軸受
５０ 第１軸受の出力側の面
５１ 円筒部
５２ フランジ部
５３ 軸穴
５３６ 第１軸穴部分
５３７ 第２軸穴部分
６ 第２軸受
７ 第１プレート
８ 第２プレート
９ 出力部材
９０ 歯車
Ｌ 出力軸の軸線
Ｌ１ 出力側
Ｌ２ 反出力側

Claims (4)

1. ステータを備えたモータ本体部と、
   該モータ本体部から出力側に向けて突出した出力軸と、
   を有し、
   前記出力軸において、少なくとも前記モータ本体部から突出している部分の外周面には、周方向の一部に平坦面が形成され、
   前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記平坦面の反出力側の縁が、前記モータ本体部において最も出力側に位置する出力側端部と重なる位置または当該出力側端部より反出力側の位置にあり、
   前記出力側端部は、前記モータ本体部において前記出力軸を回転可能に支持する軸受の出力側の端面であり、
   前記出力軸の外周面の一部には、前記平坦面の反出力側の縁に反出力側で繋がる湾曲面が形成されており、
   前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記湾曲面の反出力側の縁は、前記軸受において前記出力軸が貫通する軸穴の軸線方向の途中位置にあり、
   前記軸穴は、前記出力軸の外周面を回転可能に支持する第１軸穴部分と、該第１軸穴部分に対して出力側で隣り合う位置に形成され、前記第１軸穴部分より内径が大の第２軸穴部分と、が形成されており、
   前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記湾曲面の反出力側の縁は、前記第２軸穴部分に位置することを特徴とするモータ。
2. 前記出力軸に対して直交する方向からみたとき、前記平坦面の反出力側の縁は、前記出力側端部より反出力側の位置にあることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記出力軸において前記出力側端部から突出している部分には出力部材が固定さ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. 前記出力部材は歯車であることを特徴とする請求項３に記載のモータ。

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