(57)【要約】【課題】リードスクリューが形成された回転軸を含むロータを一対のラジアル軸受にて支承するとともに、信頼性の高いリードスクリュー付ステッピングモータを提供する。【解決手段】本発明に係るリードスクリュー付ステッピングモータは、外周面にリードスクリュー１０ａが形成された回転軸１０と回転軸１０に同軸に固着されたロータマグネット８とを含むロータ７と、ロータマグネット８が内側に対向配置されるステータ６とを備え、ロータ８が一対の軸受１１，１１にて回転自在に支承されてなるリードスクリュー付ステッピングモータであって、一対の軸受１１，１１はラジアル軸受であり、リードスクリュー１０ａは回転軸１０の全長にわたって形成されると共に、回転軸１０の外周面にパイプ９が固着され、一対の軸受１１，１１がパイプ９を支承するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にリードスクリューが形成された回転軸と該回転軸に同軸に固着されたロータマグネットとを含むロータと、前記ロータマグネットが内側に対向配置されるステータとを備え、前記ロータが一対の軸受にて回転自在に支承されてなるリードスクリュー付ステッピングモータであって、前記一対の軸受はラジアル軸受であり、前記リードスクリューは前記回転軸の全長にわたって形成されると共に、前記回転軸の外周面にパイプが固着され、前記一対の軸受が前記パイプを支承することを特徴とするリードスクリュー付ステッピングモータ。
【請求項２】
前記パイプは１つのパイプ部材からなり、前記一対の軸受が前記パイプ部材を支承していることを特徴とする請求項１に記載のリードスクリュー付ステッピングモータ。
【請求項３】
前記パイプは２つのパイプ部材からなり、前記一対の軸受のそれぞれが、前記２つのパイプ部材のそれぞれを支承していることを特徴とする請求項１に記載のリードスクリュー付ステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータに関し、特に、小型のリードスクリュー付ステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤドライブ装置やＤＶＤドライブ装置などの光ディスクドライブ装置のピックアップの駆動用アクチュエータや、カメラの自動焦点調節機構やズーム機構におけるレンズ移動制御のアクチュエータとして、リードスクリュー付ステッピングモータが広く用いられている。このリードスクリュー付ステッピングモータは、ＰＭ型ステッピングモータのシャフトにリードスクリューを形成した構成となっている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載されたステッピングモータを示す断面図である。このステッピングモータにおいて、シャフト１１２は、基端部側に固着されたマグネット１１１とともにロータを構成し、先端部側にリードスクリュー１１２ａが形成されている。マグネット１１１の周囲にはヨークアセンブリ（ステータ）１１８が配置されている。このステッピングモータは、ヨークアセンブリ１１８に固着されてシャフト１１２に沿って延在するフレーム１１７を有しており、フレーム１１７には、シャフト１１２の先端部を回転可能に支承するピボット軸受１１３と、シャフト１１２が挿通されるメタル軸受（ラジアル軸受）１１４が設けられている。
【０００４】
図５は、特許文献２に記載されたステッピングモータを示す断面図である。このステッピングモータにおいて、回転軸２０３は、基端部側に固着されたマグネット２１７とともにロータ部を構成し、先端部側にリードスクリュー部２０４が形成されている。マグネット２１７の周囲には、ステータ部２０２が配置されている。このステッピングモータは、ステータ部２０２に固着されて回転軸２０３に沿って延在するフレーム２１８を有しており、回転軸２０３の先端部は、フレーム２１８に設けられた軸受部２０５によって回転可能に支承され、回転軸２０３の基端部はステータ部２０２に設けられたラジアル軸受２０８によって回転可能に支承されている。
【０００５】
図６は、特許文献３に記載されたステッピングモータを示す断面図である。このステッピングモータにおいて、回転軸３１１は、基端部側に固着されたロータマグネット３１４とともにロータアッセンブリを構成し、その全長にわたってリードスクリュー３１６が形成されている。ロータマグネット３１４の周囲には、ステータ部を構成するコア組３１３が配置されている。このステッピングモータは、コア組３１３に固着されて回転軸３１１に沿って延在するフレーム３１８を有しており、回転軸３１１の先端部は、フレーム３１８に設けられたピボット軸受部材３１７によって回転可能に支承され、回転軸３１１の基端部もピボット軸受部材３１５によって回転可能に支承されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９９７２８号公報
【特許文献２】特開２００５−４８８８４号公報
【特許文献３】特開２００３−３２４９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のリードスクリュー付きステッピングモータ（以下、単にステッピングモータ、またはモータともいう）は、通常、フレーム（ブラケットともいう）（図４の１１７、図５の２１８、図６の３１８）を有しており、このフレームは、回転軸の先端部を支承する軸受を装着する部材であるとともに、ステッピングモータをアクチュエータとして装置に搭載する際の組付用部材としても用いられている。このため、ステッピングモータとして必要な構成及び機能が同一であっても、そのモータが搭載される装置のモータの組み付けに関する仕様に応じて、仕様毎にフレームの形状が異なる製品を製造する必要があった。この問題を回避するためには、リードスクリュー付ステッピングモータを、フレームを用いることなく構成することが望ましく、このようなモータでは、回転軸の先端部をピボット軸受によって支承することなく、ラジアル軸受で回転軸を支承する必要がある。
【０００８】
また、装置の小型化、高性能化に応じて、装置に使用されるリードスクリュー付ステッピングモータに対する小型化、高性能化の要求も高まっている。例えば、デジタルカメラに搭載される小型のステッピングモータでは、モータ外径が６ｍｍのタイプが一般的であり、このようなモータでは、リードスクリュー（図４の１１２ａ、図５の２０４、図６の３１６）の外径寸法は１．０ｍｍ以下とすることが要求されている。さらに、近年、モータ外径が６ｍｍ未満のステッピングモータも提案され始めている。
【０００９】
このような観点から、図４〜図６に示したような従来のリードスクリュー付ステッピングモータを、モータ外径が６ｍｍ（または６ｍｍ未満）の小型のステッピングモータに適用し、シャフト（回転軸）の先端を支承する軸受のない構成とするには、次のような問題がある。
【００１０】
例えば、図４に示すリードスクリュー付ステッピングモータは、シャフト１１２の一部にリードスクリュー１１２ａを形成する構成であり、リードスクリュー１１２ａの有効ネジ部を確保するために、リードスクリュー１１２が形成されている先端部側と形成されていない基端部側との間に、リードスクリュー１１２の外径（例えば、０．８ｍｍ）よりも小径の小径部１１２ｂが存在する。この結果、シャフト１１２の剛性が低下するという問題がある。
【００１１】
また、図５に示すリードスクリュー付ステッピングモータは、回転軸２０３のマグネット２１７が固着される基端部側を、リードスクリュー部２０４よりも小径とした二段軸構成であり、回転軸２０３の基端部側がリードスクリュー部２０４の外径（例えば、０．８ｍｍ）よりも小径となるため、図４に示すリードスクリュー付ステッピングモータと同様に、回転軸２０３の剛性が低下する。さらに、回転軸２０３を二段軸とする加工を行うため、段差のない単一寸法外径の軸加工に比べ回転軸２０３の小径となる基端部側の外径寸法精度が低下する。また、単一寸法外径で通常導入している焼入れ加工が、二段軸加工を行う場合、熱処理加工ができないため、強度・剛性において、劣勢をしいられることとなる。その結果、回転軸２０３の外径寸法のバラつきが大きくなり、ひいてはモータの特性に影響を及ぼすおそれがある。
【００１２】
一方、図６に示すリードスクリュー付ステッピングモータでは、回転軸３１１の全長にわたってリードスクリュー３１６が形成されているため、ラジアル軸受により回転軸３１１を支承することはできず、回転軸３１１の先端及び基端を支承するためのピボット軸受部材３１７、３１５、ひいてはこれらの軸受部材を装着する部材（特に、ピボット軸受部材３１７を装着するフレーム３１８）が必須の構成要素となる。また、この構成では、回転軸３１１の全長にわたってリードスクリュー３１６を形成した後、回転軸３１１の両端面にピボット軸受のための段部を形成するための加工も必要となる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リードスクリューが形成された回転軸を含むロータを一対のラジアル軸受にて支承するとともに、信頼性の高いリードスクリュー付ステッピングモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【００１５】
（１）外周面にリードスクリューが形成された回転軸と該回転軸に同軸に固着されたロータマグネットとを含むロータと、前記ロータマグネットが内側に対向配置されるステータとを備え、前記ロータが一対の軸受にて回転自在に支承されてなるリードスクリュー付ステッピングモータであって、前記一対の軸受はラジアル軸受であり、前記リードスクリューは前記回転軸の全長にわたって形成されると共に、前記回転軸の外周面にパイプが固着され、前記一対の軸受が前記パイプを支承することを特徴とするリードスクリュー付ステッピングモータ（請求項１）。
【００１６】
本項に記載のリードスクリュー付ステッピングモータによれば、回転軸の全長にわたってリードスクリューを形成し、その外周面にパイプを固着して、一対のラジアル軸受にてパイプを支承した構成としているため、小型（例えば、モータ外径が６ｍｍ未満）のステッピングモータに適用した場合でも、回転軸の寸法精度を低下させることなく、回転軸の剛性を維持することができる。また、一対のラジアル軸受にてロータを回転自在に支承した構成としているため、回転軸の先端を支承する軸受を装着するフレーム等を備える必要がないことにより、モータが搭載される装置の仕様にかかわらず、リードスクリュー付ステッピングモータ単体で形状を標準化することが可能となる。
【００１７】
（２）（１）項に記載のリードスクリュー付ステッピングモータにおいて、前記パイプは１つのパイプ部材からなり、前記一対の軸受が前記パイプ部材を支承していることを特徴とするリードスクリュー付ステッピングモータ（請求項２）。
【００１８】
本項に記載のリードスクリュー付ステッピングモータによれば、回転軸の外周面に固着されるパイプが１つのパイプ部材からなることにより、パイプの固着作業が容易であるとともに、所定の位置に固着する際の位置決めが容易となる。
【００１９】
（３）（１）項に記載のリードスクリュー付ステッピングモータにおいて、前記パイプは２つのパイプ部材からなり、前記一対の軸受のそれぞれが、前記２つのパイプ部材のそれぞれを支承していることを特徴とするリードスクリュー付ステッピングモータ（請求項３）。
【００２０】
本項に記載のリードスクリュー付ステッピングモータによれば、回転軸の外周面に固着されるパイプが２つのパイプ部材からなり、２つのパイプ部材のそれぞれを、一対の軸受のそれぞれで支承する構成としたため、ロータマグネットを、パイプを介することなく、回転軸の外周面に直接固着することが可能となる。これによって、パイプの厚み分のスペースだけロータマグネットの体積を増大させることができるため、ロータマグネットの磁力を大きくすることで、モータのトルクを増大することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るリードスクリュー付ステッピングモータによれば、リードスクリューが形成された回転軸を含むロータを一対のラジアル軸受にて支承するとともに、信頼性の高いリードスクリュー付ステッピングモータを提供することが可能となり、リードスクリュー付ステッピングモータの小型化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるリードスクリュー付ステッピングモータの構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すリードスクリュー付ステッピングモータのロータの一部を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態におけるリードスクリュー付ステッピングモータの構造を示す断面図である。
【図４】従来のリードスクリュー付ステッピングモータの構造の一例を示す断面図である。
【図５】従来のリードスクリュー付ステッピングモータの構造の他の例を示す断面図である。
【図６】従来のリードスクリュー付ステッピングモータの構造の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態におけるリードスクリュー付ステッピングモータ１の構造を示す断面図である。図１に示すリードスクリュー付ステッピングモータ（以下、単にステッピングモータ、またはモータともいう）１は、ＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型ステッピングモータであり、その主要な構成要素として、ステータ６とロータ７とを含んでいる。
【００２４】
ステータ６は、ステータ６Ａとステータ６Ｂからなる２相構造を構成する。ステータ６Ａ、６Ｂのそれぞれは、外ヨーク２と内ヨーク３とコイル５からなり、外ヨーク２には複数の極歯２ａが設けられ、内ヨーク３にも複数の極歯（図示は省略する）が設けられている。外ヨーク２の極歯２ａと内ヨーク３の極歯は交互に噛み合うようにして組み合わされており、コイル５は、外ヨーク２と内ヨーク３の間に収容される。これらのステータ６Ａ、６Ｂは、電気角９０度の位相差となるように互いに背中合わせに当接しており、これによってロータ７を回転させるための２相の磁界を形成するものである。
【００２５】
ここで、ステータ６Ａの外ヨーク２と内ヨーク３、ステータ６Ｂの外ヨーク２と内ヨーク３は全て同一材料にて形成されており、いずれも軟磁性の板材（例えば、電磁鋼板、ケイ素鋼板、純鉄板など）を絞り加工またはプレスにて所定形状に形成し、極歯部分を軸方向に折り曲げることにより形成されている。
【００２６】
また、コイル５は、ボビン４とボビン４の巻芯部に所定のターン数で巻回されたマグネットワイヤからなり、ボビン４は、合成樹脂（例えば、液晶ポリマー）にて形成されている。そして、ステータ６Ａとステータ６Ｂのそれぞれの内ヨーク３を互いに背中合わせに当接して合成樹脂にて一体成形することによりボビン４が成形されると同時に、端子台４ａも一体成形で形成される。端子台４ａには、図示しない端子ピンを植設し、コイル５の巻き始めと巻き終りが端子ピンにそれぞれ絡げられる。端子台４ａは、外ヨーク２の外周に形成された切欠部２ｂから外部に突出している。
【００２７】
本実施形態において、ステータ６Ａの外ヨーク２とステータ６Ｂの外ヨーク２には、金属材からなるフロントプレート１２とエンドプレート１３がそれぞれレーザー溶接等によって固着されており、フロントプレート１２及びエンドプレート１３には、ラジアル軸受１１、１１がそれぞれ嵌着されている。
【００２８】
ロータ７は、回転軸１０、パイプ９、及びロータマグネット８から構成され、回転軸１０は、その全長にわたって外周面にリードスクリュー１０ａが形成されている。回転軸１０の一端側には、その外周面に中空円筒状のパイプ９が固着され、パイプ９の外周面に、中空円筒状のロータマグネット８が、回転軸１０に同軸に固着されている。
【００２９】
ロータ７は、ロータマグネット８が固着された一端側がステータ６Ａ、６Ｂの内側に収容されるように配置され、このとき、ステータ６Ａ、６Ｂの外ヨーク２の極歯２ａと内ヨーク３の極歯（図示は省略する）は、回転軸１０に対して所定の位置に固着されたロータマグネット８の外周面に、所定の空隙（ギャップ）を隔てて対向配置される。
【００３０】
そして、パイプ９の軸方向長さ及び回転軸１０に対する配置位置は、ロータマグネット８の回転軸１０に対する固着位置を上記所定の位置としたときに、一対のラジアル軸受１１、１１による支承のために必要かつ十分な長さのパイプ９の部分が、ロータマグネット８の両端側から露出するように設定されており、一対のラジアル軸受１１、１１は、パイプ９のロータマグネット８の両端側から露出する部分をそれぞれ支承するものである。これによって、ロータ７は、一対のラジアル軸受１１、１１によって回転自在に支承される。
【００３１】
ここで、回転軸１０は、ステンレス鋼等の金属材からなり、その外周面に形成されるリードスクリュー１０ａは、転造または切削加工等により形成される。パイプ９は、回転軸１０と同様にステンレス鋼等の金属材から形成され、パイプ９の回転軸への固着は、パイプ９を加熱し、回転軸１０をパイプ９に挿通した後、冷却して固着する所謂焼き嵌めを用いて実施される。但し、このような焼き嵌めによる固着は、強固な接合が得られる点で好ましいものであるが、本発明は、パイプ９の回転軸１０への固着手段によって限定されるものではなく、例えば、接着剤またはレーザー溶接等を用いるものであってもよい。また、ロータマグネット８は、好ましくは希土類ボンド磁石からなり、その外周面は周方向に多極着磁されているものである。
【００３２】
尚、パイプ９を構成する金属材としては、磁性材及び非磁性材のいずれを使用することも可能であるが、パイプ９がロータマグネット８の近傍に装着される点を考慮すると、非磁性材であることが好ましい。
【００３３】
以上のように構成されたリードスクリュー付ステッピングモータ１は、例えば図４〜６に示す従来のモータとは異なり、回転軸１０の先端を支承するための軸受部を要することなく、ロータ７を一対のラジアル軸受１１、１１によって支承するものであり、特にモータ外径が６ｍｍ未満の小型のステッピングモータのために好適なものである。すなわち、本実施形態におけるステッピングモータ１は、リードスクリュー１０ａの外径を例えば０．６ｍｍ程度の小径とすることが要求される場合でも、一対のラジアル軸受１１、１１によりパイプ９を支承することによって、回転軸１０の剛性を維持しつつ、また、回転軸１０の寸法精度を低下させることもなく、回転軸１０の先端の支承を要しない構成とすることが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態におけるリードスクリュー付ステッピングモータ１では、パイプ９が１つのパイプ部材からなることにより、パイプ９の回転軸１０への固着作業が容易であるとともに、パイプ９の回転軸１０に対する配置位置は、ロータマグネット８の両端部から露出される部分のそれぞれが、一対のラジアル軸受１１、１１によって支承するために必要かつ十分な長さを有するものであればよく、その位置決めに高い精度を要しない。
【００３５】
図３は、本発明の第２実施形態におけるリードスクリュー付ステッピングモータ２０の構造を示す断面図である。以下の説明において、図１に示す第１の実施形態におけるモータ１と共通の構成要素には同一の符号を付して参照し、その説明は省略する。
【００３６】
本実施形態におけるリードスクリュー付ステッピングモータ２０の、第１の実施形態におけるモータ１に対する主要な相違は、回転軸１０に固着されるパイプ９の構成である。本実施形態において、パイプ９は、２つのパイプ部材９ａ、９ｂからなり、これらのパイプ部材９ａ、９ｂは、回転軸１０の、ロータ７をステータ６に対して配置したときに一対のラジアル軸受１１、１１のそれぞれと対峙する位置に固着されている。すなわち、ステッピングモータ２０では、一対のラジアル軸受１１、１１のそれぞれが、２つのパイプ部材９ａ、９ｂのそれぞれを支承し、これによって、ロータ７は、一対のラジアル軸受１１、１１によって回転自在に支承されている。
【００３７】
尚、本実施形態においても、２つのパイプ部材９ａ、９ｂの回転軸１０への固着を、焼き嵌め等によって実施できることは、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
さらに、パイプ９の構成に関連して、ステッピングモータ２０では、ロータマグネット８は、接着剤等により、リードスクリュー１０ａの外周面に直接固着されている。この構成により、パイプ９の厚み分のスペースだけロータマグネット８の体積を増大させることができるため、ロータマグネット８の磁力を大きくすることで、ステッピングモータ２０のトルクを増大することが可能となる。
【００３９】
ここで、図２には、パイプ部材９ａ、９ｂが同一の形状を有するものとして示されているが、本実施形態におけるパイプ部材９ａ、９ｂのそれぞれは、ラジアル軸受１１によって支承するために必要かつ十分な長さを有する限り、互いに異なる形状を有するものであってもよい。
【００４０】
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、ＤＣモータへの適用など本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１：リードスクリュー付ステッピングモータ、２：外ヨーク、２ａ：極歯、２ｂ：切欠部、３：内ヨーク、４：ボビン、４ａ：端子台、５：コイル、６：ステータ、７：ロータ、８：ロータマグネット、９：パイプ、９ａ，９ｂ：パイプ部材、１０：回転軸、１０ａ：リードスクリュー、１１：ラジアル軸受、１２：フロントプレート、１３：エンドプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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