(57)【要約】【課題】シャフトと軸受部との間に発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現する。【解決手段】ステッピングモータは、磁気回路を形成するヨーク４，５，６，７と、前記ヨークを励磁する励磁コイル８，９と、ロータマグネット１２を有するシャフト１１と、前記シャフトを回転自在に軸支する軸受部３，１３と、前記シャフトのステータ側の端部を、互いに異なる第１方向と第２方向から付勢する付勢手段１，１ａ，１ｂと、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路を形成するヨークと、
前記ヨークを励磁する励磁コイルと、
ロータマグネットを有するシャフトと、
前記シャフトを回転自在に軸支する軸受部と、
前記シャフトのステータ側の端部を、互いに異なる第１方向と第２方向から付勢する付勢手段と、を有することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記第１方向と前記第２方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
【請求項３】
前記付勢手段は、
前記シャフトのステータ側の端部を軸支する第１軸受と、
前記第１軸受をスラスト方向に付勢する第２軸受と、
前記第２軸受と前記シャフトのステータ側の端面とをスラスト方向に付勢する板バネと、を有し、
前記板バネが前記第２軸受をスラスト方向に付勢する押圧力を前記第１軸受に形成されたテーパ部によってラジアル方向に変換し、前記シャフトの端部をラジアル方向に付勢することを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。
【請求項４】
前記第１軸受はロータマグネット端面の凹形状と同一若しくは類似のテーパ部を有し、
前記第１軸受の凹状のテーパ部に第２軸受が当接することにより当該第２軸受からの押圧力を前記シャフトの端部をラジアル方向に付勢する押圧力に変換することを特徴とする請求項３に記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記第２軸受は、互いに直交する押圧部を有し、
前記板バネの互いに直交するアーム部が前記第２軸受の互いに直交する押圧部をスラスト方向に付勢することにより、互いに直交する第１方向と第２方向から前記シャフトを押圧することを特徴とする請求項３または４に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記付勢手段は、前記シャフトのステータ側の端部を、互いに直交する前記第１方向と前記第２方向から押圧する板バネを有することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
【請求項７】
前記板バネは、前記シャフトのステータ側の端部を前記第１方向に押圧する第１押圧部と、前記第２方向に押圧する第２押圧部とを有することを特徴とする請求項６に記載のステッピングモータ。
【請求項８】
前記第１押圧部と前記第２押圧部は、それぞれ先端部がＬ字状に折り曲げられて形成されていることを特徴とする請求項７に記載のステッピングモータ。
【請求項９】
前記第１押圧部と前記第２押圧部は、前記板バネの互いに直交する縁部を軸方向へ９０°折り曲げて立設させた構成を有することを特徴とする請求項７に記載のステッピングモータ。
【請求項１０】
前記第１押圧部と前記第２押圧部は、前記板バネの鉛直方向に延びるアーム部の先端部をＶ字状に２本に分岐させた構成を有することを特徴とする請求項７に記載のステッピングモータ。
【請求項１１】
前記板バネは、少なくとも１部品で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の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、特にシャフトの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステッピングモータは、例えば図１１のように、ステータ部に設けられたスライド部材４０２がコイルバネ４０３によってシャフト４０１のステータ側の球状端面４０１ａをスラスト方向に付勢するように構成し、スライド部材４０２におけるシャフト４０１の球状端面４０１ａと接触する部分４０４に所定の角度をなす傾斜部４０２ａを設け、シャフト４０１の球状端面４０１ａを所定の角度をなす方向に押圧することによって軸受部４０５とシャフト４０１の間の隙間（ガタ）を小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５１７６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１１に示す構造には、以下のような問題がある。
（１）スライド部材４０２がシャフト４０１の球状端面４０１ａを押圧する際、シャフト４０１がスラスト方向の押圧力を受け、かつシャフト４０１の接触部分４０４が球状であるため、接触位置のバラツキが発生しやすくなり、シャフト４０１に作用する押圧力が不安定となる。その結果、ラジアル方向に十分な押圧力が得られずに軸受部とシャフトの間の隙間によって叩き音が発生してしまう。
（２）叩き音を低減するために、本来必要のない押圧力をスラスト方向へ付加するためモータの出力トルクが低下してしまう。
（３）スライド部材４０２とシャフト４０１の球状端面４０１ａが点接触のため、摩耗に対する耐久性が低下し、スライド部材４０２の摺動面が削れ、削れカスが発生することで接触部分４０４の凹凸がさらに大きくなり、より摺動ロスが大きくなってトルクが低下してしまう。
（４）コイルバネ４０３を設けることによりスラスト方向のスペースが増えてしまい、部品点数も増えてしまう。
（５）シャフト４０１の接触部分４０４を一方向へ押圧しているため、シャフト４０１と軸受部４０５との接触状態が不安定となり、再び叩き音が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、シャフトと軸受部との間に発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のステッピングモータは、磁気回路を形成するヨークと、前記ヨークを励磁する励磁コイルと、ロータマグネットを有するシャフトと、前記シャフトを回転自在に軸支する軸受部と、前記シャフトのステータ側の端部を、互いに異なる第１方向と第２方向から付勢する付勢手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シャフトと軸受部との間に発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のステッピングモータの分解斜視図。
【図２】本実施形態のステッピングモータを軸方向に沿って切断した断面図。
【図３】本実施形態のステッピングモータをステータ側から見た図。
【図４】図３から板バネを取り除いた状態を示す図。
【図５】実施形態２のステッピングモータの外観図。
【図６】実施形態２のステッピングモータをステータ側から見た図。
【図７】実施形態３のステッピングモータの外観図。
【図８】実施形態３のステッピングモータをステータ側から見た図。
【図９】実施形態４のステッピングモータの外観図。
【図１０】実施形態４のステッピングモータをステータ側から見た図。
【図１１】従来のステッピングモータを軸方向に沿って切断した断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本実施形態の構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。
【００１０】
図１乃至図３を参照して、本発明に係る実施形態のＰＭ型ステッピングモータの構成について説明する。
【００１１】
図１乃至図３において、本実施形態のＰＭ型ステッピングモータは、回転駆動されるシャフト１１からなるロータ部１０と、シャフト１１の一端部を回転自在に軸支する軸受部１３を有するベース部１４と、シャフト１１を回転駆動するステータ部２０とからなる。
【００１２】
シャフト１１の他端部の外周面には永久磁石からなるロータマグネット１２が介装されており、シャフト１１の一端部からロータマグネット１２までの外周面にはらせん状のリードスクリュー１５が形成されている。シャフト１１は、例えばステンレスの非磁性材料からなり、ロータマグネット１２は外周面が周方向に異なる極が交互に着磁されて構成されている。
【００１３】
ステータ部２０は、板バネ１、第１軸受２、第２軸受３、外ヨーク４，５、内ヨーク６，７、励磁コイル８，９を有する。内ヨーク６，７は周方向に交互に配設された複数の櫛歯状の極歯６ａ，７ａを有し、例えば軟磁性材料からなる。外ヨーク４，５も周方向に交互に配設された複数の櫛歯状の極歯４ａ，５ａを有し、例えば軟磁性材からなる。対となる外ヨーク４と内ヨーク６、並びに外ヨーク５と内ヨーク７は磁気回路を構成し、外ヨーク４の極歯４ａと内ヨーク６の極歯６ａが隣接して配置され、外ヨーク５の極歯５ａと内ヨーク７の極歯７ａが隣接して配置される。励磁コイル８，９は端子８ａ、９ａを有し、内ヨーク６，７と外ヨーク４，５の間に装着されて各ヨークを励磁させる。
【００１４】
ステータ部２０は、外ヨーク５がベース部１４に立設された第１の取付部１４ａに溶着により固定される。更にベース部１４には第２の取付部１４ｂが立設されており、軸受部１３が第２の取付部１４ｂの取付穴に圧入・固定される。
【００１５】
第１軸受２は樹脂等の弾性材料からなり、中空円筒形状で外ヨーク４の内径部に形成された切欠きに嵌合することで同軸に位置決めされる。第１軸受２はロータマグネット端面の凹形状１２ａと同一若しくは類似の凹凸形状のテーパ部２ａを有する。テーパ角度は３０°〜６０°の範囲で適宜設定される。そして、第１軸受２の凹状のテーパ部２ａに第２軸受３が当接・押圧することにより第２軸受３からの押圧力をシャフト１１のラジアル方向に変換し伝えるよう作用する。これにより、第１軸受２の内周面とシャフト１１の外周面との間の隙間を埋めるように軸支することができる。また、ロータマグネット１２のラジアル方向の変位を抑えることができるので、モータの静音性を高めることができる。
【００１６】
金属製の板バネ１は扁平なリング形状を有し、第１軸受２及び第２軸受３を外ヨーク４の端面に封入・固定すると共にロータマグネット１２のスラスト方向の位置を規制する。また、板バネ１は、ロータマグネット端面の凹形状１２ａと第１軸受２の凸状のテーパ部２ａの間に潤滑油を封入する押さえ板として機能する。
【００１７】
ロータマグネット１２の外周面は外ヨーク４，５と内ヨーク６，７の各極歯４ａ、５ａ、６ａ、７ａと所定の隙間を介して対向する位置関係となるように配設される。
【００１８】
上記構成において、励磁コイル８，９に通電すると、外ヨーク４，５及び内ヨーク６，７が励磁されて各極歯４ａ、５ａ、６ａ、７ａが誘磁され、ロータマグネット１２の磁極と反発又は吸引し合うことで軸まわりにトルクが発生して、ロータマグネット１２が励磁コイル８，９の通電に従って回転駆動され、シャフト１１から駆動力を出力する。
【００１９】
図４は図３から板バネを取り除いた状態を示している。第２軸受３の互いに直交する第１押圧部３ａと第２押圧部３ｂが、板バネ１によりスラスト方向に付勢されると、第１軸受２の凹状のテーパ部２ａに第２軸受３が当接・押圧することにより第２軸受３からの押圧力をシャフト１１のラジアル方向に互いに直交する方向から伝えるよう作用する。
【００２０】
板バネ１が第２軸受３を付勢することにより、第２軸受３の互いに直交する第１及び第２押圧部３ａ、３ｂが互いに直交する第１方向と第２方向（水平方向または垂直方向となす角度が４５°）からシャフト１１を押圧する。板バネ１は少なくとも１部品で構成されており、互いに直交するアーム部１ａ、１ｂを有する。板バネ１のアーム部１ａ、１ｂはそれぞれ、第２軸受３の互いに直交する第１及び第２押圧部３ａ、３ｂをスラスト方向に付勢する。これにより、軸受部とシャフト間で発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。なお、本実施形態のように、互いに直交する方向から押圧する構成が最も静音化に有効であるが、直交する方向に限らず、互いに異なる方向から押圧することによっても静音化の効果はある。
【００２１】
また、ロータマグネット端面へのスラスト方向の押圧力が小さくなるので、トルクアップが可能となる。
【００２２】
また、ステータ側のシャフト端部１１ｂと第２軸受３とが線接触となるため、点接触に比べて接触部分が増加することで耐久性が向上し、削れカスなどによるトルク低減がなくなる。
【００２３】
また、ロータマグネット端面のシャフト端部１１ｂをスラスト方向に付勢する板バネ１が扁平なリング形状であるので、スラスト方向のスペースを削減し、モータの小型化が可能となる。
【００２４】
［実施形態２］図５は実施形態２のステッピングモータの斜視図、図６は、図５のステッピングモータをステータ側から見た図である。実施形態１のステッピングモータは、第２軸受３の互いに直交する第１及び第２押圧部３ａ、３ｂが互いに直交する第１方向と第２方向（水平方向または垂直方向となす角度が４５°）からシャフト１１を押圧する構造であった。これに対して、本実施形態は第２軸受３を省略したものである。具体的には、シャフト１１の端部を球状にして外ヨーク４の端面から突出させ、板バネ２１の互いに直交するアーム部２１ａ、２１ｂがシャフト１１に直接当接し、シャフト１１の球状端部１１ｂを互いに直交する第１方向と第２方向（水平方向または垂直方向となす角度が４５°）に押圧する。
【００２５】
各アーム部２１ａ、２１ｂはそれぞれ先端部がＬ字状に折り曲げられており、これら折り曲げられた面部がシャフト１１の球状端部１１ｂに当接し、互いに直交する第１方向と第２方向に押圧する。これにより、第２軸受３を省略できるので部品点数を減らすことができ、軸受部とシャフト間で発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。
【００２６】
なお、板バネ２１は左右対称の２部品で構成され、各部品にアーム部２１ａ、２１ｂが形成されている。
【００２７】
その他の構成については、図１乃至３と同様の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
［実施形態３］図７は実施形態３のステッピングモータの斜視図、図８は、図７のステッピングモータをステータ側から見た図である。実施形態２のステッピングモータは、第２軸受３を省略し、かつ、Ｌ字状に折り曲げられたアーム部２１ａ、２１ｂがシャフト１１の球状端部１１ｂに当接し、互いに直交する第１方向と第２方向に押圧する構造であった。これに対して、本実施形態は、実施形態２と同様にシャフト１１の端部を球状にして外ヨーク４の端面から突出させ、板バネ３１の互いに直交する面部３１ａ、３１ｂがシャフト１１に直接当接し、シャフト１１の球状端部１１ｂを互いに直交する第１方向と第２方向（水平方向または垂直方向となす角度が４５°）に押圧する。
【００２９】
各面部３１ａ、３１ｂは、板バネ３１の互いに直交する縁部を軸方向へ９０°折り曲げて立設させて構成されており、略９０°をなすＶ字状の押圧部を構成している。これにより、第２軸受３を省略できるので部品点数を減らすことができ、軸受部とシャフト間で発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。
【００３０】
なお、板バネ３１は左右対称の２部品で構成され、各部品に面部３１ａ、３１ｂが形成されている。
【００３１】
その他の構成については、図１乃至３と同様の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
［実施形態４］図９は実施形態４のステッピングモータの斜視図、図１０は、図９のステッピングモータをステータ側から見た図である。実施形態４のステッピングモータは、実施形態２、３と同様にシャフト１１の端部を球状にして外ヨーク４の端面から突出させ、板バネ４１の鉛直方向に延びるアーム部４１ａの先端部をＶ字状に２本に分岐させた分岐部４１ｂ、４１ｃがシャフト１１の球状端部１１ｂに当接し、互いに直交する第１方向と第２方向に押圧する。これにより、第２軸受３を省略できるので部品点数を減らすことができ、軸受部とシャフト間で発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。
【００３３】
なお、板バネ４１は１部品で構成されている。
【００３４】
その他の構成については、図１乃至３と同様の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
上記実施形態２〜４によれば、シャフト１１のステータ側の球状端部１１ｂを板バネ１により互いに直交する方向に押圧する。これにより、第２軸受３を省略できるので部品点数を減らすことができ、シャフトと軸受部との間で発生する叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。なお、上記実施形態２〜４も、実施形態１と同様に、互いに直交する方向から押圧する構成が最も静音化に有効であるが、直交する方向に限らず、互いに異なる方向から押圧することによっても静音化の効果はある。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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