(57)【要約】【課題】  ロータ中心の貫通孔を不要にし、より小径の構成にてモータ出力を増大し、軸方向長さをより短くし、部品点数を減らして生産性を向上する。【解決手段】  マグネットを有するロータ１０と、ロータ１０に対し一体に回転可能に接続された出力軸２０と、ロータ１０と出力軸２０の間でこれらを接続する接続部材３０と、ロータ１０の周囲に設けられて通電可能なコイル５０と、ロータ１０および接続部材３０の周囲を覆うハウジング６０とを備えた小型モータにおいて、接続部材３０の外周面をロータ１０の外径よりも大きく形成し、該外周面を、ハウジング６０の内周面によって回転自在に支持した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットを有するロータと、該ロータに対し一体に回転可能に接続された出力軸と、前記ロータと前記出力軸の間でこれらを接続する接続部材と、前記ロータの周囲に設けられて通電可能なコイルと、前記ロータおよび前記接続部材の周囲を覆うハウジングとを備えた小型モータにおいて、
前記接続部材の外周面を前記ロータの外径よりも大きく形成し、該外周面を、前記ハウジングの内周面によって回転自在に支持したことを特徴とする小型モータ。
【請求項２】
前記接続部材は、前記ロータに被せられて嵌り合うロータ側嵌合部と、該ロータ側嵌合部に対する軸方向逆側に位置するとともに前記出力軸に被せられて嵌り合う出力軸側嵌合部とから一体に構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型モータ。
【請求項３】
前記出力軸側嵌合部の外径を前記ロータ側嵌合部の外径よりも小さく形成し、この出力軸側嵌合部によって挿通される環状のスラスト受部材を設け、このスラスト受部材を、前記ロータ側嵌合部の前端面に対し近接又は摺接するように保持したことを特徴とする請求項２記載の小型モータ。
【請求項４】
前記ロータを構成する前記マグネットが中実円柱形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の小型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、内視鏡のズーム機能や、切除用カッター、胎空内診断・治療等の医療機器、あるいは管内環境確認等のための産業機器等に用いられる小型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の小型モータは、例えば、特許文献１に記載されるように、マグネットロータの中心に長尺状の細長い貫通孔を穿設し、該貫通孔にシャフトを通するようにしたものが一般的である。
ところで、前記構造の小型モータをより細身に形成するためには、マグネットロータをさらに小径に形成するとともに該マグネットロータに穿設される貫通孔もさらに小径にする必要があり、その孔加工が困難な上、加工時の衝撃でマグネットロータに割れを生じたり、前記貫通孔を穿設した分だけマグネットの体積が少なくなるのに起因してモータ出力が減少したりすることが懸念される。
そこで、特許文献２の図２に記載の従来技術では、マグネットロータの両端面にシャフトを同軸状に接合するようにしている。
【０００３】
しかしながら、後者の従来技術では、シャフトの両端を軸受により回転自在に支持する構造であるため、軸方向長さが長くなること、部品点数が多くなること等、さらなる改善の余地を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７２４４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来事情に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、ロータ中心の貫通孔を不要にすること、より小径の構成にてモータ出力を増大すること、軸方向長さをより短くすること、部品点数を減らして生産性を向上すること等、が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための一手段は、マグネットを有するロータと、該ロータに対し一体に回転可能に接続された出力軸と、前記ロータと前記出力軸の間でこれらを接続する接続部材と、前記ロータの周囲に設けられて通電可能なコイルと、前記ロータおよび前記接続部材の周囲を覆うハウジングとを備えた小型モータにおいて、前記接続部材の外周面を前記ロータの外径よりも大きく形成し、該外周面を、前記ハウジングの内周面によって回転自在に支持した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、ロータ中心の貫通孔を不要にすること、より小径の構成にてモータ出力を増大すること、軸方向長さをより短くすること、部品点数を減らして生産性を向上すること等、本発明の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る小型モータの一例を示す断面図である。
【図２】同小型モータを分解した状態で示す断面図である。
【図３】同小型モータの分解図である。
【図４】同小型モータを斜め前方側から視た斜視図である。
【図５】同小型モータを斜め後方側から視た斜視図である。
【図６】後側スラスト受部材及び配線部の他例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る小型モータの他例を分解した状態で示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施の形態の第一の特徴は、マグネットを有するロータと、該ロータに対し一体に回転可能に接続された出力軸と、前記ロータと前記出力軸の間でこれらを接続する接続部材と、前記ロータの周囲に設けられて通電可能なタにおいて、前記接続部材の外周面を前記ロータの外径よりも大きく形成し、該外周面を、前記ハウジングの内周面によって回転自在に支持した。
この構成によれば、ロータと出力時とをその間に接続部材を介して接続する構造であるため、ロータに貫通孔を穿設する必要がない。したがって、マグネットの体積が貫通孔により低減するようなことがなく、モータ出力を増大することができる。また、さらに、ロータをより小径にして当該小型モータをより小型にすることも可能である。
しかも、接続部材の外周面をハウジングの内周面によって回転自在に支持する構造であるため、出力軸を支持する軸受等を不要にすることができ、これにより、軸方向長さをより短くしたり、部品点数を減らして生産性を向上したりすることができる。
【００１０】
第二の特徴としては、前記接続部材は、前記ロータに被せられて嵌り合うロータ側嵌合部と、該ロータ側嵌合部に対する軸方向逆側に位置するとともに前記出力軸に被せられて嵌り合う出力軸側嵌合部とから一体に構成されている。
この構成によれば、ロータ側嵌合部をロータに被せるようにして嵌め合せ、出力軸側嵌合部に出力軸を差し込めば、ロータ、接続部材および出力軸を一体に回転可能な構成にすることができ、その生産性が良好である。
【００１１】
第三の特徴としては、前記出力軸側嵌合部の外径を前記ロータ側嵌合部の外径よりも小さく形成し、この出力軸側嵌合部によって挿通される環状のスラスト受部材を設け、このスラスト受部材を、前記ロータ側嵌合部の前端面に対し近接又は摺接するように保持した。
この構成によれば、ロータ、接続部材および出力時の前方への移動やガタツキ、接続部材前端面の摩擦抵抗等を、スラスト受部材により抑制できる上、該スラスト部材の組付性が良好である。
【００１２】
第四の特徴としては、前記ロータを構成する前記マグネットが中実円柱形状とした。
この構成によれば、限られたスペースの中で永久磁石部の容積を最大限確保することによって、特に小型モータにおいて、その出力を最大限に引き出すことができる。
【００１３】
また、さらに好ましい特徴としては、前記ロータ、前記接続部材および前記出力軸を、前記接続部材の外周面と前記ハウジングの内周面との接触箇所により、片持梁状に支持するようにした。
この構成によれば、片持梁状の支持構造により、他の軸受部材等の部品を不要にし、前後方向の長さを比較的短くすることができる。
【００１４】
また、好ましい他の具体例では、前記ロータの後部側を、前記ハウジングに対し回転自在に支持する。この構成には、ロータの後部側を前記ハウジングの内周面によって回転自在に支持する態様と、ロータの後部から突出する軸部をハウジング後端に固定された部材（例えば配線部等）によって回転自在に支持するようにした態様等を含む。
そして、前記他の具体例によれば、ロータの後部側の回転振動を軽減することができる。
【００１５】
次に、上記特徴を有する本実施の形態の好ましい具体例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
この小型モータ１は、図１〜図５に示すように、マグネットを有するロータ１０と、該ロータ１０に対し一体に回転可能に接続された出力軸２０と、ロータ１０と出力軸２０の間でこれらを接続する接続部材３０と、接続部材３０に対し前方から近接又は摺接する前側スラスト受部材４０と、ロータ１０の周囲に設けられて通電可能なコイル５０と、ロータ１０から接続部材３０にわたって周囲を覆うハウジング６０と、該ハウジング６０の前端に接続された筒状部材７０と、ロータ１０に対し後方から近接又は摺接する後側スラスト受部材８０と、コイル５０のリード線を外部に露出する配線部９０とを具備し、コイル５０に通電された際の電磁力によって、ロータ１０を回転させるインナーロータタイプのブラシレスモータを構成している。
【００１７】
ロータ１０は、マグネット（永久磁石）からなる円柱状の部材である。このロータ１０の内部には、貫通孔等の空洞を有さない、いわゆる中実の状態となっている。（図１〜図３参照）。
【００１８】
出力軸２０は、ロータ１０と同軸状になるように、ロータ１０よりも前側に配置され、後述する接続部材３０によってロータ１０に対し一体に回転可能に接続されている（図１〜図３参照）。
この出力軸２０は、例えばステンレス材等、耐腐食性に優れた金属材料からなり、後述する筒状部材７０から前方へ若干突出している。
【００１９】
接続部材３０は、ロータ１０に対し前方から被せられて嵌り合うロータ側嵌合部３１と、該ロータ側嵌合部３１に対する軸方向逆側に位置するとともに出力軸２０の後端側に被せられて嵌り合う出力軸側嵌合部３２とから一体に構成される（図１〜図３参照）。この接続部材３０は、焼結含油合金から形成され、予め適量の潤滑油が含浸されている。
【００２０】
ロータ側嵌合部３１は、その外周面がハウジング６０の内周面によって回転自在に支持されるように、ロータ１０の外径よりも大きくかつハウジング６０の内径よりも若干小さい外径の円柱状に形成される。そして、このロータ側嵌合部３１の前側の内部には、前方へ開口した嵌合凹部３１ａが形成される（図１及び図２参照）。この嵌合凹部３１ａは、ロータ１０の前端側に圧入されるように、ロータ１０外径と略同径に形成される。
【００２１】
出力軸側嵌合部３２は、ロータ側嵌合部３１よりも小径であってかつロータ側嵌合部３１と同軸の円筒状に形成される（図１〜図３参照）。この出力軸側嵌合部３２内には、出力軸２０を挿入し貫通可能な嵌合孔３２ａが設けられる。この嵌合孔３２ａは、出力軸２０が圧入されるように、出力軸２０外径と略同径に形成される。
【００２２】
上記構成のロータ１０、出力軸２０、接続部材３０を組み付ける手順は、例えば、まず、ロータ１０の後端に対し接続部材３０を嵌合し、その後で、接続部材３０に対し出力軸２０を挿入し嵌合する。この組み付け手順によれば、接続部材３０内に挿入される出力軸２０がロータ１０に当接して位置決めされるため、その生産性が良好である。
なお、他の組み付け手順としては、出力軸２０と接続部材３０を予め組み付けたものを、ロータ１０に対し嵌合するようにしてもよい。
また、ロータ１０と接続部材３０の間の接続手段、および接続部材３０と出力軸２０の間の接続手段は、圧入と接着の併用とすればよいが、他例としては、圧入のみ、又は接着のみとすることも可能である。
【００２３】
前側スラスト受部材４０は、接続部材３０よりも硬度の大きい金属材料（例えばステンレス材等）又は耐摩耗性の良好な合成樹脂材料等によって、接続部材３０の最大径と略同径の薄板環状に形成される。この前側スラスト受部材４０は、ロータ側嵌合部３１に対し環状に装着され、筒状部材７０の後端面に受けられて前方へ移動しないように配設される。この前側スラスト受部材４０は、接続部材３０が回転した際に、該接続部材３０と筒状部材７０との間の摩擦抵抗を軽減する。
【００２４】
コイル５０は、導電性繊維を編んだ略筒状に形成され、ハウジング６０の内周面に沿うようにハウジング６０内に挿入され、ハウジング６０内の後端寄りに位置している。
【００２５】
ハウジング６０は、磁性材料（例えばパーマロイ等）から円筒状に形成され、コイル５０によって生じる電磁力を強めるように作用する。
このハウジング６０は、コイル５０および接続部材３０を全て内在する長さに形成され、その内周面におけるコイル５０よりも前側の部分により、接続部材３０を回転自在に支持している。すなわち、接続部材３０は、その後部側のロータ側嵌合部３１の外周面を、ハウジング６０内周面に摺接させることで、ハウジング６０に対し自在に回転可能である。
【００２６】
筒状部材７０は、軸方向の途中に径外方向へ突出する環状鍔部７１を有する略円筒状の部材であり、その内径を、接続部材３０の出力軸側嵌合部３２よりも大きく設定している。
この筒状部材７０は、環状鍔部７１よりも前側の部分が、ハウジング６０の前端側に固定され、その前端面によって、前側スラスト受部材４０が前方へ移動しないように受けている。この筒状部材７０をハウジング６０に固定する手段は、圧入、接着、溶着、カシメ、あるいは螺合接続等とすればよい。
この筒状部材７０の材質は、金属や硬質合成樹脂材料等とすることが可能である。
【００２７】
後側スラスト受部材８０は、前側スラスト受部材４０と同材料によりロータ１０と略同径の薄板環状に形成される。この後側スラスト受部材８０は、ロータ１０の後端面に取り付けられて、ロータ１０後端面と配線部９０との間の摩擦抵抗を軽減する。
【００２８】
配線部９０は、コイル５０のリード線を挿通して外部機器等に接続するための部材であり、円筒状の基台９１と、該基台９１の後端露出面に固定された円環状の端子部９２と、これら基台９１及び端子部９２の中心側の空間に内在されるボール９３とから構成される。
【００２９】
基台９１は、硬質材料（例えば、金属材料や硬質合成樹脂材料等）から略薄肉円筒状に形成され、ハウジング６０内の最後端寄りに挿入される。この基台９１をハウジング６０に固定する手段は、圧入、接着、溶着、カシメ、あるいは螺合接続等とすればよい。
この基台９１の外周側には、前後方向へわたる複数の貫通部９１ａが形成され、各貫通部９１ａにはコイル５０のリード線が挿通される。各貫通部９１ａは、基台９１の外周寄りで前後方向へ連続する溝又は孔（図示例によれば溝）とすればよい。コイル５０のリード線は、貫通部９１ａに通されて外部に露出し、後述する端子部９２の端子面９２ａに電気的に接続される。
【００３０】
端子部９２は、導電性の端子面９２ａを後方に露出した基板であり、例えば、FR4（Flame Retardant Type 4）製の基材に銅箔等の導電性材料を貼付けてなるガラスエポキシ基板が用いられる。この端子部９２は、基台９１の後端面に対し、嵌合又は接着等の適宜な接合手段によって接合される。
この端子部９２は、円環状に形成され、その内径を、円筒状の基台９１の内径よりも若干小さく設定することで、後述する接続部材３０が後方へ抜け出ないようにしている。
【００３１】
ボール９３は、金属製の球体であり、基台９１から端子部９２にわたる中心側の空間に内在されるとともに、その外周面の一部を、ハウジング６０内において前方へ突出させている。
このボール９３は、ロータ１０の後端面（詳細には後側スラスト受部材８０表面）に対し接触して、ロータ１０の前後方向への移動やガタツキを抑制する。
この構成によれば、ボール９３とロータ１０後端面との接触が点接触となるため、ロータ１０回転時の摺動損失および摩擦抵抗を軽減することができる。
なお、このボール９３は、回転不能に設けるようにしてもよいが、より摺動損失および摩擦抵抗を低減するために、基台９１の内周面に対し若干のクリアランスを設けて回転自在に保持するようにしてもよい。
【００３２】
次に、上記構成の小型モータ１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
小型モータ１を組み立てる際には、予め、コイル５０と配線部９０がアセンブリー化される。同様に、予め、後側スラスト受部材８０、ロータ１０、接続部材３０および出力軸２０が一体化され、接続部材３０の出力軸側嵌合部３２に前側スラスト受部材４０が環状に装着されて、これらもアセンブリー化される。
そして、ハウジング６０内の後部側に、コイル５０及び配線部９０のアセンブリーが挿入されて固定される。次に、同ハウジング６０内の前部側に、後側スラスト受部材８０、ロータ１０、接続部材３０、出力軸２０および接続部材３０のアセンブリーが挿入される。
さらに、ハウジング６０の最前端部に筒状部材７０が接続固定されることで、当該小型モータ１が完成する（図２及び図３参照）。
【００３３】
小型モータ１の配線部９０に制御された電力が供給されると、コイル５０および磁性材からなるハウジング６０が生じる電磁力により、ロータ１０が回転するとともに、該ロータ１０と一体の接続部材３０および出力軸２０も回転する。この際、これらは、接続部材３０のロータ側嵌合部３１外周面を、ハウジング６０内周面に摺接させてスムーズに回転し、その際の摩擦熱により、接続部材３０に含浸されていた潤滑油が浸出し、摺接部分の潤滑が行われる。
【００３４】
上記構成の小型モータ１によれば、ロータ１０に出力軸２０を挿通するための貫通孔を穿設する必要がないので、ロータ１０を構成するマグネットの体積を増加して、モータ出力を増大することが可能である。また、逆に、ロータ１０をより小径にしてより小型化することも可能である。
しかも、従来技術のような回転軸両端側の軸受等を不要にすることができ、これにより、軸方向長さをより短くしたり、部品点数を減らして生産性を向上したりすることが可能である。
【００３５】
なお、上記小型モータ１によれば、後側スラスト受部材８０、ロータ１０、接続部材３０および出力軸２０の後方側には軸受等設けず、これらを、接続部材３０の外周面のみによって片持梁状に支持したが、他例としては、ロータ１０の後部側も回転自在に支持される構成としてもよい。より詳細に説明すれば、この他例は、小型モータ１に対し、後側スラスト受部材８０を後側スラスト受部材８０'（図６参照）に置換し、配線部９０を配線部９０' （図６参照）に置換した構成とされる。
【００３６】
後側スラスト受部材８０'は、上述した後側スラスト受部材８０に対し、後方へ突出する同軸状の軸部８１'を設けることで構成される。軸部８１'は、後側スラスト受部材８０よりも小径な円柱状に形成される。
【００３７】
また、配線部９０'は、上述した配線部９０に対し、ボール９３を省くとともに、基台９１を基台９１'に置換した構成とされる。
基台９１'は、円柱状に形成されるとともにその中央側に、軸部８１'を回転自在に受ける軸受部９１ａ'を形成してなる。軸受部９１ａ'は、軸部８１'よりも若干大きい内径の円筒状の凹部である。
【００３８】
よって、後側スラスト受部材８０'及び配線部９０'（図６参照）を具備した小型モータ（図示せず）は、特にロータ１０の後部側を比較的長く形成した場合等に、その後端側部分の回転振動を軽減するために有効でる。
【００３９】
さらに、他例としては、上述した小型モータ１において、後側スラスト受部材８０の外径をロータ１０最大径よりも大きくするとともに、この後側スラスト受部材８０の外周面をハウジング６０の内周面によって回転自在に受けるようにしてもよい（図示せず）。
【００４０】
また、他例としては、上記小型モータ１からボール９３を省き、基台９１の前側の端面によって後側スラスト受部材８０を受けるようにしてもよい。
【００４１】
また、ロータ１０は、図示例によれば、その全体を円柱状の永久磁石から構成したが、他例としては、磁性体からなる円柱状のロータコアの外周側に円筒状の永久磁石を固定したものなど、永久磁石を部分的に有する態様とすることも可能である。
【００４２】
また、接続部材３０は、図示例によれば、ロータ１０の前端側に被せられて接続される構成としたが、他例としては、図７に示す小型モータ２のようにしてもよい。この小型モータ２は、小型モータ１に対し、上記接続部材３０を接続部材３０'に置換したものであり、接続部材３０'は、上記接続部材３０のロータ側嵌合部３１をロータ側嵌合部３１'に置換した構成とされる。
ロータ側嵌合部３１'は、ロータ１０の最大径よりも大きい外径の円盤状に形成され、ロータ１０の前端側に被さることなく、ロータ１０の前端面に同軸状に接合される。この際の接合手段は、例えば、接着や溶着等とすればよい。
この小型モータ２によれば、ロータ１０よりも前側に接続部材３０'と重なる部分を有さないため、当該小型モータ２の全長を比較的短くすることが可能となる。
【００４３】
また、上記小型モータ１によれば、接続部材３０（又は３０'）と筒状部材７０の間に前側スラスト受部材４０を設けたが、他例としては、前側スラスト受部材４０を省くとともに、筒状部材７０の前端部を前記前側スラスト受部材として機能するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記小型モータ１では、磁性材からなるハウジング６０の内部にコイル５０を設けるようにしたが、他例としては、同ハウジング６０の外周側に電磁力を発生されるコイルを設けた態様（図示せず）とすることも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：ロータ
２０：出力軸
３０：接続部材
３１：ロータ側嵌合部
３２：出力軸側嵌合部
４０：前側スラスト受部材
５０：コイル
６０：ハウジング
７０：筒状部材
８０：後側スラスト受部材
９０：配線部
【図１】
2014131414.tif 000003
【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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