(57)【要約】【課題】モータの全長を変えることなく安価にシャフトのラジアル方向の変位を規制して叩き音を低減し、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、櫛歯状に形成された複数の極歯が周方向に交互に配置されたヨークと、前記ヨークを励磁する励磁コイルと、外周面が異なる極に交互に着磁されたロータマグネットを有するシャフトと、前記シャフトの端部を回転自在に軸支する軸受部と、を備え、前記シャフトのステータ側の端部を軸支する軸受が、当該シャフトの外径よりも僅かに大きく形成された穴を有し、前記軸受を貫通して延びるシャフトのステータ側の端面が半球状に形成され、当該半球状の端面をスラスト方向とラジアル方向に付勢する付勢手段を設けた。【選択図】図２
2014018040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
櫛歯状に形成された複数の極歯が周方向に交互に配置されたヨークと、
前記ヨークを励磁する励磁コイルと、
外周面が異なる極に交互に着磁されたロータマグネットを有するシャフトと、
前記シャフトの端部を回転自在に軸支する軸受部と、を備え、
前記シャフトのステータ側の端部を軸支する軸受が、当該シャフトの外径よりも僅かに大きく形成された穴を有し、
前記軸受を貫通して延びるシャフトのステータ側の端面が半球状に形成され、当該半球状の端面をスラスト方向とラジアル方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記穴が少なくとも３箇所の頂点を持つ多角形状に形成されてい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】
前記穴は前記シャフト１１の外径よりも僅かに大きい内径を有する円弧と、その円弧に接する２本の接線とで囲まれた形状であ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４】
前記付勢手段は金属製の板バネであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記板バネの先端部をくの字状に折り曲げた押圧部を設け、当該押圧部が前記シャフトの半球状の端面を付勢するように構成し、
前記押圧部の押圧面とシャフトの中心軸とのなす角度が３０°〜６０°であることを特徴とする請求項４に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記板バネと摺接するシャフトの半球状の端面はＲ０．０５以上の面取り加工が施されていることを特徴とする請求項４又は５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、図４のようにシャフト４０１とマグネット４０２からなるロータ部と、当該マグネット４０２と所定の隙間を介して対向する、周方向に複数の櫛歯状の極歯を有するヨーク４０３と、これらヨーク間に装着される励磁コイル４０４を備えている。ロータマグネット４０２は軸受４０５で回転自在およびスラスト方向に移動可能に支持されるとともにシャフト４０１の端面に当接する板バネ４０６によりスラスト方向に付勢されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４５２１５４号公報
【特許文献２】特許第４５９７０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４のステータ側の軸受部を詳細に示す図５に示す構造では、軸受４０５とシャフト４０１の間の隙間（ガタ）によってカタカタと叩き音が発生することが知られている。叩き音を抑えるには軸受４０５とシャフト４０１との隙間を極力小さくする必要がある。ここで、叩き音を抑えるまでスラスト方向への付勢力を高めることによって、ラジアル方向へも付勢力を付与してシャフト４０１と軸受４０５との隙間を埋めるように押圧する必要がある。しかしながら、シャフト４０１のラジアル方向への変位を全周方向に亘って規制するには板バネ４０６をシャフト４０１の全周を規制する形状にする必要がある。この場合、板バネ４０６とシャフト４０１の外周面が最低３点で点接触となり、摺動ロスが大きくなりモータの特性が大きく犠牲になったり、摺動ノイズが大きくなる。
【０００５】
これに対して、図６に示す構造では、シャフト６０１の端面に球体６０７を配置し、軸受６０５と球体６０７の隙間を極力小さくし、軸受６０５を軸受ホルダ６０８の板バネ６０６によって傾かせることで、軸受６０５と軸受ホルダ６０８との間の隙間を小さく叩き音を低減している。しかしながら、部品点数が増加し、モータの全長が長くなり、小型化が難しくなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、モータの全長を変えることなく安価にシャフトのラジアル方向の変位を規制して叩き音を低減し、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】
【０００７】
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、櫛歯状に形成された複数の極歯が周方向に交互に配置されたヨークと、前記ヨークを励磁する励磁コイルと、外周面が異なる極に交互に着磁されたロータマグネットを有するシャフトと、前記シャフトの端部を回転自在に軸支する軸受部と、を備え、前記シャフトのステータ側の端部を軸支する軸受が、当該シャフトの外径よりも僅かに大きく形成された穴を有し、前記軸受を貫通して延びるシャフトのステータ側の端面が半球状に形成され、当該半球状の端面をスラスト方向とラジアル方向に付勢する付勢手段を設けた。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータの全長を変えることなく安価にシャフトのラジアル方向の変位を規制して叩き音を低減し、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】
【０００９】
【図１】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２】図１のステータ側の軸受部を詳細に示す断面図。
【図３】本実施形態の軸受部の外観斜視図。
【図４】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。
【図５】図４のステータ側の軸受部を詳細に示す断面図。
【図６】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】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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とからなる。
【００１３】
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。
【００１４】
ステータ部は、板バネ１、軸受２、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。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。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。
【００１５】
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。
【００１６】
ステータ部は、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。
【００１７】
板バネ１は扁平なリング形状を有し、軸受２を外ヨーク４の端面に封入・固定すると共にシャフト１１の半球状の端面を押圧する。板バネ１と摺接するシャフト１１の半球状の端面はシャフト１１の半径以上の曲率を有し、例えばＲ０．０５以上の面取り加工が施されている。板バネ１は外ヨーク４に対して溶着にて固定される。
【００１８】
軸受２は、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。軸受２は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、シャフト１１の外径よりも僅かに大きく形成された内径ｄを有する穴２ａを有し、この穴２ａが少なくとも３箇所の頂点を持つ多角形状に形成されてシャフト１１を軸支する。多角形状の頂点は適度に面取り加工が施されている。なお、多角形状は正多角形に限らず、非対称な多角形であったり、一部に円弧を含む形状でも構わない。軸受２は樹脂製が好ましいが金属製でもよい。シャフト１１のステータ側の端部１１ａは半球状に形成されている。軸受２を貫通して外方に突き出るシャフト１１の半球状の端部１１ａは、外ヨーク４の端面から突出する距離ｔが例えば０．３〜０．５ｍｍ程度に設定され、金属製の板バネ１の押圧部１ａによりスラスト方向とラジアル方向に付勢される。また、板バネ１の先端部をくの字状に折り曲げた押圧部１ａを設けることで、直接シャフト１１の端部１１ａをスラスト方向に付勢するように構成してもよい。板バネ１のくの字状の押圧部１ａの押圧面とシャフト１１の中心軸とのなす角度θは例えば３０°〜６０°である。
【００１９】
上記構成において、シャフト１１の外周面が板バネ１の押圧部１ａによって軸受２の多角形状の穴２ａのある１つの角部に押圧されるようにラジアル方向に付勢される。よって、シャフト１１のラジアル方向の変位を規制できるため、軸受２とシャフト１１との間で発生する叩き音を減少することができる。
【００２０】
また、シャフト１１の端面１１ａ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。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、モータの全長を変えることなく安価にシャフトのラジアル方向の変位を規制して叩き音を低減し、静音性のある小型のステッピングモータを実現できる。
【００２２】
なお、軸受２の穴２ａは多角形状でなくとも、例えば、図３（ｄ）に示すように、シャフト１１の外径よりも僅かに大きい内径ｄを有する円弧２ｂと、その円弧２ｂに接する２本の接線Ｌ１、Ｌ２とで囲まれた形状の穴とし、板バネ１によってシャフト１１を当該穴の形状のうち、交差する２本の接線によって形成された角部の一箇所に押圧するようにスラスト方向に付勢してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014018040.tif 000005
【図４】
2014018040.tif 000006
【図５】
2014018040.tif 000007
【図６】
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