(57)【要約】      （修正有）【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４ａ，５ａ，６ａ，７ａが周方向に交互に配置されたヨーク４，５，６，７と、ヨーク４，５，６，７を励磁する励磁コイル８，９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１２を有するシャフト１１と、シャフト１１の端部を回転自在に軸支する軸受部２とを備え、シャフト１１のステータ側の端面に溝部１１ａを形成し、溝部１１ａにシャフト１１の外径より大きい球体１６を配置し、球体１６の外径部を軸受部２により保持するとともに、球体１６をスラスト方向に押圧する付勢手段１を設けた。【選択図】図２
2014018041.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面に溝部を形成し、
前記溝部に前記シャフトの外径より大きい球体を配置し、
前記球体の外径部を前記軸受部により保持するとともに、当該球体をスラスト方向に押圧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】
前記付勢手段は金属製の板バネであり、前記板バネにより前記球体を介して前記シャフトの端部をスラスト方向とラジアル方向に付勢することを特徴とする請求項１のステッピングモータ。
【請求項３】
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、当該押圧部が前記球体の外径部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２に記載のステッピングモータ。
【請求項４】
前記付勢手段に代えて、前記球体の外径部を前記軸受部とともに保持する板材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。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７０４９６９号公報
【特許文献２】特許第３３６４０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４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。例えばシャフト４０１の外径が均一の設計であれば外周面はセンタレス研磨などの研磨加工を施せるので外径のバラツキは２μｍ以下まで抑えることができる。しかしながら、図３に示すようなシャフトの軸支部が最大外径部よりも小径となっている段付き形状のモータシャフトにおいて、最大外径部でない部位への研磨加工は困難であり、外径のバラツキは１０μｍ程度となってしまう。このモータ特性のバラツキを抑えるために、軸受とシャフトの安全な隙間を確保すると、軸受シャフトとの間で叩き音を発生し易くなってしまう。
【０００５】
また図５に示すように外径が均一のピン５０２をシャフト５０１に差し込んで段付き形状にした構造では、軸受５０３とシャフト５０１の間の隙間を抑えることはできるが、モータの小型化に伴いシャフト５０１の端面のピン挿入部の肉厚を確保できず、ピン５０２を保持することが困難となる。またピン５０２を細くするとピン５０２の強度が低下する。またピン５０２を長くするほどピン５０２とシャフト５０１の同軸精度を確保することが困難となる。
【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面に溝部を形成し、前記溝部に前記シャフトの外径より大きい球体を配置し、前記球体の外径部を前記軸受部により保持するとともに、当該球体をスラスト方向に押圧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】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軸方向に沿って切断した断面図。
【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】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】
シャフト１１のステータ側の端面には円錐状（断面Ｖ字状）の溝部１１ａが形成されており、この溝部１１ａに球体１６が配置される。球体１６は、シャフト１１のステータ側の端部の外径よりも大きい直径を有し、外径のバラツキの少ない（例えば２μｍ以下）鋼製である。溝部１１ａの形状は円錐状に限らず、他の形状であってもよい。また、球体１６は溝部１１ａに対して溶接や接着等の手段により固定されてもよい。
【００１８】
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・固定すると共に球体１６の端面を押圧する。板バネ１は外ヨーク４に対して溶着にて固定される。
【００１９】
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、球体１６の外径部に線接触し回転自在に軸支する。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の端面１１ａに配置された球体１６は軸受２を貫通して外方に突き出て、外ヨーク４の端面から突出する距離が例えば０．３〜０．５ｍｍ程度に設定され、金属製の板バネ１によりスラスト方向に付勢される。なお、図２に示すように、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、シャフト１１の端部１１ａを球体１６を介してラジアル方向にも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。
【００２０】
なお、球体１６を板バネ１により付勢する構成ではなく、図３に示すように、単に扁平な板材１７により保持する構成としてもよい。この場合も、板材１７は外ヨーク４に対して溶着にて固定される。
【００２１】
上記構成において、シャフト１１のステータ側の端面１１ａに球体１６を配置し、球体１６を板バネ１によりスラスト方向に付勢しつつ軸受２によりラジアル方向に軸支している。これにより、球体１６に摺接するシャフト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。
【００２２】
また、球体１６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。
【００２３】
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。
【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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