(57)【要約】【課題】軸線方向における小型化の促進を容易にできると共に、信頼性の向上したステッピングモータを提供する。【解決手段】ステッピングモータ１は、永久磁石からなるロータ５と、ステータ７，９と、ロータ５及びステータ７，９を収容する筐体３５とを備えており、回転軸３の前端部３ｂは筐体３５から突出し、回転軸３の後端部３ａは筐体３５内に設けられた軸受４５によって回転自在に保持されている。そして、ロータ５の後端部５ａには、回転軸３の軸線Ｌ方向にくぼんだ凹部５ｂを有しており、軸受４５の前端部４５ａが凹部５ｂ内に入り込んでおり、軸受４５は、凹部５ｂ内において回転軸３の後端部３ａを保持する。その結果、軸線Ｌ方向におけるモータの小型化を容易に促進でき、回転軸３の傾きによるロータ５の変位も抑制されるので、ステッピングモータ１の信頼性が向上する。【選択図】図１
2006191753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、永久磁石からなるロータと、ステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容する筐体とを備え、前記回転軸の前端部は前記筐体から突出しており、前記回転軸の後端部は前記筐体内に設けられた軸受によって回転自在に保持されているステッピングモータにおいて、
前記ロータの後端部には、前記回転軸の軸線方向にくぼんだ凹部を有しており、
前記軸受の前端部が前記凹部内に入り込んでおり、前記軸受は、前記凹部内において前記回転軸の前記後端部を保持することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記回転軸に前記軸線方向の予圧を付与する予圧機構を更に備え、
前記予圧機構は、
前記回転軸の前記軸線上に設けられる前記軸受と、
前記軸受を前記軸線方向に摺動可能に保持するガイド部材と、
前記軸線上に設けられると共に、前記軸受の側面と前記ガイド部材の内壁面との間に設けられる予圧用バネとを有し、
前記予圧用バネの前端部は前記軸受に当接し、前記予圧用バネの後端部は前記筐体の内壁面に当接し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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは、例えば、メディア関連機器（光ディスク装置や磁気記録装置）が有するピックアップレンズや磁気ヘッド等の駆動や、カメラのレンズ駆動等に利用されている。このような分野のステッピングモータとして、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載のステッピングモータは、リードスクリュー軸（回転軸）の外周に設けられたマグネット（ロータ）を有しており、マグネットの外周面に対面するようにステータが配置されている。このステータの前端部には、リードスクリュー軸の軸線方向に延びるフレームが取り付けられ、ステータの後端部には、カバー部材が取り付けられている。そして、フレーム及びカバー部材にそれぞれ設けられた軸受によってリードスクリュー軸の両端部がそれぞれ支持されている。また、カバー部材側の軸受とカバー部材との間に予圧用スプリング（予圧用バネ）を配置することによって、リードスクリュー軸を軸線方向に規制して、リードスクリュー軸の軸線方向のガタを抑制している。
【特許文献１】特開平２−２１０８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フレームをステータに取り付ける時の作業精度やフレームの部品精度誤差などによって、フレーム側の軸受を中心としてリードスクリュー軸が傾く場合がある。
【０００５】
そして、従来の構成では、ロータの前後からそれぞれ外側に突出しているリードスクリュー軸の両端部を軸受で保持していることから、ロータは、軸受間に位置する。そのため、リードスクリュー軸が傾くとステータにロータが接触するおそれが高くなり、結果として、ステッピングモータの信頼性が低下するという問題点があった。また、リードスクリュー軸の後端部がロータの外側に突出しているので、ステッピングモータの軸線方向における小型化の促進が図りにくいという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、軸線方向における小型化の促進を容易にできると共に、信頼性の向上した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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るステッピングモータは、回転軸と、永久磁石からなるロータと、ステータと、ロータ及びステータを収容する筐体とを備え、回転軸の前端部は筐体から突出しており、回転軸の後端部は筐体内に設けられた軸受によって回転自在に保持されているステッピングモータにおいて、ロータの後端部には、回転軸の軸線方向にくぼんだ凹部を有しており、軸受の前端部が凹部内に入り込んでおり、軸受は、凹部内において回転軸の後端部を保持することを特徴とする。
【０００８】
この場合、軸受の前端部がロータの凹部内に入り込んでおり、その凹部内で回転軸が軸受によって保持されていることから、回転軸の支点は、ロータ内に位置することになる。そのため、回転軸の傾きによるロータの変位が抑制されるので、ロータとステータとの接触が回避され易い結果、ステッピングモータの信頼性が向上する。また、回転軸の後端部がロータの凹部内に位置することから、軸線方向におけるステッピングモータの小型化の促進が容易である。
【０００９】
また、本発明に係るステッピングモータでは、回転軸に軸線方向の予圧を付与する予圧機構を更に備え、予圧機構は、回転軸の軸線上に設けられる軸受と、軸受を軸線方向に摺動可能に保持するガイド部材と、軸線上に設けられると共に、軸受の側面とガイド部材の内壁面との間に設けられる予圧用バネとを有し、予圧用バネの前端部は軸受に当接し、予圧用バネの後端部は筐体の内壁面に当接していることが好ましい。
【００１０】
この場合、予圧機構が有する予圧用バネの前端部及び後端部がそれぞれ軸受及び筐体の内壁面に当接しているので、軸受を介して軸線方向の予圧を回転軸に付与できる。そして、軸受の前端部は凹部内に入り込んでいることから、軸受の前端部は、凹部が形成されていない場合に比べて前方に位置する。この構成では、予圧用バネの軸線方向の長さをより長くすることができるので、予圧用バネのバネ定数を低く設定することが可能である。その結果、予圧機構によって回転軸に安定した予圧を付与できる。また、予圧用バネはガイド部材と軸受との間に配置されているので、予圧用バネがステッピングモータの軸線方向における小型化を妨げることがない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステッピングモータによれば、軸受がロータの凹部内で回転軸の後端部を支持するので、軸線方向における小型化を容易に促進できる。また、ロータ内で回転軸が支持されているので、回転軸の傾きによるロータの変位も抑制される。その結果として、ステッピングモータの信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すステッピングモータ１は、メディア関連機器（光ディスク装置や磁気記録装置）が有するピックアップレンズや磁気ヘッド等の駆動や、カメラのレンズ駆動等に利用される。ステッピングモータ１は、回転軸３を有し、回転軸３の外周には、Ｎ極及びＳ極が交互に着磁されてなる永久磁石としてのロータ５が固着されている。このロータ５の後端部５ａには、回転軸３の軸線Ｌ方向にくぼんだ凹部５ｂが形成されており、この凹部５ｂ内に回転軸３の後端部３ａが位置している。
【００１４】
ロータ５の前後には、ロータ５に回転力を付与する磁気回路としての一対のステータ７，９が配置されている。このように、軸線Ｌ方向において、ステータ７，９をロータ５に並列させて配置することによって、ステッピングモータ１の径方向の小型化が図られている。
【００１５】
前側のステータ７は、磁界を発生するコイル１１が巻かれたコイルボビン１３と、コイルボビン１３を収容すると共に磁性体から形成されたヨーク１５とを有する。ヨーク１５は、内ヨーク部品１７に外ヨーク部品１９が連結されたものである。
【００１６】
内ヨーク部品１７は、軸線Ｌ方向に延びると共に軸線Ｌを中心として配置される管状のスリーブ部１７ａを有する。スリーブ部１７ａの後端部には、軸線Ｌに直交した円板状の連結部１７ｂが設けられており、連結部１７ｂの外周端部には、複数の第１磁極歯１７ｃが等間隔に設けられている。各第１磁極歯１７ｃは、連結部１７ｂから軸線Ｌ方向にロータ５の外周面に対向する位置まで延びている。
【００１７】
また、スリーブ部１７ａの前端部には、外ヨーク部品１９が接合されている。外ヨーク部品１９は、軸線Ｌに直交する円板状の基部１９ａを有しており、基部１９ａはその中央部に形成された貫通孔を介して内ヨーク部品１７に固定されている。
【００１８】
基部１９ａの外周端部には、第１磁極歯１７ｃと同数の第２磁極歯１９ｂが等間隔で設けられている。各第２磁極歯１９ｂは、ロータ５の外周面に対向する位置まで延びており、第１磁極歯１７ｃに接触しないようにそれぞれが第１磁極歯１７ｃ間に入り込んでいる。その結果、ロータ５の外周面上には、第１磁極歯１７ｃと第２磁極歯１９ｂとが交互に対向して配列されることになる。
【００１９】
そして、連結部１７ｂ、基部１９ａ、第２磁極歯１９ｂ及びスリーブ部１７ａによって囲まれる空間内には、耐熱性樹脂によって成形されたコイルボビン１３が配置されている。コイルボビン１３の一部には、隣接する第２磁極歯１９ｂ同士の間から外部に露出する端子台１３ａが形成されており、コイル１１は、端子台１３ａに圧入固定された端子２１に電気的に接続されている。これによって、端子２１を介してコイル１１に通電することができる。
【００２０】
また、後側のステータ９は、ステータ７と同様に、磁界を発生させるコイル２３が巻かれたコイルボビン２５と、コイルボビン２５を収容する磁性体から形成されたヨーク２７とを有する。ヨーク２７は、内ヨーク２９と外ヨーク３１とを有しており、ヨーク２７は、内ヨーク２９と外ヨーク３１とが、後述する予圧機構４３の一部を構成する管状のガイド部材４７によって連結されて構成されている。
【００２１】
ガイド部材４７は、軸線Ｌを中心として軸線Ｌ方向に延びており、ガイド部材４７の外径及び内径は、ガイド部材４７の前端部４７ａ側で拡大している。そして、外径の拡大によって生じる外壁面の段差に当接するように内ヨーク２９がガイド部材４７に設けられている。
【００２２】
内ヨーク２９は、軸線Ｌに直交する円板状の基部２９ａを有しており、基部２９ａは、その中央部に形成された貫通孔を介してガイド部材４７に固定されている。基部２９ａの外周端部には、複数の第１磁極歯２９ｂが設けられており、各第１磁極歯２９ｂは、基部２９ａから軸線Ｌ方向にロータ５の外周面に対向する位置まで延びている。
【００２３】
また、ガイド部材４７の後端部４７ｂには、外ヨーク３１が接合されている。外ヨーク３１は、軸線Ｌに直交する円板状の基部３１ａを有しており、基部３１ａは、その中央部に形成された貫通孔を介してガイド部材４７に固定されている。
【００２４】
基部３１ａの外周端部には、第１磁極歯２９ｂと同数の第２磁極歯３１ｂが等間隔で設けられている。各第２磁極歯３１ｂは、基部３１ａから軸線Ｌ方向にロータ５の外周面に対向する位置まで延びており、第１磁極歯２９ｂに接触しないようにそれぞれが第１磁極歯２９ｂ間に入り込んでいる。その結果、ロータ５の外周面上には、第１磁極歯２９ｂと第２磁極歯３１ｂとが交互に対向して配列されることになる。
【００２５】
そして、基部２９ａ，３１ａ、第２磁極歯３１ｂ及びガイド部材４７によって囲まれる空間内には、耐熱性樹脂によって成形されたコイルボビン２５が配置されている。コイルボビン２５の一部には、隣接する第２磁極歯３１ｂ同士の間から外部に露出する端子台２５ａが形成されており、コイル２３は、端子台２５ａに圧入固定された端子３３に電気的に接続されている。これによって、端子３３を介してコイル２３に通電することができる。
【００２６】
ステッピングモータ１は、ロータ５及びステータ７，９を収容する真鍮やステンレスで成形された非磁性な筐体３５を有する。この筐体３５は、円筒形状のケース３５Ａの後端部に円筒形状のカバー３５Ｂがレーザ溶接によって接合されたものである。
【００２７】
筐体３５の内径は、ステータ７，９の外径に等しく、第１磁極歯１７ｃ，２９ｂ及び第２磁極歯１９ｂ，３１ｂの外面は筐体３５に接する。その結果、筐体３５内にステータ７，９を収容することによって、スリーブ部１７ａとガイド部材４７の中心が一致する。
【００２８】
また、ステータ７，９は、第１磁極歯１７ｃ及び第２磁極歯１９ｂに対して、第１磁極歯２９ｂ及び第２磁極歯３１ｂが所定の間隔でずれるように、ケース３５Ａにガイドされながらケース３５Ａ内に収容されている。これによって、第１磁極歯１７ｃ，２９ｂ及び第２磁極歯１９ｂ，３１ｂがロータ５を取り囲むことになる。
【００２９】
したがって、ケース３５Ａの一部から突出した端子台１３ａ，２５ａの端子２１，３３を介してコイル１１，２３へ通電することで、コイル１１，２３によって発生した磁界は、ヨーク１５，２７を介してロータ５の周囲まで確実に伝達される。その結果、ロータ５に回転力が生じて回転軸３が回転する。
【００３０】
回転軸３の前端部３ｂは、ケース３５Ａの前端部に形成された開口から前方に突出しており、回転軸３の前端部３ｂを軸支するために、ケース３５Ａの前端部には、フレーム３７が取り付けられている。
【００３１】
フレーム３７は、軸線Ｌ方向に延びる板状のベース部３７ａを有しており、ベース部３７ａの前端部には軸支持片３７ｂが立設され、ベース部３７ａの後端部には取付片３７ｃが立設されている。この取付片３７ｃが有する貫通孔を介してフレーム３７とケース３５Ａとが連結されている。そして、軸支持片３７ｂが有する貫通孔内に圧入固定されたピボット軸受３９によって回転軸３の前端部３ｂが回転自在に保持される。
【００３２】
フレーム３７の軸支持片３７ｂと取付片３７ｃとの間に位置する回転軸３には、リードスクリュー部４１が形成されている。このリードスクリュー部４１によって、回転軸３の回転を被駆動部材（不図示）の軸線Ｌ方向の駆動に変換することができる。
【００３３】
リードスクリュー部４１を利用して被駆動部材を駆動する際には、回転軸３はリードスクリュー部４１からの反作用としてスラスト力を受けることになる。そこで、駆動時に発生するこのスラスト力を吸収するために、ステッピングモータ１は、回転軸３に軸線Ｌ方向の予圧を付与する予圧機構４３を筐体３５内において回転軸３の後方に有する。
【００３４】
予圧機構４３は、回転軸３の後端部３ａを保持する樹脂製ピボット軸受４５と、ピボット軸受４５を摺動可能に保持するガイド部材４７と、ピボット軸受４５を軸線Ｌ方向に付勢する予圧用バネ４９とから構成される。
【００３５】
ピボット軸受４５は、ピボット軸受４５の前端部４５ａ側に位置すると共に、回転軸３の後端部３ａを受ける凹部４５ｂを有する軸保持部４５ｃと、軸保持部４５ｃの後端部から軸線Ｌ方向に延びるバネ巻回部４５ｄとからなる。
【００３６】
軸保持部４５ｃは、ガイド部材４７の内壁面４７ｃに摺動接触している。このガイド部材４７は、外ヨーク３１及び内ヨーク２９に接合されているので、ガイド部材４７の中心は回転軸３の軸線Ｌと一致している。そのため、ピボット軸受４５は軸線Ｌ上に確実に位置し、ガイド部材４７にガイドされて軸線Ｌ方向に摺動する。
【００３７】
また、ガイド部材４７は、その前端部４７ａが凹部５ｂ内に入り込むように配置されていることから、ピボット軸受４５の前端部４５ａは、ガイド部材４７にガイドされてロータ５の凹部５ｂ内に入り込んでいる。これによって、ピボット軸受４５は、凹部５ｂ内において回転軸３を保持できる。
【００３８】
軸保持部４５ｃの後端部から延びるバネ巻回部４５ｄの外径は、軸保持部４５ｃの後端部の外径よりも小さく、バネ巻回部４５ｄの側面４５ｅに予圧用バネ４９が巻回されている。これにより、予圧用バネ４９は、軸線Ｌ上に位置し、ピボット軸受４５の側面４５ｅとガイド部材４７の内壁面４７ｃとの間に配置されることになる。
【００３９】
また、予圧用バネ４９の前端部４９ａは軸保持部４５ｃの後端部に当接し、予圧用バネ４９の後端部４９ｂは筐体３５（より具体的には、カバー３５Ｂ）の内壁面３５ａに当接していることから、ピボット軸受４５は予圧用バネ４９によって軸線Ｌ方向に付勢される。
【００４０】
したがって、ピボット軸受４５の凹部４５ｂは、凹部５ｂ内において回転軸３の後端部３ａに確実に押し当てられて後端部３ａと摺動接触することで、回転軸３を回転自在に保持する。そして、予圧機構４３は、ピボット軸受４５を介して回転軸３を軸線Ｌ方向に予圧を付与する。
【００４１】
ところで、回転軸３の前端部３ｂをフレーム３７に固定されたピボット軸受３９で保持し、回転軸３の後端部３ａを筐体３５内のピボット軸受４５で保持すると、フレーム３７のケース３５Ａへの取付作業時の作業誤差や、ベース部３７ａに対する軸支持片３７ｂ又は取付片３７ｃの直角度などのフレーム３７の部品精度誤差によって回転軸３が傾く場合が生じる。
【００４２】
従来のステッピングモータのように、ロータの両側から突出した回転軸の両端部を軸受で保持していると、軸受間にロータが位置することから、回転軸の傾きに応じたロータの変位量が大きくなる。そのため、回転軸の傾きによってロータが、ステータの一部を構成する第１磁極歯及び第２磁極歯に接触する虞れが高くなっていた。
【００４３】
これに対して、ステッピングモータ１では、ロータ５に凹部５ｂが形成されているので、凹部５ｂ内に回転軸３の後端部３ａを位置させることができている。そして、凹部５ｂ内でピボット軸受４５が回転軸３を回転自在に保持するので、回転軸３の後側の支点は、凹部５ｂが形成されていない場合よりも前方に位置する。その結果、ピボット軸受３９，４５間の距離がより短くなるので、回転軸３の傾き自体が抑制される。
【００４４】
また、回転軸３の後側の支点は、筐体３５の径方向において確実に固定されている。そして、その支点がロータ５の凹部５ｂ内に位置することでロータ５の重心に近づいている結果、仮に回転軸３が傾いてもその傾きによるロータ５の振れを抑制できている。したがって、回転軸３の傾きによってロータ５が第１磁極歯１７ｃ，２９ｂ及び第２磁極歯１９ｂ，３１ｂに接触することが回避され易く、ステッピングモータ１の信頼性が向上する。
【００４５】
更に、凹部５ｂ内に回転軸３の後端部３ａが位置し、予圧用バネ４９がピボット軸受４５とガイド部材４７との間に配置されていることから、軸線Ｌ方向のステッピングモータ１の小型化の促進が容易である。
【００４６】
また、凹部５ｂ内にピボット軸受４５の前端部４５ａが入り込んでいるので、バネ巻回部４５ｄの軸線Ｌ方向の長さを凹部５ｂが形成されていない場合に比べて長くできる。その結果として、予圧用バネ４９の軸線Ｌ方向の長さが長くなるので、予圧用バネ４９のバネ定数をより低く設定可能である。これによって、ステッピングモータ１を構成する各部品の寸法精度などによって生じる予圧力の変化が低減されるため、より安定した予圧を回転軸３に付与することができる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、図２に示すステッピングモータ５１のように、ロータ５の前端部５ｃには、軸線Ｌ方向にくぼんだ凹部５ｄが形成され、この凹部５ｄは凹部５ｂと同一形状である。
【００４８】
このステッピングモータ５１では、前側のステータ５３のヨーク５５は、外ヨーク部品１９、内ヨーク２９と同一形状の内ヨーク部品５７、及び、ガイド部材４７と同一形状の管状のスリーブ５９を有する。そして、ヨーク５５は、スリーブ５９に対する内ヨーク部品５７と外ヨーク部品１９との配置関係が、ガイド部材４７に対する内ヨーク２９と外ヨーク３１との配置関係に等しくなるように構成されている。
【００４９】
この場合、ステータ９，５３の形状が同じになるので、部品の共通化が図れている。その結果、ステッピングモータ５１の製造が容易になる。
【００５０】
更に、図３に示すステッピングモータ６１のように、回転軸３の後端部３ａを回転自在に保持する軸受６３は、予圧機構４３の一部を構成すると共に、ピボット軸受４５とピボット軸受４５の凹部４５ｂ内に配置された球状のボール６５とから構成されている。この場合には、回転軸３の後端部３ａに軸受凹部３ｃを形成し、軸受凹部３ｃの周縁部とボール６５とを摺動接触させることで、軸受６３によって回転軸３を回転自在に保持できる。
【００５１】
同様に、回転軸３の前端部３ｂを回転自在に保持する軸受６７は、ピボット軸受３９と、ピボット軸受３９の凹部３９ａ内に配置された球状のボール６９とから構成されていてもよい。この場合も、前端部３ｂに軸受凹部３ｄを形成し、軸受凹部３ｄの周縁部をボール６９に摺動接触させることで、回転軸３を回転自在に保持できる。
【００５２】
更に、ロータ５に回転力を付与するステータを、軸線Ｌ方向においてロータ５に対して並列するように配置しているが、軸線Ｌに直交する方向においてロータ５と並列するようにステータを配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るステッピングモータの一実施形態の縦断面図である。
【図２】本発明に係るステッピングモータの他の実施形態の縦断面図である。
【図３】本発明に係るステッピングモータの更に他の実施形態の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，５１，６１…ステッピングモータ、３…回転軸、３ａ…回転軸の後端部、５…ロータ、５ａ…ロータの後端部、５ｂ…凹部、７，９，５３…ステータ、３５…筐体、３５ａ…筐体の内壁面、４３…予圧機構、４５…ピボット軸受（軸受）、４７…ガイド部材、４７ｃ…内壁面、４７ｅ…側面、４９…予圧用バネ、４９ａ…予圧用バネの前端部、４９ｂ…予圧用バネの後端部、６３…軸受、Ｌ…軸線。
【図１】
2006191753.tif 000003
【図２】
2006191753.tif 000004
【図３】
2006191753.tif 000005