(57)【要約】【課題】軸部材の回転精度が良好なモータを低コストで実現する。【解決手段】回転子となるロータマグネット２１の中心部を軸部材２３が貫通し、軸部材２３とロータマグネット２１とは、樹脂の回転体構成部２６で一体に固定されている。回転体構成部２６に形成された鍔部２６ｂと、固定子２２に固定されたボス２９の内周面２９ｂとの間には、ベアリング用ボール３０が回転自在に挟まれている。このボス２９と鍔部２６ｂとボール３１とがボールベアリングとなって軸部材２３を軸支するので、別部品のベアリングを用いる必要がなく、且つ、回転精度の高いモータを実現できる。【選択図】  図１
2004208366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の外周面を隙間を空けて包囲する内周面を持ち、該回転子に磁場を与えて該回転子を回転させる固定子と、
先端から後端までの長さが前記回転子よりも長い棒状をなし、該回転子を貫通して該回転子が回転する際の回転中心となる軸部材と、
前記回転子から突出した前記軸部材の先端側が貫通した鍔部と前記回転子を前記軸部材に固定する固定部とを有する回転体構成部と、
前記固定子に固定された円筒状をなし、前記鍔部から突出した前記軸部材が中心孔を回転自在に貫通すると共に、該鍔部と対向し該中心孔に連通する内周面を持つボスと、
前記ボスの内周面と前記鍔部との間に回転自在に挟まれた複数のベアリング用ボールと、
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ボスに形成された内周面は、前記鍔部側の径が前記中心孔側の径よりも大きな円錐状をなすことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記回転子から突出した前記軸部材の後端を、自転自在な第２のボールを介して押圧するスラストスプリングを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記鍔部には、前記ベアリング用ボール同士の触れ合いを妨げると共に該各ベアリング用ボールを自転させるしきり突起が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項５】
前記ボスの内周面には、前記ベアリング用ボール同士の触れ合いを妨げると共に該各べアリング用ボールを公転させるしきり突起が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項６】
前記ボスの中心孔から突出した前記軸部材の先端は、中空型の滑り軸受によって回動自在に軸支されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項７】
前記回転体構成部は、樹脂部材の樹脂成形により形成され、該回転体構成部の前記固定部は前記回転子と前記軸部材との間に充填されて該回転子と該軸部材とを一体化することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項８】
前記ボスの中心孔から突出した前記軸部材の先端側の外周には螺旋状の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項９】
前記螺旋状の凸部は、樹脂で構成されていることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
【請求項１０】
前記螺旋状の凸部は、請求項７に記載の樹脂成形により前記回転体構成部と同時に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記ボスは、樹脂部材の樹脂成形により形成され、前記固定子と一体化することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フレキシブルディスク駆動装置やコンパクトディスク駆動装置等には、磁気ヘッドとステッピングモータとが組込まれている。磁気ヘッドは、装着された記録媒体のディスクにデータを書込んだり、該ディスクからデータを読出すものである。ステッピングモータは、磁気ヘッドを移動させるものであり、ステッピングモータの回転軸の先端側には、螺旋状の凸部が形成されている。この凸部により、モータの回転軸の先端側が回転運動を直線運動に切替えるリードスクリューとなり、磁気ヘッドを直線的に移動させる。
このようにフレキシブルディスク駆動装置やコンパクトディスク駆動装置等、に組込まれるステッピングモータに関する従来技術としては、例えば次の特許文献１〜３に記載されたものがある。さらに、回転子と一体になったリードスクリューの製造方法については、特許文献４に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−７５３２２号公報（段落０００３〜０００５、段落００１１，０００１２、図１、図３）
【特許文献２】
特開平８−１８６９５０号公報（段落０００３，０００４、段落００１１〜００１５、図１及び図７）
【特許文献３】
実開昭６３−７７４７１号公報（第２，３，５，６頁、第１図及び第２図）
【特許文献４】
特開平８−１１８３７１号公報（段落０００６、図１〜６）
【０００４】
従来のステッピングモータの構造を図３を用いて説明する。
図３は、従来のステッピングモータの要部を示す断面図である。
モータの回転子を構成するロータマグネット１の中心を、棒状の軸部材２が貫通している。これらの軸部材２及びロータマグネット１とは、その間に充填された樹脂３で固定されている。軸部材２は、ロータマグネット１の中心を貫通している。モータの固定子４には、巻線５が巻回されている。固定子４は、ロータマグネット１の外周を一定の隙間を介して包囲している。固定子４の外周面から、巻線５に電流を流すための端子６が露出している。
【０００５】
ロータマグネット１の位置から突出した軸部材２の一端側は、円筒状のボス７に形成された孔を貫通している。ボス７は、樹脂で形成されて固定子４と一体に固定されている。
ボス７から突出した軸部材２の外周面には、螺旋状の凸部８が形成されている。凸部８は、軸部材２とロータマグネット１とを固定した樹脂３で構成されている。凸部８の形成された軸部材２は、リードスクリューとなる。軸部材２の一端側の最先端は、ブラケット９の一端に取付けられたスラストベアリング１０の持つボール１１に当接している。ブラケット９の他端は、固定子４に例えば溶接されている。
【０００６】
一方、軸部材２の他端側は、例えば凹部を有する円盤状のピボットハウジング１２の凹部に収容されたボール１４に、ボール１３を介して当接している。ピボットハウジング１２は、例えば樹脂製である。ピボットハウジング１２の凹部がない側には、さらにエンドキャップ１５とスラストスプリング１６とが設けられている。エンドキャップ１５は、モータの内部を封止するものであり、スラストスプリング１６は、エンドキャップ１５に支持され、ピボットハウジング１２をスラストベアリング１０側に押圧する。
【０００７】
以上のような従来のステッピングモータでは、軸部材２がその両端のスラストベアリング１１及びピボットハウジング１２により、支承される。そのため、支承区間が長くなり、軸部材２に撓みが発生することがあった。この撓みが、磁気ヘッドの位置を正確に制御をするうえでの障害になっていた。
【０００８】
また、寸法精度や組み立て精度に関しても、問題をかかえていた。
例えばピボットハウジング１２の部品精度が低い場合には、回転子がセンタずれを起こし、回転時に異音を発生するという障害の原因になっていた。材料費を低減するために、ピボットハウジング１２を樹脂製にすると、ピボットハウジング１２の寸法精度の悪化を増長させることになる。
【０００９】
また、スラストベアリング１０が、ボール１１を介して軸部材２を受けるので、軸部材２の全長寸法が規制されるとともに、スラストスプリング１５の押圧力のばらつきも規制されていた。即ち、軸部材２の長手方向に関しての寸法精度と、同方向に関してのブラケット９、固定子４、及びピボットハウジング１２の寸法精度と、これらの組み付け精度とを、管理する必要があった。また、スラストスプリング１５のバネ定数を平坦化する必要があった。従って、図３のようなステッピングモータでは、各部品を高精度化する必要があったので、コストの低減が困難であった。
【００１０】
これに対し、前述の特許文献１の図３、特許文献２の図７には、固定子のブラケットとの接合部に相当する位置に滑り軸受を設け、その滑り軸受によって軸部材を軸支する構成が示されている。また、特許文献３の第２図には、固定子のブラケットとの接合部に相当する位置にボールベアリングを設け、そのボールベアリングによって軸部材を軸支する構成が示されている。軸部材の両端で軸部材を支承する代わり、滑り軸受やボールベアリングで軸部材における固定子のブラケットとの接合部に相当する位置を軸支するようにすると、寸法精度を本願添付の図３のステッピングモータのように、高精度化する必要がなくなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、図３に示したステッピングモータでは、各部品を高精度化する必要があって、低コスト化が困難であるという問題があると共に、十分な組み立て精度を確保しないと、磁気ヘッドの位置制御を確実に行えなくなるという課題があった。
【００１２】
これに対し、特許文献１の図３、特許文献２の図７及び特許文献３の第２図のように、滑り軸受やボールベアリングによって軸部材を軸支するステッピングモータでは、軸部材の撓みや長手方向の寸法精度の問題を解消することができる。しかしながら、滑り軸受或いはボールベアリングを固定子や回転子とは別部品として用意し、これを取付けることになるので、コストを低減することができなかった。
【００１３】
これらの問題は、リードスクリューを回転させて磁気ヘッドの位置制御を行うステッピングモータばかりでなく、他のモータについても、同様の問題があり、技術的に満足できるモータが得られなかった。
【００１４】
本発明は、以上のような現状に鑑みてなされた発明であり、コストの低減が可能であると共に軸部材の撓み等による障害の発生を防ぐことが可能なモータを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の観点に係るモータは、回転子と、前記回転子の外周面を隙間を空けて包囲する内周面を持ち、該回転子に磁場を与えて該回転子を回転させる固定子と、先端から後端までの長さが前記回転子よりも長い棒状をなし、該回転子を貫通して該回転子が回転する際の回転中心となる軸部材と、前記回転子から突出した前記軸部材の先端側が貫通した鍔部と前記回転子を前記軸部材に固定する固定部とを有する回転体構成部と、前記固定子に固定された円筒状をなし、前記鍔部から突出した前記軸部材が中心孔を回転自在に貫通すると共に、該鍔部と対向し該中心孔に連通する内周面を持つボスと、前記ボスの内周面と前記鍔部との間に回転自在に挟まれた複数のベアリング用ボールと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
このような構成を採用したことにより、固定子に固定されたボスと、回転体構成部の鍔部と、ボス及び鍔部の間に挟まれたベアリング用ボールとが、実質的にボールベアリングになり、軸部材を回転自在に軸支することになる。
【００１７】
なお、前記ボスに形成された内周面は、前記鍔部側の径が前記中心孔側の径よりも大きな円錐状をなしてもよい。
また、前記回転子から突出した前記軸部材の後端を自転自在な第２のボールを介して押圧するスラストスプリングを備えてもよい。
【００１８】
また、前記鍔部には、前記ベアリング用ボール同士の触れ合いを妨げると共に該各ベアリング用ボールを自転させるしきり突起が形成されてもよい。
また、前記ボスの内周面には、前記ベアリング用ボール同士の触れ合いを妨げると共に該各べアリング用ボールを公転させるしきり突起が形成されていてもよい。
【００１９】
また、前記ボスの中心孔から突出した前記軸部材の先端は、中空型の滑り軸受によって回動自在に軸支されてもよい。
また、前記回転体構成部は、樹脂成形により形成され、該回転体構成部の前記固定部は前記回転子と前記軸部材との間に充填されて該回転子と該軸部材とを一体化する樹脂で構成されてもよい。
【００２０】
また、前記ボスの中心孔から突出した前記軸部材の先端側の外周には螺旋状の凸部が形成されてもよい。
また、前記螺旋状の凸部は、樹脂で構成されてもよい。
その場合、前記螺旋状の凸部は、前記回転体構成部を形成する際の樹脂成形により前記回転体構成部と同時に形成されてもよい。
【００２１】
また、前記ボスは、樹脂部材の樹脂成形により形成され、前記固定子と一体化した樹脂で構成されていてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るステッピングモータの構成例を示す断面図である。
このステッピングモータは、フレキシブルディスク駆動装置或いはコンパクトディスク駆動装置等に組込まれ、磁気ヘッドを搭載したキャリッジ（図示略）を移動させるものであり、回転子を構成するロータマグネット２１と、固定子２２と、棒状の軸部材２３とを備えている。
【００２３】
固定子２２は、ロータマグネット２１のラジアル方向の外周面を所定の間隔を空けて包囲する筒状の内周面を持っている。固定子２２には、磁場を発生させる巻線２４が巻回され、磁場を発生させてロータマグネット２１を回転させる。固定子２２の外周面からは、巻線２４に電流を流すための端子２５が露出している。
【００２４】
軸部材２３は、例えば中空のステンレスパイプで構成されている。軸部材２３の先端２３ａから後端２３ｂまでの長さは、ロータマグネット２１の長さよりも長く、軸部材２３は、ロータマグネット２１の中心部を貫通している。軸部材２３の外周面とロータマグネット２１とは、回転体構成部２６によって固定されている。回転体構成部２６は、樹脂成型で形成されたものであり、固定部２６ａと鍔部２６ｂとで構成されている。固定部２６ａ、軸部材２３の外周面とロータマグネット２１との間に充填されてこれらを固定する。鍔部２６ｂは、固定部２６ａから軸部材２３の先端２３ａ側に延設され、軸部材２３に対して垂直な垂直面を持ち、その中心を軸部材２３が貫通している。鍔部２６ｂの垂直面には、図２のように、複数のボール３０を保持するための突起２６ｃが形成されている。
【００２５】
図２は、図１中の軸部材２３と鍔部２６ｂとを示す斜視図である。
鍔部２６ｂから突出した軸部材２３の先端２３ａ側の外周面には、螺旋状の凸部２８が形成されている。凸部２８は、樹脂で構成されている。回転体構成部２６を形成した樹脂成形と同じ工程の樹脂成形で形成されたものであり、凸部２８が形成された軸部材２３がリードスクリューとなる。リードスクリューは、図示しないキャリッジに搭載された磁気ヘッドを、軸部材２３の方向に移動させる。
【００２６】
軸部材２３の先端２３ａ側を向く固定子２２の先端面からは、円筒状のボス２９が突出している。ボス２９は、固定子２２に固定された樹脂で形成されている。円筒状のボス２９の中心孔２９ａに、軸部材２３が回転自在に緩挿されている。ボス２９には、該鍔部２６ｂと対向し、中心孔２９ａに連通する内周面２９ｂが形成されている。内周面２９ｂの固定子２２側の径は、軸部材２３の先端２３ａ側の径よりも大きく、内周面２９ｂは円錐状をなしている。
【００２７】
内周面２９ｂと鍔部２６ｂとの間には、複数のベアリング用ボール３０が挟まれている。各ベアリング用ボール３０は、突起２６ｃ間にそれぞれ納められ、互いに触れ合わないようになっている。即ち、ボス２９と鍔部２６ｂとベアリング用ボール３０が、ラジアルボールベアリングを構成する。
【００２８】
一方、軸部材２３の後端２３ｂは、ボール３１に当接している。固定子２２のボール３１側を向く後端面には、後端キャップ３２が、取り付けられている。後端キャップ３２は、ロータマグネット２１、固定子２２、軸部材２３及びボール３１を封止するものであり、例えば樹脂で構成されている。ボール３１は、後端キャップ３２で付勢されたスラストスプリング３３によって、軸部材２３の先端２３ａの方向に押圧されている。
【００２９】
固定子２２の先端面には、ブラケット３４の根元部３４ａが溶接等で取り付けられている。ブラケット３４は根元部３４ａに支えられ、軸部材２３に平行になっている。ブラケット３４の先端３４ｂは、Ｌ字形に曲げられるとともに孔３４ｃが形成されている。孔３４ｃには、中空型のラジアルベアリング３５が取り付けられている。軸部材２３の先端２３ａがラジアルベアリング３５に軸支されている。ラジアルベアリング３５は、ボールベアリングでもよいし、滑り軸受でもよい。
【００３０】
このような構成のステッピングモータでは、端子２５にパルス電圧を印加することにより、巻線２４に電流が流れる。巻線２４に電流が流れることにより、固定子２２が磁場を発生して、ロータマグネット２１に回転力を与える。ロータマグネット２１には、磁場に対して反発する力と引寄せられる力とが働き、所定角度回転する。軸部材２３は、ロータマグネット２１と共に回転し、凸部２８で構成されるリードスクリューが回転することになる。リードスクリューの回転運動が、図示しないキャリッジに搭載された磁気ヘッドの直線運動に変換され、磁気ヘッドが直線的に移動する。
【００３１】
以上のような本実施形態のステッピングモータでは、次のような作用効果を奏する。
（１）  軸部材２３の両端２３ａ，２３ｂで、軸部材２３を支承するのでなく、ボス２９と鍔部２６ｂとベアリング用ボール３０とで構成されるボールベアリングによって軸支するので、センタずれが発生せず、回転時の異常音の発生を抑制できる。
【００３２】
（２）  ボス２９と鍔部２６ｂとベアリング用ボール３０と、ラジアルベアリング３５とで軸部材２３を支持するので、支持距離が短く、軸部材２３の撓みがなくなり、回転精度か向上して磁気ヘッドの位置制御の精度が向上する。
（３）  ボス２９と鍔部２６ｂとベアリング用ボール３０とで構成されるボールベアリングは、別部品として用意する必要がなく、コストを低減できる。
【００３３】
（４）  スラストスプリング３３の付勢力を厳密に管理せずにすむ。
（５）  ボス２９、鍔部２６ｂ及びベアリング用ボール３０で構成されるボールベアリングにより、軸部材２３の長手方向の各位置が決まるので、軸部材２３の全長の精度、ブラケット３４の全長の精度等を緩和できる。
【００３４】
（６）  軸部材２３の先端２３ａを軸支するラジアルベアリング３５が、軸部材２３のラジアル方向だけを支持すればよくなる。
（７）  軸部材２３をステンレスパイプで構成し、凸部２８を樹脂で構成したので、樹脂の欠点である収縮や亀裂を防ぐと共に、金属を加工して凸部２８を形成する場合よりも、簡単に形成できる。
【００３５】
（８）  凸部２８を、回転体構成部２６を形成する際の樹脂成形で同時に形成したので、工程数が少なくてすむ。
（９）  ボス２９の内周面２９ｂを円錐状としたので、スラストスプリング３３でボール３１を押圧するだけで、ロータマグネット２１、鍔部２６ｂ及び軸部材２３の位置を簡単に確定できる。
【００３６】
（１０）  鍔部２６ｂに突起２６ｃを形成したので、ベアリング用ボール３０の触れ合いが防止でき、軸部材２３の滑らかな回転を維持できる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としては、次のようなものがある。
（ａ）  上記実施形態では、パルス電圧で駆動されるステッピングモータについて説明したが、他のモータについても、軸部材２３の回転精度を向上できる。
（ｂ）  軸部材２３の外周面には、螺旋状の凸部２８が形成されているが、凸部２８が形成されていないモータも、ボス２９、鍔部２６ｂ及びベアリング用ボール３０からなるベアリングで軸部材２３を軸支する構成にしてもよい。
【００３８】
（ｃ）  凸部２８は、軸部材２３と同様に金属で形成してもよい。
（ｄ）  ベアリング用ボール３０の触れ合いを防止する突起２６ｃを、鍔２６ｂに形成したが、ボス２９の内周面２９ｂに形成することも可能である。このようにすると、各ボール３０は、自転することになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、鍔部と対向する内周面を持つボスと、その鍔部と、ベアリング用ボールとでボールベアリングが構成されるので、別部品としてのベアリングを用いずに、軸部材の回転精度を良好に維持でき、モータのコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るステッピングモータの断面図である。
【図２】図１中の軸部材と鍔部を示す斜視図である。
【図３】従来のステッピングモータを示す断面図である。
【符号の説明】
２１      ロータマグネット
２２      固定子
２３      軸部材
２３ａ    軸部材の先端
２３ｂ    軸部材の後端
２４      巻線
２６      回転体構成部
２６ａ    固定部
２６ｂ    鍔部
２８      凸部
２９      ボス
２９ｂ    内周面
３０      ベアリング用ボール
３１      ボール
３３      スラストスプリング
３４      ブラケット
３５      ラジアルベアリング
【図１】
2004208366.tif 000003
【図２】
2004208366.tif 000004
【図３】
2004208366.tif 000005