(57)【要約】【課題】回転軸の両軸端を軸受で支持する構造を採用した場合でも、回転軸の振れを確実に防止可能なモータを提供すること。【解決手段】ステッピングモータ１の出力側軸受４では、円形凹部４１の内周側面４１ａで、回転軸２０の丸棒状突出部分２５の外周部分２５ａがラジアル方向で支持されており、かかる外周部分２５ａの加工であれば、回転軸２０との同軸度の精度が高い。丸棒状突出部分２５の端面２５ｂは球面で構成され、この球面は円形凹部４１の底部４１ｂによって支持されている。かかる球面については、あくまでスラスト方向での支持に寄与しているだけであるため、球面のセンターが回転軸２０のセンターとずれている場合でも、回転軸２０に振れを発生させることがない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸および該回転軸に固定された永久磁石を備えたロータと、前記永久磁石の外周に配置されたステータと、前記回転軸の反出力側端部を支持する反出力側軸受と、前記回転軸の出力側端部を支持する出力側軸受とを有するモータにおいて、
前記反出力側軸受および前記出力側軸受のうちの一方の軸受は、前記回転軸の軸端の外周部分を当該回転軸の軸線と平行な内周側面でラジアル方向に支持する円形凹部を備えた第１の軸受からなり、他方の軸受は、前記回転軸の軸端に形成された球部を円錐面で支持する凹錐部を備えた第２の軸受からなることを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転軸の両軸端のうち、前記第１の軸受に支持される軸端には、前記回転軸の軸線と平行な外周面を備えた丸棒状突出部分が形成され、
当該丸棒状突出部分の外周部分が前記円形凹部の内周側面によってラジアル方向に支持されていることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項２において、
前記回転軸の両軸端のうち、前記第１の軸受に支持される軸端の端面は、球面になっており、該球面を前記円形凹部の底部によってスラスト方向に支持されていることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１において、
前記回転軸の両軸端のうち、前記第１の軸受に支持される軸端には、球状突出部分が形成され、
当該球状突出部分は、前記円形凹部の内周側面によってラジアル方向に支持されているとともに、前記円形凹部の底部によってスラスト方向に支持されていることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記ステータの出力側には前記出力側軸受を保持するフレームが固定され、
前記ステータの反出力側には、前記反出力側軸受を保持する軸受ホルダが固定され、
前記軸受ホルダには前記回転軸を出力側に向けて付勢する付勢部材が配置されていることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記反出力側軸受は前記第２の軸受からなり、前記出力側軸受は前記第１の軸受からなることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記回転軸の出力側部分の外周面には、リードスクリューが形成されていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸によって回転出力されるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤに用いられる光ヘッド等の被移動体の高速移動用のモータとしては、例えば、回転軸の出力側部分の外周面にリードスクリューが形成されたステッピングモータが用いられている。このようなステッピングモータでは、回転軸の反出力側部分に永久磁石が取り付けられてロータが構成され、この永久磁石に径方向で対向する位置にステータが配置されている。ここで、回転軸は、ステータの出力側に固定されたフレームの対向板部に保持された出力側軸受と、ステータの反出力側に配置された反出力側軸受とによって、その両端部分が回転可能に支持されている。
【０００３】
このような軸受としては、例えば、図４（ａ）に示すように、鋼球３００を利用したものが用いられている。この場合、回転軸３０′の出力側および反出力側のいずれの端面にも凹錐部３７′を形成しておき、この凹錐部３７′と軸受３８′の凹錐部３９′との間に鋼球３００を挟んだ構造が採用される。
【０００４】
また、軸受としては、図４（ｂ）に示すように、回転軸３０″の出力側および反出力側のいずれの軸端にも球部３６″を形成しておき、これらの球部３６″を軸受３８″の凹錐部３９″で支持する構造も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５８３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４（ａ）に示すような回転軸３０′を製造する場合には、工作機械のチャックで丸棒材を保持した状態で丸棒材を回転させながら、その外周面にリードスクリューを形成する。しかしながら、回転軸３０′の両端面の凹錐部３７′については、そのままでは形成できないので、回転軸３０′の両端面の一方に凹錐部を形成した後、丸棒材を突っ切りバイトで切断し、その後、チャックし直して他方の端面に凹錐部を形成する。そのため、回転軸３０′の両端側の錐部のセンターズレが生ずる。このため、図４（ａ）に示す構成では、完成品になった場合の回転軸３０′の回転中心と、回転軸単体の外周、及びリードスクリューフランク面の回転軸中心の凹錐部３９′同士のセンター位置にズレ誤差が発生することを避けることができないので、回転軸３０′が回転した際、回転軸３０′に振れが発生してしまう。
【０００６】
また、図４（ｂ）に示す構造の回転軸３０″では、球部３６″において軸線付近の同一部分が軸受３８″の凹錐部３９″でスラスト方向およびラジアル方向の双方に支持されているため、以下の理由から、図４（ａ）に示す構成と同様、回転軸３０″の振れを完全に防止することができないという問題点がある。すなわち、図４（ｂ）に示す構造の回転軸３０″を製造する際、両側の球部３６″のうち、一方の球部については、工作機械のチャックで丸棒材を保持した状態のままでリードスクリューと併せて形成できるが、他方の球部については、工作機械のチャックで丸棒材を保持した状態のままで球部の軸線付近まで加工することが不可能である。このため、丸棒材を突っ切りバイトで切断した後、チャックし直して、他方の球部において軸受３８″の凹錐部３９″で支持される軸線付近を加工することになるため、球部３６″同士のセンター位置に誤差が発生してしまう。また、球部３６″と軸受３８″の凹錐部３９″との摺動部分の面積が大きくなり、軸ロスが増えてしまう。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転軸の両軸端を軸受で支持する構造を採用した場合でも、回転軸の振れを確実に防止可能なモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、回転軸および該回転軸に固定された永久磁石を備えたロータと、前記永久磁石の外周に配置されたステータと、前記回転軸の反出力側端部を支持する反出力側軸受と、前記回転軸の出力側端部を支持する出力側軸受とを有するモータにおいて、前記反出力側軸受および前記出力側軸受のうちの一方の軸受は、前記回転軸の軸端の外周部分を当該回転軸の軸線と平行な内周側面でラジアル方向に支持する円形凹部を備えた第１の軸受からなり、他方の軸受は、前記回転軸の軸端に形成された球部を円錐面で支持する凹錐部を備えた第２の軸受からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、回転軸の両軸端の一方は、第１の軸受の円形凹部の内周側面で軸端の外周部分がラジアル方向で支持されており、かかる外周部分の加工であれば、軸線付近への加工と違って、回転軸を製造する際、工作機械のチャックで丸棒材を保持した状態のまま、第２の軸受で支持される軸端に対する加工や、リードスクリューの形成などと併せて行うことができる。従って、回転軸において第１の軸受によってラジアル方向で支持される部分については、回転軸において第２の軸受で支持される部分と同様、回転軸との同軸度の精度が高いので、回転軸の振れを確実に防止することができる。
【００１０】
本発明において、前記回転軸の両軸端のうち、前記第１の軸受に支持される軸端には、前記回転軸の軸線と平行な外周面を備えた丸棒状突出部分が形成され、当該丸棒状突出部分の外周部分が前記円形凹部の内周側面によってラジアル方向に支持されている構成を採用することができる。
【００１１】
この場合、前記回転軸の両軸端のうち、前記第１の軸受に支持される軸端の端面は球面になっており、該球面を前記円形凹部の底部によってスラスト方向に支持する構造を採用してもよい。この場合、球面については、あくまでスラスト方向での支持に寄与しているだけであるため、球面のセンターが回転軸のセンターとずれている場合でも、回転軸に振れを発生させることがない。
【００１２】
本発明において、前記回転軸の両軸端のうち、前記第１の軸受に支持される軸端には球状突出部分が形成され、この球状突出部分は前記円形凹部の内周側面によってラジアル方向に支持されているとともに、前記円形凹部の底部によってスラスト方向に支持されていることが好ましい。このように構成した場合、回転軸は、球状突出部分の外面のうち、外周部分でラジアル方向に支持され、回転軸の軸線付近でスラスト方向に支持されるが、スラスト方向で支持される部分については、回転軸において第２の軸受で支持される部分や、回転軸との同軸度の精度が高いので、回転軸の振れを確実に防止することができる。また、第１の軸受に支持される軸端が球状突出部分になっている場合には、丸棒状突出部分になっている場合と比較して摺動部分の面積が狭くなるので、摺動部分での摩擦抵抗を低減することができる。それ故、モータの寿命を延ばすことができる。また、摺動部分の面積が減ることにより、音の発生が減少するので、モータの消音化を図ることができる。
【００１３】
本発明において、前記ステータの出力側には前記出力側軸受を保持するフレームが固定され、前記ステータの反出力側には、前記反出力側軸受を保持する軸受ホルダが固定され、前記軸受ホルダには前記回転軸を出力側に向けて付勢する付勢部材が配置されていることが好ましい。このように構成すると、軸受が回転軸を確実に支持するので、回転軸の振れを防止することができる。
【００１４】
本発明において、前記反出力側軸受および前記出力側軸受のいずれが前記第１の軸受で構成され、いずれが前記第２の軸受で構成されていてもよい。但し、前記反出力側軸受は前記第２の軸受からなり、前記出力側軸受は前記第１の軸受からなることが好ましい。第１の軸受は、回転軸の外周部分と深く重なる位置まで円形凹部が延びている必要がある一方、第２の軸受は、回転軸の外周部分まで延びていなくても、回転軸の端面を支持可能であればよい。従って、第２の軸受は、第１の軸受に比して軸線方向の寸法を短くできので、ステータが位置するモータ本体側に配置するのに適している。
【００１５】
本発明において、前記回転軸の出力側部分の外周面には、リードスクリューが形成されていることが好ましい。回転軸の中心に偏りが発生すると、リードスクリューに載置されるラックなどの送り側部材の送り量が安定せず、回転軸の１回転に１度の割合でうねりが発生してしまうので、精度よく送ることができない。しかし、本発明によれば回転軸の振れを確実に防止することができるので、リードスクリューの送り精度が良好になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、回転軸において第１の軸受によってラジアル方向で支持される部分については、回転軸において第２の軸受で支持される部分と同様、回転軸との同軸度の精度が高いので、回転軸の振れを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータを説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータの半断面図、ステッピングモータを反出力側からみたときの背面図、および回転軸の説明図である。
【００１８】
（ステッピングモータの構成）
図１（ａ）、（ｂ）において、本形態のステッピングモータ１は、概ね、ステータ５と、ロータ２と、ステータ５の周りを覆うモータケース５０と、ステータ５の出力側に固定されたフレーム７とを有している。ロータ２は、回転軸２０と、この回転軸２０の反出力側の部分に対して、軸線方向で隣接する位置に固定された２つの永久磁石２８、２９とを有しており、２つの永久磁石２８、２９は各々、Ｎ極とＳ極とが周方向で交互に着磁されている。ステータ５は、永久磁石２８、２９に対して外周側で対向する位置に、軸線方向に重ねて配置された２つのステータ組５１、５２を備えている。２つのステータ組５１、５２は各々、外ステータコア５１ａ、５２ａと、コイル５１ｂ、５２ｂが巻回されたボビン５１ｃ、５２ｃと、ボビン５１ｃ、５２ｃを外ステータコアとの間に挟む内ステータコア５１ｄ、５２ｄとを有しており、外ステータコア５１ａ、５２ａおよび内ステータコア５１ｄ、５２ｄは、ステータ５の内周部分に配列される複数の極歯を備えている。
【００１９】
図１（ａ）、（ｃ）に示すように、回転軸２０は、小径軸部分２２と大径軸部分２１とを備えており、小径軸部分２２に永久磁石２８、２９が固定されている。回転軸２０において、小径軸部分２２の後端部は、モータケース５０から反出力側に突出する反出力側軸端２０ａを構成している。これに対して、大径軸部分２１は、モータケース５０の出力側端板５０ｂから突出しており、その外周面にリードスクリュー２６が形成されている。
【００２０】
フレーム７は、モータケース５０の出力側端板５０ｂに固定された固定板部７２と、この固定板部７２に対して出力側で対向する対向板部７１と、この対向板部７１と固定板部７２とを連結する連結板部７０とを備えている。
【００２１】
さらに、本形態のステッピングモータ１は、回転軸２０の反出力側に反出力側軸受３、軸受ホルダ６および付勢部材９を備える一方、出力側に出力側軸受４を備えており、出力側軸受４、反出力側軸受３、軸受ホルダ６および付勢部材９などの構成については図２を参照して以下に詳述する。
【００２２】
（軸受の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの出力側軸受の説明図、および反出力側軸受の説明図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態のステッピングモータ１において、回転軸２０の反出力側軸端２０ａは、軸受ホルダ６に嵌合された反出力側軸受３により支持され、回転軸２０の出力側軸端２０ｂは、フレーム７の対向板部７１に保持された出力側軸受４により支持されている。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂには、回転軸２０の軸線Ｌと平行な外周面を備えた小径の丸棒状突出部分２５が形成されており、出力側軸受４は、この丸棒状突出部分２５の外周部分２５ａを円形凹部４１の内周側面４１ａでラジアル方向で支持する第１の軸受として構成されている。ここで、円形凹部４１の内周側面４１ａは、回転軸２０の軸線Ｌと平行である。また、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂは球面になっており、この端面２５ｂ（球面）は、出力側軸受４の円形凹部４１の底部４１ｂによってスラスト方向に支持されている。なお、円形凹部４１の内側には潤滑材としてのグリスが注入されている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、回転軸２０の反出力側軸端２０ａには球状突出部分２４が形成されており、反出力側軸受３は、この球状突出部分２４の軸線Ｌの付近２４ａを凹錐部３１の円錐面３１ａでラジアル方向およびスラスト方向に支持する第２の軸受として構成されている。なお、凹錐部３１の内側には潤滑材としてのグリスが注入されている。
【００２５】
また、モータケース５０の反出力側端板５０ａには軸受ホルダ６が固定されており、この軸受ホルダ６には、反出力側軸受３が装着される貫通穴６０が形成されている。また、軸受ホルダ６に対してさらに反出力側には金属板からなる付勢部材９が配置されている。付勢部材９には、その外周縁から複数の爪部９１が延びており、これらの複数の爪部９１が軸受ホルダ６の外周側から反対面側に回りこんで軸受ホルダ６に係合し、付勢部材９は、軸受ホルダ６に固定されている。付勢部材９には板バネ部９２が切り起こされており、この板バネ部９２は、反出力側軸受３を出力側に向けて付勢している。このため、回転軸２０は出力側軸受４に向けて付勢され、回転軸２０のがたつきが防止されている。
【００２６】
（回転軸の加工方法）
このように構成したステッピングモータ１の製造方法のうち、回転軸２０を製造するにあたっては、工作機械のチャックで丸棒材を保持した状態で丸棒材を回転させながら、その外周面にリードスクリュー２６をバイトにより切削加工するとともに、その反出力側端面２０ａに球状突出部分２４を形成する。
【００２７】
次に、丸棒材において、チャックで保持されている付近の外周部分をバイトにより切削加工して丸棒状突出部分２５の外周部分２５ａなどを形成する。
【００２８】
次に、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂの外周側を球面となるように丸棒材をバイトにより切削加工した後、突っ切りバイトで丸棒材の先端側（回転軸２０としての加工が完了した部分）を切断する。あるいは、突っ切りバイトで丸棒材の先端側（回転軸２０としての加工が完了した部分）を切断する際、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂが球面となるように丸棒材を切断する。このようにして得た回転軸２０については、そのまま、あるいは所定の仕上げ加工を行った後、ロータ２の組み立てに回送される。ここで、仕上げ加工としては、例えば、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂの中心側（軸線Ｌ付近）も球面となるように仕上げる。
【００２９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、第１の軸受として構成された出力側軸受４では、円形凹部４１の内周側面４１ａで、回転軸２０の丸棒状突出部分２５（出力側軸端２０ｂ）の外周部分２５ａがラジアル方向で支持されており、かかる外周部分２５ａの加工であれば、軸線Ｌの付近の加工と違って、回転軸２０を製造する際、工作機械のチャックで丸棒材を保持した状態のまま、反出力側軸受３で支持される軸端に対する加工（球状突出部分２４の形成）や、リードスクリュー２６の形成などと併せて行うことができる。従って、回転軸２０において出力側軸受４（第１の軸受）によってラジアル方向で支持される部分（丸棒状突出部分２５の外周部分２５ａ）については、回転軸２０において反出力側軸受３で支持される軸端（球状突出部分２４）と同様、回転軸２０との同軸度の精度が高い。すなわち、回転軸２０の中心の偏りを防止することができるので、回転軸２０の偏心による振れを確実に防止することができる。また、回転軸２０の中心に偏りが発生すると、リードスクリュー２６に載置されるラックなどの送り側部材（図示せず）の送り量が安定せず、回転軸２０の１回転に１度の割合でうねりが発生してしまうので、精度よく送ることができないが、本実施の形態によれば回転軸２０の振れを確実に防止することができるので、リードスクリュー２６の送り精度が良好になる。さらに、回転軸２０を加工する際に、反出力側軸受３および出力側軸受４によって支持される部分とリードスクリュー２６とを同時に加工できるので、形成されるリードスクリュー２６の同軸度も高い。
【００３０】
また、本形態では、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂを球面で構成し、この球面を円形凹部４１の底部４１ｂによってスラスト方向に支持する構造を採用したが、かかる球面については、あくまでスラスト方向での支持に寄与しているだけであるため、端面２５ｂを構成する球面のセンターが回転軸２０のセンターとずれている場合でも、回転軸２０に振れを発生させることがない。
【００３１】
さらに、反出力側軸受３および出力側軸受４のいずれが第１の軸受で構成され、いずれが第２の軸受で構成されていてもよいが、本形態では、反出力側軸受３は第２の軸受からなり、出力側軸受４は第１の軸受からなる。第１の軸受は、回転軸２０の外周部分２５ａと重なる位置まで円形凹部４１が延びている必要がある一方、第２の軸受は、回転軸の外周部分と深く重なる位置まで延びていなくても、回転軸２０の端面を支持可能であればよい。従って、第２の軸受は、第１の軸受に比して軸線方向の寸法を短くできるので、本形態のように、ステータ５が位置するモータ本体側に配置する反出力側軸受３を第２の軸受で構成すれば、モータ本体の軸線方向の寸法を短縮できる。
【００３２】
（その他の実施の形態）
上記形態では、回転軸２０の出力側軸端２０ｂに丸棒状突出部分２５を形成し、その端面２５ｂを球面としたが、図３に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂに球状突出部分２５′を形成してもよい。この場合も、出力側軸受４では、円形凹部４１の内周側面４１ａで、回転軸２０の球状突起２５′の外周部分２５ａ′をラジアル方向で支持し、その先端部分２５ｂ′（頂部）を円形凹部４１の底部４１ｂによってスラスト方向に支持する構造を採用すればよい。このように構成した場合も、スラスト方向で支持される部分（球状突起２５′の外周部分２５ａ′）については、回転軸２０において反出力側軸受３で支持される軸端や、回転軸２０との同軸度の精度が高いので、回転軸２０の振れを確実に防止することができる。また、出力側軸受４で支持される軸端が球状突出部分２５′になっている場合には、丸棒状突出部分２５になっている場合と比較して摺動部分の面積が狭くなるので、摺動部分での摩擦抵抗を低減することができる。それ故、ステッピングモータ１の寿命を延ばすことができる。また、摺動部分の面積が減ることにより、音の発生が減少するので、ステッピングモータ１の消音化を図ることができる。
【００３３】
また、上記実施の形態では、回転軸２０の反出力側軸端２０ａに球状突出部分２４を形成したが、その端面が球形であれば、図２（ａ）に示すように、丸棒状に突出した形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータの半断面図、ステッピングモータを反出力側からみたときの背面図、および回転軸の説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの出力側軸受の説明図、および反出力側軸受の説明図である。
【図３】本発明を適用したステッピングモータに使用される別の第２の軸受の形態を示す説明図である。
【図４】従来のステッピングモータに使用される軸受の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ステッピングモータ
２  ロータ
３  反出力側軸受（第２の軸受）
４  出力側軸受（第１の軸受）
５  ステータ
６  軸受ホルダ
７  フレーム
９  付勢部材
２０  回転軸
２４  球状突出部分
２５  丸棒状突出部分
２６  リードスクリュー
２８、２９  永久磁石
３１  凹錐部
４１  円形の凹部
【図１】
2007325327.tif 000003
【図２】
2007325327.tif 000004
【図３】
2007325327.tif 000005
【図４】
2007325327.tif 000006