(57)【要約】【課題】部品点数を増やすことなく軸方向に離れた２つの軸受のステータ内径との同軸度の誤差を抑制し、また軸方向の寸法を拡張することなく、更に効率の低下を招かないモータを提供する。【解決手段】  ステータコア１０２の先端部を軸方向の前後に延伸した延伸部２０２ａ，２０２ｂを設け、この延伸部２０２ａ，２０２ｂの内側で軸受１０７，１０８を保持する。この構造によれば、ステータコア内径を使用して軸受を保持することによりステータの内径と２つの軸受の同軸度（軸の一致性）を確保し、また軸方向の寸法を拡張することなく、更に効率の低下を招かないモータとできる。【選択図】図１
2012231563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定されたロータコアと、
前記ロータコアを収容し、前記回転軸の軸中心の方向に延在した複数の突極を周方向に配置した構造を有する略筒状のステータコアと、
前記突極の先端部を軸方向の前後に延伸した延伸部と、
前記延伸部の前記軸方向の一方に延伸した部分の内側に固定され、前記回転軸を回転自在な状態で保持する第１の軸受と、
前記延伸部の前記軸方向の他方に延伸した部分の内側に固定され、前記回転軸を回転自在な状態で保持する第２の軸受と、
前記複数の突極のそれぞれに巻回され、前記軸方向に直交する方向から見て、前記延伸部の外側に位置する複数のステータコイルと
を備えることを特徴とするインナーロータ型モータ。
【請求項２】
前記延伸部は、前記突極の一部であることを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項３】
前記突極の前記ロータコアに対向する部分には、軸方向に延在する複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項４】
前記延伸部の前記第１の軸受および前記第２の軸受に接触する部分は、平滑面とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項５】
前記延伸部は、軟磁性材料の粉末と樹脂あるいは軟磁性材料の粉末の成型品であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項６】
前記ステータコアおよび前記延伸部は、軟磁性材料の粉末と樹脂あるいは軟磁性材料の一体成型品であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項７】
ＨＢ型ステッピングモータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のインナーロータ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受を保持する構造に特徴があるインナーロータ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸を軸受により保持する構造として、特許文献１に記載された構造が知られている。特許文献１に記載の技術では、ステータ（コイル封入）と軸受ハウジングの合体化成型でありステータの軸方向の前後に樹脂により構成される軸受ハウジングの内周に軸受を支持し、この軸受により回転軸を回転自在に保持する構造が示されている。この技術では、樹脂成型金型にステータコアの内径を基準として挿入し、２つの軸受ハウジングを樹脂成型することで、ステータの内径と２つの軸受の同軸度（軸の一致性）を確保する構造が示されている。また、特許文献２には、ステータコア内径の一部を使用して軸受を保持することによりステータの内径と２つの軸受の同軸度（軸の一致性）を確保する構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１８１６３８号公報
【特許文献２】特開２００７−８２３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構造では、ハウジングを作製するために樹脂成型設備、金型の装備費比率が高くなることが欠点であった。特許文献２に記載の構造では、ステータコアの内径側に直接軸受の外径面が嵌合される構造であり、同軸度の誤差の影響を縮小するための試みであるが、ステータコアの端部において軸受の一部のみが嵌合する構造であるため、この部材の組み合わせのみで軸受を高い精度で、且つ、安定性良くステータコアに保持させることは難しい。このため、軸受を保持する機構を分担するブラケットは必要であり、高い加工精度のブラケットは必ずしも必要とはならないが、軸受を支持する機構を有するブラケットを廃止するまでには至らない。なお、特許文献２に記載の技術において、ステータコアの軸方向寸法を軸方向に延長して、軸受外径部との嵌合する長さを改善(増大)すれば、この同軸度（軸の一致性）を確保するという課題が緩和されるが、ステータコアの軸方向の長さ（厚さ）がそれぞれの軸受の長さ分だけ増大する。これは、モータの全高(モータの厚さ方向寸法)が増大すること、そして巻線長が、増大し抵抗値が高くなることにより銅損が増大しモータ効率の低下を招き好ましくない。このため、上述したようにステータコア端部を軸受の一部と嵌合させ、軸受を保持する構造とすることで、モータの全高増大を抑制また銅損の増大を抑制する方法を選択せざるをえない。
【０００５】
このような背景において、本発明は、部品点数を増やすことなく軸方向に離れた２つの軸受のステータ内径との同軸度の誤差を抑制し、またモータ全高が増えることになる軸方向の寸法を拡張することなく、更に効率の低下に陥らない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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータコアと、前記ロータコアを収容し、前記回転軸の軸中心の方向に延在した複数の突極を周方向に配置した構造を有する略筒状のステータコアと、前記突極の先端部を軸方向に延伸した延伸部と、前記延伸部の前記軸方向の一方に延伸した部分の内側に固定され、前記回転軸を回転自在な状態で保持する第１の軸受と、前記延伸部の前記軸方向の他方に延伸した部分の内側に固定され、前記回転軸を回転自在な状態で保持する第２の軸受と、前記複数の突極のそれぞれに巻回され、前記軸方向に直交する方向から見て、前記延伸部の外側に位置する複数のステータコイルを備えることを特徴とするインナーロータ型モータである。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ステータコアの突極の先端部を軸方向の前後に延伸した部分で延伸部を構成し、この延伸部によって軸受が保持される。この構造によれば、ステータコア延伸部内径を使用して軸受を保持することによりステータの内径と２つの軸受の同軸度（軸の一致性）を確保することができる。また、ステータコアのうち巻線を巻回する部位は軸方向に延伸していないので、線路長が延伸することはなく、モータの銅損の増大もない。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記延伸部は、前記突極の一部であることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、延伸部を突極の一部とすることで、ステータの内径と２つの軸受の同軸度（軸の一致性）を確保する構造とできる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記突極の前記ロータコアに対向する部分には、軸方向に延在する複数の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記延伸部の前記第１の軸受および前記第２の軸受に嵌合する部分は、平滑面とされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記延伸部は、軟磁性材料の粉末と樹脂あるいは軟磁性材料の粉末の成型品であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記ステータコアおよび前記延伸部は、軟磁性材料の粉末と樹脂あるいは軟磁性材料の一体成型品であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明のインナーロータ型モータが、ＨＢ型ステッピングモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軸方向のモータ全高寸法を拡張することなく、更にモータ効率の低下に陥らずにステータの内径と２つの軸受の同軸度（軸の一致性）を確保したインナーロータ型モータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図２】実施形態の分解斜視図である。
【図３】実施形態のステータの斜視図である。
【図４】実施形態のステータの一部を拡大した正面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（構成）
図１および図２には、実施形態のＨＢ（ハイブリッド）型ステッピングモータ１００が示されている。ＨＢ型ステッピングモータ１００は、回転軸１０１を備えている。回転軸１０１は、ステータコア１０２に対して軸受１０７と１０８によって回転自在な状態で保持されている。ステータコア１０２は、略筒状を有している。ステータコア１０２の回転軸１０１の軸方向前後には、アルミや樹脂等により構成されるカバー１０３と１０４が取り付けられ、ステータコア１０２の回転軸１０１の軸方向前後に蓋をして、封入している。カバー１０３と１０４は、回転軸１０１と係合しておらず、回転軸１０１と干渉しない構造とされている。
【００１７】
回転軸１０１は、軸受１０７と１０８によってステータコア１０２に回転自在な状態で保持されている。軸受１０７および１０８は、転がり軸受であり、前記転がり軸受の内輪部の内周側が回転軸１０１に固定され、前記転がり軸受の外輪部の外周側がステータコア１０２の延伸部２０２ａと２０２ｂの内周側に固定されている。
【００１８】
図３には、延伸部２０２ａを有するステータコア１０２へステータ巻線２０５を施したステータ組立(番号なし)を拡大した斜視図が示されている。図４（Ａ）には、ステータコア１０２の一部分を軸方向から見た状態が示されている。図４（Ａ）は、図３の矢印２００の部分をＺ軸負の方向から見た状態が示されている。図４（Ｂ）には、図４に示す部分を斜めから見た斜視図が示されている。なお、図４（Ｂ）においては、インシュレータ２０４とステータコイル２０５の記載は、図示省略されている。
【００１９】
図３に示すようにステータコア１０２は、回転軸１０１の軸方向（図のＺ軸方向）から見た外周部分が、略四角形状を有し、内周部分が略８角形の形状を有した略筒状の構造を有している。ステータコア１０２は、その内周側の等角な８箇所の位置から、回転軸１０１の回転中心の方向に８本の突極２０１（図４参照）が延在した構造を有している。
【００２０】
ステータコア１０２は、軟磁性材料である電磁鋼板(ステータコアシート)を積層した構造、あるいは軟磁性材料の粉末を圧粉成型・焼結した構造、あるいは軟磁性材料を樹脂材料と混ぜて射出成型法により形成した構造等により構成されている。また、ステータコアシートの積層構造と軟磁性材料の成型技術とを組み合わせてステータコア１０２と後述する延伸部２０２ａ，２０２ｂとを一体に形成することも可能である。
【００２１】
８本の突極２０１は、回転軸１０１の回転中心の方向に延在するコイルエンド部２０１ａと、このコイルエンド部２０１ａの先端部分であり、周方向および軸方向に平たく延在した構造を有する先端部２０２を備えている。先端部２０２の回転中心側(後述するロータ３００側)は、回転軸１０１の軸方向から見て、回転軸１０１の回転中心を中心とする円弧状に湾曲した突極面２０３とされている。８本の突極２０１それぞれには、電気絶縁のためのインシュレータ２０４が装着されている。インシュレータ２０４は樹脂性であり、その外周にステータコイル２０５と呼ぶ巻線が巻回されている。
【００２２】
図１、図３および図４に示すように、各突極２０１の先端部２０２は、回転軸１０１の軸方向の前後に延伸した延伸部２０２ａおよび２０２ｂを備えている。延伸部２０２ａおよび２０２ｂの回転中心側は、突極面２０３と同様な曲面を有している。
【００２３】
突極面の溝形状２０６が設けられていない部分は、ロータ３００に対向していない部分であり、延伸部２０２ａおよび２０２ｂの部分である。この延伸部２０２ａおよび２０２ｂの内周側（ロータ３００側）は、平滑曲面とされている。この部分は、ロータ３００に対向しておらず、軸受１０７および１０８と接触し、軸受１０７および１０８を保持している。すなわち、８箇所の延伸部２０２ａの内周面は、軸受１０７の外輪の外周面に接触し、８箇所の延伸部２０２ｂの内周面は、軸受１０８の外輪の外周面に接触している。延伸部２０２ａへの軸受１０７の固定は、圧入、接着、溶接、あるいはそれらの組み合わせによる方法で行われている。これは、延伸部２０２ｂへの軸受１０８の固定においても同じである。この構造により、軸受１０７および１０８によってステータコア１０２に回転軸１０１が回転自在な状態で保持された構造が得られている。
【００２４】
図１に代表的に示されるように、回転軸１０１の軸方向（Ｚ軸方向）に直交する方向（図１（Ｂ）の視点）から見た場合、延伸部２０２ａおよび２０２ｂの外周側には、インシュレータ２０４が配置され、更にその外周側には、ステータコイル２０５が巻回されている。
【００２５】
ステータコア１０２と延伸部２０２ａ，２０２ｂとが一体とされた構造を得る方法について説明する。この構造を得る方法として３つの方法が挙げられる。
【００２６】
第１の方法は、電磁鋼板を積層してステータコア１０２を得、次いでこのステータコア１０２をインサート材として、延伸部２０２ａ，２０２ｂを軟磁性材料の粉末を用いた圧粉成型により形成し、その後に焼結を行うことで、延伸部２０２ａ，２０２ｂを形成する方法である。この方法によれば、電磁鋼板を積層したステータコア１０２と延伸部２０２ａ，２０２ｂとが複合化された構造が得られる。ここで、圧粉成型およびその後の焼結による方法の代わりに、軟磁性材料の粉末と樹脂を混ぜたものを原料とした射出成型法により、延伸部２０２ａおよび２０２ｂを形成することも可能である。
【００２７】
第２の方法は、ステータコア１０２と延伸部２０２ａ，２０２ｂとが一体とされた構造の全体を軟磁性材料の粉末を用いた圧粉成型および焼結により形成する方法である。
【００２８】
第３の方法は、ステータコア１０２と延伸部２０２ａ，２０２ｂとが一体とされた構造の全体を軟磁性材料の粉末と樹脂を混ぜたものを原料とした射出成型法により形成する方法である。
【００２９】
８箇所の突極面２０３に囲まれる位置（つまりその内側）には、ロータ３００が配置されている。すなわち、略筒状を有するステータコア１０２の内側には、ロータ３００が収容されている。ロータ３００は、その軸中心に回転軸１０１が固定された略円柱形状を有し、その外周面は、各突極面２０３から隙間を隔てた位置関係となるようにされている。この構造により、ロータ３００は、回転軸１０１と一体となってステータコア１０２に対して回転可能とされている。
【００３０】
ロータ３００は、一般的なＨＢ型ステッピングモータと同じ構造を有している。図１および図２に示すように、ロータ３００は、軸方向の前後に配置された第１のロータコア３０１と第２のロータコア３０２、それらの間に挟まれた薄い扁平した円板磁石３０３により構成されている。第１のロータコア３０１と第２のロータコア３０２は、軟磁性材料により構成され、一般的なＨＢ型ステッピングモータの場合と同様な略歯車状の構造とされている。この例において、第１のロータコア３０１と第２のロータコア３０２は、電磁鋼板を積層したもので構成されている。円板磁石３０３は、軸方向にＮＳ２極に着磁した永久磁石を有し、第１のロータコア３０１と第２のロータコア３０２を異なる極性に磁化する作用を発揮する。
【００３１】
（優位性）
ステータコア１０２から回転軸１０１の軸方向の前後に延伸させた延伸部２０２ａ，２０２ｂを設け、この延伸部の一方の軸方向側に延伸した部分（符号２０２ａの部分）の内側で第１の軸受１０７を保持し、また上記延伸部の他方の軸方向側に延伸した部分（符号２０２ｂの部分）の内側で第２の軸受１０８を保持することで、ステータコア１０２の内径と２つの軸受１０７，１０８との同軸度の誤差を抑制することができる。また、延伸部２０２ａ，２０２ｂは、ロータコア３０１，３０２と対向配置していないため延伸部２０２ａ，２０２ｂは鎖交磁束の通路にはなりにくい。
【００３２】
また、ロータ３００の高さ寸法（軸方向の長さ）に合わせてステータコア１０２を配置し、前記ステータコア１０２に接続されるステータコア延伸部２０２ａ，２０２ｂの内周面に軸受１０７，１０８の外周を接続した構造としている。このため、ステータコア１０２をその厚みのままで延伸することなく、ステータコイル２０５を配置することができ、ステータの軸方向の寸法を抑えたモータの構造が得られる。別の見方をすると、軸受１０７と１０８は、ステータコア１０２の内径を利用して保持されていないため、ステータコア１０２（の内径）はトルクに寄与する部分として有効に利用できる。このため、ステータコア１０２をそのまま軸方向に延伸して、軸受を保持(支持)する従来技術に比べると同じ巻数のステータコイル２０５の抵抗値は導体の線路長が延伸されないため上昇せず、モータの銅損（Ｉ２Ｒ）を抑えることができる。
【００３３】
軟磁性材料である電磁鋼板の打ち抜き積層で作成したステータコア１０２をまず得、次いでステータコア１０２の内径基準で軟磁性材料の粉末を用いて一体成型を行い延伸部２０２ａ，２０２ｂを構成した場合、延伸部２０２ａ，２０２ｂをステータコア１０２と一体化できる。
【００３４】
また、軟磁性材料の粉末を用いた圧粉成型および焼結により、ステータコア１０２と延伸部２０２ａ，２０２ｂとを一体に成型できる。
【００３５】
また、軟磁性材料の粉末と樹脂を混ぜたものを原料とした射出成型法により、ステータコア１０２と延伸部２０２ａ，２０２ｂとを一体に成型できる。
【００３６】
（その他）
凸凹溝形状２０６を延伸部２０２ａ，２０２ｂの内周面にまで延長した構造も可能である。延伸部２０２ａの内周面と軸受１０７の外周面との間、および延伸部２０２ｂの内周面と軸受１０８の外周面との間の隙間を調整するため、延伸部２０２ａと軸受１０７との間、および延伸部２０２ｂと軸受１０８との間に筒状あるいは環状のカラー（ベアリングフランジ）を配置し、延伸部２０２ａ，２０２ｂの内径と軸受１０７，１０８の外径との差を吸収する構造とすることも可能である。この構造は、一般に軸受は規格品を使用するためステータ延伸部の内周面寸法と差異がある場合の調整方法として有効である。延伸部に対するカラーの固定およびカラーに対する軸受の固定は、圧入、接着、溶接、あるいはこれらの組み合わせによって行うことができる。
【００３７】
本発明は、ロータとして着磁がされていない鉄心を用いるＶＲ型のステッピングモータに利用することもできる。この場合、ロータの構造が違うだけで、ステータ側の構造は、本明細書で説明したＨＢ型ステッピングモータと同じである。本発明の実施形態では、インナーロータ型小型モータとして、ハイブリッド型ステッピングモータ、ＶＲ型ステッピングモータを用いて説明した。しかしながら、この形態に限定されるものではなく、転がり軸受とステータコアにマグネットワイヤーを巻回するインナーロータ型小型モータ全般に適用できるのは勿論のことである。また、転がり軸受で説明したが、焼結含油軸受に代表されるすべり軸受に置き換えて適用できるのは勿論のことである。
【００３８】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、軸受けを有する固定子と回転軸を有するインナーロータ型モータに利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００…ＨＢ型ステッピングモータ、１０１…回転軸、１０２…ステータコア、１０３…カバー、１０４…カバー、１０７…軸受、１０８…軸受、２００…図４の拡大部分、２０１…突極、２０１ａ…コイルエンド部、２０２…先端部、２０２ａ…延伸部、２０２ｂ…延伸部、２０３…突極面、２０４…インシュレータ、２０５…ステータコイル、２０６…歯形状、３００…ロータ、３０１…第１のロータコア、３０２…第２のロータコア、３０３…円板磁石。
【図１】
2012231563.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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