(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石のロータと、このロータに対向配置した櫛歯状の極歯を有するステータと、上記ロータを検出する検出器とを有する同期モータにおいて、上記永久磁石に、上記極歯に対向配置されると共に着磁された対向部と、上記極歯に対向配置されない着磁された非対向部と、上記非対向部と上記対向部との間に形成された半径方向に切り欠いた溝部とを一体的に設け、上記非対向部に対向する位置に配置され、上記非対向部の着磁を検出することで、上記ロータの位置や回転速度や回転方向の少なくとも１つを検出する上記検出器を設け、上記溝部を半径方向に切り欠くことで上記非対向部および上記対向部の径より小さくすると共に、上記ロータの軸方向に向かって上記ステータと上記検出器との間で上記溝部と対向する位置に両者をさえぎる部材を介在させたことを特徴とする同期モータ。
【請求項２】
前記溝部と対向する位置に、前記検出器からの出力をモータ外部へ引き出すための引き出し部材と前記検出器との接続部を配設したことを特徴とする請求項１記載の同期モータ。
【請求項３】
前記ロータ及び前記ステータを収納するモータケースの一側の端面から、前記ロータと一体的に回転する回転軸を突出させると共に、上記モータケースの一側の端面に断面Ｕ字状のフレーム部材の一方側端部を接合し、上記回転軸の突出した側の端部を、上記フレーム部材の上記モータケースから離れた位置に配置される他方側端部に設けたスラスト軸受け部材で支承したことを特徴とする請求項１または２記載の同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ＤＶＤ用のピックアップ装置を駆動するステッピングモータ等の同期モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の同期モータ、例えば、ステッピングモータは、励磁コイルを装着した中空円筒状のステータと、このステータの内部に回転自在に軸支されるロータと、から構成されている。ステッピングモータは、励磁コイルとロータの磁極との間に生じる磁気作用でロータを回転させて動力を得ている。
【０００３】
なお、元来、ステッピングモータは、そのステップ数で回転制御を行うようになっているため、特に、回転検出用の装置を設けない場合も多い。しかしながら、例えば、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）等のトラックピッチの狭いメディアからの信号を検出するピックアップ装置において、位置決めさせるための駆動を同期モータに行わせるような場合、ピックアップ装置がメディア等からノイズを拾ってしまうことが多く、回転制御動作が不安定となる。このため、特別にロータの回転検出を行う検出装置が必要なことも少なくない。
【０００４】
以下に、ロータの位置等を検出するための構成を有するステッピングモータの従来例を説明する。
【０００５】
例えば、実開昭６４−４７５８０号公報記載のステッピングモータは、図１４及び図１５に示すように、ロータ５１と、励磁用内ステータ５２と、励磁用コイル５３と、励磁用外ステータ５４と、誘起電圧検出用コイル５５と、誘起電圧検出用内ステータ５６と、誘起電圧検出用外ステータ５７と、を有している。このステッピングモータは、電源が入れられると、励磁用コイル５３によって各ステータ５２，５４に磁極が発生し、その磁化されたステータ５２，５４と永久磁石であるロータ５１の磁極との間に生じる磁気作用によって、ロータ５１が回転するようになっている。そして、ロータ５１が回転すると、永久磁石の磁極によって誘起電圧検出用コイル５５に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によってロータ５１の位置や回転速度の情報を得ることができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１４及び図１５に示したステッピングモータでは、ステータ５２，５４の軸方向に重ねあわせるように誘起電圧検出用のステータ５６，５７が配置されており、ロータ５１は、この誘起電圧検出用のステータ５６，５７に対向するように軸方向に長く構成されている。そのため、ロータ５１は、誘起電圧を与えるために必要以上に軸方向に大きくなり、それに伴ってイナーシャが大きくなって、モータ特性を低下させている。
【０００７】
また、上述のステッピングモータでは、誘起電圧検出用コイル５５を励磁用コイル５３から絶縁しコイル同士の磁気的影響を最小限に抑えるようにしている。しかし、誘起電圧検出用のステータ５６，５７のロータ５１との対向面が、励磁用のステータ５２，５４のロータ５１との対向面と近いために、ロータ５１と励磁用のステータ５２，５４との間の磁束漏れ等に起因する磁気的ノイズが誘起電圧検出用コイル５５に入り易くなっている。このため、その磁気的ノイズが、誘起電圧波形に影響を及ぼして、ロータ５１の位置及び回転速度の検出に支障を来たす恐れが生じる。
【０００８】
本発明は、イナーシャを抑えると共に、ロータと励磁用のステータ間に発生する磁束漏れの影響を、位置や回転速度を検出する検出器に与えず、モータ特性が高く、かつ正確な位置や速度検出の可能なステッピングモータ等の同期モータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、永久磁石のロータと、このロータに対向配置した櫛歯状の極歯を有するステータと、ロータを検出する検出器とを有する同期モータにおいて、永久磁石に、極歯に対向配置されると共に着磁された対向部と、極歯に対向配置されない着磁された非対向部と、非対向部と対向部との間に形成された半径方向に切り欠いた溝部とを一体的に設け、非対向部に対向する位置に配置され、非対向部の着磁を検出することで、ロータの位置や回転速度や回転方向の少なくとも１つを検出する検出器を設け、溝部を半径方向に切り欠くことで非対向部および対向部の径より小さくすると共に、ロータの軸方向に向かってステータと検出器との間で溝部と対向する位置に両者をさえぎる部材を介在させている。
【００１０】
この発明では、非対向部に対向するスペースを利用して、ロータの位置や回転速度等の少なくとも１つを検出する検出器を設けているので、ロータの位置や回転速度や回転方向の少なくとも１つを検出することが可能となる。また、溝部により、対向部の永久磁石とステータとの間の漏洩磁束の影響が、検出器に及ばないようになる。しかも軸方向に長くなるロータの途中部分に溝部を形成してロータを軽量化しているため、イナーシャを小さくすることが可能となる。
【００１１】
さらに、請求項２記載の発明は、請求項１記載の同期モータにおいて、溝部に対向する位置に、検出器からの出力をモータ外部へ引き出すための引き出し部材と検出器との接続部を配設している。そのため、溝部で形成されたロータの外側のスペースを有効に利用して、検出器を配置することが可能となる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の同期モータにおいて、ロータ及びステータを収納するモータケースの一側の端面から、ロータと一体的に回転する回転軸を突出させると共に、モータケースの一側の端面に断面Ｕ字状のフレーム部材の一方側端部を接合し、回転軸の突出した側の端部を、フレーム部材のモータケースから離れた位置に配置される他方側端部に設けたスラスト軸受け部材で支承している。そのため、被駆動部材を動作させる回転軸のスラスト方向のブレが防止されることとなり、より精密な駆動制御を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態における同期モータを、図１から図１２に基づき説明する。なお、本実施の形態では、同期モータとしてステッピングモータの例を示して説明するが、例えばＡＣ同期モータ等、ロータに永久磁石を用いた構造の同期モータなら他の形態のものでもよい。
【００１４】
本発明の第１の実施の形態となるステッピングモータ１は、図１に示すように、各部を格納するためのケース部２と、ケース部２の内側に配置されたステータ３と、ステータ３にその一部が対向配置された永久磁石のロータ４と、ロータ４の位置や回転速度や回転方向の少なくとも１つを検出する検出器としての２つのホール素子５，６と、各ホール素子５，６からの出力をモータ外部へ引き出すための引き出し部材としてのＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）７と、を有している。
【００１５】
ケース部２は、図１及び図２に示すように、略筒状の金属製部材で形成された第１ケーシング８と、一端側を略直角に内側に湾曲させた湾曲部９ａを有する略筒状の金属製部材で形成された第２ケーシング９と、を軸方向に重ねあわせて接合固定したものとなっている。そして、第１ケーシング８の一端側には、図３に示すように、円形蓋状の地板１０が固定されている。この地板１０の中心部分には、嵌合孔１０ａが形成されている。そして、この嵌合孔１０ａには、ロータ４の回転中心に固定された回転軸１１を回転自在に支承するためのメタル軸受け１２が嵌合されている。
【００１６】
また、第１ケーシング８の他端側には、第２ケーシング９の湾曲部９ａ側が、溶接等により固定されている。なお、第１ケーシング８と第２ケーシング９との内部空間は、ロータ４を回転自在に配置するための一連のものとなっている。また、第１ケーシング８の周面には、ステータ３の励磁用コイル１３，１４に接続されたモータ端子部１５を突出させるための突出用窓１６が形成されている。このように構成された第１ケーシング８の内側には、ステータ３が配置されている。
【００１７】
一方、第２ケーシング９の内側には、ロータ４の位置や回転速度や回転方向の少なくとも１つを検出する検出器としてのホール素子５，６と、これらのホール素子５，６を所定の位置に設置固定するための支持部材１７と、この支持部材１７の一端側に円環状のプレート部材１８を挟んで固定される軸受け固定部材１９と、支持部材１７に嵌合固定されるカバー部材２０と、支持部材１７とカバー部材２０との間に配置されるＦＰＣ７の一部と、が配置されている。そして、第２ケーシング９の周面には、図４に示すように、ＦＰＣ７をケース部２の内部より外部へ引き出すための切欠部９ｂと、後述するプレート部材の位置決め用の凹部９ｃ，９ｄ，９ｅと、が設けられている。
【００１８】
また、第２ケーシング９の周面で湾曲部９ａの反対側の端部近傍には、終端キャップ部材２４を嵌合固定させるための係合孔９ｆ，９ｇが形成されており、この係合孔９ｆ，９ｇに終端キャップ部材２４の弾性突起２５，２６が嵌まり込むことによって、終端キャップ部材２４が第２ケーシング９の端部に嵌合固定されている。
【００１９】
この終端キャップ部材２４は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、周縁部分を切り起こして形成した弾性突起２５，２６と、３箇所に軸受け固定部材１９を回転軸１１側に付勢するための付勢用アーム部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃが設けられた略平板状の円形の薄板金属部材で形成されている。
【００２０】
弾性突起２５，２６は、それぞれ第２ケーシング９の係合孔９ｆ，９ｇに嵌まり込む湾曲部２５ａ，２６ａと、第２ケーシング９の外周面に当接する支持部２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃとを有している。そして、この弾性突起２５，２６を外側に撓ませながら第２ケーシング９の一端側に挿入し、弾性突起２５，２６の各湾曲部２５ａ，２６ａを第２ケーシング９の係合孔９ｆ，９ｇにそれぞれ嵌め込むことによって、終端キャップ部材２４は、第２ケーシング９に嵌合固定されるようになっている。
【００２１】
また、各付勢用アーム部材２４ｃ，２４ｄ，２４ｅは、終端キャップ部材２４の平面部分をＵ字状に切り欠きその残った部分を回転軸１１側に僅かに折り曲げるようにして形成したものとなっている。このように構成された終端キャップ部材２４は、第２ケーシング９の湾曲部９ａと協働して、支持部材１７及び鉄製のプレート部材１８及び軸受け固定部材１９及びカバー部材２０並びに軸受け固定部材１９の中央部分に配置されるロータ４の回転軸１１の一端を軸支するボール軸受け４０を挟持するものとなっている。
【００２２】
また、支持部材１７は、樹脂製の部材で形成されており、図１，図６（Ａ），図６（Ｂ），図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、中心部分にロータ４を挿通配置するためのロータ挿通用口１７ａを備えた略ドーナツ形状の本体部１７ｂと、本体部１７ｂの外周縁部分に立設された円形の壁部１７ｃと、を有している。この支持部材１７は、ホール素子５，６を所定の位置に設置固定すると共に、これらのホール素子５，６と接続されるＦＰＣ７をカバー部材２０と協働して挟み込むものとなっている（図６（Ｂ）参照）。
【００２３】
すなわち、支持部材１７の本体部１７ｂには、軸方向に貫通するように形成された角型のホール素子装填用孔１７ｄ，１７ｅが設けられている。このホール素子装填用孔１７ｄ，１７ｅには、入出力用の端子５ｂ，６ｂがそれぞれホール素子装填用孔１７ｄ，１７ｅの外側に突出するように、ホール素子５，６の各本体部５ａ，６ａが埋設固定されている。なお、ホール素子５，６の位置は、互いに電気角において、約９０°位相がずれるような配置となっている。
【００２４】
また、支持部材１７のホール素子５，６の各端子５ｂ，６ｂが突出する側の面には、円形の壁部１７ｃに連続する土台１７ｆ，１７ｇが形成されている。土台１７ｆ，１７ｇには、それぞれカバー部材２０を嵌合固定するための嵌合孔１７ｈ及び嵌合凸部１７ｊが設けられている。そして、支持部材１７とカバー部材２０との間にＦＰＣ７の一部を挟むようにして、嵌合孔１７ｈにはカバー部材２０の凸部２０ａが、嵌合凸部１７ｊにはカバー部材２０の孔２０ｂが、それぞれ互いに嵌まりこむようになっている。なお、支持部材１７のカバー部材２０側には、円形の壁部１７ｃに囲まれた凹部１７ｋが形成されている。この凹部１７ｋは、カバー部材２０に形成されている凹部２０ｃと協働して同一空間を形成するようになっており、その同一空間が、ホール素子５，６の各端子５ｂ，６ｂとＦＰＣ７との接続部３１を配置するためのスペースとなる。
【００２５】
また、プレート部材１８は、図８に示すように、略円盤状の薄板の磁性金属部材で形成されたものとなっており、樹脂製の軸受け固定部材１９と支持部材１７との間に配置されている。なお、このプレート部材１８は、中央部分にロータ４を挿通させるためのロータ挿通用口１８ａを備えたドーナツ形状を有しており、その外周縁には、第２ケーシング９の凹部９ｃ，９ｄ，９ｅに嵌まり込む凸部１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが形成されている。これらの凸部１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、プレート部材１８を第２ケーシング９に対して位置決めするためのものとなっている。このように構成されたプレート部材１８は、ホール素子５，６のシールド部材としての効果を有するものとなっている。
【００２６】
また、プレート部材１８を支持部材１７と協働で挟み込む軸受け固定部材１９は、図９に示すように、Ｌ字状の２つの係合アーム１９ａ，１９ｂを周縁部分に有する円形状の樹脂部材で形成されており、その中心部分には球状のボール軸受け４０が嵌め込まれている。なお、係合アーム１９ａ，１９ｂは、僅かに周方向外側に延出するように形成されていると共に、その先端部分には、僅かに内側に突出する突起が形成されいる。
【００２７】
このように構成された軸受け固定部材１９を第２ケーシング９に嵌め込んだプレート部材１８に当接させると、係合アーム１９ａ，１９ｂが第２ケーシング９の外周面に当接し、先端部分の突起が切欠部９ｂの内側に引っかかるようになっている。これによって、軸受け固定部材１９は、第２ケーシング９に対して位置決め固定されている。なお、この軸受け固定部材１９は、終端キャップ部材２４の付勢用アーム部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃによって、ボール軸受け４０を回転軸１１側に圧接するように付勢されている。
【００２８】
また、カバー部材２０は、樹脂製の部材で形成されており、図６（Ｂ）及び図１０に示すように、中心部分にロータ４を挿通配置するためのロータ挿通用口２０ｄを備えた略ドーナツ形状の平板部２０ｅと、平板部２０ｅの外周縁部分に立設された円形の壁部２０ｆと、を有している。このカバー部材２０の支持部材と対向する側の面には、壁部２０ｆに連続する土台２０ｇ，２０ｈが形成されている。土台２０ｇ，２０ｈには、それぞれ支持部材１７に嵌合固定されるための凸部２０ａと孔２０ｂが設けられている。なお、カバー部材２０の支持部材１７側には、円形の壁部２０ｆに囲まれた凹部２０ｃが形成されており、上述の支持部材１７の凹部１７ｋと協働して接続部３１のためのスペースを形成している。
【００２９】
第１ケーシング８の内側に配置されたステータ３は、第１ステータ３ａと、第２ステータ３ｂと、を軸方向に重ねて配置したものとなっている。各ステータ３ａ，３ｂは、それぞれ櫛歯状の極歯２１ａ，２１ｂを有するヨーク２２ａ，２２ｂと、コイルボビン２３ａ，２３ｂと、コイルボビン２３ａ，２３ｂにそれぞれ巻回された励磁用コイル１３，１４と、を有している。なお、励磁用コイル１３，１４の各両端は、モータ端子部１５の端子ピン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの根元部分に接続されている（図２参照）。このモータ端子部１５は、第１ケーシング７の突出用窓１６からケース部２の外側に突出している。
【００３０】
そして、このモータ端子部１５に立設された端子ピン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの先端部分は、ＦＰＣ７の回路パターン上に形成された挿通穴７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ挿通され、半田付け固定されている。これによって、第１及び第２ステータ３ａ，３ｂとモータ外部とが、引き出し部材としてのＦＰＣ７によって接続されることとなる。
【００３１】
また、ロータ４の内周には、回転軸１１が固定されており、ロータ４と一体的に回転するようになっている。この回転軸１１の一端側には、ボール軸受け４０に当接するための円錐形状の受け部１１ａが形成されており、回転軸１１の一端は、ボール軸受け４０によって回転自在に支承されている。また、この回転軸１１は、地板１０の嵌合孔１０ａに嵌め込まれたメタル軸受け１２に途中部分を支承されていると共に、他端側は、嵌合孔１０ａよりケース部２の外部に突出されている。そして、この回転軸１１のケース部２より突出した部分には、リードスクリュー部２７が形成されている。
【００３２】
一方、ロータ４は、永久磁石で形成された略筒状の部材で形成されており、図１１に示すように、ステータ３の極歯２１ａ，２１ｂに対向配置した対向部２８と、極歯２１ａ，２１ｂに対向配置されない非対向部２９と、非対向部２９と対向部２８との間に半径方向に切り欠いて形成した溝部３０と、を有している。なお、対向部２８は、第１ステータ３ａに対向する第１対向部２８ａと、第２ステーター３ｂに対向する第２対向部２８ｂとを有している。この第１対向部２８ａと第２対向部２８ｂとの間には、半径方向に切り欠いて形成した小溝部２８ｃが形成されている。
【００３３】
なお、この対向部２８は、周方向にＮＳ交互に１０極着磁されている。このため、ロータ４は、ステータ３の励磁用コイル１３，１４に順番に電力が供給されると、対向部２８とステータ３との間に磁力が発生し、この磁力により回転軸１１と一体的に回転するようになっている。そして、ロータ４が回転すると、回転軸１１のリードスクリュー部２７の回転によって、リードスクリュー部２７に噛み合っている装置（図示省略）が移動するようになっている。なお、第１対向部２８ａと第２対向部２８ｂとの間の小溝部２８ｃは、このロータ４の回転時にイナーシャ及びディテンドトルクを減少させることにより、モータ特性を高めるためのものとなっている。
【００３４】
また、非対向部２９も、対向部２８と同一パターンでＮＳ交互に１０極着磁されている。この非対向部２９は、ロータ４の位置や回転速度や回転方向の少なくとも１つを検出する検出器としてのホール素子５，６に対向配置されている。なお、この実施の形態では、２つのホール素子５，６を、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、電気角で９０°位相をずらして配置し、ロータ４の回転時、非対向部２９に対向配置された各ホール素子５，６から出力される出力電圧の正弦波形を、外部の制御装置（図示省略）によって検出することによって、ロータ４の位置や回転速度や回転方向が検出できるようになっている。
【００３５】
なお、ホール素子５は、上述のように、ホール素子６に対して電気角で９０°位相をずらして配置している。そのため、これら２つのホール素子５，６は、それぞれ出力される出力電圧の位相のずれを外部の制御装置（図示省略）で検出することにより、ロータ４が１相励磁、２相励磁、さらには１，２相励磁等、様々な励磁方法によって回転させられた場合にも、ロータ４の位置、回転速度、回転方向の各検出への対応が可能となり、確実に検知を行える検出器となっている。
【００３６】
なお、対向部２８と非対向部２９との間には、ロータ４を半径方向に切り欠いて形成した溝部３０が形成されている。この溝部３０は、ロータ４の位置や回転速度や回転方向等の検出を確実に行わせると共に、イナーシャやディテントトルク等を低減し、ステッピングモータ１を高精度なモータとするためのものとなっている。
【００３７】
すなわち、このステッピングモータ１では、ステータ３に発生する電磁力やロータ４の対向部２８に発生する磁力が、ホール素子５，６に影響を与えないように、ステータ３とホール素子５，６との間の軸方向における距離を開けるように構成されている。そのため、ロータ４は、ステータ３に対向する対向部２８と、ホール素子５，６に対向する非対向部２９とが離れた、全体として軸方向に長い構成となっている。したがって、上述した溝部３０がないと、どうしてもイナーシャやディテントトルクが高くなってしまい、モータ特性が落ちてしまうのであるが、溝部３０によってそのような問題が解消される。この溝部３０によって、ステッピングモータ１は、正確な検出能力と高いモータ特性という２つの面を双方共に有するものとなる。
【００３８】
なお、ケース部２内のロータ４の外側の部分は、ステータ３とホール素子５，６とを離して構成したのと、上述のようにロータ４に溝部３０を形成したため、ステータ３とホール素子５，６との間にスペースＳが生じるようになっている。このスペースＳには、ホール素子５，６の各々の支持軸兼リード線となっている入出力部としての各端子５ａ，６ａとＦＰＣ７との接続部３１が配置され、省スペースの観点から有効なものとなっている。
【００３９】
すなわち、ホール素子５，６は、図１，図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、その各本体部５ａ，６ａが支持部材１７のホール素子装填用孔１７ｄ，１７ｅ内に、各端子５ｂ，６ｂがスペースＳ側に突出するように嵌め込まれることにより、ホール素子装填用孔１７ｄ，１７ｅに装填されている。一方、ＦＰＣ７は、図１２に示すように、ホール素子５，６の入出力用の各端子５ｂ，６ｂに接続される被接続部３２と、モータ端子部１５の各端子ピン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに接続される被接続部３３と、他の装置（図示省略）に接続される被接続部３４とを、有しており、被接続部３２が、ケース部２の内部のスペースＳにおいて、ロータ４を囲むように配置されている。そして、ホール素子５，６の各端子５ｂ，６ｂが、ＦＰＣ７の被接続部３２に形成された接続用孔３２ａに挿通固定されている。すなわち、ホール素子５，６と、ＦＰＣ７との接続部３１は、ロータ４の溝部３０と対向する位置に配置されている。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態における同期モータを、図１３に基づき説明する。
【００４１】
なお、この第２の実施の形態は、モータケースに接合されるフレーム部材を除いては、上述の第１の実施の形態と同様の構成となっているため、構成が異なる部分のみを主に説明し、同様の部分についての説明は省略する。また、この第２の実施の形態も、第１の実施の形態と同様、同期モータとしてステッピングモータの例を示して説明するが、例えばＡＣ同期モータ等、ロータに永久磁石を用いた構造の同期モータなら他の形態のものでもよい。
【００４２】
本発明の第２の実施の形態となるステッピングモータ６１は、図１３に示すように、ステータ６３及びロータ６４を収納するモータケースとなるケース部６２を有している。このケース部６２は、上述の第１の実施の形態のケース部２とほぼ同様の構成を有しており、内部には、ステータ６３及び第１の実施の形態のロータ４と同一形状となる永久磁石のロータ６４の他、ロータ６４の位置や回転速度や回転方向等を検出するための２つのホール素子６５（図１３には１つのホール素子のみ記載）や、ホール素子６５等からの出力をモータ外部へ引き出すためのＦＰＣ６６等を有している。
【００４３】
ケース部６２は、略筒状金属製部材で形成された第１ケーシング６８と、一端側を略直角に内側に湾曲させた湾曲部６９ａを有する略筒状の金属製部材で形成された第２ケーシング６９と、を軸方向に重ね合わせてプラズマ溶接等により接合固定したものとなっている。なお、第１ケーシング６８内に配置されたステータ６３の構成及び第２ケーシング６９内に格納されたホール素子６５の設置方法やその設置に用いる部材等の構成は、上述の第１の実施の形態と同様となっているため、ここでは説明を省略する。
【００４４】
このように第１ケーシング６８と第２ケーシング６９とで構成されたケース部６２の内部空間は、ロータ６４及びロータ６４の回転中心に固定された回転軸７１を回転自在に配置するための一連のものとなっている。そして、このケース部６２の一側の端面６２ａには、終端キャップ部材７０が嵌合固定されている。さらに、この終端キャップ７０の内側には、回転軸７１の一方の端部７１ａを軸受けする軸受け部材７３が配置されており、この軸受け部材７３にはボール軸受け７５が嵌め込まれている。このボール軸受け７５によって、ロータ６４の回転中心に固定された回転軸７１の一方の端部７１ａが、ケース部６２の内側の端面６２ａ近傍で軸受けされることとなる。
【００４５】
ロータ６４の回転中心に固定された回転軸７１は、ケース部６２の他側の端面６２ｂから他方の端部７１ｂが突出するように設けられている。そして、回転軸７１のケース部６２から突出している部分には、リードスクリュー部７２が形成されており、このリードスクリュー部７２に係合している被駆動部材を動作させるようになっている。この回転軸７１のケース部６２から突出している部分の端部７１ｂは、後述するフレーム部材８１に設けられたスラスト軸受け部材８４のボール軸受け８７によって軸受けされる。なお、回転軸７１の一方の端部７１ａには、ボール軸受け７５に当接するための円錐形状の受け部７１ｃが、また他方の端部７１ｂには、ボール軸受け８７に当接するための円錐形状の受け部７１ｄが、それぞれ形成されている。
【００４６】
一方、ケース部６２の他側の端面６２ｂには、フレーム部材８１が溶接により接合されている。このフレーム部材８１は、平板部材の両端部が平行となるようにそれぞれ端部を９０度折り曲げて断面Ｕ字状となるようにされている。そして、フレーム部材８１は、ケース部６２の他側の端面６２ｂに接合される一方側端部となる接合面部８２と、スラスト軸受け部材８４が設けられる他方側端部８５と、両端部８２，８５をつなぐ平面部８３とを有している。接合面部８２には、回転軸７１の一側を突出させるための円形の孔８２ａが形成されている。この孔８２ａは、回転軸７１の外径より大きい内径を有するものとなっており、単に回転軸７１が挿通されるものとなっている。すなわち、孔８２ａは、上述の第１の実施の形態の地板１０に嵌め込まれたメタル軸受け１２のような軸受け部材とはなっていない。この孔８２ａに挿通された回転軸７１の端部７１ｂは、他端側端部８５に臨んでいる。
【００４７】
平面部８３は、回転軸７１のケース部６２の他側の端面６２ｂから突出された側の端部７１ｂをスラスト受けするスラスト軸受け部材８４が嵌め込まれた他方側端部８５と接合面部８２とを連結するための連結部となっている。スラスト軸受け部材８４は、他方側端部８５に形成された円形の孔８５ａ内に圧入により嵌め込まれており、回転軸７１の端部７１ｂと対向する側の面にはボール軸受け８７が嵌め込まれている。すなわち、回転軸７１の他方の端部７１ｂは、フレーム部材８１の他方側端部８５に設けたボール軸受け８７を有するスラスト軸受け部材８４によって支承されている。スラスト軸受け部材８４とボール軸受け８７との間には、グリースが塗布されていると共にボール軸受け８７が摺動可能とされている。
【００４８】
この第２の実施の形態では、上述のように回転軸７１のケース部６２から突出した一側の端部７１ｂをフレーム部材８１の他方側端部８５に設けたスラスト軸受け部材８４で支承しているため、被駆動部材を動作させるリードスクリュー部７２を有する回転軸７１のスラスト方向のブレが防止されることとなり、より精密な駆動制御を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の第１の実施の形態では、同期モータをステッピングモータ１として説明したが、ＡＣ同期モータ等、他の形態の同期モータとしても良い。例えば、ＡＣ同期モータとする場合、モータ自体のメカ的な構成は、上述したステッピングモータ１と同様の構成とし、ＡＣ電源から電流を供給するようにしてもよい。その場合、モータとＡＣ電源との間に、２段に構成された第１ステータ３ａ及び第２ステータ３ｂの双方にそれぞれ位相のずれた２種類の交流電流を供給するコンデンサーを設けると、動作もステッピングモータ１と同様なものとなる。なお、第２の実施の形態においても同様である。
【００５０】
また、上述の第１の実施の形態では、溝部３０をロータ４の全周に渡って設けたが、イナーシャを低減するためにロータ４の重量を軽くするという観点からすると、溝部３０は、ロータ４の全周に設けるのではなく、半周分のみ、あるいはそれ以上もしくはそれ以下分設けてもよい。なお、上述の構成によれば、ロータ４の対向部２８とステータ３との間の磁束漏れによるホール素子５，６への影響も、ある程度低減できる。しかしながら、上述の実施の形態では、ロータ４の全周に溝部３０を設けることによって、ロータ４が回転しても、その回転に影響されない有効なスペースとなる溝部３０の外側のスペースＳを利用してホール素子５，６とＦＰＣ７との接続部３１を配置するものとし、より省スペース化を実現した構成となっている。なお、第２の実施の形態のロータ６４及びその周辺の構造についても同様の構成とすることができる。
【００５１】
また、上述の第１の実施の形態では、ロータ４の対向面２８を、第１対向面２８ａと第２対向面２８ｂとに分割した形状とし、それらの間に小溝部２８ｃを形成して、イナーシャ及びディテントトルクが低減される構成としたが、小溝部２８ｃを設けず、対向面２８を面一な形状としてもよい。その場合、小溝部２８ｃに相当する部分を磁化させないようにしてもよい。なお、この構成は、第２の実施の形態のロータ６４においても同様である。
【００５２】
また、上述の第１の実施の形態では、ＦＰＣ７の回路パターン上に、モータ端子部１５の端子ピン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを半田付けにより挿通固定する挿通孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが設けられ、ステータ３の励磁コイル１３，１４への供給電圧も、ＦＰＣ７を介して伝送可能に構成したが、励磁コイル１３，１４への供給電圧は他の手段、例えばリード線によって供給する構成としてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ロータにステータの極歯に対向する対向部と、極歯に対向配置されない非対向部とを設け、ロータの非対向部と対向部との間に溝部を形成している。そのため、非対向部を利用して、ロータの回転検出をモータ駆動時の励磁の影響を受けずに行うことが可能となると共に、溝部によってロータを軽量化することとなり、その結果、イナーシャ及びディテントトルクが減少し、モータ特性を高性能なものとなる。
【００５４】
また、本発明によれば、非対向部に対向する位置に検出器を設けたので、検出器がステータと離れた位置に配置されることとなり、モータ駆動時におけるロータとステータとの間の漏洩磁束の影響を受けずに、ロータの回転検出等を行うことが可能となる。
【００５５】
さらに、請求項２記載の発明によれば、溝部に対向する位置に、検出器からの出力をモータ外部へ引き出すための引き出し部材と検出器との接続部を配設している。そのため、溝部によって形成されたロータの外側のスペースを有効に利用して接続部を配置することができ、モータ全体をコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００５６】
またさらに、請求項３記載の発明によれば、ロータ及びステータを収納するモータケースの一側の端面から回転軸を突出させると共に、モータケースの一側の端面に断面Ｕ字状のフレーム部材の一方側端部を接合し、回転軸の突出した側の端部を、フレーム部材のモータケースから離れた位置に配置される他方側端部に設けたスラスト軸受け部材で支承している。そのため、被駆動部材を動作させる回転軸のスラスト方向のブレが防止させることが可能となり、より精密な駆動制御を行うことができることとなり、高性能で信頼性の高い装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における同期モータの一例となるステッピングモータの全体を示す縦断面図である。
【図２】図１に示したステッピングモータを矢示ＩＩ方向から見た平面図である。
【図３】図２に示したステッピングモータを矢示ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】図１に示したステッピングモータの第２ケーシングの平面図である。
【図５】図１に示したステッピングモータの終端キャップ部材を示した図であって、（Ａ）は図１の矢示Ｖ方向から見た平面図で、（Ｂ）は弾性突起近傍部分を拡大した斜視図である。
【図６】図１に示したステッピングモータの支持部材を示した図であって、（Ａ）は図１を矢示ＶＩ方向から見た平面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面及び支持部材の軸方向上下に配置される部材の断面を示した図である。
【図７】図１に示したステッピングモータの支持部材を示した図であって、（Ａ）は矢示Ｖ方向から見た平面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＢ’−Ｂ’断面図である。
【図８】図１に示したステッピングモータのプレート部材を矢示ＶＩ方向から見た平面図である。
【図９】図１に示したステッピングモータの軸受け固定部材を矢示Ｖ方向から見た平面図である。
【図１０】図１に示したステッピングモータのカバー部材を矢示ＶＩ方向から見た平面図である。
【図１１】図１に示したステッピングモータのロータ（永久磁石部）の断面図である。
【図１２】図１に示したステッピングモータのＦＰＣの展開平面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における同期モータの一例となるステッピングモータの全体を示す縦断面図である。
【図１４】従来のステッピングモータの一部を切り欠いて内部構造を示した斜視図である。
【図１５】図１４のステッピングモータを模式的に示した一部断面図である。
【符号の説明】
１  ステッピングモータ（同期モータ）
３  ステータ
４  ロータ
５，６  ホール素子（検出器）
７  ＦＰＣ（引き出し部材）
２１ａ，２１ｂ  極歯
２８  対向部
２９  非対向部
３０  溝部
３１  接続部
６１  ステッピングモータ（同期モータ）
６２  ケース部（モータケース）
６２ａ  端面
６３  ステータ
６４  ロータ
７１  回転軸
８１  フレーム部材
８２  接合面部（一方側端部）
８３  平面部
８４  スラスト軸受け部材
８５  他方側端部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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