JP5590860B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップの駆動などに利用される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。

従来、このような分野の技術として、特開２０００−２８７４３４号公報がある。この公報に記載されたステッピングモータは、シャフトに固定されたマグネットを有し、このマグネットは前後のコイルで挟み込まれている。そして、予圧機構としては、モータの後部に固定された円筒内にスライダ部材とバネとが収容され、スライダ部材の端面でシャフトのスラスト方向の力を受けている。

特開２０００−２８７４３４号公報

しかしながら、前述した従来のステッピングモータでは、シャフトがスラスト方向に移動すると、マグネットがヨークに当たる虞があり、これによって、マグネットの割れやマグネットのシャフト抜けが発生するといった問題点がある。また、円筒がヨークの一部を構成しているので、円筒は磁性体であることを必要とし、このような円筒内でスライダ部材が摺動する際には、摩耗粉が発生し易い。

本発明は、摩耗粉の発生の低減と、マグネットの損傷の回避とを達成させるようにしたステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明は、シャフトが固定されたマグネットと、ヨーク内に収容されたコイルと、ヨークの後端側で固定されて磁性体からなる端板部と、シャフトに対して軸線方向に予圧を付与する予圧機構とを備えたステッピングモータにおいて、
予圧機構は、
マグネットの後端側の凹部内に挿入されて、端板部に後端側が固定され、シャフトが挿入されるシャフト挿入孔が前端側に形成されて、シャフト挿入孔でシャフトを支持する軸受筒と、
軸受筒内に収容されて、前端でシャフトの後端に当接して軸線方向に摺動自在なシャフト受けと、
軸受筒内でシャフト受けをシャフトに向けて付勢するバネと、を備え、
樹脂からなるシャフト受けは、樹脂からなる軸受筒内で摺動し、シャフトの後端はシャフト受けの前面に対して略点接触であり、
バネは、少なくとも一部がマグネットの後端部の凹部内に挿入された位置にあり、
軸線方向において、シャフト受けの後端と端板部との間隔は、マグネットの後端と端板部との間隔より小さいことを特徴とする。

このステッピングモータにおいては、マグネットの凹部内に予圧機構を収容するようにしているので、マグネットの全長を長くすることができる。そして、マグネットの長大化により、マグネットの後端が端板部に当たり易くなる。そこで、軸線方向において、シャフト受けの後端と端板部との間隔は、マグネットの後端と端板部との間隔より小さくなっているので、シャフトがスラスト方向に移動する際に、マグネットより先にシャフト受けが端板部に当たるので、シャフト受けがストッパとして機能し、これによって、マグネットの割れやマグネットのシャフト抜けを防止することができる。さらに、シャフト受けが樹脂で成形されているので、軽量化を図ることができ、端板部にシャフト受けが衝突する際のエネルギをシャフト受けで吸収させ易く、マグネットのシャフト抜けを防止することができる。また、樹脂からなるシャフト受けが樹脂からなる軸受筒内で摺動するので、摺動時に発生する摩耗粉が少なくなり、シャフト受けのスムーズな動きを長期に渡って維持させることができる。そして、軸受筒の樹脂化により、シャフトとの接触により発生する摩耗粉を少なくして、シャフトのスムーズな回転を長期に渡って維持させることができる。さらに、シャフトの後端はシャフト受けの前面に対して略点接触であるので、このことによっても、摩耗粉の発生や摩擦抵抗を少なくして、シャフトのスムーズな回転を長期に渡って維持させている。

また、端板部の中央に立設された円筒部内にバネが収容され、円筒部の外周面に軸受筒の内周面が圧着されていると好適である。
このような構成を採用すると、予圧機構の組立てが容易となり、磁性体からなる円筒部によって、磁性回路の拡大化を図ることができる。

また、マグネットの凹部は、外側に向かって拡開するように形成され、マグネットを包囲するようにコイルが配置されていると好適である。
マグネットの凹部が、外側に向かって拡開するように形成されることで、マグネットの凹部を形成する壁面が軸受筒に当たり難くしつつ、マグネットの磁力をアップさせることができる。そして、マグネットを包囲するようにコイルが配置されていることで、マグネットの大型化を図ることができる。これによって、モータの全長を短くしつつ、トルクアップを図ることができる。

本発明によれば、摩耗粉の発生の低減と、マグネットの損傷の回避とを達成させることができる。

本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す断面図である。 図１の要部拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ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。

図１及び図２に示すように、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、３〜５ｍｍ程度の直径を有し、小型化が図られている。

このステッピングモータ１は、樹脂製のウォームギアからなるスクリュー部２が圧入されたシャフト３を有し、シャフト３には、Ｎ極及びＳ極が交互に着磁されてなるマグネット５が圧入によって固定されている。このマグネット５の後端５ａ側には、シャフト３の軸線Ｒ方向に窪ませた凹部Ｓが形成されており、この凹部Ｓ内にシャフト３の後端部３ａが位置している。

マグネット５の外周面に対向するように、一対のステータ７,９が配置されている。マグネット５の外周を囲むようにステータ７，９を配置させることで、ステッピングモータ１の小型化すなわち短小化を図ることができる。

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、磁性体で形成されて、コイルボビン１３を収容する前側のヨーク１５とを有する。前側のヨーク１５は、マグネット５の外周面に対向して等間隔に配列された第１磁極歯１７ａを有する第１のヨーク部品１７と、マグネット５の外周面に対向して等間隔に配列された第２磁極歯１９ａを有する第２のヨーク部品１９とからなり、第１磁極歯１７ａと第２磁極歯１９ａは、マグネット５の外周面で交互に配列されている。

また、コイルボビン１３の一部には端子台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１４に電気的に接続されている。これによって、端子１４を介してコイル１１に通電することができる。

同様に、後側のステータ９は、磁界を発生するコイル２１が巻かれたコイルボビン２３と、磁性体で形成されて、コイルボビン２３を収容する後側のヨーク２５とを有する。後側のヨーク２５は、マグネット５の外周面に対向して等間隔に配列された第３磁極歯２７ａを有する第３のヨーク部品２７と、マグネット５の外周面に対向して等間隔に配列された第４磁極歯２９ａを有する第４のヨーク部品２９とからなり、第３磁極歯２７ａと第４磁極歯２９ａは、マグネット５の外周面で交互に配列されている。

また、コイルボビン２３の一部には端子台２３ａが形成されており、コイル２１は、端子台２３ａに圧入固定された端子２４に電気的に接続されている。これによって、端子２４を介してコイル２１に通電することができる。

さらに、前側のヨーク１５の前端には、コ字状の金属製フレーム３０が溶接により固定され、このフレーム３０には、シャフト３の前端側を支持する樹脂製の軸受３１が固定されている。そして、後側のヨーク２５の後端には、磁性体からなる端板部３３が溶接によって固定されている。

軸受３１によって支持されたスクリュー部２を利用して被駆動部材を駆動させる際には、シャフト３はスクリュー部２からの反作用としてスラスト力を受けることになる。シャフト３が正逆に回転すると、スクリュー部２により押し込まれたり引っ張られたりするような方向の力がシャフト３に作用することになり、このとき発生するスラスト移動量を押さえ込むように一方向に予圧を与えておく必要がある。そのために、ステッピングモータ１には、シャフト３に軸線Ｒ方向の予圧を付与する予圧機構４０が設けられている。

予圧機構４０は、マグネット５の後端側の凹部Ｓ内に挿入されて、端板部３３に後端側が固定され、シャフト３が挿入されるシャフト挿入孔４１ａが前端側に形成されて、シャフト挿入孔４１ａでシャフト３を支持する軸受筒４１と、軸受筒４１内に収容されて、前端でシャフト３の後端に当接して軸線Ｒ方向に摺動自在なシャフト受け４２と、軸受筒４１内でシャフト受け４２をシャフト３に向けて付勢する圧縮バネ４３と、を備えている。

樹脂からなる円筒形状の軸受筒４１において、前側は、シャフト挿入孔４１ａで軸受機能を達成させ、後側の開口４１ｂ内には、端板部３３における内板３３Ａの中央に立設された円筒部（筒部）３３ａが圧入されている。そして、軸受筒４１の基端側に拡径部４１ｃを設けることで、軸受筒４１の着座安定性を高め、軸受機能の向上を図っている。

このような軸受筒４１内で摺動する樹脂製のシャフト受け４２は、円板状の頭部４２ａと、円柱状のバネ巻回部４２ｂとから形成されている。そして、バネ巻回部４２ｂの周囲に配置された圧縮バネ４３の一端は頭部４２ａに当接し、バネ４３の他端は端板部３３の外板３３Ｂに当接している。このバネ４３によってシャフト受け４２を付勢し、シャフト３の後端を球面にすることで、シャフト３の後端は、シャフト受け４２の前面に対して略点接触状態に維持される。

このステッピングモータにおいては、マグネット５の凹部Ｓ内に予圧機構４０をほぼ収容させることができるので、マグネット５の全長を長くすることができる。そして、マグネット５の長大化により、マグネット５の後端５ａが金属製の端板部３３に当たり易くなる。

そこで、軸線Ｒの方向において、シャフト受け４２の後端４２ｃと端板部３３の外板３３Ｂとの間隔Ｌ１を、マグネット５の後端５ａと端板部３３の内板３３Ａとの間隔Ｌ２より小さくしているので、シャフト３がスラスト方向に移動する際に、マグネット５より先にシャフト受け４２が端板部３３に当たるので、シャフト受け４２がストッパとして機能し、これによって、マグネット５の割れやマグネット５のシャフト抜けを防止することができる。

さらに、シャフト受け４２が樹脂で成形されているので、軽量化を図ることができ、端板部３３にシャフト受け４２が衝突する際のエネルギをシャフト受け４２で吸収させ易く、マグネット５のシャフト抜けを防止することができる。また、樹脂からなるシャフト受け４２が樹脂からなる軸受筒４１内で摺動するので、摺動時に発生する摩耗粉が少なくなり、シャフト受け４２のスムーズな動きを長期に渡って維持させることができる。そして、軸受筒４１の樹脂化により、シャフト３との接触により発生する摩耗粉を少なくして、シャフト３のスムーズな回転を長期に渡って維持させることができる。

また、端板部３３の中央に立設された円筒部３３ａ内にバネ４３が収容され、円筒部３３ａの外周面に軸受筒４１の内周面が圧着されているので、予圧機構４０の組立てが容易となり、磁性体からなる円筒部３３ａによって、磁性回路の拡大化を図ることができる。

また、マグネット５の凹部Ｓが、外側に向かって拡開するように形成されることで、マグネット５の凹部Ｓを形成する壁面５ｂが軸受筒４１に当たり難くしつつ、マグネット５の磁力をアップさせることができる。仮に、この壁面５ｂが軸受筒４１に当たるようなことがあっても、軸受筒４１は樹脂によって成形されているので、軸受筒４１及びマグネット５の損傷を回避させることができる。そして、マグネット５を包囲するようにコイル１１,２１が配置されていることで、マグネット５の大型化を図ることができる。これによって、モータ１の全長を短くしつつ、トルクアップを図ることができる。

１…ステッピングモータ、３…シャフト、５…マグネット、１１,２１…コイル、１５,２５…ヨーク、３３…端板部、３３ａ…筒部（円筒部）、４０…予圧機構、４１…軸受筒、４１ａ…シャフト挿入孔、４２…シャフト受け、４３…バネ、Ｓ…凹部、Ｌ１,Ｌ２…間隔、Ｒ…軸線。

Claims (3)

1. シャフトが固定されたマグネットと、ヨーク内に収容されたコイルと、前記ヨークの後端側で固定されて磁性体からなる端板部と、前記シャフトに対して軸線方向に予圧を付与する予圧機構とを備えたステッピングモータにおいて、
   前記予圧機構は、
   前記マグネットの後端側の凹部内に挿入されて、前記端板部に後端側が固定され、前記シャフトが挿入されるシャフト挿入孔が前端側に形成されて、前記シャフト挿入孔で前記シャフトを支持する軸受筒と、
   前記軸受筒内に収容されて、前端で前記シャフトの後端に当接して軸線方向に摺動自在なシャフト受けと、
   前記軸受筒内で前記シャフト受けを前記シャフトに向けて付勢するバネと、を備え、
   樹脂からなる前記シャフト受けは、樹脂からなる前記軸受筒内で摺動し、前記シャフトの後端は前記シャフト受けの前面に対して略点接触であり、
   前記バネは、少なくとも一部が前記マグネットの後端部の凹部内に挿入された位置にあり、
   軸線方向において、前記シャフト受けの後端と前記端板部との間隔は、前記マグネットの後端と前記端板部との間隔より小さいことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記端板部の中央に立設された円筒部内に前記バネが収容され、前記円筒部の外周面に前記軸受筒の内周面が圧着されていることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
3. 前記マグネットの前記凹部は、外側に向かって拡開するように形成され、前記マグネットを包囲するように前記コイルが配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。

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