空芯ステッピングモータ及び軸支持構造
【課題】 ヒステリシス（軸ロス）が小さい、寸法を自由に設定できる、薄型化が可能である、あるいは、ロータの回転軸との同軸度を正確に出すことができるなどの利点を有する軸支持構造を備えた空芯ステッピングモータ等を提供する。
【解決手段】 空芯ステッピングモータ１は、筒状のステータ１０と、筒状のロータ２０と、ロータ２０をステータ１０に対して回転可能に支持する支持構造３０と、を備える。ロータ支持構造３０は、ロータ２０に固定されるスリーブ４０と、ステータ１０が収容されるハウジング１５に固定されるホルダ５０と、スリーブ４０とホルダ５０との間に保持されるボール６０と、を備える。ホルダ５０は、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ５１及びホルダ部材Ｂ５１とからなり、両部材は、これらの部材がスリーブ４０のフランジ部４１に嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用される。
【解決手段】 空芯ステッピングモータ１は、筒状のステータ１０と、筒状のロータ２０と、ロータ２０をステータ１０に対して回転可能に支持する支持構造３０と、を備える。ロータ支持構造３０は、ロータ２０に固定されるスリーブ４０と、ステータ１０が収容されるハウジング１５に固定されるホルダ５０と、スリーブ４０とホルダ５０との間に保持されるボール６０と、を備える。ホルダ５０は、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ５１及びホルダ部材Ｂ５１とからなり、両部材は、これらの部材がスリーブ４０のフランジ部４１に嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のロータを使用した空芯ステッピングモータに関する。特には、新規な軸支持構造を備えた空芯ステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
空芯ステッピングモータにおいて、ロータをステータに対して回転可能に支持する方法として、ステータの外周に沿って複数配置された、軸方向に延びる軸と、これらの軸に回転可能に嵌合したローラと、を備え、これらのローラをロータの外周面に転動接触させて、ロータを支持する方法を本発明者は提案した（特許文献１参照）。この方法は、市販のベアリングよりも安価であり、軽量化が可能である。さらに、軸に半径方向の弾性を持たせれば、振れが吸収され、ロータの回転を滑らかにできるなどの利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００６−２１１９１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、さらに、ヒステリシス（軸ロス）が小さい、寸法を自由に設定できる、薄型化が可能である、あるいは、ロータの回転軸との同軸度を正確に出すことができるなどの利点を有する軸支持構造を備えた空芯ステッピングモータ等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】
【０００５】
本発明の空芯ステッピングモータは、 ヨーク及びコイルを含む筒状のステータと、円筒状のマグネットを含む筒状のロータと、前記ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、 前記ロータ支持手段が、 前記ロータに固定されるスリーブと、 前記ステータに固定されるホルダと、 前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、を備え、 前記ホルダが、モータの回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、 該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、一般のベアリングの内周リングに相当するスリーブを、ロータの一部あるいは延長部材として構成できるので、市販のベアリングよりも薄型化（軸方向の厚さを薄く）でき、小スペース内に配置することができる。また、市販のベアリングの寸法はある程度決められているが、本発明においては、モータのサイズに合わせた寸法とすることができる。さらに、特殊なサイズのベアリングをメーカーに特注する場合に比べて安価である。
【０００７】
また、ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂの内側にスリーブを嵌合した状態で、ホルダ部材同士を固定するので、ホルダ部材とスリーブとを同軸上に位置決めできる。さらには、回転支持手段の組み立てと、同手段のロータへの装着を同時に行うこともできる。
【０００８】
本発明においては、 前記ホルダ部材Ａ及びＢのボール保持面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であって、 前記ホルダ部材Ａ及びＢは、回転軸方向に予圧をかけた状態で固定されることが好ましい。
【０００９】
両ホルダ部材を回転軸方向に予圧をかけた状態で固定することにより、ボールと各部材との間のガタを小さくする、あるいは無くすことができる。
【００１０】
本発明においては、 前記スリーブに、外径側に張り出すフランジ部が設けられており、 前記ホルダ部材Ａ及びＢと前記スリーブとを組み立てる同軸上位置決めの際は、該フランジ部が前記ホルダ部材Ａ又はＢに嵌合し、 組み立て後は、固定された前記ホルダ部材Ａとホルダ部材Ｂとが、前記フランジ部から軸方向に外れることとできる。
【００１１】
組み立て後に、固定されたホルダ部材が、フランジ部から軸方向に外れることにより、ボールを介してスリーブとホルダとが回転可能となる。この場合も、スリーブとホルダとの同軸はボールを介して保たれている。なお、フランジ部は、組み立て後にボールの軸方向における脱落防止凸部として作用させてもよい。
【００１２】
本発明の空芯ステッピングモータの具体的態様は、 ヨーク及びコイル、並びに、これらが収容されるハウジングを含む筒状のステータと、 該ステータの内周側に配置された、円筒状のマグネット及びバックヨークを含む筒状のロータと、 該ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、 前記ロータ支持手段が、 前記ロータのバックヨークの軸方向両端部から軸方向に延長するように固定され、外周面に、外側に張り出すフランジ部が設けられたスリーブと、 前記ステータのヨークの軸方向両端部に固定されるホルダであって、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、該ホルダ部材Ａ及びＢの、前記スリーブに対向する面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であるホルダと、 前記スリーブと前記ホルダの両テーパ面との間に保持されるボールと、を備え、 該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブのフランジ部に嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の軸支持構造は、 筒状の固定部と、同固定部の外周又は内周に、前記固定部と同軸上に配置される筒状の回転体と、を備え、前記回転体を前記固定部に対して回転可能に支持する軸支持構造であって、 前記回転体に固定されるスリーブと、 前記固定部に固定されるホルダと、 前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、を備え、 前記ホルダが、回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、 該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一般のベアリングの内周リングに相当するスリーブを、ロータの一部あるいは延長部材として構成できるので、市販のベアリングよりも薄型化（軸方向の厚さを薄く）でき、小スペース内に配置できる軸支持手段を備えたモータを提供できる。また、スリーブやホルダを、使用するモータのサイズに合わせた寸法とすることができる。さらに、特殊なサイズのベアリングをメーカーに特注する場合に比べて安く作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空芯ステッピングモータの構造を示す側断面図である。
【図２】モータに装着されるリテーナの構造を示す平面図である。
【図３】ロータ支持組立の組み立て方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
空芯ステッピングモータ１は、図１に示すように、筒状のステータ１０と、同ステータ１０の内周に配置された筒状のロータ２０と、同ロータをステータに対して回転可能に支持する支持組立体（支持手段）３０を備える。
【００１７】
ステータ１０は、軸方向に並んだＡ相ステータ１０ＡとＢ相ステータ１０Ｂを有し、これらはハウジング１５に収容されている。各相ステータは、２個のクローポール型磁極片１１と、コイル１２とを有する。磁極片１１は、平らなリング部と、リング部の内周縁から回転軸方向に延びる複数の三角形状の極歯と、を有する。２個の磁極片１１は、極歯が向かい合って交互に、かつ、非接触でかみ合うように配置されており、２個の磁極片の間に、コイル収容凹部が形成される。そして、これらの磁極片は、ボビン１３によって一体に固定されている。ボビン１３は、樹脂を、各相ステータのコイル収容凹部の外面を覆うとともに極歯の間に充填するように成形したものである。ボビン１３で覆われた各コイル収容凹部には、銅線が巻き回されてコイル１２が形成されている。各コイル１２は、ボビン１３によって各磁極片１１から絶縁されている。
【００１８】
ハウジング１５は円筒形の部材で、内周面の中央付近に、内側に張り出す隔壁部１６が形成されている。各相ステータ１０Ａ、１０Ｂは、磁極片１１の極歯が１／２ピッチだけ円周方向にずれるように配置されて、この隔壁部１６を挟んで軸方向に並んで収容されている。
【００１９】
ロータ２０は、Ａ相ステータ１０Ａ及びＢ相ステータ１０Ｂの内周面に対向して配置された円筒状のマグネット２１と、両マグネット２１の内周面が固定される円筒状のバックヨーク２２と、を有する。バックヨーク２２は、軸方向に２分割される一対のバックヨーク片からなり、両バックヨーク片は、例えば接着により固定される。
【００２０】
次に、ロータ２０をステータ１０（ハウジング１５）に対して回転可能に支持する支持組立体３０を説明する。
ロータ支持組立体３０は、ロータ２０に固定されたスリーブ４０と、ステータ１０に固定されるホルダ５０と、スリーブ４０とホルダ５０との間に保持されるボール６０と、ボール６０を円周上の適切な位置に保持するリテーナ７０と、を有する。
【００２１】
スリーブ４０は、ロータ２０の各バックヨーク２２の軸方向両端部から軸方向に延長するように固定されている。スリーブ４０の外周面の、ロータ側の端部には、外径側に張り出すフランジ部４１が形成されている。
【００２２】
ホルダ５０は、ステータ１０が収容されたハウジング１５の軸方向の両端面に固定されている。同ホルダ５０は、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ５１とホルダ部材Ｂ５５とからなる。ホルダ部材Ａ５１は、軸方向内側（ステータ１０の側）に配置され、ホルダ部材Ｂ５５は、軸方向外側に配置される。
【００２３】
ホルダ部材Ａ５１は、平らなリング状の部材であり、内周５１ａの径は、スリーブ４０のフランジ部４１の外径と等しい。同部材Ａ５１は、内周側の厚肉部と、外周側の薄肉部とを有し、両部の間に段部５２が形成されている。また、内周面の、軸方向外側の角はテーパ面５３となっている。テーパの角度はこの例では約４５°である。ホルダ部材Ａ５１は、反段部側の平坦面５１ｂが、ハウジング１５の軸方向端面１５ａに接している。このホルダ部材Ａ５１は、接着や圧入などの手段によりハウジング１５に接続固定されている。
【００２４】
ホルダ部材Ｂ５５も、平らなリング状の部材であり、内径は、スリーブ４０のフランジ部４１の外径と等しい。同部材Ｂ５５は、内周側の薄肉部と、外周側の厚肉部とを有し、両者の間に段部５６が形成されている。薄肉部の径方向長さは、ホルダ部材Ａの厚肉部の径方向長さと等しい。また、段部５６の高さ（軸方向長さ）は、ホルダ部材Ａ５１の段部５２の高さよりも高い。ホルダ部材Ｂ５５の内周面の、軸方向内側の角はテーパ面５７となっている。テーパの角度は、ホルダ部材Ａ５１のテーパ面５３のテーパの角度と同じであり、この例では約４５°である。
【００２５】
ホルダ部材Ｂ５５は、ホルダ部材Ａ５１に、互いの段部５６、５２が噛み合うように配置されている。そして、ホルダ部材Ａ５１の薄肉部の軸方向外側の面と、ホルダ部材Ｂ５５の厚肉部の軸方向内側の面が接着等により固定されている。この際、前述のように、両部材５１、５５の段部５２、５６の高さが異なるので、ホルダ部材Ａ５１の厚肉部と、ホルダ部材Ｂ５５の薄肉部との間には、スキマが開いている。
また、ホルダ部材Ａ５１のテーパ面５３とホルダ部材Ｂ５５のテーパ面５７とは対向し、両面間に、内径側に向かって広がる空間が形成される。
【００２６】
ボール６０はスチール製であり、ホルダ部材Ａ５１及びＢ５５の内面に形成されたテーパ面５３、５７と、スリーブ４０の外周面との間に保持されている。ボール６０の数は回転時のバランス及びヒステリシス（ガタ）を考慮すると、３個以上が必要である。この例では、６個のボール６０が、円周方向に等しい中心角度で配置されている。これらのボール６０は、リテーナ７０により円周方向に位置ずれしないように保持されている。リテーナ７０は、図２に示すように、薄いリング状の部材で、内周面の所定の位置（この例では、円周方向に等しい中心角度で配置された６か所）に、ボール６０を保持する切り欠き７１が形成されている。リテーナ７０は、ホルダ部材Ａ５１の厚肉部と、ホルダ部材Ｂ５５の薄肉部との間のスキマに収容される。
【００２７】
コイル１２に通電されてロータ２０が回転すると、各ボール６０は、スリーブ４０の外周面に転動接触して、ロータ２０を支持する。ボール６０は、各ホルダ部材５１、５５のテーパ面５３、５７に挟まれて軸方向に移動不能に保持され、円周方向においてもリテーナ７０により移動不能に保持されている。このように、一般のベアリングの内周リングに相当するスリーブ４０を、ロータ２０の延長部材として構成しているので、市販のベアリングよりも薄型化（軸方向の厚さを薄く）でき、小スペース内に配置することができる。また、スリーブ４０やホルダ５０を、モータのサイズに合わせた寸法とすることができる。
【００２８】
次に、このロータ支持組立体３０の組み立て方法の一例を説明する。
図３は、ロータ支持組立の組み立て方法を説明する図である。
組み立てる際は、単体のスリーブ４０（ロータ２０に固定されていないもの）に、ホルダ部材５０及びボール６０を組み付ける。
まず、図３（Ａ）に示すように、定盤Ｔの上に、スリーブ４０を、フランジ部４１を下にして設置する。そして、フランジ部４１の外周に、ホルダ部材Ａ５１の内周５１ａを嵌合させる。フランジ部４１の外径と、ホルダ部材Ａ５１の内周５１ａの径はほぼ等しいので、両者は密に嵌合し、これにより、フランジ部４１とホルダ部材Ａ５１とが同軸上に配置される。その後、ホルダ部材Ａ５１の厚肉部上にリテーナ（図３には図示されず）を載置し、リテーナの各切り欠きにボール６０を配置する。ボール６０は、スリーブ４０の外周面と、ホルダ部材Ａ５１のテーパ面５３との間に保持される。
【００２９】
次に、ホルダ部材Ｂ５５を、同部材の段部５６を、ホルダ部材Ａ５１の段部５２に噛み合わせる。すると、図３（Ｂ）に拡大して示すように、ボール６０は、スリーブ４０の外周面と、ホルダ部材Ａ５１及びＢ５５のテーパ面５３、５７との間に保持される。そして、ホルダ部材Ｂ５５に上方から予圧をかけ、ホルダ部材Ａ５１とホルダ部材Ｂ５５とを接着して固定する。このように、ホルダ部材Ａ５１とホルダ部材Ｂ５５とを予圧をかけた状態で固定することにより、ボール６０の軸方向のガタをなくすことができる。
【００３０】
次に、このように組み立てられた支持組立体３０を、ステータ１０及びロータ２０に組み付ける方法を説明する。
支持組立体３０は、前述のように、スリーブ４０の端部がロータ２０のアウターヨーク２２の端部に固定され、ホルダ部材Ａ５１がハウジング１５の端面に固定される。この際、単体の支持組立体３０においては、図３に示したように、ホルダ部材Ａ５１は、スリーブ４０のフランジ部４１に嵌合していたが、組み付けると、ホルダ部材Ａ５１はフランジ部４１との嵌合から解除され、スリーブ４０に沿って軸方向外側に外れ、ボール６０を介してスリーブ４０とホルダ５０とが回転可能となる。
【００３１】
ただし、このように嵌合が外れても、ホルダ５０とスリーブ４０との同軸度は保たれているので、支持組立体３０の軸中心とモータの回転中心とは同じに保たれる。
また、組み付け後、フランジ部４１は、ボール６０の脱落防止機構としても作用する。この際、ホルダ５０はフランジ部４１に嵌合された状態であったので、ボール６０がフランジ部４１に当たる前にホルダ５０がフランジ部４１に当たることはない。
なお、ロータ２０が支持組立体３０でステータ１０に支持されている状態では、ロータ２０はスラスト方向においてフリー状態であり、ロータ２０のスラスト方向位置は、モータ完成時に決められる。
【００３２】
以上の説明では、ロータとステータとからなる空芯ステッピングモータについて説明したが、モータではなく、筒状の固定部と、同固定部の外周又は内周に、固定部と同軸上に配置されている筒状の回転体と、を備えるような構造物において、回転体を固定部に対して回転可能に支持する軸支持構造として、支持組立体３０を使用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１ 空芯ステッピングモータ
１０ ステータ １１ 磁極片
１２ コイル １３ ボビン
１５ ハウジング １６ 隔壁部
２０ ロータ ２１ マグネット
２２ バックヨーク
３０ 支持組立体
４０ スリーブ ４１ フランジ部
５０ ホルダ ５１ ホルダ部材Ａ
５２ 段部 ５３ テーパ面
５５ ホルダ部材Ｂ ５６ 段部
５７ テーパ面 ６０ ボール
７０ リテーナ ７１ 切り欠き
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のロータを使用した空芯ステッピングモータに関する。特には、新規な軸支持構造を備えた空芯ステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
空芯ステッピングモータにおいて、ロータをステータに対して回転可能に支持する方法として、ステータの外周に沿って複数配置された、軸方向に延びる軸と、これらの軸に回転可能に嵌合したローラと、を備え、これらのローラをロータの外周面に転動接触させて、ロータを支持する方法を本発明者は提案した（特許文献１参照）。この方法は、市販のベアリングよりも安価であり、軽量化が可能である。さらに、軸に半径方向の弾性を持たせれば、振れが吸収され、ロータの回転を滑らかにできるなどの利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００６−２１１９１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、さらに、ヒステリシス（軸ロス）が小さい、寸法を自由に設定できる、薄型化が可能である、あるいは、ロータの回転軸との同軸度を正確に出すことができるなどの利点を有する軸支持構造を備えた空芯ステッピングモータ等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】
【０００５】
本発明の空芯ステッピングモータは、 ヨーク及びコイルを含む筒状のステータと、円筒状のマグネットを含む筒状のロータと、前記ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、 前記ロータ支持手段が、 前記ロータに固定されるスリーブと、 前記ステータに固定されるホルダと、 前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、を備え、 前記ホルダが、モータの回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、 該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、一般のベアリングの内周リングに相当するスリーブを、ロータの一部あるいは延長部材として構成できるので、市販のベアリングよりも薄型化（軸方向の厚さを薄く）でき、小スペース内に配置することができる。また、市販のベアリングの寸法はある程度決められているが、本発明においては、モータのサイズに合わせた寸法とすることができる。さらに、特殊なサイズのベアリングをメーカーに特注する場合に比べて安価である。
【０００７】
また、ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂの内側にスリーブを嵌合した状態で、ホルダ部材同士を固定するので、ホルダ部材とスリーブとを同軸上に位置決めできる。さらには、回転支持手段の組み立てと、同手段のロータへの装着を同時に行うこともできる。
【０００８】
本発明においては、 前記ホルダ部材Ａ及びＢのボール保持面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であって、 前記ホルダ部材Ａ及びＢは、回転軸方向に予圧をかけた状態で固定されることが好ましい。
【０００９】
両ホルダ部材を回転軸方向に予圧をかけた状態で固定することにより、ボールと各部材との間のガタを小さくする、あるいは無くすことができる。
【００１０】
本発明においては、 前記スリーブに、外径側に張り出すフランジ部が設けられており、 前記ホルダ部材Ａ及びＢと前記スリーブとを組み立てる同軸上位置決めの際は、該フランジ部が前記ホルダ部材Ａ又はＢに嵌合し、 組み立て後は、固定された前記ホルダ部材Ａとホルダ部材Ｂとが、前記フランジ部から軸方向に外れることとできる。
【００１１】
組み立て後に、固定されたホルダ部材が、フランジ部から軸方向に外れることにより、ボールを介してスリーブとホルダとが回転可能となる。この場合も、スリーブとホルダとの同軸はボールを介して保たれている。なお、フランジ部は、組み立て後にボールの軸方向における脱落防止凸部として作用させてもよい。
【００１２】
本発明の空芯ステッピングモータの具体的態様は、 ヨーク及びコイル、並びに、これらが収容されるハウジングを含む筒状のステータと、 該ステータの内周側に配置された、円筒状のマグネット及びバックヨークを含む筒状のロータと、 該ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、 前記ロータ支持手段が、 前記ロータのバックヨークの軸方向両端部から軸方向に延長するように固定され、外周面に、外側に張り出すフランジ部が設けられたスリーブと、 前記ステータのヨークの軸方向両端部に固定されるホルダであって、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、該ホルダ部材Ａ及びＢの、前記スリーブに対向する面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であるホルダと、 前記スリーブと前記ホルダの両テーパ面との間に保持されるボールと、を備え、 該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブのフランジ部に嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の軸支持構造は、 筒状の固定部と、同固定部の外周又は内周に、前記固定部と同軸上に配置される筒状の回転体と、を備え、前記回転体を前記固定部に対して回転可能に支持する軸支持構造であって、 前記回転体に固定されるスリーブと、 前記固定部に固定されるホルダと、 前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、を備え、 前記ホルダが、回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、 該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一般のベアリングの内周リングに相当するスリーブを、ロータの一部あるいは延長部材として構成できるので、市販のベアリングよりも薄型化（軸方向の厚さを薄く）でき、小スペース内に配置できる軸支持手段を備えたモータを提供できる。また、スリーブやホルダを、使用するモータのサイズに合わせた寸法とすることができる。さらに、特殊なサイズのベアリングをメーカーに特注する場合に比べて安く作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空芯ステッピングモータの構造を示す側断面図である。
【図２】モータに装着されるリテーナの構造を示す平面図である。
【図３】ロータ支持組立の組み立て方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
空芯ステッピングモータ１は、図１に示すように、筒状のステータ１０と、同ステータ１０の内周に配置された筒状のロータ２０と、同ロータをステータに対して回転可能に支持する支持組立体（支持手段）３０を備える。
【００１７】
ステータ１０は、軸方向に並んだＡ相ステータ１０ＡとＢ相ステータ１０Ｂを有し、これらはハウジング１５に収容されている。各相ステータは、２個のクローポール型磁極片１１と、コイル１２とを有する。磁極片１１は、平らなリング部と、リング部の内周縁から回転軸方向に延びる複数の三角形状の極歯と、を有する。２個の磁極片１１は、極歯が向かい合って交互に、かつ、非接触でかみ合うように配置されており、２個の磁極片の間に、コイル収容凹部が形成される。そして、これらの磁極片は、ボビン１３によって一体に固定されている。ボビン１３は、樹脂を、各相ステータのコイル収容凹部の外面を覆うとともに極歯の間に充填するように成形したものである。ボビン１３で覆われた各コイル収容凹部には、銅線が巻き回されてコイル１２が形成されている。各コイル１２は、ボビン１３によって各磁極片１１から絶縁されている。
【００１８】
ハウジング１５は円筒形の部材で、内周面の中央付近に、内側に張り出す隔壁部１６が形成されている。各相ステータ１０Ａ、１０Ｂは、磁極片１１の極歯が１／２ピッチだけ円周方向にずれるように配置されて、この隔壁部１６を挟んで軸方向に並んで収容されている。
【００１９】
ロータ２０は、Ａ相ステータ１０Ａ及びＢ相ステータ１０Ｂの内周面に対向して配置された円筒状のマグネット２１と、両マグネット２１の内周面が固定される円筒状のバックヨーク２２と、を有する。バックヨーク２２は、軸方向に２分割される一対のバックヨーク片からなり、両バックヨーク片は、例えば接着により固定される。
【００２０】
次に、ロータ２０をステータ１０（ハウジング１５）に対して回転可能に支持する支持組立体３０を説明する。
ロータ支持組立体３０は、ロータ２０に固定されたスリーブ４０と、ステータ１０に固定されるホルダ５０と、スリーブ４０とホルダ５０との間に保持されるボール６０と、ボール６０を円周上の適切な位置に保持するリテーナ７０と、を有する。
【００２１】
スリーブ４０は、ロータ２０の各バックヨーク２２の軸方向両端部から軸方向に延長するように固定されている。スリーブ４０の外周面の、ロータ側の端部には、外径側に張り出すフランジ部４１が形成されている。
【００２２】
ホルダ５０は、ステータ１０が収容されたハウジング１５の軸方向の両端面に固定されている。同ホルダ５０は、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ５１とホルダ部材Ｂ５５とからなる。ホルダ部材Ａ５１は、軸方向内側（ステータ１０の側）に配置され、ホルダ部材Ｂ５５は、軸方向外側に配置される。
【００２３】
ホルダ部材Ａ５１は、平らなリング状の部材であり、内周５１ａの径は、スリーブ４０のフランジ部４１の外径と等しい。同部材Ａ５１は、内周側の厚肉部と、外周側の薄肉部とを有し、両部の間に段部５２が形成されている。また、内周面の、軸方向外側の角はテーパ面５３となっている。テーパの角度はこの例では約４５°である。ホルダ部材Ａ５１は、反段部側の平坦面５１ｂが、ハウジング１５の軸方向端面１５ａに接している。このホルダ部材Ａ５１は、接着や圧入などの手段によりハウジング１５に接続固定されている。
【００２４】
ホルダ部材Ｂ５５も、平らなリング状の部材であり、内径は、スリーブ４０のフランジ部４１の外径と等しい。同部材Ｂ５５は、内周側の薄肉部と、外周側の厚肉部とを有し、両者の間に段部５６が形成されている。薄肉部の径方向長さは、ホルダ部材Ａの厚肉部の径方向長さと等しい。また、段部５６の高さ（軸方向長さ）は、ホルダ部材Ａ５１の段部５２の高さよりも高い。ホルダ部材Ｂ５５の内周面の、軸方向内側の角はテーパ面５７となっている。テーパの角度は、ホルダ部材Ａ５１のテーパ面５３のテーパの角度と同じであり、この例では約４５°である。
【００２５】
ホルダ部材Ｂ５５は、ホルダ部材Ａ５１に、互いの段部５６、５２が噛み合うように配置されている。そして、ホルダ部材Ａ５１の薄肉部の軸方向外側の面と、ホルダ部材Ｂ５５の厚肉部の軸方向内側の面が接着等により固定されている。この際、前述のように、両部材５１、５５の段部５２、５６の高さが異なるので、ホルダ部材Ａ５１の厚肉部と、ホルダ部材Ｂ５５の薄肉部との間には、スキマが開いている。
また、ホルダ部材Ａ５１のテーパ面５３とホルダ部材Ｂ５５のテーパ面５７とは対向し、両面間に、内径側に向かって広がる空間が形成される。
【００２６】
ボール６０はスチール製であり、ホルダ部材Ａ５１及びＢ５５の内面に形成されたテーパ面５３、５７と、スリーブ４０の外周面との間に保持されている。ボール６０の数は回転時のバランス及びヒステリシス（ガタ）を考慮すると、３個以上が必要である。この例では、６個のボール６０が、円周方向に等しい中心角度で配置されている。これらのボール６０は、リテーナ７０により円周方向に位置ずれしないように保持されている。リテーナ７０は、図２に示すように、薄いリング状の部材で、内周面の所定の位置（この例では、円周方向に等しい中心角度で配置された６か所）に、ボール６０を保持する切り欠き７１が形成されている。リテーナ７０は、ホルダ部材Ａ５１の厚肉部と、ホルダ部材Ｂ５５の薄肉部との間のスキマに収容される。
【００２７】
コイル１２に通電されてロータ２０が回転すると、各ボール６０は、スリーブ４０の外周面に転動接触して、ロータ２０を支持する。ボール６０は、各ホルダ部材５１、５５のテーパ面５３、５７に挟まれて軸方向に移動不能に保持され、円周方向においてもリテーナ７０により移動不能に保持されている。このように、一般のベアリングの内周リングに相当するスリーブ４０を、ロータ２０の延長部材として構成しているので、市販のベアリングよりも薄型化（軸方向の厚さを薄く）でき、小スペース内に配置することができる。また、スリーブ４０やホルダ５０を、モータのサイズに合わせた寸法とすることができる。
【００２８】
次に、このロータ支持組立体３０の組み立て方法の一例を説明する。
図３は、ロータ支持組立の組み立て方法を説明する図である。
組み立てる際は、単体のスリーブ４０（ロータ２０に固定されていないもの）に、ホルダ部材５０及びボール６０を組み付ける。
まず、図３（Ａ）に示すように、定盤Ｔの上に、スリーブ４０を、フランジ部４１を下にして設置する。そして、フランジ部４１の外周に、ホルダ部材Ａ５１の内周５１ａを嵌合させる。フランジ部４１の外径と、ホルダ部材Ａ５１の内周５１ａの径はほぼ等しいので、両者は密に嵌合し、これにより、フランジ部４１とホルダ部材Ａ５１とが同軸上に配置される。その後、ホルダ部材Ａ５１の厚肉部上にリテーナ（図３には図示されず）を載置し、リテーナの各切り欠きにボール６０を配置する。ボール６０は、スリーブ４０の外周面と、ホルダ部材Ａ５１のテーパ面５３との間に保持される。
【００２９】
次に、ホルダ部材Ｂ５５を、同部材の段部５６を、ホルダ部材Ａ５１の段部５２に噛み合わせる。すると、図３（Ｂ）に拡大して示すように、ボール６０は、スリーブ４０の外周面と、ホルダ部材Ａ５１及びＢ５５のテーパ面５３、５７との間に保持される。そして、ホルダ部材Ｂ５５に上方から予圧をかけ、ホルダ部材Ａ５１とホルダ部材Ｂ５５とを接着して固定する。このように、ホルダ部材Ａ５１とホルダ部材Ｂ５５とを予圧をかけた状態で固定することにより、ボール６０の軸方向のガタをなくすことができる。
【００３０】
次に、このように組み立てられた支持組立体３０を、ステータ１０及びロータ２０に組み付ける方法を説明する。
支持組立体３０は、前述のように、スリーブ４０の端部がロータ２０のアウターヨーク２２の端部に固定され、ホルダ部材Ａ５１がハウジング１５の端面に固定される。この際、単体の支持組立体３０においては、図３に示したように、ホルダ部材Ａ５１は、スリーブ４０のフランジ部４１に嵌合していたが、組み付けると、ホルダ部材Ａ５１はフランジ部４１との嵌合から解除され、スリーブ４０に沿って軸方向外側に外れ、ボール６０を介してスリーブ４０とホルダ５０とが回転可能となる。
【００３１】
ただし、このように嵌合が外れても、ホルダ５０とスリーブ４０との同軸度は保たれているので、支持組立体３０の軸中心とモータの回転中心とは同じに保たれる。
また、組み付け後、フランジ部４１は、ボール６０の脱落防止機構としても作用する。この際、ホルダ５０はフランジ部４１に嵌合された状態であったので、ボール６０がフランジ部４１に当たる前にホルダ５０がフランジ部４１に当たることはない。
なお、ロータ２０が支持組立体３０でステータ１０に支持されている状態では、ロータ２０はスラスト方向においてフリー状態であり、ロータ２０のスラスト方向位置は、モータ完成時に決められる。
【００３２】
以上の説明では、ロータとステータとからなる空芯ステッピングモータについて説明したが、モータではなく、筒状の固定部と、同固定部の外周又は内周に、固定部と同軸上に配置されている筒状の回転体と、を備えるような構造物において、回転体を固定部に対して回転可能に支持する軸支持構造として、支持組立体３０を使用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１ 空芯ステッピングモータ
１０ ステータ １１ 磁極片
１２ コイル １３ ボビン
１５ ハウジング １６ 隔壁部
２０ ロータ ２１ マグネット
２２ バックヨーク
３０ 支持組立体
４０ スリーブ ４１ フランジ部
５０ ホルダ ５１ ホルダ部材Ａ
５２ 段部 ５３ テーパ面
５５ ホルダ部材Ｂ ５６ 段部
５７ テーパ面 ６０ ボール
７０ リテーナ ７１ 切り欠き
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク及びコイルを含む筒状のステータと、円筒状のマグネットを含む筒状のロータと、前記ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、
前記ロータ支持手段が、
前記ロータに固定されるスリーブと、
前記ステータに固定されるホルダと、
前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、
を備え、
前記ホルダが、モータの回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、
該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする空芯ステッピングモータ。
【請求項２】
前記ホルダ部材Ａ及びＢのボール保持面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であって、
前記ホルダ部材Ａ及びＢは、回転軸方向に予圧をかけた状態で固定されることを特徴とする請求項１に記載の空芯ステッピングモータ。
【請求項３】
前記スリーブに、外径側に張り出すフランジ部が設けられており、
前記ホルダ部材Ａ及びＢと前記スリーブとを組み立てる同軸上位置決めの際は、該フランジ部が前記ホルダ部材Ａ又はＢに嵌合し、
組み立て後は、固定された前記ホルダ部材Ａとホルダ部材Ｂとが、前記フランジ部から軸方向に外れることを特徴とする請求項２に記載の空芯ステッピングモータ。
【請求項４】
ヨーク及びコイル、並びに、これらが収容されるハウジングを含む筒状のステータと、
該ステータの内周側に配置された、円筒状のマグネット及びバックヨークを含む筒状のロータと、
該ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、
を備える空芯ステッピングモータであって、
前記ロータ支持手段が、
前記ロータのバックヨークの軸方向両端部から軸方向に延長するように固定され、外周面に、外側に張り出すフランジ部が設けられたスリーブと、
前記ステータのヨークの軸方向両端部に固定されるホルダであって、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、該ホルダ部材Ａ及びＢの、前記スリーブに対向する面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であるホルダと、
前記スリーブと前記ホルダの両テーパ面との間に保持されるボールと、
を備え、
該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブのフランジ部に嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする空芯ステッピングモータ。
【請求項５】
筒状の固定部と、同固定部の外周又は内周に、前記固定部と同軸上に配置される筒状の回転体と、を備え、前記回転体を前記固定部に対して回転可能に支持する軸支持構造であって、
前記回転体に固定されるスリーブと、
前記固定部に固定されるホルダと、
前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、
を備え、
前記ホルダが、回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、
該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする軸支持構造。
【請求項１】
ヨーク及びコイルを含む筒状のステータと、円筒状のマグネットを含む筒状のロータと、前記ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、
前記ロータ支持手段が、
前記ロータに固定されるスリーブと、
前記ステータに固定されるホルダと、
前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、
を備え、
前記ホルダが、モータの回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、
該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする空芯ステッピングモータ。
【請求項２】
前記ホルダ部材Ａ及びＢのボール保持面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であって、
前記ホルダ部材Ａ及びＢは、回転軸方向に予圧をかけた状態で固定されることを特徴とする請求項１に記載の空芯ステッピングモータ。
【請求項３】
前記スリーブに、外径側に張り出すフランジ部が設けられており、
前記ホルダ部材Ａ及びＢと前記スリーブとを組み立てる同軸上位置決めの際は、該フランジ部が前記ホルダ部材Ａ又はＢに嵌合し、
組み立て後は、固定された前記ホルダ部材Ａとホルダ部材Ｂとが、前記フランジ部から軸方向に外れることを特徴とする請求項２に記載の空芯ステッピングモータ。
【請求項４】
ヨーク及びコイル、並びに、これらが収容されるハウジングを含む筒状のステータと、
該ステータの内周側に配置された、円筒状のマグネット及びバックヨークを含む筒状のロータと、
該ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、
を備える空芯ステッピングモータであって、
前記ロータ支持手段が、
前記ロータのバックヨークの軸方向両端部から軸方向に延長するように固定され、外周面に、外側に張り出すフランジ部が設けられたスリーブと、
前記ステータのヨークの軸方向両端部に固定されるホルダであって、軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、該ホルダ部材Ａ及びＢの、前記スリーブに対向する面が、内径側に向かって広がり、互いに対向するテーパ面であるホルダと、
前記スリーブと前記ホルダの両テーパ面との間に保持されるボールと、
を備え、
該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブのフランジ部に嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする空芯ステッピングモータ。
【請求項５】
筒状の固定部と、同固定部の外周又は内周に、前記固定部と同軸上に配置される筒状の回転体と、を備え、前記回転体を前記固定部に対して回転可能に支持する軸支持構造であって、
前記回転体に固定されるスリーブと、
前記固定部に固定されるホルダと、
前記スリーブとホルダとの間に保持されるボールと、
を備え、
前記ホルダが、回転軸方向に２分割されるホルダ部材Ａ及びホルダ部材Ｂとからなり、
該ホルダ部材Ａ又はホルダ部材Ｂは、該ホルダ部材Ａ又はＢが前記スリーブに嵌合した状態で組み立てられ、その後にその嵌合を解除した状態で使用されることを特徴とする軸支持構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２２６９２４（Ｐ２０１０−２２６９２４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４０３７（Ｐ２００９−７４０３７）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（５９３１３７５５４）株式会社東京マイクロ (23)
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（５９３１３７５５４）株式会社東京マイクロ (23)
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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