駆動装置
【課題】部品点数を増やすことなく小型化を図ると共に、移動軸を精度良く動作させることを可能とした駆動装置を提供する。
【解決手段】モータは、マグネット１、第１及び第２のステータ２、３、第１及び第２のコイル４、５、第１及び第２のボビン６、７、第１及び第２の軸受８、９、回転軸１０、雄ねじシャフト１１、変換部材１２、回転軸補助部材１３を備える。雄ねじシャフト１１は、回転軸１０の内径部１０ｅに係合し、変換部材１２の雌ねじ部１２ａと噛合する。変換部材１２は、回転軸１０の軸部１０ｄに固着され、回転軸１０の回転運動を直線運動に変換する。回転軸１０の回転に伴い、雄ねじシャフト１１が直線運動する移動軸として動作する。移動軸である雄ねじシャフト１１が回転軸１０の内径部１０ｅに係合されているため、回転軸１０の内径部１０ｅが移動軸のガイドの役割も兼用する。
【解決手段】モータは、マグネット１、第１及び第２のステータ２、３、第１及び第２のコイル４、５、第１及び第２のボビン６、７、第１及び第２の軸受８、９、回転軸１０、雄ねじシャフト１１、変換部材１２、回転軸補助部材１３を備える。雄ねじシャフト１１は、回転軸１０の内径部１０ｅに係合し、変換部材１２の雌ねじ部１２ａと噛合する。変換部材１２は、回転軸１０の軸部１０ｄに固着され、回転軸１０の回転運動を直線運動に変換する。回転軸１０の回転に伴い、雄ねじシャフト１１が直線運動する移動軸として動作する。移動軸である雄ねじシャフト１１が回転軸１０の内径部１０ｅに係合されているため、回転軸１０の内径部１０ｅが移動軸のガイドの役割も兼用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を直線運動に変換する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ部の回転運動を出力ロッド部の直線運動に変換する駆動装置として、リニアアクチュエータに関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、第１の従来例に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【０００４】
図６において、リニアアクチュエータのモータ部Ａは、中空状の回転シャフトＢと、この回転シャフトＢの外周に一体に形成された回転子Ｃと、回転子Ｃの外周囲に形成された固定子Ｄとから構成されている。リニアアクチュエータの出力ロッドであるボールネジ軸Ｅは、回転シャフトＢを貫通し、該回転シャフトＢの内周面全域に亘って形成されたネジ溝と鋼球Ｆを介して螺合している。従って、モータ部Ａの固定子Ｄへの通電により回転シャフトＢが回転すると、ボールネジ軸Ｅが左右方向に直線運動する。即ち、回転シャフトＢの回転運動がボールネジ軸Ｅの直線運動に変換される。
【０００５】
上記の構成では、回転シャフトＢの回転量とボールネジ軸Ｅの移動量との関係は、両者のネジのピッチにより規定される。そのため、回転量と移動量との関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合には、ボールネジ軸Ｅのネジのピッチだけでなく、モータ部Ａの構成要素である回転シャフトＢのネジのピッチも変更しなければならない。それを改良するために、図７に示す構成のリニアアクチュエータが提案されている。
【０００６】
図７は、第２の従来例（特許文献１）に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【０００７】
図７において、リニアアクチュエータのモータ部１００１は、中空状の回転シャフト１００２と、回転シャフト１００２の外周面に一体に形成されたロータ１００３と、ロータ１００３の外周囲に設けられたステータ１００４とを備えている。回転シャフト１００２は、小径部１００２ａと大径部１００２ｂとを有する。大径部１００２ｂの後端の外周部には、ナット１００９、１０１０が螺合されている。これにより、ベアリング１００７のインナーが大径部１００２ｂに締着されている。
【０００８】
ナット１０１０の外側面には、ボルト１０１１を介してホルダトランス１０１２が固着されている。また、ホルダトランス１０１２の内側面には、ボルト１０１３を介して保持ブロック１０１４が固着されている。保持ブロック１０１４は、回転シャフト１００２の大径部１０２ｂの端部内に同軸状に位置しており、回転シャフト１００２の軸線上に位置する中央部位にネジナット１０１５を貫通状態に固着してある。
【０００９】
回転シャフト１００２の小径部１００２ａには、出力ロッド１０１６−１が摺動可能に挿入されている。出力ロッド１０１６−１は、後端にネジロッド１０１８が連接されている。ネジロッド１０１８は、保持ブロック１０１４のネジナット１０１５に螺合されている。
【００１０】
モータ部１００１の回転シャフト１００２が回転すると、その回転力がナット１０１０及びホルダトランス１０１２を介して保持ブロック１０１４に伝達される。その結果、保持ブロック１０１４に固着されたネジナット１０１５が回転シャフト１００２と共に回転する。ネジロッド１０１８は、回り止めブッシュ１０１７によりその回動が抑制されている。このため、ネジナット１０１５の回転に伴ってネジロッド１０１８に軸線方向の推力が発生する。その結果、出力ロッド１０１６−１が図７の左右方向に直線運動することになる。
【００１１】
上記リニアアクチュエータでは、モータ部１００１の回転シャフト１００２にネジナット手段としての機能を持たせず、保持ブロック１０１４のネジナット１０１５に同機能を持たせてある。そして、ネジナット１０１５を備えた保持ブロック１０１４は、ボルト１０１１及びホルダトランス１０１２を介して回転シャフト１００２に着脱自在に設けられている。そのため、ネジロッド１０１８及び出力ロッド１０１６−１からなる運動変換手段を、回転運動を直線運動に変換する運動変換モジュールとしてモータ部１００１から独立させることができる。
【特許文献１】特開２０００−２２０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記第１の従来例（図６）のリニアアクチュエータは、鋼球Ｆを介して回転シャフトＢの回転運動がボールネジ軸Ｅの直線運動に変換するボールネジ軸タイプの構造を有する。そのため、リニアアクチュエータを小型化するには鋼球Ｆの直径をかなり小さくする必要があり、製造上の限界がある。また、小径化した鋼球を製造できたとしても、リニアアクチュエータの性能が落ちてしまうという問題が発生する。
【００１３】
また、上記第２の従来例（図７）のリニアアクチュエータは、回転シャフト１００２の回転運動を出力ロッド１０１６−１の直線運動に変換させる、ネジロッド１０１８及び出力ロッド１０１６−１からなる運動変換手段を独立させたモジュール化している。そのため、部品点数が増加すると共に、小型化が困難であるという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、部品点数を増やすことなく小型化を図ると共に、移動軸を精度良く動作させることを可能とした駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、円筒形状のマグネットと、前記マグネットの外周面に対向する磁極部を有するステータと、前記ステータを励磁するコイルと、前記マグネットの内周側に固定される回転軸と、前記回転軸の回転運動を直線運動に変換する変換部材と、前記回転軸の回転運動に伴い前記変換部材を介して軸方向に移動する移動軸とを備え、前記回転軸は、前記移動軸が係合され前記移動軸を軸方向に案内する内径部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転軸の回転運動に伴い変換部材を介して移動軸が軸方向に移動する際に、回転軸の内径部が移動軸を軸方向に案内するガイドの役割も兼用する。これにより、移動軸を案内するための部材を別個に設けることが不要となり、部品点数を増やすことなく駆動装置の小型化を図ることが可能となる。また、移動軸を精度良く動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの構成を示す分解斜視図である。図２は、モータの組立完成状態の構成を示す断面図である。図３は、モータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【００１９】
図１乃至図３において、モータは、マグネット１、第１及び第２のステータ２、３、第１及び第２のコイル４、５、第１及び第２のボビン６、７、第１及び第２の軸受８、９、回転軸１０、雄ねじシャフト１１、変換部材１２、回転軸補助部材１３を備えている。
【００２０】
マグネット１は、円筒形状に構成されており、その外周面を円周方向にＮ分割してＳ極及びＮ極に交互に着磁された着磁部を有する。
【００２１】
第１のステータ２は、軟磁性材料から形成されており、円筒を切り欠いた形状の外筒と、中央に穴部２ａが形成されたドーナツ状の天板２ｂとから構成されている。第１のステータ２の外筒には、軸方向に延出する歯形状の第１の外側磁極部が形成されている。第１の外側磁極部は、円周方向に等間隔で形成されており、マグネット１の外周面に対向する状態に配置される。
【００２２】
第２のステータ３は、軟磁性材料から形成されており、円筒を切り欠いた形状の外筒と、中央に穴部３ａが形成されたドーナツ状の天板３ｂとから構成されている。第２のステータ３の外筒には、軸方向に延出する歯形状の第２の外側磁極部が形成されている。第２の外側磁極部は、円周方向に等間隔で形成されており、マグネット１の外周面に対向する状態に配置される。
【００２３】
第１のコイル４は、第１のボビン６に巻き付けられている。第１のコイル４への通電により、第１のステータ２の第１の外側磁極部と後述する回転軸１０の第１の内側磁極部１０ａとが反対の極に励磁される。第１のコイル４は、その外径がマグネット１の外径と略同じ寸法に設定されている。
【００２４】
第２のコイル５は、第２のボビン７に巻き付けられている。第２のコイル５への通電により、第２のステータ３の第２の外側磁極部と後述する回転軸１０の第２の内側磁極部１０ｂとが反対の極に励磁される。第２のコイル５は、その外径がマグネット１の外径と略同じ寸法に設定されている。
【００２５】
第１のボビン６は、樹脂モールドにより形成されており、円筒部６ａ、カバー部６ｂ、端子ピン６ｃ、６ｄを備えている。円筒部６ａの外周には、第１のコイル４が巻回されている。円筒部６ａの軸方向一方の端部には鍔部が配設されており、鍔部の外周縁部から軸方向に筒状のカバー部６ｂが延出されている。
【００２６】
カバー部６ｂは、第２のボビン７のカバー部７ｂと嵌合する。カバー部６ｂの内径は、第１のステータ２の第１の外側磁極部を避けるため該外側磁極部より外側に位置するように構成されており、該外側磁極部が変形したりするのを保護している。カバー部６ｂの一部には、第１のコイル４のコイル端末がからげられる端子ピン６ｃ、６ｄが一体的に成形されている。
【００２７】
第２のボビン７は、樹脂モールドにより形成されており、円筒部７ａ、カバー部７ｂ、端子ピン７ｃ、７ｄを備えている。円筒部７ａの外周には、第２のコイル５が巻回されている。円筒部７ａの軸方向一方の端部には鍔部が配設されており、鍔部の外周縁部から軸方向に筒状のカバー部７ｂが延出されている。
【００２８】
カバー部７ｂは、その内径部が第１のボビン６のカバー部６ｂの外径部と嵌合する。カバー部７ｂの内径は、第２のステータ３の第２の外側磁極部を避けるため該外側磁極部より外側に位置するように構成されており、該外側磁極部が変形したりするのを保護している。カバー部７ｂの一部には、第２のコイル５のコイル端末がからげられる端子ピン７ｃ、７ｄが一体的に成形されている。
【００２９】
第１の軸受８は、軟磁性材料から形成されており、底部８ａを備えることで内径部が貫通しない構造を有する。第１の軸受８は、第１のステータ２の穴部２ａに固定される。これにより、第１の軸受８と第１のステータ２が磁気的に接続される。また、第１の軸受８は、内径部において後述する回転軸１０の軸部１０ｃと嵌合することで、回転軸１０を回転可能に保持する。
【００３０】
また、第１の軸受８は、上記嵌合箇所において回転軸１０と磁気的に接続されることで、後述の第１の内側磁極部１０ａの一部として作用する。以上の構造により、第１の軸受８を介して第１のステータ２と回転軸１０とが磁気的に接続される。磁気抵抗が小さいので、第１コイル４により発生する磁束を流れやすくしている。
【００３１】
第２の軸受９は、軟磁性材料から形成されており、内径部が貫通した構造を有する。第２の軸受９は、第２のステータ３の穴部３ａに固定される。これにより、第２の軸受９と第２のステータ３が磁気的に接続される。また、第２の軸受９は、内径部において後述する回転軸１０の軸部１０ｄと嵌合することで、回転軸１０を回転可能に保持する。
【００３２】
また、第２の軸受９は、上記嵌合箇所において回転軸１０と磁気的に接続されることで、後述の第２の内側磁極部１０ｂの一部として作用する。以上の構造により、第２の軸受９を介して第２のステータ３と回転軸１０とが磁気的に接続される。磁気抵抗が小さいので、第２コイル５により発生する磁束を流れやすくしている。
【００３３】
回転軸１０は、軟磁性材料から形成されており、内径部１０ｅを有する中空状に構成されている。回転軸１０は、第１の内側磁極部１０ａ及び第２の内側磁極部１０ｂを有する大径の本体部と、小径の軸部１０ｃ及び軸部１０ｄとを備えている。回転軸１０は、マグネット１の内径部に接着固定され、且つ、軸部１０ｃが第１のコイル４の内周側に挿入され、軸部１０ｄが第２のコイル５の内周側に挿入される。
【００３４】
また、回転軸１０には、マグネット１に対向している第１のステータ２の第１の外側磁極部と対向した軸方向の範囲でマグネット１を挟む位置に、第１の内側磁極部１０ａが形成されている。第１の内側磁極部１０ａは、第１のコイル４への通電により、第１のステータ２の第１の外側磁極部とは反対の極に励磁される。
【００３５】
同様に、回転軸１０には、マグネット１に対向している第２のステータ３の第２の外側磁極部と対向した軸方向の範囲でマグネット１を挟む位置に、第２の内側磁極部１０ｂが形成されている。第２の内側磁極部１０ｂは、第２のコイル５により、第２のステータ３の第２の外側磁極部とは反対の極に励磁される。
【００３６】
雄ねじシャフト１１は、軟磁性材料から形成されており、その外径が回転軸１０の内径部１０ｅに係合可能な寸法に設定されている。雄ねじシャフト１１は、回転軸１０の内径部１０ｅに係合される。
【００３７】
変換部材１２は、概略円筒形状に構成されており、回転軸１０の回転運動を雄ねじシャフト１１の直線運動に変換する部材であり、雌ねじ部１２ａと内径部１２ｂを備えている。雌ねじ部１２ａは、雄ねじシャフト１１と噛合し、内径部１２ｂは、回転軸１０の軸部１０ｄの外周に固着される。これにより、変換部材１２は、回転軸１０と共に回転する。
【００３８】
回転軸補助部材１３は、円柱部１３ａと半球部１３ｂを備えている。円柱部１３ａは、回転軸１０の内径部１０ｅに係合されることにより、回転軸１０と共に回転する。回転時に、回転補助部材１３は、半球部１３ｂを介して第１の軸受８の底部８ａと接する。これにより、回転摩擦が小さくなるように構成されている。
【００３９】
次に、上記構成を有する本実施の形態のモータの動作を図１乃至図３を参照しながら説明する。
【００４０】
モータの回転軸１０が回転すると、回転軸１０の軸部１０ｄの外周に変換部材１２の内径部１２ｂが固着されているため、回転軸１０の回転と同時に変換部材１２も回転する。この時、変換部材１２の雌ねじ部１２ａと雄ねじシャフト１１が噛合しているため（図３）、回転軸１０の回転力に伴って、雄ねじシャフト１１に軸方向の推進力が発生する。その結果、雄ねじシャフト１１は軸方向に直線運動する。
【００４１】
また、雄ねじシャフト１１は、常に回転軸１０の内径部１０ｅに係合している。つまり、回転軸１０の内径部１０ｅは、雄ねじシャフト１１が軸方向（図２、図３の左右方向）に直線運動する時のガイドの役割を果たす。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータに、回転軸１０の内径部１０ｅに係合する雄ねじシャフト１１と、回転軸１０の回転運動を雄ねじシャフト１１の直線運動に変換する変換部材１２を設ける。回転軸１０と変換部材１２が係合し、変換部材１２と雄ねじシャフト１１が噛合している。その結果、回転軸１０の回転に伴い、雄ねじシャフト１１が直線運動する移動軸として動作する。移動軸である雄ねじシャフト１１が回転軸１０の内径部１０ｅに係合されているため、回転軸１０の内径部１０ｅが移動軸のガイドの役割も兼用する。
【００４３】
これにより、移動軸である雄ねじシャフト１１をガイドするための部材を別個に設けることが不要となり、部品点数を増やすことなくモータの小型化を図ることが可能となる。また、移動軸である雄ねじシャフト１１を精度良く動作させることが可能となる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの組立完成状態の構成を示す断面図である。図５は、モータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【００４５】
図４及び図５において、モータは、マグネット１、第１及び第２のステータ２、３、第１及び第２のコイル４、５、第１及び第２のボビン６、７、第１及び第２の軸受８、９、回転軸１１０、シャフト１１１、変換部材１１２を備えている。
【００４６】
本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、回転軸１０、雄ねじシャフト１１、変換部材１２、回転軸補助部材１３を備える代わりに、回転軸１１０、シャフト１１１、変換部材１１２を備える点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した第１の実施の形態（図１）の対応するものと同一なので、同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
回転軸１１０は、軟磁性材料から形成されており、内径部１１０ｅを有する中空状に構成されている。回転軸１１０は、第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部を有する大径の本体部と、小径の軸部１１０ｃ、１１０ｄとを備えている。回転軸１１０は、マグネット１の内径部に接着固定され、且つ、軸部１１０ｃが第１のコイル４の内周側に挿入され、軸部１１０ｄが第２のコイル５の内周側に挿入される。
【００４８】
また、回転軸１１０は、少なくとも、後述する変換部材１１２の雌ねじ部１１２ａと噛合う部分１１０ｆの外形部が雄ねじ形状に形成されている（以後、雄ねじ形状部１１０ｆと表記する）。尚、回転軸１１０の軸部１１０ｃの外形部と軸部１１０ｄの外形部も雄ネジ形状に形成してもよい。また、回転軸１１０の第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部の構成は上記第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００４９】
シャフト１１１は、軟磁性材料から形成されており、外径が回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合可能な寸法に設定されている。シャフト１１１は、回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合される。また、シャフト１１１は、軸方向一方の端部側が後述する変換部材１１２の内径部１１２ｂに固着される。
【００５０】
変換部材１１２は、概略円筒形状に構成されており、回転軸１１０の回転運動をシャフト１１１の直線運動に変換する部材であり、雌ねじ部１１２ａと内径部１１２ｂを備えている。雌ねじ部１１２ａは、回転軸１１０の雄ねじ形状部１１０ｆと噛合し、内径部１１２ｂは、シャフト１１１の外周に固着される。
【００５１】
次に、上記構成を有する本実施の形態のモータの動作を図４及び図５を参照しながら説明する。
【００５２】
回転軸１１０と変換部材１１２は、回転軸１１０の雄ねじ形状部１１０ｆと変換部材１１２の雌ねじ部１１２ａが噛合しているため（図５）、回転軸１１０が回転すると、変換部材１１２は軸方向に直線運動する。また、変換部材１１２の内径部１１２ｂがシャフト１１１の外周に固着されているため、変換部材１１２の移動に伴って、シャフト１１１も移動する。つまり、回転軸１１０が回転するとシャフト１１１が軸方向に直線運動する移動軸として作動する。
【００５３】
また、シャフト１１１は、常に回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合している。つまり、回転軸１１０の内径部１１０ｅは、シャフト１１１が軸方向（図４、図５の左右方向）に直線運動する時のガイドの役割を果たす。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、回転軸１１０が雄ねじ形状部１１０ｆを備えており、回転軸１１０の雄ねじ形状部１１０ｆと変換部材１１２の雌ねじ部１１２ａが噛合している。また、変換部材１１２がシャフト１１１と固着している。その結果、回転軸１１０の回転に伴い、変換部材１１２を介してシャフト１１１が軸方向に直線運動する移動軸として動作する。移動軸であるシャフト１１１が回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合されているため、回転軸１１０の内径部１１０ｅが移動軸のガイドの役割も兼用する。
【００５５】
これにより、移動軸であるシャフト１１１をガイドするための部材を別個に設けることが不要となり、部品点数を増やすことなくモータの小型化を図ることが可能となる。また、移動軸であるシャフト１１１を精度良く動作させることが可能となる。
【００５６】
［他の実施の形態］
上記第１及び第２の実施の形態では、モータ単体について説明したが、本発明のモータは、小型電子機器（撮像装置、ＭＤ等のディスクシステム）における各種機構の駆動源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１のモータの組立完成状態の構成を示す断面図である。
【図３】図２のモータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの組立完成状態の構成を示す断面図である。
【図５】図４のモータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【図６】第１の従来例に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図７】第２の従来例に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ マグネット
２ 第１のステータ（ステータ）
３ 第２のステータ（ステータ）
４ 第１のコイル（コイル）
５ 第２のコイル（コイル）
６ 第１のボビン
７ 第２のボビン
８ 第１の軸受
９ 第２の軸受
１０ 回転軸
１０ｅ 内径部
１１ 雄ねじシャフト（移動軸、雄ねじ軸）
１２ 変換部材
１２ａ 雌ねじ部
１３ 回転補助部材
１１０ 回転軸
１１０ｆ 雄ねじ形状部
１１１ シャフト（移動軸）
１１２ 変換部材
１１２ａ 雌ねじ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を直線運動に変換する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ部の回転運動を出力ロッド部の直線運動に変換する駆動装置として、リニアアクチュエータに関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、第１の従来例に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【０００４】
図６において、リニアアクチュエータのモータ部Ａは、中空状の回転シャフトＢと、この回転シャフトＢの外周に一体に形成された回転子Ｃと、回転子Ｃの外周囲に形成された固定子Ｄとから構成されている。リニアアクチュエータの出力ロッドであるボールネジ軸Ｅは、回転シャフトＢを貫通し、該回転シャフトＢの内周面全域に亘って形成されたネジ溝と鋼球Ｆを介して螺合している。従って、モータ部Ａの固定子Ｄへの通電により回転シャフトＢが回転すると、ボールネジ軸Ｅが左右方向に直線運動する。即ち、回転シャフトＢの回転運動がボールネジ軸Ｅの直線運動に変換される。
【０００５】
上記の構成では、回転シャフトＢの回転量とボールネジ軸Ｅの移動量との関係は、両者のネジのピッチにより規定される。そのため、回転量と移動量との関係が異なる別仕様のリニアアクチュエータを製造する場合には、ボールネジ軸Ｅのネジのピッチだけでなく、モータ部Ａの構成要素である回転シャフトＢのネジのピッチも変更しなければならない。それを改良するために、図７に示す構成のリニアアクチュエータが提案されている。
【０００６】
図７は、第２の従来例（特許文献１）に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【０００７】
図７において、リニアアクチュエータのモータ部１００１は、中空状の回転シャフト１００２と、回転シャフト１００２の外周面に一体に形成されたロータ１００３と、ロータ１００３の外周囲に設けられたステータ１００４とを備えている。回転シャフト１００２は、小径部１００２ａと大径部１００２ｂとを有する。大径部１００２ｂの後端の外周部には、ナット１００９、１０１０が螺合されている。これにより、ベアリング１００７のインナーが大径部１００２ｂに締着されている。
【０００８】
ナット１０１０の外側面には、ボルト１０１１を介してホルダトランス１０１２が固着されている。また、ホルダトランス１０１２の内側面には、ボルト１０１３を介して保持ブロック１０１４が固着されている。保持ブロック１０１４は、回転シャフト１００２の大径部１０２ｂの端部内に同軸状に位置しており、回転シャフト１００２の軸線上に位置する中央部位にネジナット１０１５を貫通状態に固着してある。
【０００９】
回転シャフト１００２の小径部１００２ａには、出力ロッド１０１６−１が摺動可能に挿入されている。出力ロッド１０１６−１は、後端にネジロッド１０１８が連接されている。ネジロッド１０１８は、保持ブロック１０１４のネジナット１０１５に螺合されている。
【００１０】
モータ部１００１の回転シャフト１００２が回転すると、その回転力がナット１０１０及びホルダトランス１０１２を介して保持ブロック１０１４に伝達される。その結果、保持ブロック１０１４に固着されたネジナット１０１５が回転シャフト１００２と共に回転する。ネジロッド１０１８は、回り止めブッシュ１０１７によりその回動が抑制されている。このため、ネジナット１０１５の回転に伴ってネジロッド１０１８に軸線方向の推力が発生する。その結果、出力ロッド１０１６−１が図７の左右方向に直線運動することになる。
【００１１】
上記リニアアクチュエータでは、モータ部１００１の回転シャフト１００２にネジナット手段としての機能を持たせず、保持ブロック１０１４のネジナット１０１５に同機能を持たせてある。そして、ネジナット１０１５を備えた保持ブロック１０１４は、ボルト１０１１及びホルダトランス１０１２を介して回転シャフト１００２に着脱自在に設けられている。そのため、ネジロッド１０１８及び出力ロッド１０１６−１からなる運動変換手段を、回転運動を直線運動に変換する運動変換モジュールとしてモータ部１００１から独立させることができる。
【特許文献１】特開２０００−２２０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記第１の従来例（図６）のリニアアクチュエータは、鋼球Ｆを介して回転シャフトＢの回転運動がボールネジ軸Ｅの直線運動に変換するボールネジ軸タイプの構造を有する。そのため、リニアアクチュエータを小型化するには鋼球Ｆの直径をかなり小さくする必要があり、製造上の限界がある。また、小径化した鋼球を製造できたとしても、リニアアクチュエータの性能が落ちてしまうという問題が発生する。
【００１３】
また、上記第２の従来例（図７）のリニアアクチュエータは、回転シャフト１００２の回転運動を出力ロッド１０１６−１の直線運動に変換させる、ネジロッド１０１８及び出力ロッド１０１６−１からなる運動変換手段を独立させたモジュール化している。そのため、部品点数が増加すると共に、小型化が困難であるという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、部品点数を増やすことなく小型化を図ると共に、移動軸を精度良く動作させることを可能とした駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、円筒形状のマグネットと、前記マグネットの外周面に対向する磁極部を有するステータと、前記ステータを励磁するコイルと、前記マグネットの内周側に固定される回転軸と、前記回転軸の回転運動を直線運動に変換する変換部材と、前記回転軸の回転運動に伴い前記変換部材を介して軸方向に移動する移動軸とを備え、前記回転軸は、前記移動軸が係合され前記移動軸を軸方向に案内する内径部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転軸の回転運動に伴い変換部材を介して移動軸が軸方向に移動する際に、回転軸の内径部が移動軸を軸方向に案内するガイドの役割も兼用する。これにより、移動軸を案内するための部材を別個に設けることが不要となり、部品点数を増やすことなく駆動装置の小型化を図ることが可能となる。また、移動軸を精度良く動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの構成を示す分解斜視図である。図２は、モータの組立完成状態の構成を示す断面図である。図３は、モータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【００１９】
図１乃至図３において、モータは、マグネット１、第１及び第２のステータ２、３、第１及び第２のコイル４、５、第１及び第２のボビン６、７、第１及び第２の軸受８、９、回転軸１０、雄ねじシャフト１１、変換部材１２、回転軸補助部材１３を備えている。
【００２０】
マグネット１は、円筒形状に構成されており、その外周面を円周方向にＮ分割してＳ極及びＮ極に交互に着磁された着磁部を有する。
【００２１】
第１のステータ２は、軟磁性材料から形成されており、円筒を切り欠いた形状の外筒と、中央に穴部２ａが形成されたドーナツ状の天板２ｂとから構成されている。第１のステータ２の外筒には、軸方向に延出する歯形状の第１の外側磁極部が形成されている。第１の外側磁極部は、円周方向に等間隔で形成されており、マグネット１の外周面に対向する状態に配置される。
【００２２】
第２のステータ３は、軟磁性材料から形成されており、円筒を切り欠いた形状の外筒と、中央に穴部３ａが形成されたドーナツ状の天板３ｂとから構成されている。第２のステータ３の外筒には、軸方向に延出する歯形状の第２の外側磁極部が形成されている。第２の外側磁極部は、円周方向に等間隔で形成されており、マグネット１の外周面に対向する状態に配置される。
【００２３】
第１のコイル４は、第１のボビン６に巻き付けられている。第１のコイル４への通電により、第１のステータ２の第１の外側磁極部と後述する回転軸１０の第１の内側磁極部１０ａとが反対の極に励磁される。第１のコイル４は、その外径がマグネット１の外径と略同じ寸法に設定されている。
【００２４】
第２のコイル５は、第２のボビン７に巻き付けられている。第２のコイル５への通電により、第２のステータ３の第２の外側磁極部と後述する回転軸１０の第２の内側磁極部１０ｂとが反対の極に励磁される。第２のコイル５は、その外径がマグネット１の外径と略同じ寸法に設定されている。
【００２５】
第１のボビン６は、樹脂モールドにより形成されており、円筒部６ａ、カバー部６ｂ、端子ピン６ｃ、６ｄを備えている。円筒部６ａの外周には、第１のコイル４が巻回されている。円筒部６ａの軸方向一方の端部には鍔部が配設されており、鍔部の外周縁部から軸方向に筒状のカバー部６ｂが延出されている。
【００２６】
カバー部６ｂは、第２のボビン７のカバー部７ｂと嵌合する。カバー部６ｂの内径は、第１のステータ２の第１の外側磁極部を避けるため該外側磁極部より外側に位置するように構成されており、該外側磁極部が変形したりするのを保護している。カバー部６ｂの一部には、第１のコイル４のコイル端末がからげられる端子ピン６ｃ、６ｄが一体的に成形されている。
【００２７】
第２のボビン７は、樹脂モールドにより形成されており、円筒部７ａ、カバー部７ｂ、端子ピン７ｃ、７ｄを備えている。円筒部７ａの外周には、第２のコイル５が巻回されている。円筒部７ａの軸方向一方の端部には鍔部が配設されており、鍔部の外周縁部から軸方向に筒状のカバー部７ｂが延出されている。
【００２８】
カバー部７ｂは、その内径部が第１のボビン６のカバー部６ｂの外径部と嵌合する。カバー部７ｂの内径は、第２のステータ３の第２の外側磁極部を避けるため該外側磁極部より外側に位置するように構成されており、該外側磁極部が変形したりするのを保護している。カバー部７ｂの一部には、第２のコイル５のコイル端末がからげられる端子ピン７ｃ、７ｄが一体的に成形されている。
【００２９】
第１の軸受８は、軟磁性材料から形成されており、底部８ａを備えることで内径部が貫通しない構造を有する。第１の軸受８は、第１のステータ２の穴部２ａに固定される。これにより、第１の軸受８と第１のステータ２が磁気的に接続される。また、第１の軸受８は、内径部において後述する回転軸１０の軸部１０ｃと嵌合することで、回転軸１０を回転可能に保持する。
【００３０】
また、第１の軸受８は、上記嵌合箇所において回転軸１０と磁気的に接続されることで、後述の第１の内側磁極部１０ａの一部として作用する。以上の構造により、第１の軸受８を介して第１のステータ２と回転軸１０とが磁気的に接続される。磁気抵抗が小さいので、第１コイル４により発生する磁束を流れやすくしている。
【００３１】
第２の軸受９は、軟磁性材料から形成されており、内径部が貫通した構造を有する。第２の軸受９は、第２のステータ３の穴部３ａに固定される。これにより、第２の軸受９と第２のステータ３が磁気的に接続される。また、第２の軸受９は、内径部において後述する回転軸１０の軸部１０ｄと嵌合することで、回転軸１０を回転可能に保持する。
【００３２】
また、第２の軸受９は、上記嵌合箇所において回転軸１０と磁気的に接続されることで、後述の第２の内側磁極部１０ｂの一部として作用する。以上の構造により、第２の軸受９を介して第２のステータ３と回転軸１０とが磁気的に接続される。磁気抵抗が小さいので、第２コイル５により発生する磁束を流れやすくしている。
【００３３】
回転軸１０は、軟磁性材料から形成されており、内径部１０ｅを有する中空状に構成されている。回転軸１０は、第１の内側磁極部１０ａ及び第２の内側磁極部１０ｂを有する大径の本体部と、小径の軸部１０ｃ及び軸部１０ｄとを備えている。回転軸１０は、マグネット１の内径部に接着固定され、且つ、軸部１０ｃが第１のコイル４の内周側に挿入され、軸部１０ｄが第２のコイル５の内周側に挿入される。
【００３４】
また、回転軸１０には、マグネット１に対向している第１のステータ２の第１の外側磁極部と対向した軸方向の範囲でマグネット１を挟む位置に、第１の内側磁極部１０ａが形成されている。第１の内側磁極部１０ａは、第１のコイル４への通電により、第１のステータ２の第１の外側磁極部とは反対の極に励磁される。
【００３５】
同様に、回転軸１０には、マグネット１に対向している第２のステータ３の第２の外側磁極部と対向した軸方向の範囲でマグネット１を挟む位置に、第２の内側磁極部１０ｂが形成されている。第２の内側磁極部１０ｂは、第２のコイル５により、第２のステータ３の第２の外側磁極部とは反対の極に励磁される。
【００３６】
雄ねじシャフト１１は、軟磁性材料から形成されており、その外径が回転軸１０の内径部１０ｅに係合可能な寸法に設定されている。雄ねじシャフト１１は、回転軸１０の内径部１０ｅに係合される。
【００３７】
変換部材１２は、概略円筒形状に構成されており、回転軸１０の回転運動を雄ねじシャフト１１の直線運動に変換する部材であり、雌ねじ部１２ａと内径部１２ｂを備えている。雌ねじ部１２ａは、雄ねじシャフト１１と噛合し、内径部１２ｂは、回転軸１０の軸部１０ｄの外周に固着される。これにより、変換部材１２は、回転軸１０と共に回転する。
【００３８】
回転軸補助部材１３は、円柱部１３ａと半球部１３ｂを備えている。円柱部１３ａは、回転軸１０の内径部１０ｅに係合されることにより、回転軸１０と共に回転する。回転時に、回転補助部材１３は、半球部１３ｂを介して第１の軸受８の底部８ａと接する。これにより、回転摩擦が小さくなるように構成されている。
【００３９】
次に、上記構成を有する本実施の形態のモータの動作を図１乃至図３を参照しながら説明する。
【００４０】
モータの回転軸１０が回転すると、回転軸１０の軸部１０ｄの外周に変換部材１２の内径部１２ｂが固着されているため、回転軸１０の回転と同時に変換部材１２も回転する。この時、変換部材１２の雌ねじ部１２ａと雄ねじシャフト１１が噛合しているため（図３）、回転軸１０の回転力に伴って、雄ねじシャフト１１に軸方向の推進力が発生する。その結果、雄ねじシャフト１１は軸方向に直線運動する。
【００４１】
また、雄ねじシャフト１１は、常に回転軸１０の内径部１０ｅに係合している。つまり、回転軸１０の内径部１０ｅは、雄ねじシャフト１１が軸方向（図２、図３の左右方向）に直線運動する時のガイドの役割を果たす。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータに、回転軸１０の内径部１０ｅに係合する雄ねじシャフト１１と、回転軸１０の回転運動を雄ねじシャフト１１の直線運動に変換する変換部材１２を設ける。回転軸１０と変換部材１２が係合し、変換部材１２と雄ねじシャフト１１が噛合している。その結果、回転軸１０の回転に伴い、雄ねじシャフト１１が直線運動する移動軸として動作する。移動軸である雄ねじシャフト１１が回転軸１０の内径部１０ｅに係合されているため、回転軸１０の内径部１０ｅが移動軸のガイドの役割も兼用する。
【００４３】
これにより、移動軸である雄ねじシャフト１１をガイドするための部材を別個に設けることが不要となり、部品点数を増やすことなくモータの小型化を図ることが可能となる。また、移動軸である雄ねじシャフト１１を精度良く動作させることが可能となる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの組立完成状態の構成を示す断面図である。図５は、モータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【００４５】
図４及び図５において、モータは、マグネット１、第１及び第２のステータ２、３、第１及び第２のコイル４、５、第１及び第２のボビン６、７、第１及び第２の軸受８、９、回転軸１１０、シャフト１１１、変換部材１１２を備えている。
【００４６】
本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、回転軸１０、雄ねじシャフト１１、変換部材１２、回転軸補助部材１３を備える代わりに、回転軸１１０、シャフト１１１、変換部材１１２を備える点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した第１の実施の形態（図１）の対応するものと同一なので、同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
回転軸１１０は、軟磁性材料から形成されており、内径部１１０ｅを有する中空状に構成されている。回転軸１１０は、第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部を有する大径の本体部と、小径の軸部１１０ｃ、１１０ｄとを備えている。回転軸１１０は、マグネット１の内径部に接着固定され、且つ、軸部１１０ｃが第１のコイル４の内周側に挿入され、軸部１１０ｄが第２のコイル５の内周側に挿入される。
【００４８】
また、回転軸１１０は、少なくとも、後述する変換部材１１２の雌ねじ部１１２ａと噛合う部分１１０ｆの外形部が雄ねじ形状に形成されている（以後、雄ねじ形状部１１０ｆと表記する）。尚、回転軸１１０の軸部１１０ｃの外形部と軸部１１０ｄの外形部も雄ネジ形状に形成してもよい。また、回転軸１１０の第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部の構成は上記第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００４９】
シャフト１１１は、軟磁性材料から形成されており、外径が回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合可能な寸法に設定されている。シャフト１１１は、回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合される。また、シャフト１１１は、軸方向一方の端部側が後述する変換部材１１２の内径部１１２ｂに固着される。
【００５０】
変換部材１１２は、概略円筒形状に構成されており、回転軸１１０の回転運動をシャフト１１１の直線運動に変換する部材であり、雌ねじ部１１２ａと内径部１１２ｂを備えている。雌ねじ部１１２ａは、回転軸１１０の雄ねじ形状部１１０ｆと噛合し、内径部１１２ｂは、シャフト１１１の外周に固着される。
【００５１】
次に、上記構成を有する本実施の形態のモータの動作を図４及び図５を参照しながら説明する。
【００５２】
回転軸１１０と変換部材１１２は、回転軸１１０の雄ねじ形状部１１０ｆと変換部材１１２の雌ねじ部１１２ａが噛合しているため（図５）、回転軸１１０が回転すると、変換部材１１２は軸方向に直線運動する。また、変換部材１１２の内径部１１２ｂがシャフト１１１の外周に固着されているため、変換部材１１２の移動に伴って、シャフト１１１も移動する。つまり、回転軸１１０が回転するとシャフト１１１が軸方向に直線運動する移動軸として作動する。
【００５３】
また、シャフト１１１は、常に回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合している。つまり、回転軸１１０の内径部１１０ｅは、シャフト１１１が軸方向（図４、図５の左右方向）に直線運動する時のガイドの役割を果たす。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、回転軸１１０が雄ねじ形状部１１０ｆを備えており、回転軸１１０の雄ねじ形状部１１０ｆと変換部材１１２の雌ねじ部１１２ａが噛合している。また、変換部材１１２がシャフト１１１と固着している。その結果、回転軸１１０の回転に伴い、変換部材１１２を介してシャフト１１１が軸方向に直線運動する移動軸として動作する。移動軸であるシャフト１１１が回転軸１１０の内径部１１０ｅに係合されているため、回転軸１１０の内径部１１０ｅが移動軸のガイドの役割も兼用する。
【００５５】
これにより、移動軸であるシャフト１１１をガイドするための部材を別個に設けることが不要となり、部品点数を増やすことなくモータの小型化を図ることが可能となる。また、移動軸であるシャフト１１１を精度良く動作させることが可能となる。
【００５６】
［他の実施の形態］
上記第１及び第２の実施の形態では、モータ単体について説明したが、本発明のモータは、小型電子機器（撮像装置、ＭＤ等のディスクシステム）における各種機構の駆動源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１のモータの組立完成状態の構成を示す断面図である。
【図３】図２のモータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としてのモータの組立完成状態の構成を示す断面図である。
【図５】図４のモータの一部を拡大した構成を示す断面図である。
【図６】第１の従来例に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図７】第２の従来例に係るリニアアクチュエータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ マグネット
２ 第１のステータ（ステータ）
３ 第２のステータ（ステータ）
４ 第１のコイル（コイル）
５ 第２のコイル（コイル）
６ 第１のボビン
７ 第２のボビン
８ 第１の軸受
９ 第２の軸受
１０ 回転軸
１０ｅ 内径部
１１ 雄ねじシャフト（移動軸、雄ねじ軸）
１２ 変換部材
１２ａ 雌ねじ部
１３ 回転補助部材
１１０ 回転軸
１１０ｆ 雄ねじ形状部
１１１ シャフト（移動軸）
１１２ 変換部材
１１２ａ 雌ねじ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のマグネットと、
前記マグネットの外周面に対向する磁極部を有するステータと、
前記ステータを励磁するコイルと、
前記マグネットの内周側に固定される回転軸と、
前記回転軸の回転運動を直線運動に変換する変換部材と、
前記回転軸の回転運動に伴い前記変換部材を介して軸方向に移動する移動軸とを備え、
前記回転軸は、前記移動軸が係合され前記移動軸を軸方向に案内する内径部を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記変換部材は、前記回転軸に固定されると共に、雌ねじ部を有し、
前記移動軸は、前記変換部材の前記雌ねじ部に噛合する雄ねじ軸であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記変換部材は、前記移動軸に固定されると共に、雌ねじ部を有し、
前記回転軸は、前記変換部材の前記雌ねじ部に噛合する雄ねじ部を有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項１】
円筒形状のマグネットと、
前記マグネットの外周面に対向する磁極部を有するステータと、
前記ステータを励磁するコイルと、
前記マグネットの内周側に固定される回転軸と、
前記回転軸の回転運動を直線運動に変換する変換部材と、
前記回転軸の回転運動に伴い前記変換部材を介して軸方向に移動する移動軸とを備え、
前記回転軸は、前記移動軸が係合され前記移動軸を軸方向に案内する内径部を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記変換部材は、前記回転軸に固定されると共に、雌ねじ部を有し、
前記移動軸は、前記変換部材の前記雌ねじ部に噛合する雄ねじ軸であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記変換部材は、前記移動軸に固定されると共に、雌ねじ部を有し、
前記回転軸は、前記変換部材の前記雌ねじ部に噛合する雄ねじ部を有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２１１８１０（Ｐ２００７−２１１８１０Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９６１１（Ｐ２００６−２９６１１）
【出願日】平成１８年２月７日（２００６．２．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月７日（２００６．２．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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