JP6192551B2 - モータ - Google Patents
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回転軸側凹部が形成された回転軸、および該回転軸の外周面に固定された磁石を備えたロ
ータと、前記磁石の外周面に径方向外側で対向する筒状のステータと、前記回転軸側凹部
の錐面に当接する球体、および該球体を前記錐面との間に支持する軸受部材を備えた反出
力側軸受部と、前記回転軸および前記軸受のうちの一方側部材に前記回転軸と前記球体と
が接触しようとする第1方向の付勢力を印加する付勢部材と、前記第1方向とは反対側の
第2方向への前記一方側部材の移動を制限するストッパ部と、を有し、
前記一方側部材の前記第2方向への可動距離をdとし、前記球体の半径をrとし、前記
磁石の外周面と前記ステータとの間隔をGとし、前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成
す角度をθとし、前記錐面の開口縁と前記回転軸の中心軸線との距離をRとしたとき、
前記可動距離d、前記半径r、前記間隔G、前記角度θ、および前記距離Rは、以下の
条件式1および条件式2
条件式1:R>r・cosθ+d・tanθ
条件式2:G>d・tanθ
を満たすことを特徴とする。
条件式1:R>r・cosθ+d・tanθ
を満たしている。このため、一方側部材が第2方向に最大距離(可動距離d)を移動した場合でも、錐面と球体とが接している。
条件式2:G>d・tanθ
を満たしている。このため、一方側部材が第2方向に最大距離(可動距離d)を移動し、ロータがモータ軸線に対して直交する方向に変位した場合でも、磁石の外周面とステータとの間に隙間が存在し、ロータの磁石とステータとの吸着を防止することができる。
図1は、本発明を適用したモータ1の部分断面図であり、図1(a)、(b)は、モータ1全体の部分断面図、およびステータ10が構成されている部分の部分断面図である。
出力側軸受部1aでは、フレーム11の第2板部112に軸受部材18が保持されており、回転軸2の出力側L1の端部2rは、軸受部材18の筒部181において反出力側L2に向けて開口する有底の凹部182の内側に嵌って、ラジアル方向およびスラスト方向で回転可能に支持されている。軸受部材18は、筒部181がフレーム11の第2板部1
12に形成された穴116を貫通した状態で第2板部112の反出力側L2の面に当接する大径部184を有しており、軸受部材18は、大径部184によって出力側L1への移動が規制されている。また、回転軸2の出力側L1の端部2rは、先端が半球状に加工されている。
反出力側軸受部1bには、スライド軸受からなる軸受部材7と、軸受部材7をモータ軸線L0方向に移動可能に支持する筒状の軸受ホルダ8と、軸受部材7を回転軸2の出力側L1に向けて付勢する板バネ部95(付勢部材)を備えた板状部材9とを有している。また、回転軸2と軸受部材7との間には、鋼球からなる球体6が配置されている。
ロータ4において、回転軸2の出力側L1はステータ10から突出しており、回転軸2のステータ10から突出した部分2gの外周面にはリードスクリュー2aが形成されている。リードスクリュー2aは、たとえば、光ピックアップ装置等の被移動体と螺合して被移動体を直動させる。本形態において、回転軸2においてステータ10から出力側L1に突出した部分2gの外径は、ステータ10の内側に位置する部分の外径より大である。
ステータ10は、モータ軸線L0方向で重ねて配置された第1ステータ組12および第2ステータ組13を備えている。本形態では、第1ステータ組12が反出力側L2に配置され、第2ステータ組13が出力側L1に配置されている。
側端面を構成する端板部171と、ボビン15等を径方向外側で覆う側板部172とを備えている。第1ケース17において端板部171には、軸受部材7が貫通する開口部175が形成されている。
図2は、本発明を適用したモータ1の反出力側軸受部1b等の説明図であり、図2(a)、(b)は、反出力側軸受部1b等の断面図、および反出力側軸受部1b等の寸法関係を示す説明図である。
部位であり、軸受側凹部72は、球体6を支持する部位である。
軸受ホルダ8は、金属材料で形成されている。また、軸受ホルダ8は、金型を用いたダイカスト加工等によって形成されている。軸受ホルダ8は、扁平な略直方体状に形成されている。軸受ホルダ8には、モータ軸線L0方向に貫通する円形の貫通孔81が形成されており、軸受ホルダ8は、貫通孔81の内周面81cで軸受部材7の大径部分7aをモータ軸線L0方向へ移動可能に支持している。軸受ホルダ8は、第1ケース17の端板部171に反出力側L2で隣接する位置に配置されており、第1ケース17の外部に配置されている。本形態において、軸受ホルダ8は、端板部171の反出力側L2の面に固定されている。具体的には、軸受ホルダ8は、溶接によって、端板部171に固定されている。本形態では、プロジェクション溶接によって、軸受ホルダ8が端板部171に固定されている。
板状部材9は、軸受ホルダ8の反出力側L2に固定されている。板状部材9は、軸受ホルダ8の反出力側L2の面に重なる底板部91と、底板部91の端部から出力側L1に折り曲げられた複数の側板部92とを有しており、複数の側板部92のうち、相対向する一組の側板部92によって、板状部材9が軸受ホルダ8に固定されている。
つきが抑制されている。
このように構成したモータ1においては、回転軸2にリードスクリュー2aが形成されているため、回転軸2が回転すると、回転軸2に加わる径方向の側圧によって、回転軸2に反出力側L2への負荷が加わることがある。また、回転している回転軸2に衝撃が加わって、回転軸2に反出力側L2の負荷が加わることもある。また、モータ1の停止中においても、回転軸2に衝撃が加わって、回転軸2に反出力側L2への負荷が加わることもある。その結果、図4を参照して説明したように、軸受部材7が反出力側L2に変位し、回転軸2が球体6を介して軸受部材7によって支持されている状態が解除されると、回転軸2には、回転軸2の中心軸線Lsとモータ軸線L0方向とが傾くような変位が発生する。その際の軸受部材7の反出力側L2への可動距離をd(mm)とすると、可動距離dは、軸受部材7の反出力側L2に位置する環状の突起77と板状部材9の底板部91(ストッパ部)の間隔に相当する。
条件式1:R>r・cosθ+d・tanθ
条件式2:G>d・tanθ
を満たすように設定してある。このため、軸受部材7が反出力側L2(第2方向)に可動距離dを移動した際に回転軸2が傾いても、図4(b)に示すように、錐面2hが球体6と接しているとともに、磁石3の外周面3cがステータ10と離間した状態が位置される。従って、磁石3の外周面3cとステータ10の内周面10cとの間隔を過度に広く設定しなくても、ロータ4が回転不能となる事態の発生を抑制することができる。また、回転軸2が傾いても、回転軸2への負荷がなくなったときには、図4(a)に示す状態に復帰する。
図3は、本発明を適用したモータ1においてロータ4がモータ軸線L0に対して直交する方向に変位した様子を示す説明図であり、図3(a)、(b)は、ロータ4がモータ軸線L0に対して直交する方向に変位した様子の断面図、およびロータ4がモータ軸線L0に対して直交する方向に変位したときの各寸法関係を示す説明図である。
軸線L0と回転軸2の中心軸線Lsとがなす角度αが小さいことから、図3(a)に示す
ように、回転軸2がモータ軸線L0に直交する方向に変位するものと見做し、軸受部材7
が反出力側L2(第2方向)に可動距離dを移動した際に回転軸2が傾いても、回転軸2
が回転でき、回転軸2への負荷がなくなったときには、図4(a)に示す状態に復帰する
条件を検討した。
Δx=d・tanθ
により求まる。
距離(P1−P)=r・cosθ
で求まることから、回転軸2が移動した後、回転軸2の錐面2hが球体6と接する位置(点Q′)と、一点鎖線2h′との距離(P1−P′)は、下式
距離(P1−P′)=距離(P1−P)+Δx
=r・cosθ+d・tanθ
で求まる。
条件式1:R>r・cosθ+d・tanθ
を満たせばよいことになる。また、後者の条件2を満たすには、
条件式2:G>d・tanθ
を満たせばよいことになる。
rを0.5mmとし、回転軸2の中心軸線Lsと錐面2hとが成す角度θを30°とした
場合、球体6の錐面2hの開口縁と回転軸2の中心軸線Lsとの距離R(mm)、および
磁石3の外周面3cとステータ10の内周面10cとの間隔G(mm)は、以下の条件と
なる。
条件式1:R>r・cosθ+d・tanθ
=0.5×0.866+0.16×0.577
=0.525
条件式2:G>d・tanθ
=0.16×0.577
=0.0923
mm以上であればよい。また、磁石3の外周面3cとステータ10の内周面10cとの間
隔G(mm)は、0.0923mm以上であればよい。この場合、可動距離dは、間隔G
の1.73倍に設定した条件となる。このように、本形態によれば、上記の条件式1、2
を満たせばよいので、磁石3の外周面3cとステータ10の内周面10cとの間隔Gを過
度に広く設定する必要がないので、大きなトルクを得ることができる。
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
1a 出力側軸受部
1b 反出力側軸受部
2 回転軸
2c 回転軸の外周面
2e 回転軸の端部
2f 回転軸側凹部
2h 錐面
3 磁石
3c 磁石の外周面
4 ロータ
5 コイル
6 球体
7 軸受部材
8 軸受ホルダ
9 板状部材
10 ステータ
10c ステータの内周面
81 貫通穴
91 底板部(ストッパ部)
95 板バネ部(付勢部材)
L0 モータ軸線
Ls 回転軸の中心軸線
L1 出力側
L2 反出力側
Claims (5)
- 反出力側の端部に断面V字形状の回転軸側凹部が形成された回転軸、および該回転軸の
外周面に固定された磁石を備えたロータと、
前記磁石の外周面に径方向外側で対向する筒状のステータと、
前記回転軸側凹部の錐面に当接する球体、および該球体を前記錐面との間に支持する軸
受部材を備えた反出力側軸受部と、
前記回転軸および前記軸受のうちの一方側部材に前記回転軸と前記球体とが接触しよう
とする第1方向の付勢力を印加する付勢部材と、
前記第1方向とは反対側の第2方向への前記一方側部材の移動を制限するストッパ部と
、
を有し、
前記一方側部材の前記第2方向への可動距離をdとし、前記球体の半径をrとし、前記
磁石の外周面と前記ステータとの間隔をGとし、前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成
す角度をθとし、前記錐面の開口縁と前記回転軸の中心軸線との距離をRとしたとき、
前記可動距離d、前記半径r、前記間隔G、前記角度θ、および前記距離Rは、以下の
条件式1および条件式2
条件式1:R>r・cosθ+d・tanθ
条件式2:G>d・tanθ
を満たすことを特徴とするモータ。 - 前記一方側部材は、前記軸受部材であり、
前記反出力側軸受部は、前記軸受部材を軸線方向に移動可能に支持する貫通孔を備えた軸受ホルダを有し、
前記付勢部材は、前記軸受部材を前記第1方向としての出力側に向けて付勢し、
前記ストッパ部は、前記第2方向としての反出力側への前記軸受部材の移動を制限していることを特徴とする請求項1に記載のモータ。 - 前記付勢部材は、前記軸受部材の中心部分から径方向にずれた位置に当接していることを特徴とする請求項2に記載のモータ。
- 前記可動距離dは、前記間隔Gの1.5倍から1.6倍であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のモータ。
- 前記回転軸の中心軸線と前記錐面とが成す角度θが45°以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のモータ。
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