JPH0886310A - 小型モータの軸受構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジアル振動抑制及び摩擦損失低減が図れる
小型モータの軸受構造を提供する。 【構成】 小型モータの軸受構造において、ロータ２０
の一端部２１は円筒状先端縁部２１ａと半球面状先端頂
部２１ｂとからなり、軸受３０には断面直径が先端縁部
２１ａの断面直径より５μｍ〜１５μｍの範囲で大きい
円筒状に切り欠かれた凹部３１が形成され、先端縁部２
１ａは凹部３１に嵌挿され、先端頂部２１ｂが凹部３１
の内奥面３１ａと点接触するとともに先端縁部２１ａの
外周部２１ｃが凹部３１の内周部３１ｂと軸方向の長さ
が１００μｍ〜５００μｍの範囲で線接触する。また、
軸受３１は含油燒結軸受でもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カメラのオートフォ
ーカス駆動用モータなどとして使用される小型モータの
軸受構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラのオートフォーカス駆動などに使
用される小型モータとして代表的な送りネジ付きステッ
ピングモータの構造を図３に示している。図３におい
て、ステータ１は２つのクローポール形ヨークユニット
５と６とで構成され、ステータ１の内周部にはロータ軸
２の円筒形永久磁石２ａが回転自在に配設されている。
永久磁石２ａは長いロータ軸２の一端側、即ち図示の場
合は右端側に取付けられており、ロータ軸２の他端側、
即ち図示の場合は左端側には送りネジ部２ｂが形成され
ている。この送りネジ部２ｂには、例えば、ビデオカメ
ラのオートフォーカス用の駆動部が螺合されて、ステッ
ピングモータの駆動によって送りネジ部２ｂに沿って図
の左右に移動するようになっている。

【０００３】図３における右側のヨークユニット６の右
端面には板バネ部品７が配設され、溶接によってヨーク
ユニット６に固着されている。板バネ部品７の中央部は
ロータ軸２の右端面のスチールボール８（スラスト軸
受）に当接し、ロータ軸２を常時左側へ押圧している。
左側のヨークユニット５の左端面には正面プレート４が
取り付けられており、この正面プレート４に断面略Ｕ字
状の支持フレーム３が固着されている。この支持フレー
ム３の右側の垂直壁及び正面プレート４を貫通してすべ
り軸受３ａが設けられ、また支持フレーム３の左側の垂
直壁には凹形状の軸受３ｂが取付けられ、これら軸受３
ａ，３ｂによって長いロータ軸２の中間部分と先端部分
が回転自在に支持されている。

【０００４】凹形状の軸受３ｂには複数個のスチールボ
ール３ｃ，…が嵌入される一方、ロータ軸２の左端部に
はスチールボール装着孔２ｃが形成されて、このスチー
ルボール装着孔２ｃにはスチールボール２ｄが嵌入され
ている。

【０００５】スチールボール３ｃ，…に対してスチール
ボール２ｄを接触させるようにすることにより、軸受３
ｂはこれらスチールボール３ｃ，…及び２ｄを介してロ
ータ軸２の左端部を回転自在に支持している。

【０００６】上述した軸受構造にあっては、軸受３ｂ及
びスチールボール３ｃ，…、２ｄが高価であるとともに
部品点数が多くなることから、コストダウンの障害とな
る問題があった。

【０００７】また、ロータ軸２が回転してスチールボー
ル３ｃ，…、２ｄが転動すると、軸受３ｂとスチールボ
ール３ｃ…、スチールボール３ｃ，…、２ｄ同士及びス
チールボール２ｄとスチールボール装着孔２ｃとの摩擦
による摩擦損失が生じるとともに及び摩擦音が発生する
という問題があった。

【０００８】特に音声録音機能が付加されたビデオカメ
ラのオートフォーカスの駆動等に用いられる場合には、
この摩擦音が録音されてしまうという不具合が問題とな
る。

【０００９】これらの問題を解決するために、図４に示
すようにスチールボールを用いない軸受構造が実用化さ
れている。

【００１０】図４に示す軸受構造にあっては、ロータ軸
１０をスチールボール等を介さずに軸受１１で支持して
いる。

【００１１】このロータ軸１０の軸受３ｂに嵌合する軸
端部１０ａは円筒状の先端縁部１０ｂと半球面状の先端
頂部１０ｃとから構成されている。

【００１２】軸受１１には略半球面状の嵌合孔１１ａが
形成されており、この略半球面に対してロータ軸１０の
先端頂部１０ｃがグリースを介して当接してロータ軸１
０のスラスト荷重を支持するようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような軸受構造に
あっては、ロータ軸１０のスラスト荷重は支持している
ものの、軸受１１の略半球面とロータ軸１０の外周との
間にはラジアル方向に比較的大きな空隙（例えば、ｄ１
＊２＝２００μｍ）があるため、ラジアル荷重を安定的
に支持できずロータ軸１０の回転時にラジアル振動が発
生してしまうという問題があった。

【００１４】特にロータ軸が軸方向に長い送りネジで構
成されてカメラのオートフォーカスの駆動等に用いられ
る場合には、上記ラジアル振動が発生するとロータ軸先
端のラジアル方向の振れ幅が大きくなるため上記駆動の
精度が低下してしまいフォーカス合わせに誤差が生じて
しまため、ピントがズレてしまうという問題が生ずる。

【００１５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、ラジアル振動を抑制すると
ともに摩擦損失低減が図れる小型モータの軸受構造を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、小型モータ本体を取付けたロータ軸を支
持フレームに設けた軸受によって回転自在に支承してな
る小型モータの軸受構造において、前記ロータの前記一
端部は円筒状の先端縁部と半球面状の先端頂部とからな
り、前記一端部を支承する軸受には断面直径が前記ロー
タ軸の前記先端縁部の断面直径より５μｍ〜１５μｍの
範囲で大きい円筒状に切り欠かれた凹部が形成され、前
記ロータ軸の前記先端縁部は前記軸受の前記凹部に嵌挿
されて、前記先端頂部が前記凹部の内奥面と点接触する
とともに前記先端縁部の外周部が前記凹部の内周部と軸
方向の長さが１００μｍ〜５００μｍの範囲で線接触し
てなるのである。

【００１７】前記軸受は含油プラスチック軸受であるこ
とが好ましい。

【００１８】また好ましくは、前記軸受は含油燒結軸受
でなるのである。

【００１９】

【作用】本発明の小型モータの軸受構造によれば、前記
先端縁部の外周部が前記凹部の内周部と線接触すること
から、スラスト方向だけでなくラジアル方向の荷重も支
持することができ、ラジアル振動を抑制することができ
る。

【００２０】断面直径が前記ロータ軸の前記先端縁部の
断面直径より５μｍ〜１５μｍの範囲で大きい円筒状に
切り欠かれた凹部に対して、前記ロータ軸の前記先端縁
部が嵌挿され、且つ前記先端頂部が前記凹部の内奥面と
点接触するとともに前記先端縁部の外周部が前記凹部の
内周部と軸方向の長さが１００μｍ〜５００μｍの範囲
で線接触するので、前記ロータ軸の前記一端部と前記凹
部との接触面積を極めて小さくすることができ、摩擦損
失低減が図れる。

【００２１】前記軸受が含油プラスチック軸受である場
合には、前記軸受に含まれた油により前記ロータ軸の前
記一端部と前記凹部との摩擦を低減できるため、摩擦損
失をさらに低減できるとともにこの摩擦による騒音も低
減することができる。

【００２２】前記軸受が含油燒結軸受である場合には、
軸受に含まれた油により前記ロータ軸の前記一端部と前
記凹部との摩擦を低減できるため、摩擦損失をさらに低
減できるとともにこの摩擦による騒音も低減することが
できる。さらに、前記軸受を燒結軸受としたことにより
耐熱性を向上できるとともに長寿命化が図れる。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の好適な一実施例による送りネ
ジ付きステッピングモータの軸受構造を示しており、図
２は図１の軸受構造を備えた送りネジ付きステッピング
モータ全体を示している。本実施例では、図１の軸受構
造以外の部分は基本的に図３の従来のステッピングモー
タと同じであり、それら同一部分については同一の符号
を付し、その説明は省略する。

【００２４】図１、２に示すように、送りネジ部２０ｂ
が形成された直径約１０mmのロータ軸２０の一端には軸
端部２１が一体形成されるとともに軸受３０には円筒状
凹部３１が切り欠き形成されて、軸端部２１が凹部３１
に回転自在に嵌挿されている。

【００２５】この軸端部２１はロータ軸２０に対して同
軸の円筒状先端縁部２１ａと半球面状の先端頂部２１ｂ
とからなる。

【００２６】軸受３０の凹部３１は、ロータ軸２０の軸
心に対して垂直に断面した場合の断面直径がロータ軸２
０の先端縁部２１ａの断面直径より大きく形成されて、
これら断面直径のギャップは５μｍ〜１５μｍの範囲と
している。そして、先端縁部２１ａの外周部２１ｃが凹
部３１の内周部３１ｂと線接触しており、その線接触の
範囲として軸方向の長さｄを１００μｍ〜５００μｍと
している。

【００２７】軸端部２１の先端頂部２１ｂは、その半球
面の頂点２１ｄにおいて凹部３１の内奥面３１ａと点接
触している。

【００２８】ここで、軸端部２１の外周部２１ｃと線接
触する凹部３１の内周部３１ｂと軸方向の接触長を１０
０μｍ〜５００μｍの範囲としているが、１００μｍよ
り小さくすると、接触長が小さくなり過ぎラジアル方向
の耐荷重能力が低下してラジアル振動が発生してしまう
一方、５００μｍより大きくすると、軸受３０と軸端部
２１との接触面積が大きくなり摩擦損が大きくなるため
である。

【００２９】さらに、前述した軸受３０の凹部３１と軸
端部２１の先端縁部２１ａとの断面直径のギャップは５
μｍ〜１５μｍの範囲としているが、５μｍより小さく
すると、外周部２１ｃと内周部３１ｂとが接触しやすく
なり摩擦損が大きくなる一方、１５μｍより大きくする
と、この大きなギャップによりラジアル方向にガタが生
じてラジアル振動が発生してしまうためである。

【００３０】なお、軸端部２１の外周部２１ｃと凹部３
１の内周部３１ｂとの軸方向の接触長を１００μｍ〜５
００μｍの範囲の長さにするにあたって、凹部３１の内
周端縁部をテーパ状に切り欠いて面取部３１ｃを形成し
てもよい。

【００３１】この面取部３１ｃにより、軸受２０を軸方
向に短小にすることなく長くでき充分な強度を確保でき
るため、ロータ軸２０のラジアル荷重を充分に支持でき
る。

【００３２】以上の構成において、ロータ軸２０が回転
すると、先端縁部２１ａの外周部２１ｃが凹部３１の内
周部３１ｂと線接触するため、ラジアル方向の荷重が支
持され、ラジアル振動が抑制される。

【００３３】断面直径の前記ギャップが５μｍ〜１５μ
ｍの範囲でロータ軸２０の先端縁部２１ａが軸受３０の
凹部３１に嵌挿され、且つ先端頂部２１ｂが凹部３１の
内奥面３１ａと点接触するとともに先端縁部２１ａの外
周部２１ｃが凹部３１の内周部３１ｂと軸方向の長さが
１００μｍ〜５００μｍの範囲で線接触するので、ロー
タ軸２０の軸端部２１と凹部３１との接触面積を極めて
小さくすることができ、摩擦損失が低減する。

【００３４】また、軸受３０を高潤滑性含油ポリアセタ
ール（ＮＴＮ精密樹脂株式会社製「セルフローＡ」、
「セルフローＦ」）などの含油プラスチック軸受とした
場合には、軸受３０に含まれた油が滲出してロータ軸２
０の軸端部２１と凹部３１との摩擦を低減できるため、
摩擦損失がさらに低減されとともにこの摩擦による騒音
も低減される。

【００３５】さらに、軸受３０を含油燒結軸受とした場
合には、軸受３０に含まれた油が滲出してロータ軸２０
の軸端部２１と凹部３１との摩擦を低減できるため、摩
擦損失がさらに低減されるとともにこの摩擦による騒音
も低減される。さらに、軸受２０を燒結軸受としたこと
により、ロータ軸２０の回転時に発生する熱に対して耐
久性が向上するとともに長寿命化が図れる。

【００３６】なお、軸受３０は含油されていない材質で
もよく、無含油のポリアセタールやテフロンなどの樹脂
軸受でもよい。この場合には、コスト低減が図れる。

【００３７】また、軸受３０の凹部３１にグリースを塗
布して潤滑性を確保しても良い。

【００３８】さらにまた、軸受３０の内奥面３１ａの形
状は平面あるいは曲面でもよく、軸端部２１の先端頂部
２１ｂが内奥面３１ａと点接触していればよい。内奥面
３１ａを曲面とする場合には、その曲率半径をロータ軸
２０の先端頂部２１ｂの曲率半径より大きくして上記点
接触を確保するようにする。

【００３９】

【発明の効果】本発明の小型モータの軸受構造によれ
ば、スラスト方向だけでなくラジアル方向の荷重も支持
することができるため、ラジアル振動を抑制できる。

【００４０】前記ロータ軸の前記一端部と前記凹部との
接触面積を極めて小さくすることができるため、摩擦損
失低減が図れる。

【００４１】前記軸受が含油プラスチック軸受である場
合には、摩擦損失をさらに低減できるとともにこの摩擦
による騒音も低減することができる。

【００４２】前記軸受が含油燒結軸受である場合には、
摩擦損失をさらに低減できるとともにこの摩擦による騒
音も低減することができる。さらに、耐熱性を向上でき
るとともに長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る小型モータの軸受構造を示す断面
図である。

【図２】本発明に係る軸受構造を備えた送りネジ付きス
テッピングモータを示す断面図である。

【図３】従来の軸受構造を備えた送りネジ付きステッピ
ングモータを示す断面図である。

【図４】従来の小型モータの軸受構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ステータ ２１ 軸端部 ２ａ 永久磁石 ２１ａ 先端縁
部 ３ 支持フレーム ２１ｂ 先端頂
部 ３ａ 軸受 ２１ｃ 外周部 ４ 正面プレート ２１ｄ 頂点 ５，６ ヨークユニット ３０ 軸受 ７ 板バネ部品 ３１ 凹部
（軸受３０の） ８ スチールボール ３１ａ 内奥面 ２０ ロータ軸 ３１ｂ 内周部 ２０ｂ 送りネジ部 ３１ｃ 面取部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小型モータ本体を取付けたロータ軸を支
   持フレームに設けた軸受によって回転自在に支承してな
   る小型モータの軸受構造において、該ロータの該一端部
   は円筒状の先端縁部と半球面状の先端頂部とからなり、
   該一端部を支承する該軸受には断面直径が該ロータ軸の
   該先端縁部の断面直径より５μｍ〜１５μｍの範囲で大
   きい円筒状に切り欠かれた凹部が形成され、該ロータ軸
   の該先端縁部は該軸受の該凹部に嵌挿されて、該先端頂
   部が該凹部の内奥面と点接触するとともに該先端縁部の
   外周部が該凹部の内周部と軸方向の長さが１００μｍ〜
   ５００μｍの範囲で線接触してなることを特徴とする小
   型モータの軸受構造。
2. 【請求項２】 前記軸受は含油プラスチック軸受でなる
   ことを特徴とする請求項１記載の小型モータの軸受構
   造。
3. 【請求項３】 前記軸受は含油燒結軸受でなることを特
   徴とする請求項１記載の小型モータの軸受構造。