特開 2024-158119 ステッピングモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158119

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】ステッピングモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 37/14 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

H02K37/14 535M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073058

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】新谷 直樹

(72)【発明者】

【氏名】小幡 修平

(72)【発明者】

【氏名】川島 琴司

(72)【発明者】

【氏名】新井 忠

(57)【要約】

【課題】モータ外部への磁束漏れを低減する。
【解決手段】周方向に交互に配設された第一の櫛歯を有するインヨーク７、８と、第一の櫛歯間に配置される第二の櫛歯を有するアウトヨーク３、４と、インヨーク７、８とアウトヨーク３、４との間に配置された励磁コイル５、６を有するステータ１６と、ステータ１６内部に配設されるとともに、その周面が異なる極に交互に着磁されたマグネット９を有するロータ１７と、ロータ１７を回転自在に支持する軸受２と、軸受２の端部に設けられた押さえ板１とを備え、押さえ板１が磁性体からなることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に交互に配設された第一の櫛歯を有するインヨークと、前記第一の櫛歯間に配置される第二の櫛歯を有するアウトヨークと、前記インヨークと前記アウトヨークとの間に配置された励磁コイルを有するステータと、
前記ステータ内部に配設されるとともに、その周面が異なる極に交互に着磁されたマグネットを有するロータと、
前記ロータを回転自在に支持する軸受と、
前記軸受の端部に設けられた押さえ板と
を備え、
前記押さえ板が磁性体からなることを特徴とするステッピングモータ。

【請求項2】

前記押さえ板は、前記アウトヨークとその周縁部において接触していることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。

【請求項3】

前記軸受に保持され、前記ロータの回転軸となるシャフトを有し、
前記押さえ板は、前記シャフトの端部を覆っていることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。

【請求項4】

前記押さえ板は、貫通穴を有することを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。

【請求項5】

前記軸受に保持され、前記ロータの回転軸となるシャフトを有し、
前記シャフトは非磁性体からなることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータ内で回転するシャフトとマグネットを有するロータと、そのロータのスラスト方向に位置規制する押さえ板を備えたステッピングモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のモータにおいて、ステータ内のロータの凹部に設けられたコイルバネによってロータがスラスト方向に付勢され、モータの回転時にシャフトがスラスト方向に暴れることでたたき音が発生することがあった。これに対し、例えば特許文献１に開示されているように、ロータをスラスト方向に位置規制する押さえ板が使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１４７２７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、押え板が非磁性体であると、モータ内部から発生する磁束がスラスト方向に漏れやすく、例えばカメラ内で使用されるセンサが近接して配置された場合には、ノイズとなってしまう可能性があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記を鑑み、本発明に係るステッピングモータは、
周方向に交互に配設された第一の櫛歯を有するインヨークと、前記第一の櫛歯間に配置される第二の櫛歯を有するアウトヨークと、前記インヨークと前記アウトヨークとの間に配置された励磁コイルを有するステータと、
前記ステータ内部に配設されるとともに、その周面が異なる極に交互に着磁されたマグネットを有するロータと、
前記ロータを回転自在に支持する軸受と、
前記軸受の端部に設けられた押さえ板と
を備え、
前記押さえ板が磁性体からなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、モータ外部に漏れる磁束を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施例１に係るステッピングモータの断面図

【図2】本発明の実施例１に係るステッピングモータの分解斜視図

【図3】本発明の実施例２に係るステッピングモータの断面図

【図4】本発明の実施例５に係るステッピングモータの上面図

【図5】本発明の実施例６に係るステッピングモータの上面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

（実施例１）
以下、本発明の実施例１に係るステッピングモータの一例であるモータＭについて説明する。モータＭは、ＰＭ（Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型ステッピングモータであり、図１はその構造を示す断面図である。また、図２はモータＭの分解斜視図であり、以下の説明においては少なくともいずれかの図面に記載された構成について説明する。

【0009】

モータＭは、非磁性体からなるシャフト１０（回転軸）を含むロータ１７がステータ１６内部に排泄され、ステータ１６に対し回転自在に支持されることで構成されている。ロータ１７はシャフト１０と、その周面が周方向に交互に異なる極に着磁されたマグネット９から構成される。

【0010】

その周囲には、インヨーク７、８と励磁コイル５、６とアウトヨーク３、４から構成されるステータ１６が配置される。

【0011】

マグネット９の周囲には、軟磁性材からなり周方向に交互に配設された複数の櫛歯を有するインヨーク７、８が配置される。

【0012】

インヨーク７、８の径方向外周側には、軟磁性材からなり周方向に交互に配設された複数の櫛歯を有するアウトヨーク３、４が設けられている。

【0013】

励磁コイル５、６は、インヨーク７、８とアウトヨーク３、４の間に配置され、電流が印可されると磁界を発生し、インヨーク７、８とアウトヨーク３、４を励磁させる。

【0014】

シャフト１０の出力側とは反対側の端部側（後端側）には、樹脂で形成された後端軸受２が設けられている。後端軸受２は、その外径とアウトヨーク３、４の内径とで同軸位置決めされた中空円筒型であり、シャフト１０を回転可能に保持している。

【0015】

ロータ１７は、各ヨークに設けられた櫛歯と所定のギャップを介してステータ１６内に同軸関係に配設されている。

【0016】

先端軸受１４は、モータＭを装置に取り付けるための取付板であるフランジ１５にカシメ固定され、その軸受カシメ部１４Ａがアウトヨーク４の複数の櫛歯間に設けられた５カ所の切欠き部４Ｂ（図２参照）に対応する周方向位置５カ所に設けられており、アウトヨーク４の内径と先端軸受１４の外径の嵌合にて位置決めされている。

【0017】

先端軸受１４のマグネット９との対向面にはコイルバネ設置用の凹部１９が設けられており、この凹部１９内に設けられたワッシャ１３とマグネット端面に設けられたワッシャ１１に挟まれるようにコイルバネ１２が設けられており、その付勢力によってマグネット９がモータＭの後端側に付勢され、ロータ１７全体が押さえ板１側に付勢されている。すなわち、押さえ板１によってロータ１７の軸方向における位置決めがなされ、押さえ板１と後端部が球面に形成されたシャフト１０とが常に点接触した状態となっている。

【0018】

以上説明した構成において、励磁コイル５、６が通電されると、インヨーク７、８とアウトヨーク３、４が励磁されて各櫛歯が誘磁され、マグネット９の着磁極と反発・吸引してトルクが発生する。励磁コイル５、６の通電に従ってロータ１７が回転移動されて、シャフト１０から外部に駆動力を伝達する。

【0019】

その際、励磁コイル５、６及びマグネット９から発生する磁束がモータＭのシャフト１０の軸線を中心として、スラスト方向に向き、磁束がモータより外側に漏れようとする。シャフト１０及び後端軸受２の抜け止め、位置規制を目的として使用している押さえ板１は、アウトヨーク３の端部に例えばレーザ溶接などの手段で固着されており、少なくともアウトヨーク３の内径（マグネット外径）より大きい径を平面で覆っている構成となるよう配置されている。押さえ板１は磁性体により構成されているため、モータＭ内部からシャフト１０などを通ってモータスラスト方向にモータＭの外部に流れ出ようとする磁束が、押さえ板１からアウトヨーク３を伝ってモータ内部に還元されるため、モータＭの外部に流れ出ようとする磁束の漏れを低減することができる。これによりカメラなどの精密機器に搭載された場合に、モータＭ周囲に配置されるセンサなどへの磁束漏れによるノイズ影響を低減できる。

【0020】

（実施例２）
以下、本発明の実施例２に係るモータＭについて説明する。本実施例において実施例１と基本的に同じ構成は同じ符号を用いるとともに説明を省略し、相違点についてのみ説明する。本実施例は、実施例１のモータＭにおける非磁性体からなるシャフト１０をステンレス等の磁性体からなるシャフトへと変更したものである。シャフトを磁性体とすることで、実施例１よりもシャフトを伝って外部へ流れ出る磁束が生じやすくなるが、シャフト後端を磁性体の押さえ板１で遮蔽しているため、流れ出る磁束をモータＭ近傍に留めることができている。そのため、カメラなどの精密機器に搭載された場合に、実施例１同様に、モータＭ周囲に配置されるセンサなどへの磁束漏れによるノイズ影響を低減できる。

【0021】

（実施例３）
以下、本発明の実施例３に係るモータＭについて説明する。本実施例において実施例１と基本的に同じ構成は同じ符号を用いるとともに説明を省略し、相違点についてのみ説明する。図３は本実施例に係るモータＭの構造を示す説明図である。本実施例は、実施例１における押さえ板１のシャフトを受ける部分（中央部）に、シャフト径以上で軸受２２の径以下の大きさの貫通穴２１ａを設けた押さえ板２１へ変更したものである。

【0022】

実施例１とは異なり、本実施例ではコイルバネ１２によって押さえ板２１側に付勢されたロータ１７を突き当てて軸方向の位置決めをするために、マグネット９と後端軸受２２との間に少なくとも１枚以上のワッシャ１８が配置されており、マグネット９を面接触させる構造としている。ワッシャ１８はマグネット９と一体に回転するようにロータ１７の一部として設けられていてもよく、その場合、ワッシャ１８と後端軸受２２の接触部分には接触面積を調整（低減）するための構造が設けられていることが好ましい。本実施例はこのように構成されており、接触面積を調整するための構造として、樹脂で成形された後端軸受２２のワッシャ１８側の面に、同心円状の複数のリブが設けられており、そのリブの部分のみでワッシャ１８と摺接するようになっている。

【0023】

なお、シャフト３０には実施例１と同様に非磁性体を用いている。ロータ１７とステータ１６を面接触させることで、点接触する実施例１に比べてロータ１７とステータ１６の摩擦力が増大しており、通電ＯＦＦ時にディテントトルクなどの影響を受けてもロータ１７の回転位置ずれが発生するのを防止することができる。これにより、例えばカメラ内の光量絞り装置に本実施例のモータＭを搭載した場合、カメラ本体側で通電ＯＦＦ（省電力化）にしてもモータＭが回転しないため、光量の変化のない絞り装置を実現できる。

【0024】

この構成において、シャフト３０に対応する中央部に貫通穴２１ａが設けられた磁性体の押さえ板２１を用いることで、貫通穴２１ａを通る磁束が生じるものの、概ね実施例１同様に磁束漏れを低減できるため、結果的に通電ＯＦＦ時の角度ずれのない特性に加え、カメラ側のセンサに影響のないモータを提供することができる。なお、押さえ板２１の貫通穴２１ａはシャフト３０と干渉しない最小限の径にしておくことが好ましい。

【0025】

（実施例４）
以下、本発明の実施例４に係るモータＭについて説明する。本実施例において実施例３と基本的に同じ構成は同じ符号を用いるとともに説明を省略し、相違点についてのみ説明する。本実施例は、実施例３のモータＭにおける非磁性体からなるシャフト３０をステンレス等の磁性体からなるシャフトへと変更したものである。シャフトを磁性体とすることで、実施例３よりもシャフトを伝って外部へ流れ出る磁束が生じやすくなるが、シャフト後端側に磁性体の押さえ板１を設け、流れ出る磁束をモータＭ近傍に留めることができている。そのため、カメラなどの精密機器に搭載された場合に、実施例３同様に、モータＭ周囲に配置されるセンサなどへの磁束漏れによるノイズ影響を低減できる。

【0026】

（実施例５）
以下、本発明の実施例５に係るモータＭについて説明する。本実施例において実施例３と基本的に同じ構成は同じ符号を用いるとともに説明を省略し、相違点についてのみ説明する。本実施例は、実施例３の押さえ板２１に対し、さらにシャフトを受ける中央部以外の部分にも貫通穴を設けるように変更したものである。

【0027】

図４には、本実施例に係るモータＭの上面図を示している。本実施例においては、実施例３における押さえ板２１に対応するものとして押さえ板５１を設けている。また、後端軸受２２に対応して後端軸受５２を設けている。図４に示すとおり、押さえ板５１にはシャフト３０が挿通された貫通穴５１ａとその周囲４カ所に周囲貫通穴５１ｂとが設けられている。

【0028】

このとき、図４に示すように、後端軸受５２において周囲貫通穴５１ｂに対向する位置に凸部５２ａを設け、周囲貫通穴５１ｂの内部に進入あるいは貫通するようにしてもよい。その際、凸部５２ａを押さえ板５１の位置決めとして機能させてもよい。

【0029】

本実施例においても、上記各実施例と同様に押さえ板５１を磁性体とすることでモータＭ周囲へ流れ出る磁束を低減することができる。押さえ板５１の周縁部とアウトヨーク３とが接続していることにより、モータＭの外部に流れ出ようとする磁束を、押さえ板５１とアウトヨーク３とで形成される磁路側に導くことで外部への漏れ磁束を低減することができる。

【0030】

（実施例６）
以下、本発明の実施例６に係るモータＭについて説明する。本実施例において実施例５と基本的に同じ構成は同じ符号を用いるとともに説明を省略し、相違点についてのみ説明する。本実施例は、実施例５の押さえ板５１から、シャフトを取り囲む部分を排除したものである。

【0031】

図５には、本実施例に係るモータＭの上面図を示している。本実施例においては、実施例５における押さえ板５１に対応するものとして押さえ板６１を設けている。また、後端軸受５２に対応して後端軸受６２を設けている。図５に示すとおり、押さえ板６１にはその中央部に貫通穴６１ａが設けられており、実施例５において示した押さえ板５１から、シャフト３０周囲を取り囲んだ部分を排除した構造となっている。

【0032】

このとき、図５に示すように、後端軸受６２において貫通穴６１ａに対向する位置に凸部６２ａを設け、貫通穴６１ａの内部に進入あるいは貫通するようにしてもよい。その際、凸部６２ａを押さえ板６１の位置決めとして機能させてもよい。

【0033】

本実施例においても、上記各実施例と同様に押さえ板６１を磁性体とすることでモータＭ周囲へ流れ出る磁束を低減することができる。押さえ板６１の周縁部とアウトヨーク３とが接続していることにより、モータＭの外部に流れ出ようとする磁束を、押さえ板６１とアウトヨーク３とで形成される磁路側に導くことで外部への漏れ磁束を低減することができる。

【0034】

実施例５、６についてまとめると、押さえ板として、貫通穴を有しているものを用いるが、その周縁部においては環状に連続した部分を有する磁性体の押さえ板を用い、その周縁部においてアウトヨークと接触させることにより、モータＭ周囲へ流れる出る磁束を低減することができる。但しこれに限られず、例えば周縁部の一部を非連続としたＣ形状の押さえ板であってもよいし、非連続の部分を複数設け、複数に分割された周縁部を、シャフト周囲を取り囲む部分と連ならせることで、押さえ板として一体のものとして構成しても良い。いずれにしても、押さえ板を磁性体により構成しつつ、その周縁部においてアウトヨークと接触させて磁路を形成することによって、外部への漏れ磁束を低減することができる。上述したとおり、その周縁部の一部が非連続となっていてもよいが、好ましくはその周縁部のうちの半分以上の部分に磁性体の押さえ板が配置されるようにすることが好ましく、より好ましくは、その周縁部全体が連続であること（実施例５、６）が好ましい。

【符号の説明】

【0035】

１ 押さえ板
２ 後端軸受
３ アウトヨーク
４ アウトヨーク
５ 励磁コイル
６ 励磁コイル
７ インヨーク
８ インヨーク
９ マグネット
１０ シャフト（回転軸）
１１ ワッシャ
１２ コイルバネ
１３ ワッシャ
１４ 先端軸受
１６ ステータ
１７ ロータ
１８ ワッシャ
２１ 押さえ板
３０ シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】