JP6303437B2

JP6303437B2 - モータ

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Publication number: JP6303437B2
Application number: JP2013243466A
Authority: JP
Inventors: 慶介福永
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: US10243427B2; CN105210272A; CN105210272B; WO2015080034A1; KR101963208B1; KR20180008867A; JP2015104231A; KR101819005B1; US20160294253A1; KR20150132578A; DE112014005384T5

Description

本発明は、モータに関する。

従来、自動車に搭載され、モータの回転運動をボールねじにより直線運動に変換して出力する装置が知られている。例えば、特開２００７−１８７２６２号公報には、電動モータの回転をボールねじ機構を介して直線運動に変換させることにより、出力軸に所定の直線動作を行わせる電動アクチュエータが記載されている（請求項１，技術分野等参照）。
特開２００７−１８７２６２号公報

近年、環境負荷を低減するために、自動車の燃費改善が強く求められている。それに伴い、自動車に搭載されるモータに対しても、小型化および低重量化の要求が高まっている。この点に関して、特開２００７−１８７２６２号公報の電動アクチュエータは、ボールねじ機構を、電動モータのロータマグネット内に配置している。これにより、ボールねじ機構の出力軸の長手方向において、電動アクチュエータのユニットとしての長さを短縮している（段落００１７等参照）。

しかしながら、特開２００７−１８７２６２号公報の構造では、電動モータのロータマグネットと、ボールねじ機構のナット部材との間に、磁束遮蔽リングが介在している（段落００２９等参照）。このため、ナット部材、磁束遮蔽リング、およびロータマグネットが径方向に並ぶことにより、径方向の厚みが大きくなる。当該構造において、各部材の径方向の厚みを単純に薄くすると、ロータマグネットの径方向内側において、磁束を通す磁路を確保することが困難となる。十分な磁路を確保できないと、トルクが低下してしまい、結果的に電動モータの回転数を下げてしまう。また、電動モータの回転数が下がることによって、ボールねじを介した直線運動の速度も下がってしまう。

本発明の目的は、ボールねじを用いて回転運動を直線運動に変換して出力するモータにおいて、モータの径方向の寸法を抑えながら、マグネットの径方向内側における磁路を確保できる構造を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、外周面に螺旋状の第１ねじ溝を有するロッドを、前記ロッドの中心軸に沿う前後方向に移動させるモータであって、静止部と、前記中心軸を中心として前記静止部に対し回転可能に支持される回転部と、を有し、前記静止部は、周方向に配列された複数のコイルを有するステータと、前記ステータを保持するハウジングと、を有し、前記回転部は、前記ステータの径方向内側において、周方向に配列された複数のマグネットと、筒状の中空シャフトと、前記中空シャフトの径方向内側に位置するボールナットと、を有し、前記マグネットの少なくとも一部分と、前記中空シャフトの少なくとも一部分と、前記ボールナットの少なくとも一部分とが、径方向に重なり、前記ボールナットは、内周面に螺旋状の第２ねじ溝を有し、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との径方向間に、複数の球体が介在し、前記マグネットの周方向の中央部の径方向内側における前記中空シャフトの径方向の厚みは、隣り合う前記マグネットの境界の径方向内側における前記中空シャフトの径方向の厚み、または、前記中空シャフトのうち前記マグネットの径方向内側に位置する部分の周方向端部における前記中空シャフトの径方向の厚みよりも薄く、前記中空シャフトおよび前記ボールナットは、磁性材料からなり、前記中空シャフトの内周面と、前記ボールナットの外周面とが、互いに接触するモータである。

本願の例示的な第１発明によれば、ボールナットの一部分を磁路として利用できる。これにより、中空シャフトの余分な厚みを減らすことができる。したがって、モータの径方向の寸法を抑えながら、マグネットの径方向内側における磁路を確保できる。

図１は、第１実施形態に係るモータの断面図である。図２は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。図３は、第２実施形態に係るモータの部分縦断面図である。図４は、第２実施形態に係る回転部の断面図である。図５は、第２実施形態に係る回転部の部分断面図である。図６は、変形例に係る回転部の断面図である。図７は、変形例に係るモータの部分縦断面図である。図８は、変形例に係るモータの断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、ロッドの中心軸に沿う方向を「軸方向」、ロッドの中心軸に直交する方向を「径方向」、ロッドの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を前後方向として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この前後方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ１Ａの断面図である。このモータ１Ａは、ロッド４Ａを前後方向に移動させる装置である。図１に示すように、モータ１Ａは、静止部２Ａと回転部３Ａとを有する。回転部３Ａは、中心軸９Ａを中心として静止部２Ａに対し回転可能に支持される。

静止部２Ａは、ハウジング２１Ａと、ハウジング２１Ａに保持されるステータ２２Ａとを有する。ステータ２２Ａは、複数のコイル５２Ａを有する。複数のコイル５２Ａは、周方向に配列される。回転部３Ａは、筒状の中空シャフト３１Ａと、複数のマグネット３２Ａと、ボールナット３４Ａとを有する。複数のマグネット３２Ａは、ステータ２２Ａの径方向内側において、周方向に配列される。各マグネット３２Ａは、中空シャフト３１Ａの外側面に接触する。ボールナット３４Ａは、中空シャフト３１Ａの径方向内側に位置する。

ロッド４Ａは、その外周面に、螺旋状の第１ねじ溝４１Ａを有する。また、ボールナット３４Ａは、その内周面に、螺旋状の第２ねじ溝３４１Ａを有する。そして、第１ねじ溝４１Ａと第２ねじ溝３４１Ａとの径方向間には、複数の球体３５Ａが介在する。このため、回転部３Ａが回転すると、その駆動力が、複数の球体３５Ａを介してロッド４Ａに伝わり、ロッド４Ａが軸方向に移動する。

このモータ１Ａでは、マグネット３２Ａの少なくとも一部分と、中空シャフト３１Ａの少なくとも一部分と、ボールナット３４Ａの少なくとも一部分とが、径方向に重なる。また、マグネット３２Ａの周方向の中央部の径方向内側における中空シャフト３１Ａの径方向の厚みは、隣り合うマグネット３２Ａの境界の径方向内側における中空シャフト３１Ａの径方向の厚み、または、中空シャフト３１Ａのうちマグネット３２Ａの径方向内側に位置する部分の周方向端部における中空シャフト３１Ａの径方向の厚みよりも薄い。

中空シャフト３１Ａおよびボールナット３４Ａは、磁性材料からなる。また、中空シャフト３１Ａの内周面と、ボールナット３４Ａの外周面とは、互いに接触する。このため、ボールナット３４Ａの一部分を磁路として利用できる。これにより、中空シャフト３１Ａの厚みを減らすことができる。したがって、モータ１Ａの径方向の寸法を抑えながら、マグネット３２Ａの径方向内側における磁路を確保できる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。図２は、第２実施形態に係るモータ１の中心軸９を含む縦断面図である。以下では、説明の便宜上、図２における右側を「前」とし、図２における左側を「後」とする。このモータ１は、ボールねじを用いて、回転運動を軸方向の直線運動に変換し、ロッド４を前後方向に移動させる装置である。モータ１は、例えば、自動車に搭載され、自動車内の各部を駆動させるために用いられる。ただし、本発明のモータは、家電製品、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。

このモータ１は、ステータ２２の径方向内側にマグネット３２が配置される、いわゆるインナロータ型のモータである。図２に示すように、モータ１は、静止部２、回転部３、およびロッド４を有する。静止部２は、駆動対象となる機器の枠体に固定される。回転部３は、静止部２に対して、回転可能に支持される。ロッド４は、柱状の部材であり、中心軸９に沿って水平に配置される。ロッド４は、その外周面に、螺旋状の第１ねじ溝４１を有する。

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、ステータ２２、後軸受部２３、および前軸受部２４を有する。

ハウジング２１は、筒状部２１１、後壁部２１２、および前壁部２１３を有する。筒状部２１１は、ステータ２２および回転部３の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びる。後壁部２１２は、ステータ２２の後方において、中心軸９に対して略垂直に広がる。後壁部２１２の中央には、ロッド４および後述する中空シャフト３１を通すための後部円孔２１４が設けられる。前壁部２１３は、ステータ２２の前方において、中心軸９に対して略垂直に広がる。前壁部２１３の中央には、ロッド４および後述する中空シャフト３１を通すための前部円孔２１５が設けられる。

筒状部２１１、後壁部２１２、および前壁部２１３の材料には、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属が用いられる。図２の例では、筒状部２１１と後壁部２１２とが一部材で構成され、前壁部２１３が他部材で構成されている。ただし、筒状部２１１と前壁部２１３とが一部材で構成され、後壁部２１２が他部材で構成されていてもよい。

ステータ２２は、後述するマグネット３２の径方向外側に位置し、ハウジング２１に保持される。ステータ２２は、ステータコア５１と、複数のコイル５２とを有する。ステータコア５１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。ステータコア５１は、円環状のコアバック５１１と、コアバック５１１から径方向内側へ向けて突出した複数のティース５１２とを有する。コアバック５１１は、中心軸９と略同軸に配置される。また、コアバック５１１の外周面は、ハウジング２１の筒状部２１１の内周面に、固定される。

コイル５２は、各ティース５１２の周囲に巻かれた導線により、構成される。複数のティース５１２および複数のコイル５２は、それぞれ、周方向に略等間隔に配列される。ティース５１２の表面には、絶縁塗装が施される。絶縁塗装は、ティース５１２とコイル５２との間に介在することによって、ティース５１２とコイル５２とが電気的に導通することを防止する。なお、絶縁塗装に代えて、樹脂製の部材であるインシュレータを、ティース５１２とコイル５２との間に介在させてもよい。

後軸受部２３および前軸受部２４は、ハウジング２１と、回転部３側の中空シャフト３１との間に配置される。本実施形態の後軸受部２３および前軸受部２４には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。これにより、ハウジング２１に対して中空シャフト３１が、回転可能に支持される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

本実施形態の回転部３は、中空シャフト３１、複数のマグネット３２、ロータカバー３３、およびボールナット３４を有する。

中空シャフト３１は、ロッド４の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びる。中空シャフト３１の材料には、鉄や磁性ステンレス等の磁性材料が用いられる。中空シャフト３１は、上述した後軸受部２３および前軸受部２４の少なくとも一方に支持されながら、中心軸９を中心として回転する。

図２に示すように、本実施形態の中空シャフト３１は、厚肉部３１１と、厚肉部３１１より径方向の厚みが薄い薄肉部３１２とを有する。厚肉部３１１は、薄肉部３１２より後方に位置する。後軸受部２３の内輪は、厚肉部３１１の外側面に固定される。前軸受部２４の内輪は、薄肉部３１２の外側面に固定される。また、厚肉部３１１の内周面は、薄肉部３１２の内周面より、径方向内側に位置する。厚肉部３１１の内周面と、薄肉部３１２の内周面との間には、段差面３１３が介在する。

複数のマグネット３２は、ステータ２２の径方向内側に位置する。各マグネット３２は、中空シャフト３１の外側面に、例えば接着剤で固定される。図２に示すように、マグネット３２の軸方向の長さは、ボールナット３４の軸方向の長さより長い。本実施形態では、厚肉部３１１の外周面と薄肉部３１２の外周面との双方に亘って、マグネット３２が配置される。各マグネット３２の径方向外側の面は、ティース５１２の径方向内側の端面と、径方向に対向する。複数のマグネット３２は、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように、周方向に配列される。なお、複数のマグネット３２に代えて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁された１つの円環状のマグネットが、使用されていてもよい。

ロータカバー３３は、円筒部３３１と、環状板部３３２とを有する。円筒部３３１は、複数のマグネット３２の径方向外側において、軸方向に円筒状に延びる。円筒部３３１の内周面は、複数のマグネット３２の径方向外側の面に接触する。環状板部３３２は、円筒部３３１の前端部から径方向内側へ向けて延びる。環状板部３３２の後側の面は、複数のマグネット３２の前端面に接触する。モータ１の駆動時には、複数のマグネット３２に遠心力がかかるが、ロータカバー３３により、マグネット３２の径方向外側への飛び出しは、防止される。また、仮に、マグネット３２に欠けが生じたとしても、ロータカバー３３により、マグネット３２の破片の外部への飛散が抑制される。

なお、環状板部３３２は、円筒部３３１の後端部から径方向内側に向けて延びていてもよい。その場合、環状板部３３２の前側の面が、複数のマグネット３２の後端面に接触する。また、環状板部３３２は、円筒部３３１の前端部および後端部の双方から、径方向内側に向けて延びていてもよい。

ボールナット３４は、中空シャフト３１の径方向内側に配置される。ボールナット３４は、軸方向に略円筒状に延びる。ボールナット３４の後端面は、中空シャフト３１の段差面３１３に突き当てられる。ボールナット３４の外周面は、薄肉部３１２の内周面に固定される。また、ボールナット３４は、その内周面に螺旋状の第２ねじ溝３４１を有する。ロッド４の第１ねじ溝４１と、ボールナット３４の第２ねじ溝３４１との径方向間には、複数の球体３５が介在する。

ボールナット３４は、鉄や磁性ステンレス等の磁性材料からなる。具体的には、ボールナット３４の材料として、ＪＩＳＧ４８０５：２００８またはＩＳＯ６８３−１７：１９９９に規定された軸受鋼を用いることができる。当該軸受鋼を用いれば、後述のように、ボールナット３４の一部分を磁路として利用でき、かつ、ボールナット３４に高い耐久性を付与することができる。

このようなモータ１において、コイル５２に駆動電流が供給されると、ステータコア５１の複数のティース５１２に、磁束が生じる。そして、ティース５１２とマグネット３２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。これにより、中心軸９を中心として回転部３が回転する。また、ボールナット３４が回転すると、回転方向の駆動力が、複数の球体３５により軸方向の駆動力に変換されて、ロッド４へ伝達される。その結果、ロッド４が軸方向に移動する。

＜２−２．中空シャフト、マグネット、およびボールナットについて＞
続いて、中空シャフト３１、複数のマグネット３２、およびボールナット３４のより詳細な構造について、説明する。図３は、ボールナット３４の付近におけるモータ１の部分縦断面図である。図４は、図３中のＡ−Ａ位置から見た回転部３の断面図である。図５は、回転部３の部分断面図である。

図４および図５に示すように、本実施形態の複数のマグネット３２は、それぞれ、内側磁極面３２１と外側磁極面３２２とを有する。内側磁極面３２１は、マグネット３２の径方向内側の面であり、径方向に対して略垂直かつ平坦に広がる。外側磁極面３２２は、マグネット３２の径方向外側の面であり、径方向外側へ向けて突出する。したがって、マグネット３２の周方向の中央部における径方向の厚みは、マグネット３２の周方向の両端部における径方向の厚みより厚い。このように、マグネット３２の周方向の中央部を厚くすれば、回転部３の径方向の寸法を拡大させることなく、マグネット３２の体積のみを大きくすることができる。これにより、強い磁力を得ることができる。

一方、中空シャフト３１は、断面視において多角形状の外側面６０を有する。すなわち、中空シャフト３１の外側面６０は、周方向に配列された複数の平坦面６０１を含む。各平坦面６０１は、径方向に対して略垂直に広がる。これらの平坦面６０１には、複数のマグネット３２の内側磁極面３２１が、それぞれ接触する。また、中空シャフト３１は、隣り合う平坦面６０１の境界に、径方向外側へ向けて尖る角部６０２を有する。各角部６０２は、隣り合うマグネット３２の間に介在する。これにより、各マグネット３２の周方向の位置ずれが抑制される。

上述の通り、中空シャフト３１およびボールナット３４は、磁性材料からなる。また、中空シャフト３１の内周面と、ボールナット３４の外周面とは、互いに接触する。このため、図５中に破線矢印で示したように、あるマグネット３２から生じる磁束３２０が、中空シャフト３１と、ボールナット３４の一部分とを通って、他のマグネット３２へ流れる。すなわち、中空シャフト３１と、ボールナット３４の一部分とを、磁路として利用できる。このように、中空シャフト３１だけではなく、ボールナット３４の一部分を磁路として利用すれば、中空シャフト３１の余分な厚みを減らすことができる。したがって、モータ１の径方向の寸法を抑えながら、マグネット３２の径方向内側における磁路を確保できる。

本実施形態では、マグネット３２の周方向の中央部の径方向内側において、中空シャフト３１の径方向の厚みが減らされている。すなわち、図４のように、マグネット３２の周方向の中央部の径方向内側における中空シャフト３１の径方向の厚みをｄ１とし、隣り合うマグネット３２の境界の径方向内側における中空シャフト３１の径方向の厚みをｄ２とすると、ｄ１はｄ２より薄い。これにより、中空シャフト３１の外側面６０を多角形状としながら、マグネット３２の径方向内側における磁路が確保されている。

また、図４のように、ボールナット３４の径方向の厚みをｄ３とし。第２ねじ溝の深さをｄ４とすると、本実施形態のモータ１は、ｄ１＋ｄ３−ｄ４≧ｄ２を満たす。この関係を満たせば、中空シャフト３１およびボールナット３４のうち、第２ねじ溝３４１を除く部分の径方向の厚みが厚くなる。したがって、ボールナット３４の一部分を磁路として利用し、かつ、第２ねじ溝３４１に磁束が及ぶことを、抑制できる。その結果、球体３５の磁化による電食現象の発生を、抑制できる。

図３に示すように、中空シャフト３１の薄肉部３１２は、第１筒部６１を有する。また、中空シャフト３１の厚肉部３１１は、第２筒部６２を有する。第１筒部６１は、複数のマグネット３２と、ボールナット３４との間に位置する。すなわち、ボールナット３４の円筒状の外周面は、第１筒部６１に覆われる。このように、本実施形態では、マグネット３２の前方側の一部分と、中空シャフト３１の第１筒部６１と、ボールナット３４とが、径方向に重なる。第２筒部６２は、第１筒部６１およびボールナット３４よりも後方に位置する。また、第２筒部６２は、マグネット３２の径方向内側に位置する。

本実施形態では、第１筒部６１の内周面と、ボールナット３４の外周面とが、ともに円筒面である。このため、第１筒部６１の内周面と、ボールナット３４の外周面とを、互いに密着させやすい。したがって、第１筒部６１とボールナット３４との間において、より効率よく磁束を流すことができる。

また、本実施形態では、第２筒部６２の内径が、第１筒部６１の内径よりも小さい。したがって、第２筒部６２の内周面は、ボールナット３４の外周面よりも、径方向内側に位置する。第２筒部６２の径方向内側には、ボールナット３４が配置されないため、ボールナット３４を磁路として利用することができない。しかしながら、本実施形態では、第２筒部６２自体の径方向の厚みが、第１筒部６１の径方向の厚みより大きい。したがって、第２筒部６２における磁路も確保することができる。また、第１筒部６１の内径と第２筒部６２の内径とを相違させたことにより、第１筒部６１と第２筒部６２との間に、段差面３１３が生じる。この段差面３１３により、ボールナット３４の位置決めが容易となる。

また、本実施形態では、第２筒部６２の内周面が、第２ねじ溝３４１の底面よりも、径方向外側に位置する。このため、第２筒部６２から第２ねじ溝３４１付近への磁束の漏れを抑制できる。これにより、球体３５の磁化による電食現象の発生を、より抑制できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。

図６は、一変形例に係る回転部３Ｂの断面図である。図６の例では、マグネット３２Ｂの外側磁極面３２２Ｂが、径方向に対して略垂直かつ平坦に広がっている。そして、マグネット３２Ｂの内側磁極面３２１Ｂが、径方向内側へ向けて突出している。このような場合でも、中空シャフト３１Ｂとボールナット３４Ｂの一部分とを磁路として利用すれば、マグネット３２Ｂの周方向の中央部の径方向内側において、中空シャフト３１Ｂの径方向の厚みを減らすことができる。したがって、回転部３Ｂの径方向のサイズを抑えながら、マグネット３２Ｂの径方向内側における磁路を確保できる。

また、マグネットの内側磁極面を径方向内側へ向けて突出させ、かつ、マグネットの外側磁極面を径方向外側へ向けて突出させてもよい。

また、後軸受部または前軸受部には、径方向の剛性よりも軸方向の剛性の方が高いボールベアリングを、使用することが望ましい。図７は、径方向の剛性よりも軸方向の剛性の方が高いボールベアリングを用いた後軸受部２３Ｃ付近部分縦断面図である。図７の後軸受部２３Ｃは、１つの外輪２３１Ｃと、２つの内輪２３２Ｃ，２３３Ｃと、複数のボール２３４Ｃと、を有する。外輪２３１Ｃは、モータのハウジング２１Ｃに固定される。２つの内輪２３２Ｃ，２３３Ｃは、軸方向に配列される。各内輪２３２Ｃ，２３３Ｃは、中空シャフト３１Ｃに固定される。複数のボール２３４Ｃは、１つの外輪２３１Ｃと、２つの内輪２３２Ｃ，２３３Ｃとに接触する。このような三点接触式のボールベアリングを用いれば、ハウジング２１Ｃに対する中空シャフト３１Ｂの軸方向の支持力を高めることができる。したがって、中空シャフト３１Ｂの軸方向の位置ずれを抑制しながら、ロッドを軸方向に精密に移動させることができる。

また、三点接触式のボールベアリング以外にも、径方向の剛性よりも軸方向の剛性の方が高いボールベアリングとして、ラジアルスラストベアリング、アンギュラーベアリングなどを使用してもよい。なお、前軸受部にも、径方向の剛性よりも軸方向の剛性の方が高いボールベアリングを用いてもよい。また、１つの軸受部が有する外輪の数は、２つ以上であってもよい。また、１つの軸受部が有する内輪の数は、３つ以上であってもよい。

また、上記の実施形態では、第２筒部６２が第１筒部６１より後方に位置していた。しかしながら、第２筒部は、第１筒部より前方に位置していてもよい。すなわち、第２筒部は、ボールナットより軸方向の前または後に位置し、かつ、少なくとも一部がマグネットの径方向内側に位置していればよい。

中空シャフトの内周面およびボールナットの外周面は、必ずしも円筒面でなくてもよい。例えば、中空シャフトの内周面と、ボールナットの外周面とが、断面視においてともに多角形状であってもよい。中空シャフトの内周面と、ボールナットの外周面とは、互いに接触し、磁路として連続していればよい。

また、複数のマグネット、中空シャフト、およびボールナットの軸方向の位置関係は、必ずしも上記の実施形態と同一でなくてもよい。マグネットの少なくとも一部分と、中空シャフトの少なくとも一部分と、ボールナットの少なくとも一部分とが、径方向に重なっていればよい。

また、中空シャフトは、中空シャフトとマグネットとが径方向に重なる部分において、径方向に突出していてもよい。

また、上記の実施形態のモータは、中空シャフトの側面にマグネットが取り付けられた、いわゆるＳＰＭ構造であったが、本発明のモータは、中空シャフト中にマグネットが埋め込まれた、いわゆるＩＰＭ構造であってもよい。ＩＰＭ構造の場合、中空シャフトに設けられた複数の内孔中に、マグネットが配置される。また、ＳＰＭ構造とＩＰＭ構造とに拘わらず、中空シャフトが、複数の部材で構成されていてもよい。例えば、中空シャフトが、ボールナットに固定される内側筒状部材と、内側筒状部材の外側に位置するロータコアとの２部材で構成されていてもよい。

図８は、２部材で構成された中空シャフト３１Ｄを有するＩＰＭ構造のモータ１Ｄの断面図である。図８の例では、中空シャフト３１Ｄが、内側筒状部材３６Ｄとロータコア３７Ｄとで構成されている。内側筒状部材３６Ｄは、ボールナット３４Ｄの径方向外側において、軸方向に円筒状に延びる。内側筒状部材３６Ｄの内周面は、ボールナット３４Ｄの外周面に固定される。ロータコア３７Ｄは、内側筒状部材３６Ｄの径方向外側において、軸方向に円筒状に延びる。ロータコア３７Ｄの内周面は、内側筒状部材３６Ｄの外周面に固定される。

ロータコア３７Ｄは、周方向に配列された複数の内孔３８Ｄを有する。そして、各内孔３８Ｄ中に、マグネット３２Ｄが配置される。すなわち、複数のマグネット３２Ｄは、ロータコア３７Ｄに保持される。また、図８の例では、マグネット３２Ｄ、ボールナット３４Ｄ、内側筒状部材３６Ｄ、およびロータコア３７Ｄの、それぞれの一部が径方向に重なる。したがって、中空シャフト３１Ｄの一部分と、ボールナット３４Ｄの一部分とを、磁路として利用できる。また、マグネット３２Ｄの周方向の中央部の径方向内側における中空シャフト３１Ｄの径方向の厚みは、中空シャフト３１Ｄのうちマグネット３２Ｄの径方向内側に位置する部分の周方向端部における径方向の厚みよりも薄い。これにより、中空シャフト３１Ｄの厚みが低減される。したがって、モータ１Ｄの径方向の寸法を抑えながら、マグネット３２Ｄの径方向内側における磁路を確保できる。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、モータに利用できる。

１，１Ａモータ
２，２Ａ静止部
３，３Ａ，３Ｂ回転部
４，４Ａロッド
９，９Ａ中心軸
２１，２１Ａ，２１Ｃハウジング
２２，２２Ａステータ
２３，２３Ｃ後軸受部
２４前軸受部
３１，３１Ａ，３１Ｂ中空シャフト
３２，３２Ａ，３２Ｂマグネット
３３ロータカバー
３４，３４Ａ，３４Ｂボールナット
３５，３５Ａ球体
４１，４１Ａ第１ねじ溝
５１ステータコア
５２，５２Ａコイル
６０中空シャフトの外側面
６１第１筒部
６２第２筒部
３１１厚肉部
３１２薄肉部
３１３段差面
３２０磁束
３２１，３２１Ｂ内側磁極面
３２２，３２２Ｂ外側磁極面
３４１，３４１Ａ第２ねじ溝
６０１平坦面
６０２角部

Claims

外周面に螺旋状の第１ねじ溝を有するロッドを、前記ロッドの中心軸に沿う前後方向に移動させるモータであって、
静止部と、
前記中心軸を中心として前記静止部に対し回転可能に支持される回転部と、
を有し、
前記静止部は、
周方向に配列された複数のコイルを有するステータと、
前記ステータを保持するハウジングと、
を有し、
前記回転部は、
前記ステータの径方向内側において、周方向に配列された複数のマグネットと、
筒状の中空シャフトと、
前記中空シャフトの径方向内側に位置するボールナットと、
を有し、
前記マグネットの少なくとも一部分と、前記中空シャフトの少なくとも一部分と、前記ボールナットの少なくとも一部分とが、径方向に重なり、
前記ボールナットは、内周面に螺旋状の第２ねじ溝を有し、
前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との径方向間に、複数の球体が介在し、
前記マグネットの周方向の中央部の径方向内側における前記中空シャフトの径方向の厚みは、隣り合う前記マグネットの境界の径方向内側における前記中空シャフトの径方向の厚み、または、前記中空シャフトのうち前記マグネットの径方向内側に位置する部分の周方向端部における前記中空シャフトの径方向の厚みよりも薄く、
前記中空シャフトおよび前記ボールナットは、磁性材料からなり、
前記中空シャフトの内周面と、前記ボールナットの外周面とが、互いに接触するモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
前記中空シャフトの内周面と、前記ボールナットの外周面とは、ともに円筒面であるモータ。
請求項１または請求項２に記載のモータにおいて、
前記中空シャフトの外側面は、周方向に配列された複数の平坦面を有し、
複数の前記平坦面に、複数の前記マグネットが、それぞれ接触するモータ。
請求項３に記載のモータにおいて、
複数の前記マグネットは、それぞれ、
前記平坦面に接触する平坦な内側磁極面と、
径方向外側へ向けて突出する外側磁極面と、
を有し、
前記マグネットの周方向の中央部の径方向の厚みは、前記マグネットの両端部の径方向の厚みより厚いモータ。
請求項１から請求項４までのいずれかに記載のモータにおいて、
前記マグネットの周方向の中央部の径方向内側における前記中空シャフトの径方向の厚みをｄ１、
隣り合う前記マグネットの境界の径方向内側における前記中空シャフトの径方向の厚みをｄ２、
前記ボールナットの径方向の厚みをｄ３、
前記第２ねじ溝の深さをｄ４、
として、
ｄ１＋ｄ３−ｄ４≧ｄ２
を満たすモータ。
請求項１から請求項５までのいずれかに記載のモータにおいて、
前記ボールナットは、ＪＩＳＧ４８０５：２００８またはＩＳＯ６８３−１７：１９９９に規定された軸受鋼からなるモータ。
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のモータにおいて、
前記マグネットの軸方向の長さは、前記ボールナットの軸方向の長さより長く、
前記中空シャフトは、
前記ボールナットの外周面を覆う第１筒部と、
前記ボールナットより軸方向の前または後に位置し、かつ、少なくとも一部が前記マグネットの径方向内側に位置する第２筒部と、
を有し、
前記第２筒部の前記マグネットの径方向内側に位置する部位の内周面は、前記ボールナットの外周面より、径方向内側に位置するモータ。
請求項７に記載のモータにおいて、
前記第２筒部の内周面は、前記第２ねじ溝の底面より、径方向外側に位置するモータ。
請求項１から請求項８までのいずれかに記載のモータにおいて、
前記回転部は、
複数の前記マグネットの径方向外側の面に接触する筒状のロータカバー
をさらに有するモータ。
請求項１から請求項９までのいずれかに記載のモータにおいて、
前記ハウジングと前記中空シャフトとの間に介在するボールベアリングをさらに有し、
前記ボールベアリングは、径方向の剛性よりも軸方向の剛性の方が高いモータ。