CN104242594A - 电动机 - Google Patents

Abstract

一种电动机，即便在使转轴的靠输出相反侧的端部从输出相反侧径向轴承构件的轴孔朝输出相反侧突出的情况下，也能缩短电动机在轴线方向上的尺寸。在步进电动机中，在固定体所使用的输出相反侧径向轴承构件上形成有轴承部、凸缘部及凹部，所述轴承部具有对转轴进行支承的轴孔，所述凸缘部与定子的靠输出相反侧的端部重叠，所述凹部在输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部朝输出侧凹陷且轴孔在其底部开口。轴承部的靠输出侧的端部位于比定子的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置，转轴的靠输出相反侧的端部在凹部内从轴孔朝输出相反侧突出，并位于比固定体的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种转子的转轴被输出相反侧径向轴承构件支承的电动机。

背景技术

步进电动机具有：在转轴的外周面包括永磁体的转子；以及与永磁体的外周面相对的多个极齿被配置在周向上的筒状的定子，在输出相反侧设有对转轴进行支承的输出相反侧径向轴承构件。作为上述输出相反侧径向轴承构件，有的类型的步进电动机使用借助有底的轴孔对转轴进行支承的构件(参照专利文献1)，有的类型的步进电动机使用借助由通孔构成的轴孔对转轴进行支承的构件(参照专利文献2)。在后者的情况下，将转轴的靠输出相反侧的端部形成为从电动机主体的靠输出相反侧的端部朝输出相反侧突出的结构。

专利文献1：日本专利特开2013-27185号公报

专利文献2：日本专利特开2011-78152号公报

在步进电动机中，有时将齿轮等圆筒状的从动构件通过压入的方式从输出侧的端部嵌入转轴的从定子朝输出侧突出的部分，在该情况下会对转轴施加朝向输出相反侧的较大的力。然而，在专利文献1记载的电动机中，在比转轴的靠输出相反侧的端部靠输出相反侧的位置存在轴承构件、板簧部，因此，存在不能利用夹具等直接支承转轴的靠输出相反侧的端部这样的问题。与此相对，在专利文献2记载的电动机中，能利用夹具等直接支承转轴的靠输出相反侧的端部。

然而，在专利文献2记载的步进电动机中，存在因转轴的靠输出相反侧的端部从电动机主体的靠输出相反侧的端部朝输出相反侧突出而导致步进电动机在轴线方向上的尺寸相应地变长这样的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的技术问题在于提供一种电动机，即便在使转轴的靠输出相反侧的端部从输出相反侧径向轴承构件的轴孔朝输出相反侧突出的情况下，也能缩短电动机在轴线方向上的尺寸。

为了解决上述技术问题，本发明的电动机的特征是，包括：转子，该转子在转轴的外周面具有永磁体；以及固定体，该固定体具有定子、输出相反侧径向轴承构件和输出相反侧端板，上述定子配置于上述永磁体的外周且呈筒状，上述输出相反侧径向轴承构件将上述转轴支承成能旋转，且上述输出相反侧径向轴承构件保持于上述输出相反侧端板与上述定子之间，在上述输出相反侧径向轴承构件形成有轴承部、凸缘部及凹部，其中，上述轴承部具有在径向上对上述转轴的外周面进行支承的轴孔，上述凸缘部在比上述轴承部靠输出相反侧的位置朝径向外侧突出并与上述定子的靠输出相反侧的端部重叠，上述凹部在该输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部朝输出侧凹陷，且上述轴孔在上述凹部的底部开口，上述轴承部的靠输出侧的端部在上述转轴的轴线方向上位于比上述定子的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置，上述转轴的靠输出相反侧的端部在上述凹部内从上述轴孔朝输出相反侧突出，并在上述轴线方向上位于比上述固定体的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置。

在本发明中，在输出相反侧径向轴承构件中，在输出相反侧的端部形成有朝输出侧凹陷的凹部，转轴的靠输出相反侧的端面即端部在凹部内从轴孔朝输出相反侧突出。因此，转轴的靠输出相反侧的端部位于比固定体的靠输出相反侧的端面即端部靠输出侧的位置。而且，输出相反侧径向轴承构件的轴承部的靠输出侧的端面即端部位于比定子的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置。因此，能缩短电动机在轴线方向上的尺寸。在该情况下，具体而言，固定体的靠输出相反侧的端部由输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部及输出相反侧端板的靠输出相反侧的端部中最靠输出相反侧的端面即端部限定，例如，能采用以下结构：上述输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部和上述输出相反侧端板的靠输出相反侧的端部在上述轴线方向上位于相同的位置。

在本发明中，较为理想的是，上述转轴的靠输出相反侧的端部由与上述轴线方向正交的平面构成。根据上述结构，当将齿轮等从动构件从输出侧的端部嵌入转轴的从定子朝输出侧突出的部分时，能在利用夹具等直接支承转轴的靠输出相反侧的端部时将其支承于稳定的状态下。

在本发明中，能采用以下结构：在上述转轴的从上述定子朝输出侧突出的部分嵌入有与该转轴一体旋转的从动构件。在采用上述结构的情况下，要将齿轮等从动构件从输出侧的端部嵌入转轴的从定子朝输出侧突出的部分，此时，能利用夹具等直接支承转轴的靠输出相反侧的端部。

在本发明中，较为理想的是，在上述永磁体的靠输出相反侧的端部绕着上述转轴形成有朝输出侧凹陷的环状凹部，上述轴承部的至少靠输出侧的端部位于上述环状凹部的内侧。采用这种结构，能进一步缩短电动机在轴线方向上的尺寸。

在本发明中，能采用以下结构：上述环状凹部的底部及上述轴承部的靠输出侧的端部是与上述轴线方向正交的平面，在上述转轴且在上述环状凹部的内侧安装有环状构件。

在本发明中，较为理想的是，上述电动机包括对上述转子朝输出相反侧进行施力的施力构件，上述环状构件与上述环状凹部的底部及上述轴承部的靠输出侧的端部接触。根据上述结构，能利用施力构件的作用力通过环状构件对转子施加必要的滑动负载。在该情况下，能采用以下结构：上述环状构件是树脂制的，并被压入上述转轴，例如，能采用以下结构：上述环状构件的靠输出侧的面不能相对于上述环状凹部的底部进行滑动，上述环状构件的靠输出相反侧的面能相对于上述轴承部的靠输出侧的端部进行滑动。另外，若采用以下结构：上述环状构件的厚度比上述环状凹部的深度小，上述环状构件整体位于上述环状凹部的内侧，则能抑制电动机在轴线方向上的尺寸的增大。

在本发明中，较为理想的是，上述环状凹部的底部的面积比上述轴承部的靠输出侧的端部的面积大。根据上述结构，能将上述轴承部的靠输出侧的端部靠近环状凹部的底部，另外，即便在环状凹部的底部与上述轴承部的靠输出侧的端部之间存在用于将滑动负载施加于转子的环状构件，也能抑制电动机在轴线方向上的尺寸的增大。在该情况下，能采用以下结构：上述环状构件的与上述轴承部的靠输出侧的端部接触的靠输出相反侧的面的面积与上述轴承部的靠输出侧的端部的面积相等或比上述轴承部的靠输出侧的端部的面积小。根据上述结构，能使在轴线方向L上发生面接触的部分处产生的滑动负载稳定。

在本发明中，较为理想的是，在上述定子中，与上述永磁体的外周面相对的多个极齿沿周向配置，当将施加于上述转子的整体滑动负载即第一滑动负载设为Ta，将作用于上述转子的定位转矩(detent torque)设为Td，并将上述转子从上述定子受到的动转矩设为Te时，上述第一滑动负载Ta、上述定位转矩Td及上述动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Ta＜Te。根据上述结构，当停止励磁电流朝定子的供给而欲使转子停止在规定的位置时，即便在转子的永磁体与定子的极齿之间的磁吸引力(定位转矩)施加于转子的情况下，也可利用第一滑动负载使转子停止在规定位置。因此，能提高转子的停止位置的精度。另外，第一滑动负载比转子从定子受到的动转矩小，因此，不会对转子的旋转驱动产生阻碍。

在本发明中，较为理想的是，当将上述第一滑动负载Ta中的上述环状构件与上述轴承部之间的第二滑动负载设为Tb时，上述第一滑动负载Ta、上述第二滑动负载Tb、上述定位转矩Td及上述动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te。根据上述结构，无需为了产生第二滑动负载而追加新的构件。另外，使转子的朝向输出相反侧的面与固定体中朝向输出侧的面在轴线方向上接触，因此，产生较大的滑动负载，而且，滑动负载的水平稳定。因此，能将施加于转子的第一滑动负载可靠地设定成比定位转矩大、比动转矩小的条件。

在本发明中，较为理想的是，上述施力构件由螺旋弹簧构成。根据上述结构，弹簧常数较小，因此，能产生稳定的作用力。因此，能产生稳定的第二滑动负载。

在本发明中，较为理想的是，上述螺旋弹簧配置于输出侧轴承构件与上述永磁体之间，上述输出侧轴承构件在比上述永磁体靠输出侧的位置对上述转轴进行支承。根据上述结构，即便追加了螺旋弹簧，也能缩短电动机在轴线方向上的尺寸。

在本发明中，能采用以下结构：在上述输出相反侧径向轴承构件上形成有在上述轴承部的靠输出相反侧的端部扩大直径并相对于上述定子在径向上被定位的圆盘部，上述凸缘部从上述圆盘部的靠输出相反侧的端面朝径向外侧突出，由上述轴承部的靠输出相反侧的面即上述底部和上述圆盘部的内周面及上述凸缘部的内周面构成形成于上述输出相反侧径向轴承构件的上述凹部，上述转轴的靠输出相反侧的上述端部位于上述凹部内。根据上述结构，能通过上述圆盘部将轴承部相对于定子在径向上定位，并利用轴承部的靠输出相反侧的面即上述底部和上述圆盘部的内周面及上述凸缘部的内周面将上述转轴的靠输出相反侧的上述端部定位在形成于上述输出相反侧径向轴承构件的上述凹部内，因此，能抑制电动机在轴线方向上的尺寸的增大，并能稳定地使电动机旋转。

在本发明中，较为理想的是，上述输出相反侧端板是形成有开口部的平板，该开口部供上述输出相反侧径向轴承构件的上述凸缘部嵌入，上述输出相反侧径向轴承构件的上述凸缘部通过上述输出相反侧端板的上述开口部与上述定子的靠输出相反侧的端部重叠，并且上述输出相反侧端板在与上述输出相反侧径向轴承构件的上述圆盘部的靠输出相反侧的端面重叠的状态下固定于上述定子的靠输出相反侧的端部。根据上述结构，无需使输出相反侧径向轴承构件的凸缘部与输出相反侧端板重叠或使输出相反侧端板与输出相反侧径向轴承构件的凸缘部重叠，因此，能抑制电动机在轴线方向上的尺寸的增大，并能将输出相反侧径向轴承构件夹在输出相反侧端板与定子之间以保持于不能移动的状态。

在本发明中，能采用以下结构：上述电动机包括对上述转子朝输出相反侧进行施力的施力构件，上述环状凹部的底部及上述轴承部的靠输出侧的端部形成为与上述轴线方向正交的平面，并且在上述环状凹部的底部与上述轴承部的靠输出侧的端部之间的上述转轴上存在环状构件，该环状构件与上述轴承部之间产生滑动负载。根据上述结构，能利用施力构件的作用力通过环状构件对转子施加必要的滑动负载。

在本发明中，上述输出相反侧径向轴承构件能由将PBT(聚对苯二甲酸二丁酯)、LCP(液晶聚合物)、PPS(聚苯硫醚)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂)、PC(聚碳酸酯)中任一材料作为主要材料的树脂成形件构成。

在本发明中，在输出相反侧径向轴承构件中，在输出相反侧的端部形成有朝输出侧凹陷的凹部，转轴的靠输出相反侧的端部在凹部内从轴孔朝输出相反侧突出。因此，转轴的靠输出相反侧的端部位于比固定体的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置。而且，输出相反侧径向轴承构件的轴承部的靠输出侧的端部位于比定子的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置。因此，能缩短电动机在轴线方向上的尺寸。

附图说明

图1是应用本发明的步进电动机的剖视图。

图2(a)～图2(c)是表示应用本发明的步进电动机的外观等的立体图。

图3(a)、图3(b)是应用本发明的步进电动机的分解图。

图4是从输出相反侧观察在应用本发明的步进电动机中拆下转子等之后的状态时的分解图。

(符号说明)

1   步进电动机

2   固定体

7   输出侧径向轴承构件

8   输出相反侧径向轴承构件

9   输出相反侧端板

10  转子

11  永磁体

12  转轴

15  环状构件

18  从动构件

20  定子

44  施力构件

80   凹部

81   圆盘部

82   凸缘部

83   轴承部

85   轴孔

118  环状凹部

119  环状凹部的底部

122  转轴的靠输出相反侧的端部

151  环状构件的靠输出侧的面

152  环状构件的靠输出相反侧的面

217、227   极齿

830  轴承部的靠输出侧的端部

L    轴线方向

L1   输出侧

L2   输出相反侧

具体实施方式

以下，参照附图，作为应用本发明的电动机，以步进电动机为例进行说明。另外，在应用本发明的步进电动机中，在转轴的轴线方向L上，转轴突出的一侧是“输出侧L1”，与转轴突出一侧相反的一侧是“输出相反侧L2”。

(整体结构)

图1是应用本发明的步进电动机的剖视图。图2(a)～图2(c)是表示应用本发明的步进电动机的外观等的立体图，其中，图2(a)是从输出侧观察步进电动机时的立体图，图2(b)是从输出相反侧观察步进电动机时的立体图，图2(c)是从输出相反侧观察从步进电动机上拆下输出相反侧端板之后的状态时的立体图。图3(a)、图3(b)是应用本发明的步进电动机的分解图，其中，图3(a)是从输出侧观察从步进电动机上拆下输出相反侧端板和输出相反侧径向轴承构件之后的状态时的分解图，图3(b)是从输出相反侧观察从步进电动机上拆下输出相反侧端板和输出相反侧径向轴承构件之后的状态时的分解图。图4是从输出相反侧观察在应用本发明的步进电动机中拆下转子等之后的状态时的分解图。

如图1～图4所示，本实施方式的步进电动机1(电动机)具有：转子10，该转子10在转轴12的外周面包括永磁体11；以及固定体2，该固定体2包括与永磁体11的外周面相对的筒状的定子20。N极和S极在周向上交替地配置于永磁体11的外周面。在转轴12的从定子20朝输出侧L1突出的部分121上通过压入而固接着齿轮等筒状的从动构件18。在永磁体11的靠输出侧L1的端部以围绕转轴12的方式形成有从输出相反侧L2一侧朝输出侧L1扩大直径并开口的带台阶的环状凹部111，利用设于上述环状凹部111的内部的粘接剂13将永磁体11和转轴12固定。在本实施方式中，转轴12的靠输出相反侧L2的端部122为与轴线方向L正交的平面。

定子20具有重叠配置在轴线方向L上的一对定子组21、22，定子组21、22分别包括：卷绕于绝缘体216、226的线圈213、223；以及配置于绝缘体216、226的轴线方向L的两侧的定子铁心211、212、221、222。定子铁心211是盖在绝缘体216的靠输出侧L1的面上的外定子铁心，定子铁心212是盖在绝缘体216的靠输出相反侧L2的面上的内定子铁心，定子铁心221是盖在绝缘体226的靠输出相反侧L2的面上的外定子铁心，定子铁心222是盖在绝缘体226的靠输出侧L1的面上的内定子铁心。定子铁心211、221的截面呈U字形，由定子铁心211、221的外周侧的筒状部构成电动机壳体。

在定子20中，定子铁心211、212、221、222分别包括沿着绝缘体216、226的内周面立起的多个极齿217、227。在构成定子组21的状态下，形成于定子铁心211的极齿217进入形成于定子铁心212的极齿217之间，形成于定子铁心211的极齿217和形成于定子铁心212的极齿217处于在周向上交替配置的状态。另外，在构成定子组22的状态下，形成于定子铁心221的极齿227进入形成于定子铁心222的极齿227之间，形成于定子铁心221的极齿227和形成于定子铁心222的极齿227处于在周向上交替配置的状态。

在绝缘体216、226上一体形成有端子台218、228，在上述端子台218、228上设有端子219、229。

在固定体2上，在定子20的两端部中的靠输出侧L1的端部23上固定有输出侧端板25，在靠输出相反侧L2的端部24上固定有输出相反侧端板9。在本实施方式中，定子20的靠输出侧L1的端部23由定子铁心211的圆环部构成，定子20的靠输出相反侧L2的端部24由定子铁心221的圆环部构成。

(输出侧L1的轴承结构)

在本实施方式中，利用输出侧端板25保持着用于在输出侧L1将转轴12支承成能旋转的输出侧径向轴承构件7，输出侧径向轴承构件7将转轴12的比永磁体11靠输出侧L1的部分支承成能旋转。更具体而言，在输出侧端板25上形成有孔251，输出侧径向轴承构件7在嵌入孔251的状态下保持于输出侧端板25。输出侧径向轴承构件7具有：嵌入孔251的筒部71；以及相对于筒部71在输出侧L1直径扩大而比筒部71的直径大的凸缘部72。上述输出侧径向轴承构件7是通过在凸缘部72的靠输出相反侧L2的面与输出侧端板25的靠输出侧L1的面重叠的状态下将筒部71的比输出侧端板25的靠输出相反侧L2的面进一步朝输出相反侧L2突出的筒部71的外缘铆接至输出侧端板25的靠输出相反侧L2的面而被固定的。输出侧径向轴承构件7由烧结含油轴承构成。

(输出相反侧L2的轴承结构)

在本实施方式中，利用输出相反侧端板9保持着用于在输出相反侧L2将转轴12支承成能旋转的输出相反侧径向轴承构件8，输出相反侧径向轴承构件8将转轴12的比永磁体11靠输出相反侧L2的部分支承成能旋转。

更具体而言，首先，在输出相反侧径向轴承构件8上形成有轴承部83和凸缘部82，其中，上述轴承部83包括在径向上对转轴12的外周面进行支承的轴孔85，且呈圆形板状，上述凸缘部82在比轴承部83靠输出相反侧L2的位置朝径向外侧突出并与定子20的靠输出相反侧的端部24重叠。

另外，在输出相反侧径向轴承构件8上形成有在圆形板状的轴承部83的靠输出相反侧L2的外周侧端部扩大直径的圆盘部81，凸缘部82从圆盘部81的靠输出相反侧L2的端面810朝径向外侧突出。

在本实施方式中，凸缘部82由从圆盘部81的靠输出相反侧L2的端面810朝径向外侧突出的三个矩形板部821、822、823构成，矩形板部821、822、823的径向内侧部分利用形成于圆盘部81的靠输出相反侧L2的端面810的环状部87相连。即，环状部87构成凸缘部82的内周部分。

位于轴承部83与凸缘部82之间的圆盘部81的外径尺寸被设定成比定子20的内径尺寸稍小。因此，当将形成于输出相反侧径向轴承构件8的凸缘部82的矩形板部821、822、823与定子20的靠输出相反侧L2的端部24重叠时，圆盘部81处于被压入并嵌入定子20的靠输出相反侧L2的端部内侧的状态。即，输出相反侧径向轴承构件8通过圆盘部81相对于定子20在径向上被定位，因此，轴承部83相对于定子20在径向上被定位，并且轴承部83进入定子20的内侧的比圆盘部81靠输出侧L1的位置。

在圆盘部81的外周缘的周向的两个部位形成有朝径向外侧小幅突出的凸部811，当将圆盘部81嵌入定子20的内侧时，凸部811嵌入到形成于定子铁心221的极齿227根部的缺口208中。因此，输出相反侧径向轴承构件8通过设于圆盘部81的凸部811被定子铁心221在周向上定位。

在这样构成的输出相反侧径向轴承构件8的靠输出相反侧L2的端面的中央处形成有朝输出侧L1凹陷的圆形的凹部80。具体而言，由圆盘部81的内周面和凸缘部82的内周面(具体而言是圆环部87的内周面)形成凹部80。上述凹部80的内径尺寸比轴孔85的内径尺寸大。因此，轴承部83形成了以下结构：在相当于凹部80的底部801的圆形的板状部分形成有由通孔构成的轴孔85，轴孔85在凹部80的底部801的中央处朝输出相反侧L2开口。即，由轴承部83的靠输出相反侧L2的面构成凹部80的底部801(底面)。因此，在本实施方式中，轴承部83是指输出相反侧径向轴承构件8中形成有轴孔85的部分，轴承部83的轴线方向L的位置和尺寸由在输出相反侧径向轴承构件8中形成有轴孔85的范围的位置和尺寸限定。在本实施方式中，输出相反侧径向轴承构件8由PBT(聚对苯二甲酸二丁酯)、LCP(液晶聚合物)、PPS(聚苯硫醚)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂)、PC(聚碳酸酯)等树脂成形件构成。另外，凹部80并不限于圆形，也可以是矩形等。

输出相反侧端板9是外径尺寸比定子20的外径尺寸稍小的圆板状的平板，并形成有供输出相反侧径向轴承构件8的凸缘部82(矩形板部821、822、823)及环状部87嵌入的开口部90。具体而言，开口部90的供矩形板部821、822、823嵌入的矩形的开口部901、902、903形成为利用供环状部87嵌入的圆形的开口部904相连的一个开口部。输出相反侧端板9的位于开口部904的周围的部分与输出相反侧径向轴承构件8的圆盘部81的靠输出相反侧L2的端面810重叠。因此，当将输出相反侧端板9的外缘焊接于定子20的靠输出相反侧L2的端面即端部24时，通过凸缘部82与定子20的靠输出相反侧L2的端部24抵接来阻止输出相反侧径向轴承构件8朝输出侧L1移动。另外，通过圆盘部81的靠输出相反侧L2的端面810与输出相反侧端板9的靠输出侧L1的面抵接来阻止输出相反侧径向轴承构件8朝输出相反侧L2移动。因此，输出相反侧径向轴承构件8被夹在输出相反侧端板9与定子20之间而处于保持为不能移动的状态。

在该状态下，在输出相反侧径向轴承构件8的靠输出相反侧L2的端面(具体而言是凸缘部82的靠输出相反侧L2的端面)和由平板构成的输出相反侧端板9的靠输出相反侧L2的端面在轴线方向L上位于相同的位置，因此，在该情况下，凸缘部82的靠输出相反侧L2的端面和输出相反侧端板9的靠输出相反侧L2的端面一起对固定体2的靠输出相反侧L2的端面即端部进行限定。另外，如图1所示，轴承部83的靠输出侧L1的端面即端部830在轴线方向L上位于从定子20的靠输出相反侧L2的端部24朝输出侧L1偏移尺寸t11的位置。另外，构成轴承部83的突部的根部(圆盘部81的靠输出侧L1的面)在轴线方向L上位于从定子20的靠输出相反侧L2的端部24朝输出侧L1偏移尺寸t12的位置。另外，在轴承部83上，轴孔85的靠输出相反侧L2的端面即端部(凹部80的底部801)在轴线方向L上位于从定子20的输出相反侧L2的端部24朝输出侧L1偏移尺寸t13的位置。因此，在本实施方式中，轴承部83整体(形成轴孔85的部分)在轴线方向L上位于比定子20的靠输出相反侧L2的端部24靠输出侧L1的位置。

另外，转轴12的靠输出相反侧L2的端面即端部122在凹部80内从轴孔85朝输出相反侧L2突出，并在轴线方向L上位于从固定体2的靠输出相反侧L2的端部(输出相反侧径向轴承构件8的靠输出相反侧L2的端部及输出相反侧端板9的靠输出相反侧L2的端部)朝输出侧L1偏移尺寸t2的位置。因此，转轴12的靠输出相反侧L2的端部122未从固定体2的靠输出相反侧L2的端部朝输出相反侧L2突出。在本实施方式中，转轴12的靠输出相反侧L2的端部122在轴线方向L上位于与定子20的靠输出相反侧L2的端部24大致相同的位置。

(施力构件44及环状构件15的结构)

在本实施方式的步进电动机1中，在输出侧径向轴承构件7与转子10之间配置有对转轴12朝输出相反侧L2施力的施力构件44。在本实施方式中，施力构件44由螺旋弹簧构成，并被配置成绕着转轴12。当配置施力构件44(螺旋弹簧)时，在本实施方式中，施力构件44的靠输出相反侧L2的端部收容于永磁体11的环状凹部111的内部。此处，在施力构件44的靠输出侧L1的端部与输出侧径向轴承构件7的靠输出相反侧L2的端部75之间配置有安装于转轴12的环状的垫圈41，在施力构件44的靠输出相反侧L2的端部与环状凹部111的台阶部之间配置有安装于转轴12的环状的垫圈42。因此，当转轴12旋转时，垫圈41与施力构件44的靠输出侧L1的端部之间和/或垫圈42与施力构件44的靠输出相反侧L2的端部之间成为滑动部分。在本实施方式中，垫圈41的直径比垫圈42的直径大。垫圈41相对于转轴12以能沿轴线方向L移动的状态嵌合。垫圈42既可以采用相对于转轴12以能沿轴线方向L移动的状态嵌合的结构，也可以采用被压入转轴12而以不能沿轴线方向L移动的状态嵌合的结构，在本实施方式中，垫圈41、42相对于转轴12以能沿轴线方向L移动的状态嵌合。

在本实施方式的步进电动机1中，在转子10中，在转轴12的位于永磁体11与输出相反侧径向轴承构件8之间的部分安装有环状构件15。当配置上述环状构件15时，在永磁体11的靠输出相反侧L2的端部115的中央处绕着转轴12形成有环状凹部118，在上述环状凹部118的内侧配置有环状构件15。环状构件15的厚度比环状凹部118的深度小，因此，环状构件15完全位于环状凹部118的内侧，未从永磁体11的靠输出相反侧L2的端部115突出。

永磁体11的环状凹部118的内径尺寸比输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830的外径尺寸大，输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧的端部位于永磁体11的环状凹部118的内侧。另外，环状凹部118的底部119是与轴线方向L正交的平面，输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830也是与轴线方向L正交的平面。另外，转子10被施力构件44朝输出相反侧L2施力。因此，环状构件15的靠输出侧L1的面151与永磁体11的环状凹部118的底部119接触，环状构件15的靠输出相反侧L2的面152与轴承部83的靠输出侧L1的端部830接触。作为环状构件15，除了可使用金属制的构件之外，也可使用树脂制的构件。在本实施方式中，环状构件15是树脂制的。在本实施方式中，环状构件15的外径尺寸比永磁体11的环状凹部118的内径尺寸及输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830的外径尺寸小。另外，环状凹部118的底部119的面积比轴承部83的靠输出侧L1的端部830的面积大。

在这样构成的步进电动机1中，环状构件15的靠输出侧L1的面151与永磁体11的环状凹部118的底部119接触而不能滑动，与此相对，环状构件15的靠输出相反侧L2的面152能相对于输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830进行滑动。因此，在本实施方式中，由环状构件15的靠输出相反侧L2的面152构成在转子10中朝向轴线方向L的输出相反侧L2的被支承面19，在固定体2上，由输出相反侧径向轴承8的轴承部83的靠输出侧L1的面830构成支承面29，该支承面29在比被支承面19靠输出相反侧L2的位置将转子10的被支承面19支承成能滑动。

另外，环状构件15既可以采用相对于转轴12以能沿轴线方向L移动的状态嵌合的结构，也可以采用被压入转轴12而以不能沿轴线方向L移动的状态嵌合的结构，在本实施方式中，环状构件15被压入转轴12而处于不能沿轴线方向L移动的状态。

(转子10的滑动负载)

在步进电动机1中，在固定体2与转子10之间存在输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830与转子10一侧的环状构件15的靠输出相反侧L2的面152的滑动部分、输出相反侧径向轴承构件8与转轴12的滑动部分、输出侧径向轴承构件7与转轴12的滑动部分、垫圈41与施力构件44的靠输出侧L1的端部的滑动部分、以及垫圈42与施力构件44的靠输出相反侧L2的端部的滑动部分，对转子10在整体上施加第一滑动负载Ta。

此处，输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830与转子10一侧的环状构件15的靠输出相反侧L2的面152的滑动部分处的滑动负载(第二滑动负载Tb)比施加于转子10的整体滑动负载即全滑动负载(第一滑动负载Ta)小。因此，第一滑动负载Ta和第二滑动负载Tb满足下式所示的关系：第二滑动负载Tb＜第一滑动负载Ta。

另外，在步进电动机1中，因由永磁体11产生的磁通朝定子20流动时的流动强弱，而使定位转矩作用于转子10与设在固定体2上的定子20的极齿217、227之间。另外，当使转子10旋转时，因由定子20产生的磁动势而使动转矩作用于转子10。

关于上述转矩，在本实施方式的步进电动机1中，第一滑动负载Ta相对于定位转矩Td及动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Ta＜Te。

此处，第一滑动负载Ta和第二滑动负载Tb满足下式所示的关系：第二滑动负载Tb＜第一滑动负载Ta，因此，第一滑动负载Ta及第二滑动负载Tb相对于定位转矩Td及动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te。

(本实施方式的主要效果)

如上所述，在本实施方式的步进电动机1中，在固定体2所使用的输出相反侧径向轴承构件8上形成有轴承部83、凸缘部82及凹部80，其中，上述轴承部83包括在径向上对转轴12的外周面进行支承的轴孔85，上述凸缘部82在比轴承部83靠输出相反侧L2的位置朝径向外侧突出并与定子20的靠输出相反侧L2的端部24重叠，上述凹部80在输出相反侧径向轴承构件8的靠输出相反侧L2的端部朝输出侧L1凹陷，且轴孔85在底部801处开口。另外，轴承部83的靠输出侧L1的端部830在转轴12的轴线方向L上位于比定子20的靠输出相反侧L2的端部24靠输出侧L1的位置。另外，转轴12的靠输出相反侧L2的端部122在凹部80内从轴孔85朝输出相反侧L2突出，并在轴线方向L上位于比固定体2的靠输出相反侧L2的端部(输出相反侧径向轴承构件8的靠输出相反侧L2的端部及输出相反侧端板9的靠输出相反侧L2的端部)靠输出侧L1的位置。另外，在永磁体11的靠输出相反侧L2的端部115处绕着转轴12形成有朝输出侧L1凹陷的环状凹部118，轴承部83的至少靠输出侧L1的端部位于环状凹部118的内侧。因此，能缩短步进电动机1在轴线方向L上的尺寸。

另外，转轴12的靠输出相反侧L2的端部122从由在凹部80的底部开口的通孔构成的轴孔85朝输出相反侧L2突出，但未从输出相反侧径向轴承构件8的靠输出相反侧L2的端部(端面)进一步朝输出相反侧L2突出。即，转轴12的靠输出相反侧L2的端部122位于凹部80内，且在从输出相反侧L2观察的情况下处于露出状态。因此，当将齿轮等从动构件18从输出侧L1的端部嵌入转轴12中由定子20朝输出侧L1突出的部分121时，能利用夹具等直接对转轴12的靠输出相反侧L2的端部122进行支承。另外，转轴12的靠输出相反侧L2的端部由与轴线方向L正交的面构成。因此，能利用夹具等在稳定的状态下对转轴12的靠输出相反侧L2的端部122进行支承。

另外，永磁体11的环状凹部118的底部119及输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830是与轴线方向L正交的平面。另外，转子10被施力构件44朝输出相反侧L2施力。因此，环状构件15的靠输出侧L1的面151与永磁体11的环状凹部118的底部119接触，环状构件15的靠输出相反侧L2的面152与轴承部83的靠输出侧L1的端部830接触。另外，由环状构件15的靠输出相反侧L2的面152构成转子10中朝向轴线方向L的输出相反侧L2的被支承面19，在固定体2上由输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83的靠输出侧L1的端部830构成支承面29，该支承面29在比被支承面19靠输出相反侧L2的位置将转子10的被支承面19支承成能滑动，上述滑动面处的滑动负载(第二滑动负载Tb)、施加于转子10的全滑动负载(第一滑动负载Ta)、定位转矩Td及动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te。因此，当停止励磁电流朝定子20的供给而欲使转子10停止在规定的位置时，即便在转子10的永磁体11与定子20的极齿217、227之间的磁吸引力(定位转矩Td)施加于转子10的情况下，转子10也不会被定位转矩Td朝周向牵引，可利用第一滑动负载Ta使转子10停止在规定位置。因此，能提高转子10的停止位置的精度。由此，不用增加步进电动机1的极数，就能提高转子10的停止位置的分辨率。另外，第一滑动负载Ta比转子10从定子20受到的动转矩Te小，因此，不会对转子10的旋转驱动产生阻碍。

此外，当恰当地设定第一滑动负载Ta时，设置对转子10朝输出相反侧L2进行施力的施力构件44，并使转子10和固定体2在轴线方向L上接触。因此，在转子10与固定体2之间产生较大的第二滑动负载Tb，上述第二滑动负载Tb是在轴线方向L上面接触的部分处产生的滑动负载，因此，上述第二滑动负载Tb处于比其它滑动部分处的滑动负载大的水平。即，在输出相反侧径向轴承8的轴承部83的靠输出侧L1的端面830(支承面29)与转子10一侧的环状构件15的靠输出相反侧L2的面152(被支承面19)的滑动部分处的滑动负载(第二滑动负载Tb)比输出相反侧径向轴承构件8与转轴12的滑动部分、输出侧径向轴承构件7与转轴12的滑动部分、垫圈41与施力构件44的靠输出侧L1的端部的滑动部分、以及垫圈42与施力构件44的靠输出相反侧L2的端部的滑动部分处的各滑动负载大。另外，在支承面29与被支承面19之间产生的第二滑动负载Tb是在轴线方向L上面接触的部分处产生的滑动负载，因此，与在其它滑动部分处产生的滑动负载相比较是稳定的。因此，能将施加于转子10的第一滑动负载Ta可靠地设定成比定位转矩Td大、比动转矩Te小的条件。

另外，在本实施方式中，将在比永磁体11靠输出相反侧L2的位置保持于转轴12的环状构件15设于转子10，并将上述环状构件15的靠输出相反侧L2的面152用作被支承面19。因此，能与转轴12和永磁体11的材质、直径无关地构成适于获得规定的第二滑动负载Tb的被支承面19。

另外，在本实施方式中，由输出相反侧径向轴承构件8的轴承部83中朝向输出侧L1的端部830构成支承面29。因此，为了产生第二滑动负载Tb，无需在固定体2一侧追加新的构件。而且，输出相反侧径向轴承构件8的支承面29的面积较大，因此，能产生稳定的第二滑动负载Tb。另外，若使用烧结含油轴承作为输出相反侧径向轴承8，则能产生稳定的第二滑动负载Tb。

另外，施力构件44由螺旋弹簧构成，因此，弹簧常数较小。因此，能产生稳定的作用力，因此，能产生稳定的第二滑动负载Tb。另外，施力构件44(螺旋弹簧)配置于永磁体11与输出侧径向轴承构件7之间，因此，即便追加施力构件44，也不会使步进电动机1大型化。

[其它实施方式]

在上述实施方式中，使用了螺旋弹簧以作为施力构件44，但也可使用板簧、碟形弹簧等。

在上述实施方式中，第一滑动负载Ta及第二滑动负载Tb相对于定位转矩Td及动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te，但也可以是满足下式所示的关系：Tb≤Td＜Ta＜Te。

Claims (22)

1.一种电动机，其特征在于，包括：

转子，该转子在转轴的外周面具有永磁体；以及

固定体，该固定体具有定子、输出相反侧径向轴承构件和输出相反侧端板，所述定子配置于所述永磁体的外周且呈筒状，所述输出相反侧径向轴承构件将所述转轴支承成能旋转，且所述输出相反侧径向轴承构件保持于所述输出相反侧端板与所述定子之间，

在所述输出相反侧径向轴承构件形成有轴承部、凸缘部及凹部，其中，所述轴承部具有在径向上对所述转轴的外周面进行支承的轴孔，所述凸缘部在比所述轴承部靠输出相反侧的位置朝径向外侧突出并与所述定子的靠输出相反侧的端部重叠，所述凹部在该输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部朝输出侧凹陷，且所述轴孔在所述凹部的底部开口，

所述轴承部的靠输出侧的端部在所述转轴的轴线方向上位于比所述定子的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置，

所述转轴的靠输出相反侧的端部在所述凹部内从所述轴孔朝输出相反侧突出，并在所述轴线方向上位于比所述固定体的靠输出相反侧的端部靠输出侧的位置。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述转轴的靠输出相反侧的端部由与所述轴线方向正交的平面构成。

3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，

在所述转轴的从所述定子朝输出侧突出的部分嵌入有与该转轴一体旋转的从动构件。

4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，

在所述永磁体的靠输出相反侧的端部绕着所述转轴形成有朝输出侧凹陷的环状凹部，

所述轴承部的至少靠输出侧的端部位于所述环状凹部的内侧。

5.如权利要求4所述的电动机，其特征在于，

所述环状凹部的底部及所述轴承部的靠输出侧的端部是与所述轴线方向正交的平面，

在所述转轴且在所述环状凹部的内侧安装有环状构件。

6.如权利要求5所述的电动机，其特征在于，

所述电动机包括对所述转子朝输出相反侧进行施力的施力构件，

所述环状构件与所述环状凹部的底部及所述轴承部的靠输出侧的端部接触。

7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，

所述环状构件是树脂制的，并被压入所述转轴。

8.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，

所述环状构件的厚度比所述环状凹部的深度小，所述环状构件整体位于所述环状凹部的内侧。

9.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，

所述环状构件的靠输出侧的面不能相对于所述环状凹部的底部进行滑动，

所述环状构件的靠输出相反侧的面能相对于所述轴承部的靠输出侧的端部进行滑动。

10.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，

所述环状凹部的底部的面积比所述轴承部的靠输出侧的端部的面积大。

11.如权利要求10所述的电动机，其特征在于，

所述环状构件的与所述轴承部的靠输出侧的端部接触的靠输出相反侧的面的面积与所述轴承部的靠输出侧的端部的面积相等或比所述轴承部的靠输出侧的端部的面积小。

12.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，

在所述定子中，与所述永磁体的外周面相对的多个极齿沿周向配置，

当将施加于所述转子的整体滑动负载即第一滑动负载设为Ta，将作用于所述转子的定位转矩设为Td，并将所述转子从所述定子受到的动转矩设为Te时，所述第一滑动负载Ta、所述定位转矩Td及所述动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Ta＜Te。

13.如权利要求12所述的电动机，其特征在于，

当将所述第一滑动负载Ta中的所述环状构件与所述轴承部之间的第二滑动负载设为Tb时，所述第一滑动负载Ta、所述第二滑动负载Tb、所述定位转矩Td及所述动转矩Te满足下式所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te。

14.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，

所述施力构件由螺旋弹簧构成。

15.如权利要求14所述的电动机，其特征在于，

所述螺旋弹簧配置于输出侧轴承构件与所述永磁体之间，所述输出侧轴承构件在比所述永磁体靠输出侧的位置对所述转轴进行支承。

16.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述固定体的靠输出相反侧的所述端部由所述输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部及所述输出相反侧端板的靠输出相反侧的端部中的最靠输出相反侧的端部限定。

17.如权利要求16所述的电动机，其特征在于，

所述输出相反侧径向轴承构件的靠输出相反侧的端部和所述输出相反侧端板的靠输出相反侧的端部在所述轴线方向上位于相同的位置。

18.如权利要求16所述的电动机，其特征在于，

在所述输出相反侧径向轴承构件上形成有在所述轴承部的靠输出相反侧的端部扩大直径并相对于所述定子在径向上定位的圆盘部，所述凸缘部从所述圆盘部的靠输出相反侧的端面朝径向外侧突出，

由所述轴承部的靠输出相反侧的面即所述底部和所述圆盘部的内周面及所述凸缘部的内周面构成形成于所述输出相反侧径向轴承构件的所述凹部，

所述转轴的靠输出相反侧的所述端部位于所述凹部内。

19.如权利要求18所述的电动机，其特征在于，

所述输出相反侧端板是形成有开口部的平板，该开口部供所述输出相反侧径向轴承构件的所述凸缘部嵌入，

所述输出相反侧径向轴承构件的所述凸缘部通过所述输出相反侧端板的所述开口部与所述定子的靠输出相反侧的端部重叠，并且所述输出相反侧端板在与所述输出相反侧径向轴承构件的所述圆盘部的靠输出相反侧的端面重叠的状态下固定于所述定子的靠输出相反侧的端部。

20.如权利要求18所述的电动机，其特征在于，

在所述永磁体的靠输出侧的端部绕着所述转轴形成有朝输出侧凹陷的环状凹部，

所述轴承部的至少靠输出侧的端部位于所述环状凹部的内侧。

21.如权利要求20所述的电动机，其特征在于，

所述电动机包括对所述转子朝输出相反侧进行施力的施力构件，

所述环状凹部的底部及所述轴承部的靠输出侧的端部形成为与所述轴线方向正交的平面，并且在所述环状凹部的底部与所述轴承部的靠输出侧的端部之间的所述转轴上存在环状构件，该环状构件与所述轴承部之间产生滑动负载。

22.如权利要求1至21中任一项所述的电动机，其特征在于，

所述输出相反侧径向轴承构件由将聚对苯二甲酸二丁酯、液晶聚合物、聚苯硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂、聚碳酸酯中任一材料作为主要材料的树脂成形件构成。