CN1177856A - 步进电动机 - Google Patents

Abstract

一种步进电动机,能可靠防止电动机旋转轴的滑动损失或因电动机旋转轴而产生的咯嗒声。在所述步进电动机中,在从定子部2伸出的电动机旋转轴上形成丝杆部,用2个止推轴承支承电动机旋转轴的两端,并对电动机旋转轴沿轴向施加弹力,而2个止推轴承中的1个止推轴承具有与电动机旋转轴的抵接面为曲面状的轴承体,并具有由容许轴承体在轴向移动,并具有对该移动进行导向的导向部的导向板支承,且对轴承体沿轴向施加弹力的弹力板。

Description

步进电动机

本发明涉及在电动机旋转轴上形成丝杆部的电动机。

现有的一种电动机结构如图17所示，在电动机旋转轴31上形成丝杆部32的步进电动机30，分别用2个止推轴承33、34支承电动机旋转轴31的两端。

在止推轴承34侧设有金属轴承35，在径向支承电动机旋转轴31。

在电动机旋转轴31上，与定子部36具有规定间隙且对向地固定有转子磁铁37。

止推轴承34用板弹簧38与球39构成，而用板弹簧38的弹簧压力可移动地挡住电动机旋转轴31的轴向负荷

图18所示的步进电动机40，是表示在日本实用新型公开1994年第21383号所揭示的另外的现有例子

步进电动机40省略了图17所示的中央金属轴承35，并用2个止推轴承，即用定子部一侧的轴承42与顶端一侧的轴承(示图省略)支承电动机旋转轴41的两端。

定子部一侧的轴承42包括，由如图19所示的预压板弹簧43与多个球44所组成的球轴承。

在图17所示的步进电动机30中，因与丝杆部32结合的被送体的反作用力，电动机旋转轴31与金属轴承35碰撞而存在着产生咯嗒咯嗒声的情况。

这是因为被送体的输送方向不一定相同，故丝杆部32承受的反作用力也随着旋转方向而不同。结果，随着其变动就容易产生咯嗒咯嗒的声音。

这种咯嗒咯嗒的声音产生，也与在金属轴承35部分产生滑动损耗有关。

另外，金属轴承35本身也会导致因滑动支承功能而使电动机旋转轴31的旋转力减小。

另一方面，图18所示的步进电动机40，因没有支承径向的金属轴承35，而要校出定子部与转子的同轴度，故将预压板弹簧43做成如图19所示、形成多个螺旋形腕部的复杂的形状

此外，由于预压板弹簧43不仅是起到电动机旋转轴41的轴向移动的轴承作用，而且也起到径向移动的轴承作用，故弹簧常数的设定很难。也就是说，为了抑制径向移动而增强弹簧力时，则对于电动机旋转轴41的负荷就大，就产生旋转损失。

相反，若为了抑制轴向负荷而减弱弹簧力时，径向的挠度也就大，则存在着电动机旋转轴41脱离轴承42、或电动机旋转轴41与贯通的孔45的周边角部46相碰的问题。

鉴于上述存在的缺点，本发明的目的在于，提供一种能防止电动机旋转轴的滑动损耗及因电动机旋转轴而产生咯嗒咯嗒声的步进电动机。

附图的简单说明。

图1是本发明第1实施例的主要部分剖视俯视图。

图2是在第1实施例中使用的球支承部的俯视图。

图3是在第1实施例中使用的导向板的俯视图。

图4是图3的导向板的仰视图。

图5是说明第1实施例中定子部与导向板突部关系用的主要部分示意图。

图6是在第1实施例中使用的弹力板的俯视图。

图7是沿图6中弹力板的VII-VII线的剖视图。

图8是说明第1实施例因电动机旋转轴的移动引起状态变化用的主要部分剖视图。

图9是本发明第2实施例的主要部分剖视图。

图10是在第2实施例中使用的球支承部的俯视图。

图11是在第2实施例中使用的导向板的俯视图与导向部的侧视图。

图12是在第2实施例中使用的弹力板的俯视图。

图13是说明第2实施例因电动机旋转轴的移动引起状态变化用的主要部分剖视图。

图14是本发明第3实施例的主要部分剖视图。

图15是在第3实施例中使用的球支承部及弹力部的俯视图。

图16是对止推轴承的另外例子进行说明用的示意图。

图17是表示在现有技术中使用的步进电动机的示意图。

图18是现有技术的另外步进电动机的示意结构图。

图19是表示在图18的步进电动机中使用的预压板弹簧的示意图。

下面根据图1至图8说明本发明第1实施例。

步进电动机1如图1所示具有从定子部2伸出的电动机旋转轴3。

在电动机旋转轴3上形成有公知的丝杆部4，其具有随着电动机旋转轴3的旋转而使与丝杆部4结合的被送体(示图省略)向轴向移动的功能。

通过转换电动机旋转轴3的旋转方向而控制被送体的移动方向。

定子部2包括：起到电动机壳体作用的第1定子10；具有与第1定子10的极齿10a交错配置的极齿11a的第2定子11；与第2定子11背靠背地被固定的第3定子定子12；具有与第3定子12的极齿12a交错配置的极齿13a的第4定子13；插入第1定子10与第2定子11之间的带有线圈骨架的环状线圈14；插入第3定子12与第4定子13之间的带有线圈骨架的环状线圈15。

另外，由于此结构与公知的步进电动机的定子部结构相同，故省略详细说明。

在定子部2上固定将步进电动机安装到各种设备上用的安装板16，在安装板16的中央设有轴贯通孔16a，以贯通电动机旋转轴3。

电动机旋转轴3的外周与轴贯通孔16a的内周面16b的间隙L，设成大于止推轴承6与电动机旋转轴3的同轴度误差。

在电动机旋转轴3上固定有圆筒状的转子磁铁17，轴贯通孔16a的直径M小于转子磁铁17的直径。

在转子磁铁17两端的与电动机旋转轴3接触的一侧形成有切成锥状的凹部18、18。

对于轴贯通孔16a一侧的凹部18，具有存放从间隙L进入到定子部2内部的垃圾而不使垃圾进入到转子磁铁17与定子部2相对的磁隙部分的作用。

电动机旋转轴3的两端分别用2个第1、第2止推轴承6、5支承。

形成在图1下侧的第2止推轴承5，由于其结构与图17所示的现有止推轴承大致相同，故省略其详细说明。

第1止推轴承6包括：1个球19；对球19作支承的轴承体7；容许轴承体7的轴向移动并作为对其移动进行导向的导向构件的导向板8；在轴向对轴承体7施加弹力的作为弹力装置的弹力板9。

球19与在电动机旋转轴3的顶端形成的圆锥状的圆锥凹部3a抵接。

球19与圆锥凹部3a的抵接面为曲面状。

另外，在球19与圆锥凹部3a的抵接面上涂有减少摩擦阻力用的润滑油。

轴承体7如图1及图2所示，其具有：有装入球19的圆柱状孔的球支承部7a；为防止轴承体7旋转而向径向突出且等间隔配置的3个旋转防止部7b；连接旋转防止部7b的3个圆弧状连接部7c。

作为导向构件的导向板8如图1及图3所示，被模铸成圆形板体，并在其中央部形成有容许轴承体7在轴向移动且对其移动进行导向的导向孔8a。

导向板8包括：为使轴承体7的旋转防止部7b嵌入而在3处等间隔配置的槽部8b；配置在槽部8b之间、朝电动机旋转轴3一侧突出的轴向长度大的3处等间隔配置的导向部8c。

因旋转防止部7b嵌入槽部8b，故防止了轴承体7的径向旋转。

在导向部8c的定子部2的相反侧，设有稍突出的3个圆弧状突出部8d。

在实施例中，导向部8c与球支承部7a抵接，以发挥轴承体7的导向功能。

在槽部8b附近，弹力板9的弹力部9a为倾斜面，其可与球支承部7a压接。

槽部8b与导向部8c在面向定子部2的一侧形成如图4所示的五角形的突出部8e。

突出部8e的向径向延伸的等间隔配置的5个定位部8f以图5那样的形式嵌入第4定子13的极齿13a之间，进行导向板8相对定子部2的定位。

在导向板8上分别等间隔地形成有调整电动机安装位置用的2个孔8g和确保与弹力板9结合用的3个凸子8h。

弹力板9配置在导向板8的外侧而始终在轴向对轴承体7施加弹力。

在弹力板9上设有：与轴承体7抵接而始终施加弹力的120°等间隔配置的3个弹力部9a；与导向板8的孔8g一致而调整电动机安装位置用的2个孔9b；与导向板8的凸子8h压接而相对定子部2而按压导向板8的等间隔配置的3处按压部9c；与起到壳体作用的第1定子10的扣爪(示图省略)结合的搭扣部9e；将弹力板9固定在定子部2上的2个180°对称配置的连接部9d。

在弹力板9的中央形成稍向外方呈三角状突出的凸部9f，以包住主导向部8c的圆弧状突出部8d。

当弹力板9组装到定子部2时，使弹力板9的孔9b与导向板的孔8g一致，并使搭扣部9e与第1定子10的扣爪结合。

通过组装，弹力部9a被设置在图1的上下方向与槽部8b重叠的位置，并利用形成在槽部8b附近的倾斜面，弹力部9a可发挥弹性。

一旦构成如上所述的步进电动机1，则在电动机装配时，即使产生轴向松动，轴向松动也会通过轴承体7的球支承部7a在导向板8的导向部8c的导向下沿轴向移动(参照图8)而消失。

此时，由于轴承体7受到导向板8的导向部8c的导向，故其不会在径向移动。

构成这种步进电动机的动作如下。

当在定子部2的线圈14、15中流过电流时，通过定子部2与转子磁铁17之间的磁性相互作用，使与转子磁铁17一体的电动机旋转轴3旋转。

即，使形成在电动机旋转轴3上的丝杆部4旋转，从而使与丝杆部4结合的被送体(示图省略)沿轴向移动。

被送体的移动方向及移动量，对流过线圈14、15的电流进行控制而设定。

如上所述，在被送体移动时，在图15的现有步进电动机30中因金属轴承35而产生咯嗒声，或产生旋转损失，而在本发明的步进电动机1中由于不设金属轴承，由导向部8c对轴承体7的移动进行导向，故电动机旋转轴3不会与安装板16相碰。

因此，不会产生咯嗒声，且不会产生除了两止推轴承5、6之外的滑动损失。

此外，由于弹力板9的弹力部9b以120°等间隔被配置在3个部位上，故可均衡地在轴向对轴承体7施加弹力。

在上述实施例中，由于使电动机旋转轴3的外周与安装板16的内周面的间隙L大于止推轴承6与电动机旋转轴3的同轴度误差，故电动机旋转轴3不会与安装板16相碰。

在上述实施例中，由于导向板8的定位部8f嵌入第4定子13的极齿13a之间，相对定子部2导向板8被定位，故可使第1止推轴承6相对定子部2的同轴度的精度良好。

因此，提高了电动机旋转轴3与定子部2的同轴度的精度，结果提高了转子磁铁17与定子部2的间隙精度。

又，在上述实施例中，由于加大了导向部8c的轴向长度，故可精度较好且可靠地进行轴承体7在轴向移动的导向。

另外，由于利用弹力板9的搭扣部9e而一次性地进行导向板8与弹力板9相对定子部2的安装，故非常容易装配。

在实施例中，由于作为止推轴承而采用滑动轴承，且导向板8等安装在定子部2上，故也有利于轴承的稳定性和小型化。

下面根据图9至图13说明本发明的第2实施例。

图9所示的步进电动机21不同于第1实施例的步进电动机1的是第1止推轴承6。

除此以外与步进电动机1的结构相同，并用相同符号表示，且其说明这里省略。

第2实施例的第1止推轴承6包括：1个球19；对球19进行支承的轴承体22；容许轴承体22在轴向移动并作为对其移动进行导向的导向构件的导向板23；在轴向对轴承体22施加弹力的作为弹力装置的弹力板24。

球19与在电动机旋转轴3的顶端形成的圆锥凹部3a抵接。

球19与圆锥凹部3a的抵接面为曲面状。

另外，在球19与圆锥凹部3a的抵接面上涂有减少摩擦阻力用的润滑油。

轴承体22如图9及图10所示，其具有：有存放球19的圆柱状孔的球支承部7a；防止轴承体22旋转用而与弹力板24的局部结合的作为旋转防止部的结合凹部22b；设在结合凹部22b之间而与导向板23抵接的被导向部22c。

在实施例中，作为旋转防止部的结合凹部22b以等间隔形成在3个部位上。

作为导向构件的导向板23如图9及图11所示，呈圆形状的薄板，在其中央形成有容许轴承体22在轴向移动且对其移动进行导向的导向部23a。

导向部23a是从上述薄板弯折而形成，以使与轴承体22的被导向部22c抵接。

在导向板23的外周部嵌入定子部2的局部，对导向板23进行定位用的作为定位部的开口部23b设在180°对称的位置。

由于导向部23a从薄板上冲切翻起而形成，故如图11的局部放大图所示，其形状为根部宽大而顶端宽度狭小。

在弯曲的各导向部23a之间，设有与球支承部22a的外周有微小间隙并对向的导向辅助部23c。

弹力板24用薄板构成，且在其中央部形成有嵌入导向板23的导向部23a和球支承部22a的孔24a。

在弹力板24上，在3处以等间隔形成有从外周侧向孔24a延伸的弹簧腕部24b。

弹簧腕部24b的各顶端成为宽度大的结合部24c，并与轴承体22的结合凹部22b嵌合，可对轴承体22施加弹力并防止轴承体22沿径向转动。

弹力板24上也180°对称地设有2个嵌入定子部2的局部、对弹力板24进行定位用的开口部24d。

由于上述的步进电动机21的作用与上述第1实施例的情况是相同的，故省略其说明。

另外，与弹簧腕部24b起到挠曲、弹性作用的图9相对应，将弹簧腕部24b不发生挠曲的状态作为参考而用图13表示。

从图13中看到，当以弹簧腕部24b以未挠曲的状态而电动机旋转轴3处于止推轴承6一侧时，在转子磁铁17与安装板16之间产生间隙g。而这种状态在第1实施例图8中也是相同的。

如上所述，第2实施例与第1实施例相同，不产生咯嗒声或滑动损失。

此外，由于在第2实施例中导向板23用1块薄板构成，故可高效率地制造，且价格低廉。

下面根据图14至图15说明本发明的第3实施例。

图14所示的步进电动机51不同于第1实施例的步进电动机1的是第1止推轴承6的部分。

详细地说，在树脂成形的轴承体52上，一体成形有在轴向及径向施加弹力的作为弹力构件的弹力部52d。

除此以外，与步进电动机1的结构相同，并用相同符号表示，且其说明这里省略。

第3实施例的第1止推轴承6主要包括：1个球19；对球19进行支承的轴承体52；容许轴承体52在轴向移动并作为对其移动进行导向的作为导向构件的导向板53。

球19与在电动机旋转轴3的顶端形成圆锥状的圆锥凹部3a抵接。

球19与圆锥凹部3a的抵接面为曲面状。

另外，在球19与圆锥凹部3a的抵接面上涂有减少摩擦阻力用的润滑油。

轴承体52如图14及图15所示，具有：有装入球19的圆柱状孔的球支承部52a；与导向板53的导向部53a抵接而在轴向滑动且在轴向及径向施加弹力的等间隔地在3处形成的作为弹力装置的弹力部52d；连接弹力部52d的做成3个圆弧状的连接部52c。

弹力部52d形状为，其根部与连接部52c为一体，随着朝向图14的电动机旋转轴3一侧而向径向胀开地突出，并在径向与轴向具有弹性。

另外，弹力部52d与连接部52c相比，在电动机旋转轴3一侧加大了其长度。

作为导向构件的导向板53如图14所示，用圆形的板体形成，且在其中央形成有呈圆孔的导向部53a。

在导向部53a上，有间隙地嵌合轴承体52的连接部52c，以容许轴承体52在轴向移动并对其移动进行导向。

另外，在导向板53上以等间隔形成有3处与轴承体52的弹力部52d抵接并与向径向突出的弹力部52d结合的槽53b。

槽53b因与向径向突出的弹力部52d结合，故可防止轴承体52沿径向的转动。

即，槽53b也具有作为防止轴承体52旋转的旋转防止部的功能。

在导向板53的外侧如图14所示，设有安装构件59，该安装构件59具有与兼作壳体的第1定子10的扣爪(示图省略)结合的搭扣部59e，对导向板53进行定位而将其安装在定子部51上。

具有球支承部52a的轴承体52、导向板53及安装构件59与上述的实施例相同，形成有调整电动机安装位置用的孔等(未图示)。

由于上述的步进电动机51的作用与上述的第1、第2实施例的情况相同，故省略其说明。

如上所述，第3实施例与第1、2实施例相同，不会产生咯嗒声或滑动损失。

此外，在第3实施例中，由于在轴承体52的连接部52c与导向板53的槽53b形成有间隙，故可增加两者之间的间隙自由度，从而提高装配性。

由于将作为弹力装置的弹力部52d与轴承体52一体地树脂成形，故如第1、2实施例那样，可防止因弹力板与球支承部抵接时可能产生的扭转造成的别住。

又，在第3实施例中，由于弹力部52d与轴承体52一体地树脂成形，故随着时间的推移其预压力逐渐降低，该预压力的降低，也有防止在电动机旋转轴3与球19之间摩擦力增大的效果。

即，由于在球19的周围涂上的润滑油也同样地随着时间的推移而丧失其润滑性，所以若弹力部52d的预压力为一恒定值，则就产生在电动机旋转轴3与球19之间摩擦力增大的问题，但上述弹力部52d的预压力在下降，故可防止摩擦力的增大。

另外，上述各实施例是本发明的较佳实施例，但不限于此，在不脱离本发明宗旨的范围内可进行各种变形。例如，装入球的球支承部的圆形孔可以不是圆筒形，半球形或盆状等其它形状也可。

另外，不一定要设置轴承体的旋转防止结构。

又，对轴承体施加弹力的弹力部和弹簧腕部，在上述实施例中是以等间隔地配置在3个部位上，但只要可均衡地沿轴向对轴承体施加弹力，并且轴承体可顺利移动的话，也可以以2个部位且等间隔地配置。

上述弹力部和弹簧腕部也可以4个以上部位且等间隔地配置。

作为止推轴承，不用球，也可取而代之如图16(A)所示将电动机旋转轴3的顶端做成半球形，或如图16(B)所示将球支承部26的与电动机旋转轴3抵接的部分做成半球状部26a。

这样，最好止推轴承不是具有2个以上球的滚动轴承，而是使用了1个球，或如图16(A)、(B)那样形状的抵接面为曲面的滑动轴承，以提高止推轴承的稳定性等，但也可采用滚动轴承等其它的轴承结构。

如上说明，由于在本发明的电动机中无传统存在的金属轴承，而且呈在轴向引导轴承体的结构，故能可靠地防止因电动机旋转轴的滑动损失或旋转轴的转动而带来的咯嗒声的产生。

另外，由于弹力构件的弹力部以均等角度多个地配置在上述电动机旋转轴的周围，故通过上述轴承体，可均衡且沿轴向地对上述电动机旋转轴施加弹力。

Claims (12)

1.一种电动机，具有支承电动机旋转轴一端的第1止推轴承和支承所述电动机旋转轴另一端的对所述电动机旋转轴的轴向进行限位的第2止推轴承，其特征在于：

所述第1止推轴承具有：支承电动机旋转轴一端且可沿所述电动机旋转轴的轴向移动的轴承体；

对所述轴承体可沿所述轴向移动地进行导向的导向构件；

通过所述轴承体而对所述电动机旋转轴沿所述轴向施加弹力的弹力装置；

所述弹力装置具有以均等角度配置在所述电动机旋转轴周围的多个弹力部。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：所述弹力部以120°间隔设置3处。

3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：所述弹力部与和所述轴承体支承所述电动机旋转轴的面相反侧的面抵接而对所述轴承体施加弹力。

4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：所述导向构件具有相对电动机定子部定位用的定位部，在定子极齿之间支承所述定位部，以对所述导向构件相对定子而进行定位。

5.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：所述弹力部与所述轴承体设成一体。

6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：在所述轴承体上，设有与所述导向构件配合而防止所述轴承体旋转的旋转防止部。

7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于：所述导向构件具有嵌入所述轴承体的所述旋转防止部的槽部。

8.如权利要求7所述的电动机，其特征在于：在所述槽部上配置所述弹力部，对于所述导向构件为使所述弹力部可压接所述轴承体而形成有倾斜面。

9.如权利要求3所述的电动机，其特征在于：所述弹力部是板弹簧。

10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于：所述弹力部的顶端具有宽度大的结合部，而所述结合部与所述轴承体的旋转防止部配合。

11.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：所述导向构件是薄板，而对所述轴承体进行导向的导向部是从薄板上冲切翻起而形成的。

12.如权利要求5所述的电动机，其特征在于：在所述导向构件上，形成有与形成在所述轴承体上的弹力部结合以防止所述轴承体旋转的槽。

Images