CN203883657U - 步进电动机 - Google Patents

Abstract

一种步进电动机，能提高转子的停止位置的精度。在步进电动机(1)中，设有施力构件(9)和支承面(29)，所述施力构件朝电动机轴线方向(L)的反输出侧(L2)对转子(10)进行施力，所述支承面在固定体(2)一侧将转子的朝向反输出侧的被支承面(19)支承成能滑动，施加于转子的第一滑动负载(Ta)及第一滑动负载中的支承面与被支承面之间的第二滑动负载(Tb)比作用于转子的定位转矩(Td)大。因此，当停止励磁电流朝定子(20)的供给而欲使转子停止在规定的位置时，即便定位转矩施加于转子，也可利用第一滑动负载使转子停止在规定位置。另外，第一滑动负载(Ta)比转子从定子(20)受到的动转矩(Te)小。

Description

步进电动机

技术领域

本实用新型涉及一种定子的多个极齿与转子的永磁体的外周面相对的步进电动机。

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，利用供给至定子的线圈的励磁电流来对转子的旋转角度位置进行控制。

专利文献1：日本专利特开2007-202240号公报

专利文献2：日本专利特开2009-290925号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

然而，在步进电动机中，即便在停止励磁电流朝线圈的供给而欲使转子停止在规定位置的情况下，根据停止位置的不同，也会存在被作用于转子的永磁体与定子的极齿之间的定位转矩(detent torque)牵引而停止在从停止预定位置稍许偏移的位置这样的问题。

鉴于上述问题，本实用新型的技术问题在于提供一种能提高转子的停止位置的的精度的步进电动机。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型的步进电动机的特征是，包括：转子，该转子在转轴的外周面具有永磁体；固定体，该固定体具有沿周向配置有与上述永磁体的外周面相对的多个极齿的筒状的定子；施力构件，该施力构件朝电动机轴线方向的一侧对上述转子进行施力；以及上述固定体侧的支承面，该支承面在比上述转子的朝向电动机轴线方向的上述一侧的被支承面更靠上述一侧的位置将该被支承面支承成能滑动，当将施加于上述转子的整个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设为Td，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满足以下式子所示的关系：Td＜Ta＜Te。

在本实用新型中，设有施力构件和支承面，其中，上述施力构件朝电动机轴线方向的一侧对转子进行施力，上述支承面在固定体一侧将转子的朝向一侧的被支承面支承成能滑动，施加于转子的第一滑动负载(施加于转子的整个滑动负载)比作用于转子的定位转矩大。因此，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。此外，为了恰当地设定第一滑动负载，设置对转子朝一侧进行施力的施力构件，并使转子的朝向一侧的被支承面与固定体一侧的支承面在电动机轴线方向上接触。因此，在支承面与被支承面之间产生较大的滑动负载，上述滑动负载处于比较大的水平。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。

在本实用新型中，较为理想的是，当将上述第一滑动负载Ta中的上述被支承面与上述支承面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满足以下式子所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te。在支承面与被支承面之间产生的第二滑动负载处于稳定的水平，因此，若使第一滑动负载与第二滑动负载相等，则能将施加于转子的第一滑动负载可靠地设定为比定位转矩大、比动转矩小的条件。

在本实用新型中，较为理想的是，上述转子包括环状构件，该环状构件在比上述永磁体更靠上述一侧的位置保持于上述转轴，上述被支承面由上述环状构件的上述一侧的面构成。根据上述结构，能与转轴和永磁体的材质、直径无关地构成适于获得规定的第二滑动负载的被支承面。具体而言，能采用以下结构：上述固定体具有：第一径向轴承，该第一径向轴承在比上述永磁体更靠上述一侧的位置将上述转轴支承成能旋转；以及第二径向轴承，该第二径向轴承在比上述永磁体更靠上述电动机轴线方向的另一侧的位置将上述转轴支承成能旋转，在上述永磁体与上述第一径向轴承之间配置有上述环状构件，上述施力构件的作用力使上述环状构件与上述第一径向轴承抵接，并且因上述环状构件与上述第一径向轴承的抵接而产生的上述第二滑动负载Tb比上述定位转矩Td大。在该情况下，较为理想的是，上述环状构件是由耐磨损性及润滑性优异的树脂制的材料形成的垫圈。另外，若采用以下结构：在上述永磁体的与上述第二径向轴承相对的端面以围住上述转轴的方式形成有环状凹部，将上述施力构件设为配置于上述第二径向轴承与上述永磁体之间并朝上述一侧对上述永磁体进行施力的螺旋弹簧，将上述螺旋弹簧的上述一侧的端部收容于上述永磁体的上述环状凹部的内部，则通过使用螺旋弹簧，能产生稳定的第二滑动负载Tb，并能使螺旋弹簧的一部分收容于永磁体的环状凹部的内部，因此，能抑制电动机在电动机轴线方向L上的大型化。

在本实用新型中，较为理想的是，上述环状构件被压入上述转轴。根据上述结构，旋转构件和环状构件一体旋转，因此，在永磁体与环状构件之间不发生滑动。因此，不对永磁体施加不需要的负载，能防止永磁体的劣化。另外，与环状构件未被压入的情况比较，限定了环状构件与支承面的滑动部位，容易管理滑动负载。

在本实用新型中，较为理想的是，上述固定体具有：第一径向轴承，该第一径向轴承在比上述永磁体更靠上述一侧的位置将上述转子支承成能旋转；以及第二径向轴承，该第二径向轴承在比上述永磁体更靠上述电动机轴线方向的另一侧的位置将上述转子支承成能旋转，上述支承面由上述第一径向轴承的朝向上述另一侧的面构成。根据上述结构，利用第一径向轴承产生规定的第二滑动负载，因此，无需在固定体一侧追加新的构件。

在本实用新型中，较为理想的是，上述支承面由帽部构成，该帽部与上述转轴的靠上述电动机轴线方向的一侧的端面滑动接触。根据上述结构，能在定子的外侧设定滑动负载(第一滑动负载Ta)，因此，容易管理滑动负载。

在本实用新型中，较为理想的是，上述帽部由朝上述转轴的端面施力的板簧部构成。根据上述结构，具有板簧部，因此，容易管理滑动负载。

在本实用新型中，较为理想的是，与朝向上述另一侧的上述支承面相对滑动的上述被支承面的面积等于或小于朝向上述另一侧的上述支承面的面积。根据上述结构，通过使被支承面的面积变化，能改变施加于转子的第一滑动负载。即，与改变形成于固定体的第一径向轴承的支承面的面积相比较，改变转子所具有的环状构件来改变被支承面的面积在制造步进电动机方面比较容易，因而容易调节第一滑动负载。

在本实用新型中，较为理想的是，上述第一径向轴承包括：筒部，该筒部直接或隔着其它构件固定于上述定子；以及凸缘部，该凸缘部在比上述筒部更靠上述另一侧的位置扩大直径，以使上述另一侧的面与上述被支承面接触。根据上述结构，能扩大支承面的面积，因此，能产生稳定的第二滑动负载。

在本实用新型中，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。

在本实用新型中，较为理想的是，上述螺旋弹簧配置于上述永磁体与上述第二径向轴承之间。根据上述结构，即便追加了螺旋弹簧，步进电动机也不会大型化。

在本实用新型中，能采用以下结构：上述第一径向轴承是烧结含油轴承。根据上述结构，能产生稳定的第二滑动负载。

在本实用新型中，较为理想的是，上述定子具有线圈，当未朝上述线圈通电时，永磁体磁中心假想平面的位置是相对于定子磁中心假想平面朝上述一侧偏移的位置，其中，上述定子磁中心假想平面是沿着与电动机轴线方向正交的径向形成于上述定子在电动机轴线方向上的磁中心的位置的假想平面，上述永磁体磁中心假想平面是沿着与电动机轴线方向正交的径向形成于上述转子的上述永磁体在电动机轴线方向上的磁中心的位置的假想平面。根据上述结构，在朝线圈通电的情况下，永磁体被由线圈产生的磁力吸引，转子与永磁体一起被吸引至磁稳定位置。即，当朝线圈通电时，永磁体被朝定子磁中心假想平面与永磁体磁中心假想平面一致的方向吸引，因此，朝减轻施力构件的作用力的方向对转子施加力，能减轻施加于转子的第一滑动负载。

较为理想的是，上述定子的配置于一侧的筒状的第一定子组和配置于另一侧的筒状的第二定子组在电动机轴线方向上排列配置，上述第一定子组由卷绕于第一绝缘体的第一线圈和配置于上述第一绝缘体在电动机轴线方向上的两侧的第一定子铁心对形成，上述第二定子组由卷绕于第二绝缘体的第二线圈和配置于上述第二绝缘体在电动机轴线方向上的两侧的第二定子铁心对形成，上述定子磁中心假想平面形成于电动机轴线方向上的上述第一线圈与上述第二线圈的之间。根据上述结构，通过使朝第一定子组和第二定子组供给的电力量产生变化，能使定子磁中心假想平面的位置变化。即，通过利用朝第一定子组和第二定子组供给的电力量调节定子侧的磁中心的位置，能调节施加于转子的第一滑动负载。

实用新型效果

在本实用新型中，设有施力构件和支承面，其中，上述施力构件朝电动机轴线方向的一侧对转子进行施力，上述支承面在固定体一侧对转子的朝向一侧的被支承面进行支承，施加于转子的第一滑动负载比作用于转子的定位转矩大。因此，当停止脉冲信号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将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。

附图说明

图1是本实用新型实施方式一的步进电动机的剖视图。

图2是本实用新型实施方式一的步进电动机的定子等的说明图。

图3是本实用新型实施方式二的步进电动机的剖视图。

图4是本实用新型实施方式一的变形例一的步进电动机的剖视图。

图5是本实用新型实施方式一的变形例二的步进电动机的剖视图。

图6是表示本实用新型实施方式一的步进电动机的定子的磁中心和转子的磁中心的位置的图。

（符号说明）

1    步进电动机

2    固定体

5    输出侧径向轴承

6    反输出侧径向轴承

7    输出侧径向轴承

8    反输出侧径向轴承

9    施力部件

10   转子

11   永磁体

12   转轴

15、16  环状构件

20   定子

51、61、71、81   径向轴承的筒部

52、62、72、82   径向轴承的凸缘部

152   环状构件的靠反输出侧的面

161   环状构件的靠输出侧的面

171、181  帽部

182   板簧部

217、227  极齿

522   输出侧径向轴承的靠反输出侧的面

821   反输出侧径向轴承的靠输出侧的面

A    定子磁中心假想平面

B    永磁体磁中心假想平面

L    电动机轴线方向

L1   输出侧

L2   反输出侧

具体实施方式

以下，参照附图对应用本实用新型的步进电动机进行说明。另外，在以下的说明中，在电动机轴线方向L上，将转轴突出的一侧设为“输出侧L1”，并将与转轴突出的一侧相反的一侧设为“反输出侧L2”来进行说明。另外，本实用新型记载的滑动负载是指在滑动部分产生的摩擦，该摩擦用于抑制在切断朝步进电动机的通电并使转子相对于定子停止之后、转子因定位转矩而移动。换言之，滑动摩擦是当欲使静止的转子进行动作时起作用的摩擦力，其是静摩擦力。

［实施方式一］

在本实施方式中，施力构件9对转子10朝电动机轴线方向L的反输出侧L2进行施力。因此，本实用新型的“电动机轴线方向L的一侧”相当于反输出侧L2，本实用新型的“电动机轴线方向L的另一侧”相当于输出侧L1。另外，在配置于电动机轴线方向L的输出侧L1及反输出侧L2的两个径向轴承中的配置于反输出侧L2的反输出侧径向轴承8相当于本实用新型的“第一径向轴承”，配置于输出侧L1的输出侧径向轴承7相当于本实用新型的“第二径向轴承”。

(整体结构)

图1是本实用新型实施方式一的步进电动机的剖视图。图2是本实用新型实施方式一的步进电动机的定子等的说明图。

如图1及图2所示，本实施方式的步进电动机1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的输出侧L1固接有齿轮18。在本实施方式中，在永磁体11的靠输出侧L1的端面、即永磁体11的靠相当于第二径向轴承的输出侧径向轴承7一侧的端面以围住转轴12的方式形成有直径从反输出侧L2一侧朝输出侧L1扩大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固定永磁体11和转轴12。

定子20具有在电动机轴线方向L上重叠配置的一对定子组21(第二定子组)和定子组22(第一定子组)，定子组21、22分别包括：卷绕于绝缘体216(第二绝缘体)、绝缘体226(第一绝缘体)的线圈213(第二线圈)、线圈223(第二线圈)；以及配置于绝缘体216、226在电动机轴线方向L上的两侧的定子铁心211、212(第二定子铁心对)、定子铁心221、222(第一定子铁心对)。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的靠反输出侧L2的面上的内定子铁心，定子铁心221是盖在绝缘体226的靠反输出侧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上固定有端子219、229。

在固定体2上，在定子20的两端面中的靠输出侧L1的端面23上固定有输出侧端板25，在靠反输出侧L2的端面24上固定有反输出侧端板26。

(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7(第二径向轴承)，输出侧径向轴承7将转轴12的比永磁体11更靠输出侧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7是通过在凸缘部72的靠反输出侧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的靠反输出侧L2的面进一步朝反输出侧L2突出的筒部71的外缘铆接至输出侧端板25的输出侧L1的面而被固定的。输出侧径向轴承7由烧结含油轴承构成。

另外，利用反输出侧端板26保持着用于在反输出侧L2将转轴12支承成能旋转的反输出侧径向轴承8(第一径向轴承)，反输出侧径向轴承8将转轴12的比永磁体11更靠反输出侧L2的部分支承成能旋转。更具体而言，在反输出侧端板26上形成有孔261，反输出侧径向轴承8在嵌入孔261的状态下保持于反输出侧端板26。反输出侧径向轴承8具有：嵌入孔261的筒部81；以及相对于筒部81在输出侧L1直径扩大而比筒部81的直径大的凸缘部82。上述反输出侧径向轴承8是通过在凸缘部82的靠反输出侧L2的面与反输出侧端板26的靠输出侧L1的面重叠的状态下将筒部81的比反输出侧端板26的靠反输出侧L2的面进一步朝反输出侧L2突出的筒部81的外缘铆接至反输出侧端板26的靠反输出侧L2的面而被固定的。反输出侧径向轴承8由烧结含油轴承构成。

(施力构件9、支承面29及被支承面19的结构)

在步进电动机1中，在输出侧径向轴承7与转子10之间配置有对转轴12朝反输出侧L2施力的施力构件9。在本实施方式中，施力构件9由螺旋弹簧构成，并被配置成绕着转轴12。为了配置施力构件9(螺旋弹簧)，在本实施方式中，施力构件9的靠反输出侧L2的端部收容于永磁体11的环状凹部111的内部。即，通过采用施力构件9(螺旋弹簧)的一部分收容于永磁体11的环状凹部111内部的结构，能抑制电动机在电动机轴线方向L上的大型化。

此处，在施力构件9的靠输出侧L1的端部与输出侧径向轴承7的靠反输出侧L2的端面75之间配置有安装于转轴12的环状的垫圈41，在施力构件9的靠反输出侧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9的靠输出侧L1的端部之间和/或垫圈42与施力构件9的靠反输出侧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以能相对于转轴12沿电动机轴线方向L移动的状态嵌合。垫圈42既可以采用以能相对于转轴12沿电动机轴线方向L移动的状态嵌合的结构，也可以采用被压入转轴12而以不能沿电动机轴线方向L移动的状态嵌合的结构，在本实施方式中，垫圈41、42以能相对于转轴12沿电动机轴线方向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与反输出侧径向轴承8之间的部分安装有环状构件15。环状构件15的靠输出侧L1的面151与永磁体11的靠反输出侧L2的面117抵接。另外，在永磁体11的靠反输出侧L2的面117以围住转轴12的方式形成有凹部118，环状构件15的靠输出侧L1的面151在永磁体11的凹部118的径向外侧与反输出侧L2的面117接触。环状构件15的外径尺寸比永磁体11的外径尺寸小。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优选使用由耐磨损性及润滑性优异的树脂制的材料、即氟树脂例如特氟隆(注册商标)和尼龙例如石墨尼龙(注册商标)等形成的垫圈。

环状构件15的靠反输出侧L2的面152与反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821接触，环状构件15的靠反输出侧L2的面152因施力构件9的作用力而弹性地被按压至反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821。环状构件15的外径尺寸与反输出侧径向轴承8的凸缘部82大致相等。

此处，环状构件15的靠输出侧L1的面151与永磁体11的靠反输出侧L2的面接触而不能相对滑动，与此相对，环状构件15的靠反输出侧L2的面152能相对于反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821进行相对滑动。因此，在本实施方式中，由环状构件15的靠反输出侧L2的面152构成在转子10中朝向电动机轴线方向L的反输出侧L2的被支承面19，在固定体2上，由反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821构成在比被支承面19更靠反输出侧L2的位置将转子10的被支承面19支承成能滑动的支承面29。

另外，环状构件15既可以采用以能相对于转轴12沿电动机轴线方向L移动的状态嵌合的结构，也可以采用被压入转轴12而以不能沿电动机轴线方向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而处于不能沿电动机轴线方向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之间存在固定体2一侧的支承面29(反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821)与转子10一侧的被支承面19(环状构件15的靠反输出侧L2的面152)的滑动部分、反输出侧径向轴承8与转轴12的滑动部分、输出侧径向轴承7与转轴12的滑动部分、垫圈41与施力构件9的靠输出侧L1的端部的滑动部分、以及垫圈42与施力构件9的靠反输出侧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。本来，步进电动机1是以减少当转子10一侧旋转时在其与固定体2一侧之间滑动的部位、并减轻滑动负载(第一滑动负载Ta)为目的而进行设计的。然而，在本实施方式中，利用固定体2一侧与转子10一侧之间产生的滑动负载(第一滑动负载Ta)。

此处，在固定体2一侧的支承面29(反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821)与转子10一侧的被支承面19(环状构件15的靠反输出侧L2的面152)的滑动部分处的滑动负载(第二滑动负载Tb)比反输出侧径向轴承8与转轴12的滑动部分、输出侧径向轴承7与转轴12的滑动部分、垫圈41与施力构件9的靠输出侧L1的端部的滑动部分、以及垫圈42与施力构件9的靠反输出侧L2的端部的滑动部分处的各滑动负载大。另外，固定体2一侧的支承面29(反输出侧径向轴承8的靠输出侧L1的面821)与转子10一侧的被支承面19(环状构件15的靠反输出侧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的总滑动负载(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旋转的驱动时，因由定子20产生的起磁力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满足以下关系：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满足以下关系：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，设有施力构件9和支承面29，其中，上述施力构件9对转子10朝电动机轴线方向L的反输出侧L2进行施力，上述支承面29在固定体2一侧将转子10的朝向反输出侧L2的被支承面19支承成能滑动，施加于转子10的第一滑动负载Ta比作用于转子10的定位转矩Td大。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。另外，设定成满足下式所示的关系是较为理想的：Td＜Ta＜＜Te，其中，第一滑动负载Ta被设定成比定位转矩Td稍大，另外，动转矩Te被设定成比第一滑动负载Ta大很多。藉此，能抑制动转矩Te的损失。

此外，为了恰当地设定第一滑动负载Ta，设置对转子10朝反输出侧L2进行施力的施力构件9，并使转子10的朝向反输出侧L2的被支承面19与固定体2一侧的支承面29在电动机轴线方向L上接触。因此，在支承面29与被支承面19之间产生较大的第二滑动负载Tb，上述第二滑动负载Tb是在电动机轴线方向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。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是在电动机轴线方向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更靠反输出侧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的靠反输出侧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，由反输出侧径向轴承8的朝向输出侧L1的面821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，反输出侧径向轴承8具有：通过反输出侧端板26(其它构件)固定于定子20的筒部81；以及直径在比筒部81更靠输出侧L1的位置扩大并使靠输出侧L1的面与被支承面19接触的凸缘部82。因此，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，反输出侧径向轴承8是烧结含油轴承，因此，能产生稳定的第二滑动负载Tb。

另外，施力构件9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9(螺旋弹簧)配置于永磁体11与输出侧径向轴承7之间，因此，即便追加施力构件9，也不会使步进电动机1大型化。另一方面，除了利用螺旋弹簧调节作用力之外，也可将螺旋弹簧的作用力以不改变的方式设为一定，使垫圈的厚度变化来调节螺旋弹簧的作用力。

另外，在本实施方式中，也可采用以下结构：定子20具有线圈213(第二线圈)、线圈223(第一线圈)，当切断朝线圈213、223的通电的非通电时，永磁体磁中心假想平面B的位置是相对于定子磁中心假想平面A朝一侧(反输出侧L2)偏移的位置(参照图6)，并对转子10施加第二滑动负载Tb，其中，上述定子磁中心假想平面A是在定子20沿电动机轴线方向L的磁中心的位置处沿与电动机轴线方向L正交的径向方向形成的假想平面，上述永磁体磁中心假想平面B是在转子10的永磁体11沿电动机轴线方向L的磁中心的位置处沿与电动机轴线方向L正交的径向方向形成的假想平面。在该情况下，当朝线圈213、223通电时，永磁体11被由线圈213、223产生的磁力吸引，并且转子10与永磁体11一起被吸引到磁稳定位置，从而能如通常那样进行旋转动作。即，当朝线圈213、223通电时，转子10及永磁体11被吸引而使定子磁中心假想平面A与永磁体磁中心假想平面B一致，因此，朝减轻施力构件9(螺旋弹簧)的作用力的方向对转子施加力，能减轻施加于转子10的第二滑动负载Tb、即第一滑动负载Ta。另外，当切断朝线圈213、223的通电的非通电时，能对转子10施加第二滑动负载Tb，并能使转子停止在规定位置。

另外，在本实施方式中，定子20的配置于一侧的筒状的第一定子组22和配置于另一侧的筒状的第二定子组21在电动机轴线方向L上排列配置，第一定子组22由卷绕于第一绝缘体226的第一线圈223和配置于第一绝缘体226的电动机轴线方向L的两侧的第一定子铁心对221、222形成，第二定子组21由卷绕于第二绝缘体216的第二线圈213和配置于第二绝缘体216的电动机轴线方向L的两侧的第二定子铁心对211、212形成，定子磁中心假想平面A形成于电动机轴线方向L上的第一线圈223与上述第二线圈213之间。因此，通过使朝第一定子组22和第二定子组21供给的电力量产生变化，能使定子磁中心假想平面A的位置变化。即，通过利用朝第一定子组22和第二定子组21供给的电力量调节定子20一侧的磁中心的位置，能调节施加于转子10的第二滑动负载Tb、即第一滑动负载Ta。

［实施方式二］

图3是本实用新型实施方式二的步进电动机的剖视图。另外，由于本实施方式的步进电动机的基本结构与实施方式一的基本结构相同，因此，对共同的部分标注相同的符号来图示，并省略其详细说明。

在本实施方式中，与实施方式一相反，施力构件9对转子10朝电动机轴线方向L的输出侧L1进行施力。因此，本实用新型的“电动机轴线方向L的一侧”相当于输出侧L1，本实用新型的“电动机轴线方向L的另一侧”相当于反输出侧L2。另外，配置于电动机轴线方向L的输出侧L1及反输出侧L2的两个径向轴承中的配置于输出侧L1的输出侧径向轴承5相当于本实用新型的“第一径向轴承”，配置于反输出侧L2的反输出侧径向轴承6相当于本实用新型的“第二径向轴承”。

如图3所示，本实施方式的步进电动机1与实施方式一相同地具有：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。在本实施方式中，在永磁体11的靠反输出侧L2的端面形成有带台阶的环状凹部111，利用设于上述环状凹部111的内部的粘接剂13对永磁体11和转轴12进行固定。

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5(第一径向轴承)，输出侧径向轴承5将转轴12的比永磁体11更靠输出侧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5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5具有：嵌入孔251的筒部51；以及相对于筒部51在反输出侧L2直径扩大而比筒部51的直径大的凸缘部52，在凸缘部52的靠输出侧L1的面与输出侧端板25的靠反输出侧L2的面重叠的状态下，筒部51的外缘和输出侧端板25通过铆接等被固定在一起。输出侧径向轴承5由烧结含油轴承构成。

另外，利用反输出侧端板26保持着用于在反输出侧L2将转轴12支承成能旋转的反输出侧径向轴承6(第二径向轴承)，反输出侧径向轴承6将转轴12的比永磁体11更靠反输出侧L2的部分支承成能旋转。更具体而言，在反输出侧端板26上形成有孔261，反输出侧径向轴承6在嵌入孔261的状态下保持于反输出侧端板26。反输出侧径向轴承6具有：嵌入孔261的筒部61；以及相对于筒部61在反输出侧L2直径扩大而比筒部61的直径大的凸缘部62，在凸缘部62的靠输出侧L1的面与反输出侧端板26的靠反输出侧L2的面重叠的状态下，筒部61的外缘和反输出侧端板26通过铆接等被固定在一起。反输出侧径向轴承6由烧结含油轴承构成。

在步进电动机1中，在反输出侧径向轴承6与转子10之间配置有对转轴12朝输出侧L1施力的施力构件9。在本实施方式中，施力构件9由螺旋弹簧构成，并被配置成绕着转轴12。为了配置施力构件9(螺旋弹簧)，在本实施方式中，施力构件9的靠输出侧L1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9的靠反输出侧L2的端部与反输出侧径向轴承6的靠输出侧L1的端面65之间配置有安装于转轴12的环状的垫圈41，在施力构件9的靠输出侧L1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9的靠反输出侧L2的端部之间和/或垫圈42与施力构件9的靠输出侧L1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。

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与输出侧径向轴承5之间的部分安装有环状构件16。环状构件16的靠反输出侧L2的面162与永磁体11的靠输出侧L1的面119抵接。另外，在永磁体11的靠输出侧L1的面119以围住转轴12的方式形成有凹部118，环状构件16的靠反输出侧L2的面162在永磁体11的凹部118的径向外侧与输出侧L1的面119接触。环状构件16的外径尺寸比永磁体11的外径尺寸小。作为环状构件16，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16是树脂制的。

环状构件16的靠输出侧L1的面161与输出侧径向轴承5的靠反输出侧L2的面522接触，环状构件16的靠输出侧L1的面161因施力构件9的作用力而弹性地被按压至输出侧径向轴承5的靠反输出侧L2的面522。环状构件16的外径尺寸与输出侧径向轴承5的凸缘部52的外径尺寸相等。

此处，环状构件16的靠反输出侧L2的面162与永磁体11的靠输出侧L1的面接触而不能相对滑动，与此相对，环状构件16的靠输出侧L1的面161能相对于输出侧径向轴承5的靠反输出侧L2的面522进行对滑动。因此，在本实施方式中，由环状构件16的靠输出侧L1的面161构成在转子10中朝向电动机轴线方向L的输出侧L1的被支承面19，在固定体2上，由输出侧径向轴承5的靠反输出侧L2的面522构成在比被支承面19更靠输出侧L1的位置将转子10的被支承面19支承成能滑动的支承面29。

另外，环状构件16既可以采用以能相对于转轴12沿电动机轴线方向L移动的状态嵌合的结构，也可以采用被压入转轴12而以不能沿电动机轴线方向L移动的状态嵌合的结构，在本实施方式中，环状构件16被压入转轴12而处于不能沿电动机轴线方向L移动的状态。

在上述步进电动机1中，在固定体2与转子10之间存在固定体2一侧的支承面29(输出侧径向轴承5的靠反输出侧L2的面522)与转子10一侧的被支承面19(环状构件16的靠输出侧L1的面161)的滑动部分、输出侧径向轴承5与转轴12的滑动部分、反输出侧径向轴承8与转轴12的滑动部分、垫圈41与施力构件9的靠反输出侧L2的端部的滑动部分、以及垫圈42与施力构件9的靠输出侧L1的端部的滑动部分，对转子10施加第一滑动负载Ta(施加于转子10的整个滑动负载)。

然而，施加于转子10的整个滑动负载(第一滑动负载Ta)中，在固定体2一侧的支承面29与转子10一侧的被支承面19的滑动部分处的滑动负载(第二滑动负载Tb)比其它滑动部分处的滑动负载大。另外，在本实施方式中，与实施方式一相同，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，在本实施方式中，与实施方式一相同，第一滑动负载Ta和第二滑动负载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。

因此，本实施方式的步进电动机1与实施方式一相同，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，即便在定位转矩Td施加于转子10的情况下，也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。此外，为了恰当地设定第一滑动负载Ta，设置对转子10朝输出侧L1进行施力的施力构件9，并使转子10的朝向输出侧L1的被支承面19与固定体2一侧的支承面29在电动机轴线方向L上接触。因此，在支承面29与被支承面19之间产生较大的第二滑动负载Tb，上述第二滑动负载Tb比其它滑动部分处的滑动负载大而且稳定。因此，可起到能将施加于转子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小的条件等与实施方式一相同的效果。

另外，在本第二实施方式二的步进电动机中，当切断朝线圈213、223的通电的非通电时，永磁体磁中心假想平面B的位置是相对于定子磁中心假想平面A朝一侧(输出侧L1)偏移的位置，其中，上述定子磁中心假想平面A是在定子20沿电动机轴线方向L的磁中心的位置处沿与电动机轴线方向L正交的径向方向形成的假想平面，上述永磁体磁中心假想平面B是在转子10的永磁体11沿电动机轴线方向L的磁中心的位置处沿与电动机轴线方向L正交的径向方向形成的假想平面。另外，在本实施方式二中，与图6的位置关系不同，永磁体磁中心假想平面B的位置在切断朝线圈213、223的通电的非通电时是相对于定子磁中心假想平面A靠输出侧的位置。

[实施方式二的变形例]

在上述实施方式二中，为了构成在固定体2一侧对转子10的朝向输出侧L1的被支承面19进行支承的支承面29，利用了保持于输出侧端板25的输出侧径向轴承5。然而，在使用包括相对板部和连接板部的框架的情况下，输出侧径向轴承5保持于框架的相对板部并对转轴12的靠输出侧L1的端部进行支承，其中，上述相对板部在输出侧L1与输出侧端板25相对，上述连接板部将输出侧端板25与相对板部连接。即便在上述情况下，也可采用以下结构：利用环状构件等，设置相对于转轴12朝向输出侧L1的被支承面19，输出侧径向轴承5的靠反输出侧L2的面等作为支承面29将上述被支承面19支承成能滑动。

[实施方式一的变形例一]

如图4所示，在上述实施方式一的变形例一中，被施力构件9朝反输出侧施力的转轴12具有与该转轴12的端部在推力方向上抵接的帽部171。帽部171固定于反输出侧端板26。在该情况下，转轴12的端部与帽部171相对滑动，因此，产生滑动负载(第二滑动负载Tb)，因此，设定成包括该滑动负载在内的整个滑动负载(第一滑动负载Ta)比定位转矩Td大并比动转矩Te小。或者，设定成转轴12的端部与帽部171的滑动负载(第二滑动负载Tb)比定位转矩Td大。另外，在图4中，转轴12的靠反输出侧的端部为弯曲凸面，并与帽部171点接触，但为了获得滑动负载(第二滑动负载Tb)，也可将转轴12的靠反输出侧的端部形成为平面，并使其与帽部171面接触。另外，帽部171具有包括圆环状的凸缘和有底的筒的杯形状，因此，也可朝由反输出侧径向轴承8、反输出侧端板26及帽部171围住的空间注入油等，以调节滑动负载。

[实施方式一的变形例二]

在上述实施方式一的变形例二中，如图5所示，也可包括具有板簧部182的帽部181，该板簧部182以相对于电动机轴线方向L斜向倾斜的姿势对转轴12的靠反输出侧的端部进行支承并对转轴12进行施力。在图5中，转轴12的靠反输出侧的端部为弯曲凸面，并能与帽部181所具有的板簧部182接触以施加滑动负载。另外，在本实施方式中，即便在转轴12旋转的情况下，也能利用板簧部182对转轴12斜向地进行按压，因此，能防止转轴12在径向方向上振动。

[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9，但也可使用板簧、碟形弹簧等。

在上述实施方式中，在电动机轴线方向L(推力方向)上设定滑动负载Ta，但也可在和电动机轴线方向L正交的方向(径向)上与转轴12接触或者按压转轴12来设定滑动负载Ta。具体而言，也可从径向对形成于输出侧或反输出侧的径向轴承的飞边朝转轴12施力。另外，也可使输出侧的径向轴承和反输出侧的径向轴承在从电动机轴线方向L观察时沿径向稍许错开，以对转轴12施加滑动负载。

在上述实施方式中，采用了在转轴12上固接有齿轮18的结构，但也可采用在转轴12的外周面形成有丝杠的结构。

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)

1.一种步进电动机，其特征在于，包括： 

转子，该转子在转轴的外周面具有永磁体； 

固定体，该固定体具有沿周向配置有与所述永磁体的外周面相对的多个极齿的筒状的定子； 

施力构件，该施力构件朝电动机轴线方向的一侧对所述转子进行施力；以及 

所述固定体侧的支承面，该支承面在比所述转子的朝向电动机轴线方向的所述一侧的被支承面更靠所述一侧的位置将该被支承面支承成能滑动， 

当将施加于所述转子的整个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，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满足以下式子所示的关系：Td＜Ta＜Te。 

2.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于， 

当将所述第一滑动负载Ta中的所述被支承面与所述支承面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满足以下式子所示的关系：Td＜Tb＜Ta＜Te。 

3.如权利要求2所述的步进电动机，其特征在于， 

所述转子包括环状构件，该环状构件在比所述永磁体更靠所述一侧的位置保持于所述转轴， 

所述被支承面由所述环状构件的所述一侧的面构成。 

4.如权利要求3所述的步进电动机，其特征在于， 

所述环状构件被压入所述转轴。 

5.如权利要求3所述的步进电动机，其特征在于， 

所述固定体具有： 

第一径向轴承，该第一径向轴承在比所述永磁体更靠所述一侧的位置将所 述转轴支承成能旋转；以及 

第二径向轴承，该第二径向轴承在比所述永磁体更靠所述电动机轴线方向的另一侧的位置将所述转轴支承成能旋转， 

在所述永磁体与所述第一径向轴承之间配置有所述环状构件， 

所述施力构件的作用力使所述环状构件与所述第一径向轴承抵接，并且因所述环状构件与所述第一径向轴承的抵接而产生的所述第二滑动负载Tb比所述定位转矩Td大。 

6.如权利要求5所述的步进电动机，其特征在于， 

在所述永磁体的与所述第二径向轴承相对的端面以围住所述转轴的方式形成有环状凹部， 

所述施力构件是配置于所述第二径向轴承与所述永磁体之间并朝所述一侧对所述永磁体进行施力的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的所述一侧的端部收容于所述永磁体的所述环状凹部的内部。 

7.如权利要求5所述的步进电动机，其特征在于， 

所述第一径向轴承是烧结含油轴承。 

8.如权利要求5所述的步进电动机，其特征在于， 

所述环状构件是由耐磨损性及润滑性优异的树脂制的材料形成的垫圈。 

9.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于， 

所述固定体具有： 

第一径向轴承，该第一径向轴承在比所述永磁体更靠所述一侧的位置将所述转子支承成能旋转；以及 

第二径向轴承，该第二径向轴承在比所述永磁体更靠所述电动机轴线方向的另一侧的位置将所述转子支承成能旋转， 

所述支承面由所述第一径向轴承的朝向所述另一侧的面构成。 

10.如权利要求9所述的步进电动机，其特征在于， 

与朝向所述另一侧的所述支承面相对滑动的所述被支承面的面积等于或小于朝向所述另一侧的所述支承面的面积。 

11.如权利要求9所述的步进电动机，其特征在于， 

所述第一径向轴承包括： 

筒部，该筒部直接或通过其它构件固定于所述定子；以及 

凸缘部，该凸缘部在比所述筒部更靠所述另一侧的位置扩大直径，以使所述另一侧的面与所述被支承面接触。 

12.如权利要求9所述的步进电动机，其特征在于， 

所述施力构件由螺旋弹簧构成。 

13.如权利要求12所述的步进电动机，其特征在于， 

所述螺旋弹簧配置于所述永磁体与所述第二径向轴承之间。 

14.如权利要求9所述的步进电动机，其特征在于， 

所述第一径向轴承是烧结含油轴承。 

15.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于， 

所述固定体具有： 

第一径向轴承，该第一径向轴承在比所述永磁体更靠所述一侧的位置将所述转轴支承成能旋转；以及 

第二径向轴承，该第二径向轴承在比所述永磁体更靠所述电动机轴线方向的另一侧的位置将所述转轴支承成能旋转， 

在所述永磁体与所述第一径向轴承之间配置有环状构件， 

所述施力构件的作用力使所述环状构件与所述第一径向轴承抵接，并且所述第一滑动负载Ta比所述定位转矩Td大。 

16.如权利要求15所述的步进电动机，其特征在于， 

在所述永磁体的与所述第二径向轴承相对的端面以围住所述转轴的方式形成有环状凹部，并利用设于所述环状凹部的内部的粘接剂对所述永磁体和所述转轴进行固定， 

所述施力构件是配置于所述第二径向轴承与所述永磁体之间并朝所述一侧对所述永磁体进行施力的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的所述一侧的端部收容于所述永磁体的所述环状凹部的内部。 

17.如权利要求16所述的步进电动机，其特征在于， 

所述环状构件是由耐磨损性及润滑性优异的树脂制的材料形成的垫圈。 

18.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于， 

所述支承面由帽部构成，该帽部与所述转轴的靠所述电动机轴线方向的一侧的端面滑动接触。 

19.如权利要求18所述的步进电动机，其特征在于， 

所述固定体具有： 

第一径向轴承，该第一径向轴承在比所述永磁体更靠所述一侧的位置将所述转轴支承成能旋转；以及 

第二径向轴承，该第二径向轴承在比所述永磁体更靠所述电动机轴线方向的另一侧的位置将所述转轴支承成能旋转， 

所述第一径向轴承安装于端板，并且所述帽部安装于所述端板，其中所述端板安装于所述定子的所述一侧的端部， 

所述施力构件的作用力使所述转轴与所述帽部抵接，并且所述第一滑动负载Ta比所述定位转矩Td大。 

20.如权利要求18所述的步进电动机，其特征在于， 

所述帽部由朝所述转轴的端面施力的板簧部构成。 

21.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于， 

所述定子具有线圈， 

当未朝所述线圈通电时，永磁体磁中心假想平面的位置是相对于定子磁中心假想平面朝所述一侧偏移的位置，其中，所述定子磁中心假想平面是沿着与电动机轴线方向正交的径向形成于所述定子在电动机轴线方向上的磁中心的位置的假想平面，所述永磁体磁中心假想平面是沿着与电动机轴线方向正交的径向形成于所述转子的所述永磁体在电动机轴线方向上的磁中心的位置的假想平面。 

22.如权利要求21所述的步进电动机，其特征在于， 

所述定子的配置于一侧的筒状的第一定子组和配置于另一侧的筒状的第二定子组在电动机轴线方向上排列配置， 

所述第一定子组由卷绕于第一绝缘体的第一线圈和配置于所述第一绝缘体在电动机轴线方向上的两侧的第一定子铁心对形成， 

所述第二定子组由卷绕于第二绝缘体的第二线圈和配置于所述第二绝缘体在电动机轴线方向上的两侧的第二定子铁心对形成， 

所述定子磁中心假想平面形成于电动机轴线方向上的所述第一线圈与所述第二线圈的之间。