JP2004336841A - ステッピングモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヨーク20は、複数の磁極歯20aと、切り欠き部20bを有している。軸受部材17は、中心にシャフト10が挿貫される穴を有する2段の円盤状部材であり、小径部17と大径部17bとを備える。小径部17aには、かしめ用縁部17cが設けられ、ヨーク20の切り欠き部20bのそれぞれに、軸受部17のかしめ用縁部17cが挿入された状態で、軸受部材17のかしめ用縁部17cを治具を用いてかしめることにより、かしめ用縁部17cと大径部17bとの間に、ヨーク20の底部が挟まれ、軸受部材17がヨーク20にしっかりと固定される。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はステッピングモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ステータは、モータケースの内壁に接着されており、軸受はモータケースに取付けられていた。(例えば、特許文献1〜3参照)。図11は、そのような従来のステッピングモータの断面図である。図11において、ロータマグネット107と同軸に巻かれたコイル105a、105bに印加されるパルス電圧により、ヨーク104a,104b,108a,108bの磁極歯に磁界が発生する。この磁界と、多極着磁されたロータマグネット107の磁界により駆動力が発生し、シャフト101及びロータマグネット107が一体として回転する。
【0003】
ヨーク104aには、モータ固定ステー103が固定されており、モータ固定ステー103には、軸受部材102aが圧入固定されている。一方、ヨーク104bには、円盤状の軸受取付部材106が固定されており、軸受部材102bが、この軸受取付部材106に対してやはり圧入固定されている。そして、シャフト101は、これらの軸受部材102a,102bによって支持されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平06−098520号公報
【特許文献2】
特開平10−084663号公報
【特許文献3】
特開平02−218072号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のステッピングモータの構成では、軸受部材を取付けるためだけに軸受取付部材106が用いられており、この軸受取付部材106の厚みの分だけ、モータの全長が長くなっていた。言換えれば、この軸受取付部材106があることによって、モータ全長に対する磁気回路の割合が小さくなっていた。また、この軸受取付部材106の分だけ部品点数が多くなり、更に、ヨーク104bに軸受取付部材106を固定するために工数が多くなり、モータの生産性向上を妨げていた。
【0006】
これらの問題を解決するため、軸受部材102bを直接ヨーク104bに取付ける方法が考えられる。しかし、単純に軸受部材102bをヨーク104bに圧入する構成では、軸受部材102bとヨーク104bとの間に高い嵌め合い精度が要求され、シャフトの芯出しのためにも、軸受部材及びヨークについて、高い加工精度が要求される。これにより、モータ全体としての生産性の向上が妨げられる。また、圧入による固定方法では、衝撃や熱によって軸受部材がゆるみやすく、脱落が起る可能性が比較的高いため、耐久性及び信頼性に問題があった。
【0007】
また、一方、従来の軸受部材を単純にヨークに取付ける方法では、ヨークの開口が封止できず、モータ内に埃や塵が侵入しやすく、やはり耐久性及び信頼性に問題があった。
【0008】
本発明は従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その1つの目的は、軸受取付部材を無くして小型化を実現でき、かつ生産性が高く、耐久性及び信頼性に優れた高性能なステッピングモータを提供することにある。
【0009】
また、本発明の他の目的は、軸受取付部材を無くして小型化を実現でき、かつモータ内へのゴミの侵入を防止して耐久性及び信頼性に優れた高性能なステッピングモータを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るステッピングモータは、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータマグネットと、小径部と大径部とを有し、前記回転軸を支持する軸受部材と、前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯と、前記軸受部材の前記小径部が挿入される開口を有する底板と、を備えるヨークと、を有するステッピングモータであって、前記軸受部材の前記小径部は前記底板の前記開口に嵌合するとともに半径方向外方にかしめられたことを特徴とする。
【0011】
前記小径部は、前記ヨークの前記磁極歯間において前記底板をかしめ固定するためのかしめ用縁部を有することを特徴とする。
【0012】
前記底板は、前記大径部とかしめられた前記小径部との間で狭持される舌片部を備えていることを特徴とする。
【0013】
前記大径部が前記ヨークの前記開口を封止する大きさを有することを特徴とする。
【0014】
前記軸受部材は、含浸軸受であることを特徴とする。
【0015】
前記軸受部材は、ボール軸受と該ボール軸受を嵌合するための軸受ホルダとを含むことを特徴とする。
【0016】
上記他の目的を達成するため、本発明に係る他のステッピングモータは、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータマグネットと、前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯を備えるヨークと、前記回転軸を支持する軸受部材と、を備え、前記軸受部材は、前記ヨークの端部の開口に挿入される小径部と、前記小径部が前記開口に挿入された状態で、前記開口を封止する大径部と、を有することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素の相対配置、数値等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0018】
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施形態としてのステッピングモータ1の縦断面図である。図1において、ステッピングモータ1は、ヨーク13とヨーク16がコイル巻き線(ボビン)14を図中上下方向から挟み込むことによって構成される第1ステータと、ヨーク18とヨーク20がコイル巻き線19を図中上下方向から挟み込むことによって構成される第2ステータとを含む。そして、第1ステータと第2ステータが連続的に配置され、2相の磁界を形成する。
【0019】
ヨーク13、16、18、20の磁極歯に対向するように外周を多極着磁されたロータマグネット15がシャフト10に固定されており、磁極歯からの磁力を受けてシャフト10ごと回転する。
【0020】
ヨーク13の上面には、モータ固定ステー12が固定されており、モータ固定ステー12には、軸受け部材11がかしめ固定されている。
【0021】
一方、ヨーク20の底部には、軸受部材17が直接嵌め込まれ、かしめ固定されている。
【0022】
また、軸受部材11とロータマグネット15との間、及び、ロータマグネット15と軸受部材17との間には、スペーサ21,22が設けられている。
【0023】
図2は、ヨーク20と軸受部材17との組立て工程を示す図である。図2中でヨーク20は、一部破断斜視図となっている。図2に示すように、ヨーク20は、複数の磁極歯20aを備え、それらの磁極歯20a同士の間には、磁極歯20aを曲げたり絞り加工を加えたりする際の応力を逃すための切り欠き部20bを有している。ここでは、例として、ヨーク20に磁極歯20aと切り欠き部20bとがそれぞれ5つずつ設けられているものとする。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、磁極歯20a及び切り欠き部20bは、他の数だけ設けられてもよい。
【0024】
また、軸受部材17は、中心にシャフト10が挿貫される穴を有する2段の円盤状部材であり、小径部17aと大径部17bとを備える。この軸受部材17は、一体物であって、潤滑剤を含浸することのできる含浸部材からなる。ここでは含浸部材からなる軸受を含浸軸受と称するものとする。
【0025】
また、小径部17aには、ヨーク20の切り欠き部20bと対応する位置に、対応する形状のかしめ用縁部17cが設けられている。ここでは、切り欠き部20bが5つ設けられていることとしたので、かしめ用縁部17cも5つ設けられている。
【0026】
切り欠き部20bの内径は、軸受部材17のかしめ用縁部17cの外径よりも若干大きく形成されている。また、ヨークの底板の厚みは、小径部17aの厚みよりも薄く形成されている。
【0027】
図3は、ヨーク20に軸受部材17を嵌め込んだ状態を図2の上方から見た図である。図3に示すように、ヨーク20の切り欠き部20bのそれぞれに、軸受部17のかしめ用縁部17cが挿入される。この状態で、軸受部材17のかしめ用縁部17cを治具を用いてかしめることにより、このかしめ用縁部17cと大径部17bとの間に、ヨーク20の底部(特に切り欠き部20b)が挟まれ、軸受部材17がヨーク20にしっかりと固定されれる。なお、軸受部材17の小径部17aは、ヨーク20に設けられた開口としての切り欠き部20bに対し、シャフト10の芯だしを実現できる精度をもって嵌合している。ただし、かしめ固定を前提としているため、ここでの嵌め合いは、小径部17aをヨーク20に圧入する場合に比べ、ある程度許容差を緩くすることも可能である。
【0028】
図4は、軸受部材17のかしめの様子を説明するための図であり、図3の軸受部材の中心を通るA−A断面の一部を示す図である。図4(a)のように、ヨーク20の開口に軸受部材17の小径部17aが挿入された状態で、治具30により、図中上方から小径部17a上面を押圧すると、かしめ用縁部17cが変形して、半径方向外方にかしめられ、ヨーク20の底板が、かしめられた小径部17aと大径部17bとの間で狭持される。
【0029】
また、大径部17bは、ヨーク20の開口を封止する大きさを有しており、異物がモータ内部に侵入することを防止している。
【0030】
以上のように本実施形態によれば、ヨークに直接軸受部材を固定する構成にしたので、従来のような軸受取付部材が必要なくなり、部品点数の削減及びモータ全長の短縮、ひいては、モータ全長に対する磁気回路部の長さ拡大を図ることができる。また、ヨークに対して軸受部材をかしめ固定するので、軸受部材とヨークの加工精度を比較的低くすることができる。また、衝撃や熱で軸受部材がヨークから脱落することを防止することができる。
【0031】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態としてのステッピングモータについて説明する。図5(a)は、本実施形態に係るステッピングモータの縦断面図である。本実施形態に係るステッピングモータは、上記第1実施形態と比べて、最も下側のヨーク40の形状及び下側の軸受部材41の形状のみが異なる。したがってここでは、上記第1実施形態と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【0032】
軸受部材41は、中心にシャフト10が挿貫される穴を有する2段の円盤状部材であり、小径部41aと大径部41bとを備える。小径部41aには、上記第1実施形態のような形状のかしめ用縁部は設けられておらず、単純な円筒形状となっている。図5(b)は軸受部材41の斜視図である。図のように、小径部41aには、その上面に、外周に沿って、かしめ用の溝が設けられている。
【0033】
これに対し、ヨーク40は、その底部において、磁極歯40bの間の位置に、半径方向内方に突出した舌片40aを備えている。ヨーク40の舌片40aに対し、軸受部材41の小径部41aがかしめられることにより、軸受部材41は、モータケースを兼ねたヨーク40に固定されることになり、シャフト10をモータ中心に軸支することが可能となる。
【0034】
図6は、ヨーク40のみを取りだして、磁極歯40bのある付近で軸に対して垂直に切った断面図である。この断面図は、図5の上側から見た図となっている。また、図7は、ヨーク40の一部破断斜視図である。
【0035】
本実施形態では、例として、5本の磁極歯40bの間に、5つの舌片40aを有するヨーク40について示している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、磁極歯及び舌片の数は4つ以下であっても良いし、6つ以上であっても良い。また、磁極歯と舌片の数が異なるものであっても良い。
【0036】
図8は、図6のB−B断面図であり、舌片40aに対して、軸受部材41が嵌め込まれる様子を示したものである。図8(a)に示すように、舌片40aの内径は、軸受部材41の小径部41aの外径よりも若干大きく形成されている。また、舌片40aの厚みは、小径部41aの厚みよりも薄く形成されている。これにより、図8(a)のように、軸受部材41の小径部41aをヨーク40の開口に挿入し、治具42により、小径部41aの上面を押圧すれば、図8(b)のように、軸受部材41がヨーク40にかしめ固定される。
【0037】
以上のように本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0038】
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態に係るステッピングモータは、上記第1、第2実施形態と比べると、軸受部材が汎用の軸受と軸受ホルダとの組合せで構成される点において異なる。
【0039】
図9は、本発明の第3実施形態としてのステッピングモータの断面図である。図9において、軸受部材17が、汎用の滑り軸受け51と軸受けホルダ52とから構成されている点で、上記第1実施形態と異なる。
【0040】
その他の構成はほぼ第1実施形態と同様であるため、同じ構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
【0041】
滑り軸受け51は、モータ組み立てに先立ち、予め軸受けホルダ52に圧入固定しておき、一体の軸受部材17としてヨーク20に嵌め込み、かしめ固定する。
【0042】
本実施形態によれば、汎用の滑り軸受け51を使用することが可能になる。これにより、上記第1実施形態の効果に加え、より一層モータの生産性を向上させることができる。なお、ここで滑り軸受51として、含浸軸受を使えば、メンテナンスや耐久性の面からより好適である。
【0043】
なお、図10に示すように、ボールベアリング61を軸受けホルダ52に圧入固定して軸受部材17を構成してもよい。この場合には、他端の軸受部材もボールベアリング62を使用した構成にすればバランスが良くなる。
【0044】
このようにすれば、上記第1実施形態の効果に加えて、より高精度で耐久性に優れた軸受けを有するモータを提供できる。
【0045】
(第4の実施形態)
上記実施形態では、軸受部材とヨークとをかしめ固定した上で、軸受部材の大径部によってヨークの開口を封止しているが、軸受部材とヨークとをかしめ固定しなくても、軸受部材の大径部によってヨークの開口が封鎖されることは言うまでもない。
【0046】
したがって、本発明は、その第4実施形態として、軸受部材がヨークの開口に対してかしめ固定以外の方法で嵌合しており、かつ、軸受部材の大径部がヨークの開口を封止している構成を取りうる。これにより、本実施形態では、異物がモータ内部に侵入することを防止できる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、高性能なステッピングモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るヨーク及び軸受部材の組立て図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係るヨーク及び軸受部材の上面図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るヨークと軸受部材とのかしめ固定を説明する図である。
【図5】本発明の第2実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係るヨークの断面図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係るヨークの斜視図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係るヨークと軸受部材とのかしめ固定を説明する図である。
【図9】本発明の第3実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図10】本発明の第3実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図11】従来の振動ステッピングモータの断面図である。
【符号の説明】
10:シャフト
15:ロータマグネット
13,16、18、20、40:ヨーク
14、19:コイル巻き線
11、17、41:軸受部材
Claims (7)
- 回転軸と、
前記回転軸に固定されたロータマグネットと、
小径部と大径部とを有し、前記回転軸を支持する軸受部材と、
前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯と、前記軸受部材の前記小径部が挿入される開口を有する底板と、を備えるヨークと、
を有するステッピングモータであって、
前記軸受部材の前記小径部は前記底板の前記開口に嵌合するとともに半径方向外方にかしめられたことを特徴とするステッピングモータ。 - 前記小径部は、前記ヨークの前記磁極歯間において前記底板をかしめ固定するためのかしめ用縁部を有す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。
- 前記底板は、前記大径部とかしめられた前記小径部との間で狭持される舌片部を備え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。
- 前記大径部が前記ヨークの前記開口を封止する大きさを有す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。
- 前記軸受部材は、含浸軸受であ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。
- 前記軸受部材は、ボール軸受と該ボール軸受を嵌合するための軸受ホルダとを含む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。
- 回転軸と、
前記回転軸に固定されたロータマグネットと、
前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯を備えるヨークと、
前記回転軸を支持する軸受部材と、
を備え、
前記軸受部材は、
前記ヨークの端部の開口に挿入される小径部と、
前記小径部が前記開口に挿入された状態で、前記開口を封止する大径部と、
を有することを特徴とするステッピングモータ。
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