JP2009131042A - モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】モータを他の機器に固定するための機能を有する部材と、モータの回転軸との位置決め精度の向上を図ることができるモータを提供すること。
【解決手段】回転軸111を備えたロータ11と、ロータ11の外周側に配設されるステータ12と、回転軸111を回転可能に支持するラジアル軸受14と、ステータ12の一端側に配設されるブラケット15を備えるモータ1において、ステータ12には回転軸111を突出させる第一の貫通孔131が形成されたプレート部材13が固定されているとともに第一の貫通孔131にはラジアル軸受14が保持され、ブラケット15はプレート部材13に保持されているとともに回転軸111を突出させる第二の貫通孔1521が形成されており、該第二の貫通孔1521にはラジアル軸受14が遊嵌している。
【選択図】図2

Description

本発明はモータに関するものであり、特に好適には、モータの本体を他の機器等に固定するための部材(たとえばフレームやブラケット)を備えるモータに関するものである。
従来公知の一般的なステッピングモータは、たとえば、永久磁石と回転軸とを有するロータ、極歯や巻き線コイルなどを有するステータ、およびその他の所定の部材などから構成される。そして、このようなステッピングモータには、モータ本体を他の機器などに固定する機能を有するフレームやブラケットを有するものがある。
たとえば特許文献1には、モータ端板と、コの字型フレームとラジアル軸受とを備えるステッピングモータが開示されている。具体的には、モータ端板にコの字型フレームが固定されるとともに、コの字型フレームに形成される取り付け孔と、モータ端板に形成される貫通孔とに、ラジアル軸受が圧入されるように嵌め合わされる。そして、このラジアル軸受によって、ロータ軸が回転可能に支持される。
このような構成によれば、コの字型フレームを他の機器に固定することによって、ステッピングモータ本体を他の機器に固定することができる。そして、特許文献1に記載のように、コの字型フレームに形成される取り付け孔にラジアル軸受を嵌め合わせる構成であると、コの字型フレームに対するロータ軸の位置決め精度は、取り付け孔にラジアル軸受を嵌め合わせる際の位置決め精度の影響を受ける。
ところで、近年は、ステッピングモータの回転軸(特許文献1にいうところのロータ軸)の位置決め精度の向上が求められている。前記のとおり特許文献1に記載の構成では、コの字型フレームの取り付け孔に、ラジアル軸受を嵌め合わせる際の位置決め精度によって、ロータの回転軸とフレームとの位置決め精度が定まる。
しかしながらこのような構成では、次のような問題点を有する。すなわち、回転軸(ロータ軸)の位置決め精度は、モータ端板と、コの字型フレームと、ラジアル軸受との組み付け精度に依存する。特に回転軸(ロータ軸)とコの字型フレームとの組み付け精度は、コの字型フレームに形成される取り付け孔にラジアル軸受を嵌め合わせる(圧入する)嵌め合い精度(圧入精度)に依存する。このため、嵌め合い精度(圧入精度)にばらつきが生じると、コの字型フレームと回転軸の位置決め精度が低下する。そしてこの位置決め精度が低下すると、他の機器などにこのステッピングモータを固定する際に、他の機器とステッピングモータの回転軸(ロータ軸)の位置決め精度が低下する。
特開平07−241065号公報
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、モータを他の機器に固定するための機能を有する部材と、モータの回転軸との位置決め精度の向上を図ることができるモータを提供することである。
前記課題を解決するため、本発明は、回転軸を備えたロータと、該ロータの外周側に配設されるステータと、前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受と、前記ステータの一端側に配設されるブラケットを備えるモータにおいて、前記ステータには前記回転軸を突出させる第一の貫通孔が形成されたプレート部材が固定されているとともに前記第一の貫通孔には前記ラジアル軸受が保持され、前記ブラケットは前記プレート部材に保持されているとともに前記回転軸を突出させる第二の貫通孔が形成されており、該第二の貫通孔には前記ラジアル軸受が遊嵌していることを要旨とするものである。
このような構成であれば、ブラケットと回転軸(ラジアル軸受)との間には、空隙部を持たせることができる。そして、この空隙部を利用することによって、ブラケットと回転軸(ラジアル軸受)の位置関係を微調整することができる。このため、モータの回転軸とブラケットの位置決め精度の向上を図ることができる。
前記ラジアル軸受は、前記プレート部材の前記第一の貫通孔から突出しているとともに、前記ブラケットの前記第二の貫通孔に介在し前記第二の貫通孔からは突出していないことが好ましい。
このような構成であれば、ラジアル軸受の先端を第二の貫通孔から突出させないことにより、ブラケットからプレート部材にかけて凹状の空隙部が形成される。この凹状の空隙部には、潤滑剤(潤滑油、グリスなど)を充填することが可能となる。したがって、回転軸の摺動性や耐摩耗性の向上を図ることができる。
前記ステータの他端側には前記回転軸を回転可能に支持する他の軸受を備えており、前記ラジアル軸受は筒状の軸受部と該軸受部より拡径した鍔部とを有しており、前記軸受部を前記前記第一の貫通孔に圧入するとともに前記鍔部を前記第一の貫通孔の縁部に当接させて固定していることが好ましい。
このような構成によれば、回転軸の基端側も他の軸受により支持されることで、回転軸は、先端側および基端側の両側が保持される。このため、回転軸の同軸度、および他の機器へ搭載した際の回転軸の軸芯をしっかり出すことができ、良好な回転特性を得ることができる。
前記ブラケットは前記軸線方向に延設する底面部と該底面部から屈曲して形成された側面部とから形成されており、前記底面部には当該モータを機器に固定するための取り付け孔が形成され、前記側面部に前記第二の貫通孔が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受は、プレート部材に形成される第一の貫通孔には圧入されるが、ブラケット(モータを他の機器などに固定する機能を有する部材)に形成される第二の貫通孔に遊挿される。したがって、ブラケットと回転軸(ラジアル軸受)との間には、空隙部を持たせることができる。そしてこの空隙部を利用することによって、ブラケットと回転軸(ラジアル軸受)の位置関係を微調整することができる。このため、モータの回転軸とブラケットの位置決め精度の向上を図ることができる。
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかるモータ1の構成を、模式的に示した平面図である。具体的には図1(a)は本発明の実施形態にかかるモータ1の部分断面図である。図1(b)は本発明の実施形態にかかるモータの側面図である。
図1(a),(b)に示すように、本発明の実施形態にかかるモータ1は、小型のステッピングモータである。そして、図1(a),(b)に示すように、本発明の実施形態にかかるモータ1は、ロータ11と、ロータ11の外周側に設けられるステータ12(第一ステータ組121と第二ステータ組122)と、モータ1(ステータ12)の一端側に設けられるプレート部材13と、プレート部材13に設けられるラジアル軸受14と、プレート部材13に固定されるブラケット15と、を備える。
ロータ11は、本発明の実施形態に係るモータ1の軸線方向Lに延びる回転軸111と、この回転軸111の外周に固定される円筒状の永久磁石112を有している。そして、回転軸111は、一部がステータ12の軸線方向Lの一端側(プレート部材13側)から突出している。回転軸111の先端側には、ウォームギア22が取り付けられており、このウォームギア22が、図略の他の機器に接続(噛合)する。
また、永久磁石112は、N極とS極とが回転軸111の円周方向において交互に着磁されている。この永久磁石112には、たとえば磁石用粉体を圧縮成形した後、焼結してなる焼結磁石が適用できる。たとえば、ネオジウム磁石などの希土類磁石が適用できる。本発明の実施形態にかかる永久磁石112は、二分割された永久磁石であり、それぞれ、第一ステータ組121と第二ステータ組122に対向するように配設される。
ステータ12は、第一ステータ組121と第二ステータ組122と、この第一ステータ組121と第二ステータ組122の外周を覆うモータケース16を有する。そして第一ステータ組121と第二ステータ組122とが本発明の実施形態にかかるモータ1の軸線方向Lに重ねて配設される。すなわち、第一ステータ組121と第二ステータ組122とが、本発明の実施形態にかかるモータ1の軸線方向Lに積層される二層構造に構成される。第一ステータ組121と第二ステータ組122のそれぞれは、ロータ11の永久磁石112の外周側に設けられる。
第一ステータ組121および第二ステータ組122は、それぞれ、内ステータコア1211,1221と、駆動コイル1213,1223が巻き回されたコイルボビン1214,1224と、外ステータコア1212,1222とを有する。そしてそれぞれ、内ステータコア1211,1221と外ステータコア1212,1222との間にコイルボビン1214,1224が挟まれるような構造を有する。
内ステータコア1211,1221と外ステータコア1212,1222のそれぞれには、複数の極歯1215,1225が、所定の間隔をおいて円周状に並ぶように、かつ軸線方向Lに沿って起立した状態に形成される。そしてこれらの複数の極歯1215,1225が、各コイルボビン1214,1224の内周側において、交互に噛み合うように(交互に入り込むように)設けられる。
すなわち、本発明の実施形態に係るモータ1の第一ステータ組121には、内ステータコア1211と外ステータコア1212とに形成される各極歯1215が円周状に配列され、極歯1215の配列の外周側には、コイルボビン1214を介して円環(円筒)状の駆動コイル1213が配設される。同様に、第二ステータ組122にも、内ステータコア1221と外ステータコア1222とに形成される各極歯1225が円周状に配列され、極歯1225の配列の外周側には、コイルボビン1224を介して円環(円筒)状の駆動コイル1223が配設される。なお、これらの駆動コイル1213,1223の表面には、絶縁膜が形成されている。
そして、第一ステータ組121と第二ステータ組122は、モータケース16により保護されている。モータケース16は、第一ステータ組121を覆って保護する第一モータケース161と、第二ステータ組122を覆って保護する第二モータケース162とから構成される。これら第一モータケース161および第二モータケース162は、たとえば金属板材を絞り加工により、それぞれ小判形状や略円筒形状に形成される。これらの第一モータケース161と第二モータケース162は、特に駆動コイル1213,1223の外周を覆って保護する機能を有するほか、第一ステータ組121と第二ステータ組122とともに磁路を形成する機能を有する。このため、第一と第二モータケース161,162は、それらの内周面が、それぞれ内ステータコア1211,1221、外ステータコア1212,1222に当接している。
第一モータケース161の出力側端面(ロータ11の回転軸111が突出する側の端面)には、平板状の薄板からなるプレート部材13がレーザ溶接などの手段により固定される。このプレート部材13には、図2に示すように本発明の実施形態にかかるモータ1の軸線方向Lに第一の貫通孔131が形成される。そしてこの第一の貫通孔131には、ラジアル軸受14が圧入などの手段により挿入されて固定される。
また、プレート部材13には、ブラケット15が固定される。このブラケット15は、本発明の実施形態にかかるモータ1を、他の機器等に固定する機能を有する部材である。
図1(a),(b)に示すように、このブラケット15は、本発明の実施形態の実施形態にかかるモータ1の軸線方向Lに延出する底面部151と、この底面部151から屈曲して形成される側面部152とを有する。換言するとこのブラケット15は、略L字状に屈曲した金属製の板状の部材である。
このブラケット15の底面部151には、本発明の実施形態にかかるモータ1を他の機器などに取り付けるための取り付け孔1511が形成される。この取り付け孔1511の数、位置および径は、本発明の実施形態にかかるモータ1を取り付ける他の機器等に応じて適宜設定される。図2に示すように、ブラケット15の側面部152には、第二の貫通孔1521が形成される。ブラケット15の側面部152に形成される第二の貫通孔1521の径は、プレート部材13に形成される第一の貫通孔131の径よりも大きい径に形成される。
そして図1および図2に示すように、プレート部材13に形成される第一の貫通孔131と、ブラケット15の側面部152に形成される第二の貫通孔1521とが連続するように、ブラケット15の側面部152がプレート部材13に固定される。なお、プレート部材13、ブラケット15、およびラジアル軸受14の組み付け構造の詳細については後述する。
第二モータケース162の基端部側端面(ロータ11の回転軸111が外部に突出しない側の端面)には、他の軸受17、この他の軸受17を保持する軸受固定板18、ロータ11の回転軸111の基端部を付勢する付勢部材19とが設けられる。
この他の軸受17は、樹脂成形品であって本発明の実施形態においては、円形の軸穴が形成され回転軸111の基端側をラジアル方向に支持するラジアル軸受として構成しているが、たとえば、回転軸111の軸端をスラスト方向に支持するスライドベアリングとしても適用できる。軸受固定板18は、略矩形状の焼結部品であって、他の軸受17を挿入可能な嵌合孔が形成されている。そして、他の軸受17は、この嵌合孔に挿入されることにより、軸受固定板18に固定される。この軸受固定板18は、第二モータケース162の基端部側端面に、スポット溶接などの方法により固定される。
付勢部材19はバネ性を有するSUS(ステンレス)などの金属からなる板状の部材であり、舌片状に切り起こされる付勢部191を有する。そしてこの付勢部191が、ロータ11の回転軸111の基端部を軸線方向Lに付勢するように押圧する。この付勢部材19は、軸受固定板18に、レーザ溶接などによって固定される。なお、他の軸受17が、回転軸111の軸端をスラスト方向に支持する軸受ある場合には、付勢部材19の付勢部191は、他の軸受17を介して回転軸111の基端部を軸線方向Lに付勢する。
内ステータコア1211,1221の外周縁には、端子台20が固定されている。具体的にはこの端子台20は、内ステータコア1211,1221の外周縁に、インサート成形や圧入などによって固定されている。そしてこの端子台20は、第一モータケース161および第二モータケース162の側面に形成される開口部163より外部に突出した状態に固定される。
この端子台20には端子ピン21が設けられている。各端子ピン21は樹脂製または金属製であり、端子台20に圧入により固定されている。そして各端子ピン21には、各駆動コイル1213,1223の巻き線の末端部が絡げられる。
次に、プレート部材13、ブラケット15、およびラジアル軸受14の組み付け構造について説明する。図2は、プレート部材13、ブラケット15、およびラジアル軸受14の組み付け構造を示した図であり、図1のA部の拡大図である。
図2に示すように、ラジアル軸受14は、円筒状に形成される軸受部141と、この軸受部141より外径が大きい(軸受部より拡径した)鍔部142とを有する。このラジアル軸受14は含油軸受であって、油を含浸させていることで、回転軸111との摺動性を高めている。
この円筒状に形成される軸受部141は、プレート部材13の第一モータケース161の側(ブラケット15が固定される側とは反対側)から第一の貫通孔131に圧入される。また、拡径した鍔部142が、第一の貫通孔131の縁部132に当接して固定される。そして、円筒状に形成される軸受部141の先端(鍔部142が形成される側とは反対側の端部)が、第一の貫通孔131を貫通して突出する。換言すると、ラジアル軸受14の軸受部141の先端が第一の貫通孔131を貫通して突出するとともに、鍔部142が第一の貫通孔131の縁部132に当接するように圧入して固定される。
そして、プレート部材13にはブラケット15の側面部152が固定されており、プレート部材13に形成される第一の貫通孔131と、ブラケット15の側面部152に形成される第二の貫通孔1521とが連続している。このため、第一の貫通孔131から突出するラジアル軸受14の軸受部141の先端部は、第二の貫通孔1521の内部に達する。また、ロータ11の回転軸111が、第一の貫通孔131と第二の貫通孔1521を貫通して突出する。
なお、前記のとおり、第二の貫通孔1521の内径は、第一の貫通孔131の内径よりも大きく形成される。したがって、第一の貫通孔131から突出するラジアル軸受14の軸受部141の先端部は、第二の貫通孔1521に遊挿状態となる。また、ラジアル軸受14の軸受部141の先端は、第二の貫通孔1521から突出せずに、第二の貫通孔1521の内部にとどまった状態となる。
すなわち、ラジアル軸受14の鍔部142がプレート部材13の第一の貫通孔131の縁部132に当接する状態において、ラジアル軸受14の軸受部141は、プレート部材13の第一の貫通孔131を貫通して突出する。ただし、この突出した部分は、ブラケット15の側面部152に形成される第二の貫通孔1521からは突出せず、第二の貫通孔1521の内部に収まった状態となる。また、前記のとおり、第一の貫通孔131から突出する部分は、第二の貫通孔1521に遊挿状態に収まる。
このような構成によれば、ラジアル軸受14の軸受部141は、ブラケット15の側面部152に形成される第二の貫通孔1521に遊挿状態に収まるから、ラジアル軸受14とブラケット15との間に空隙部153を持たせることができる。したがって、ブラケット15をプレート部材13に取り付ける際に、この空隙部153を利用して、ブラケット15とラジアル軸受14(すなわちロータ11の回転軸111)の位置関係を微調整することができる。したがって、ブラケット15とラジアル軸受14(ロータ11の回転軸111)の位置関係を厳密に調整することができる。
次に、本発明の実施形態にかかるモータ1の製造方法について簡単に説明する。
まず、コイルボビン1214,1224に巻き回された駆動コイル1213,1223が、各ステータコア1211,1221,1212,1222に取り付けられる。具体的には、各極歯1215,1225(各極歯1215,1225は、内ステータコア1211,1221と外ステータコア1212,1222のそれぞれに形成される)の外周に、円環状の駆動コイル1213,1223がコイルボビン1214,1224を介して組み付けられる(ステータ組み付け工程と駆動コイル組み付け工程)。
次に、端子台20に設けられる端子ピン21に、各駆動コイル1213,1223の巻き線の末端部が絡げられる(巻き線絡げ工程)。巻き線の末端部が端子ピン21に絡げられた後、その余剰部分が切断される(巻き線切断工程)。
次に、第一ステータ組121と第二ステータ組122の外周にモータケース16(第一モータケース161、第二モータケース162)が配置される(ステータ組み付け工程)。
次に、極歯1215,1225に囲まれる領域(すなわちロータ11の配置孔)に、ロータ11が配設される。そして、軸受固定板18がステータ12の軸線方向Lの基端側に取り付けられるとともに、他の軸受17が軸受固定板18に圧入されて、付勢部材19が軸受固定板18に固定される。
また、プレート部材13の第一の貫通孔131にラジアル軸受14の軸受部141が圧入され、ラジアル軸受14の鍔部142が第一の貫通孔131の縁部に当接させられる。これにより、ラジアル軸受14はプレート部材13に固定される。そして、ラジアル軸受14が固定されたプレート部材13が、ステータ12の軸線方向Lの先端側(ロータ11の回転軸111が突出する側)の端面に固定される。
そして、治具などを利用して、ロータ11の回転軸111やステータ12とブラケット15に形成される取り付け孔1511の位置を微調整し位置決めをした状態で、ブラケット15の側面部152をプレート部材13に固定する。ブラケット15の側面部152のプレート部材13への固定には、たとえばレーザ溶接などが適用できる。前記のとおりラジアル軸受14の軸受部141は、ブラケット15に形成される第二の貫通孔1521に遊挿されるから、ブラケット15をプレート部材13に固定する際に、取り付け位置を微調整して位置決めすることができる。
(本発明の実施形態の効果)
本発明の実施形態によれば、回転軸111を回転可能に支持するラジアル軸受14は、プレート部材13に形成される第一の貫通孔131には圧入されるが、ブラケット15(モータ1を他の機器などに固定する機能を有する部材)に形成される第二の貫通孔1521には遊挿される。したがって、ブラケット15と回転軸111(ラジアル軸受14)との間には、空隙部153を持たせることができる。そしてこの空隙部153を利用することによって、ブラケット15と回転軸111(ラジアル軸受14)の位置関係を微調整することができる。このため、モータの回転軸111とブラケット15の位置決め精度の向上を図ることができる。また、ステータ12に対するブラケット15の取付位置も調整可能であることから、モータ1の構成を変えることなく、ブラケット15を顧客の要求に応じた位置に調整することができる。
また、ラジアル軸受14の先端を第二の貫通孔1521から突出させないことにより、凹状の空隙部153が形成される。この凹状の空隙部153には、潤滑剤(潤滑油、グリスなど)を充填することが可能となる。したがって、回転軸111の摺動性や耐摩耗性の向上を図ることができる。
回転軸111の基端側も他の軸受17により支持されることで、回転軸111は、先端側および基端側の両側が保持される。このため回転軸111の同軸度、および他の機器へ搭載した際の回転軸111の軸芯をしっかり出すことができ、良好な回転特性を得ることができる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
たとえば、ブラケット15はL字形状の他、略「コ」の字形状であっても良い。すなわち、ブラケット15の底面部151の先端側に、さらに側面部152に略平行に起立する板状部を有する構成であっても良い。そして、この板状部によって、回転軸111を保持する構成であっても良い。
また、前記実施形態においては、ステータ12を構成するモータケース16は別体に形成されるものであるが、外ステータコアの外周縁を折り曲げて、この折り曲げた部分をモータケースとして機能させても良い。この場合、プレート部材13は、外ステータコアの端面に、直接的に、溶接などの方法によって固定される。
本発明の実施形態にかかるモータの構成を模式的に示した図であり、(a)は部分断面図、(b)は、(a)の側方から見た平面図である。 プレート部材、ラジアル軸受およびブラケットの組み付け構成を模式的に示した断面図であり、図1のA部拡大図である。
符号の説明
1 モータ
11 ロータ
111 回転軸
112 永久磁石
12 ステータ
121 第一ステータ組
1211 内ステータコア
1212 外ステータコア
1213 駆動コイル
1214 コイルボビン
1215 極歯
122 第二ステータ組
13 プレート部材
131 第一の貫通孔
132 縁部
14 ラジアル軸受
141 軸受部
142 鍔部
15 ブラケット
151 底面部
1511 取り付け孔
152 側面部
1521 第二の貫通孔
153 空隙部
16 モータケース
161 第一モータケース
162 第二モータケース
163 開口部
17 他の軸受
18 軸受固定板
19 付勢部材
191 付勢部
20 端子台
21 端子ピン
22 ウォームギア
L 軸線

Claims (4)

  1. 回転軸を備えたロータと、該ロータの外周側に配設されるステータと、前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受と、前記ステータの一端側に配設されるブラケットを備えるモータにおいて、
    前記ステータには前記回転軸を突出させる第一の貫通孔が形成されたプレート部材が固定されているとともに前記第一の貫通孔には前記ラジアル軸受が保持され、
    前記ブラケットは前記プレート部材に保持されているとともに前記回転軸を突出させる第二の貫通孔が形成されており、該第二の貫通孔には前記ラジアル軸受が遊嵌していることを特徴とするモータ。
  2. 前記ラジアル軸受は、前記プレート部材の前記第一の貫通孔から突出しているとともに、前記ブラケットの前記第二の貫通孔に介在し前記第二の貫通孔からは突出していないことを特徴とする請求項1に記載のモータ。
  3. 前記ステータの他端側には前記回転軸を回転可能に支持する他の軸受を備えており、
    前記ラジアル軸受は筒状の軸受部と該軸受部より拡径した鍔部とを有しており、前記軸受部を前記前記第一の貫通孔に圧入するとともに前記鍔部を前記第一の貫通孔の縁部に当接させて固定していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ。
  4. 前記ブラケットは前記軸線方向に延設する底面部と該底面部から屈曲して形成された側面部とから形成されており、前記底面部には当該モータを機器に固定するための取り付け孔が形成され、前記側面部に前記第二の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ。
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