JP2010136531A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの軸位置のズレによるトルクロスやディテントトルクを低減し、振動、騒音の小さい高品質なステッピングモータを実現する。
【解決手段】櫛歯状に形成された複数の極歯７ａ，８ａが周方向に交互に配置されたヨーク７，８と、前記ヨークを励磁する励磁コイルと、外周面が異なる極に交互に着磁されたローターマグネットと、前記ローターマグネットの軸部を回転自在に支持する軸受１４と、前記軸受を保持しつつ前記ヨークの端面に接合される取付部材１３と、を備えるステッピングモータにおいて、前記ヨークの複数の極歯間に拡径方向に切り欠いた切欠部７ｂ，８ｂが形成され、前記軸受は、前記取付部材に対して前記軸受の拡径方向に凸となる複数の箇所１４ａで接合されており、前記取付部材に接合される際に形成される前記軸受の凸の部分が、前記ヨークの複数の極歯間の切欠部に配置されるように、前記軸受と前記ヨークとを嵌合させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステッピングモータに関するものである。

従来の永久磁石（ＰＭ）型ステッピングモータは、ヨークと軸受とフランジを結合する際に、例えば図７のように軸受２３をフランジ１９に加締め（以下、カシメ）る。このため、そのカシメ部分２３ａがヨーク１８と干渉しないようにヨーク１８の内径が大きめに形成されている。また、図６のように軸受２１のカシメ部分２１ａがヨーク１８の端面とは反対側に位置するようにフランジ２０と軸受２１とが接合されている。また、特許文献１，２のように、軸受をヨークに圧入することにより固定し、カシメ部分が発生しないように構成したものもある。
実開平６−０２９３８８号公報 特開平８−１４９７８４号公報

しかしながら、上記従来の技術では以下に述べるような課題がある。すなわち、図７の場合、軸受２３とヨーク１８の間にカシメ部分２３ａを避けるための隙間ができるため、同軸位置決め用の治具２５を用いても同軸に位置決めすることが難しい。また、図６の場合、図８に示すように、カシメ部分２１ａが取付部材２２の端面と干渉し、取付部材２２の端面とフランジ２０との間に隙間Ｇ１が発生し、フランジ２０の端面や軸受２１の外形を取付部材２２に取り付ける際の位置基準とすることができない。

さらに特許文献１，２の場合、軸受をヨークに圧入する際の力の加減によって軸受を固定する強度が不足したり、同軸度が狂いやすくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、軸受がフランジやヨークと干渉することなく位置決めされて、モータの軸位置のズレによるトルクロスやディテントトルクを低減し、振動、騒音の小さい高品質なステッピングモータを実現することである。

また、他の目的は、フランジとヨークが軸受の外形によって同軸に高精度に位置決めされるので、軸位置のズレなどによるトルクロスを低減できる高品質なステッピングモータを実現することである。

上記課題を解決するため、本発明のステッピングモータは、櫛歯状に形成された複数の極歯が周方向に交互に配置されたヨークと、前記ヨークを励磁する励磁コイルと、外周面が異なる極に交互に着磁されたローターマグネットと、前記ローターマグネットの軸部を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を保持しつつ前記ヨークの端面に接合される取付部材と、を備えるステッピングモータにおいて、前記ヨークの複数の極歯間に拡径方向に切り欠いた切欠部が形成され、前記軸受は、前記取付部材に対して前記軸受の拡径方向に凸となる複数の箇所で接合されており、前記取付部材に接合される際に形成される前記軸受の凸の部分が、前記ヨークの複数の極歯間の切欠部に配置されるように、前記軸受と前記ヨークとを嵌合させる。

本発明によれば、軸受がフランジに対して複数箇所でカシメにより固着され、そのカシメ部分をヨークの複数の極歯間の切欠部に対応させながら、各部品間の同軸度が軸受の外形によって高精度に位置決めされる。よって、軸受がフランジやヨークと干渉しないように位置決めされて、モータの軸位置のズレによるトルクロスやディテントトルクを低減し、振動、騒音の小さい高品質なステッピングモータを実現できる。

また、モータの出力側の軸受の外形部にはカシメ加工がされないため、モータを取付部材に取り付ける際の位置基準として軸受を用いることができる。

以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

以下の実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態のステッピングモータの分解斜視図である。図２（ａ）は軸受１４を取付部材としてのフランジ１３にカシメた状態、図２（ｂ）は極歯間に切欠部が形成されたヨーク、図２（ｃ）は図２（ａ）に図２（ｂ）のヨーク７を取り付けた状態をそれぞれ示している。

図１に示すように、１は回転子として外周面が異なる極に交互に着磁されたローターマグネットである。１ａはローターマグネットに設けられた所定深さの溝部である。２は軸受９，１４に回転自在に支持され、ローターマグネット１が一体的に軸着されたステンレス等の非磁性材料の軸部である。１５は、軸部２のローターマグネットの出力側端部と軸受１４のスラスト方向の端面とに介在されるワッシャーである。

３，４は周方向に交互に複数の極歯３ａ，４ａが櫛歯状に突設された軟磁性材からなる内ヨークである。５，６は内ヨーク３，４と外ヨーク７，８の間に装着されてヨークを励磁する励磁コイルである。７，８は周方向に交互に複数の極歯７ａ，８ａが櫛歯状に突設された軟磁性材からなる外ヨークであり、軸受９のスラスト方向の一端面を保持する。１０，１１は内ヨーク３，４と外ヨーク７，８と励磁コイル５，６からなるステータである。９は軸部２の反出力側を回転自在に支持して外ヨーク８に圧入されて固着されるモールド軸受である。１２はステータ１１に取り付けられて、軸部２の反出力側端部をスラスト方向に支持する押え板であり、ステータ１１の外面をカバーする。

１３はステータ１０に取り付けられて、モータを所定の取付部材に取り付けるためのフランジであり、ステータ１０の外面をカバーする。

ステータ１０，１１は、内ヨーク３，４が軸方向に互いに背中合わせとなるように接合部１６にて接合されて配設される。ローターマグネット１の外周面は極歯３ａ，４ａ，７ａ，８ａとの間で所定の隙間を保持するようにステータ１０，１１に対して同軸に配設される。このとき、ローターマグネット１の溝部１ａは内ヨーク３，４の接合部１６と対向するように配置される。

上記構成において、励磁コイル５，６に通電すると内ヨーク３，４と外ヨーク７，８が励磁されて各極歯３ａ，４ａ，７ａ，８ａに誘磁される。そしてローターマグネット１の着磁極と反発又は吸引してトルクが発生し、ローターマグネット１が励磁コイル５，６の通電に応じて回転移動するように駆動され、軸部２から外部に駆動力が伝達される。ここで、軸受９は外ヨーク８の極歯内径に圧入され、ステータ１０，１１に対して同軸に高精度に位置決めされる。

また、図２（ａ）に示すように、軸受１４は、その外径部が取付部材としてのフランジ１３に内径部に圧入されて同軸に位置決めされる。そして、フランジ１３に対して軸受１４の外径部の複数箇所を拡径方向に凸となるようにカシメにより変形させてカシメ部分１４ａを形成することでフランジ１３の内径部に固着される。その後、複数のカシメ部分１４ａが、図２（ｃ）に示すように、ヨーク７の複数の極歯７ａ間の切欠部７ｂに配置されるように、軸受外径部とヨーク内径部とを嵌合させて同軸に高精度に位置決めされる。

また、外ヨーク７及びフランジ１３に位置決め用の穴７ｃ，１３ａが形成されていることが望ましい。これによって、両穴７ｃ、１３ａを位置決め工具などを用いて位置決めすることで、特に外ヨーク７及びフランジ１３の回転方向（周方向）の位置関係を正確に位置決めすることができる。同時に、軸受１４のカシメ部分１４ａがヨーク７の複数の極歯７ａ間の切欠部７ｂに正確に位置決めすることができる。

但し、ここでの位置決めは、位置決め用穴に代えて、外ヨーク７及びフランジ１３の位置を画像処理により検出するなどの他の方法を用いて行うこともできる。また、外ヨーク８及びカバーである押え板１２にも同様の位置決め用穴を形成し、フランジ１３と同様に位置決めしても良い。

上記実施形態によれば、軸受１４は、その外径部がフランジ１３に圧入された後、カシメにより固着されるので、圧入だけを行う場合と異なり、緩みや脱落、傾きなどの不良を低減できる。

また、軸受外径部の凸となるカシメ部分１４ａが外ヨーク７の極歯７ａ間の切欠部７ｂに配置されように、軸受外径部とヨーク内径部とを嵌合させて位置決めされるため、軸受１４に対するステータ１０，１１の同軸度を高精度に保持できる。

さらに、軸受１４の凸となるカシメ部分１４ａが外ヨーク７の極歯７ａ間の切欠部７ｂに配置されるため、フランジ１３を軸受１４の端面部と外ヨーク７の出力側端面部に密着して取り付けることができる。

よって、ステータ、軸受、フランジのそれぞれの取り付け精度が向上し、軸ズレによるトルクロスやディテントトルクを低減し、振動、騒音の小さい高品質なＰＭ型ステッピングモータが実現可能となる。

［第２の実施形態］
図４は第２の実施形態のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。

図４において、１７はカバーである押え板で、２３は軸受である。

軸受２３は軸受外径部とカバーである押え板１７の内径部とで同軸に位置決めされ、押え板１７に対して軸受外径部が複数箇所でカシメて固着される。そして、複数のカシメ部分２３ａが外ヨーク８の複数の極歯間の切欠部８ｂに配置されるように、軸受外径部とヨーク内径部とを嵌合させて位置決めされる。このように、外ヨーク７，８の極歯７ａ，８ａ間の切欠部７ｂ，８ｂに軸受１４，２３の複数のカシメ部分１４ａ，２３ａを配置できるので、軸受１４，２３に対するステータ１０，１１の同軸度を高精度に保持できる。

軸部２の反出力側端部を出力側端部と同様に構成し、軸部２がステータ１０，１１の両端面を貫通している以外は、図１の構成と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態によれば、モータの軸部の両端部に軸受を設けることで、軸部の両端部の軸受の軸ズレを低減することができ、トルクロスやディテントトルクを低減し、振動、騒音の小さい高品質なＰＭ型ステッピングモータを実現することができる。

［第３の実施形態］
図５は第３の実施形態のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。

図５において、２４はモータを取り付ける際の取付部材であるアングルである。

図２のフランジ１３をアングル２４に置き換えた以外は、図１の構成と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態によれば、モータを、その軸部２に形成されたスクリューを回転させることによりレンズなどを駆動する駆動装置として適用するのに好適である。

本発明に係る第１の実施形態のＰＭ型ステッピングモータの分解斜視図である。 （ａ）は軸受をフランジにカシメた状態、（ｂ）は極歯間に切欠部が形成されたヨーク、（ｃ）は（ａ）に（ｂ）のヨークを取り付けた状態をそれぞれ示す図である。 第１の実施形態のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。 第２の実施形態のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。 第３の実施形態のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。 従来のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。 従来のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。 従来のＰＭ型ステッピングモータの構成を示す断面図である。

符号の説明

１ ローターマグネット
１ａ 溝部
３，４ 内ヨーク
３ａ，４ａ，７ａ，８ａ 極歯
５，６ 励磁コイル
７，８ 外ヨーク
７ｂ，８ｂ 切欠部
７ｃ，８ｃ 位置決め用穴
１０，１１ ステータ
９，１４，１５，２１，２３ 軸受
１２，１７ 押え板
１３，１９，２０ フランジ
１３ａ 位置決め用穴
１４ａ，２１ａ，２３ａ カシメ部分
１５ ワッシャー
１６ 接合部
１８ ヨーク
２２ モータが取り付けられる部品
２４ アングル
２５ 同軸位置決め用治具
Ｇ１ 隙間

Claims (5)

1. 櫛歯状に形成された複数の極歯が周方向に交互に配置されたヨークと、前記ヨークを励磁する励磁コイルと、外周面が異なる極に交互に着磁されたローターマグネットと、前記ローターマグネットの軸部を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を保持しつつ前記ヨークの端面に接合される取付部材と、を備えるステッピングモータにおいて、
   前記ヨークの複数の極歯間に拡径方向に切り欠いた切欠部が形成され、
   前記軸受は、前記取付部材に対して前記軸受の拡径方向に凸となる複数の箇所で接合されており、
   前記取付部材に接合される際に形成される前記軸受の凸の部分が、前記ヨークの複数の極歯間の切欠部に配置されるように、前記軸受と前記ヨークとを嵌合させることを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記軸受の外径部を前記取付部材に圧入させた後、当該軸受の外径部の複数の箇所を拡径方向に変形させることで前記軸受を前記取付部材に接合させ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。
3. 前記軸受を前記取付部材に接合させた後、前記軸受の外径部と前記ヨークの内径部とを嵌合させることを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ。
4. 前記取付部材と前記ヨークとが互いに対向する端面には、当該取付部材とヨークとを軸部の回転方向に対して位置決めする穴が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステッピングモータ。
5. 前記軸受は、前記ローターマグネットの軸部の両端部に配置され、当該軸部の両端部を支持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステッピングモータ。

Images