JP2555377Y2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、モータ軸に被送り体を
移動させるリードスクリュー部が形成されたステッピン
グモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば回転するフロッピーディスクの径
方向に送り移動される書込み読取り用の磁気ヘッド等の
被送り体を移動させるモータとして、モータ軸に被送り
体を移動させるリードスクリュー部を形成したＰＭ型ス
テッピングモータが知られており、その構成は図６に例
示されている。

【０００３】図６中１，２は並設されたステータで、こ
れはモータフレーム３内に収められている。モータフレ
ーム３は、巻枠１ａ，２ａを覆ってステータ１，２の端
部ヨーク１ｂ，２ｂから一体に設けられて互いに溶接止
めされた外周筒部４と、端部ヨーク１ｂに板ばね５を挟
んで溶接止めされたフレームカバー６と、端部ヨーク２
ｂに溶接止めされたモータ取付け板７とから形成されて
いる。モータ取付け板７はフロッピーディスク駆動装置
のフレーム８にねじ止めされる。

【０００４】フレーム８には、モータ取付け板７の中心
孔７ａに嵌入して焼結含油合金軸受からなるすべり軸受
９が取付けられているとともに、この軸受９と対応して
スラスト球軸受１０が取付けられている。スラスト球軸
受１０は少なくとも３個以上の受球１０ａを、ハット形
の軸受ケース１０ｂに回転自在に内蔵して形成されてい
る。

【０００５】図６中１１は一端部にリードスクリュー部
１２が形成されたモータ軸１３の他端部に、ロータマグ
ネット１４を取付けてなるロータであり、ロータ軸１３
の両端部には夫々球体１５，１６が取付けられている。
このロータ１１は、そのロータマグネット１４をステー
タ１，２の内側に収めて配設されている。

【０００６】ロータ１１は、モータ軸１３の中間部をす
べり軸受９に貫通させるとともに、一端の球体１５をス
ラスト球軸受１０の受球１０ａに係合させて回転自在に
支持され、かつ、他端の球体１６を板ばね５のばね部１
７に接触させている。ばね部１７は板ばね５の一部を切
り起こしてなり、その曲げ部５ａを支点として弾性変形
される。このばね部１７のばね力によりロータ１１をス
ラスト球軸受１０に押付けて（すなわち、予圧して）、
モータ軸１３の軸方向移動を拘束し、もって、被送り体
の移動を高精度で行なわせるようになっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】前記のようにモータ軸
１３の一端部をスラスト球軸受１０で支持するととも
に、軸方向中間部をすべり軸受９で支持している従来の
構成においては、すべり軸受９とモータ軸１３との間で
発生する摩擦が大きく、この摩擦に応じてモータの出力
が低下する。そのため、ステッピングモータを小形にす
る場合には適さないという問題がある。また、以上のよ
うにスラスト球軸受１０とすべり軸受９とでモータ軸１
３を支持しているが、長期の使用において滑り軸受９が
摩耗し易いために、ステータ１，２とロータ１１との同
軸度がくるう恐れがある。しかも、ロータ１１とともに
回転される球体１６とばね部１７との接触により、長期
間のうちにはばね部１７がその板厚の範囲で凹むように
摩耗し易いから、ばね部１７による予圧の大きさが弱ま
ってモータ軸１３の軸方向移動の拘束力が損なわれる恐
れもある。

【０００８】本考案の目的は、モータ軸の支持部での摩
擦が極小でモータの小型化に適するとともに、モータ軸
の軸方向移動の拘束力が損なわれる恐れがなく、しかも
ステータとロータとの同軸度がくるう恐れもないステッ
ピングモータを得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案は、ステータ部か
ら突出されたモータ軸の一端部側に被送り体を移動させ
るリードスクリュー部が形成されたステッピングモータ
に適用され、前記目的を達成するために、前記モータ軸
の前記一端部に取付けられた第１球体と、前記モータ軸
における前記ステータ部側の他端部に取付けられた第２
球体と、少なくとも３個以上の受球が回転自在に内蔵さ
れ、これら受球で前記第１球体を受止める第１スラスト
球軸受と、少なくとも３個以上の受球が回転自在に内蔵
され、これら受球で前記第２球体を受止める第２スラス
ト球軸受と、前記第２スラスト球軸受が嵌合支持される
軸受支持部およびこの支持部の外周から一体に延出され
た複数のばね腕を有して、前記ステータ部における前記
リードスクリュー部とは反対側に位置する端部側に固定
され、前記ばね腕のばね力で前記モータ軸を前記第１ス
ラスト球軸受方向に押圧する予圧板ばねとを具備し、前
記モータ軸を前記第１，第２のスラスト球軸受のみで回
転自在に支持したものである。

【００１０】

【作用】前記構成において、第１，第２のスラスト球軸
受はモータ軸をその両端から支持するので、モータ軸の
中間部を支持するすべり軸受を省略して前記両スラスト
球軸受のみでモータ軸を回転自在に支持できる。そし
て、これらスラスト球軸受に内蔵された少なくとも３個
以上の受球は、モータ軸の端部に設けられた球体を分担
して受とめて、各受球と球体との接触圧を小さくすると
ともに、各受球はモータ軸の回転に伴って回転して、こ
れら受球と球体との接触部に摩擦が発生することを極小
とする。また、ステータ部に固定された予圧板ばねは、
その中央部に第２スラスト球軸受を嵌合して支持すると
ともに、その複数のばね腕の弾性力により前記第２スラ
スト球軸受を第１スラスト球軸受方向に押圧して、モー
タ軸の軸方向移動を拘束する。

【００１１】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本考案の一実施
例を説明する。フロッピーディスク駆動装置に使用され
るＰＭ（パーマネント・マグネット）型ステッピングモ
ータの縦断側面図を示す図１中２１は、前記駆動装置の
フレームで、その一側壁外面にはステータ部２２が固定
されている。ステータ部２２は、ステータアッセンブリ
２３と、一対の端部ヨーク２４，２５と、モータフレー
ム２６とから形成されている。

【００１２】ステータアッセンブリ２３は、背合わせ状
態に重ね合わされた一対の中間ヨーク２７，２８と、こ
れら中間ヨーク２７，２８に夫々別々に組合わされると
ともに、ピン取付け部２９を介して一体につなげられた
巻枠３０，３１とで形成されている。

【００１３】巻枠３０，３１およびピン取付け部２９
は、合成樹脂製の一体成形品である。これらは、その成
形型内に予め背合わせ状態に重ね合わされた一対の中間
ヨーク２７，２８をセットしておいて、この状態でモー
ルド樹脂を前記成形型の成形空間に注入充填するいわゆ
るインサート成形により得るとともに、この成形により
中間ヨーク２７，２８を夫々巻枠３０，３１に一体に連
結している。

【００１４】中間ヨーク２７，２８はその形状および寸
法が共に同じであり、その重ね合わされるリング部の内
周に、巻枠３０，３１の胴部内周に沿って入り込む複数
の櫛歯状突極２７ａ，２８ａを有している。

【００１５】各巻枠３０，３１には巻線３２，３３が夫
々別々に取付けられている。一方の巻線３２の端末部
は、前記ピン取付け部２９に突設された端子ピン３４に
接続されているとともに、他方の巻線３３の端末部もピ
ン取付け部２９に突設された端子ピン３５に接続されて
いる。

【００１６】端部ヨーク２４，２５はステータアッセン
ブリ２３の両側から夫々嵌合して取付けられている。こ
れらのヨーク２４，２５は、巻枠３０，３１の端面に重
なるリング部の内周に、巻枠３０，３１の胴部内周に沿
って入り込む複数の櫛歯状突極２４ａ，２５ａを有して
いる。突極２４ａと中間ヨーク２７の突極２７ａとは互
い違いに入り込んでいるとともに、突極２５ａと中間ヨ
ーク２８の突極２８ａとは互い違いに入り込んでいる。

【００１７】前記一方の巻枠３０と、巻線３２と、中間
ヨーク２７と、端部ヨーク２４とは、一方のステータを
形成しており、また、他方の巻枠３１と、巻線３３と、
中間ヨーク２８と、端部ヨーク２５とは、前記一方のス
テータに並設される他方のステータを形成している。

【００１８】前記端部ヨーク２４，２５は、そのリング
部の外周に一体に連なる外周筒部２４ｂ，２５ｂを有し
ている。これら外周筒部２４ｂ，２５ｂは、巻枠３０，
３１および巻線３２，３３を夫々覆い隠しているととも
に、互いに先端は突き合わされて、その数箇所を溶接に
より連結されている。

【００１９】前記モータフレーム２６は、外周筒部２４
ｂ，２５ｂと、端部ヨーク２５のリング部に溶接止めさ
れたモータ取付け板３６とから形成されている。モータ
取付け板３６は前記フレーム２１の一側壁外面に形成さ
れた取付け凹部２１ａに収納されて、ねじ５１により固
定されている。モータ取付け板３６がその外周端面を取
付け凹部２１ａの内周面に係合して位置決めされるとと
もに、フレーム２１に突設された円筒突部２１ｂが前記
他方のステータの内周面に嵌入係合されることにより、
フレーム２１に対してステータ部２２が位置決めされて
いる。

【００２０】前記一方のステータが備える端部ヨーク２
４のリング部には予圧板ばね３７が溶接止めされてい
る。予圧板ばね３７は図２に示されるように環状周縁部
３８と、この周縁部３８の中央部に位置される環状の軸
受支持部３９と、これら環状周縁部３８と軸受支持部３
９とを一体につないで設けられた４本のばね腕４０とか
ら形成されている。この予圧板ばね３７は、その環状周
縁部３８を端部ヨーク２５に位置決めされて溶接止めに
より取付けられている。なお、この取付けにより軸受支
持け部３９とステータ部２２の各中心線とが一致される
ようになっているとともに、図２中３７ａは溶接跡を示
している。

【００２１】軸受支持部３９の外周から一体に延出され
た４本のばね腕４０は放射方向または接線方向に延びて
いても差支えないが、この実施例においてはばね腕４０
の長さＬ（図２参照）を長く確保できるように略円弧状
に形成してある。さらに、ばね腕４０の中間部は段差４
０ａを形成するように折り曲げられていて、軸受支持部
３９がステータ部２２の軸方向外側に位置されるように
してある。

【００２２】図１中４１はロータであり、これはロータ
マグネット４２と、この中心部を貫通して設けられたモ
ータ軸４３とを有して形成されている。ロータマグネッ
ト４２は、ＮｄーＦｅーＢ系のプラスチックマグネット
により円筒形に成形されているとともに、このマグネッ
ト４２には軸方向全長にわたって延びるＮ極とＳ極とが
周方向に交互に着磁されている。モータ軸４３の一端部
には鋼球からなる第１球体４４が回転不能に取付けら
れ、他端部には同じく鋼球からなる第２球体４５が回転
不能に取付けられている。このモータ軸４３の一端部側
部分は、前記フォロッピーディスク駆動装置の磁気ヘッ
ドを移動させるリードスクリュー溝が刻設されたリード
スクリュー部４３ａをなしている。

【００２３】モータ軸４３は、図１に示されるように円
筒突部２１ｂと対応してフレーム２１に形成された軸受
取付け部２１ｃに支持された第１スラスト球軸受４６
と、予圧板ばね３７に支持された第２スラスト球軸受４
７とのみで両端支持されている。この支持によって、ロ
ータマグネット４２はその外周面とステータ部２２の内
周面との間に僅かなエアーギャップを設けて、ステータ
部２２の内側に収容されている。

【００２４】第２スラスト球軸受４７は図３および図４
に示されるように円形の凹部の開口縁に外側方向に張り
出す張り出し縁４８ａを設けてハット形状をなす軸受ケ
ース４８内に受球４９を少なくとも３個以上収納すると
ともに、これら受球４９の抜け出しを防止するリング状
の蓋５０を張り出し縁４８ａに接着して形成されてい
る。

【００２５】各受球４９は同一径の鋼球からなり、隣接
する受球４９同志は接触する状態でいずれも回転可能に
設けられているとともに、そのすべてが軸受ケース４８
の中心から等距離に位置されている。軸受ケース４８の
外径は予圧板ばね３７の軸受支持け部３９の内径と略同
じである。この第２スラスト球軸受４７は、その軸受ケ
ース４８を軸受支持部３９に嵌入させることにより、予
圧板ばね３７の中心部に同軸的に支持されている。

【００２６】第１スラスト球軸受４６は前記第２スラス
ト球軸受４７と同一構造であるので、同一構造部分には
同じ符号を付してその説明を省略する。この球軸受４６
は軸受取付け部４５に嵌入して支持されている。

【００２７】このステッピングモータの組立ては、ま
ず、組立てられたステータ部２２に第２スラスト球軸受
４７を取付ける。この取付けは、第２スラスト球軸受４
７をステータ部２２の内側を通して、その軸受ケース４
８を予圧板ばね３７の軸受支持部３９に嵌入させること
によりなされる。次に、ステータ部２２の内側にロータ
４１のロータマグネット４２側を挿入するとともに、そ
のモータ軸４３の第２球体４５を第２スラスト球軸受４
７内に挿入して、この第２球体４５を第２スラスト球軸
受４７が有する複数の受球４９の夫々に係合させる。こ
の後、軸受取付け部２１ｃに予め第１スラスト球軸受４
６が取付けられたフレーム２１の円筒突部２１ｂに、モ
ータ軸４３のリードスクリュー部４３ａを通し、このモ
ータ軸４３の第１球体４４を第１スラスト球軸受４６が
有する複数の受球４９の夫々に係合させる。最後に、こ
の状態で、ステータ部２２をフレーム２１に位置決めし
てねじ５１により固定して、モータが組立てられる。

【００２８】以上の手順で組立てられることにより、モ
ータ軸４３の第１，第２球体４４，４５が夫々別々に第
１，第２スラスト球軸４６，４７に回転自在に支持され
るものであるとともに、予圧板ばね３７のばね腕４０が
弾性変形される。そのため、各ばね腕４０のばね力によ
り、モータ軸４３を常に第１スラスト球軸受４６に押付
けて、このモータ軸４３の軸方向移動を拘束し、高精度
の送り動作を保証することができる。

【００２９】そして、予圧板ばね３７のばね力で第１，
第２スラスト球軸受４６，４７に押付けられるモータ軸
４３の第１，第２球体４４，４５は、少なくとも３個以
上の受球４９に分担して受止められているから、各受球
４９と第１，第２球体４４，４５との接触圧を小さくで
きる。しかも、ロータ４１が回転されると、モータ軸４
３と一体に回転される第１，第２球体４４，４５に接触
している各受球４９が軸受ケース４８内を回転するか
ら、各受球４９に対する第１，第２球体４４，４５およ
び軸受ケース４８との接触部に発生する摩擦は極めて小
さく、実質上は無視できる。したがって、長期にわたる
使用においても前記接触部での摩耗が発生することがな
いから、モータ軸４３の軸方向移動を拘束する機能を長
期間にわたり維持して、高精度の送り動作を保証でき
る。

【００３０】また、ステータ部２２に対して夫々位置決
めされて設けられる第１，第２スラスト球軸受４６，４
７のみで、モータ軸４３を両端支持してロータ４１を回
転自在にしたから、モータ軸４３をステータ部２２に対
して芯出しして回転自在に支持するために従来必要であ
ったすべり軸受を省略できる。

【００３１】このことによりモータ軸４３に対する大き
な摩擦要因をなくすことができ、しかも、既述のように
第１，第２スラスト球軸受４６，４７部での摩擦は極小
であるから、モータ出力に対する摩擦損失を極めて少な
くできる。このようにモータ出力の低下を極小とできる
から、モータを小形に作る場合に、その大きさに応じて
モータ出力が小さくなるにも拘らず、そのモータ出力の
低下を最小限に抑制できる。

【００３２】しかも、以上のように第１，第２スラスト
球軸受４６，４７を用いてモータ軸４３を両端支持する
構成においては、従来のようにすべり軸受を用いてステ
ータ部２２に対するモータ軸４３の同軸度を出すもので
はなく、換言すれば、すべり軸受の摩耗が同軸度を低下
させる要因になるという構成ではないから、長期間の使
用にわたってステータ部２２とモータ軸４３との同軸度
を維持でき、ステータ部２２とロータマグネット４４と
の間の所定のエアーギャップを維持することができる。

【００３３】また、予圧板ばね３７のばね腕４０を略円
弧状としたので、モータを小形化した場合などにおいて
も制約された大きさ内でばね腕４０の長さＬをより長く
確保できる。そのため、設計の許容値の範囲内での図１
中Ａ，Ｂの寸法のばらつきに伴ってばね腕４０の弾性変
形の程度が変化するにも拘らず、モータ軸４３が受るば
ね荷重のばらつきを小さくできる。図５はモータ軸４３
が予圧板ばね３７より受けるばね荷重とばね腕４０の位
置との関係を示しており、同図中実線Ｃは円弧状のばね
腕４０による特性で、同図点線Ｄは軸受支持部３９から
放射状に延びるばね腕による特性であり、同図中Ｅは設
計の許容値の範囲、Ｆは前記許容値の中心である。

【００３４】なお、本考案は前記一実施例に制約されな
い。例えば、エアーギャップへの埃の侵入を防止するた
めに、端部ヨーク２４のリング部に、これとの間に予圧
板ばね３７を挟んで蓋板を溶接止めしても良い。また、
予圧板ばね３７の環状周縁部３８を省略して、ばね腕４
０の軸受支持部３９とは反対側の端部を端部ヨーク２４
のリング部に固定してもよい。

【００３５】

【考案の効果】以上詳記したように本考案のステッピン
グモータにおいては、第１，第２スラスト球軸受のみに
よりモータ軸を両端支持してモータ軸の中間部を支持す
るすべり軸受を省略し、しかも、両スラスト球軸受の少
なくとも３個以上の受球はモータ軸の回転に伴って回転
され、モータ軸の支持部での摩擦を極小にできるため、
モータの小形化に適するとともに、ステータ部とロータ
との同軸度がくるう恐れもない。しかも、両スラスト球
軸受の少なくとも３個以上の受球はモータ軸の端部に設
けられた球体を分担して受止めてモータ軸の回転に伴っ
て回転し、これら受球の接触部に摩擦が発生することを
極小とできるから、長期にわたる使用においてもモータ
軸の軸方向移動の拘束力が損なわれる恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るステッピングモータの
構成を示す縦断側面図。

【図２】同実施例に係るステッピングモータを図１中矢
印Ｚ方向から見て示す図。

【図３】同実施例に係るステッピングモータの第２スラ
スト球軸受まわりの構成を示す縦断側面図。

【図４】第２スラスト球軸受まわりの構成を図３中矢印
Ｙ−Ｙ線に沿って示す断面図。

【図５】同実施例に係るステッピングモータが備える予
圧板ばねのばね腕の位置のばらつきとばね荷重との関係
を示す特性図。

【図６】従来例に係るステッピングモータの構成を示す
縦断側面図。

【符号の説明】

２２…ステータ部、３７…予圧板ばね、３９…軸受支持
部、４０…ばね腕、４１…ロータ、４３…モータ軸、４
３ａ…リードスクリュー部、４４…第１球体、４５…第
２球体、４６…第１スラスト球軸受、４７…第２スラス
ト球軸受、４８…軸受ケース、４９…受球。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ部から突出されたモータ軸の一
   端部側に被送り体を移動させるリードスクリュー部が形
   成されたステッピングモータにおいて、前記モータ軸の
   前記一端部に取付けられた第１球体と、前記モータ軸に
   おける前記ステータ部側の他端部に取付けられた第２球
   体と、少なくとも３個以上の受球が回転自在に内蔵さ
   れ、これら受球で前記第１球体を受止める第１スラスト
   球軸受と、少なくとも３個以上の受球が回転自在に内蔵
   され、これら受球で前記第２球体を受止める第２スラス
   ト球軸受と、前記第２スラスト球軸受が嵌合支持される
   軸受支持部およびこの支持部の外周から一体に延出され
   た複数のばね腕を有して、前記ステータ部における前記
   リードスクリュー部とは反対側に位置する端部側に固定
   され、前記ばね腕のばね力で前記モータ軸を前記第１ス
   ラスト球軸受方向に押圧する予圧板ばねとを具備し、前
   記モータ軸を前記第１，第２のスラスト球軸受のみで回
   転自在に支持したことを特徴とするステッピングモー
   タ。