JP3522037B2 - 小型モータ用のロータ - Google Patents

小型モータ用のロータ

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JP3522037B2
JP3522037B2 JP04810196A JP4810196A JP3522037B2 JP 3522037 B2 JP3522037 B2 JP 3522037B2 JP 04810196 A JP04810196 A JP 04810196A JP 4810196 A JP4810196 A JP 4810196A JP 3522037 B2 JP3522037 B2 JP 3522037B2
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rotor shaft
stator
bearing
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滋 小澤
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Nidec Sankyo Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、小型電動機用のロ
ータに関し、特にステッピングモータ用のロータに好適
なロータマグネットとロータ軸との固定構造に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、図11に示すように、ロータ軸5
1にリードスクリュー部52が形成されたステッピング
モータ50は、そのロータ軸51の両端を2つのスラス
ト軸受53,54でそれぞれ支持される構造となってい
る。そして、スラスト軸受54側は、さらに、メタル軸
受55によりラジアル方向の支持をする構成となってい
る。なお、ロータ軸51には、ステータ部56とわずか
な隙間をもって対向するようにロータマグネット57が
固着されている。また、この軸受54は、板バネ58と
ボール59とで構成され、ロータ軸51のスラスト荷重
をこの板バネ58のバネ圧で移動可能に受け止めてい
る。一方、ステータ部56は、取付板61に固定され、
この取付板61がフレーム60にねじで固定されること
により、フレーム60にステータ部56側が固定されて
いる。この固定の際、メタル軸受55が位置決めのため
に利用されている。 【0003】そして、ロータ軸51とロータマグネット
57とを固定するには、ロータマグネット57の中にス
トレート形状のロータ軸51を圧入することにより行っ
ている。この圧入によって、ロータマグネット57がロ
ータ軸51に対し回転方向に位置ずれ、すなわち、ずる
けたりしないように、またロータ軸51がスラスト方向
へ抜けてしまわないようにしている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな図11に示す構造のステッピングモータ50におけ
るロータは、ロータマグネット57にロータ軸51を圧
入し固定しているため、回転に対する強度を上げようと
して強く圧入すると、ロータマグネット57が割れてし
まう恐れがある。特に、ロータマグネット57が薄い場
合、その危険性が高くなる。一方、軽圧入にすると、回
転に対する強度がなくなり、ロータマグネット57がロ
ータ軸51に対してずるけてしまう。このように、その
圧入強度の調整が極めて難しいものとなっている。 【0005】このようなロータマグネット57の割れや
ずるけ(位置ずれ)は、ロータマグネット57が薄い場
合だけではなく、圧環強度の小さいロータマグネット5
7を使用する場合にも同様に生ずる恐れがある。 【0006】また、圧入固定を行うためには、ロータマ
グネット57の内径寸法やロータ軸51の外径寸法の精
度を上げる必要がある。このため、ロータマグネット5
7やロータ軸51の加工に時間とコストがかかり、生産
効率の悪化やコスト上昇を招いている。しかも、上述の
ように、薄いロータマグネット57や圧環強度の小さい
ロータマグネット57を使用する場合は、一層精度を上
げて所定の固定強度を保持させる必要がある。この結
果、モータの小型化、高性能化および低コスト化等をは
ばむ一因ともなっている。 【0007】本発明は、ロータ軸とロータマグネットと
の間のずるけや抜けを簡単な構成で確実に防止した小型
モータ用のロータを提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の小型モータ用のロータは、ロータマグネッ
トとロータ軸とを有し、ロータ軸に、移動部材を係合し
て移動させるリードスクリュー部を形成し、リードスク
リュー部をロータ軸全体に形成し、ロータマグネットを
ロータ軸に当接させるように固定すると共に、ロータマ
グネットからのロータ軸の突出部におけるリードスクリ
ュー部の溝に接着剤が入れられ、該接着剤を介して、
合状態にあるロータ軸とロータマグネットとを固定した
ものとしている。 【0009】本発明の小型モータ用のロータは、抜け防
止機能を持つ溝部を形成し、その溝部に入る固定手段を
介して、ロータ軸とロータマグネットとを固定してい
る。 【0010】そして、この溝部の例として条状の溝があ
り、例えば、少なくとも1つの条状の溝を形成したロー
タ軸と、ロータマグネットとを、条状の溝に入れた固定
材を介したり、条状の溝にロータマグネットの一部を嵌
合させたりして固定している。 【0011】このため、条状の溝に入れた固定材やロー
タマグネットの一部がロータマグネットのずるけやロー
タ軸の抜け防止の抵抗となり、ずるけや抜けが生じな
い。 【0012】また、溝の形成によって、固定材やロータ
マグネットとロータ軸との当接面が広くなり、固定強度
自体も大きくなる。なお、溝部としては、条状の溝に形
成したものの他に、梨地状にしたりしても良い。 【0013】また、条状の溝を両端がつながったリング
状にすると、ロータ軸の抜け方向に対し抵抗が強くなり
好ましいものとなる。さらに、複数の条状の溝のうち少
なくとも1つを他の溝とは逆向きのものとすると、ずる
けと抜けの両作用への抵抗力が増し、両現象を防止する
うえで好ましいものとなる。 【0014】えて、ロータ軸に設けられるリードスク
リュー部の溝をそのまま延長して条状の溝とすれば、条
状の溝形成がリードスクリュー部の溝形成と同時に行え
る。さらに、ロータマグネットの軸方向端面に凹部を設
け、その凹部に面して、条状の溝の一部を形成すると、
凹部と溝の両部分に同時に固定材を入れることが可能と
なる。 【0015】 【発明の実施の形態】以下、本発明の参考例につき、図
1から図9に基づき説明し、本発明の実施の形態につき
図10に基づき説明する 【0016】第1の参考例のロータ1は、ステッピング
モータ2に使用されるものである。そして、このステッ
ピングモータ2は、ビデオカメラのレンズの駆動用で、
ステータ部3から突出したロータ軸4を有している。そ
して、このロータ軸4の突出側には、リードスクリュー
部5が形成されており、また、両端には、円錐状の係合
孔4aが形成され、それぞれ鋼球6が当接している。ま
た、ロータ軸4の突出側先端部は、鋼球6が貫入する軸
受7で支持され、ステータ側他端部は軸受体8で支持さ
れている。ここで、ロータ軸4の突出先端部の軸受7
は、スラスト方向に加え、ラジアル方向も支持する軸受
となっている。 【0017】なお、軸受7とステータ部3は、フレーム
9に取り付けられており、このフレーム9にはさらにガ
イド軸10が固定されている。そして、このガイド軸1
0には、ビデオカメラ用レンズを保持するラック11が
摺動自在に取り付けられている。 【0018】ロータ1は、ロータ軸4と、そのロータ軸
4に固着されるロータマグネット12とで構成される。
なお、このロータマグネット12は、ネオジ・鉄・ボロ
ン系の希土類磁石で、インジェクションにより形成され
たプラマグとなっている。そして、ロータマグネット1
2の形状を、ステータ部3の極歯に対向する部分以外を
くぼませた形状とし、イナーシャを小さくしている。ま
た、このロータマグネット12の軸方向両端には、凹部
13が設けられ、その凹部13にロータ軸4とロータマ
グネット12とを固着するための固定材となる接着材1
4が入れられている。 【0019】一方、ロータ軸4のロータ1を構成する部
分は、2つのリングとなった条状の溝4b,4cが溝部
となるように設けられている。そして、溝4bは、ロー
タマグネット12の中央より若干軸受体8側に設けら
れ、溝4cは軸受7側の凹部13に面して設けられてい
る。ここで、ロータ軸4の直径は2mmとなっており、
一方、各溝4b,4cの深さは0.3mmとしている。
そして、ロータ軸4の直径が2mm程度の場合、その深
さとしてはロータ軸4の直径の5%〜20%、すなわち
0.1mm〜0.4mm程度とするのが好ましい。 【0020】ステータ部3は、ケースを兼ねる第1ステ
ータ15と、この第1ステータ15の極歯15aと交互
に入り組む極歯を有する第2ステータ16と、この第2
ステータ16と背中合わせに固定される第3ステータ1
7と、この第3ステータ17の極歯と交互に入り組む極
歯を有すると共にケースを兼ねる第4ステータ18と、
第1ステータ15と第2ステータ16との間に挿入され
るドーナツ状のコイルボビン19と、このコイルボビン
19に巻回されるコイル20と、第3ステータ17と第
4ステータ18との間に挿入されるドーナツ状のコイル
ボビン21と、このコイルボビン21に巻回されるコイ
ル22とで構成される。なお、この構成は、従来公知の
ステッピングモータのステータ部と同様である。 【0021】また、このステータ部3の中央部分には、
コイル20,22に接続される端子23を有する端子部
24が第1ステータ15および第4ステータ18の外方
に突出するように形成されている。さらに、第1ステー
タ15のフレーム9側は、平板状にされ、フレーム9に
溶接により固着されると共に、その中央にはロータ軸4
が挿通する挿通孔15bが形成されている。ここで、こ
の挿通されたロータ軸4の外周と挿通孔15bの内周面
との隙間は、軸受体8とロータ軸4の同軸度誤差以上と
するのが好ましい。また、挿通孔15bの内径は、ロー
タマグネット12の外径以下になるように構成されてい
る。 【0022】ロータ軸4に形成されるリードスクリュー
部5は、従来公知のリードスクリューと同様であり、こ
のリードスクリュー部5に係合する被送り体となるラッ
ク11をロータ軸4の回転に伴い、軸方向へ移動させる
機能を有している。なお、ロータ軸4の回転方向を切り
替えることによって、ラック11の移動方向を制御して
いる。 【0023】軸受7は、樹脂軸受とされており、その外
周にフレーム9に当接するはかま部7aを有している。
そして、また軸受7の中央には、2段になった凹部7b
が設けられ、小径の内部側凹部に鋼球6が嵌合し、大径
の外部側凹部にロータ軸4が遊合している。これによ
り、この軸受7は、スラスト方向およびラジアル方向の
2方向の支持が可能となっている。 【0024】軸受体8は樹脂製の樹脂軸受25と、樹脂
軸受25を軸方向に移動自在に保持する側板26と、こ
の側板26に係合すると共に樹脂軸受25の背部を押圧
するスラスト荷重バネ27とから構成される。 【0025】そして、樹脂軸受25には、鋼球6を保持
する球受け凹部25aが中央に1つ、さらに側板26の
嵌合孔26aの内面に形成される案内溝26bに係合す
る突起25bがその外周に3つ、それぞれ設けられてい
る。 【0026】また、側板26は、樹脂軸受25を軽圧入
または遊合により嵌合保持する嵌合孔26aと、スラス
ト荷重バネ27の一端27aが挿通係止される2個の係
止突起26e付きの係止部26cと、スラスト荷重バネ
27の他端27bが係止される凹状の係止部26dとを
有する円形板となっている。そして、嵌合孔26aの内
径をロータマグネット12の外径より大きくし、側板2
6の固定後に、ロータ1、すなわちロータマグネット1
2を固着したロータ軸4を組み込めるようにしている。
なお、側板26のステータ部3への固定は、溶接により
行われている。 【0027】スラスト荷重バネ27は、一枚の金属板を
利用して形成されている。このスラスト荷重バネ27に
は、係止部26cに挿通される一端27aと、凹状の係
止部26dに係止される他端27bと、U字状に切り欠
かれた残部を樹脂軸受25側に折り曲げた3つのバネ部
27cとが設けられている。そして、バネ部27cが樹
脂軸受25の背部に当接し、この樹脂軸受25と、鋼球
6を介してロータ軸4を押圧している。 【0028】フレーム9は、コ状に形成され、軸受7を
保持する軸受保持部9aと、このステッピングモータ2
をビデオカメラの固定部に取り付けるための台部9b
と、ステータ3を固着するためのステータ取付部9cと
を有している。そして、ステータ取付部9cには、ロー
タ軸4との間で十分な隙間を形成するように挿通孔9d
が設けられている。そして、この挿通孔9dと対向する
部分までリードスクリュー部5が形成されている。 【0029】なお、ガイド軸10は、ロータ軸4と平行
となるように一端がフレーム9の軸受保持部9aに、他
端がステータ取付部9cにそれぞれ固定されている。そ
して、このガイド軸10にラック11が摺動自在に取り
付けられている。このラック11は、その先端部11a
で、ビデオカメラ用のレンズ(図示省略)を保持すると
共に他端部11bがリードスクリュー部5に係合してい
る。 【0030】以上のようにステッピングモータ2が構成
されると、ステッピングモータ2の組立時においてスラ
ストガタがあったとしても、そのスラストガタは、樹脂
軸受25がスラスト荷重バネ27によりスラスト方向に
バネ付勢されることにより吸収される。このとき、樹脂
軸受25は、側板26にガイドされているので、ラジア
ル方向に移動することはない。 【0031】ここで、ロータ1の組立は、次のように行
う。まず、ロータ軸4をインサートする形で、ロータマ
グネット12をインジェクションによりロータ軸4に固
定する。この後、ロータマグネット12の軸受体8側の
凹部13に紫外線硬化型の嫌気性接着剤からなる接着材
14を挿入し、紫外線および温度をかけ、固化させる。
この後、ロータマグネット12の軸受7側の凹部13に
同種の接着材14を挿入し、同様に固化させる。この
際、接着材14は、この凹部13の他に、溝4c内にも
入り、一体的に固化される。なお、溝4b内に入るロー
タマグネット12の一部が固定手段を構成する。 【0032】次に、ステッピングモータ2の組立を行
う。まず、ガイド軸10とラック11が設けられたフレ
ーム9に、ステータ部3と軸受7を固定する。その後、
軸受7の凹部7bに鋼球6を入れる。そして、ロータ1
を有するロータ軸4を側板26の嵌合孔26a,ステー
タ部3の中央孔、第1ステータの挿通孔15d、フレー
ム9の挿通孔9dを通して軸受7内の鋼球6にその先端
の係合孔4aを突き当てる。そして、ロータ軸4のステ
ータ部3側の係合孔4aに鋼球6を入れ、さらに樹脂軸
受25をその鋼球6が凹部25a内に入るように側板2
6の嵌合孔26aに貫入させる。最後に、スラスト荷重
バネ27を側板26に取り付け、そのバネ部27cが樹
脂軸受25を介して、ロータ軸4を押圧するように組み
付ける。 【0033】このように構成されるステッピングモータ
1の動作は、次のとおりである。すなわち、ステータ部
3のコイル20,22に電流が流れると、ステータ部3
とロータマグネット12との間の磁気相互作用により、
ロータ1が回転し、その結果、ロータ軸4が回転する。
すると、リードスクリュー部5が回転し、ラック11を
軸方向に移動させる。 【0034】このようなラック11の移動の際、図11
の従来のステッピングモータ50では、2つのスラスト
軸受間のメタル軸受55によって、カタカタ音が発生し
たり、回転ロスが生じていたが、このステッピングモー
タ2では、そのようなメタル軸受がなく、しかもロータ
軸4の外周とフレーム9の内周面との間に隙間を設けて
いるので、ロータ軸4がフレーム9や第1ステータ15
に当たることはない。このため、カタカタ音の発生は生
ぜず、しかも軸受7および軸受体8の部分以外での摺動
ロスが生ずることはない。 【0035】また、この実施の形態では、条状の溝4
b,4cがあるため、ロータマグネット12がロータ軸
4に対してずるけにくくなり、しかもロータ軸4が抜け
てしまうことがない。さらに、溝4cが凹部13に対向
して設けられ、その溝4cと凹部13に接着剤14が入
れられるため、接着強度が高いものとなる。 【0036】なお、この第1の参考例では、側板26の
嵌合孔26aの内径を、ロータマグネット12の外径よ
り大きくしているので、側板26をステータ部3に組み
付けてからロータ軸4を有するロータ1を組み付けるこ
とができる。また、この第1の参考例では、従来の中央
のメタル軸受55がないのに加え、フレーム9の挿通孔
9dを大きくしているので、リードスクリュー部5をロ
ータ1の方向へ長くとることができる。例えば、図1に
示すように、挿通孔9dの所まで螺旋状の溝を形成する
ことができる。このため、最も安定したピッチとなるリ
ードスクリュー部5の中央部分を、ラック11の送り動
作のために使用することができる。さらに、スラスト荷
重バネ27が一枚の金属から形成され、その金属板には
バネ部27c等が設けられているので、部品点数が増加
せず、しかも組み立てが容易となる。 【0037】次に、図8に基づいて、本発明の第2の
考例を説明する。このロータ31もステッピングモータ
32に使用されるものであり、このステッピングモータ
32も第1の参考例と同様にビデオカメラのレンズ駆動
用のものとなっている。なお、この第2の参考例の説明
にあたって、第1の参考例と同部材には同一の符号をも
って示すこととする。 【0038】このステッピングモータ32は、ロータマ
グネット33とロータ軸34とから構成されるロータ3
1と、突出側に形成されたリードスクリュー部35と、
ロータ軸34の突出側先端を受ける樹脂軸受36と、
ータ軸34の中央部を支持するメタル軸受37と、ステ
ータ部3の一端に固定され、ロータ軸34の一端に当接
するバネ38と、バネ38の動きを規制するストッパー
39と、ステータ部3を固定する取付板40と、ステー
タ3を固定した取付板40が固着されるフレーム41
と、フレーム41に固定されるガイド軸(図示省略)
と、そのガイド軸に摺動し、その一部がリードスクリュ
ー部35に係合するレンズ保持用のラック(図示省略)
とから主に構成されている。なお、ロータ軸34のバネ
38側の先端は半円球状の端部34aとされている。 【0039】ロータ31のロータマグネット33は、全
体が円筒形状とされたネオジ・鉄・ボロン系の希土類磁
石となっており、かつインジェクションにより形成され
たプラマグとなっている。そして、このロータマグネッ
ト33の軸方向両端には、凹部42が形成され、その凹
部42にロータ軸34とロータマグネット33とを固着
するための固定材となる接着材14が入れられている。 【0040】一方、ロータ31を構成するロータ軸34
には、リングとされた条状の溝34b,34cが溝部と
して設けられている。なお、溝34b,34cの深さは
0.3mmとされ、ロータ軸34の直径(2mm)に対
し15%程度の深さとされている。なお、この深さは、
第1の参考例と同様に5%〜20%の範囲とするのが好
ましい。 【0041】リードスクリュー部35のリードスクリュ
ーと、ステータ部3は共に従来公知のものと同様であ
り、また第1の参考例と同様となっている。なお、リー
ドスクリュー部35のリードスクリューは、第1の参考
と異なり、軸受37の手前までしか形成されていな
い。また、樹脂軸受36は、フレーム41の一方の折曲
端部41aに嵌合保持され、メタル軸受37は、フレー
ム41の他方の折曲端部41bに嵌合保持されている。 【0042】バネ38は一枚の金属板からそのバネ部を
切り出し、わずかに内方に曲げて形成されている。そし
て、そのバネ部がロータ軸34の端部34aに当接し、
ロータ軸34を他方側に押圧している。また、ストッパ
ー39は、バネ38を保持すると共にそれ自体はステー
タ部3に溶接により固着されている。そして、ロータ軸
34がバネ部側に移動してきた際の移動阻止機能を果た
している。取付板40は、ステータ部3を固定すると共
にフレーム41の折曲端部41bに固定される。そし
て、その中央の嵌合孔にメタル軸受37の一部が嵌合し
ている。 【0043】ここでは、ロータ31の組立は、次のよう
に行う。まず、ロータマグネット33の中央孔にロータ
軸34を挿入する。このとき、ロータ軸34の外径は、
ロータマグネット33の中央孔の内径に比べ10〜10
0μm程度小さくされており、両方は圧入ではなく遊合
状態とされている。この後、ロータマグネット33の一
方の凹部42に紫外線硬化型の嫌気性接着剤からなる接
着材14を入れ、紫外線および温度をかけて固化させ
る。なお、この接着材14を凹部42に入れる際、接着
材14の一部は、ロータ軸34を伝わり溝34b,34
cに溜まることとなる。そして、さらに、ロータマグネ
ット33の他方の凹部42に同様に接着材14を入れる
が、このときも接着材14の一部がロータ軸34を伝わ
り、溝34b,34cに溜まることとなる。この後、同
様に接着材14を固化させる。 【0044】次に、このステッピングモータ32の組立
を説明する。まず、フレーム41に、樹脂軸受36とメ
タル軸受37とガイド軸とラックとを予め取り付けてお
く。一方、ステータ部3に対し、ロータ31と取付板4
0とバネ38とストッパー39とを予め組み込み、かつ
取り付けておく。そして、その両者を一体化させる。こ
の一体化は、そのロータ軸34の突出端をメタル軸受3
7に挿通させ、その取付板40をそのメタル軸受37に
嵌合させることにより行う。なお、取付板40のフレー
ム41への固定は、接着ないしは溶接によって行う。 【0045】この第2の参考例では、接着材14がロー
タ軸34を伝わり、リングとされた条状の溝34b,3
4cに溜まるため、ロータマグネット33とロータ軸3
4との固定が強化され、ロータマグネット33のずるけ
やロータ軸34の抜けが防止される。ここで、条状の溝
34b,34cに溜まる接着材14が固定手段を構成す
る。 【0046】なお、上述の参考例では、条状の溝34を
リードスクリューの溝とは別個に設けているが、図9に
示す第3の参考例のように、ロータ軸34に設けた編目
形の条状の溝34dを設けても良い。 【0047】また、本発明の好適な実施の形態は、図1
0に示すように、リードスクリュー部35のリードスク
リューの溝をそのまま連続させて条状の溝34eとした
ものである。そして、図10に示すロータマグネット3
3とロータ軸34の固定方法としては、第1の参考例の
ように、インサート形式にしたり、第2の参考例のよう
に、接着材14を利用する形式のいずれとしても良い。 【0048】 【0049】 【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の小
型モータ用ロータでは、ロータマグネットがずるけた
り、ロータ軸が抜けたりする危険性が大幅に減少し、溝
形成が極めて簡単かつ効率的に行える。 【0050】 【0051】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の参考例の要部断面図である。 【図2】図1の左側面図である。 【図3】図1の右側面図である。 【図4】図1の側板とスラスト荷重バネ付近の要部を示
す図で、図3の矢示IV方向から見た図である。 【図5】図1の側板とスラスト荷重バネ付近の要部を示
す図で、図3の矢示V方向から見た図である。 【図6】図1の側板に樹脂軸受を嵌合させた状態の平面
図である。 【図7】図1のスラスト荷重バネの平面図である。 【図8】本発明の第2の参考例の要部断面図である。 【図9】本発明の第3の参考例を示す断面図である。 【図10】本発明の好適な実施の形態を示す断面図であ
る。 【図11】従来のステッピングモータとそのロータを示
す図である。 【符号の説明】 1 ロータ 2 ステッピングモータ 3 ステータ部 4 ロータ軸 4b,4c 条状の溝 5 リードスクリュー部 7 軸受 8 軸受体 9 フレーム 10 ガイド軸 11 ラック 12 ロータマグネット 14 接着材(固定材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−121478(JP,A) 特開 平7−204902(JP,A) 特開 昭63−133856(JP,A) 実開 平1−123476(JP,U) 実開 昭63−105487(JP,U) 特公 昭46−25043(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 1/28 H02K 1/27 501 H02K 37/14 535 H02K 37/24

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ロータマグネットとロータ軸とを有し、 上記ロータ軸に、移動部材を係合して移動させるリード
    スクリュー部を形成し、 該リードスクリュー部を上記ロータ軸全体に形成し、上
    記ロータマグネットを上記ロータ軸に当接させるように
    嵌合固定すると共に、 上記ロータマグネットからの上記ロータ軸の突出部にお
    ける上記リードスクリュー部の溝に接着剤が入れられ、
    接着剤を介して、合状態にある上記ロータ軸と上記
    ロータマグネットとを固定したことを特徴とする小型モ
    ータ用のロータ。
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