JP3871814B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【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し、特に回転軸を固定保持するためのブッシュに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステッピングモータは、例えば図５に示すように構成されている。
即ち、図５において、ステッピングモータ１は、ステータ２と、ステータ２に設けられた軸受３，４により回転可能に支持されたロータ５と、から構成されている。
【０００３】
ステータ２は、ヨーク５ｇとコイル２ｂとを含んでいると共に、上記軸受３，４を支持するフランジ２ｃ、そして全体を包囲するケース２ｄを備えている。
【０００４】
これに対して、ロータ５は、図６に示すように、中空円筒状のロータマグネット５ａと、ロータマグネット５ａ内に取り付けられたカップ５ｂと、カップ５ｂの中心に固定保持されたブッシュ５ｃと、ブッシュ５ｃに取り付けられた回転軸５ｄと、から構成されている。
【０００５】
上記ロータマグネット５ａは、両端が開放しており、永久磁石により構成され、または円周方向に関して適宜に着磁されている。
上記カップ５ｂは、一端が開放した中空円筒状に形成されており、円筒状の側面が、上記ロータマグネット５ａの中空部の内壁面に当接し且つ接着等により固定されていると共に、端面の中心に、ブッシュ５ｃを固定保持するための取付孔５ｅを備えている。
【０００６】
上記ブッシュ５ｃは、図示の場合、ほぼ円筒状に形成されていると共に、一端に段部５ｆを備えている。そして、ブッシュ５ｃは、その段部５ｆがカップ５ｂの取付孔５ｅ内に、例えば圧入された後、周囲の複数箇所にてブッシュ５ｃの段部５ｆをカップ５ｂに対してカシメることにより、固定保持される。
上記回転軸５ｄは、上記ブッシュ５ｃの中心孔内に圧入等により挿通され、固定保持されるようになっていると共に、一端に駆動用の歯車６を備えている。
【０００７】
さらに、上記回転軸５ｄは、ステータ２のフランジ２ｃに支持された軸受３，４に装着される際、軸方向に沿って移動しないように、軸受３側には、樹脂製ワッシャ７が、また軸受４側には、二つの樹脂製ワッシャ８ａ，８ｂ及びその間のバネワッシャ８ｃが、それぞれ介挿されている。
また、上記ヨーク５ｇは、軸方向外側に向かって延びることにより、コイル２ｂを軸方向両側から挟むように対向するように形成されている。
【０００８】
このように構成されたステッピングモータ１によれば、ステータ２のコイル２ｂに電流を流すことによって、コイル２ｂに発生する磁界が、ヨーク５ｇを介して、ロータマグネット５ａの磁界と相互に作用して、ロータ５が回転駆動されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成のステッピングモータ１においては、ロータ５の組立の際には、先づ回転軸５ｄがブッシュ５ｃに圧入され、このブッシュ５ｃの段部５ｆがカップ５ｂの取付孔５ｅに対してカシメ固定された後、カップ５ｂがロータマグネット５ａ内に装着され、さらに、カップ５ｂの外周面に塗布された接着剤により、ロータマグネット５ａ内にカップ５ｂが接着固定されるようになっている。
従って、回転軸５ｄをロータマグネット５ａの中心に取り付けるために、ブッシュ５ｃ及びカップ５ｂが必要であることから、部品点数が多くなると共に、ブッシュ５ａは、カップ５ｂに取り付けるための段部５ｆを備えていることから、形状が複雑になり、これらの部品コスト及び組立コストが高くなってしまうという問題があった。
【００１０】
さらに、ロータマグネット５ａが例えばネオジウムマグネット等のように肉厚の薄い場合には、接着面を大きくして、ロータマグネット５ａ及びカップ５ｂ間に接着剤を流し込むことにより、接着強度を高めるようにしている。このとき、ロータマグネット５ａとカップ５ｂとの間の寸法管理は、上記接着強度に大きく影響することになるため、管理が困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成により、回転軸がロータマグネットに対して容易に且つ高精度で取り付けられるようにした、ステッピングモータを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、中空円筒状のロータマグネットと、このロータマグネットの中心付近にブッシュにより固定保持される回転軸と、から成るロータと、上記ロータの回転軸を回転可能に支持する軸受と、ロータマグネットに対向するように配設されたコイルと、から成るステータと、を含んでいる、ステッピングモータにおいて、上記ブッシュが、回転軸が圧入される中心の取付孔と、ロータマグネットの内壁面に接着される外周縁とを備える少なくとも一枚の円板から成り、上記ブッシュが、外周縁に段部を備え、上記段部と上記ロータマグネットの内壁面とにより画成される環状の空間内に接着剤を溜めることにより、上記ブッシュと上記ロータマグネットが接着される構成としたことを特徴とする、ステッピングモータにより、達成される。
【００１３】
本発明によるステッピングモータは、好ましくは、上記ブッシュが、中心孔の内縁から軸方向に延びる立上り部を備えている。
【００１５】
本発明によるステッピングモータは、好ましくは、上記ブッシュが、熱膨張吸収孔を備えている。
【００１６】
上記構成によれば、回転軸を保持するブッシュが、少なくとも一枚の円板から構成されているので、ブッシュの製造コストが低減され得ると共に、ブッシュの外周縁が直接にロータマグネットの内壁面に対して接着固定されるので、従来のステッピングモータにおけるブッシュをロータマグネットに取り付けるためのカップが不要となり、部品コスト及び組立コストが低減され得ることになる。 また、ブッシュとロータマグネットとの接着状態が外部から視認され得るので、品質管理が容易に行なわれ得ることになる。
【００１７】
上記ブッシュが、中心孔の内縁から軸方向に延びる立上り部を備えている場合には、この立上り部は、例えばバーリング加工によって容易に加工され得ると共に、この立上り部によって、中心孔に圧入された回転軸の保持強度が高められ得ることになる。
【００１８】
上記ブッシュが、外周縁に段部を備えている場合には、ブッシュがロータマグネットの内壁面に対して接着される際に、この段部に接着剤が溜ることにより、この接着剤溜りの硬化によって、ブッシュがローマグネットに対して接着固定され得ることになる。従って、ブッシュがロータマグネットに対してより一層確実に固定され得ることになる。
【００１９】
上記ブッシュが、熱膨張吸収孔を備えている場合には、ブッシュの構成する各円板が熱膨張したとしても、この熱膨張吸収孔により熱膨張が吸収されることになり、熱膨張による変形が防止され得ることになる。従って、ブッシュの熱膨張によるロータマグネットのヒビ割れを防止できることになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明によるステッピングモータの一実施形態の構成を示している。図１において、ステッピングモータ１０は、ステータ１１と、フランジ１６、及びケース１７に取り付けられた軸受１２，１３により回転可能に支持されたロータ２０と、から構成されている。
【００２１】
ステータ１１は、ステータ基板１４、ヨーク２５及びコイル１５を含んでいると共に、上記軸受１２，１３を支持するフランジ１６、そして全体を包囲するケース１７を備えている。
【００２２】
これに対して、ロータ２０は、図２に示すように、中空円筒状のロータマグネット２１と、ロータマグネット２１内に取り付けられたブッシュ２２，２３と、ブッシュ２２，２３に取り付けられた回転軸２４と、から構成されている。
【００２３】
上記ロータマグネット２１は、両端が開放しており、永久磁石により構成され、円周方向に関して適宜に着磁されている。
上記ブッシュ２２，２３は、二枚の円板から構成されており、その外周縁２２ａ，２３ａが、上記ロータマグネット２１の中空部の内壁面に当接し且つ接着等により固定されると共に、中心に、回転軸２４を取り付けるための中心孔２２ｂ，２３ｂを備えている。
上記回転軸２４は、上記ブッシュ２２，２３の中心孔２２ｂ，２３ｂ内に圧入等により挿通され、固定保持されるようになっていると共に、一端に駆動用の歯車２６を備えている。
【００２４】
さらに、上記回転軸２４は、ステータ１１のフランジ１６及びケース１７上に支持された軸受１２，１３に装着される際、軸方向に沿って移動しないように、軸受１２側には、樹脂製ワッシャ１８が、また軸受１３側には、二つの樹脂製ワッシャ１９ａ，１９ｂ及びその間のバネワッシャ１９ｃが、それぞれ介挿されている。
また、上記ヨーク２５は、軸方向外側に向かって延びることにより、コイル１５を軸方向両側から挟むように対向するように形成されている。
【００２５】
ここで、上記ブッシュ２２，２３は、例えば鉄またはアルミニウム等から構成されている。鉄の場合には、コストが低減され得ると共に、アルミニウムの場合には、磁性材料ではないことから、磁気的な影響が抑制され得ることになる。
【００２６】
また、上記ブッシュ２２，２３は、その外周縁２２ａ，２３ａに、段部２２ｃ，２３ｃを備えている。この段部２２ｃ，２３ｃは、例えばブッシュ２２，２３を打抜き加工する際に、同時にプレス加工等によって形成され得る。
これにより、ブッシュ２２，２３がロータリマグネット２１の内壁面に接着剤により取り付けられる際に、接着剤が、この段部２２ｃ，２３ｃとロータリマグネット２１の内壁面により画成される空間内にて全周に亘って溜ることになり、この接着剤溜りが硬化することによって、ブッシュ２２，２３がロータリマグネット２１に対してより一層確実に接着固定され得ることになる。
【００２７】
さらに、上記ブッシュ２２，２３は、その中心孔２２ｂ，２３ｂから軸方向に延びる立上り部２２ｄ，２３ｄを備えている。この立上り部２２ｄ，２３ｄは、例えばバーリング加工により加工されている。
これにより、上記ブッシュ２２，２３は、回転軸２４に対する保持強度が高められることになる。
尚、ブッシュ２２，２３を構成する円板の板厚が例えば１．５ｍｍ以上と、ブッシュ２２，２３が比較的厚い場合には、上記立上り部２２ｃ，２３ｃは省略され得る。
【００２８】
さらにまた、上記ブッシュ２２，２３は、その一部に、熱膨張吸収孔２２ｅ，２３ｅを備えている。
尚、この熱膨張吸収孔２２ｄ，２３ｄは、一個のみが示されているが、その位置及び個数は、円板の強度を低下させない範囲において任意に選定され得るが、外周付近では、ブッシュ２２，２３のロータマグネット２１の内壁面への接着の際に接着剤が付着したり、あるいはブッシュ２２，２３の中心に対するイナーシャが変化してしまうことがあるため、図示の場合、内側付近に配設されている。
【００２９】
本発明実施形態によるステッピングモータ１０は、以上のように構成されており、ロータ２０は、以下のようにして組み立てられる。
先づ、回転軸２４がブッシュ２２，２３の中心孔２２ｂ，２３ｂ内に圧入等により取り付けられる。その後、ブッシュ２２，２３の外周縁２２ａ，２３ａが、ロータマグネット２１の内壁面に対して接着等により固定される。その際、ブッシュ２２，２３の外周縁２２ａ，２３ａに備えられた段部２２ｃ，２３ｃとロータマグネット２１の内壁面とにより画成される環状の空間内に接着剤２７が溜ることになる。従って、この接着剤２７が硬化することにより、ブッシュ２２，２３がロータマグネット２１に対して確実に接着固定され得ることになる。
このようにして組み立てられたロータ２０は、その回転軸２４の両端が、ステータ１１の軸受１２，１３により枢支され、ステッピングモータ１０が完成する。
【００３０】
かくして、ステッピングモータ１０は、ステータ１１のコイル１５に電流が流れることによって、コイル１５に発生する磁界が、ロータ２０のヨーク２５を介して、ロータマグネット２１の磁界と相互に作用して、ロータ２０が回転駆動されることになる。
【００３１】
この場合、上記ブッシュ２２，２３が、二枚の円板によって構成されていることから、ブッシュ２２，２３の製造コストが低減され得ると共に、ブッシュ２２，２３の外周縁２２ａ，２３ａが直接にロータマグネット２１の内壁面に接着固定されることから、図５に示した従来のステッピングモータ１の場合のようなカップ５ｂが不要になる。これにより、部品点数が少なくなり、組立が容易に行なわれ得るので、部品コスト及び組立コストが低減され得ることになる。
さらに、ブッシュ２２，２３とロータマグネット２１との接着状態が外部から容易に視認され得ることから、品質管理が容易に行なわれ得ることになる。
【００３２】
また、ステッピングモータ１０の動作中等において、温度が上昇した場合、ブッシュ２２，２３自体が熱膨張したとしても、この熱膨張吸収孔２２ｅ，２３ｅの存在によって、熱膨張による変形が防止され得ることになり、ロータマグネット２１のヒビ割れ等を防止できる事になる。
【００３３】
図３は、本発明によるステッピングモータの第二の実施形態におけるロータを示している。
図３において、ロータ３０は、図２に示したロータ２０に対して、ブッシュ２２，２３の外周縁が段部を備えていない点でのみ異なる構成になっており、他の構成は、図２に示したロータ２０とほぼ同じ構成である。
この場合、ブッシュ２２，２３は、その外周縁２２ａ，２３ａとロータマグネット２１の内壁面との間に画成される隅部に接着剤２７が溜ることにより、ブッシュ２２，２３がロータマグネット２１に対して接着固定されることになる。
従って、ブッシュ２２，２３のロータマグネット２１に対する接着強度がやや低下することになるが、ブッシュ２２，２３に段部２２ｃ，２３ｃを加工する必要がないことから、ブッシュ２２，２３の製造コストが低減され得ることになる。
【００３４】
図４は、本発明によるステッピングモータの第三の実施形態におけるロータを示している。
図４において、ロータ４０は、図３に示したロータ３０に対して、さらにブッシュ２２，２３の中心孔２２ｂ，２３ｂが立上り部２２ｄ，２３ｄを備えていない点でのみ異なる構成になっており、他の構成は、図３に示したロータ３０とほぼ同じ構成である。
この場合、ブッシュ２２，２３は、その中心孔２２ｂ，２３ｂを画成する内周縁に、回転軸２４が圧入されることになる。このような構成は、上記内周縁が、回転軸２４の圧入に耐えられる強度を有する必要があり、ブッシュ２２，２３を構成する円板の板厚が１．５ｍｍ以上の場合に、可能となる。
この場合、回転軸２４へのブッシュ２２，２３の保持強度が保持され得ると共に、バーリング加工等による立上り部２２ｄ，２３ｄの加工が不要になることから、ブッシュ２２，２３の製造コストがより一層低減され得ることになる。
【００３５】
尚、上記実施形態においては、ブッシュ２２，２３は、二枚の円板から構成されているが、これに限らず、一枚の円板から構成されていてもよく、また保持強度を高めるために、三枚以上の円板から構成されていてもよいことは明らかである。
【００３６】
また、上記実施形態においては、ブッシュ２２，２３は、例えば鉄から構成されているが、これに限らず他の材料から構成されていてもよく、材料を適宜に、例えばイナーシャを大きくする場合には例えばシンチュウ、またイナーシャを小さくする場合には、アルミニウム等を選定し、あるいは板厚を適宜に選定することによって、ブッシュ２２，２３そしてロータ２０のイナーシャ調整が行なわれ得ることになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、回転軸を保持するブッシュが、二枚の円板から構成されているので、ブッシュの製造コストが低減され得ると共に、ブッシュの外周縁が直接にロータマグネットの内壁面に対して接着固定されるので、従来のステッピングモータにおけるブッシュをロータマグネットに取り付けるためのカップが不要となり、部品コスト及び組立コストが低減され得ることになる。
また、ブッシュとロータマグネットとの接着状態が外部から視認され得るので、品質管理が容易に行なわれ得ることになる。
【００３８】
上記ブッシュが、中心孔の内縁から軸方向に延びる立上り部を備えている場合には、この立上り部は、例えばバーリング加工によって容易に加工され得ると共に、この立上り部によって、中心孔に圧入された回転軸の保持強度が高められ得ることになる。
【００３９】
上記ブッシュが、外周縁に段部を備えている場合には、ブッシュがロータマグネットの内壁面に対して接着される際に、この段部に接着剤が溜ることにより、この接着剤溜りの硬化によって、ブッシュがロータマグネットに対して接着固定され得ることになる。従って、ブッシュがロータマグネットに対してより一層確実に固定され得ることになる。
【００４０】
上記ブッシュが、熱膨張吸収孔を備えている場合には、ブッシュの構成する各円板が熱膨張したとしても、この熱膨張吸収孔により熱膨張が吸収されることになり、熱膨張による変形が防止され得ることになり、マグネットのヒビ割れ等を防止できる。
【００４１】
かくして、本発明によれば、簡単な構成により、回転軸がロータマグネットに対して容易に且つ高精度で取り付けられるようにした、極めて優れたステッピングモータが提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステッピングモータの第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１のステッピングモータにおけるロータの構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明によるステッピングモータの第二の実施形態におけるロータの概略断面図である。
【図４】本発明によるステッピングモータの第三の実施形態におけるロータの概略断面図である。
【図５】従来のステッピングモータの一例の構成を示す概略断面図である。
【図６】図５のステッピングモータにおけるロータの概略断面図である。
【符号の説明】
１０ ステッピングモータ
１１ ステータ
１２，１３ 軸受
１４ ステータ基板
１５ コイル
１６ フランジ
１７ ケース
１８ 樹脂製ワッシャ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ ワッシャ
２０，３０，４０ ロータ
２１ ロータマグネット
２２，２３ ブッシュ
２２ａ，２３ａ 外周縁
２２ｂ，２３ｂ 中心孔
２２ｃ，２３ｃ 段部
２２ｄ，２３ｄ 立上り部
２２ｅ，２３ｅ 熱膨張吸収孔
２４ 回転軸
２５ ヨーク
２６ 駆動歯車
２７ 接着剤

Claims (3)

1. 中空円筒状のロータマグネットと、このロータマグネットの中心付近にブッシュにより固定保持される回転軸と、から成るロータと、
   上記ロータの回転軸を回転可能に支持する軸受と、ロータマグネットに対向するように配設されたコイルと、から成るステータと、
   を含んでいる、ステッピングモータにおいて、
   上記ブッシュが、回転軸が圧入される中心の取付孔と、ロータマグネットの内壁面に直接接着される外周縁とを備える少なくとも一枚の円板から成り、
   上記ブッシュが、外周縁に段部を備え、上記段部と上記ロータマグネットの内壁面とにより画成される環状の空間内に接着剤を溜めることにより、上記ブッシュと上記ロータマグネットが接着される構成としたことを特徴とする、ステッピングモータ。
2. 上記ブッシュが、中心孔の内縁から軸方向に延びる立上り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。
3. 上記ブッシュが、熱膨張吸収孔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。

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