JPH05199728A

JPH05199728A - ステッピングモータ

Info

Publication number: JPH05199728A
Application number: JP2585892A
Authority: JP
Inventors: Yuuichi Nanae; 裕一名苗; Takashi Mochida; 貴志持田; Osamu Ito; 修伊藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】ロータとステータの中心軸を高精度に一致さ
せ、ギャップをより狭く設定できるようにする。【構成】ロータ（１１，１２）をフレームに装着され
ている軸受部１４によって回転可能に保持するととも
に、ロータが挿通されてロータの周囲に位置することに
なるステータ１８を配し、さらにステータの周囲にカバ
ー体が装着されるステッピングモータにおいて、ステー
タ１８はその一部内周が所定径サイズの取付基準部１８
ａとして形成され、この取付基準部が軸受部１４の所定
径サイズとされた外周部に嵌合されることにより位置決
め装着されるとともに、ケース体２０はステータの外周
に嵌め込まれる位置状態においてフレームに対して直接
レーザ溶接により固定されているように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル信号により容易に位置制御や速
度制御が可能で、しかも安価であり小型化も容易なステ
ッピングモータは、例えばＯＡ機器やビデオカメラのズ
ームレンズ，フォーカスレンズの駆動手段として広く用
いられている。

【０００３】ＰＭ型ステッピングモータの要部は、図９
に断面図で示すように、外周上にマグネット１が取り付
けられたシャフト２によって成るロータが、例えばメタ
ル軸受３に挿通されて回転可能に保持されている。ま
た、マグネット１の周囲に或る程度のギャップＧを有し
て、例えば４組の極歯ヨークを一体成形して成るヨーク
アセンブリ４（ステータ）が配されている。そしてヨー
クアセンブリ４には２個のコイル５ａ，５ｂが形成さ
れ、このコイル５ａ，５ｂに流す電流を順番に切り換え
ることにより発生する回転磁界によってシャフト２が回
転されることになる。ヨークアセンブリ４の外周はケー
ス６に覆われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このステッ
ピングモータの要部を組み立てる際には、メタル軸受３
の外径を基準にして位置決めを行なっている。いま、図
１０に示すように、略円筒形状のメタル軸受３の内径が
Ｄ₀ 、外径がＤ₁ であるとする。シャフト２を保持する
ことになるメタル軸受３の内径Ｄ₀ は、回転体であるシ
ャフト２の外径と略一致（公差が例えば１０μｍ程度）
されている。

【０００５】メタル軸受３の外径Ｄ₁ に対しては、ケー
ス６に外径Ｄ₁ と略同径（Ｄ₂ ）とされた取付部が設け
られており、このケース６がメタル軸受３に嵌め込まれ
て固定される。さらに、ケース６の内径Ｄ₃ はヨークア
センブリ４の外径Ｄ₄ と略一致されるように成形されて
おり、メタル軸受３に固定されたケース６に対して、ヨ
ークアセンブリ４が嵌入されて固定される。このように
位置決めされて上記図９のように組み立てられている。

【０００６】ここで、回転体であるシャフト２の回転中
心軸と、そのシャフト２及びマグネット１の外周に位置
することになるヨークアセンブリ４の内径Ｄ₅ の中心軸
は図９における中心軸Ｊとして完全に一致していること
が理想である。しかしながら、このためには、図１０に
おけるメタル軸受３の内径Ｄ₀ の中心軸Ｊ₁ 、ケース６
の内径Ｄ₃ の中心軸Ｊ₂ 、ヨークアセンブリ４の内径Ｄ
₅ の中心軸Ｊ₃ の全てが一致するように組み付けられて
いなければならない。

【０００７】そして、このためにはメタル軸受３の外径
Ｄ₁ とケース６の内径Ｄ₂ 、及びケース６の内径Ｄ₃ と
ヨークアセンブリ６の外径Ｄ₄ の間に、寸法誤差があっ
てはならない。ところが、もちろん完全に寸法誤差を解
消することは不可能なため、実際には外径Ｄ₁ と内径Ｄ
₂ 、及び内径Ｄ₃ と外径Ｄ₄ の公差が累積されて、メタ
ル軸受３の中心軸Ｊ₁ とヨークアセンブリ４の中心軸Ｊ
₃ には或る程度の誤差が生じ、一致しない。従って、仮
にメタル軸受３の中心軸Ｊ₁ がシャフト２の回転中心軸
Ｊと一致していたとしても、ヨークアセンブリ４の中心
軸Ｊ₃ はシャフト２の回転中心軸Ｊとはならない。

【０００８】このことから、ヨークアセンブリ４とマグ
ネット１の間のギャップＧは、中心軸のずれを考慮して
設定されていなければならず、或る程度以上はギャップ
Ｇを狭くすることはできないという問題があった。つま
りギャップＧを狭くすることによってトルクアップを実
現することはできなかった。

【０００９】また、シャフト２の回転中心軸Ｊとヨーク
アセンブリ４の中心軸Ｊ₃ のずれにより、ラジアル方向
に対する吸引バランスが悪く損失が大きくなり、安定駆
動性にとって好ましくないという問題もある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点にかんがみてなされたもので、フレームに装着されて
いる軸受部によってロータを回転可能に保持され、ロー
タが挿通されてロータの周囲に位置することになるステ
ータが配されるとともに、該ステータの周囲はケース体
に覆われるようになされているステッピングモータにお
いて、ステータはその一部内周が所定径サイズの取付基
準部として形成され、この取付基準部が軸受部の所定径
サイズとされた外周部に嵌合されることによりステータ
が位置決めされて装着され、かつ、ケース体はステータ
の外周に嵌め込まれる位置状態においてフレームに対し
て直接レーザ溶接により固定されているように構成する
ものである。

【００１１】

【作用】軸受部に対してステータ（ヨークアセンブリ）
の装着位置が直接位置決めされることにより、取付部分
の寸法誤差が累積されることはなく、軸受部の内径の中
心軸とステータの内径の中心軸のずれは最小限に抑えら
れる。さらに、カバーはステータの装着位置に対して位
置決めされて、直接フレームに対してレーザ溶接される
ため、ケースの取付位置は軸受部の精度による影響を受
けず、ステータに対して最適な位置状態となる。

【００１２】

【実施例】以下、図５〜図８を用いて、まずレーザ溶接
によるケースの固定を実施していない新規なステッピン
グモータを説明し、その後、図１〜図４により本発明の
実施例となるステッピングモータを説明する。

【００１３】図５〜図８によるステッピングモータは、
ヨークアセンブリとメタル軸受の中心軸を高精度で一致
させることができるようにしたものであり、図５はステ
ッピングモータを断面図で示し、また図６（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）はステッピングモータの正面図、平面図、
左側面図、及び右側面図を示す。

【００１４】これらの図において、１０はステッピング
モータ全体を示し、１１はマグネット、１２はマグネッ
ト１１が装着されているシャフトであり、ロータとされ
ている。１３はシャフト１２の一端部を支持するピポッ
ト軸受、１４はシャフト１２が挿通されるメタル軸受で
ある。このピポット軸受１３及びメタル軸受１４により
シャフト１２は回転可能に支持されることになる。

【００１５】１５はこのステッピングモータ１０によっ
て駆動される可動部と連結される連結部であり、例えば
ビデオカメラに本実施例が装着される場合には、この連
結部１５にレンズホルダーが連結され、ズームレンズや
フォーカスレンズを移動させるようになされている。

【００１６】すなわち、シャフト１２の一部にはリード
スクリュー１２ａが形成されており、一方、連結部１５
には、このリードスクリュー１２ａと噛合するギア部１
５ａ，１５ｂが設けられ、また、連結部１５にはシャフ
ト１２と平行に取り付けられているサブガイド軸１６が
挿通されているため、シャフト１２の回転に伴って、連
結部１５はサブガイド軸１６に沿って所定方向にスライ
ドされるようになされている。なお、１５ｃは、ギア部
１５ａ，１５ｂとリードスクリュー１２ａの噛合状態を
良好に保つために取り付けられているバネ材である。

【００１７】１７はフレームを示し、上記したピポット
軸受１３、メタル軸受１４、及びサブガイド軸１６は、
このフレーム１７の所定位置に固定されている。

【００１８】１８はマグネット１１との間に所定幅のギ
ャップＧをもってその周囲に位置することになるヨーク
アセンブリであり、このヨークアセンブリ１８には２個
のコイル１９ａ，１９ｂが形成され、コイル１９ａ，１
９ｂに流す電流を順番に切り換えることにより発生する
回転磁界によってマグネット１１（シャフト１２）が回
転されることになる。２０はヨークアセンブリ１８の外
周を覆うケース、２１はスラストバネ、２２はスラスト
受け、２３は押え板を示す。

【００１９】本実施例においてヨークアセンブリ１８は
図７のように成形される。まず、図７（ａ）のような４
組の極歯ヨークに対して例えば図７（ｂ）のように金型
Ｋ₁，Ｋ₂ を用いて保持する。金型Ｋ₁ は矢印Ａ方向に
開閉し、また金型Ｋ₂ は矢印Ｂ方向にスライドするよう
になされている。ここで金型Ｋ₁ ，Ｋ₂ は、巻線が施さ
れてコイル１９ａ，１９ｂとされる部分と、シャフト１
２及びマグネット１１が挿通されることになる内周面部
分に、樹脂注入スペースＳ₁ ，Ｓ₂ が得られるように形
成されている。

【００２０】この状態でアウトサート成形を行なう。つ
まり所定位置に設けられた樹脂注入ゲートから樹脂注入
スペースＳ₁ ，Ｓ₂ に対して樹脂を注入する。これによ
って図７（ｃ）及びその拡大断面図である図７（ｄ）に
示すように、樹脂注入スペースＳ₁ に形成される樹脂層
はコイル巻線に対する絶縁層Ｆ₁ として形成され、また
樹脂注入スペースＳ₂ に形成される樹脂層はヨークアセ
ンブリ１８の最内周面層Ｆ₂ とされる。

【００２１】なお、樹脂層Ｆ₁ ，Ｆ₂ の厚みは実際には
例えば２０μｍ程度となるように設定されている。な
お、ここでヨークアセンブリ１８の内径、即ち最内周面
層Ｆ₂の内径をｄ₆ とする。この内周面の一部が後述す
る取付基準部１８ａとして用いられる。

【００２２】このようにアウトサート成形が施された
後、図７（ｅ）（ｆ）に平面図及び断面図で示すように
端子ピンＰ_T を圧入してヨークアセンブリ１８が完成さ
れる。その後、巻線が施されてコイル１９ａ，１９ｂが
形成される。

【００２３】一方、ヨークアセンブリ１８以外の主要部
分は図８のように組み付けられる。まず、図８（ａ）の
ようにフレーム１７に対してメタル軸受１４が固定され
る。なお、メタル軸受１４の外周の直径ｄ₇ は、上記し
たヨークアセンブリ１８の内径ｄ₆ と一致されるように
成形されている。また、メタル軸受１４の内径ｄ₈はシ
ャフト１２の直径と一致するように設定されている。

【００２４】次に図８（ｂ）のようにメタル軸受１４の
外周上にケース２０を嵌め込み、例えばネジ止め、又は
カシメでフレーム１７に対して固定する。そして図８
（ｃ）のように、ピポット軸受１３をフレーム１７に圧
入して固定した後、マグネット１１を取り付けたシャフ
ト１２によって成るロータをメタル軸受１４に挿通し、
端部をピポット軸受１３で保持する。

【００２５】このように組み立てられた本体部分に上記
したヨークアセンブリ１８を組み込むわけであるが、ヨ
ークアセンブリ１８の内径ｄ₆ はメタル軸受１４の外径
ｄ₇と一致するように成形されているため、内径がｄ₆
であるヨークアセンブリ１８の一部を取付基準部１８ａ
として用いて、メタル軸受１４に対して装着する。つま
り、取付基準部１８ａを図５のようにメタル軸受１４に
嵌め込んで固定する。従って、ヨークアセンブリ１８の
位置決めはメタル軸受１４によって直接なされることに
なる。

【００２６】なお、ヨークアセンブリ１８が装着された
後、スラスト受け２２、スラストバネ２１、押え板２３
が取り付けられ、また、サブガイド軸１６及び連結部１
５が装着される。ここで、ヨークアセンブリ１８には図
７（ｃ）に示したようにガイド部１８ｂが設けられてい
るが、図５及び図６（ｄ）からわかるように、このガイ
ド部１８ｂがスラスト受け２２及びスラストバネ２１を
保持することにより、組み付けの容易性がはかられてい
る。また、押え板２３はガイド部１８を逃げた構造とな
っている。また、サブガイド軸１６はフレーム１７に設
けられている孔部１７ａ，１７ｂに軽圧入されることに
より取り付けられている。

【００２７】このようにヨークアセンブリ１８の位置決
めがメタル軸受１４への嵌め込みによって成されること
により、ヨークアセンブリ１８の中心軸とメタル軸受１
４の中心軸とのズレ量は、寸法誤差が累積されることは
ないため最小限に抑えることができ、従ってヨークアセ
ンブリ１８の中心軸はシャフト１２の回転中心軸Ｊと、
より高精度に一致させることができる。

【００２８】これによって、本実施例ではマグネット１
１とヨークアセンブリ１８の内周面の間に設けられるギ
ャップＧをより狭くすることが可能になり（例えば１５
０μｍ程度）、トルクアップも容易となる。さらに、こ
のヨークアセンブリ１８とロータの中心軸の高精度な一
致により、ラジアル方向に対する吸引バランスが良くな
り、動作の安定性が向上される。

【００２９】ところで、以上のように構成された新規な
ステッピングモータでは、さらに次のような考慮すべき
点がある。

【００３０】まず、ヨークアセンブリ１８を取り付ける
前に、ケース２０をメタル軸受１４にはめ込んで、その
状態でビス又はカシメでフレーム１７に固定しているも
のであるため、ケース２０とメタル軸受１４の嵌合部分
の精度が不十分であると、ケース２０の位置決めが不正
確となり、これがヨークアセンブリ１８の位置に外周側
から影響を与えてしまうことがある。もちろん、ビスや
カシメによる取付であるため、取付位置バランスもそれ
ほど高精度には実現されず、ケース２０の位置決めに影
響を与えている。また、メタル軸受１４にヨークアセン
ブリ１８を圧入する際にも圧入方向の直角度が問題にな
る。

【００３１】つまり、これらのことから、上記ステッピ
ングモータでは高精度に一致されるべき中心軸が、場合
によっては非平行状態にずれてしまったり、又はヨーク
アセンブリ１８とケース２０の間にギャップが生じたり
して上記した効果を損ねてしまうことが考えられる。

【００３２】これらのことを考慮して、上述した新規な
ステッピングモータをさらに改良した本発明のステッピ
ングモータの一実施例を、以下、図１〜図４で説明す
る。なお、上記各図と同一部分には同一符合を付し説明
を省略する。図１は全体の構造を示した断面図、図２
（ａ）（ｂ）（ｃ）はフレーム１７の正面図、左側面
図、及び右側面図、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はケース２
０の左側面図、平面図、及び断面図である。

【００３３】この実施例では、ケース２０は図３から分
かるように接合用突起部２０ａが３単位設けられてい
る。なお、２０ｂはヨークアセンブリ１８の端子ピンＰ
_T を導出するために設けられている切欠部である。一
方、フレーム１７には図２（ａ）（ｃ）に見られるよう
に、３単位の接合用突起部２０ａに対応した位置に嵌合
部１７ｃが形成されている。なお、サブガイド軸１６を
圧入するための孔部１７ａ，１７ｂは設けられておら
ず、代りにＵ字状の切欠部１７ｄ，１７ｅが形成されて
いる。

【００３４】この実施例のステッピングモータの組み付
け手順を説明する。まず、前記図７のようにヨークアセ
ンブリ１８を成形するとともに、前記図８（ａ）のよう
にメタル軸受１４をフレーム１７に固定する。そして、
この段階で前記図８（ｂ）のようにケース２０をメタル
軸受１４にはめ込むことは行なわず、先に、図４（ａ）
のように、ヨークアセンブリ１８をメタル軸受１４装着
する。なお、同時にピポット軸受１３もフレーム１７に
取り付ける。

【００３５】ここで、図４（ｂ）に示すように、治具Ｔ
をヨークアセンブリ１８の内周面及びメタル軸受１４の
内周面から、ピポット軸受１３に達するように挿通して
いく。この治具Ｔの胴部の太径部分の直径ｄ₉ はヨーク
アセンブリ１８の内径ｄ₆ と一致され、また細径部分の
直径ｄ₁₀はメタル軸受１４の内径ｄ₈ と一致されてい
る。また、ｄ₉ 部分とｄ₁₀部分の中心軸は一致されてい
る。従って、メタル軸受１４の外径精度が多少不十分で
あったり、メタル軸受１４に対するヨークアセンブリ１
８の圧入時にヨークアセンブリ１８の直角度がずれてい
たりしても、治具Ｔの挿入により各内径の中心軸の一致
が得られる。

【００３６】この位置状態で図示するようにケース２０
をヨークアセンブリ１８にかぶせるように嵌め込み、各
接合用突起部２０ａをそれぞれフレーム１７の各嵌合部
１７ｃにはめ合わせる。そして、各接合用突起部２０ａ
と各嵌合部１７ｃをレーザ溶接で同時に固定する。な
お、同時にピポット軸受１３もフレーム１７に対してレ
ーザ溶接で固定する。このようにケース２０がレーザ溶
接により固定された後、ロータ、即ちマグネット１１及
びシャフト１２が装着される。この状態は図４（ｃ）に
示される。

【００３７】この組み付け方式によると、ケース２０は
メタル軸受１４によって位置が規定されるものではな
く、また、位置決めされている状態のヨークアセンブリ
１８にはめ込まれるものであるため、レーザ溶接直前の
ケース２０の位置状態はヨークアセンブリ１８に対して
最も適正な位置にある。そして、フレーム１７に対して
レーザ溶接で固着されるため、ねじ止めやカシメのよう
に取り付けバランスが狂うこともない。従って、ケース
２０の影響によりロータとステータ（ヨークアセンブリ
１８）の同軸性が阻害されるということは防止される。
また、ケース２０の取付作業もネジ止めやカシメに比べ
て効率化される。

【００３８】なお、この後、スラストバネ２１及び押え
板２３が装着され、さらに、サブガイド軸１６及び連結
部１５が装着されて図１のようにステッピングモータが
形成される。ただしサブガイド軸１６の取付方式は軽圧
入でなく、フレーム１７のＵ字状切欠部１７ｄ，１７ｅ
に、サブガイド軸１６の両端部が上方から嵌入された
後、レーザ溶接で固着される。ここで、サブガイド軸１
６のレーザ溶接時にも所要の治具を使ってシャフト１２
との間の平行度を確保するようにすることが好ましい。

【００３９】このようにサブガイド軸１６をＵ字状切欠
部１７ｄ，１７ｅに嵌入してレーザ溶接することによ
り、サブガイド軸１６の平行度の確保が容易となる。つ
まり、上記図５のステッピングモータのようにサブガイ
ド軸１６を孔部に圧入して固定する場合は、フレーム１
７（特に孔部１７ａ，１７ｂ）の成形誤差によりサブガ
イド軸１６のシャフトに対する平行度が阻害されること
があったが、これを溶接時の位置決めにより解消できる
ことになる。

【００４０】なお、この実施例ではピポット軸受１３及
びサブガイド軸１６もレーザ溶接で固定するようにした
が、これらは従来通り圧入により固定しても構わない。
さらに、ケース２０のレーザ溶接時にはヨークアセンブ
リ１８とメタル軸受１４の同軸性が治具Ｔによって得ら
れるようにしたが、ヨークアセンブリ１８とメタル軸受
１４の成形精度及び取付方向精度（直角度）が十分得ら
れていれば、治具Ｔも不要である。

【００４１】なお、本発明のステッピングモータは、ヨ
ークアセンブリの成形方法や形状、及びステッピングモ
ータ全体の構造等は、図１に示したものに限定されるも
のではなく、あくまでも、軸受手段に対して直接取り付
けれて装着位置の基準となる取付基準部が形成されて取
り付けられ、さらにヨークアセンブリによってカバーが
位置決めされてフレームに直接レーザ溶接される構造で
あればよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のステッピン
グモータは、ステータの一部内周が所定径サイズの取付
基準部として形成され、この取付基準部がロータの軸受
部の所定径サイズとされた外周部に嵌合されることによ
り、ステータが位置決めされて装着されるように構成し
たため、ステータの中心軸と軸受部の中心軸とのズレ量
は最小限に抑えることができ、従ってステータの中心軸
とロータの回転中心軸とより高精度に一致させることが
できる。このため、ロータとステータ間のギャップＧを
より狭くすることが可能になりトルクアップを実現でき
るという効果がある。また、ラジアル方向に対する吸引
バランスが良くなり、動作の安定性が向上されるという
効果もある。

【００４３】そのうえ、ステータが取り付けられた後、
ケース体が位置決めされてレーザ溶接によりフレームに
直接固着されるため、ケース体の位置がステータに影響
を与えて同軸性を損ない上記効果が阻害されることもな
く、また組付作業性も向上するという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステッピングモータの一実施例の構造
図である。

【図２】本実施例のステッピングモータのフレームの正
面図、左側面図、及び右側面図である。

【図３】本実施例のステッピングモータのケースの左側
面図、平面図、及び断面図である。

【図４】本実施例のステッピングモータの主要部品の取
付手順の説明図である。

【図５】新規なステッピングモータの構造図である。

【図６】図５のステッピングモータの正面図、平面図、
左側面図、及び右側面図である。

【図７】図１及び図５のステッピングモータのヨークア
センブリの成形方法及び構造の説明図である。

【図８】図１のステッピングモータのフレームに対する
主要部品の取付手順の説明図である。

【図９】従来のステッピングモータの主要部の構造図で
ある。

【図１０】従来のステッピングモータのヨークアセンブ
リの位置決め方法の説明図である。

【符号の説明】

１０ステッピングモータ１１マグネット１２シャフト１４メタル軸受１７フレーム１７ｃ嵌合部１８ヨークアセンブリ１８ａ取付基準部２０ケース２０ａ接合用突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームに装着されている軸受部によっ
てロータを回転可能に保持され、前記ロータが挿通され
てロータの周囲に位置することになるステータが配され
るとともに、該ステータの周囲はケース体に覆われるよ
うになされているステッピングモータにおいて、前記ステータはその一部内周が所定径サイズの取付基準
部として形成され、この取付基準部が前記軸受部の所定
径サイズとされた外周部に嵌合されることにより、前記
ステータが位置決めされて装着され、かつ、前記ケース体は前記ステータの外周に嵌め込まれ
る位置状態において前記フレームに対して直接レーザ溶
接により固定されていることを特徴とするステッピング
モータ。