JPH07147753A - ベアリングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で構成部材が極めて少なく、しか
も大きな減速比を簡単に得られるようにした新規なベア
リングモータ（モータ駆動軸受）を提供する。 【構成】 円形の鍔状を呈し、内周側の上下面にボール
転動溝を、またその外側に主磁極を備えた主ステータ
と、主ステータの転動溝と対向状に配設され、これに対
応する転動溝を備えた鍔状のガイド板と、主ステータ内
へ挿入され、両ガイド板の内周側を固定すると共に、回
転駆動軸を支持固定するスペーサと、主ステータの転動
溝とガイド板の転動溝との間に介挿したボールと、円形
の鍔状を呈し、上下方向に着磁された磁石体を備え、主
ステータの主磁極と対向状に配設されてガイド板へ固着
した永久磁石板と、主ステータの外周側に配設したコイ
ルと、円形の鍔状を呈し、その補助磁極を主磁極へ対向
せしめて主ステータへ固着した補助ステータとから構成
したベアリングモータに於いて、モータ回転子の内径部
の空隙内に二つの遊星歯車減速機を対向状に配設し、回
転子の回転力を遊星歯車減速機を介して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスモータ駆動機構
と軸受け機構とを構造的に一体化すると共に、大きな減
速比を容易に得られるようにした新規なベアリングモー
タに関するものであり、各種の回転軸の駆動・支持に使
用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にＯＡ機器やロボット機器等の回転
駆動軸Ｂは、図９に示す如く軸受機構により支持部材Ｔ
へ回転自在に軸支されており、伝動減速機構Ｃを介して
モータＭを連結することにより、所定の速度で回転駆動
されている。しかし、図９の如き構成では、モータＭや
伝動減速機構Ｃ等の設置に相当のスペースを必要とし、
ＯＡ機器やロボット機器等の小型化が著しく困難とな
る。

【０００３】一方、上述の如き問題を解決するものとし
て、近年モータＭと軸受け機構Ｆを一体化すると共に回
転数を外部に設置したドライブによって制御するように
したモータ内蔵型駆動軸受装置Ｄが開発され、図１０に
示す如く、当該駆動軸受装置Ｄを回転駆動軸Ｂへ直結す
る方式が用いられている。

【０００４】図１０は、上記モータ内蔵型駆動軸受装置
Ｄの一例を示すものであり、円筒状回転子Ｒの両側に円
筒状の固定子Ｓを配設して永久磁石を使用しないブラシ
レスモータＭを構成し、前記円筒状の回転子Ｒを高負荷
容量軸受Ｆで回転自在に軸支すると共に、ブラシレスモ
ータＭや軸受Ｆ等をケースＫ内へコンパクトに収納した
ものである。

【０００５】ところで、前記図１０のモータ内蔵型駆動
軸受装置Ｄは、モータＭと軸受機構Ｆとが一体化されて
いるため、図９の場合に比較して、駆動部の設置に要す
るスペースを相当小さくすることが出来る。しかし、前
記図１０のモータ内蔵型駆動軸受装置Ｄは、構造的には
モータＭと軸受機構Ｆとを単にケースＫ内へ一体的に収
納しただけのものであり、モータＭの構成部材や軸受機
構Ｆの構成部材を相互に兼用することにより、装置の構
成部材そのものを削減する段階には至っていない。ま
た、減速装置はケースＫの外部に別途に設ける必要があ
り、減速機構の一体化については全く考慮されていな
い。その結果、駆動軸受装置Ｄの小型化には一定の限界
があり、装置の大幅な小型簡素化が計れないうえ、製造
コストが逆に高騰すると云う難点がある。

【０００６】更に、従前のモータ内蔵型駆動軸受装置Ｄ
は、何れも大型ロボット等の駆動に使用される重負荷用
であり、比較的負荷の軽いＯＡ機器等の回転駆動用には
適しないという問題がある。

【０００７】その上、従前のモータ内蔵型駆動軸受装置
Ｄは、円筒状回転子Ｒの回転慣性が大きいため、高速性
や高加速性等の起動特性に欠けるうえ、円筒状回転子Ｒ
の内径が駆動回転軸Ｂの外径に比較して相当に大きいた
め、駆動回転軸Ｂと駆動軸受装置Ｄとの連結機構が複雑
になると云う難点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前のモー
タ内蔵型駆動軸受装置Ｄは於ける上述の如き問題、即
ち、構造的にはモータＭと軸受機構Ｆとを単にケース
内へ一体的に収納しただけであるため、駆動軸受装置の
小型化や製造コストの低減に一定の限度があり、より大
幅な小型化及び低コスト化が計れないこと、減速機構
の一体化が不可能で、減速装置を別途に必要とするこ
と、円筒状回転子の回転慣性が大きく、高速・高加速
性等の起動特性が悪い上、軽負荷用には適さないこと、
駆動軸受装置と回転駆動軸との連結機構が複雑になる
こと、モータＭと軸受機構Ｆとを半径方向に重ねた配
列にできないため、軸受装置Ｄの中心軸方向の厚みが大
きくなる等の問題を解決し、モータと軸受けの各構成部
材を相互に兼用することにより、大幅な小型軽量化と低
コスト化を図ると共に、減速機構をコンパクトに組み込
んで所望の減速率が容易に得られ、その上起動特性に優
れた軽負荷用の全く新規なベアリングモータ（駆動軸受
装置）を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本件発明は、円形の鍔状
を呈し、内周側の上面及び下面に円形のボール転動溝３
５を、またその外側に複数の磁極片を放射状に配列して
成る円形の主磁極１１を夫々備えた主ステータ１０と、
前記主ステータ１０の両ボール転動溝３５と対向状に夫
々配設され、これに対応する円形のボール転動溝２９を
備えた鍔状のガイド板６と、前記主ステータ１０の挿通
孔３２内へ挿入され、両ガイド板６の内周側を支持固定
すると共に、内挿された回転駆動軸Ｂを支持固定する筒
型のスペーサ７と、前記主ステータ１０の両ボール転動
溝３５と両ガイド板６のボール転動溝２９との間に介挿
したボール８と、円形の鍔状を呈し、前記主磁極１１の
磁極片数のＮ倍の数の上下方向に着磁された磁石片を放
射状に配列して成る円形の磁石体を備え、主ステータ１
０の両主磁極１１と対向状に配列されてその内周側をガ
イド板６へ夫々固着した永久磁石板５と、前記主ステー
タ１０の外周側の上面及び下面に配設したコイル４と、
円形の鍔状を呈し、その内側面に前記主磁極１１と同数
の磁極片を放射状に配列して成る円形の補助磁極２を備
え、前記コイル４及び永久磁石板５の厚み方向の外側に
位置し、且つ補助磁極２を主磁極１１へ対向せしめた状
態で主ステータ１０の上下両面へ固着した両補助ステー
タ１とから構成したベアリングモータに於いて、モータ
回転子の内径部の空隙内に第１遊星歯車減速機Ｃ₁ と第
２遊星歯車減速機Ｃ₂ を相対向せしめて配設し、回転子
の回転力を両遊星歯車減速機Ｃ₁ 、Ｃ₂ から成る遊星歯
車減速機Ｃを介して出力することを発明の基本構成とす
るものである。また、本件請求項２に記載の発明は、円
形の鍔状を呈し、内周側の上面及び下面に円形のボール
転動溝３５を、またその外側に複数の磁極片を放射状に
配列して成る円形の主磁極１１を夫々備えた主ステータ
１０と；前記主ステータ１０の両ボール転動溝３５と対
向状に夫々配設され、これに対応する円形のボール転動
溝２９を備えた鍔状のガイド板６と；前記主ステータ１
０の挿通孔３２の内部空間内へ上・下方向に対向状に配
設した第１遊星歯車減速機Ｃ₁ と第２遊星歯車減速機Ｃ
₂ とから成る遊星歯車減速機Ｃと；前記主ステータ１０
の挿通孔３２内に位置して前記第１遊星歯車減速機Ｃ₁
と第２遊星歯車減速機Ｃ₂ の間に介設され、前記両ガイ
ド板６の内周側を支持固定すると共に、ガイド板６の回
転を第１遊星歯車減速機Ｃ₁ へ伝達するスペーサ７と；
前記主ステータ１０の両ボール転動溝３５と両ガイド板
６のボール転動溝２９との間に介挿したボール８と；円
形の鍔状を呈し、前記主磁極１１の磁極片数のＮ倍の数
の上下方向に着磁された磁石片を放射状に配列して成る
円形の磁石体を備え、主ステータ１０の両主磁極１１と
対向状に配列されてその内周側をガイド板６へ夫々固着
した永久磁石板５と；前記主ステータ１０の外周側の上
面及び下面に配設したコイル４と；円形の鍔状を呈し、
その内側面に前記主磁極１１と同数の磁極片を放射状に
配列して成る円形の補助磁極２を備え、前記コイル４及
び永久磁石板５の厚み方向の外側に位置し、且つ補助磁
極２を主磁極１１へ対向せしめた状態で主ステータ１０
の上下両面へ固着した両補助ステータ１と；第１遊星歯
車減速機Ｃ₁ 及び第２遊星歯車減速機Ｃ₂ の下方及び上
方に配設固定した円盤状の第１カバー体３ａ及び第２カ
バー体３ｂとを発明の基本構成とするものである。

【００１０】

【作用】上・下両永久磁石５と両ガイド板６及びスペー
サ７によりパルスモータの回転子が形成され、且つ上・
下両主磁極１１を備えた主ステータ１０とコイル４及び
補助磁極２を備えた上・下両補助ステータ１によりパル
スモータの固定子が形成されている。また、主ステータ
１０の内周部の上・下両面とボール８及び両ガイド板６
により、スラスト軸受機構が形成されている。更に、第
１遊星歯車減速機Ｃ₁ と第２遊星歯車減速機Ｃ₂ によっ
て遊星歯車減速機Ｃが形成されている。

【００１１】コントローラ（図示省略）から所定のパル
ス入力を端子部材１５を通してコイル４へ入力すること
により、パルスモータの前記回転子が所定の回転角だけ
回転若しくは所定の回転速度で連続的に回転され、スペ
ーサ７が回転駆動されることになる。

【００１２】前記スペーサ７が回転すると、これに形成
された第１駆動ピニオン５３を介して第１遊星歯車５２
ａが回転駆動され、その結果、第１遊星歯車台５１ａが
所望の速度で回転する。前記第１遊星歯車台５１ａが回
転すると、その支持筒体５７の先端部に固定した第２駆
動ピニオン５８を介して第２遊星歯車５２ｂが回転駆動
され、その結果、第２遊星歯車台５１ｂが所定の速度で
回転される。

【００１３】前記第２遊星歯車台５１ｂが回転すると、
その駆動軸支持筒体４９内へ挿入固定された駆動軸Ｂが
回転駆動される。尚、第１遊星歯車減速機Ｃ₁ の減速比
をＮ ₁ 、第２遊星歯車減速機Ｃ₂ の減速比をＮ₂ とする
と、当該遊星歯車減速機Ｃの減速比は１／Ｎ₁ ・Ｎ₂ と
なり、両者の減速比が等しい場合にはその減速比が１／
Ｎ²となる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明に係るベアリングモータの縦断面図
であり、図２は本件ベアリングモータの分解斜面図であ
る。

【００１５】前記図１及び図２に於いて、Ａはベアリン
グモータ、Ｂは回転駆動軸、１は補助ステータ、２は補
助磁極、３ａは第１カバー体、３ｂは第２カバー体、４
はコイル、５は永久磁石板、６はガイド板、７はスペー
サ、８はボール、９はリテーナ、１０は主ステータ、１
１は主磁極、１２はガイドピン、１３は組立ボルト、１
４はカバー体固定ボルト、１５は端子部材、４９は駆動
軸支持筒体、５０はシャフト、５１ａは第１遊星歯車
台、５１ｂは第２遊星歯車台５２ａは第１遊星歯車、５
２ｂは第２遊星歯車である。

【００１６】本件ベアリングモータＡは図２からも明ら
かなように、円形の鍔状の主ステータ１０と、前記ステ
ータ１０の内周側の上・下両面に配設した上部及び下部
ボール８と、上部及び下部ボール８を保持する上部及び
下部リテーナ９と、前記ボール８を挾持する上部及び下
部ガイド板６と、前記両ガイド板６を連結すると共に回
転子の回転力を第１遊星歯車減速機Ｃ₁ へ伝達するスペ
ーサ７と、前記主ステータ１０の上・下に配設した平盤
状の上部及び下部永久磁石板５と、前記永久磁石と対向
状に配設した上部及び下部補助ステータ１と、前記主ス
テータ１０の外周側の上・下に配設した上部及び下部コ
イル４等と、第１遊星歯車減速機Ｃ₁ を形成する第１カ
バー体３ａ・シャフト５０・第１遊星歯車台５１ａ・第
１遊星歯車５２ａ等と、第２遊星歯車減速機Ｃ₂ を形成
する第２カバー体３ｂ・第２遊星歯車台５１ｂ・第２遊
星歯車５２ｂ等とを一体的に組立てることにより形成さ
れており、モータと軸受機構と減速機構との主要構成部
材が夫々共用されている。

【００１７】即ち、主ステータ１０と両補助ステータ１
と両コイル４等とによってステッピングモータの固定子
が形成されている。また、両永久磁石板５と両ガイド板
６とスペーサ７等によりステッピングモータの回転子が
形成されている。更に、主ステータ１０の内周側の両面
と両ガイド板６と両ボール８とスペーサ７によって軸受
機構が形成されている。

【００１８】一方、前記スペーサ７に一体的に形成した
第１駆動ピニオン５３と、第１カバー体３ａに一体的に
形成した第１固定内歯車５４と、第１遊星歯車５２ａ
と、第１遊星歯車台５１ａ等により、第１遊星歯車減速
機Ｃ₁ が形成されている。また、第２カバー体３ｂに一
体的に形成した第２固定内歯車５５と、第２遊星歯車５
２ｂと、第２遊星歯車台５１ｂ等によって、第２遊星歯
車減速機Ｃ₂ が形成されている。更に、第１カバー体３
ａの中央部に突設したシャフト圧入固定部５６と、これ
に基端部を固定したシャフト５０と、シャフト５０に遊
嵌せしめた第１遊星歯車台５１ａの支持筒体５７と、支
持筒体５７の上端部に固定した第２駆動ピニオン５８等
により、第１及び第２遊星歯車減速機Ｃ₁ ，Ｃ₂ の連結
機構が構成されている。

【００１９】次に、図１乃至図８に基づいて、本発明に
係るベアリングモータを形成する各部材の構成を順に説
明する。前記補助ステータ１は、図３及び図６に示す如
く、高透磁率の磁性材（例えば軟鉄等）により円形のキ
ャップ状に形成されており、中央には第１及び第２カバ
ー体３ａ，３ｂ等を挿着するための挿入孔１６が穿設さ
れている。また、当該補助ステータ１の内側面の内周側
には、５０極の磁極片２ａを一定間隔で放射状に配列し
て成る円形の補助磁極２が同芯状に形成されており、補
助磁極２と外壁体１７との間がコイル４の挿入用空間１
８に、更に、補助磁極２の内側部分の外面側が第１カバ
ー体３ａ及び第２カバー体３ｂの挿入用空間１９になっ
ている。尚、図３及び図６に於いて、１２はガイドピ
ン、１４はカバー体固定ボルト、１３は組立ボルト、１
５は端子部材、２０はガイドピン挿入孔、２１は組立ボ
ルト挿入孔、２２はリード線引出し溝、２３はカバー体
固定ピン挿入孔、６０はカバー体３ａ，３ｂの固定用ボ
ルトのねじ孔、６１はスルーホール用の引出し溝であ
る。

【００２０】前記補助ステータ１は下部用と上部用の二
組が用意されており、上・下両補助ステータ１は実質的
に同一のものである。

【００２１】前記第１カバー体３ａは図３に示す如く、
液晶系ポリマー樹脂等により鍔状に形成されており、そ
の外面側（下面側）には電子チップ部材を嵌合するため
の凹部が設けられている。また、当該第１カバー体３ａ
の内面側（上面側）には短い円筒体６４が同芯状に一体
的に突設形成されており、その内壁面には、第１遊星歯
車減速機Ｃ₁ の第１固定内歯車５４が形成されている。
更に、当該第１カバー体３ａの内面側（上面側）の中央
には、細径の円筒状のシャフト圧入固定部５６が一体的
に突設されており、該固定部５６内へシャフト５０の下
方部が圧入固定される。

【００２２】尚、図３に於いて６２は導電用の配線メッ
キを施したスルーホールであり、２５は固定用ピン、６
０はボルト挿通孔、１４は固定用ボルトであり、固定用
ピン２５を前記挿通孔２３へ嵌合することにより、第１
カバー体３ａが補助ステータ１へ位置決め固着され、固
定用ボルト１４により固着される。

【００２３】前記第２カバー体３ａは図６に示す如く液
晶系ポリマー樹脂等によって円盤状に形成されており、
後述する筒状ガイド体５９の部分を省いて、その構成は
前述した第１カバ体３ａの構成と全く同様である。即
ち、当該第２カバー体３ｂでは、その外面側（上面側）
の中央部に円筒状の筒状ガイド体５９が外方へ突設され
ており、当該ガイド体５９内へ第２遊星歯車減速機Ｃ₂
の駆動軸支持筒体４９が回動自在に遊嵌される。

【００２４】尚、図６に於いて、２６は電子チップ部材
であり、第２カバー体３ｂの上面側に形成したチップ嵌
合凹部２４内に固定されている。また、前記各凹部２４
間は所謂表面メッキ法又は二重成型法により必要な配線
が施されており、前記スルーホール６２を通してカバー
体の内部配線へ接続されている。

【００２５】図３を参照して、５１ａは円盤状の第１遊
星歯車台であり、その中央部には円筒状の支持筒体５７
が、またその外周部には３本の第１遊星歯車５２ａの支
持軸６５が１２０°間隔で、夫々上方へ向けて立設され
ている。また、当該第１遊星歯車台５１ａは、その支持
筒体５７をシャフト５０の上方部へ遊嵌せしめることに
より、回動自在に軸支されている。つまり、前記支持筒
体５７の内部空間は２段の突径部に形成されており、下
方の太径部内へは第１カバー体３ａのシャフト圧入固定
部５６が遊嵌状に挿入されており、圧入固定部５６の上
端面と支持筒体５７の内腔部の段部５７ａとの接当面を
介して、第１遊星歯車台５１ａが中心軸φの廻りに回動
自在に支持されている。また、図３に於いて、５２ａは
第１遊星歯車、６３は止めリングである。

【００２６】同様に、図６を参照して、５１ｂは第２遊
星歯車台、６５は支持軸、６３は止めリングである。ま
た、４９は、第２遊星歯車台５１ｂの上面側中央に、上
方へ向けて突設した駆動軸支持筒体であり、当該支持筒
体４９内へ駆動軸Ｂが挿入固定される。更に、５８は第
２駆動ピニオンであり、前記図３の第１遊星歯車台５２
ａの支持筒体５７の上端へ挿着固定されている。

【００２７】図４及び図５を参照して、前記コイル４
は、リード線を複数回卷回して断面が四角状のリング体
に形成されており、前記補助ステータ１のコイル挿入空
間１８内へ挿着されている。また、前記コイル４は２個
用意されており、下部コイル４と上部コイル４とは実質
的に同一のものである。

【００２８】前記永久磁石板５はネオジウムー鉄ーボロ
ン系、サマリウムーコバルト系等の強磁性材により鍔状
に形成されており、Ｎ−Ｓ−Ｎ−Ｓの順に上下着磁され
た１００個の磁極片が所定のピッチで放射状に配列され
ている。また、永久磁石板５の内周縁には３ケの係合用
切欠き２７が形成されており、後述する如く当該切欠き
２７へガイド板６の外面側に設けた係合突起２８が係合
する。尚、永久磁石板５の外径並びに磁極片の平面形状
は、前記補助磁極２の外径及び磁極片の平面形状と同一
である。また、本実施例では、永久磁石板５の磁極片の
数を主ステータ１０及び補助ステータ１の磁極片の数の
２倍としているが、磁極片数の設定は任意である。

【００２９】前記永久磁石板５は、上部磁石板５と下部
磁石板５の２組が用意されており、両者は実質的に同一
のものである。ただ、上部磁石板５の配設位置は、後述
する如く、当該ベアリングモータＡを組立てた際に、下
部磁石板５に対して上下方向位置で電気角π／２（１．
８°）のピッチ差が出るようにずらされている。

【００３０】前記ガイド板６は、図４及び図５に示す如
くステンレス鋼等の非磁性金属材で若しくは硬質プラス
チック等から鍔状に形成されており、その内面にはボー
ル８の転動溝２９が形成されている。また、ガイド板６
の外面側は２段の段付き状に形成されており、前記永久
磁石板５の挿通孔内へ嵌合する内側の高段部には、前記
磁石板５の係合用切欠き２７に係合する係合突起２８が
形成されている。尚、図４及び図５に於いて、３０は上
部ガイド板６に設けたスペーサ７の上部係止ピン３９ａ
の挿入孔、３１は下部ガイド板６に設けたスペーサ７の
下部係止ピン３９ｂの挿入孔である。

【００３１】前記ガイド板６は、上部ガイド体６と下部
ガイド体６との二組が用意されており、両者は実質的に
同一のものである。

【００３２】前記ボール８は、所謂転動用ボールであ
り、鋼球又は硬質プラスチック製のボールが使用されて
いる。また、前記リテーナ９はボール８を所定間隔に保
持するものであり、硬質プラスチックや金属材等により
形成されている。尚、ボール８及びリテーナ９は夫々２
組分が用意されている。

【００３３】前記主ステータ１０は図５に示す如く、軟
鉄等の高透磁性材により中央部に後述するスペーサ７の
挿通孔３２を設けた円形のほぼ鍔状に形成されており、
外壁体３３と上下主磁極１１とコイル挿入溝３４とボー
ル転動溝３５等を備えている。即ち、ほぼ平盤状の円形
基盤の外周縁には所定の高さを有する外壁体３３が垂直
方向に一体的に形成されている。また、前記基盤の外側
寄りの上面及び下面には、断面が四角状のコイル挿入溝
３４がリング状に夫々形成されており、ここに前記コイ
ル４が挿着される。更に、基盤の内側寄りに上面及び下
面には、前記補助ステータ１の補助磁極と同型の主磁極
１１が夫々形成されている。尚、前記ボール転動溝３５
は基盤の内側周縁部に形成されており、且つ転動溝３５
の外表面が夫々窒化処理等により硬化されていることは
勿論である。また、主ステータ１０の外壁体３３の内側
寄りには、前記補助ステータ１のリード線引出し溝２２
と対応する位置に、上下方向に貫通孔４０が形成されて
いる。

【００３４】前記主ステータ１０の外壁体３３の上・下
端面には、ガイドピン１２を植設するためのピン挿入孔
３６と、前記組立ボルトを挿入するためのボルト挿入孔
３７が、夫々３ケ所づつ等角度ピッチで設けられてい
る。

【００３５】前記スペーサ７は図４に示す如く、上・下
両ガイド板６を連結すると共に、第１遊星歯車減速機Ｃ
₁ へモータ回転子の回転力を伝達するための部材であ
り、ステンレス鋼や硬質合成樹脂材等の非磁性材により
円筒状に形成されており、前記主ステータ１０のスペー
サ挿通孔３２内へ挿入される。

【００３６】このスペーサ７の上面には、上部ガイド板
６のピン挿入孔３０内へ嵌入する位置決め用の上部係止
ピン３９ａが形成されている。

【００３７】同様に、前記スペーサ７の下面には、下部
ガイド板６のピン挿入孔３１内へ嵌入する下部位置決め
ピン３９ｂが形成されている。ただし、スペーサ下面の
位置決めピン３９ｂは、上面の位置決めピン３９ａの形
成位置より、上下方向に見て角度で１．８°づれた位置
に形成されており、これにより、スペーサ７の上・下両
面に固定された上・下永久磁石板５の間の位相差が電気
角π／２になるように規制されている。

【００３８】更に、スペーサ７の中央部には、下方へ突
出する円筒体６４が形成されており、その外周面に第１
遊星歯車減速機Ｃ₁ の第１遊星歯車５２ａと噛合する第
１駆動ピニオン５３が形成されている。尚、第１遊星歯
車台５１ａの支持筒体５７を挿通せしめる孔部である。

【００３９】次に、本発明のベアリングモータＡの組立
てについて説明する。図１乃至図６を参照して、先ず２
組の補助ステータ１の外壁体１７のピン挿入孔２０へガ
イドピン１２を夫々植え立てる。次に、コイル４をコイ
ル挿入溝１８内へ挿着し、リード線を引出し溝２２を通
して外部へ引き出す。

【００４０】更に、主ステータ１０の外壁体３３に上部
ガイドピン１２を植設し、またスペーサ７を主ステータ
１０のスペーサ挿通孔３２内へ挿入すると共に、上部の
リテーナ９、上部のボール８、上部のガイド板６及び上
部の永久磁石板５の順に各部材を組付け、最後に上部の
ガイド板６の係止ピン挿通孔３０内へスペーサ７の上部
位置決めピン３９ａを嵌合させることにより、これをス
ペーサ７へ固定する。

【００４１】次に、主ステータ１０を裏返し、前記と同
様に下部のリテーナ９、下部のボール８、下部のガイド
板６及び下部の永久磁石板５の順に各部材を組付けると
共に下部ガイド板６をスペーサ７の下面へ固定する。

【００４２】その後、前記各部材を組付けた主ステータ
１０と下部の補助ステータ１とを、ガイドピン１２をピ
ン挿入孔３６へ嵌合せしめることにより、組付ける。

【００４３】同様に、主ステータ１０と上部の補助ステ
ータ１を、ガイドピン１２をガイドピン挿入孔２０内へ
挿入することにより組付けたあと、各組立ボルト１３を
締め込み、主ステータ１０の上・下両面へ上・下補助ス
テータ１を固定する。

【００４４】尚、本発明に於いては、主ステータ１０と
上・下補助ステータ１の組付け及びスペーサ７と上・下
両ガイド板６の組付け等を、全てガイドピン１２や位置
決めピン３９ａ，３９ｂ等をガイドして行っているた
め、各部材の位置決めが極めて容易に行なえる。

【００４５】モータ部分の組込みが終れば、引き続き第
１遊星歯車減速機Ｃ₁ 及び第２遊星歯車減速機Ｃ₂ を、
モータ回転子部の内径部の空間内へ上・下両側から組込
み、最後に第１カバー体３ａ及び第２カバー体３ｂを組
付ける。

【００４６】尚、必要なリード線等は引出し溝２２を通
して外部へ引出し、各端子部材１５等へ接続をする。ま
た、両カバー体３ａ，３ｂに設けた電子チップ部材２６
と端子部材１５間の電気的な連結は、所謂印刷リード等
の方法により行われている。

【００４７】図７は、主ステータ１０の上・下主磁極１
１と上・下両永久磁石板５と、上下両補助ステータ１の
補助磁極２の相互位置関係を示すものであり、上・下永
久磁石板５間には電気角π／２（１．８°）の位相づれ
が設けられている。尚、本実施例では、パルスモータの
磁極を５０極としているが、当該極数はパルスモータの
制御性等に応じて適宜に増減されるものである。

【００４８】図８は接続用端子部材１５の斜面図であ
る。当該端子は液晶系ポリマー樹脂を素材として形成さ
れており、各補助ステータ１の外壁面に形成した嵌合切
欠き４４内へ嵌着固定されている。当該端子部材１５に
は複数の貫通孔４５が水平方向に穿設されており、その
内部には所謂スルーホールメッキが施されている。ま
た、端子部材１５の両側面には、前記貫通孔４５の径よ
り大きなメッキパターンと貫通孔４５の相互間を連結す
る配線パターン４６が形成されており、各コイル４の端
末や各チップ部材２６との電気的接続が端子部材を嵌合
切欠き４４内へ嵌合することにより、自動的に行われ
る。

【００４９】図１を参照して、回転駆動軸Ｂの端部はベ
アリングモータＡの駆動軸支持筒体５７内へ挿入され、
これに支持固定される。コントローラ（図示省略）から
上・下端子部材１５を介して制御入力を加えることによ
り、両コイル４にパルス電流が流入し、永久磁石板５と
両ガイド板６及びスペーサ７から成る回転子が駆動さ
れ、公知のパルスモータと同様に入力パルスの数と周期
に応じた回転をする。スペーサ７に生じた回転力は、第
１遊星歯車減速機Ｃ₁ 及び第２遊星歯車減速機Ｃ₂ によ
って適宜の回転速度に減速され、駆動軸Ｂへ伝達され
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明に於いては、ステッピングモータ
の固定子を構成する主ステータ１０の内周側端部や回転
子を構成するガイド板６及びスペーサ７を、軸受部を構
成する部材として共用しているため、従前のモータ内蔵
型駆動軸受装置に比較してベアリングモータの構成部材
が削減でき、ベアリングモータの大幅な小型コンパクト
化と製造コストの引下げが可能となる。また、主ステー
タ１０を中心としてその上・下各部材を対称状に組付け
る構成としているため、ベアリングモータを構成する部
材の種類が大幅に減少すると共に組立が極めて簡単とな
り、製造コストの引き下げが可能となる。

【００５１】本発明では、回転子内径部に形成される空
隙内に２組の遊星歯車減速機Ｃ₁ ，Ｃ₂ を相対向状に配
設しているため、１／（Ｎ₁ ×Ｎ₂ ）の高減速比（Ｎ₁
・Ｎ ₂ は各減速機の減速比）を備えたモータが、薄型の
完全なベアリング形状を保持した状態で得られる。その
結果、駆動軸Ｂとの連結に際しても、減速機用のスペー
スが全く不要となり、薄型の小型ベアリング形態のモー
タにより駆動軸を直接回転駆動することができ、大幅な
省スペースが可能となる。また、２組の相対向する遊星
歯車減速機Ｃ₁ ，Ｃ₂ は歯車のモジュール、各部品等を
共用することが出来、製造コストの引き下げ等が可能と
なる。

【００５２】本発明では、スペーサ７の上・下面に電気
角π／２の角度づれを持たせて位置決めピン３９ａ，３
９ｂを設け、これをガイドにして永久磁石板５を支持固
定した各ガイド板６をスペーサ７へ固定すると共に、減
速機の駆動ピニオン５３をこれに一体的に形成する構成
としている。その結果、上下永久磁石板５間に電気角π
／２の角度づれを容易に保持させることができ、ステッ
プモータの自起動や可逆運転特性を維持しつつ遊星歯車
減速機を駆動することができると共に、回転子の高速運
転や高加速時にも、前記角度づれが狂うこともなく、安
定した運転特性が得られる。また、これ等の重要な機能
が一つの部材で完全に且つ確実に達成されるため、ベア
リングモータの製造コストの大幅な引下げが可能とな
る。

【００５３】本発明では、電子チップ部材２６が固定保
持され且つメッキ配線を施された第１カバー体３ａ及び
第２カバー体３ｂに、各遊星歯車減速機Ｃ₁ 、Ｃ₂ の固
定内歯車５４，５５を一体的に形成する構成としてい
る。その結果、固定内歯車５４，５５を別途に製作する
ことが不要となると共に、その取付用スペースも不要と
なり、ベアリングモータの一層の小型化と製造コストの
引下げが可能となる。

【００５４】本発明によれば、第１カバー体３ａのシャ
フト圧入固定部５６に第１遊星歯車減速機Ｃ₁ の遊星歯
車台５１ａを遊嵌支持すると共に、第１遊星歯車台５１
ａの支持筒体５７の先端部に第２遊星歯車減速機Ｃ₂ の
駆動用ピニオン５８を固着する構成としている。その結
果、第１遊星歯車減速機Ｃ₁ の出力によって第２遊星歯
車減速機が直接駆動されることになり、両減速機Ｃ₁ 、
Ｃ₂ 間の連結部材が全く不要となって減速機構の構造が
著しく簡素化される。また、両遊星歯車減速機のモジュ
ールも共通化が可能となると共に、両遊星歯車減速機Ｃ
₁ 、Ｃ₂ の中心線とモータ回転子部分の中心線とが完全
に一致するため、ベアリングモータの全体形状を従前の
ベアリングとほぼ同形状にすることができる。

【００５５】本発明では、スペーサ７の中央部に円筒状
の突部６４を設け、その外周面に第１駆動ピニオン５３
を形成すると共に、第１遊星歯車台５１ａの支持筒体５
７を前記円筒状突部６４内へ遊貫通させる構成としてい
る。そのため、主ステータ１０に上・下より補助ステー
タ１を組み込む際、補助ステータ１に固着したカバー体
３ａ，３ｂに組付けた遊星歯車減速機Ｃ₁ 、Ｃ₂ の各構
成部材を、第２駆動ピニオン５８の圧入作業を除いて全
て同時に組立てすることが可能となると共に、遊星歯車
減速機Ｃ₁，Ｃ₂が組付けられた上・下の補助ステータ１
は、夫々ユニット化されて組立てることが可能となり、
ベアリングモータの組立作業が著しく簡素化される。

【００５６】本発明では、第２遊星歯車減速機Ｃ₂ の第
２遊星歯車台５１ｂの上面側に駆動軸支持筒体４９を突
設し、これに駆動軸Ｂを固定する構成としている。その
結果、駆動軸Ｂの連結固定が極めて容易に行なえる。ま
た、第２カバー体３ｂの上面側中央にはモータの位置決
めの為の筒状ガイド体５９が一体的に形成され、これに
駆動軸支持筒体４９が遊嵌されているため、別途にモー
タの位置決め用部材を設けることが不要となる。

【００５７】本発明では、駆動軸Ｂの中心軸より外方へ
向かって、各遊星歯車５２ａ，５２ｂの中心軸、各固定
内歯車５４、５５のピッチ径軸、スラストベアリングの
ボール８の中心軸、主磁極１１及び補助磁極２の中央
線、コイル４の中央線が夫々順に配列された構成として
いるため、ベアリングモータを極めて薄型に形成するこ
とが可能となり、設置スペースの削減等の面で高い実用
的効用を発揮することができる。本発明は上述の通り、
優れた実用的効用を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベアリングモータの縦断面図である。

【図２】ベアリングモータの分解斜面図である。

【図３】図２の分解斜面図の部分拡大図である。

【図４】図２の分解斜面図の部分拡大図である。

【図５】図２の分解斜面図の部分拡大図である。

【図６】図２の分解斜面図の部分拡大図である。

【図７】主磁極と補助磁極と永久磁石との位置決め関係
を示す説明図である。

【図８】接続用端子部材の斜面図である。

【図９】従前の駆動軸の駆動部及び軸受部の説明図であ
る。

【図１０】従前のモータ内蔵型駆動軸受装置の部分縦断
面図である。

【符号の説明】

Ａはベアリングモータ、Ｂは回転駆動軸、Ｃは遊星歯車
減速機、Ｃ₁ は第１遊星歯車減速機、Ｃ₂ は第２遊星歯
車減速機、１は補助ステータ、２は補助磁極、３ａは第
１カバー体、３ｂは第２カバー体、４はコイル、５は永
久磁石板、６はガイド板、７はスペーサ、７ａはスペー
サ外周面、８はボール、９はリテーナ、１０は主ステー
タ、１１は主磁極、１２はガイドピン、１３は組立ボル
ト、１４はカバー体固定ボルト、１５は端子部材、１６
は挿入孔、１７は外壁体、１８はコイル挿入溝、１９は
チップ保持体挿入空間、２０はガイドピン挿入孔、２１
はボルト挿入孔、２２はリード線引出し溝、２３はカバ
ー体の固定用ピン挿入孔、２４はチップ嵌合凹部、２５
は固定ピン、２６は電子チップ部材、２７は係合用切欠
き、２８は係合突起、２９は転動溝、３０は上部係止ピ
ン挿入孔、３１は下部係止ピン挿入孔、３２はスペーサ
挿入孔、３３は外壁体、３４はコイル挿入溝、３５はボ
ール転動溝、３６はピン挿入孔、３７はボルト挿通孔、
３８はねじ孔、３９ａは上部位置決めピン、３９ｂは下
部位置決めピン、４０は上下方向貫通孔、４４は嵌合切
欠、４５は貫通孔、４６は配線パターン、４９は駆動軸
支持筒体、５０はシャフト、５１ａは第１遊星歯車台、
５１ｂは第２遊星歯車台、５２ａは第１遊星歯車、５２
ｂは第２遊星歯車、５３は第１駆動ピニオン、５４は第
１固定内歯車、５５は第２固定内歯車、５６はシャフト
圧入固定部、５７は支持筒体、５７ａは段部、５８は第
２駆動ピニオン、５９は筒状ガイド体、６０はボルト挿
通孔、６１はスルーホール用引出し溝、６２はスルーホ
ール、６３は止めリング、６４は円筒体、６５は支持
軸、６６は孔部。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】前記第１カバー体３ａは図３に示す如く、
液晶系ポリマー樹脂等により鍔状に形成されており、そ
の外面側（下面側）には電子チップ部材を嵌合するため
の凹部が設けられている。また、当該第１カバー体３ａ
の内面側（上面側）には短い円筒体６７が同芯状に一体
的に突設形成されており、その内壁面には、第１遊星歯
車減速機Ｃ₁ の第１固定内歯車５４が形成されている。
更に、当該第１カバー体３ａの内面側（上面側）の中央
には、細径の円筒状のシャフト圧入固定部５６が一体的
に突設されており、該固定部５６内へシャフト５０の下
方部が圧入固定される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 Ａはベアリングモータ、Ｂは回転駆動軸、Ｃは遊星歯車
減速機、Ｃ₁ は第１遊星歯車減速機、Ｃ₂ は第２遊星歯
車減速機、１は補助ステータ、２は補助磁極、３ａは第
１カバー体、３ｂは第２カバー体、４はコイル、５は永
久磁石板、６はガイド板、７はスペーサ、７ａはスペー
サ外周面、８はボール、９はリテーナ、１０は主ステー
タ、１１は主磁極、１２はガイドピン、１３は組立ボル
ト、１４はカバー体固定ボルト、１５は端子部材、１６
は挿入孔、１７は外壁体、１８はコイル挿入溝、１９は
チップ保持体挿入空間、２０はガイドピン挿入孔、２１
はボルト挿入孔、２２はリード線引出し溝、２３はカバ
ー体の固定用ピン挿入孔、２４はチップ嵌合凹部、２５
は固定ピン、２６は電子チップ部材、２７は係合用切欠
き、２８は係合突起、２９は転動溝、３０は上部係止ピ
ン挿入孔、３１は下部係止ピン挿入孔、３２はスペーサ
挿入孔、３３は外壁体、３４はコイル挿入溝、３５はボ
ール転動溝、３６はピン挿入孔、３７はボルト挿通孔、
３８はねじ孔、３９ａは上部位置決めピン、３９ｂは下
部位置決めピン、４０は上下方向貫通孔、４４は嵌合切
欠、４５は貫通孔、４６は配線パターン、４９は駆動軸
支持筒体、５０はシャフト、５１ａは第１遊星歯車台、
５１ｂは第２遊星歯車台、５２ａは第１遊星歯車、５２
ｂは第２遊星歯車、５３は第１駆動ピニオン、５４は第
１固定内歯車、５５は第２固定内歯車、５６はシャフト
圧入固定部、５７は支持筒体、５７ａは段部、５８は第
２駆動ピニオン、５９は筒状ガイド体、６０はボルト挿
通孔、６１はスルーホール用引出し溝、６２はスルーホ
ール、６３は止めリング、６４は円筒体、６５は支持
軸、６６は孔部、６７は円筒体。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 稚一 大阪府堺市金岡町980番地の７ (72)発明者 杉本 豊 大阪府箕面市石丸１丁目26番14号

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形の鍔状を呈し、内周側の上面及び下
   面に円形のボール転動溝（３５）を、またその外側に複
   数の磁極片を放射状に配列して成る円形の主磁極（１
   １）を夫々供えた主ステータ（１０）と、前記主ステー
   タ（１０）の両ボール転動溝（３５）と対向状に夫々配
   設され、これに対応する円形のボール転動溝（２９）を
   備えた鍔状のガイド板（６）と、前記主ステータ（１
   ０）の挿通孔（３２）内へ挿入され、両ガイド板（６）
   の内周側を支持固定すると共に、内挿された回転駆動軸
   （Ｂ）を支持固定する筒形のスペーサ（７）と、前記主
   ステータ（１０）の両ボール転動溝（３５）と両ガイド
   板（６）のボール転動溝（２９）との間に介挿したボー
   ル（８）と、円形の鍔状を呈し、前記主磁極（１１）の
   磁極片数のＮ倍の数の上下方向に着磁された磁石片を放
   射状に配列して成る円形の磁石体を備え、主ステータ
   （１０）の両主磁極（１１）と対向状に配列されてその
   内周側をガイド板（６）へ夫々固着した永久磁石板
   （５）と、前記主ステータ（１０）の外周側の上面及び
   下面に配設したコイル（４）と、円形の鍔状を呈し、そ
   の内側面に前記主磁極（１１）と同数の磁極片を放射状
   に配列して成る円形の補助磁極（２）を備え、前記コイ
   ル（４）及び永久磁石板（５）の厚み方向の外側に位置
   し、且つ補助磁極（２）を主磁極（１１）へ対向せしめ
   た状態で主ステータ（１０）の上下両面へ固着した両補
   助ステータ（１）とから構成したベアリングモータに於
   いて、モータ回転子の内径部の空隙内に第１遊星歯車減
   速機（Ｃ₁ ）と第２遊星歯車減速機（Ｃ₂ ）を相対向せ
   しめて配設し、回転子の回転力を両遊星歯車減速機（Ｃ
   ₁ ），（Ｃ₂ ）から成る遊星歯車減速機（Ｃ）を介して
   出力する構成としたことを特徴とするベアリングモー
   タ。
2. 【請求項２】円形の鍔状を呈し、内周側の上面及び下面
   に円形のボール転動溝（３５）を、またその外側に複数
   の磁極片を放射状に配列して成る円形の主磁極（１１）
   を夫々備えた主ステータ（１０）と；前記主ステータ
   （１０）の両ボール転動溝（３５）と対向状に夫々配設
   され、これに対応する円形のボール転動溝（２９）を備
   えた鍔状のガイド板（６）と；前記主ステータ（１０）
   の挿通孔（３２）の内部空間内へ上・下方向に対向状に
   配設した第１遊星歯車減速機（Ｃ ₁ ）と第２遊星歯車減
   速機（Ｃ₂ ）とから成る遊星歯車減速機（Ｃ）と；前記
   主ステータ（１０）の挿通孔（３２）内に位置して前記
   第１遊星歯車減速機（Ｃ₁）と第２遊星歯車減速機（Ｃ
   ₂ ）の間に介設され、前記両ガイド板（６）の内周側を
   支持固定すると共にガイド板（６）の回転を第１遊星歯
   車減速機（Ｃ₁ ）へ伝達するスペーサ（７）と；前記主
   ステータ（１０）の両ボール転動溝（３５）と両ガイド
   板（６）のボール転動溝（２９）との間に介挿したボー
   ル（８）と；円形の鍔状を呈し、前記主磁極（１１）の
   磁極片数のＮ倍の数の上下方向に着磁された磁石片を放
   射状に配列して成る円形の磁石体を備え、主ステータ
   （１０）の両主磁極（１１）と対向状に配列されてその
   内周側をガイド板（６）へ夫々固着した永久磁石板
   （５）と；前記主ステータ（１０）の外周側の上面及び
   下面に配設したコイル（４）と；円形の鍔状を呈し、そ
   の内側面に前記主磁極（１１）と同数の磁極片を放射状
   に配列して成る円形の補助磁極（２）を備え、前記コイ
   ル（４）及び永久磁石板（５）の厚み方向の外側に位置
   し、且つ補助磁極（２）を主磁極（１１）へ対向せしめ
   た状態で主ステータ（１０）の上下両面へ固着した両補
   助ステータ（１）と；第１遊星歯車減速機（Ｃ₁ ）及び
   第２遊星歯車減速機（Ｃ₂ ）の下方及び上方に配設固定
   した円盤状の第１カバー体（３ａ）及び第２カバー体
   （３ｂ）とから構成したベアリングモータ。
3. 【請求項３】 スペーサ（７）を、永久磁石板（５）を
   支持固定した両ガイド板（６）を夫々の上下方向の対向
   位置を電気角π／２だけづらせて取付けし得る固定機構
   を備えると共に、前記第１遊星歯車減速機（Ｃ₁ ）の第
   １遊星歯車（５２ａ）に噛合する第１駆動ピニオン（５
   ３）を一体的に設けたスペーサ（７）とした請求項１に
   記載のベアリングモータ。
4. 【請求項４】 第１カバー体（３ａ）及び第２カバー体
   （３ｂ）を、各遊星歯車減速機（Ｃ₁ ）、（Ｃ₂ ）の各
   固定内歯車（５４），（５５）を一体的に設けた液昌系
   ポリマー製とすると共に、これに挿着すべき電子チップ
   部品（２６）の形状に対応した複数個の凹部（２４）を
   形成し、且つ前記凹部（２４）間の配線を表面メッキ法
   又は二重成型法により行う構成とした請求項１に記載の
   ベアリングモータ。
5. 【請求項５】 第１カバー体（３ａ）を、中央に内方へ
   突出したシャフト圧入固定部（５６）を一体的に形成し
   た構成とすると共に、第２カバー体（３ｂ）を、中央に
   外方へ突出した筒状のガイド体（５９）を一体的に形成
   した構成とした請求項１に記載のベアリングモータ。
6. 【請求項６】 遊星歯車減速機（Ｃ）を、第１駆動ピニ
   オン（５３）及び第１固定内歯車（５４）とこれに噛合
   する複数の第１遊星歯車（５２ａ）と、第１カバー体
   （３ａ）のシャフト圧入固定部（５６）にその下方部を
   固定したシャフト（５０）と、中央部に突設した支持筒
   体（５７）を前記シャフト（５０）に遊嵌せしめること
   により回転自在に支持された第１遊星歯車台（５１ａ）
   と、第１遊星歯車台（５１ａ）に突設した前記支持筒体
   （５７）の上端に固定した第２駆動ピニオン（５８）
   と、前記第２駆動ピニオン（５８）と第２固定内歯車
   （５５）とこれに噛合する複数の第２遊星歯車（５２
   ｂ）と、中央部に駆動軸（Ｂ）の支持筒体（４９）が突
   設され、当該支持筒体（４９）を前記第２カバー体（３
   ｂ）の筒状ガイド体（５９）内へ遊嵌することにより回
   転自在に支持された第２遊星歯車台（５１ｂ）とから構
   成した請求項１に記載のベアリングモータ。
7. 【請求項７】 駆動軸（Ｂ）及びシャフト（５０）の中
   心軸（φ）を中心として、これより外方向へ向かって第
   １遊星歯車（５２ａ）及び第２遊星歯車（５２ｂ）の中
   心軸、第１固定内歯車（５４）及び第２固定内歯車（５
   ５）のピッチ径軸、スラストベアリングボール（８）の
   中心軸、主磁極（１１）及び補助磁極（２）の磁極中央
   線、及びコイル（４）の中央線の順に、各中心軸等を夫
   々配列したことを特徴とする請求項１に記載のベアリン
   グモータ。
8. 【請求項８】 前記第１遊星歯車台（５１ａ）が保有す
   る支持筒体（５７）の外径を、前記スペーサ（７）が保
   有する円筒体（６４）の内径より小なる構成とした請求
   項６に記載のベアリングモータ。