JPH08251856A - モータの軸受機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 損失トルクの低減を図ることができるととも
に部品点数を減らすことができるモータの軸受機構を提
供する。 【構成】 ハウジング２内部には一対の滑り軸受７，１
４が設けられている。一方の滑り軸受７にはロータシャ
フト１５の基端部が支持され、その基端面は当板８に当
接されている。ロータシャフト１５の中央部には段差部
２０が設けられ、この段差部２０には摺接面２０ａが形
成されている。この摺接面２０ａは径が直線状に変化す
る斜状面に形成されている。滑り軸受１４の支持面１４
ａは摺接面２０ａに沿うように斜状面に形成され、摺接
面２０ａに面領域で当接する。滑り軸受１４は圧縮コイ
ルばね１２にて段差部２０に付勢されている。従って、
ロータシャフト１５は両軸受７，１４にてラジアル方向
に支持されるとともに、スラスト方向にも支持されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータの軸受機構に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＰＭ（Permanent Magnet）型ス
テッピングモータにおけるロータシャフトの軸受機構
は、ボールベアリングによる軸受機構の他にすべり軸受
による軸受機構がある。すべり軸受による軸受機構は、
構造が簡単であること、及び、コストの点でボールベア
リングによる軸受機構よりも有利である。

【０００３】図５は、そのすべり軸受３０，３１にてロ
ータシャフト３２を支持したＰＭ型ステッピングモータ
の断面である。左右一対のステータコア３３内に配設さ
れたロータ３４は、ロータシャフト３２に固着されてい
る。そのロータ３４を挟んだロータシャフト３２は、一
対のすべり軸受３０，３１によりそのラジアル方向が支
持されている。

【０００４】又、ロータシャフト３２は、大径部３５と
小径部３６とが形成され、その大径部３５と小径部３６
との境界を形成する中心軸線に対して垂直な段差面３７
が形成されている。小径部３６には、すべりワッシャ３
８とその両側に配置される一対の平ワッシャ３９が貫挿
されている。このワッシャ３８，３９は、コイルスプリ
ング４０にて段差面３７に押圧されている。そして、ワ
ッシャ３８，３９を介して段差面３７に右から左に与圧
を加えることによって、ロータシャフト３２はそのスラ
スト方向が支持される。又、コイルスプリング４０は、
ワッシャ３８，３９とハウジング４１の間に配設されて
いるため、ハウジング４１のがたつきも防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
すべり軸受機構においては、コイルスプリング４０の弾
性力は、ワッシャ３８，３９を介して段差面３７に直接
加わる。従って、段差面３７はワッシャ３８，３９と摺
接するもののそのコイルスプリング４０の弾性力を段差
面３７の全面で直接受けることになり、その摺接部分で
発生する損失トルクは大きくなる。その結果、損失トル
クの増大は、モータ特性の低下を招く問題があった。

【０００６】又、すべり軸受機構の場合には、すべり軸
受３０，３１の他にスラスト方向を支持するワッシャ３
８，３９が必要となり、部品点数を減らし、部品管理の
効率化を図るとともに、組付工数を減らす上でも問題に
なっている。

【０００７】又、上記のようなスラスト方向を弾性部材
で支持するすべり軸受機構は、例えば実開昭６４−２５
８７９号公報、及び、実開平２−６８６７８号公報等に
おいても提案されている。しかしながら、上記問題点を
同様に含んでいる。

【０００８】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的は、損失トルクの低減を
図ることができるとともに部品点数を減らすことができ
るモータの軸受機構を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、一対の滑り軸受にてロー
タシャフトが支持されるモータの軸受機構において、前
記ロータシャフトにテーパ面を形成し、一対の滑り軸受
の何れか一方の滑り軸受にそのロータシャフトに形成し
たテーパ面に摺接する内径面を形成し、その内径面が該
テーパ面に当接するように該滑り軸受を付勢部材にて押
圧するようにした。

【００１０】又、請求項２に記載の発明は、一対の滑り
軸受を有し、一方の滑り軸受側にロータシャフトと当接
してその軸方向の移動を規制するストッパ部材を設け、
付勢部材により他方の滑り軸受の支持面をロータシャフ
トに形成した段差部の摺接面に押圧することによりロー
タシャフトを前記ストッパ部材に当接させ、この状態で
回転可能に支持するモータの軸受機構であって、前記段
差部の摺接面を、ロータシャフトの軸方向において連続
的に径が変化する斜状面とした。

【００１１】又、請求項３に記載の発明は、請求項２に
記載の発明において、段差部の摺接面を径が直線状に変
化する斜状面とするとともに、滑り軸受の支持面を該摺
接面に沿って径が直線状に変化する斜状面とした。

【００１２】又、請求項４に記載の発明は、請求項１〜
請求項３の何れかに記載の発明において、付勢部材を、
ロータシャフトに挿通して設けられた圧縮コイルばねと
した。

【００１３】

【作用】従って、請求項１に記載の発明によれば、一対
の滑り軸受にて支持されるロータシャフトにテーパ面が
形成され、一対の滑り軸受の何れか一方の滑り軸受には
そのロータシャフトに形成したテーパ面に摺接する内径
面が形成される。そして、同滑り軸受の内径面がテーパ
面に当接するように該滑り軸受が付勢部材にて押圧され
る。この結果、ロータシャフトは、一方の滑り軸受にて
テーパ面でラジアル方向に支持されるとともに、スラス
ト方向に付勢される。この際、一方の滑り軸受にスラス
ト方向に付勢される力はテーパ面に加えられるため、テ
ーパ面と内径面間で発生する摩擦力が低減する。

【００１４】又、請求項２に記載の発明によれば、一方
の滑り軸受側においてストッパ部材にロータシャフトが
当接してその軸方向の移動を規制されるとともに、他方
の滑り軸受の支持面が付勢部材により摺接面が斜状面と
なっているロータシャフトの段差部を押圧してロータシ
ャフトがストッパ部材に当接する。この状態でロータシ
ャフトが回転可能に支持される。この際、他方の滑り軸
受に対し付勢部材による一定の予圧が軸方向に加わる
が、他方の滑り軸受は、ロータシャフトの軸方向におい
て連続的に径が変化する斜状面に接触しているので、ロ
ータシャフトと滑り軸受との間の摩擦力、即ち、接触面
に直交する力は低減される。このようにして、ロータシ
ャフトの軸方向において直交する方向に延びる段差面を
滑り軸受が押圧する場合に比べその摩擦力は少ないもの
となる。

【００１５】又、斜状面となっている段差部の摺接面を
軸方向から滑り軸受が押圧して、ロータシャフトをラジ
アル方向とスラスト方向の両方に支持している。このよ
うに一対の滑り軸受にてラジアル方向とスラスト方向の
両方を支持できるので、従来のように両方向を別部材で
支持する必要がない。

【００１６】又、請求項３に記載の発明によれば、請求
項２に記載の発明の作用に加えて、摺接面が径が直線状
に変化する斜状面とされたロータシャフトの段差部を、
支持面が同摺接面に沿って径が直線状に変化するように
形成された滑り軸受が押圧する。従って、付勢部材によ
り軸受部からロータシャフトに加えられる力が、段差部
の斜状面全体に加わるため、摺接面にかかる予圧が分散
される。

【００１７】又、請求項４に記載の発明によれば、請求
項１〜請求項３の何れかに記載の発明の作用に加えて、
滑り軸受がロータシャフトに挿通する圧縮コイルばねに
て段差部に付勢される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１，
２に従って説明する。図１は、クローポール型のＰＭ型
ステッピングモータの断面である。モータ１のハウジン
グ２は、ハウジングベース３、ケースメント４及びコネ
クタハウジング５とから構成されている。

【００１９】ケースメント４の底面（図１において左
側）内側には、軸穴６が形成されている。この軸穴６内
には、円筒状の滑り軸受７が嵌挿されている。又、この
滑り軸受７の底面側端部には、当板８が配設されてい
る。

【００２０】ハウジングベース３には、前記軸穴６に相
対向する位置に挿通孔９が形成されている。ハウジング
ベース３の内側において、前記挿通孔９の外周側には、
円筒状の筒部１０が前記軸穴６側に向かって延出形成さ
れている。この筒部１０内には収容孔１１が形成され、
その収容孔１１の基端側（即ち、ハウジングベース３
側）には付勢部材としての圧縮コイルばね１２が収容孔
１１の軸線方向に伸長可能に配設されている。圧縮コイ
ルばね１２の先端側（即ち、軸穴６側）には、ワッシャ
１３を介して円環状の滑り軸受１４が収容穴１１内をそ
の軸線方向に摺動可能に当接されている。滑り軸受１４
は、その内孔の先端部に内径面としてのテーパ状の支持
面１４ａが形成されている。

【００２１】前記滑り軸受６と滑り軸受１４にて、ロー
タシャフト１５が支持されている。即ち、ロータシャフ
ト１５の基端側（図１において左側）端部は、滑り軸受
７に回動可能に支持されている。又、ロータシャフト１
５の基端側端面には半球状のボール部１６が設けられ、
このボール部１６の先端は前記当板８に当接されてい
る。尚、本実施例では、当板８及びボール部１６にてス
トッパ部材が構成されている。

【００２２】ロータシャフト１５のほぼ中央部には、大
径部１７が形成されている。この大径部１７の先端側に
は、小径部１８が形成されている。さらに、小径部１８
の先端側には雄ねじ部１９が形成されている。この雄ね
じ部１９は挿通穴９を挿通して外部に延出されている。

【００２３】大径部１７と小径部１８との間には、段差
部２０が形成されている。この段差部２０の表面は、前
記滑り軸受１４に摺接するテーパ面としての摺接面２０
ａに形成されている。この摺接面２０ａは、円錐形の頂
点部を除いた表面の形状に形成されている。即ち、摺接
面２０ａは、その径が大径部１７から小径部１８に向か
って直線状に小さくなるように形成されている。又、こ
の摺接面２０ａは、前記滑り軸受１４の支持面１４ａに
沿って径が直線状に変化する形状に形成されている。そ
して、滑り軸受１４は圧縮コイルばね１２にて段差部２
０に付勢されている。従って、段差部２０の摺接面２０
ａには、滑り軸受１４の支持面１４ａが面領域で当接さ
れている。ロータシャフト１５の小径部１８及び雄ねじ
部１９は滑り軸受１４の内孔、圧縮コイルばね１２の内
側部、及び、挿通孔９を挿通し、雄ねじ部１９の先端部
がハウジング２の外部に導出されている。

【００２４】ロータシャフト１５の大径部１７と基端部
との間には、ロータ２１が固着されている。このロータ
２１の外周側には等角度間隔に軸線方向に延びる図示し
ない複数の磁極が形成されている。

【００２５】ケースメント４内には、環状のコイル２２
及びクローポール型コア２３からなる一対のステータが
軸線方向に併設されている。各コイル２２のボビン２４
にはターミナル２５が設けられ、この各ターミナル２５
はコネクタハウジング５内に配置されている。

【００２６】各コイル２２は、環状のボビン２４に捲線
が捲かれている。コイル２２の外周側には、予めボビン
２４内に収まるように形成されたシリコンゴムのバンド
２６が装着されている。そして、このシリコンゴムのバ
ンド２６によりボビン２４に捲かれた捲線がボビン２４
内に固定され、モータ１の振動等により捲線がほどける
のが防止されている。

【００２７】次に、以上のように構成されたＰＭ型ステ
ッピングモータの軸受機構の作用について説明する。段
差部２０の摺接面２０ａには、圧縮コイルばね１２から
のスラスト方向の予圧が滑り軸受１４の支持面１４ａを
介して加えられる。摺接面２０ａは径が直線状に変化す
る斜状面であり、すべり軸受１４の支持面１４ａも摺接
面２０ａに沿って径が直線状に変化する斜状面に形成さ
れている。従って、摺接面２０ａには支持面１４ａが面
領域で当接するため、段差部２０に加えられる力は摺接
面２０ａに均等に分散する。摺接面２０ａの微小な面領
域においてスラスト方向に加えられる力は、ロータシャ
フト１５のラジアル方向及びスラスト方向に分かれる。
各面領域のラジアル方向の力は全てロータシャフト１５
の中心軸線方向に向かう。又、スラスト方向の力によ
り、ロータシャフト１５は基端側に付勢され、ボール部
１６が当板８に押圧される。この結果、ロータシャフト
１５は、ラジアル方向に支持されるとともに、スラスト
方向にも支持される。従って、ロータシャフト１５は、
両滑り軸受７，１４にて回転可能に支持される。

【００２８】又、図２に示すように、圧縮コイルばね１
２が滑り軸受１４に加える予圧Ｆによりロータシャフト
１５の摺接面２０ａの微小な面領域に対してスラスト方
向に加えられる力ＦS は、摺接面２０ａに垂直方向の成
分と、摺接面２０ａに平行方向の成分に分けられる。こ
の内、支持面１４ａと摺接面２０ａとの間で摩擦力を発
生させる力は、摺接面２０ａに垂直方向の成分である。
この垂直方向の成分は、摺接面２０ａが中心軸線Ｐに対
して垂直な平面に対してなす傾斜角度をθとすると、Ｆ
S ｃｏｓθで表される。即ち、摺接面２０ａに対してス
ラスト方向に加えられる力ＦS よりも小さくなる。従っ
て、圧縮コイルばね１２にて滑り軸線１４に加えられる
力Ｆが一定である場合には、摺接面２０ａの代わりに垂
直面で力Ｆを受ける場合に比較して滑り軸受１４とロー
タシャフト１５の間で発生する間で発生する摩擦力は少
ないものになる。

【００２９】又、本実施例では、コイル２２の外周側を
シリコンゴムのバンド２６で覆うようにした。従来は、
図５に示すように、ボビン４２に捲かれたコイル４３の
外周側にポリエステルテープ４４が巻かれていた。しか
し、シリコンゴムのバンド２６の放熱性はポリエステル
テープ４４よりも良好である。従って、シリコンゴムの
バンド２６を用いることにより、コイル２２からの放熱
を従来よりも速やかに行うことができる。この結果、モ
ータ１の寿命を長くすることができる。さらに、シリコ
ンゴムのバンド２６を用いた場合に、捲線のほどけ防止
を徹底するため、バンド２６上に樹脂モールドを行うこ
ともできる。この場合には、モールド時の成形圧力及び
熱の捲線への伝達がシリコンゴムのバンド２６にて緩和
されるため、外周側の捲線の被膜の損傷が防止される。
この結果、コイル２２の捲線のショート不良の発生を防
止することができる。尚、シリコンゴムの代わりにシリ
コンゴムにセラミック材料を複合材でバンド２６を形成
しても、同じ効果を得ることができる。 以上詳述した
ように、本実施例のモータの軸受機構によれば、ロータ
シャフト１５の基端側を滑り軸受７にてラジアル方向に
支持するとともに、ボール部１６を当板８に当接させて
スラスト方向の移動を規制する。又、ロータシャフト１
５に設けた段差部２０に、径が連続的に変化するように
形成した摺接面２０ａを設け、この摺接面２０ａに滑り
軸受１４の支持面１４ａを付勢した。従って、ロータシ
ャフト１５を両滑り軸受１４，２０にて、ラジアル方向
で支持するとともにスラスト方向に支持することができ
るため、従来のようにロータシャフト１５をラジアル方
向で支持する滑り軸受とスラスト方向に支持する滑りワ
ッシャを設ける必要がない。又、摺接面２０ａが予圧の
方向（即ち、スラスト方向）に対して傾斜しているた
め、摺接面が予圧の方向に対して垂直である場合に比較
して、予圧が同じである場合には発生する摩擦力が低減
する。ゆえに、摩擦力による損失トルクを低減させるこ
とができるとともに、軸受機構の部品点数を削減するこ
とができる。

【００３０】又、ロータシャフト１５のラジアル方向を
従来の滑り軸受で支持しスラスト方向を滑りワッシャ等
で支持する場合には、ラジアル方向を支持する滑り軸受
がスラスト方向に移動するのを防ぐために、収容孔１１
内に熱かしめ等で固定する必要がある。しかし、本実施
例では、圧縮コイルばね１２にてロータシャフト１５の
段差部２０に付勢される滑り軸受１４にてラジアル方向
を支持するため、熱かしめ等の工程が不要になる。従っ
て、部品点数の削減と合わせて組立工数をも削減するこ
とができるため、製造コストを低減することができる。

【００３１】又、本実施例によれば、摺接面２０ａを径
が直線状に変化するように形成するとともに、滑り軸受
１４の支持面１４ａを摺接面２０ａに沿って径が直線状
に変化するように形成し、摺接面２０ａと支持面１４ａ
が面領域で当接するようにした。従って、滑り軸受１４
に加えられる予圧を摺接面２０ａ全体で均一化すること
ができるため、滑り軸受１４又はロータシャフト１５の
摩耗を抑制することができる。

【００３２】さらに、本実施例によれば、滑り軸受１４
がロータシャフト１５に遊嵌する圧縮コイルばね１２に
てロータシャフト１５の段差部２０に付勢される。従っ
て、付勢機構を最も簡単に構成することができるため、
製造原価を低くすることができる。

【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 上記実施例では、滑り軸受１４の支持面１４ａ
を摺接面２０ａと共に径が直線状に変化する斜状面に形
成し、両面１４ａ，２０ａが面領域で摺接するようにし
た。これを、図３に示すように、支持面１４ａを断面Ｒ
状に形成し、断面が直線状の摺接面２０ａに線領域で摺
接するようにしてもよい。この場合、摺動半径を小さく
することができるため、予圧により摺接面２０ａと支持
面１４ａの間で発生する摩擦力を減らして損失トルクを
低減することができる。又、製造上のばらつきにより生
じる滑り軸受１４とロータシャフト１５の食い込みを防
止することができる。

【００３４】（２） ロータシャフト１５の外周面に摺
接面２０ａを直接形成する代わりに、図４に示すよう
に、テーパ面２７が形成された滑り軸受２８をロータシ
ャフト１５に嵌着する。そして、この滑り軸受２８のテ
ーパ面２７に滑り軸受１４の支持面１４ａを当接させる
ようにしてもよい。

【００３５】（３） 上記実施例において、ロータシャ
フト１５の摺接面２０ａと滑り軸受１４の支持面１４ａ
の中心軸線に対する傾斜角度を若干異なるものにしても
よい。即ち、当初は、摺接面２０ａに対して支持面１４
ａが線領域で摺接するようにする。この場合、モータ１
を使用するにつれ、線領域で摺接する滑り軸受１４が摩
耗して面領域で摺接するようになる。この過程で、軸受
１４の支持面１４ａの摺接面２０ａに馴染むように成形
されるため、ロータシャフト１５を安定した状態で回転
させることができる。

【００３６】（４） 上記実施例では、段差部２０の外
径を直線状に変化させることにより滑り軸受１４の摺接
面２０ａをテーパ面に形成した。これを外径の変化の度
合いを変化させることにより、段差部２０の断面が凹形
状又は凸形状となるように摺接面２０ａを形成してもよ
い。

【００３７】（５） 上記実施例では、ロータシャフト
１５の基端部を、滑り軸受７と当板８にて支持した。こ
れを、ロータシャフト１５の基端に径が連続的に変化す
る斜状面である摺接面を設けるとともに、滑り軸受７と
当板８の代わりに支持面が同摺接面に当接するように形
成された滑り軸受を設ける。そして、圧縮コイルばね１
２の予圧により、ロータシャフト１５の摺接面を同滑り
軸受の支持面に当接させることにより、ロータシャフト
１５の基端部をラジアル方向及びスラスト方向で支持す
るようにしてもよい。この場合は、ロータシャフト１５
の基端部を支持する部材の部品点数を削減することがで
きる。即ち、２個の滑り軸受及び付勢部材によりロータ
シャフト１５を回転可能に支持することができる。

【００３８】上記実施例から把握できる請求項以外の技
術的思想について、以下にその効果とともに記載する。 （１） 請求項１に記載のモータの軸受機構において、
軸受機構をＰＭ型ステッピングモータ用の軸受機構とす
る。この構成によれば、ＰＭ型ステッピングモータの損
失トルクを低減することができるとともに部品点数を削
減することできる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２に記
載の発明によれば、ロータシャフトの軸方向において直
交する方向に延びる段差面を軸受が押圧する場合に比べ
その摩擦力は少なくなるため、損失トルクの低減を図る
ことができる。又、１個の滑り軸受でラジアル方向及び
スラスト方向の両方向を支持することができるため、各
方向を別部材で支持する場合に比較して部品点数を減ら
すことができる。

【００４０】又、請求項３に記載の発明によれば、請求
項２に記載の発明の効果に加えて、ロータシャフトの斜
状面に予圧が均等に分散されるため、滑り軸受及びロー
タシャフトの摩耗が低減される。従って、モータの寿命
を長くすることができる。

【００４１】又、請求項４に記載の発明によれば、請求
項１〜請求項３の何れかに記載の発明の効果に加えて、
滑り軸受にロータシャフトに遊嵌する圧縮コイルばねに
て予圧を加えることができるため、構成を最も簡素化す
ることができる。従って、部品点数を押さえるととも
に、組付工数を押さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 軸受機構を備えたＰＭ型ステッピングモータ
の断面図。

【図２】 ロータシャフトの摺接面に作用する力の関係
を示す説明図。

【図３】 別例の滑り軸受を示す断面図。

【図４】 同じく滑り軸受を示す断面図。

【図５】 従来例の軸受機構を備えたステッピングモー
タの断面図。

【符号の説明】

７…滑り軸受、８…ストッパ部材としての当板、１２…
付勢部材としての圧縮コイルばね、１４…滑り軸受、１
４ａ…内径面としての支持面、１５…ロータシャフト、
２０…段差部、２０ａ…テーパ面としての摺接面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の滑り軸受（７，１４）にてロータ
   シャフト（１５）が支持されるモータの軸受機構におい
   て、 前記ロータシャフト（１５）にテーパ面（２０ａ）を形
   成し、一対の滑り軸受（７，１４）の何れか一方の滑り
   軸受（１４）にそのロータシャフト（１５）に形成した
   テーパ面（２０ａ）に摺接する内径面（１４ａ）を形成
   し、その内径面（１４ａ）が該テーパ面（２０ａ）に当
   接するように該滑り軸受（１４）を付勢部材（１２）に
   て押圧するようにしたモータの軸受機構。
2. 【請求項２】 ロータシャフト（１５）を支持する一対
   の滑り軸受（７，１４）を有し、一方の滑り軸受（７）
   側にロータシャフト（１５）と当接してその軸方向の移
   動を規制するストッパ部材（８）を設け、付勢部材によ
   り他方の滑り軸受（１４）の支持面（１４ａ）をロータ
   シャフト（１５）に形成した段差部（２０）の摺接面
   （２０ａ）に押圧することによりロータシャフト（１
   ５）を前記ストッパ部材（８）に当接させ、この状態で
   回転可能に支持するモータの軸受機構であって、 前記段差部（２０）の摺接面（２０ａ）を、ロータシャ
   フト（１５）の軸方向において連続的に径が変化する斜
   状面としたモータの軸受機構。
3. 【請求項３】 段差部（２０）の摺接面（２０ａ）を径
   が直線状に変化する斜状面とするとともに、滑り軸受
   （１４）の支持面（１４ａ）を該摺接面（２０ａ）に沿
   って径が直線状に変化する斜状面とした請求項２に記載
   のモータの軸受機構。
4. 【請求項４】 付勢部材は、ロータシャフト（１５）に
   挿通して設けられた圧縮コイルばね（１２）である請求
   項１〜請求項３の何れかに記載のモータの軸受機構。