JPH09191631A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータとロータマグネットの位置関係を設
計目論見どおりに組み立てることができ、しかもモータ
として大型化させない。 【解決手段】 外周面に螺旋状の溝４を形成したモータ
回転軸３を有するロータ２３と、該ロータ２３を囲繞す
るステータ部２と、モータ回転軸３の一端を支持する第
１の軸受部６と、モータ回転軸３の他端を支持する第２
の軸受部７と、第１の軸受部６を保持すると共にステー
タ部２が固定されるフレーム８とを有し、第１の軸受部
６にはモータ回転軸３をスラスト方向に付勢する付勢部
材２２を設け、ステータ部２には第２の軸受部７を一体
に形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ回転軸に螺
旋状の溝、すなわちリードスクリュー部が形成されたス
テッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、図６に示すように、モータ回転
軸３１にリードスクリュー部３２が形成されたステッピ
ングモータ３０は、そのモータ回転軸３１の両端を２つ
のスラスト軸受３３，３４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３４側は、さらに、
メタル軸受３５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、モータ回転軸３１には、ステータ部
３６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３７が固着されている。また、この軸受３４は、
板バネ３８とボール３９とで構成され、モータ回転軸３
１のスラスト荷重をこの板バネ３８のバネ圧で移動可能
に受け止めている。一方、ステータ部３６は、取付板５
１に固定され、この取付板５１がフレーム５０にねじで
固定されることにより、フレーム５０にステータ部３６
側が固定されている。この固定の際、メタル軸受３５が
位置決めのために利用されている。

【０００３】また、モータ回転軸を軸受けするに際し、
実開平６−２１３８３に示されるように中央のメタル軸
受を省略し、２つのスラスト軸受のみで、モータ回転軸
を軸受けするように構成されるステッピングモータもあ
る。このステッピングモータ４０は、図７のような概略
構成となっている。すなわち、そのモータ回転軸４１の
両端を先端側の軸受（図示省略）とステータ部側の軸受
４２で支持し、かつステータ部側の軸受４２を図８に示
すような予圧板バネ４３と複数のボール４４からなる球
軸受としている。一方、ステータ部をフレーム５０に取
り付ける方法は、図６と同様な方法を採用している。す
なわち、取付板５１とねじを利用してステータ部をフレ
ーム５０に取り付けている。

【０００４】さらに、実開昭６１−３３２７１に示され
るように、中央のメタル軸受を無くすと共に、ステータ
部側の軸受にはバネ部材を設けず、モータ回転軸の突出
先端側にコイルスプリングからなるバネ部材を設けたス
テッピングモータも知られている。

【０００５】

【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６に示す構造のステッピングモータ３０において
は、ステータ部３６側のスラスト軸受３４の部分に板バ
ネ３８を配置してモータ回転軸３１をスラスト軸受３３
側に押圧するため、ステータ部３６とロータマグネット
３７の位置関係を設計目論見どおりとすることが困難と
なっている。また、ロータマグネット３７の存在によ
り、板バネ３８を含めたスラスト軸受３４の形状の自由
度が小さくなっている。

【０００６】また、このステッピングモータ３０では、
図６に示すように、中央のメタル軸受３５が必要になっ
ている。このため、リードスクリュー部３２に係合する
被送り体の反力により、モータ回転軸３１がメタル軸受
３５に当たり、カタカタ音が発生する場合が生じてい
る。これは、この構成のステッピングモータ３０では、
被送り体の送り方向が異なるため、リードスクリュー部
３２の受ける反力も回転方向によって異なる結果、その
変動によってカタカタ音が生じやすいものとなっている
ためである。

【０００７】一方、このカタカタ音の発生は、メタル軸
受３５の部分で摺動ロスが発生することにもつながって
いる。また、このメタル軸受３５の存在そのものが、そ
の摺動支持機能によってモータ回転軸３１の回転力を減
少させる原因となっている。特に、メタル軸受３５が中
央にある一方、板バネ３８がモータ回転軸３１のモータ
側他端部を押圧する構造のため、メタル軸受３５に対し
側圧が発生し易くなっている。この側圧の発生は、摺動
ロスの増加につながり、モータ回転軸３１の回転力をさ
らに減少させている。

【０００８】一方、実開平６−２１３８３に示されるス
テッピングモータ４０においても、同様にステータ部側
の軸受４２に予圧板バネ４３を設け、モータ回転軸４１
を他端側に押圧しているため、ステータ部とロータマグ
ネットの位置関係を設計目論見どおりに組み立てにくく
なっている。なお、このステッピングモータ４０は、図
６に示すようなメタル軸受３５がないので、モータ回転
軸４１の支持部での摩擦が減少する効果を有する。しか
し、このステッピングモータ４０では、ステータとロー
タの同軸度を出すため、図６の板バネ３８に相当する予
圧板バネ４３を図８に示すように複数の螺旋形状の腕部
を形成した複雑な形状としている。

【０００９】しかも、この予圧板バネ４３は、モータ回
転軸４１のスラスト移動ばかりでなく、ラジアル方向の
移動も軸受けするものであるので、バネ定数の設定が難
しくなっている。すなわち、ラジアル移動を押さえるた
めにバネを強くすると、モータ回転軸４１に対しての負
荷が大きくなり、回転ロスが生ずる。一方、スラスト負
荷を押さえるためバネ力を小さくすると、ラジアル方向
のたわみも大きくなり、モータ回転軸４１が軸受４２か
ら外れたり、モータ回転軸４１が貫通する孔４５の周辺
角部４６に当たったりする。

【００１０】さらに、実開昭６１−３３２７１では、中
央のメタル軸受が無く、しかもバネ部材をステータ部側
ではない軸受部分に設けているので、上述したような問
題が無いかのように見えるが、ステータ部側の軸受がス
テータ部に固着させるものであるため、やはりステータ
部とロータマグネットの位置関係の精度を出しにくいも
のとなっている。しかも、ステータ部側の軸受部分にモ
ータ回転軸をスラスト方向に微調整するための調整ネジ
があり、このため、この調整ネジを動作させることによ
り、かえって設計目論見どおりのステータとロータマグ
ネットの位置関係とすることができなくなっている。ま
た、バネ部材を有する軸受側には、軸受ホルダーがあり
部品点数が多くなっていると共に、コイルスプリングを
利用しているためその分のスペースが必要となり、全体
的に装置が大型化してしまっている。

【００１１】本発明は、ステータとロータマグネットの
位置関係を設計目論見どおりに組み立てることができ、
しかもモータとして大型化することのないステッピング
モータを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、外周面に螺旋状の溝を形
成したモータ回転軸を有するロータと、該ロータを囲繞
するステータ部と、モータ回転軸の一端を支持する第１
の軸受部と、モータ回転軸の他端を支持する第２の軸受
部と、第１の軸受部を保持すると共にステータ部が固定
されるフレームとを有し、第１の軸受部にはモータ回転
軸をスラスト方向に付勢する付勢部材を設け、ステータ
部には第２の軸受部を一体に形成している。

【００１３】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のステッピングモータにおいて、ステータ部と、該
ステータ部の一端側を閉鎖した蓋部材とを樹脂により一
体成型して設け、蓋部材に第２の軸受部を形成してい
る。

【００１４】加えて、請求項３記載の発明では、請求項
１または２記載のステッピングモータにおいて、付勢部
材を、その先端にフック部を有し他端側にバネ部を有す
る板バネとし、第１の軸受部がフレームに対し、そのフ
レーム外方からステータ部側に向かって組み込まれたと
き、フック部がフレームに対し係止し、第１の軸受部の
抜けを防止すると共に、モータ回転軸をバネ部により押
圧している。

【００１５】本発明のステッピングモータは、ステータ
部とロータとの相互磁気作用によってモータ回転軸が回
転駆動される。すると、ステータ部から突出した部分に
形成された螺旋状の溝を有するリードスクリュー部も回
転する。この結果、このリードスクリュー部と係合する
被送り体が左右の一方に送られる。この折、モータ回転
軸は、２つの軸受部でその両端がそれぞれ支持される。
また、この支持に当たり、モータ回転軸のステータ側と
は反対側の先端は、モータ回転軸をスラスト方向に付勢
する付勢部材を有する第１の軸受部で支持される。一
方、モータ回転軸のステータ側先端は、ステータ部と一
体形成された第２の軸受部で支持される。このため、ス
テータ部とロータマグネットの位置関係を精度良く組み
立てることができる。なお、ステータ部と第２の軸受部
の一体形成としては、例えばステータ部のコイルボビン
と第２の軸受部を樹脂で一体成形する等の方法を採用す
ることができる。

【００１６】また、第１の軸受部をフレームの外方から
ステータ部側に向かって組み込めるようにすると、モー
タ回転軸の組み込みが容易になる。さらに、その第１の
軸受部の付勢部材を、先端にフック部を有し他端側にバ
ネ部を有する板バネとすると、この付勢部材を組み込む
ことによりフック部が抜け止めとなり、第１の軸受部の
組み込みが容易となると共に、バネ部がモータ回転軸を
押圧することになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図５に基づき説明する。なお、このステッピングモ
ータ１は、ビデオカメラ用で直径１０mmとなっている。

【００１８】ステッピングモータ１は、ステータ部２か
ら突出されたモータ回転軸３を有している。そして、こ
のモータ回転軸３の突出側には、リードスクリュー部４
が形成されており、ステータ側他端部および突出先端部
には、モータ回転軸３より径が細い円柱形の球受け部
５，５がそれぞれ形成されている。また、モータ回転軸
３の突出側先端部は、ピボットベアリングにより構成さ
れる第１の軸受部６で支持され、ステータ側他端部は、
ステータ部２と一体形成される第２の軸受部７で支持さ
れている。ここで、モータ回転軸３の突出側先端部の第
１の軸受け部６は、フレーム８に保持されている。そし
て、このフレーム８には、ステータ部２が固定されてい
ると共に、ガイド軸９がリードスクリュー部４と並列す
るように固定されている。そして、このガイド軸９に
は、リードスクリュー部４の回転に伴って左右に移動す
るラック１０が設けられている。

【００１９】ステータ部２は、ケースを兼ねる第１ステ
ータ１１と、この第１ステータ１１の極歯１１ａと交互
に入り組む極歯を有する第２ステータ１２と、この第２
ステータ１２と背中合わせに固定される第３ステータ１
３と、この第３ステータ１３の極歯と交互に入り組む極
歯を有する第４ステータ１４と、第１ステータ１１と第
２ステータ１２との間に挿入されるドーナツ状のコイル
ボビン１５を有するコイル１６と、第３ステータ１３と
第４ステータ１４との間に挿入されるドーナツ状のコイ
ルボビン１７を有するコイル１８とで構成される。な
お、第２ステータ１２と第３ステータ１３とコイルボビ
ン１５，１７とは、第２の軸受け部７と共に一体成形さ
れた一部品となっている。

【００２０】モータ回転軸３には、２つの円筒状の突出
部１９ａ，１９ａを有する希土類系磁石、すなわち、Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系のロータマグネット１９が固着されてお
り、そのモータ回転軸３と共にロータ２３を形成してい
る。また、モータ回転軸３の両端の球受け部５，５に
は、円錐状の嵌合孔５ａが形成され、その嵌合孔５ａに
鋼球２０がそれぞれ貫入している。なお、ロータマグネ
ット１９の突出部１９ａ，１９ａは、各ステータ１１，
１２，１３，１４の極歯部分と対向するように構成され
る。

【００２１】モータ回転軸３に形成されるリードスクリ
ュー部４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４に係合する被送り体とな
るラック１０をモータ回転軸３の回転に伴い、軸方向に
沿って移動させる機能を有している。なお、モータ回転
軸３の回転方向を切り替えることによって、ラック１０
の移動方向を制御している。

【００２２】そして、第１の軸受部６は、図４および図
５に示すような樹脂軸受２１と、付勢部材となる板バネ
２２から構成される。樹脂軸受２１には、フレーム８に
組み込み時に、フレーム８に突き当たるはかま部２１ａ
が設けられている。また、その形状は、円形の一部を切
り欠いた小判状となっており、その切り欠き部分に板バ
ネ２２のフック部２２ａが挿通するようになっている。
また、樹脂軸受２１には、球受け部５が嵌入しラジアル
軸受部となる軸孔２１ｂを有する貫通孔２１ｃと、板バ
ネ２２の平板部２２ｃが当接嵌入する背面凹部２１ｄが
設けられている。なお、この第１の軸受部６を樹脂軸受
とはせず焼結等他の材料を使用した軸受としても良い。

【００２３】また、板バネ２２は、一枚の金属板材で構
成され、フレーム８に嵌合させたとき、フレーム８に係
止するフック部２２ａと、鋼球２０に当接しモータ回転
軸３をステータ側に押圧するバネ部２２ｂとが設けられ
ている。そして、フック部２２ａは、１８０度対称に２
つ設けられ、その先端がコ状に切り欠かれ、その切り欠
かれた残部を外方に折り曲げた形とされている。なお、
この外方に折り曲げられた部分がフレーム８に対し係止
される部分となる。一方、バネ部２２ｂは、樹脂軸受２
１に当接しその抜けを防止する平板部２２ｃの中央をＵ
状に切り欠き、その切り欠かれた残部をモータ回転軸３
側にわずかに折り曲げて形成されている。

【００２４】第２の軸受部７は、図３に示すように、２
つのコイルボビン１５，１７と一体の樹脂製となってお
り、第２ステータ１２と第３ステータ１３を一体にイン
サート成型した一部品から構成されている。この第２の
軸受部７には、球受け部５と鋼球２０が嵌入する軸受け
凹部７ａが設けられ、モータ回転軸３のステータ側先端
をラジアルとスラストの両方向に対して支持している。
また、第２の軸受部７は、ステータ部２の一端側を塞ぐ
蓋機能を兼ねている。

【００２５】フレーム８は、全体がコ状になっており、
その両端が直角に折り曲げられた形状となっている。そ
して、一端側に第１の軸受部６が嵌入する円形の嵌入孔
８ａが設けられ、他端側にロータ２３が貫通する貫通孔
８ｂが設けられている。なお、嵌入孔８ａと貫通孔８ｂ
の径は、組み立て時、ロータ２３が貫通するようになっ
ているため、共にロータマグネット１９の外径より大き
くなっている。フレーム８には、さらにガイド軸９を支
持するガイド支持部が両端に設けられると共に、両端を
結ぶ部分がこのステッピングモータ１をビデオカメラの
枠体に取り付ける際の取り付け台部８ｃとなっている。

【００２６】ラック１０は、ビデオカメラのレンズ体
（図示省略）を保持しており、その係合部１０ａがモー
タ回転軸３のリードスクリュー部４に係合している。そ
して、ラック１０は、リードスクリュー部４の回転に伴
いガイド軸９に沿って左右に移動する。

【００２７】ここで、ステッピングモータ１の組立は、
次のように行う。すなわち、まず、ガイド軸９とラック
１０が設けられたフレーム８にステータ部２を固定す
る。そして、鋼球２０を第２の軸受部７の軸受け凹部７
ａに入れる。その後、ロータマグネット１９を有するモ
ータ回転軸３を嵌入孔８ａと貫通孔８ｂを貫通させ、ス
テータ側の球受け部５を第２の軸受部７の軸受け凹部７
ａに嵌入させる。そして、他端の球受け部５に鋼球２０
を入れ、樹脂軸受２１を嵌入孔８ａに嵌合させる。その
後、板バネ２２のフック部２２ａを嵌入孔８ａに入れ、
そのフック部２２ａで、樹脂軸受２１および板バネ２２
をフレーム８に係止させる。そして、最後に、ラック１
０の係合部１０ａをリードスクリュー部４の螺旋状の溝
に係合させる。

【００２８】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
２のコイル１６，１８に電流が流れると、ステータ部２
とロータマグネット１９との間の磁気相互作用により、
ロータ２３が回転する結果、モータ回転軸３が回転す
る。すると、リードスクリュー部４が回転し、被送り体
であるラック１０をガイド軸９に沿って移動させる。

【００２９】このようなラック１０の移動の際、図６の
従来のステッピングモータ３０では、２つのスラスト軸
受間のメタル軸受３５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、本発明のステッピングモ
ータ１では、そのようなメタル軸受がなく、しかも貫通
孔８ｂがモータ回転軸３の径に比べ相当大きくなってい
るので、モータ回転軸３がフレーム８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、しかも第１
の軸受部６および第２の軸受部７の部分以外で摺動ロス
が生ずることがない。

【００３０】また、この実施の形態では、ステータ部２
の一端をコイルボビン１５、１７等と一体成形される第
２の軸受部７で塞いでいるため、別部材としての蓋部材
が不要となる。しかも、モータ回転軸３の両端は、共に
ラジアル方向およびスラスト方向の両方向に対しての軸
受となっているので、上述したとおり、従来必要であっ
た中央のメタル軸受３５が不要となっている。また、中
央のメタル軸受３５がないので、このメタル軸受３５等
を固定するための取付板５１が不要となる。

【００３１】なお、この実施の形態では、フレーム８の
嵌入孔８ａおよび貫通孔８ｂの内径が、ロータマグネッ
ト１９の外径より大きくしているので、ステータ部２を
フレーム８に組み付けてからロータマグネット１９を有
するモータ回転軸３を組み付けることができる。そし
て、その組み付け後、第１の軸受部６をフレーム８の外
方からステータ部２側に向けて嵌入孔８ａに嵌合させれ
ば、軸受部分の組み込みが完了する。このようにこの実
施の形態では、モータ回転軸３と第１の軸受部６を嵌入
孔８ａを通過させる形で同方向から順に組み込むことが
でき、組み立て効率が良いものとなる。

【００３２】また、この実施の形態では、板バネ２２の
取り付けに、樹脂軸受２１を組み込む嵌入孔８ａの残部
を利用しているので、板バネ２２の取り付けのために、
フレーム８を特別に加工する必要がない。しかも、この
第１の軸受部６の構成が、小判状の樹脂軸受２１と、嵌
入孔８ａの残部を利用してフック部２２ａを係止する板
バネ２２とで構成されるので、従来スペースと同様なス
ペースで付勢部材付きの軸受を構成することができる。

【００３３】さらに、この実施の形態では、従来の中央
のメタル軸受３５がないのに加え、貫通孔８ｂを大きく
しているので、リードスクリュー部４をロータマグネッ
ト１９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、貫通孔８ｂ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４の中央部分を、ラック１０の送り動
作のために使用することが可能となる。

【００３４】なお、上述の各実施の形態は、本発明の好
適な実施の形態の例であるが、これに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
変形実施可能である。例えば、第１の軸受部６を、図６
に示すようなスラスト軸受３３にしても良い。また、被
送り体としてはレンズを保持するラック１０の他に、磁
気ヘッドを支持する部材等他の部材としても良い。さら
に、ロータマグネット１９としては、図６に示すような
完全円筒状のロータマグネット３７としても良い。ただ
し、イナーシャの点では、図１に示す形状のロータマグ
ネット１９が好ましい。なお、このような形状のロータ
マグネット１９の場合、その位置精度、すなわちステー
タ部２とこのロータマグネット１９との位置関係精度が
モータの特性上大きな影響を及ぼす。しかし、本発明を
採用するとその両者の位置関係精度を高めることがで
き、図１に示すようなロータマグネット１９の形状に対
して、本発明の第２の軸受部７の構成は好ましいものと
なる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，２およ
び３記載のステッピングモータでは、従来存在していた
メタル軸受がなく、しかも、ステータ側他端部を第２の
軸受部でガイドし、モータ回転軸の突出側先端部を第１
の軸受部にてガイドする構成となっているため、モータ
回転軸の摺動ロスやモータ回転軸の動きに帰因するカタ
カタ音の発生を確実に防止することができる。しかも、
第１の軸受部に付勢部材を設け、第２の軸受部側はステ
ータ部と一体に形成される固定した軸受としているの
で、ステータ部とロータマグネットの位置関係を設計目
論見どおりに組み立てることが容易となる。加えて、ス
テータ部の一端を塞ぐ蓋部材を別部材として特別に設け
る必要がなくなり、組み立て精度が向上すると共にコス
ト低減が可能となる。

【００３６】加えて、請求項３記載の発明では、第１の
軸受け部をフレームの外方より組み込むことが可能とな
り、モータ回転軸を組み込んだ後でも第１の軸受け部を
組み込むことができる。このため、組み立ての自由度が
高まり、組み立て易いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステッピングモータの実施の形態の要
部断面図である。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】図１のステッピングモータに使用される、第２
の軸受部等が一体化された部品の断面図である。

【図４】図１のステッピングモータに使用される第１の
軸受部を構成する樹脂軸受を示す図で、（Ａ）は平面図
で、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図で、（Ｃ）は（Ａ）
のＣ−Ｃ断面図である。

【図５】図１のステッピングモータに使用される第１の
軸受け部を構成する板バネを示す図で、（Ａ）は平面図
で、（Ｂ）は（Ａ）の矢示Ｂ方向から見た側面図で、
（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】従来の一般に使用されているステッピングモー
タを示す図である。

【図７】従来の他のステッピングモータの概略構成図で
ある。

【図８】図７のステッピングモータに使用される予圧板
バネを示す図である。

【符号の説明】

１ ステッピングモータ ２ ステータ部 ３ モータ回転軸 ４ リードスクリュー部（螺旋状の溝） ５ 球受け部 ６ 第１の軸受部 ７ 第２の軸受部（蓋部材） ８ フレーム ９ ガイド軸 １０ ラック １９ ロータマグネット ２１ 樹脂軸受 ２２ 板バネ（付勢部材） ２３ ロータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に螺旋状の溝を形成したモータ回
   転軸を有するロータと、該ロータを囲繞するステータ部
   と、上記モータ回転軸の一端を支持する第１の軸受部
   と、上記モータ回転軸の他端を支持する第２の軸受部
   と、上記第１の軸受部を保持すると共に上記ステータ部
   が固定されるフレームとを有し、上記第１の軸受部には
   上記モータ回転軸をスラスト方向に付勢する付勢部材を
   設け、上記ステータ部には上記第２の軸受部を一体に形
   成したことを特徴とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記ステータ部と、該ステータ部の一端
   側を閉鎖した蓋部材とを樹脂により一体成型して設け、
   上記蓋部材に前記第２の軸受部を形成したことを特徴と
   する請求項１記載のステッピングモータ。
3. 【請求項３】 前記付勢部材を、その先端にフック部を
   有し他端側にバネ部を有する板バネとし、前記第１の軸
   受部が前記フレームに対し、そのフレーム外方から前記
   ステータ部側に向かって組み込まれたとき、上記フック
   部が上記フレームに対し係止し、第１の軸受部の抜けを
   防止すると共に、前記モータ回転軸を上記バネ部により
   押圧したことを特徴とする請求項１または２記載のステ
   ッピングモータ。