JPH09247919A - モータ構造 - Google Patents

モータ構造

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JPH09247919A
JPH09247919A JP8080887A JP8088796A JPH09247919A JP H09247919 A JPH09247919 A JP H09247919A JP 8080887 A JP8080887 A JP 8080887A JP 8088796 A JP8088796 A JP 8088796A JP H09247919 A JPH09247919 A JP H09247919A
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output shaft
rotor
pps resin
motor structure
metal
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JP8080887A
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Yuzuru Suzuki
譲 鈴木
Hiroto Nakamata
廣人 中俣
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Minebea Co Ltd
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Minebea Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で耐久性が高く、しかも広い温度
範囲で使用でき、かつ出力軸の回転止め機構を内蔵した
リニアアクチュエータを提供するもの。 【解決手段】 電磁相互作用で回転するロータの中央に
設けたネジ部に螺合したネジ付き出力軸を持ち、ロータ
の回転により出力軸がこれの軸方向に移動するモータ構
造であって、摺動接触部分の何れかをPPS樹脂にて形
成し、他方を金属で形成し、その表面に窒化層を形成し
てなる。摺動接触部分として、ロータの中心と出力軸と
の螺合部が挙げられ、もう一つの摺動接触部分は出力軸
とステータハウジングに設けた出力軸の貫通穴部分が挙
げられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フロッピーディス
ク駆動装置(以下、FDDと称する)のヘッドアクチュ
エータ等、直線運動を必要とする部分の駆動源として使
用自在な2相同期モータの構造に関し、更に詳しくは、
前記2相同期モータの運動方向変換部や摺動部の構成に
関する。
【0002】
【従来の技術】FDDのアクチュエータ用の2相同期モ
ータを用いたリニアアクチュエータは、ネジによる運動
方向変換構造が主流となり、高出力・高効率を要求され
るものには、例えば、実開昭62−3080号にて開示
されている構成のように、変換による摩擦ロスを低減す
る為に、ボールを用いたネジ構造を用いている。そのた
め、コスト的に高価なものとなり使用範囲が限られてい
た。一方、ネジにボールを用いない方式で構成したもの
はコスト的には安価になるが、摩擦ロスが大きく変換効
率が著しく悪化すると同時に、樹脂で構成されたネジの
磨耗が激しく、耐久性が著しく悪化し、使用に耐えられ
なかった。特に使用温度範囲が広いものにはこの傾向が
強く現れていた。又、出力軸の回転防止に関しては、モ
ータ自身では回転防止機構を持たず、モータと接続され
る機器側で対応していた為、回転防止用の部品が必要と
なることと、取付用スペースが必要となり、機器の小型
化を拒んでいた。又、精度管理も2つ以上の部品で行わ
なければならず、管理が煩雑になっていた。
【0003】なお、ここでネジによる運動変換機構は雌
ネジを樹脂に、雄ネジを金属にすると、摩擦が低減する
などの結果が得られることは一般に知られているが、そ
の内容は、摺動部分の材料は、異なる硬さとし、しかも
摩擦が極力小さくなる選択とすることにより、摺動部の
いわゆるカジリや焼き付きが発生しにくくなり安定した
ものとなる。といった程度のことが判明しているだけ
で、どちらに樹脂を使うのか、どんな樹脂が適している
のかについては、それぞれが用途に応じて検討の上決定
しているのが実状である。しかし、出力軸は、摺動部分
が多いことと、取り扱い時に作業台や他の部品に当てる
などして側圧等の外力が加わりやすい為、これらに耐え
得るだけの強度をもった材料で構成する必要があり、金
属で構成するのが望ましいことは知られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、その目的は、簡単な構造で耐
久性が高く、しかも広い温度範囲で使用でき、かつ出力
軸の回転止め機構を内蔵したリニアアクチュエータを提
供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために本発明は、電磁相互作用で回転するロータ
の中央に設けたネジ部に螺合したネジ付き出力軸を持
ち、ロータの回転により出力軸がこれの軸方向に移動す
るモータ構造において、摺動接触部分の何れか一方をP
PS樹脂にて形成し、他方を金属で形成し、その表面に
窒化層を形成してなるモータ構造を提供する。上記摺動
接触部分として、ロータの中心と出力軸との螺合部が挙
げられ、もう一つの摺動接触部分は出力軸とステータハ
ウジングに設けた出力軸の貫通穴部分が挙げられる。そ
して、具体例の一片を述べれば、雌ネジと雄ネジの摩擦
を小さくするように雌ネジ側を耐熱性の高く、しかも線
膨張率の小さなPPS樹脂にて構成し、出力軸となる雄
ネジ側を金属として、ネジ部以外の摺動部に軸の回転防
止用の断面D型のカットを施し、表面には窒化処理を施
して構成することにより、更に摩擦が軽減されると同時
に耐久性が向上し、簡単な構造で耐久性が高く、広い温
度範囲で使用できるリニアアクチュエータを提供するこ
とができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形
態を示す平面図であり、図2は同縦断面図である。これ
らの図において、1は出力軸であり、ステンレス鋼から
なる雄ネジ部2と、該出力軸1が本発明に係るアクチュ
エータと相対的に回転することを防止するために設ける
回転防止用Dカット部3(後に詳細な構成と作用を説明
する。)を持ち、更に直線運動を行うストレート部4を
有している。図3に示すように、該出力軸1の表面、特
に雄ネジ部2の表面には、摩擦抵抗低減と耐久性向上の
ために、窒化処理による窒化層5が形成されている。窒
化層5は、たとえば窒化珪素など、窒化物からなるセラ
ミックの薄層であり、PVD、CVD方法など周知の方
法で出力軸1の表面に形成することもできるし、この窒
化処理は、窒化鉄等の化合物を生成させる処理、即ちタ
フト処理(塩俗法)あるいはスルフナイト(PVD法)
で行なうこともできる。またポリカルボシラン溶液や有
機珪素ポリマを、金属加工を施した出力軸1の表面に塗
布した後、アンモニア雰囲気中で焼成して薄い窒化膜を
形成してもよい。この窒化層5の厚みは10ミクロンメ
ートル程度である。またこの窒化層5は出力軸1全体に
施してもよいが、すくなくとも雄ネジ部2の表面部分の
みに設けてもよい。
【0007】6はロータスリーブであり、PPS樹脂に
て構成され、内径側に出力軸1の雄ネジ部2と螺合する
雌ネジ部7を有し、外周は永久磁石よりなるロータ磁石
8が嵌合接着されている。なお、ロータスリーブ6をP
PS樹脂により構成することにより、摺動材として従来
最も良く使用される、ポリアセタール樹脂と比較して耐
熱温度が高くなり使用環境を広く設定できることとな
る。
【0008】ロータスリーブ6の両端には軸受9、10
が設けられ、ステータハウジング11と軸受9、カバー
12と軸受10の各々の間でこのロータスリーブ6は回
転自在に保持される。ステータアッセンブリ13は、ス
テータヨーク14、15とコイル11から構成される。
さらに詳しく説明すると、この実施形態においては、軟
磁性材からなる鋼板を3次元的に折り曲げ加工したステ
ータヨークと、ポリウレタン樹脂被覆導線等からなる線
材をボビンに巻回したコイルからなるステータと、この
ステータの極歯と空隙を介して対向する永久磁石からな
るアーマチュアの外周と微少間隔で対向するようにもう
けられた界磁用永久磁石よりなるロータマグネットの内
周に回転運動を直線運動に変換するネジ式運動変換構造
を備え出力軸が直線運動するロータを持った2相同期モ
ータであり、いわゆるクローポール型ステッピングモー
タのステータと同一構造をもっている。17はコイル1
6の引出線である。
【0009】ロータ磁石8とステータアッセンブリ13
とは、微少間隔を隔てて同心状に配置され、ステータア
ッセンブリ13はステータハウジング11に収納されて
いる。なお、ここでカバー12は、ステータハウジング
11と同心を取るための嵌合部18をもっている。ま
た、ステータハウジング11には、モータ取付の穴19
を有するフランジ20が一体となって構成されている。
【0010】次ぎに本発明の作用を説明する。図2に示
す状態からコイルの引出線17に所定のパルス駆動電圧
を印加すると、コイル16から発生する磁束とロータ磁
石8から発生している磁束との相互作用で、ロータスリ
ーブ6は例えば時計方向に回転し始める。ロータスリー
ブ6の回転によりこれの内側に螺合している出力軸1も
ロータスリーブ6とともに回転しようとする。しかしな
がら出力軸1の上部には回転防止用Dカット部3が形成
され、しかもこの部分がステータハウジング11に開け
られた貫通穴21を貫通している。そしてこの貫通穴2
1は出力軸1の回転防止用Dカット部3の偏平部分と嵌
合する偏平部を有するため、回転することができない。
従って、出力軸1は雄ネジ部2と雌ねじ部7とが螺合し
ているネジ構造のために矢印に従って例えば上方向へ移
動する。また、ロータスリーブ6が前記と反対方向に回
転すると、出力軸1は矢印に従って下方向に移動するこ
とになる。
【0011】上記構成の説明に示すように、雌ねじ部7
はPPS樹脂により形成され、雄ネジ部2は金属の表面
を窒化層で覆った構造であり、ネジの接触面は実質的に
PPS樹脂と窒化物との接触となる。接触面におけるこ
れらの組合せによれば、特にPPS樹脂部分の磨耗が少
なくしかも経年変化が少ない。この為長時間の接触によ
っても出力軸1の位置精度は従来のものよりも高精度に
保たれ、たとえばコンピュータの記憶装置であるフロッ
ピーディスクに備えられたデータ読み出し書き込み用の
ヘッドの位置精度を長寿命に保持できる。
【0012】図4及び図5はこれらの効果を裏付けるた
めの特性図であり、この内図4は耐久試験での表面処理
の有無による推力の変化を示す特性図であり、図5は本
発明で最も重要となる出力軸の表面処理と磨耗量の関係
を示す比較特性図である。図4から分かるように、点線
にて示す従来例では、使用後10時間を過ぎる頃から本
発明のものと比較して、推力の減少が目立ち始め、10
00時間を越えると従来例のものは本発明のものと比較
にならないほど推力の減少が目立つ。また、図5から分
かるように、点線で示す従来例のものでは、使用後10
時間を過ぎた頃からネジ部分特にPPS樹脂部分の磨耗
が本発明のものと比較して顕著となり、やはり1000
時間を越えると従来例のものは本発明のものと比較にな
らないほど磨耗量が多くなる。これらの図からわかるよ
うに、表面処理の有無により、時間の経過とともに出力
軸1の推力とネジの磨耗量に著しい違いがでていること
がわかる。
【0013】なお、上記実施態様では、出力軸1を金属
で形成し、ロータスリーブ6をPPS樹脂にて形成して
いる。しかし、出力軸1をPPS樹脂にて形成し、ロー
タリスリーブ6の内周のネジを金属で形成し、その表面
に窒化層を形成するような構成をとってもよい。
【0014】次ぎに本発明の他の実施形態を図面を用い
て説明する。この実施形態は、本発明の骨子である、P
PS樹脂と、金属の表面に形成した窒化層との接触構造
を、出力軸とこれが貫通する貫通穴との接触部分に適用
したものである。図6は、出力軸100がステータハウ
ジング101を貫通している状態を示す部分断面図であ
る。この実施形態の場合、出力軸100はPPS樹脂に
て形成されている。ステータハウジング101は軟鉄な
どの金属から形成されている。そして、出力軸100は
ステータハウジング101に開けられた貫通穴102を
貫通していて、上記実施形態と同じように、2相同期モ
ータにより矢印方向に上下動する。ステータハウジング
101に開けられた貫通穴102の縁には、窒化層10
3が形成されている。この窒化層103は、ポリカルボ
シラン溶液や有機珪素ポリマを貫通穴102の周囲表面
に塗布した後、アンモニア雰囲気中で焼成して形成する
とよい。
【0015】次ぎにもう一つ他の実施形態を図面を用い
て詳細に説明する。この実施形態は、上記と同じよう
に、本発明の骨子である、PPS樹脂と、金属の表面に
形成した窒化層との摺動接触構造を、出力軸とこれが貫
通する貫通穴との摺動接触部分に適用したものである。
図7は出力軸200がステータハウジング201を貫通
している状態を示す部分断面図である。この実施形態の
場合、出力軸200は金属で形成され、またステータハ
ウジング201も金属から形成されている。ステータハ
ウジング201には保持穴202が設けられ、この保持
穴202にはPPS樹脂にて形成された軸受リング20
3がはめ込まれている。軸受リング203の中央には、
出力軸200の断面形状と同じである。出力軸200の
表面には窒化層204が形成されている。そしてこの実
施形態における出力軸200は、上記実施形態と同じよ
うに、2相同期モータにより矢印方向に上下動する。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
電磁相互作用で回転するロータの中央に設けたネジ部に
螺合したネジ付き出力軸を持ち、ロータの回転により出
力軸がこれの軸方向に移動するモータ構造において、摺
動接触部分の何れか一方をPPS樹脂にて形成し、他方
を金属で形成し、その表面に窒化層を形成したので、モ
ータ構造の接触部分の耐磨耗性が向上し、摺動接触部分
の摩擦抵抗が従来のものと比較して長時間に亘って増加
することなく、この為たとえば本発明をコンピュータの
フロッピー駆動装置に使用した場合、ヘッドの位置制御
を長時間に亘って正確に実行することができるなど、多
くの発明の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態を示す平面図であ
る。
【図2】図2は、本発明の一実施形態を示す縦断面図で
ある。
【図3】図3は、出力軸の断面図である。
【図4】図4は、本発明の一実施形態の耐久試験での表
面処理の有無による推力の変化を示す特性図である。
【図5】図5は、本発明の一実施形態の出力軸の表面処
理と磨耗量の関係を示す比較特性図である。
【図6】図6は、本発明の他の実施形態を示す部分断面
図である。
【図7】図7は、本発明のもう一つ他の実施形態を示す
部分断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・出力軸 2・・・・・雄ネジ部 3・・・・・回転防止用Dカット部 4・・・・・ストレート部 5・・・・・窒化層 6・・・・・ロータスリーブ 7・・・・・雌ネジ部 8・・・・・ロータ磁石 9・・・・・軸受 10・・・・・軸受 11・・・・・ステータハウジング 12・・・・・カバー 13・・・・・ステータアッセンブリ 14・・・・・ステータヨーク 15・・・・・ステータヨーク 16・・・・・コイル 17・・・・・コイルの引出線 18・・・・・嵌合部 19・・・・・穴 20・・・・・フランジ 21・・・・・貫通穴 100・・・・・出力軸 101・・・・・ステータハウジング 102・・・・・貫通穴 103・・・・・窒化層 200・・・・・出力軸 201・・・・・ステータハウジング 202・・・・・保持穴 203・・・・・軸受リング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項7
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
電磁相互作用で回転するロータの中央に設けたネジ部に
螺合したネジ付き出力軸を持ち、ロータの回転により出
力軸がこれの軸方向に移動するモータ構造において、摺
動接触部分の何れか一方をPPS樹脂にて形成し、他方
を金属で形成し、その表面に窒化層を形成したので、モ
ータ構造の接触部分の耐磨耗性が向上し、摺動接触部分
の摩擦抵抗が従来のものと比較して長時間に亘って増加
することなく、この為たとえば本発明をコンピュータの
フロッピーディスク駆動装置に使用した場合、ヘッドの
位置制御を長時間に亘って正確に実行することができる
など、多くの発明の効果を有する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁相互作用で回転するロータの中央に設
    けたネジ部に螺合したネジ付き出力軸を持ち、ロータの
    回転により出力軸がこれの軸方向に移動するモータ構造
    において、 摺動接触部分の何れか一方をPPS樹脂にて形成し、他
    方を金属で形成し、その表面に窒化層を形成してなるモ
    ータ構造。
  2. 【請求項2】前記摺動接触部分をロータのネジ部と出力
    軸のネジ部とし、出力軸のネジ部とロータの中央に設け
    たネジ部の何れかをPPS樹脂にて形成し、他方のネジ
    部を金属で形成し、その表面に窒化層を形成してなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のモータ構造。
  3. 【請求項3】出力軸のネジ部を金属で形成しその表面に
    窒化層を形成するとともに、ロータの中央に設けたネジ
    部をPPS樹脂にて形成したことを特徴とする請求項2
    に記載のモータ構造。
  4. 【請求項4】出力軸のネジ部をPPS樹脂にて形成する
    とともに、ロータの中央に設けたネジ部を金属で形成し
    その表面に窒化層を形成したことを特徴とする請求項2
    に記載のモータ構造。
  5. 【請求項5】前記摺動接触部分を出力軸と出力軸の回転
    制止部との接触部分とし、出力軸とこれと摺動接触する
    部分の何れか一方をPPS樹脂にて形成し、他方を金属
    で形成し、その表面に窒化層を形成してなることを特徴
    とする請求項1に記載のモータ構造。
  6. 【請求項6】出力軸を金属で形成してその表面に窒化層
    を形成するとともに、これと接触する部分をPPS樹脂
    にて形成することを特徴とする請求項5に記載のモータ
    構造。
  7. 【請求項7】出力軸をPPS樹脂にて形成するととも
    に、これと摺動接触する部分を、金属の表面に窒素層を
    形成した構造とすることを特徴とする請求項5に記載の
    モータ構造。
  8. 【請求項8】上記モータ構造は、クローポール型2相同
    期モータであり、出力軸の回転防止機構をモータ構造の
    一部のステータハウジングに設けていることを特徴とす
    る請求項2又は請求項5に記載のモータ構造。
JP8080887A 1996-03-08 1996-03-08 モータ構造 Pending JPH09247919A (ja)

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US08/797,508 US6049151A (en) 1996-03-08 1997-02-06 Linear motor structure
EP97300821A EP0794359B1 (en) 1996-03-08 1997-02-07 Motor structure
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DE (1) DE69707943T2 (ja)

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