JPH10271793A - ステッピングモータ - Google Patents

ステッピングモータ

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JPH10271793A
JPH10271793A JP7242997A JP7242997A JPH10271793A JP H10271793 A JPH10271793 A JP H10271793A JP 7242997 A JP7242997 A JP 7242997A JP 7242997 A JP7242997 A JP 7242997A JP H10271793 A JPH10271793 A JP H10271793A
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stepping motor
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Hiroyuki Sonohara
宏幸 園原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ回転軸を受ける軸受構造を改良し、部
品点数を少なくすると共に付勢部材を着脱可能とし、さ
らに摺動ロスを少なくする。 【解決手段】 2つの軸受5,6の一方のスラスト軸受
6に、モータ回転軸3の当接する当接面19が曲面形状
をなした軸受体8と、該軸受体7の軸方向の移動を許容
すると共にその移動のガイドをするガイド部8aを備え
たガイド部材8と、軸受体7を他方の軸受5に向けてば
ね付勢する付勢板9とを備えさせ、かつガイド部材8を
ステータ部2に固着している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タに関する。更に詳述すると、本発明は、ステッピング
モータにおけるモータ回転軸の軸受構造の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】モータ回転軸102にリードスクリュー
部103が形成されたステッピングモータ101には、
図5に示すように、そのモータ回転軸102の一方の軸
端111がスラスト軸受104で支持される構造のもの
がある。この場合、モータ回転軸102はさらにメタル
や樹脂等からなるラジアル軸受105によりラジアル方
向に支持され、偏心して回転するのが防止されている。
なお、モータ回転軸102には、ステータ部106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1
07が固着されている。
【0003】また、このステッピングモータ101はモ
ータ回転軸102のもう一方の軸端112に当接する板
ばね108を備え、この板ばね108によりモータ回転
軸102に付勢して、モータ回転軸102の軸方向への
がたつきを防止している。さらに、衝撃などにより板ば
ね108が撓み過ぎてモータ回転軸102が外れてしま
わないようにするストッパ109が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ステッピングモータ101では、モータ回転軸102と
ラジアル軸受105とが摺動する際に摺動ロスが発生し
ているため、ステッピングモータ101のトルクや高速
応答性を向上させるのが難しい場合がある。また、板ば
ね108をモータケース110の外側に溶接により固着
して取り付け、ステッピングモータ101の外部からモ
ータ回転軸102にスラスト与圧を与えているので、板
ばね108を取り外して分解することができず部品交換
やメンテナンスを行い難い。さらに、モータ回転軸10
2が外れてしまうのを防止するストッパ109は別部品
であるため、部品点数が多くなってしまう。
【0005】そこで、本発明は、モータ回転軸を受ける
軸受構造を改良し、部品点数を少なくすると共に付勢部
材を着脱可能とし、さらに摺動ロスを少なくしたステッ
ピングモータを提供することを目的とする。
【0006】
【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記載の発明は、ステータ部から突出したモ
ータ回転軸にリードスクリュー部が形成され、モータ回
転軸は少なくとも一方がスラスト軸受である2つの軸受
により支持されると共に、モータ回転軸を軸方向にばね
付勢してなるステッピングモータにおいて、2つの軸受
の一方のスラスト軸受は、モータ回転軸の当接する当接
面が曲面形状をなした軸受体と、該軸受体の軸方向の移
動を許容すると共に、その移動のガイドをするガイド部
を備えたガイド部材と、軸受体を他方の軸受に向けてば
ね付勢する付勢板とを有し、かつガイド部材をステータ
部に固着している。
【0007】したがって、モータ回転軸の軸端と、曲面
形状の当接部を有する軸受体との接触面積が少なく、摺
動ロスが小さい状態でモータ回転軸が回転する。また、
モータ回転軸に軸方向への力がかかると、軸端を支持す
る軸受体はモータ回転軸と共に軸方向へ移動する。軸方
向へ移動した軸受体は、付勢板のばねにより付勢されて
いるため元の位置に戻される。
【0008】また、請求項2記載のステッピングモータ
においては、ガイド部材を金属により形成すると共にこ
のガイド部材をステータ部に溶接により固着している。
したがって、ステータ部とガイド部材とをマンドレル状
の治具を使って芯合わせをした状態での溶接による接合
を可能とする。そして、溶接によりステータ部に固着さ
れたガイド部材が移動可能に設けられた軸受体をガイド
する。
【0009】さらに、請求項3記載のステッピングモー
タにおいては、ガイド部材の周縁にフランジ部を形成す
ると共に、付勢板にこのフランジ部へ係合するための係
合部を形成し、該係合部をフランジ部に係合させて付勢
板を固定させている。したがって、付勢板はガイド部材
のフランジ部に係合部を冠着させるだけでガイド部に着
脱自在に取り付けられると共に、ばねを軸受体に当接さ
せてこの軸受体およびモータ回転軸を軸方向へ付勢す
る。
【0010】また、請求項4記載のステッピングモータ
においては、他方の軸受はスラスト軸受である。したが
って、モータ回転軸はこの2つのスラスト軸受によって
支持されながら回転する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【0012】図1に、本発明のステッピングモータの一
実施形態を示す。このステッピングモータ1は、ステー
タ部2から突出したモータ回転軸3にリードスクリュー
部4が形成され、モータ回転軸3は少なくとも一方がス
ラスト軸受である2つの軸受5,6により支持されると
共に、このモータ回転軸3は軸方向にばね付勢されてい
る。本実施形態では2つの軸受5,6共にスラスト軸受
を用いており、スラスト軸受5によってモータ回転軸3
の前側軸端を、スラスト軸受6によって後側軸端をそれ
ぞれ支えている。また、一方のスラスト軸受6は、モー
タ回転軸3の当接する当接面が曲面形状をなした軸受体
7と、該軸受体7の軸方向の移動を許容すると共にその
移動のガイドをするガイド部8aを備えたガイド部材8
と、軸受体7を軸方向にばね付勢する付勢板9とを有
し、ガイド部材8はステータ部2に固着されている。
【0013】ステータ部2は、第1ステータ21、第2
ステータ22、第3ステータ23、第4ステータ24の
各ステータと、各ステータが備える各極歯21a,22
a,23a,24aと、第1ステータ21と第2ステー
タ22との間に挿入されるドーナツ状のコイルボビン付
きのコイル25と、第3ステータ23と第4ステータ2
4との間に挿入されるドーナツ状のコイルボビン付きの
コイル26とを備えている。各ステータは、図1に示す
ように内径寸法dの円筒型内周面を形成している。
【0014】また、このステータ部2には、ステッピン
グモータ1を各種機器へ取り付けるための「コ」形のフ
レーム16が、モータ回転軸3のステータ部2から突出
する側に固着されている。このフレーム16にはモータ
回転軸3が貫通する軸貫通孔16aが設けられ、さらに
モータ回転軸3の前側軸端を支えるスラスト軸受5が取
付用孔16bに取り付けられている。軸貫通孔16aの
内径寸法は、後述するロータマグネット17の外径寸法
より小さく、かつモータ回転軸3の外径寸法より大きく
設定されている。
【0015】モータ回転軸3には、円筒状のロータマグ
ネット17が固着される。また、モータ回転軸3の後側
軸端には軸受体7の曲面形状をした当接面と当接する当
接面が形成されている。この当接面の形状は特に限定さ
れるものではないが、例えば本実施形態の場合は後述す
る鋼球19を受けるための円錐状の円錐凹部3bが設け
られている。また、モータ回転軸3の前側軸端にも、同
様に円錐状の円錐凹部3aが設けられている。
【0016】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に係合するスライダ31をモー
タ回転軸3の回転に伴い、軸方向へ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、スライダ31の移動方向を制御してい
る。
【0017】スラスト軸受6を構成する軸受体7は、モ
ータ回転軸3の円錐フランジ部3bが当接する曲面形状
の当接面を備えて構成されている。この曲面形状の当接
面は、特に限定されるものではないが例えば本実施形態
の場合、鋼球19の球面によって構成されていて、軸受
体7はモータ回転軸3の円錐凹部3bが当接する1個の
鋼球19と、この鋼球19を収納する鋼球保持体20と
を備えている。
【0018】鋼球保持体20は、図2に示すように、鋼
球19を収納するための円柱状の円形凹部20aと、軸
受体7が回転するのを防止するためラジアル方向に突出
し等間隔に配置される3つの回転阻止突起部20bと、
後述する付勢板9の板ばね部9aが余計に撓むのを防止
するために軸方向後側に突出して設けられる移動制限突
起部20cとを備える。さらに、円形凹部20aの周囲
にはこの円形凹部20aを囲繞する円形凸部20dが設
けられ、モータ回転軸3の軸端がラジアル方向に外れる
のを防止すると共に、円形凹部20aに溜められた油が
飛散したり乾いたりしてしまうのを防止している。鋼球
保持体20の外径寸法は、後述するモータ回転軸3の芯
合わせを行いやすいようにステータ部2の内周面の内径
寸法dと等しく形成されている。この鋼球保持体20と
しては軽量化や鋼球19およびガイド部材8との間での
摺動性を良くするという面から樹脂成形品を用いること
が好ましいが、これに限られず、場合によっては例えば
金属製のものを用いるようにすることもできる。
【0019】スラスト軸受6を構成するガイド部材8
は、図3に示すように円形状の板体であり、その中央に
は軸受体7の軸方向への移動を許容すると共にその移動
のガイドをするガイド部8aが形成されている。ガイド
部8aの内径寸法はこのガイド部8aに嵌め合わされる
鋼球保持体20の外径寸法と等しく、さらに本実施形態
ではステータ部2に形成される円筒形内周面の内径寸法
dと等しい。また、このガイド部8aには、後述する付
勢板9の板ばね部9aとガイド部8aとが当接するのを
防止する逃がし部10が、周方向等間隔に3箇所に設け
られている。逃がし部10の形状は特に限定されるもの
ではないが、例えば本実施形態の場合はラジアル方向に
延びる切欠き部10aと、この切欠き部10aの外周側
に設けられる傾斜部10bとが形成されている。また、
ガイド部材8の周縁には後述する付勢板9のフック9b
が引っかけられて係合されるフランジ部8bが、フック
9bを収納可能な大きさに周方向等間隔に4箇所設けら
れている。このフランジ部8bの縁部分においては、フ
ック9bを着脱し易くするように面取り処理がされてい
る。本実施形態においては金属製のガイド部材8をステ
ータ部2の後側所定位置に溶接により固着して設けてい
る。
【0020】付勢板9は、ガイド部材8に後側から取り
付けられて軸受体7を軸方向にばね付勢している。この
付勢板9には、図1および図4に示すように常に軸受体
7に当接してこの軸受体7を付勢する板ばね部9aが設
けられている。この板ばね部9aの数や形状は特に限定
されるものではないが、例えば本実施形態の場合は3つ
の板ばね部9aが、外周から中央部に向かうに従って切
り起こし量が大きくなるように付勢板9から切り起こさ
れて形成されている。ただしこれに限られることはな
く、板ばね部9aの形状を中央部から外周に向けて切り
起こすようにしてもよいし、あるいは付勢板9に別部材
の板を取り付けて板ばね部9aを形成するようにしても
よい。また、図示するように、本実施形態の板ばね部9
aは板ばね部9a以外の平板部9cが付勢板9の中央部
で繋がった形状となるように切り起こされて形成されて
いる。そして、ガイド部材8が軸方向後側に移動して付
勢板9に当接したときに、この平板部9cが鋼球保持体
20の移動を制限し、この鋼球保持体20やモータ回転
軸3が後側に突き抜けないようにしている。すなわち、
付勢板9の平板部9cは、鋼球保持体20やモータ回転
軸3の軸方向への移動量を規制するストッパとしての役
割を果たしている。なお、本実施形態では上述した移動
制限突起部20cが平板部9cに当接することにより軸
受体7の移動量を制限するようにしているため、この軸
受体7を付勢している板ばね部9aも移動制限突起部2
0cの高さ以上に撓むことがない。したがって、板ばね
部9aが疲労するのと、撓んだ板ばね部9aが付勢板9
の表面に貼られたラベルのシール面に貼り付くのとを防
止している。
【0021】さらに、この付勢板9の周縁には、ガイド
部材8のフランジ部8bと係合し、付勢板9をガイド部
材8に固定して取り付けるための係合部となるフック9
bが周方向等間隔に4つ設けられている。フック9bの
根元には適度な丸みを設けて弾性を備えさせるようにし
ている。なお、この付勢板9の後側表面には例えばこの
ステッピングモータ1の定格等を表示するラベルが貼ら
れる場合がある。
【0022】もう一方のスラスト軸受5は、上述したス
ラスト軸受6の軸受体7と同様の構成であり、モータ回
転軸3の円錐凹部3aが当接する1個の鋼球19と、こ
の鋼球19を収納する鋼球保持体20とを備える軸受体
18からなる。軸受体18は、フレーム16の取付用孔
16bの内径寸法より大きな鍔5aを備えてフレーム1
6に取り付けられているので、軸方向に外れることがな
い。なお、スラスト軸受5を、スラスト軸受6と同様に
軸方向に移動可能でかつモータ回転軸3を軸方向に付勢
するように構成しても勿論構わない。
【0023】以上のように構成されたステッピングモー
タ1によると、モータ回転軸3は2つの軸受5,6によ
り支持されると共に、軸端と当接する軸受体7,18の
当接面を鋼球19の表面からなる曲面形状としているの
で、モータ回転軸3をラジアル方向に支持するためのラ
ジアル軸受をなくし、モータ回転軸3とラジアル軸受の
間に発生していた摺動ロスをなくすことができる。した
がって、モータ回転軸3を回転させスライダ31を移動
させる際のトルクや高速応答性の向上が図られている。
【0024】また、モータ回転軸3を軸端で受け支える
軸受体7は軸方向へ移動可能であり、さらにモータ回転
軸3は付勢板9の板ばね部9aにより軸方向へ付勢され
ているため、モータ回転軸3にスラスト荷重がかかった
ときに軸受体7が軸方向に移動してこのスラスト荷重を
吸収する。さらに、軸受体7に設けられた移動制限突起
部20cが付勢板9の平板部9cと当接し、軸受体7の
軸方向への移動量を制限しているため、ステッピングモ
ータ1に従来のストッパを取り付ける必要がない。
【0025】また、本実施形態のステッピングモータ1
では、フランジ部8bにフック9bを係合させるように
して付勢板9をガイド部材8に取り付けるようにしてい
るので、この付勢板9をガイド部材8から着脱するのが
容易であり、付勢板9や軸受体7を取り外してステッピ
ングモータ1の部品交換やメンテナンスを行うことがで
きる。また、ガイド部材8にフランジ部8bを設けてい
るので、モータケース本体に穴をあけて凹部を設ける必
要がない。
【0026】さらに、ガイド部材8には逃がし部10を
設けて板ばね9aをガイド部材8と接触させないように
鋼球保持体20に当接させているので、スペーサを設け
たり板ばね部9aを絞り形状としたりせずに、スラスト
軸受6に付勢することができる。
【0027】また、本実施形態のステッピングモータ1
では金属製のガイド部材8を用いているので、ステータ
部2とガイド部材8とをマンドレル状の治具を使って芯
合わせをした状態での溶接による接合を可能とする。こ
れにより、このガイド部材8を溶接により簡単にステー
タ部2に固着することができ、ガイド部材8を取り付け
る際の手間やコストを減少させることができる。ここ
で、本実施形態においては軸受体7の鋼球保持体20の
外径寸法およびガイド部8aの内径寸法をステータ部2
の円筒形内周面の内径寸法dと等しくなるように形成し
ているので、例えば外径寸法がdである芯合わせ用筒体
の一部をステータ部2に挿入し、ガイド部材8をこの筒
体の挿入されてない部分に嵌合させた状態でステータ部
2に溶接するようにすれば、ステッピングモータ1の中
心軸とガイド部材8の中心とを容易に一致させることが
できる。ただし、これらの径寸法はステータ部2の内径
寸法dと必ずしも等しいものでなくても構わず、その場
合にもガイド部材8やステータ部2を治具等を用いて芯
合わせをすることが勿論可能である。
【0028】さらに、このステッピングモータ1におい
ては、モータ回転軸3等のロータ部をステータ部2に差
し込んでからスラスト軸受6を取り付けるようにしてお
り、このロータ部をステータ部2の後側から差し込むよ
うにして取り付けることができる。したがって、後側か
らロータ部を取り付けることができると共に、フレーム
16がないステッピングモータ1に関しても、ステッピ
ングモータ1が取り付けられる部材にスラスト軸受5を
モータ回転軸3の中心軸の延長上に位置するように設け
て、ステッピングモータ1を組み付けることができる。
【0029】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例では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、本実施形態においてはステッピングモー
タ1の構造についての説明を行ったが、本発明の構造を
ステッピングモータ以外の一般のモータに利用すること
は勿論可能である。
【0030】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1記載の発明のステッピングモータでは、2つの軸受の
一方のスラスト軸受は、モータ回転軸の当接する当接面
が曲面形状をなした軸受体と、該軸受体の軸方向の移動
を許容すると共にその移動のガイドをするガイド部を備
えたガイド部材と、軸受体を他方の軸受に向けてばね付
勢する付勢板とを有し、かつガイド部材をステータ部に
固着しているので、モータ回転軸の偏心量が少なくされ
ている。これにより、モータ回転軸をラジアル方向に支
持するラジアル軸受をなくし、モータ回転軸とラジアル
軸受の間に発生していた摺動ロスをなくすことができ
る。しかも、軸受体の当接面を曲面形状としているの
で、モータ回転軸が回転する際の摺動ロスをより少なく
してトルクや高速応答性を向上させることができる。
【0031】さらに、請求項2記載の発明のステッピン
グモータでは、ガイド部材を金属により形成すると共に
このガイド部材をステータ部に溶接により固着している
ので、ガイド部材をステータ部に簡単に取り付けること
ができ、取り付けにかかるコストを少なくすることがで
きる。
【0032】また、請求項3記載の発明のステッピング
モータでは、ガイド部材の周縁にフランジ部を形成する
と共に、付勢板にこのフランジ部へ係合するための係合
部を形成し、該係合部をフランジ部に係合させて付勢板
を固定させているので、付勢板や軸受体の取り外しが容
易となり、部品交換等のメンテナンスを容易に行うこと
ができる。
【0033】また、請求項4記載の発明のステッピング
モータでは、他方の軸受はスラスト軸受であるので、モ
ータ回転軸にかかる両方向のスラスト荷重を双方のスラ
スト軸受で支えることができる。これにより、モータ回
転軸にかかる双方向のスラスト荷重を吸収することがで
きる。
【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形態を示
す縦断面図である。
【図2】軸受体の鋼球保持体を示す図であり、(A)は
縦断面図、(B)は側面図である。
【図3】ガイド部材を示す図であり、(A)はIII−III
線による縦断面図、(B)は側面図である。
【図4】付勢板を示す図であり、(A)は縦断面図、
(B)は側面図である。
【図5】従来のステッピングモータを示す縦断面図であ
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 5 スラスト軸受(他方の軸受) 6 スラスト軸受 7 軸受体 8 ガイド部材 8a ガイド部 8b フランジ部 9 付勢板 9b フック(係合部) 19 鋼球(当接面)
【手続補正書】
【提出日】平成9年12月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータ部から突出したモータ回転軸に
    リードスクリュー部が形成され、前記モータ回転軸は少
    なくとも一方がスラスト軸受である2つの軸受により支
    持されると共に、前記モータ回転軸を軸方向にばね付勢
    してなるステッピングモータにおいて、前記2つの軸受
    の一方のスラスト軸受は、前記モータ回転軸の当接する
    当接面が曲面形状をなした軸受体と、該軸受体の軸方向
    の移動を許容すると共に、その移動のガイドをするガイ
    ド部を備えたガイド部材と、前記軸受体を他方の前記軸
    受に向けてばね付勢する付勢板とを有し、かつ前記ガイ
    ド部材を前記ステータ部に固着することを特徴とするス
    テッピングモータ。
  2. 【請求項2】 前記ガイド部材を金属により形成すると
    共にこのガイド部材を前記ステータ部に溶接により固着
    する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】 前記ガイド部材の周縁にフランジ部を形
    成すると共に、前記付勢板にこのフランジ部へ係合する
    ための係合部を形成し、該係合部を前記フランジ部に係
    合させて前記付勢板を固定させる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。
  4. 【請求項4】 前記他方の軸受はスラスト軸受であるこ
    とを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のステ
    ッピングモータ。
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