CN1194487A

CN1194487A - 步进电动机

Info

Publication number: CN1194487A
Application number: CN98105860A
Authority: CN
Inventors: 園原宏幸
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: CN1089201C; JPH10271793A; JP3379885B2

Abstract

本发明步进电动机包括从定子部伸出的电动机旋转轴以及支承所述电动机旋转轴的两推力轴承,其特点是该两推力轴承中至少一推力轴承由可使上述电动机旋转轴沿轴向移动的轴承体、具有允许该轴承体沿轴向移动、同时对该移动进行导向的导向部的导向构件以及对上述轴承体朝所述另一推力轴承方向进行弹性加压的加压构件构成,将所述导向构件固定在所述定子部上,具有电动机推力轴承的零件数目少、加压构件可装卸、滑动损失少等优点。

Description

步进电动机

本发明涉及步进电动机，尤其涉及步进电动机旋转轴轴承结构的改进。

如后述图5所示，传统存在在电动机旋转轴102上形成导螺杆部103的步进电动机101中，电动机旋转轴102的一端111用推力轴承104支承的结构。在此场合，还用金属或树脂等制成的径向轴承105径向支承电动机旋转轴102，用以防止产生偏心旋转。此外，在电动机旋转轴102上固定安装转子铁芯107，使与定子部106面对面，且具有微小间隙。

此外，此步进电动机101具备与电动机旋转轴102的另一端112接触的板弹簧108，用此板弹簧108对电动机旋转轴102弹性按压，以防止电动机旋转轴102沿轴向产生振动。此外，为不使因冲击等使板弹簧108产生过挠曲，使电动机旋转轴102走动而设置挡板109。

然而，在上述步进电动机101中，由于电动机旋转轴102与径向轴承105相互滑动时发生滑动损失而存在难以提高步进电动机的扭矩或高速响应性问题。同时，由于用焊接将板弹簧108向电动机壳体110的外侧安装固定、从步进电动机101外部向电动机旋转轴102施加推力，而不能将板弹簧108卸下、分解，难以进行零件调换维修保养。此外，由于需另外构成防止电动机旋转轴102走动的挡板，也使零件数目增多。

因此，本发明目的在于提供具有零件数少、弹性按压构件可装卸、滑动损失小的改进轴承结构的步进电动机。

本发明步进电动机由从定子部伸出的电动机旋转轴、支承所述电动机旋转轴的两推力轴承中的至少一推力轴承由可使上述电动机旋转轴沿轴向移动的轴承体、具有允许该轴承体沿轴向移动、同时对该轴承体移动进行导向的导向部的导向构件以及对上述轴承体朝所述另一推力轴承进行弹性加压的加压构件所构成，所述导向构件固定在所述定子部上。

对附图的简单说明

图1为表示本发明步进电动机实施例的纵剖视图。

图2表示轴承体的弹子保持体，(a)为纵剖视图，(B)为侧视图。

图3表示导向构件，(A)为沿III-III线的纵剖视图，(B)为侧视图。

图4表示加压构件，(A)为纵剖视图，(B)为侧视图。

图5为表示传统步进电动机的纵剖视图。

以下，通过附图所示实施例详细说明本发明结构。

图1表示本发明步进电动机一实施例。在从该步进电动机1的定子部2伸出的电动机旋转轴3上形成导螺杆部4，电动轴3由两个轴承5、6支承，其中至少一个为推力轴承，用于对此电动机旋转轴3的轴向施行弹性加压。在本实施例中、两轴承5、6都使用推力轴承，用推力轴承5支承电动机旋转轴3的前端；用推力轴承6支承该轴的后端。此外，一侧的推力轴承6具有把与电动机旋转轴3接触的接触面形成曲面的轴承体7、允许该轴承体7沿轴向移动、同时对该轴向移动进行导向的导向部8a的导向构件8以及对轴承体7沿轴向弹性加压的加压构件9，将导向构件8安装固定在定子部2上。

定子部2具有第1定子21、第2定子22、第3定子23、第4定子24和上述各定子分别具有的极齿21a、22a、23a、24a以及***第1定子21与第2定子22间、带线圈骨架的线圈25、***第3定子23与第4定子24间、带线圈滑架的线圈26。如图1所示、由各定子形成内径为d的圆筒形内周面。

此外，在旋转轴3的从定子部2伸出的一侧上具有将从该定子部2伸出的电动机旋转轴3的前端支承的推力轴承5，同时、固定设置为将步进电动机1向各种机器上安装用的U形框16。在此框16上设置使电动机旋转轴3在松动嵌合状态贯穿的贯穿孔16a，此外，设有安装推力轴承5的安装孔16b。将轴贯穿孔16a的内径设定比后述转子铁芯17的外径小。

将圆筒状转子铁芯17固定安装在电动机旋转轴3上。在成为固定安装此转子铁芯17的电动机旋转轴3的后端上形成成为支承已形成曲面形状轴承体7接触面的支承面。对此支承面形状不作特别限定，例如在本实施例中设置为支承后述弹子19用的圆锥状圆锥凹部3b。此外，在电动机旋转轴3的前端也同样设置圆锥状的圆锥凹部3a。

在电动机旋转轴3上形成的导螺杆部4与传统的导螺杆相同，具有使与此导螺杆部4配合的滑块31随电动机旋转轴3旋转、沿轴向移动的功能。此外，通过变换电动机旋转轴3的旋转方向控制滑块31的移动方向。

将构成推力轴承6的轴承体7构成具有由电动机旋转轴3的圆锥凹部3b支承的曲面形状接触面。对此接触面形状不作特别限定，例如在本实施例场合，利用了弹子19。具体说，本实施例的轴承体7由一个弹子19与容纳该弹子19的弹子保持体20构成。

如图2所示，此弹子保持体20具有为容纳弹子19的圆柱状圆形凹部20a、与后述导向构件8的缺口部10a配合、防止轴承体7旋转、沿周向按等间隔突出的三个阻止旋转凸起部20b以及为防止后述加压构件9的板弹簧部9a产生过分挠曲、与加压构件9的平板部9c接触并限制轴承体7向轴向移动的轴承后侧伸出的移动限制伸出部20c。

此外，在圆形凹部20a的周围形成包围此圆形凹部20a的圆形凸部20d，用于防止电动机旋转轴3的轴端沿径向滑出，同时，在圆形凹部20a内留有油的场合，用于防止此油飞溅或耗干。将弹子20的外径形成与定子部2的内周面内径大致相等，以便容易与后述电动机旋转轴3进行对中心。考虑到为使此弹子保持体20达到轻量化以及弹子19与导向构件8之间的滑动性，宜使用树脂成形品，但也不一定，按场合例如也可使用金属制品。

如图3所示、对轴承体6进行导向的导向构件8为圆板体、在其中央形成允许轴承体7沿轴向移动、同时对该移动进行导向的导向部8a。将此导向部8a的内径尺寸f形成与弹子保持体20的外径尺寸e大致相等、为确保相互间具有仅能使嵌合于该导向部8a内的弹子保持体20移动的少许间隙。此外，使其与定子部2的圆筒形内周面的内径尺寸d相等。此外，在此导向部8a上、沿周向等间隔的三处设置防止后述加压构件9的板弹簧部9a与导向部8a接触的逃逸部10。对此逃逸部10的形状不作特别限定，例如在本实施例场合，形成沿径向延伸的缺口部10a与设置在此缺口部10a的外周的倾斜部10b。将后述加压构件9的钩9b钩拉接合的法兰部8b按照可容纳钩9b的大小设置在导向构件8的周边缘上、沿周向等间隔的四处。此外，在此法兰部8b的边缘部分进行为容易装卸钩9b的倒角处理。在本实施例中用焊接将金属制导向构件8安设在定子部2的后侧规定位置。

用从后侧安装在导向构件8上的加压构件9对轴承体7沿轴向加压。如图1和图4所示，在此加压构件9上设置平时与轴承体7接触、对此轴承体7加压的板弹簧部9a。对此板弹簧部9a的数量、形状不作特别限定，例如在本实施例场合，通过使切起量按照从外周向中央增大，切起形成三个板弹簧部9a。但是，对此不作限定，也可以将板弹簧部9a形成从中央部向外周切起的形状，或者也可在加压构件9上安装另外的板构件来形成板弹簧9a。此外，如图所示，可将本实施例板弹簧部9a切起形成为使板弹簧9a以外的平板部9e在加压构件9的中央部相连的形状。并且通过轴承体7在轴向后侧移动、弹子保持体20的伸出部20c与加压构件9接触，用来限制弹子保持体20的移动、防止加压构件9的板弹簧部9a的过分收缩。此外，还应不使此弹子保持体20，电动机旋转轴3向后侧穿出。也就是说，使加压构件9的平板部9c发挥作为限制弹子保持体20、电动机旋转轴3的轴向移动量的阻挡板作用，以防止板弹簧部9a座重疲劳以及防止挠曲的板弹簧部9a贴附在已在贴在加压构件9表面上的标志密封面上。

此外，在此加压构件9的周边缘上、沿圆周方向按等间隔设置成为与导向构件8的法兰部8b接合、为将加压构件9固定安装在导向构件8上接合部的四个钩9b。将钩9b的根部形成适当的圆形、使具有弹性。此外，也可把例如将表示该步进电动机1的额定值等的标志贴附在此加压构件9的后侧表面上。

另一推力轴承5由与电动机旋转轴3的圆锥凹部3a接触的一个弹子19与具备容纳此弹子19的弹子保持体20的轴承保持体18构成。轴承保持体18因具备比框16上的安装孔16b的内径尺寸大的法兰5a、且被安装在框16上，即使由电动机旋转轴3施加推力，也不会沿轴向向外滑出。此外，不用说，也可以将推力轴承5构成与推力轴承6相同，就是可沿轴向对电动机旋转轴3施行弹性加压，使其可轴向移动。

如上所述构成的步进电动机1，由于用两个轴承5、6支承电动机旋转轴3同时又把轴端与轴承体7、18的与弹子19接触的接触面作成形成弹子19的表面形状的曲面形状，因而，不设置径向支承电动机旋转轴3的径向轴承，也就能使电动机旋转轴3与径向轴承间不存在滑动损失。因此，可使电动机旋转轴3旋转、滑块31移动时的扭矩和高速响应性提高。

此外，由于使在轴端支承电动机旋转轴3的轴承体7可向轴向移动，且用加压构件9的板弹簧部9a对轴承体沿轴向施行弹性加压，在将推力负荷施加在电动机旋转轴3上时，轴承体7沿轴向移动，吸收推力负荷。此外，由于设置在轴承体7上的移动限制凸起部20c与加压构件9的平板部9c接触，限制了轴承体7的轴向移动量，能防止加压构件9的板弹簧部9a产生过分收缩。

此外，本实施例的步进电动机1，由于通过使钩9b与法兰部8b接合将加压构件9安装在导向构件8上，故容易将此加压构件9从导向构件8卸下，就能将加压构件9、轴承体7卸下，进行步进电动机1的零件调换或维修保养。此外，由于在导向部件8上设置法兰部8b，就无需在电动机壳体上开孔设置凹部。

此外，由于在导向部件8上设置逃逸部10，通过使板弹簧9a向此逃逸部10逃逸而使板弹簧9a不与导向构件8接触而与弹子保持体20接触，就能确保板弹簧切起量，同时，使加压构件9与弹子保持体20的间隙达到最小。因此，通过在加压构件9与导向构件8间设置衬垫或对板弹簧部9a施行深冲加工等，就能在不产生向外伸出、轴向形状变大的情况下对推力轴承加压。

此外，本实施例步进电动机1，由于形成使导向部8a的内径f与定子部2的圆筒部内周面的内径d相等，故通过将外径为d、例如调芯用筒体，例如心轴状型具的一部***定子部2，在使导向构件8嵌合在此筒体的未被***部分上的状态下与定子部2接触进行焊接，能容易使步进电动机1的中心轴与导向构件8的中心一致。但是，这些径向尺寸与定子部2的内径d不相等也可以。

此外，在此步进电动机1中，由于将电动机旋转轴3的转子从定子部2的后侧进行安装，在电动机1上不设框16，即使在将支承电动机旋转轴3前端的轴承5直接设置在安装步进电动机1的构件上的场合，能组装好步进电动机1以后进行转子部的安装。

此外，上述实施例为本发明的一较好的实施例，但不仅限于此例，在本发明构思范围内可以有各种实施形式。例如，本实施例中对步进电动机1的结构进行了说明，然而不用说，本发明的结构对步进电动机以外的一般电动机也适用。

由上述可知，在本申请发明的步进电动机中，由于两推力轴承中的至少推力轴承具备可使电动机旋转轴沿轴向移动的轴承体、具有允许此轴承体沿轴向移动、同时对该移动进行导向的导向部的导向构件以及对轴承体朝向另一轴承方向弹性加压的加压构件，且将导向构件固定安装在定子部上，使电动机旋转轴的偏心量减小。此外，可不设置径向支承电动机旋转轴的径向轴承，就不存在电动机旋转轴与径向轴承间发生的滑动损失，故能使扭矩和高速响应性提高。

Claims

1.一种步进电动机，包括从定子部伸出的电动机旋转轴以及支承所述电动机旋转轴的两推力轴承，其特征在于，该两轴承中至少一推力轴承由可使上述电动机旋转轴沿轴向移动的轴承体，具有允许该轴承体沿轴向移动、同时对该移动进行导向的导向部的导向构件以及对上述轴承体朝向所述另一推力轴承方向进行弹性加压的加压构件构成，且将所述导向构件固定在所述定子部上。

2.根据权利要求1所述电动机，其特征在于所述导向部件由金属构成，且此导向部件用焊接固定在所述定子部上。

3.根据权利要求1所述电动机，其特征在于在所述导向部件的周边缘上形成法兰部，同时在所述加压构件上形成为向此法兰部接合的接合部，通过该产部与所述法兰部接合所述加压构件被固定。

4.根据权利要求1或2所述电动机，其特征在于所述导向部内径与所述定子部圆筒形内周面的内径相等。

5.根据权利要求1或2所述电动机，其特征在于所述加压构件由经常与所述轴承体接触、对此轴承体弹性加压的板弹簧部以及此板弹簧部被切起的平板部构成。

6.根据权利要求5所述电动机，其特征在于在所述导向构件上形成与所述平板部接触限制、所述导向构件沿轴向移动量的移动限制突起部。

7.根据权利要求5所述电动机，其特征在于在所述导向部上具有为使所述板弹簧部逃逸的逃逸部用此逃逸部使所述板弹簧部不与所述导向部接触，而经常与所述轴承体接触、对此轴承体弹性加压。