JPH0698523A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単かつ安価な組立で、シャフトに適切なス
ラスト予圧を負荷することができると共に、バネ性能を
良好に維持することができるステッピングモータを提供
する。 【構成】 ロータ３７から上記フレーム３２へと延出さ
れたシャフト３８が上記フレーム３２のステータ３５側
部に装着された中間軸受３４ａ内に挿通されると共にそ
の一端部がスラスト軸受３４ｂに当接されて回転自在に
支承され、その他端部がスラストバネ４２に当接されて
スラスト予圧が負荷されたステッピングモータ３１にお
いて、上記中間軸受３４ａをフレーム３２に溶接固定Ｗ
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータに係
り、特にロータから延出されたシャフトのスラスト予圧
負荷構造を改良したステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＯＡ機器やビデオカメラのズー
ムレンズ，フォーカスレンズの駆動手段としては、ステ
ッピングモータが採用されている。これは、ステッピン
グモータがディジタル信号により位置制御や速度制御を
容易に成し得、かつ安価で小型化も容易であるという特
性を有するからである。

【０００３】図９は、従来のＰＭ型ステッピングモータ
の一例を示すものである。図示されているように、ステ
ッピングモータ１のフレーム２は、当該モータの軸方向
に延出されており、その軸方向断面はコ字状を呈してい
る。このフレーム２の軸方向一端部には、有底筒体状を
呈するケース体３が取り付けられている。

【０００４】また、このケース体３内には、円筒体状を
呈するヨークアセンブリ４（ステータ）が収納されてい
る。このヨークアセンブリ４は、例えば、４組の極歯ヨ
ークを樹脂により一体成形して形成されている。そし
て、このヨークアセンブリ４には、例えば、２個のコイ
ル５ａ，５ｂが形成され、その外周は上記ケース体３に
より覆われている。

【０００５】さらに、このヨークアセンブリ４内には、
シャフト６の基端部側の外周上にマグネット７が取り付
けられて成るロータ８が配設されている。マグネット７
の周囲には、上記ヨークアセンブリ４の内周面との間に
所定のギャップＧが設けられている。従って、上記コイ
ル５ａ，５ｂに流す電流を順番に切り換えることによ
り、発生する回転磁界によって上記シャフト６が回転さ
れることになる。このシャフト６はロータ８から上記フ
レーム２へと延出されており、該シャフト６の延出側外
周部にはリードスクリュー６ａが形成されている。そし
てシャフト６は、そのリードスクリュー６ａの両端部で
軸受９ａ，９ｂにより、回転自在に支承されている。

【０００６】これら軸受９ａ，９ｂは、上記フレーム２
の軸方向両端部に装着されている。上記シャフト６の基
端部側を支承する軸受９ａは、円筒体状を呈するメタル
軸受によって形成されている。即ち、上記シャフト６
は、メタル軸受９ａ内に回転自在に挿通されている。一
方、上記シャフト６の延出端部を支承する軸受９ｂは、
ピポット軸受によって形成されている。

【０００７】そして、上記シャフト６のリードスクリュ
ー６ａには連結部１１のギア部１１ａ，１１ｂが噛合し
ており、当該シャフト６の回転により連結部１１が上記
軸方向に移動するようになっている。そして、上記フレ
ーム２には、この連結部１１の移動を案内すべく上記シ
ャフト６に沿ってサブガイド軸１２が掛け渡され、その
挿通部がフレーム２に接着固定されている。

【０００８】また、上記シャフト６の基端部にはスラス
ト受け１３が当接され、スラストバネ１４を介して押え
板１５で上記ケース体３の開口部を閉成することによ
り、スラスト予圧がケース体３内で負荷されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のステ
ッピングモータ１にあっては、上記シャフト６に適切な
スラスト予圧を負荷するためには、フレーム２，軸受９
ａ，９ｂ，ケース体３，ヨークアセンブリ４及びロータ
８等の各部品単位の寸法精度を厳しく設定する必要があ
り、その製造・組立コストが増大するという問題があっ
た。

【００１０】また、上記ケース体３内でスラスト受け１
３と押え板１５との間に介設されるスラストバネ１４の
バネ定数を小さく設定し、その変位量を大きく取るとい
う対応策もあるが、これによると組立時の据付け性（据
わり）が悪くなり、又、衝撃が加わった時にスラストバ
ネ１４のバネ性能が減退するという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、上記課題に鑑み、簡単か
つ安価な組立で、シャフトに適切なスラスト予圧を負荷
することができると共に、バネ性能を良好に維持するこ
とができるステッピングモータを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
るステッピングモータによれば、モータの軸方向に延出
されたフレームと、このフレームの軸方向一端部側に配
置された筒体状のステータと、該ステータ内に配設され
たロータと、このロータから延出されたシャフトとを備
えており、このシャフトが上記フレームのステータ側部
に装着された中間軸受内に挿通されると共にその一端部
がスラスト軸受に当接されて回転自在に支承され、その
他端部がスラストバネに当接されてスラスト予圧が負荷
されたステッピングモータにおいて、上記フレームに中
間軸受を溶接固定したことにより、達成される。

【００１３】上記構成において、好ましくは、上記中間
軸受が、焼結メタル軸受からなるものである。

【００１４】また、好ましくは、上記溶接が、レーザ溶
接にてなされるものである。

【００１５】さらに、好ましくは、上記ステータがフレ
ームに当接しないように構成されている。

【００１６】

【作用】上記構成によれば、上記ロータのシャフトは、
スラスト軸受と中間軸受とによって回転自在に支承され
ている。また、このシャフトの一端部はスラスト軸受に
当接され、その他端部はスラストバネに当接されてい
る。即ち、このスラストバネによりシャフトにスラスト
予圧が負荷される。さらに、中間軸受は上記フレームの
ステータ側部に装着されており、該中間軸受はフレーム
に溶接固定されている。従って、中間軸受のフレームか
らのズレが防止され、且つ、上記シャフトの一端部がス
ラスト軸受に当接されて位置決めされることにより、組
立が簡単になり、シャフトに適切なスラスト予圧が負荷
されるものである。

【００１７】また、上記中間軸受として焼結メタル軸受
を採用すれば、溶接固定が可能になり、そのサイジング
も容易になり、組立がより簡単になるものである。

【００１８】さらに、上記溶接としてレーザ溶接を採用
すれば、微細な部分への精密な溶接が可能になり、且
つ、溶接部に与える熱影響や材料変形が少なくなるもの
である。

【００１９】そして、上記ステータはフレームに当接し
ておらず、該ステータと軸受組立とは縁切りされてい
る。従って、ステータの組立寸法誤差が上記スラストバ
ネに悪影響を与えることはなく、これによっても組立が
より簡単になり、シャフトに適切なスラスト予圧が負荷
されるものである。

【００２０】また、衝撃が加わっても、上記ステータと
軸受組立とが縁切りされるので、スラストバネには衝撃
負荷が掛かり難く、バネ性能が良好に維持されるもので
ある。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００２２】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本実施例のＰ
Ｍ型ステッピングモータを示すものである。図示されて
いるように、ステッピングモータ３１のフレーム３２
は、当該モータの軸方向がその長手方向となるように延
出されている。このフレーム３２は板金を成形したもの
であり、図２に示されているように、その軸方向断面は
コ字状を呈している。そして、このフレーム３２の軸方
向両端部に位置された折曲げ片３２ａ，３２ｂには、当
該軸方向に芯出しされた装着孔３２ｃ，３２ｄがそれぞ
れ穿設されている。

【００２３】上記軸方向基端側に位置する折曲げ片３２
ａに穿設された装着孔３２ｃには、中間軸受３４ａが装
着されている。この中間軸受３４ａには、例えば、粉末
冶金法により円筒状に焼結成形したメタル軸受を使用す
る。このメタル軸受３４ａは、図１（ａ）及び図２に示
したように、上記フレーム３２に溶接固定Ｗされてい
る。具体的には、メタル軸受３４ａの外周部と上記装着
孔３２ｃの内周部とが、レーザ溶接により溶接固定Ｗさ
れており、図３に示されているように、メタル軸受３４
ａの外周の三箇所に溶接が施されている。

【００２４】一方、上記軸方向基端側に位置する折曲げ
片３２ｂに穿設された装着孔３２ｄには、スラスト軸受
３４ｂが装着されている。このスラスト軸受３４ｂは、
図１（ｂ）に示したように、例えば、凹状に成形された
樹脂軸受を使用する。この樹脂軸受３４ｂの周縁部には
径方向外方に拡径された鍔部３４ｃが設けられており、
この鍔部３４ｃによって上記装着孔３２ｄから樹脂軸受
３４ｂが抜け出るのを防止するようになっている。

【００２５】また、上記フレーム３２の折曲げ片３２ａ
側には、ケース体３３が位置されている。このケース体
３３は、図４（ａ）（ｂ）（ｂ）に示されているよう
に、有底円筒体状を呈している。また、ケース体３３の
底部３３ａには、取付孔３３ｂが設けられている。この
取付孔３３ｂは、後述するロータが通過し得る大きさを
有しており、且つ、これに後述する押え板が取り付けら
れる。

【００２６】さらに、上記ケース体３３内には、図５に
示されているように、円筒体状を呈するヨークアセンブ
リ３５（ステータ）が収納されている。このヨークアセ
ンブリ３５は、例えば、４組の極歯ヨークのインシュレ
ータ部を樹脂により一体成形して形成されている。そし
て、このヨークアセンブリ３５には、例えば、２個のコ
イル３６ａ，３６ｂが形成され、その外周はこれを覆う
ように上述したケース体３３が接着されている。

【００２７】具体的には、ヨークアセンブリ３５は図６
に示すように成形される。まず、図６（ａ）に示されて
いるような４組の極歯ヨーク３５ａに対して、例えば、
図６（ｂ）に示されているように金型Ｋ１，Ｋ２を用い
て保持する。金型Ｋ１は矢印Ａ方向に開閉し、また金型
Ｋ２は矢印Ｂ方向にスライドするように成っている。こ
こで、金型Ｋ１，Ｋ２は、巻線が施されてコイル３６
ａ，３６ｂと成る部分と、後述するロータ３７が挿通さ
れることになる内周面部分とに、樹脂注入スペースＳ
１，Ｓ２が得られるように形成されている。そして、こ
の状態で、アウトサート成形を行う。つまり、所定位置
に設けられた樹脂注入ゲートから樹脂注入スペースＳ
１，Ｓ２に対して樹脂を注入する。これによって、図６
（ｃ）及びその拡大縦断面図である図６（ｄ）に示され
ているように、樹脂注入スペースＳ１に形成される樹脂
層は、コイル巻線に対する絶縁層Ｆ１として形成され
る。一方、樹脂注入スペースＳ２に形成される樹脂層
は、ヨークアセンブリ３５の最内周面Ｆ２として形成さ
れる。このようにアウトサート成形が施された後、図６
（ｅ）（ｆ）に平面図及び断面図に示されているように
端子ピンＰＴを圧入してヨークアセンブリ３５が完成さ
れる。

【００２８】その後、巻線が施されて、図７に示されて
いるように、上記コイル３６ａ，３６ｂが形成されるこ
とになる。このヨークアセンブリ３５の軸方向一内周縁
部には、樹脂によって縮径部３５ｂが形成されている。
この縮径部３５ｂの内径ｄ１は、上記メタル軸受３４ａ
の外径ｄ２と略一致するように形成されている。尚、ヨ
ークアセンブリ３５は、図１（ａ）に示したように、上
記ケース体３３の開口部側がフレーム３２に臨むよう
に、且つ、該ヨークアセンブリ３５が上記折曲げ片３２
ａに当接しないように配置される。

【００２９】そして、このヨークアセンブリ３５内に
は、ロータ３７が配設されている。このロータ３７は、
シャフト３８の基端部側の外周上に複数のマグネット３
９を取り付けて形成されている。具体的には、図８
（ａ）（ｂ）に示されているように、シャフト３８の基
端部側に、２個の円筒状マグネット３９が軸方向に所定
間隔を隔てて芯出し・高さ決めされた後接着固定され、
１２極着磁されている。一方、このシャフト３８の延出
端部は、例えば、切削加工等により、球面等の曲率面Ｒ
を有するように形成されている。また、このシャフト３
８の延出端部の外径は、上記樹脂軸受３４ｂの内径と略
一致するように形成されている。

【００３０】上記マグネット３９の周囲には、上記ヨー
クアセンブリ３５の内周面との間に所定のギャップＧが
設けられている。従って、上記コイル３６ａ，３６ｂに
流す電流を順番に切り換えることにより、発生する回転
磁界によって上記シャフト３８が回転されることにな
る。

【００３１】そして、このシャフト３８はロータ３７か
ら上記フレーム３２へと延出されており、該シャフト３
８の延出側外周部にはリードスクリュー３８ａが形成さ
れている。そしてシャフト３８は、そのリードスクリュ
ー３８ａの両端部で上記メタル軸受３４ａと樹脂軸受３
４ｂにより、回転自在に支承されている。

【００３２】また、上記シャフト３８の延出側にはリー
ドスクリュー３８ａが形成されており、このリードスク
リュー３８ａには連結部４０のギア部４０ａ，４０ｂが
噛合している。そして、上記フレーム３２には、シャフ
ト３８と平行にサブガイド軸４１が挿通されて掛け渡さ
れている。このサブガイド軸４１は、フレーム３２に設
けられている孔部３２ｅ，３２ｆに軽圧入され、接着剤
により固定されている。また、このサブガイド軸４１
は、上記連結部４０に挿通されている。従って、シャフ
ト３８の回転に伴って、連結部４０はサブガイド軸４１
に沿って案内され、軸方向にリードスクリュー３８ａ上
をスライド移動されることになる。尚、図１中４０ｃ
は、ギヤ部４０ａ，４０ｂとリードスクリュー３８ａの
噛合状態を良好に保つために取り付けられているバネ材
である。

【００３３】上記連結部４０は、ステッピングモータ３
１によって駆動される可動部と連結される部分である。
例えば、ビデオカメラに本実施例のステッピングモータ
３１が装備される場合には、この連結部４０にレンズホ
ルダーが連結され、ズームレンズやフォーカスレンズを
移動させるものである。

【００３４】さらに、上記シャフト３６の基端部には、
図１（ａ）に示したように、スラストバネ４２が当接さ
れ、スラスト受け４３を介して押え板４４で上記ケース
体３３の取付孔３３ｂを閉成することにより、スラスト
予圧がケース体３３内で負荷されている。

【００３５】次に、上記実施例のステッピングモータの
組立手順を説明しながら、その作用を述べる。まず、図
１（ｂ）に示したように、上記フレーム３２に穿設され
た装着孔３２ｄ内に、樹脂軸受３４ｂを軽圧入する。ま
た、図２に示したように、上記フレーム３２に穿設され
た装着孔３２ｃ内に、メタル軸受３４ａを装着する。

【００３６】次に、ヨークアセンブリ３５を上記フレー
ム３２の軸方向基端部側に配置し、該ヨークアセンブリ
３５の縮径部３５ｂ内に上記メタル軸受３４ａを挿入す
る。この時、ヨークアセンブリ３５は、図１（ａ）に示
したように、上記ケース体３３の開口部側がフレーム３
２に臨むように、且つ、該ヨークアセンブリ３５が上記
折曲げ片３２ａに当接しないように配置される。尚、ヨ
ークアセンブリ３５には、予めケース体３３が接着され
ており、これによりその外周部が覆われている。

【００３７】そして、図５に示したように、スラストバ
ネ４２の受面Ｘを基準とし、この基準面Ｂから上記フレ
ーム３２の折曲げ片３２ｂまでの全長Ｌを定める。ま
た、上記メタル軸受３４ａ及び樹脂軸受３４ｂの内径Ｄ
１，Ｄ２を基準とし、上記ヨークアセンブリ３５の最内
周面Ｆ２の内径Ｄ３と芯出しを行い、これらが同軸上に
位置するように設定する。この状態で、図１（ａ）及び
図３に示したように、上記フレーム３２にメタル軸受３
４ａを三方向からレーザ溶接により溶接固定Ｗする。こ
のようにレーザ溶接を使用すれば、微細な部分に精密な
溶接を行うことができ、且つ、溶接部に与える熱影響や
材料変形を少なくすることができる。また、本実施例は
中間軸受３４ａとして焼結メタル軸受を使用しているの
で、溶接固定を行うことができ、そのサイジングも容易
で、組立をより簡単に行うことができるものである。

【００３８】その後、ヨークアセンブリ３５内に、ケー
ス体３３の取付孔３３ｂを通過させてロータ３７を配置
する。このロータ３７のシャフト３８は上記メタル軸受
３４ａに挿通され、その延出端部は上記樹脂軸受３４ｂ
に当接される。従って、上記フレーム３２の折曲げ片３
２ａ，３２ｂにそれぞれ装着されたメタル軸受３４ａ，
樹脂軸受３４ｂが、上記シャフト３８に形成されたリー
ドスクリュー３８ａの両端部を回転自在に支承すること
になる。尚、上記シャフト３８の延出端部は球面等の曲
率面Ｒを有するように形成されているので、該曲率面Ｒ
が上記スラストバネ４３と接触することになり、上記シ
ャフトの回転が円滑になるものである。

【００３９】次に、上記シャフト３６の基端部に、図１
（ａ）に示したように、スラストバネ４２が当接させ、
スラスト受け４３を介して押え板４４で上記ケース体３
３の取付孔３３ｂを閉成する。即ち、このスラストバネ
４２により、ケース体３３内でシャフト３８にスラスト
予圧が負荷される。

【００４０】また、上記サブガイド軸４１を連結部４０
に挿通させながら上記フレーム３２に挿通させ、その挿
通部をフレーム３２に接着固定する。また、連結部４０
のギア部４０ａ，４０ｂを上記シャフト３８のリードス
クリュー３８ａに噛合させて上記ステッピングモータ３
１が完成する。尚、リードスクリュー３８ａには、グリ
ースを塗布する。

【００４１】上述したように、フレーム３２にメタル軸
受３４ａを溶接固定Ｗすることにより、メタル軸受３４
ａのフレーム３２からのズレが防止され、且つ、上記シ
ャフト３２の一端部が樹脂軸受３４ｂに当接されて位置
決めされることにより、組立が簡単になり、シャフト３
８に適切なスラスト予圧が負荷されるものである。

【００４２】さらに、上記ヨークアセンブリ３５は上記
フレーム３２の折曲げ片３２ａに当接しておらず、該ヨ
ークアセンブリ３５と軸受組立とは縁切りされている。
従って、ヨークアセンブリ３５の組立寸法誤差が上記ス
ラストバネ４２に悪影響を与えることはなく、これによ
っても組立がより簡単にすることができる。従って、シ
ャフトに適切なスラスト予圧を負荷することができ、ス
ラスト予圧のバラツキがなく、低損失で安定した回転を
得ることができる。また、例え衝撃が加わっても、上記
ヨークアセンブリ３５と軸受組立とが縁切りされている
ので、スラストバネ４２には衝撃負荷が掛かり難いの
で、スラストバネのバネ性能を良好に維持することがで
きるものである。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るステッ
ピングモータによれば、組立が簡単かつ安価であり、シ
ャフトへの適切なスラスト予圧の負荷を容易に行うこと
ができ、これにより低損失で安定した回転を得ることが
できる。また、スラストバネのバネ性能を良好に維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステッピングモータの一実施例を
示し、（ａ）はその一部破断平面図、（ｂ）はその要部
縦断面図、（ｃ）はその左側面図。

【図２】本実施例のステッピングモータのフレームに中
間軸受を装着した状態を示す縦断面図。

【図３】本実施例のステッピングモータの中間軸受とフ
レームとの溶接状況を示す説明図。

【図４】本実施例のステッピングモータのケースを示
し、（ａ）はその左側面図、（ｂ）はその正面図、
（ｃ）はその右側面図。

【図５】本実施例のステッピングモータの部品位置決め
状態を示す縦断面図。

【図６】本実施例のステッピングモータのヨークアセン
ブリの成形方法及び構造を示し、（ａ）は４組の極歯ヨ
ークの分解斜視図、（ｂ）は金型による保持状態の縦断
面図、（ｃ）は樹脂層成形状態の斜視図、（ｄ）樹脂層
成形状態の拡大縦断面図、（ｅ）は完成したヨークアセ
ンブリの平面図、（ｆ）は完成したヨークアセンブリの
縦断面図。

【図７】本実施例のステッピングモータのヨークアセン
ブリのコイル取付状態を示す縦断面図。

【図８】本実施例のステッピングモータのロータを示
し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその斜視図。

【図９】従来のステッピングモータの一例を示す縦断面
図。

【符号の説明】

３１ ステッピングモータ ３２ フレーム ３３ ケース体 ３４ａ 中間軸受（メタル軸受） ３４ｂ スラスト軸受（樹脂軸受） ３５ ヨークアセンブリ（ステータ） ３７ ロータ ３８ シャフト ４２ スラストバネ Ｗ 溶接固定

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの軸方向に延出されたフレーム
   と、該フレームの軸方向一端部側に配置された筒体状の
   ステータと、該ステータ内に配設されたロータと、該ロ
   ータから延出されたシャフトとを備えており、 このシャフトが上記フレームのステータ側部に装着され
   た中間軸受内に挿通されると共にその一端部がスラスト
   軸受に当接されて回転自在に支承され、その他端部がス
   ラストバネに当接されてスラスト予圧が負荷されたステ
   ッピングモータにおいて、 上記フレームに中間軸受を溶接固定したことを特徴とす
   る、ステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記中間軸受が、焼結メタル軸受である
   ことを特徴とする、請求項１に記載のステッピングモー
   タ。
3. 【請求項３】 前記溶接が、レーザ溶接であることを特
   徴とする、請求項１または請求項２に記載のステッピン
   グモータ。
4. 【請求項４】 前記ステータがフレームに当接しない構
   成としたことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のい
   ずれかに記載のステッピングモータ。