(57)【要約】【課題】高性能なステッピングモータを提供すること。【解決手段】ヨーク２０は、複数の磁極歯２０ａと、切り欠き部２０ｂを有している。軸受部材１７は、中心にシャフト１０が挿貫される穴を有する２段の円盤状部材であり、小径部１７と大径部１７ｂとを備える。小径部１７ａには、かしめ用縁部１７ｃが設けられ、ヨーク２０の切り欠き部２０ｂのそれぞれに、軸受部１７のかしめ用縁部１７ｃが挿入された状態で、軸受部材１７のかしめ用縁部１７ｃを治具を用いてかしめることにより、かしめ用縁部１７ｃと大径部１７ｂとの間に、ヨーク２０の底部が挟まれ、軸受部材１７がヨーク２０にしっかりと固定される。【選択図】  図２
2004336841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定されたロータマグネットと、
小径部と大径部とを有し、前記回転軸を支持する軸受部材と、
前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯と、前記軸受部材の前記小径部が挿入される開口を有する底板と、を備えるヨークと、
を有するステッピングモータであって、
前記軸受部材の前記小径部は前記底板の前記開口に嵌合するとともに半径方向外方にかしめられたことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記小径部は、前記ヨークの前記磁極歯間において前記底板をかしめ固定するためのかしめ用縁部を有す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。
【請求項３】
前記底板は、前記大径部とかしめられた前記小径部との間で狭持される舌片部を備えてい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。
【請求項４】
前記大径部が前記ヨークの前記開口を封止する大きさを有す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。
【請求項５】
前記軸受部材は、含浸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。
【請求項６】
前記軸受部材は、ボール軸受と該ボール軸受を嵌合するための軸受ホルダとを含む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。
【請求項７】
回転軸と、
前記回転軸に固定されたロータマグネットと、
前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯を備えるヨークと、
前記回転軸を支持する軸受部材と、
を備え、
前記軸受部材は、
前記ヨークの端部の開口に挿入される小径部と、
前記小径部が前記開口に挿入された状態で、前記開口を封止する大径部と、
を有することを特徴とするステッピングモータ。
【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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステータは、モータケースの内壁に接着されており、軸受はモータケースに取付けられていた。（例えば、特許文献１〜３参照）。図１１は、そのような従来のステッピングモータの断面図である。図１１において、ロータマグネット１０７と同軸に巻かれたコイル１０５ａ、１０５ｂに印加されるパルス電圧により、ヨーク１０４ａ，１０４ｂ，１０８ａ，１０８ｂの磁極歯に磁界が発生する。この磁界と、多極着磁されたロータマグネット１０７の磁界により駆動力が発生し、シャフト１０１及びロータマグネット１０７が一体として回転する。
【０００３】
ヨーク１０４ａには、モータ固定ステー１０３が固定されており、モータ固定ステー１０３には、軸受部材１０２ａが圧入固定されている。一方、ヨーク１０４ｂには、円盤状の軸受取付部材１０６が固定されており、軸受部材１０２ｂが、この軸受取付部材１０６に対してやはり圧入固定されている。そして、シャフト１０１は、これらの軸受部材１０２ａ，１０２ｂによって支持されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−０９８５２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−０８４６６３号公報
【特許文献３】
特開平０２−２１８０７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のステッピングモータの構成では、軸受部材を取付けるためだけに軸受取付部材１０６が用いられており、この軸受取付部材１０６の厚みの分だけ、モータの全長が長くなっていた。言換えれば、この軸受取付部材１０６があることによって、モータ全長に対する磁気回路の割合が小さくなっていた。また、この軸受取付部材１０６の分だけ部品点数が多くなり、更に、ヨーク１０４ｂに軸受取付部材１０６を固定するために工数が多くなり、モータの生産性向上を妨げていた。
【０００６】
これらの問題を解決するため、軸受部材１０２ｂを直接ヨーク１０４ｂに取付ける方法が考えられる。しかし、単純に軸受部材１０２ｂをヨーク１０４ｂに圧入する構成では、軸受部材１０２ｂとヨーク１０４ｂとの間に高い嵌め合い精度が要求され、シャフトの芯出しのためにも、軸受部材及びヨークについて、高い加工精度が要求される。これにより、モータ全体としての生産性の向上が妨げられる。また、圧入による固定方法では、衝撃や熱によって軸受部材がゆるみやすく、脱落が起る可能性が比較的高いため、耐久性及び信頼性に問題があった。
【０００７】
また、一方、従来の軸受部材を単純にヨークに取付ける方法では、ヨークの開口が封止できず、モータ内に埃や塵が侵入しやすく、やはり耐久性及び信頼性に問題があった。
【０００８】
本発明は従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その１つの目的は、軸受取付部材を無くして小型化を実現でき、かつ生産性が高く、耐久性及び信頼性に優れた高性能なステッピングモータを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、軸受取付部材を無くして小型化を実現でき、かつモータ内へのゴミの侵入を防止して耐久性及び信頼性に優れた高性能なステッピングモータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るステッピングモータは、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータマグネットと、小径部と大径部とを有し、前記回転軸を支持する軸受部材と、前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯と、前記軸受部材の前記小径部が挿入される開口を有する底板と、を備えるヨークと、を有するステッピングモータであって、前記軸受部材の前記小径部は前記底板の前記開口に嵌合するとともに半径方向外方にかしめられたことを特徴とする。
【００１１】
前記小径部は、前記ヨークの前記磁極歯間において前記底板をかしめ固定するためのかしめ用縁部を有することを特徴とする。
【００１２】
前記底板は、前記大径部とかしめられた前記小径部との間で狭持される舌片部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
前記大径部が前記ヨークの前記開口を封止する大きさを有することを特徴とする。
【００１４】
前記軸受部材は、含浸軸受であることを特徴とする。
【００１５】
前記軸受部材は、ボール軸受と該ボール軸受を嵌合するための軸受ホルダとを含むことを特徴とする。
【００１６】
上記他の目的を達成するため、本発明に係る他のステッピングモータは、回転軸と、前記回転軸に固定されたロータマグネットと、前記ロータマグネットの外周面を取り囲む複数の磁極歯を備えるヨークと、前記回転軸を支持する軸受部材と、を備え、前記軸受部材は、前記ヨークの端部の開口に挿入される小径部と、前記小径部が前記開口に挿入された状態で、前記開口を封止する大径部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素の相対配置、数値等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態としてのステッピングモータ１の縦断面図である。図１において、ステッピングモータ１は、ヨーク１３とヨーク１６がコイル巻き線（ボビン）１４を図中上下方向から挟み込むことによって構成される第１ステータと、ヨーク１８とヨーク２０がコイル巻き線１９を図中上下方向から挟み込むことによって構成される第２ステータとを含む。そして、第１ステータと第２ステータが連続的に配置され、２相の磁界を形成する。
【００１９】
ヨーク１３、１６、１８、２０の磁極歯に対向するように外周を多極着磁されたロータマグネット１５がシャフト１０に固定されており、磁極歯からの磁力を受けてシャフト１０ごと回転する。
【００２０】
ヨーク１３の上面には、モータ固定ステー１２が固定されており、モータ固定ステー１２には、軸受け部材１１がかしめ固定されている。
【００２１】
一方、ヨーク２０の底部には、軸受部材１７が直接嵌め込まれ、かしめ固定されている。
【００２２】
また、軸受部材１１とロータマグネット１５との間、及び、ロータマグネット１５と軸受部材１７との間には、スペーサ２１，２２が設けられている。
【００２３】
図２は、ヨーク２０と軸受部材１７との組立て工程を示す図である。図２中でヨーク２０は、一部破断斜視図となっている。図２に示すように、ヨーク２０は、複数の磁極歯２０ａを備え、それらの磁極歯２０ａ同士の間には、磁極歯２０ａを曲げたり絞り加工を加えたりする際の応力を逃すための切り欠き部２０ｂを有している。ここでは、例として、ヨーク２０に磁極歯２０ａと切り欠き部２０ｂとがそれぞれ５つずつ設けられているものとする。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、磁極歯２０ａ及び切り欠き部２０ｂは、他の数だけ設けられてもよい。
【００２４】
また、軸受部材１７は、中心にシャフト１０が挿貫される穴を有する２段の円盤状部材であり、小径部１７ａと大径部１７ｂとを備える。この軸受部材１７は、一体物であって、潤滑剤を含浸することのできる含浸部材からなる。ここでは含浸部材からなる軸受を含浸軸受と称するものとする。
【００２５】
また、小径部１７ａには、ヨーク２０の切り欠き部２０ｂと対応する位置に、対応する形状のかしめ用縁部１７ｃが設けられている。ここでは、切り欠き部２０ｂが５つ設けられていることとしたので、かしめ用縁部１７ｃも５つ設けられている。
【００２６】
切り欠き部２０ｂの内径は、軸受部材１７のかしめ用縁部１７ｃの外径よりも若干大きく形成されている。また、ヨークの底板の厚みは、小径部１７ａの厚みよりも薄く形成されている。
【００２７】
図３は、ヨーク２０に軸受部材１７を嵌め込んだ状態を図２の上方から見た図である。図３に示すように、ヨーク２０の切り欠き部２０ｂのそれぞれに、軸受部１７のかしめ用縁部１７ｃが挿入される。この状態で、軸受部材１７のかしめ用縁部１７ｃを治具を用いてかしめることにより、このかしめ用縁部１７ｃと大径部１７ｂとの間に、ヨーク２０の底部（特に切り欠き部２０ｂ）が挟まれ、軸受部材１７がヨーク２０にしっかりと固定されれる。なお、軸受部材１７の小径部１７ａは、ヨーク２０に設けられた開口としての切り欠き部２０ｂに対し、シャフト１０の芯だしを実現できる精度をもって嵌合している。ただし、かしめ固定を前提としているため、ここでの嵌め合いは、小径部１７ａをヨーク２０に圧入する場合に比べ、ある程度許容差を緩くすることも可能である。
【００２８】
図４は、軸受部材１７のかしめの様子を説明するための図であり、図３の軸受部材の中心を通るＡ−Ａ断面の一部を示す図である。図４（ａ）のように、ヨーク２０の開口に軸受部材１７の小径部１７ａが挿入された状態で、治具３０により、図中上方から小径部１７ａ上面を押圧すると、かしめ用縁部１７ｃが変形して、半径方向外方にかしめられ、ヨーク２０の底板が、かしめられた小径部１７ａと大径部１７ｂとの間で狭持される。
【００２９】
また、大径部１７ｂは、ヨーク２０の開口を封止する大きさを有しており、異物がモータ内部に侵入することを防止している。
【００３０】
以上のように本実施形態によれば、ヨークに直接軸受部材を固定する構成にしたので、従来のような軸受取付部材が必要なくなり、部品点数の削減及びモータ全長の短縮、ひいては、モータ全長に対する磁気回路部の長さ拡大を図ることができる。また、ヨークに対して軸受部材をかしめ固定するので、軸受部材とヨークの加工精度を比較的低くすることができる。また、衝撃や熱で軸受部材がヨークから脱落することを防止することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態としてのステッピングモータについて説明する。図５（ａ）は、本実施形態に係るステッピングモータの縦断面図である。本実施形態に係るステッピングモータは、上記第１実施形態と比べて、最も下側のヨーク４０の形状及び下側の軸受部材４１の形状のみが異なる。したがってここでは、上記第１実施形態と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
軸受部材４１は、中心にシャフト１０が挿貫される穴を有する２段の円盤状部材であり、小径部４１ａと大径部４１ｂとを備える。小径部４１ａには、上記第１実施形態のような形状のかしめ用縁部は設けられておらず、単純な円筒形状となっている。図５（ｂ）は軸受部材４１の斜視図である。図のように、小径部４１ａには、その上面に、外周に沿って、かしめ用の溝が設けられている。
【００３３】
これに対し、ヨーク４０は、その底部において、磁極歯４０ｂの間の位置に、半径方向内方に突出した舌片４０ａを備えている。ヨーク４０の舌片４０ａに対し、軸受部材４１の小径部４１ａがかしめられることにより、軸受部材４１は、モータケースを兼ねたヨーク４０に固定されることになり、シャフト１０をモータ中心に軸支することが可能となる。
【００３４】
図６は、ヨーク４０のみを取りだして、磁極歯４０ｂのある付近で軸に対して垂直に切った断面図である。この断面図は、図５の上側から見た図となっている。また、図７は、ヨーク４０の一部破断斜視図である。
【００３５】
本実施形態では、例として、５本の磁極歯４０ｂの間に、５つの舌片４０ａを有するヨーク４０について示している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、磁極歯及び舌片の数は４つ以下であっても良いし、６つ以上であっても良い。また、磁極歯と舌片の数が異なるものであっても良い。
【００３６】
図８は、図６のＢ−Ｂ断面図であり、舌片４０ａに対して、軸受部材４１が嵌め込まれる様子を示したものである。図８（ａ）に示すように、舌片４０ａの内径は、軸受部材４１の小径部４１ａの外径よりも若干大きく形成されている。また、舌片４０ａの厚みは、小径部４１ａの厚みよりも薄く形成されている。これにより、図８（ａ）のように、軸受部材４１の小径部４１ａをヨーク４０の開口に挿入し、治具４２により、小径部４１ａの上面を押圧すれば、図８（ｂ）のように、軸受部材４１がヨーク４０にかしめ固定される。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態に係るステッピングモータは、上記第１、第２実施形態と比べると、軸受部材が汎用の軸受と軸受ホルダとの組合せで構成される点において異なる。
【００３９】
図９は、本発明の第３実施形態としてのステッピングモータの断面図である。図９において、軸受部材１７が、汎用の滑り軸受け５１と軸受けホルダ５２とから構成されている点で、上記第１実施形態と異なる。
【００４０】
その他の構成はほぼ第１実施形態と同様であるため、同じ構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
滑り軸受け５１は、モータ組み立てに先立ち、予め軸受けホルダ５２に圧入固定しておき、一体の軸受部材１７としてヨーク２０に嵌め込み、かしめ固定する。
【００４２】
本実施形態によれば、汎用の滑り軸受け５１を使用することが可能になる。これにより、上記第１実施形態の効果に加え、より一層モータの生産性を向上させることができる。なお、ここで滑り軸受５１として、含浸軸受を使えば、メンテナンスや耐久性の面からより好適である。
【００４３】
なお、図１０に示すように、ボールベアリング６１を軸受けホルダ５２に圧入固定して軸受部材１７を構成してもよい。この場合には、他端の軸受部材もボールベアリング６２を使用した構成にすればバランスが良くなる。
【００４４】
このようにすれば、上記第１実施形態の効果に加えて、より高精度で耐久性に優れた軸受けを有するモータを提供できる。
【００４５】
（第４の実施形態）
上記実施形態では、軸受部材とヨークとをかしめ固定した上で、軸受部材の大径部によってヨークの開口を封止しているが、軸受部材とヨークとをかしめ固定しなくても、軸受部材の大径部によってヨークの開口が封鎖されることは言うまでもない。
【００４６】
したがって、本発明は、その第４実施形態として、軸受部材がヨークの開口に対してかしめ固定以外の方法で嵌合しており、かつ、軸受部材の大径部がヨークの開口を封止している構成を取りうる。これにより、本実施形態では、異物がモータ内部に侵入することを防止できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、高性能なステッピングモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るヨーク及び軸受部材の組立て図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るヨーク及び軸受部材の上面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るヨークと軸受部材とのかしめ固定を説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るヨークの断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るヨークの斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るヨークと軸受部材とのかしめ固定を説明する図である。
【図９】本発明の第３実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態としてのステッピングモータの断面図である。
【図１１】従来の振動ステッピングモータの断面図である。
【符号の説明】
１０：シャフト
１５：ロータマグネット
１３，１６、１８、２０、４０：ヨーク
１４、１９：コイル巻き線
１１、１７、４１：軸受部材
【図１】
2004336841.tif 000003
【図２】
2004336841.tif 000004
【図３】
2004336841.tif 000005
【図４】
2004336841.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004336841.tif 000009
【図８】
2004336841.tif 000010
【図９】
2004336841.tif 000011
【図１０】
2004336841.tif 000012
【図１１】
2004336841.tif 000013