JPH0386055A - Ｐｍ形ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、フロッピーディスク駆動装置の磁気ヘッド送
り用などに使用されるＰＭ（パーマネントマグネット）
形のステッピングモータに係わり、特にロータを改良し
たＰＭ形ステッピングモータに関する。

［従来の技術］ 第８図に示す従来のＰＭ形ステッピングモータは、二組
のステータ１，２を備えている。これらのステータ１，
２は、巻線３が巻き付けられた巻枠４に、この巻枠４の
胴部内面に沿って嵌合する櫛歯状突極５ａを有した端部
ヨーク５、およびこの端部ヨーク５と同様な櫛歯状突極
６ａを有した中間ヨーク６を組み合わせてなる。突極５
ａ。

６ａは互い違いに入り込んで巻枠４の胴部４ａの内面に
沿って配設されている。

これら二組のステータ１，２は、その中間ヨーク６同志
を重ね合わせて、モータフレーム７内に収められている
。モータフレーム７は、端部ヨーク５と一体に設けられ
て巻枠４を覆う外周筒部５ｂの先端部同志を突き当てて
溶接止めするとともに、一方の端部ヨーク５にフレーム
カバー８を溶接止めするとともに、他方の端部ヨーク５
にモータ取付は板９を溶接止めして形成されている。

フレームカバー８とモータ取付は板９との中央部には軸
受１０が夫々取付けられている。モータ取付は板９はフ
レームカバー８よりも大形であるとともに、この取付は
板９は図示しないモータ取付は部に取付けられるように
なっている。

二組のステータ１，２の内側にはロータ１１が配設され
ている。第８図および第９図に示すようにロータ１１は
、ロータ軸１２の中間部外周にロータマグネット１３を
嵌合して形成されている。ロータ軸１２は太さが一定の
軸であり、Ｓ　Ｕ　Ｓ　３０３等の非磁性材料から形成
されている。

したがって、ロータマグネット１３の内径はロータ軸１
２の外径に等しい。

ロータマグネット１３の外周部には、径方向に沿って相
異なる極性の磁極が交互に設けられており、各磁極はロ
ータマグネット１３の軸方向に沿い帯状に形成されてい
る。このロータマグネット１３の外周部は、二組のステ
ータ１．２の内周面に近接して対向されている。

ロータ１１はモータフレーム７に回転自在に支持されて
いる。この支持は、上記一対の軸受１０にロータ軸１２
を支持させることによってなされている。そして、ロー
タ軸１２のモータ取付は板９を貫通した一端部には図示
しない負荷が接続されるようになっている。

また、第１０図は従来のＰＭ形ステッピングモータの他
の例を示している。この従来例を説明するに、第８図お
よび第９図を参照して説明した上記従来の一例のものと
、同様な構成については同一符号を付して、その説明を
省略し、上記−例を具なる点のみを説明する。上記−例
との相違点は、ロータ１１を軸方向に付勢する予圧手段
を有している点である。

つまり、モータ取付は板９から遠い方に配置されるステ
ータ２の端部ヨーク５には、例えば板ばねからなる予圧
ばね１５を挟んでフレームカバー１６が溶接止めされて
いる。フレームカバー１６は予圧ばね１５を覆っている
とともに、予圧ばね１５はロータ軸１２のフレームカバ
ー１６側の端面に対向している。予圧ばね１５にはばね
部１７が切り起こされている。

また、ロータ軸１２のフレームカバー９側の端面には、
鋼球取付は穴１８が形成されており、この穴１８には鋼
球１９が固定されている。鋼球１９は上記ばね部１７に
接触しており、この接触部を介してロータ１１はばね部
１７の弾性力で第１０図中左方向に付勢（予圧）されて
いる。

したがって、ロータ１１は、モータ取付は板９に固定さ
れた軸受１０と上記ばね部１７と鋼球１９との接触部と
を介してモータフレーム７に回転自在に支持されている
。なお、この従来例に示したモータは磁気ヘッドを駆動
するために使用されるもので、第１０図において軸受１
０よりも左側に位置される軸部分にはリードスクリュー
溝（図示しない）が設けられて、これにヘッドキャリッ
ジから延びる２本のアームが係合されるようになってい
る。

そして、この例のモータにおいても、そのロータ１１の
ロータ軸１２は太さが一定の軸で形成され、この軸１２
の外周面にロータマグネット１３が嵌合して取付けられ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように第８図および第９図、または第１０図に夫
々示した従来のものは、そのロータ１１のロータ軸１２
が、太さ一定の軸で形成されているために、モータフレ
ーム７の外径が大きく、したがってステータ１，２の内
径が十分に大きＬ）場合に限って、ロータマグネ・ソト
１３を収めるスペースを十分に確保できる。

しかし、モータの径の小形化を促進する場合には、ステ
ータ１，２の内径が小さくなることに伴って、その内側
にロータマグネット１３を収めるるスペースも小さくな
るから、第８図および第１０図に示すようにロータ軸１
２の外周に嵌着されるロータマグネット１３の厚みが薄
くなってしまう。

そして、このようにロータマグネ・ソト１３が薄肉にな
ると、その磁極の表面磁束の強さが低下して、モータの
性能が悪くなる。したがって、従来のモータでは小径化
することが難しいという問題があった〇 本発明の目的は、モータ性能の低下を招くことなく、径
を小さくできるＰＭ形ステッピングモータを得ることに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のＰＭ形ステッピン
グモータにおいては、ロータを、ステータの内側に対向
位置する部分に形成された小径部を有するロータ軸と、
前記小径部に嵌合して取付けられたロータマグネットと
を備えて形成したものである。

また、モータの軸方向長さを長くすることなく上記目的
を達成するために、ロータを、ステータの内側に対向位
置する部分に形成された小径部を有するロータ軸と、前
記小径部の先端面を覆って小径部に嵌合して取付けられ
たロータマグネットとを備えて形成するとともに、この
ロータマグネットの小径部先端を覆ったカバー端部に、
ロータを軸方向に予圧する予圧ばねと対向する鋼球取付
は穴を設け、この取付は穴内に予圧ばねに接する鋼球を
固定するとよい。

また、同様にモータの軸方向長さを長くすることなく上
記目的を達成するために、ロータを、ステータの内側に
対向位置する部分に形成されるとともに先端部が半球状
部に形成された小径部を有するロータ軸と、前記小径部
よりも短く形成されて小径部に嵌合して取付けられたロ
ータマグネットとを備えて形成するとともに、小径部の
ロータマグネットより突出された先端半球状部を、ロー
タを軸方向に予圧する予圧ばねに接触させてもよい。

［作用］ 本発明においては、ロータ軸に設けた小径部にロータマ
グネットを嵌合して取付けたから、このマグネットの内
径がロータ軸の外径よりも小さくなり、例えロータマグ
ネットの外径がロータ軸よりもわずかしか大きくなくて
も、ロータマグネットの径方向の肉厚を大きく確保でき
る。

また、ロータ軸の小径部に嵌合して取付けられたロータ
マグネットのカバー端部に設けた鋼球取付は穴に鋼球を
固定した構成においては、鋼球を固定するための部分を
、ロータマグネットの一端部に連ねてロータ軸の端部に
形成する必要がない。

そのため、所定長さのロータマグネットを有するにも拘
らず、ロータを長くする必要がない。　また、ロータ軸
の小径部がロータマグネットを貫通して、その先端半球
状部を予圧ばねに接触させた構成においては、小径部の
先端半球状部が上記鋼球の役割を果たす。そのため、上
記鋼球を不要とできるとともに、ロータマグネットの端
部に強度低下の原因となる穴を設ける必要がないだけで
はなく、ロータ軸に鋼球を取付けるための長さ部分を必
要としない。そのため、所定長さのロータマグネットを
有するにもかかわらず、ロータを長くする必要がない。

［実施例コ 本発明の第１実施例を第１図および第２図を参照して説
明する。この説明にあたり、第８図を参照して説明した
従来例と同様な構成部分には、同従来例と同一の符号を
付してその説明を省略し、第８図に示した従来例と異な
る構成、つまりロータの構成についてのみ以下説明する
。

ロータ２１は、小径部２３を有するロータ軸２２と、ロ
ータマグネット２４とを備えて形成されている。上記軸
受１０に回転自在に支持されるロータ軸２２は、Ｓ　Ｕ
　Ｓ　３０３等の非磁性材により形成されて、この軸２
２の上記ステータ１，２の内側を貫通してこれらに対向
して位置する部分、つまり本実施例の場合にはロータ軸
２２の中央部分に小径部２３が形成されている。

小径部２３は切削などにより形成される。この小径部２
３の軸径は、ロータマグネット２４に必要な表面磁束が
確保できる範囲内で任意に設定できるものであり、その
設定によりロータ２１のイナーシャの凋整も可能にして
いる。

ロータマグネット２４は小径部２３に嵌合して取付けら
れている。このマグネット２４の内径はロータ軸２２の
外径よりも小さく、かつ、ロータマグネット２４の外径
はロータ軸２２の外径と同じかそれよりも大きい。

このロータマグネット２４はそのインジェクション成形
と同時に小径部２３に取付けられる。つまり、ロータマ
グネット２３をインジェクション成形する成形型内に、
予め小径部２３を有するロータｌ’ｄ１２２をインサー
トして置いて、上記成形型の成形空間にロータマグネッ
ト材料を注入してインジェクション成形することにより
、ロータマグネット２４が成形されると同時に、このマ
グネット２４を小径部２３に固定できる。

なお、ロータマグネット２４をコンプレッション成形し
た場合には、第３図および第４図に示すようにしてロー
タ軸２２に取付ければよい。つまり、この場合にロータ
軸２２は、ロータマグネット２４よりも長い小径部２３
が形成された第１軸要素２２ａと、小径部２３の先端部
が嵌入される嵌合穴２５が形成された第２軸要素２２ｂ
とから形成される。そして、ロータマグネット２４を第
３図中矢印Ａ方向に押し込んで、第１軸要素２２ａの小
径部２３にロータマグネット２４の中心穴２４ａを嵌着
した後に、中心穴２４ａから突出された小径部２３の先
端部に第２軸要素２２ｂの嵌合穴２５を第３図中矢印Ｂ
方向に押し込んで嵌着することによって、両軸要素２２
ａ、２２ｂを連結してロータ軸２２を組み立てると同時
に、このロータ軸２２にロータマグネット２４を取付け
る。なお、上記各嵌着は、圧入によりなされるか、また
は接着剤を用いてなされる。

上記構成の第１実施例においては、ロータ軸２２に設け
た小径部２３にロータマグネット２４を嵌合して取付け
たから、このマグネット２４の内径をロータ軸２２の外
径よりも小さくできる。

そのため、モータフレーム７の径を小さくすることに伴
って、第１図および第２図に示すようにロータマグネッ
ト２４の外径がロータ軸２２の外径よりもわずかしか大
きくなくても、ロータ軸２２の外径と小径部２３の外径
の差の１／２の寸法に相当する分は、ロータマグネット
２４の径方向の肉厚を大きく確保できる。

このようにロータマグネット２４の肉厚を厚くできるこ
とにより、この外周部に着磁された磁極の表面磁束を必
要十分に確保できるので、回転トルクが小さくなること
がない。すなわち、モータの性能低下を招くことなく、
モータを小径化できる。このモータの小径化は、ロータ
マグネット２４の外面をロータ軸２２の外面と面一にし
た場合が最大である。

第５図は本発明の第２実施例を示している。この第２７
Ａ施例の説明にあたり、第１０図を参照して説明した従
来例と同様な構成部分には、同従来例と同一の符号を付
してその説明を省略し、第１０図に示した従来例と異な
る構成、つまりロータの構成と、ロータ軸の予圧構造に
ついて以下説明する。

ロータ２１は、５Ｕ８３０３等の非磁性材により形成さ
れて、上記軸受１０に回転自在に支持されるとともに、
上記ステータ１，２の内側に対向位置する一端側部分に
切削などにより形成された小径部２３を有するロータ軸
２２と、小径部２３にその端面を覆って嵌合して取付け
られたロータマグネット２４とを備えて形成されている
。ロータマグネット２４は上記第１実施例と同様にイン
ジェクション成形またはコンプレッション成形により成
形されるとともに、コンプレッション成形により成形さ
れたロータマグネット２４は、圧入や接着剤により小径
部２３に固定されるものである。

ロータマグネット２４は上記小径部２３の端部を覆った
カバー端部２４ｂを有している。このカバー端部２４ｂ
には、上記予圧ばね１５と対向する鋼球取付は穴２６が
形成されている。この取付は穴２６には上記鋼球１つが
固定されており、この鋼球１９は予圧ばね１５のばね部
１７に接して、このばね部１７の弾性力を受けている。

この第２実施例において、鋼球取付は穴２６部分の硬度
が不足する場合には、ロータマグネット２４全体に硬質
なメツキを施して、硬度を保つようにすればよい。

このような構成の第２実施例においても、上記第１実施
例で説明したと同じ理由により、モータフレーム７の径
を小さくすることに伴って、第５図に示すようにロータ
マグネット２４の外径がロータ軸２２の外径よりもわず
かしか大きくなくても、ロータ軸２２の外径と小径部２
３の外径の差の１７２の寸法に相当する分は、ロータマ
グネット２４の径方向の肉厚を大きく確保できる。した
がって、ロータマグネット２４の表面磁束を必要十分に
確保できるので、モータの性能低下を招くことなく、モ
ータを小径化できる。

また、この第２実施例によれば、モータの軸方向長さを
長くしないでよい。

つまり、比較のために示した第６図の例においては、ロ
ータマグネット２４がカバー端部２４ａを備えないので
、鋼球１９を固定する部分をロータ軸２２におけるフレ
ームカバー側の端部に形成しており、このロータ軸端部
２２ｄに、鋼球取付は穴２６と鋼球１９とを設けている
。そのため、ロータマグネット２４の長さＬを第２実施
例のものと同じにした場合には、上記ロータ軸端部２２
ｄの長さ８分だけはロータ軸２２を長く形成する必要が
ある。それに従ってモータの軸方向長さが大きくなる。

なお、上記長さＬとＳの合計長さを、第２実施例のロー
タマグネット２４の長さと同じにした場合には、ロータ
軸端部２２ｄの長さ８分だけはロータマグネット２４の
長さが短くなり、それに伴って回転トルクが減少してモ
ータの性能を低下させてしまう。

しかし、第２実施例においては、上記ロータ軸端部２２
ｄに相当する部分がロータマグネット２４のカバー端部
２４ａで形成された構成であるから、第６図の比較例に
示すような不具合を解消して、モータの軸長を長く必要
としたり、あるいはロータマグネット２４を短くする必
要がなく、モータの性能低下を防止して、モータを小径
化できる。

第７図は本発明の第３実施例を示している。この第３実
施例の説明にあたり、第１０図を参照して説明した従来
例と同様な構成部分には、同従来例と同一の符号を付し
てその説明を省略し、第１０図に示した従来例と異なる
構成、つまりロータの構成と、ロータ軸の予圧構造につ
いて以下説明する。

ロータ２１は、５ＵＳ３０３等の非磁性材により形成さ
れて、上記軸受１０に回転自在に支持されるとともに、
上記ステータ１，２の内側に対向位置する部分に切削な
どにより形成された小径部２３を有するロータ軸２２と
、小径部２３に嵌合して取付けられたロータマグネット
２４とを備えて形成されている。ロータマグネット２４
は上記第１実施例と同様にインジェクション成形または
コンプレッション成形により成形されるとともに、コン
プレッション成形により成形されたロータマグネット２
４は、圧入や接着剤により小径部２３に固定されるもの
である。小径部２３はロータマグネット２４よりも長く
形成されており、その先端部はロータマグネット２４に
おけるフレニムカバー１６側の端面から突出されている
。この先端部は半球状部２３ａとして形成されている。

そして、この半球状部２３ａは予圧ばね１５のばね部１
７に接して、このばね部１７の弾性力を受けている。

このような構成の第３実施例においても、上記第１実施
例で説明したと同じ理由により、モータフレーム７の径
を小さくすることに伴って、第７図に示すようにロータ
マグネット２４の外径がロータ軸２２の外径よりもわず
かしか大きくなくても、ロータ軸２２の外径と小径部２
３の外径の差の１／２の寸法に相当する分は、ロータマ
グネット２４の径方向の肉厚を大きく確保できる。した
がって、ロータマグネット２４の表面磁束を必要十分に
確保できるので、モータの性能低下を招くことなく、モ
ータを小径化できる。

の また、この第３実施例によれば、小径部２Ｂ＋先端部で
形成した半球状部２３ａをばね部１７に当接させたこと
により、ロータ軸２２に鋼球を取付けるためのロータ軸
端部を必要としないので、第２実施例と同様にモータの
軸方向長さを長くしないでよい。

さらに、この第３実施例に構成によれば、鋼球を必要と
することなくばね部１７の弾性力を受けることができる
ので、構成が簡単であり、安価に得ることができる。そ
の上、鋼球の省略に伴って、これを取付けるための穴を
第２実施例のようにロータマグネット２４に設ける必要
がない。そのため、ばね部１７の弾性力を受ける構造に
おいて、ロータマグネット２４の強度を損なうことがな
くな 構り、モータ品質を高めることができる。

なお、本発明は上記各実施例には制約されない。

例えば、二組のステータの巻枠は、各ステータの中間ヨ
ークの周部を覆って一体に繋げらるようにしてもよい。

また、ロータの小径部は円柱状ではなく角柱状としても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように請求項１に記載のＰＭ形ステッピン
グモータによれば、ロータを、ステータの内側に対向位
置する部分に形成された小径部を有するロータ軸と、前
記小径部に嵌合して取付けられたロータマグネットとを
備えて形成した構成により、ロータマグネットの径方向
の肉厚を太きく確保できるので、ロータマグネットの表
面磁束の低下を防止でき、モータ性能の低下を招くこと
なく、径を小さくできる。

請求項２に記載のＰＭ形ステッピングモータによれば、
ロータを、ステータの内側に対向位置する部分に形成さ
れた小径部を有するロータ軸と、前記小径部の先端面を
覆って小径部に嵌合して取付けられたロータマグネット
とを備えて形成するとともに、このロータマグネットの
小径部先端を覆ったカバー端部に、ロータを予圧する予
圧ばねと対向する鋼球取付は穴を設け、この取付は穴１
ｑにロータを軸方向に予圧する予圧ばねに接する鋼球を
固定した構成により、ロータマグネットの径方向の肉厚
を大きく確保できるので、ロータマグネットの表面磁束
の低下を防止でき、モータ性能の低下を招くことなく、
径を小さくできるとともに、モータの軸方向長さが大き
くなることを防止できる。

請求項３に記載のＰＭ形ステッピングモータによれば、
ロータを、ステータの内側に対向位置する部分に形成さ
れるとともに先端部が半球状部に形成された小径部を有
するロータ軸と、前記小径部よりも短く形成されて小径
部に嵌合して取付けられたロータマグネットとを備えて
形成するとともに、小径部のロータマグネットより突出
された先端半球状部を、ロータを軸方向に予圧する予圧
ばねに接触させた構成により、ロータマグネットの径方
向の肉厚を大きく確保できるので、ロータマグネットの
表面磁束の低下を防止でき、モータ性能の低下を招くこ
となく、径を小さくできるとともに、モータの軸方向長
さが大きくなることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は全体の縦断面図、第２図はロータの斜視図、第３図
は他のロータを分解し一部を断面して示す側面図、第４
図は第３図に示したロータが組立てられた状態を一部を
断面して示す側面図である。第５図は本発明の第２実施
例を示す縦断面図である。第６図は比較のために示す他
のロータの一部の断面図である。第７図は本発明の第３
実施例を示す縦断面図である。第８図および第９図は従
来の一例を示し、第８図は全体の縦断面図、第９図はロ
ータの斜視図である。第１０図は従来の他の例を示す全
体の縦断面図である。 １．２・・・ステータ、３・・・巻線、４・・・巻枠、
５・・・端部ヨーク、６・・・中間ヨーク、５ａ、６ａ
・・・突極、７・・・モータフレーム、１５・・・予圧
ばね、１９・・・鋼球、２１・・・ロータ、２２・・・
ロータ軸、２３・・・小径部、２３ａ・・・半球状部、
２４・・・ロータマグネット、２４ｂ・・・カバー端部
、２６・・・鋼球取付は穴。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）巻線が巻き付けられた巻枠に、この巻枠の胴部内
   面に沿つて互い違いに入り込む櫛歯状突極を有した端部
   ヨークおよび中間ヨークを嵌合してなる二組のステータ
   を、その中間ヨークを重ね合わせてモータフレーム内に
   収め、上記二組のステータの内側に回転自在なロータを
   配設したＰＭ形ステッピングモータにおいて、 上記ロータを、上記ステータの内側に対向位置する部分
   に形成された小径部を有するロータ軸と、前記小径部に
   嵌合して取付けられたロータマグネットとを備えて形成
   したことを特徴とするＰＭ形ステッピングモータ。
2. （２）巻線が巻き付けられた巻枠に、この巻枠の胴部内
   面に沿って互い違いに入り込む櫛歯状突極を有した端部
   ヨークおよび中間ヨークを嵌合してなる二組のステータ
   を、その中間ヨークを重ね合わせてモータフレーム内に
   収め、上記二組のステータの内側に回転自在なロータを
   配設し、上記モータフレームの端部に予圧ばねを設けて
   、この予圧ばねで上記ロータを付勢したＰＭ形ステッピ
   ングモータにおいて、 上記ロータを、上記ステータの内側に対向位置する部分
   に形成された小径部を有するロータ軸と、前記小径部の
   先端面を覆って小径部に嵌合して取付けられたロータマ
   グネットとを備えて形成するとともに、 このロータマグネットの上記小径部先端を覆ったカバー
   端部に、上記予圧ばねと対向する鋼球取付け穴を設け、
   この取付け穴内に上記予圧ばねに接する鋼球を固定した
   ことを特徴とするＰＭ形ステッピングモータ。
3. （３）巻線が巻き付けられた巻枠に、この巻枠の胴部内
   面に沿って互い違いに入り込む櫛歯状突極を有した端部
   ヨークおよび中間ヨークを嵌合してなる二組のステータ
   を、その中間ヨークを重ね合わせてモータフレーム内に
   収め、上記二組のステータの内側に回転自在なロータを
   配設し、上記モータフレームの端部に予圧ばねを設けて
   、この予圧ばねで上記ロータを付勢したＰＭ形ステッピ
   ングモータにおいて、 上記ロータを、上記ステータの内側に対向位置する部分
   に形成されるとともに先端部が半球状部に形成された小
   径部を有するロータ軸と、前記小径部よりも短く形成さ
   れて上記小径部に嵌合して取付けられたロータマグネッ
   トとを備えて形成するとともに、 上記小径部のロータマグネットより突出された先端半球
   状部を、上記予圧ばねに接触させたことを特徴とするＰ
   Ｍ形ステッピングモータ。