JPH06296357A - 小型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転子の軸方向の振動を防止するための弾性
部材の付勢力を簡単に調整して組立て不良を防止する。 【構成】 内部に固定子３が取付けられたケーシング２
と、ケーシング２内に配設され、ケーシング２に設けら
れた軸受部材６，７により回転軸５を回転自在に支持さ
れた回転子２１と、回転軸５に嵌装されて回転子２１を
軸方向に付勢する曲げワッシャ８と、軸受部材６から外
方に突出している回転軸５の端部６３から回転軸５に装
着されて曲げワッシャ８の付勢力を調節するブッシュ６
４とを備えている。

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等の
回転型の小型モータに関し、特にその回転子を軸方向に
付勢する予圧機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転型の小型モータは、小型カメラ等の
精密機器、ＶＴＲ等の音響・映像機器、及び自動車用電
装機器等のあらゆる分野で広く用いられている。また、
小型モータの一種であるステッピングモータは、プリン
タ、ファクシミリ及びタイプライター等の事務用機器や
その他の各種機器の駆動源として広く使用されている。

【０００３】図９及び図１０は従来の小型モータを示す
図で、図９はステッピングモータの断面図、図１０は図
９の部分拡大断面図である。図９に示すように、ステッ
ピングモータ１のケーシング２の内部には環状の固定子
３が取付けられており、固定子３の内方には回転子４が
配設されている。回転子４の回転軸５は、ケーシング２
に設けられた軸受部材６，７により回転自在に支持され
ている。また、回転軸５には、ばね力を有する曲げワッ
シャ（座金）８等の弾性部材が嵌装されている。回転子
４は、曲げワッシャ８のばね力により軸方向に付勢され
た状態で回転運動をするようになっている。

【０００４】曲げワッシャ８のばね力が有効に作用する
ように、回転子４と両軸受部材６，７との間の間隔を調
整する必要がある。このばね力の調整は、例えば調整ワ
ッシャと呼ばれる平板なワッシャ９，１０，１１の厚み
や枚数を適当に予想して回転軸５に予め装着することに
より行っている。

【０００５】前記構成のステッピングモータ１において
は、ケーシング２の内部に回転子４を装着して軸受部材
６，７により回転子４を支持したのち、ケーシング２を
カシメ嵌合または溶接などによって一体的に固定するこ
とにより組立てている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示すような従来のステッピングモータ１では、ケーシン
グ２、軸受部材６，７及び回転子４の寸法誤差や軸受部
材６，７の装着寸法の誤差などのために、図１０に示す
ように、曲げワッシャ８を装着する間隔Ｄが曲げワッシ
ャ８の自由高さＨよりも大きくなってしまう場合があ
る。このような状態になれば、回転子４には曲げワッシ
ャ８のばね力は作用しなくなり、回転子４は軸方向に激
しく振動して異常音を発することとなる。

【０００７】一方、前記間隔Ｄが曲げワッシャ８の自由
高さＨよりも小さすぎると、曲げワッシャ８から必要以
上のばね力を回転子４が受けることとなり、トルクロス
が生じたり極端な場合には回転子４が摩擦抵抗のために
回転できなくなることもある。

【０００８】このように、調節用のワッシャ９，１０，
１１を見込みの厚みで予め装着して曲げワッシャ８のば
ね力を調節する従来の構造では、一度組立てた後に前記
のような不具合が発生してもばね力を修正することはで
きず、組立て不良になってしまうので、間隔Ｄの調整作
業を極めて慎重に行わなければならなかった。

【０００９】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、回転子の軸方向の振動を防止するための
弾性部材の付勢力を簡単に調整して組立て不良を防止す
ることのできる小型モータを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の小型モータは、内部に固定子が取付けられ
たケーシングと、このケーシング内に配設され、該ケー
シングに設けられた軸受部材により回転軸を回転自在に
支持された回転子と、前記回転軸に嵌装されて前記回転
子を軸方向に付勢する弾性部材と、前記軸受部材から外
方に突出している前記回転軸の端部から該回転軸に装着
されて前記弾性部材の付勢力を調節する付勢力調節部材
とを備えたものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、軸受部材から外方に突出し
ている回転軸の端部から付勢力調節部材を回転軸に装着
すれば、付勢力調節部材は回転軸の軸方向の任意位置に
位置決めされる。この場合に、付勢力調節部材は軸受部
材により軸方向の位置を規制されているので、回転軸を
付勢力調節部材に対して相対的に移動させれば、回転軸
及びこれを含む回転体は軸受部材及びケーシングに対し
て軸方向に移動調節されることとなる。これにより、弾
性部材を装着するための間隔が最適な寸法に調節され、
回転子は適切な付勢力により常に軸方向に付勢されなが
ら回転運動をする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明にかかる小型モータを、プリン
タ、ファクシミリ及びタイプライター等に設けられるス
テッピングモータを例にとって、図１乃至図８を参照し
て説明する。

【００１３】図１乃至図６は本発明の第１実施例を示す
図で、図１はステッピングモータの断面図、図２はその
外観を示す斜視図である。図示されたステッピングモー
タ２０は、ＰＭ形（Permanent Magnet Type）と呼ばれ
ているモータであり、永久磁石でできた回転子を固定子
巻線で作られる電磁力で吸引して回転させる構造であ
る。

【００１４】図１及び図２に示すように、ケーシング２
の内部には固定子３が取付けられ、また、固定子３の内
方に位置する回転子２１がケーシング２の内部に配設さ
れている。回転子２１の中心に軸方向に向けて固定され
た回転軸５は、ケーシング２に設けられた軸受部材６，
７により回転自在に支持されている。ケーシング２の一
方の略円形の側面２２には取付板２３が固着されてい
る。この取付板２３に形成された貫通孔２４にねじ２５
を挿通して電子機器（図示せず）などのシャーシ２６に
締結することにより、ステッピングモータ２０をシャー
シ２６に取付けている。ステッピングモータ２０には、
電流供給用の配線２７が接続可能になっている。

【００１５】ケーシング２は、強磁性体の金属材料によ
って有底中空筒状に形成されたハウジング３１と、ハウ
ジング３１と同一の金属材料によって形成され、ハウジ
ング３１の開口部３２にカシメ嵌合または溶接などによ
って固着された蓋部材３３とを備えている。蓋部材３３
の中心部に形成された円形の取付孔３４に固定された軸
受部材６と、ハウジング３１の側面２２の中心部に形成
された取付孔３５に固定された軸受部材７は、潤滑性を
有する合成樹脂または潤滑油が含浸された粉末焼結金属
若しくは粉末焼結合金により形成されたオイルレス型の
軸受になっている。そして、回転軸５は各軸受部材６，
７に対して回転自在で且つ軸方向にも移動自在になって
いる。

【００１６】固定子３は、ハウジング３１及び蓋部材３
３の内面に固定されると共に軸方向に並設され且つ互い
に対向配置された第１ブロック４１と第２ブロック４２
とからなっている。第１ブロック４１の環状励磁コイル
４３は外周部が開放された環状のコイルボビン４４に巻
回されている。コイルボビン４４を内部に収納して支持
する一対のステータコア４５は強磁性体の金属材料で形
成されており、図３に示すように、環状の円板部４６
と、円板部４６の内周縁４７から中心軸と平行に一方向
に突出するとともに内周縁４７のまわりに均一に複数個
配設された櫛歯状の磁極４８とを備えている。一対のス
テータコア４５を対向配置するとともにそれぞれの櫛歯
状磁極４８が所定の空隙をもって相互に噛み合うように
配置している。また、円筒状をなす多数の磁極４８と両
円板部４６とがなす空間に、環状励磁コイル４３を有す
るコイルボビン４４を収納することにより固定子３の第
１ブロック４１が構成される。第１ブロック４１に隣接
する第２ブロック４２も、第１ブロック４１と同様の構
成を有している。

【００１７】環状励磁コイル４３と配線２７とを電気的
に接続するための基板４９が、コイルボビン４４に固定
されるとともにハウジング３１の外方に突出している。
基板４９に取付けられた端子を介して、基板４９のコネ
クタ５０と環状励磁コイル４３とが電気的に接続されて
いるので、配線２７をコネクタ５０に接続すれば、第１
ブロック４１の環状励磁コイル４３と第２ブロック４２
の環状励磁コイル４３とにそれぞれ電流が供給される。

【００１８】第１ブロック４１においては、ハウジング
３１と、一対のステータコア４５の円板部４６及び櫛歯
状磁極４８とによって、第１ブロック４１の励磁コイル
４３が生成する磁束が通る第１の磁気回路が形成され
る。一方、第２ブロック４２においても、ハウジング３
１と、一対のステータコア４５の円板部４６及び櫛歯状
磁極４８とによって、第２ブロック４２の励磁コイル４
３が生成する磁束が通る第２の磁気回路が形成される。

【００１９】したがって、第１，第２ブロック４１，４
２の各励磁コイル４３に、互いに位相のずれた電流を流
せば、各励磁コイル４３は交互に励磁されて第１，第２
の磁気回路で交互に磁力が発生する。

【００２０】ステータコア４５の半径方向内方に配設さ
れた回転子２１は、回転中心軸と平行な方向に延びる磁
極を円周方向に複数個配列してなる永久磁石で形成され
た円筒型のロータマグネット５１を備えている。即ち、
ロータマグネット５１は、円筒状外周面にＮ極とＳ極を
交互に配列するという多極着磁を均等に行ったものであ
り、これには極異方性またはラジアル異方性のフェライ
トマグネットが使われている。

【００２１】図１に示す回転子２１は、図４に示すよう
に、中空円筒形のフェライトマグネット５２と回転軸５
との間に中駒５３を固着することによりロータマグネッ
ト５１を一体化している。なお回転子２１は、図５に示
すように、ロータマグネット５１ａを回転軸５に直接固
定することができる場合には、ロータマグネット５１ａ
を有底筒状に形成するとともに、その回転中心部に回転
軸５と係合する係合部５４を形成して、回転軸５を係合
部５４に固着してもよい。このようにすれば、中駒を使
う必要がなくなり、回転子２１ａの軽量化を実現するこ
とができる。

【００２２】前記構成を有するステッピングモータ２０
において、第１，第２ブロック４１，４２の各励磁コイ
ル４３に、互いに位相のずれた電流を流すと、各励磁コ
イル４３によりそれぞれ励磁される各ステータコア４５
の櫛歯状磁極４８の位置は所定のステップ角だけずれ
る。すると、櫛歯状磁極４８により回転子２１のロータ
マグネット５１が吸引されて回転子２１が所定のステッ
プ角だけ回転運動をする。これにより、回転する回転軸
５の出力部５ａを介して電子機器等を駆動することがで
きる。

【００２３】次に、回転子２１を適切な付勢力により軸
方向（Ｃ方向）に常に付勢するための所謂予圧機構につ
いて、図１及び図６を参照して説明する。回転子２１の
ロータマグネット５１の一方の端面６１と軸受部材６と
の間には、弾性部材としての曲げワッシャ（座金）８が
配設されている。略皿状に形成された曲げワッシャ８は
付勢力としてのばね力を有しており、このばね力により
回転子２１を軸方向に付勢している。なおこの曲げワッ
シャ８は、回転軸５に圧入して回転軸５とともに回転さ
せてもよいが、遊嵌して非回転状態にしてもよい。

【００２４】曲げワッシャ８は弾力性を有するばね鋼な
どにより形成されているが、軸受部材６，７が前記金属
製のオイルレス型の含油軸受や、鉄系、銅系又は黄銅系
の金属材料により形成されている場合には、曲げワッシ
ャ８と軸受部材６との金属接触及び曲げワッシャ８とロ
ータマグネット５１との直接接触による摩耗と騒音の発
生を防止する必要がある。そのため、曲げワッシャ８の
前後面には、例えばポリエステル樹脂などにより形成さ
れ且つ回転軸５に嵌装されたワッシャ６２をそれぞれ介
装している。図９及び図１０に示す従来の調整ワッシャ
９，１０は極めて厳密にその厚みや枚数を調整する必要
があったが、本発明においてはワッシャ６２の厚み等を
調整する必要はない。

【００２５】また、本発明のステッピングモータ２０
は、軸受部材６から外方に突出している回転軸５の端部
６３から回転軸５に装着されて曲げワッシャ８の付勢力
（ばね力）を調節する付勢力調節部材を備えている。本
実施例では、付勢力調節部材としてブッシュ６４を使用
している。ブッシュ６４を回転軸５の端部６３から圧入
するとともに回転軸５をブッシュ６４側に相対的に移動
させ、ダイヤルゲージ等の検出器を回転軸５の端部６３
に当接させて曲げワッシャ８の付勢力を検出しながら回
転軸５の移動距離を微調整すれば、曲げワッシャ８は両
ワッシャ６２を介して適切な付勢力により回転子２１を
軸方向に付勢することとなる。

【００２６】ブッシュ６４は真鍮などの金属で形成され
ているので、金属製の軸受部材６との直接接触を避ける
ために、ブッシュ６４と軸受部材６との間には、回転軸
５に嵌装且つ潤滑性を有するポリエステル樹脂製などの
ワッシャ６５を介装させることが好ましい。回転軸５が
回転すればブッシュ６４は回転軸５と一体になって回転
するが、ワッシャ６５は回転してもしなくてもよい。な
お、本実施例ではブッシュ６４を回転軸５に圧入する場
合について示したが、回転軸５に軸方向の任意の位置に
固定できるものであれば、付勢力調節部材はねじ込み式
またはその他の構造のものであってもよい。

【００２７】次に、上述の構成を有するステッピングモ
ータ２０を組立てる手順の一つの例を説明する。まず、
取付板２３が固定されたハウジング３１の内部に固定子
３を装着する。なお、軸受部材６，７は、蓋部材３３及
びハウジング３１にそれぞれ予め取付けておく。次に、
回転軸５にワッシャ６２、曲げワッシャ８、ワッシャ６
２を順に嵌装したのち、回転軸５を軸受部材７に挿入す
ることにより、回転子２１をハウジング３１の内部に装
着する。次いで、軸受部材６を回転軸５に嵌合させなが
ら蓋部材３３をハウジング３１の開口部３２に装着し
て、この装着部を溶接などにより固定する。

【００２８】蓋部材３３の装着作業の際に、従来は曲げ
ワッシャ８を取付けるための間隔Ｄの厳密な調整が必要
であったが、本発明においては間隔Ｄの調整は必要な
い。即ち、蓋部材３３を取付けた状態では曲げワッシャ
８の付勢力が効かないような大まかな寸法で間隔Ｄを決
めておき、その後、回転軸５の端部６３からワッシャ６
５を装着するとともにブッシュ６４を圧入する。これと
同時に、回転軸５をブッシュ６４側に微調整しながら相
対的に移動させることによって、曲げワッシャ８の付勢
力が適切に作用するようにブッシュ６４の位置決めをす
る。こうして、ステッピングモータ２０の組立てが完了
する。

【００２９】このように、本実施例においては、ケーシ
ング２の内部に回転子２１を組込んだのち、ケーシング
２の外側からブッシュ６４を装着することにより、曲げ
ワッシャ８の付勢力を調節して最適な付勢力にすること
ができる。したがって、組立て作業が極めて簡単になる
とともに、回転子２１が軸方向に振動して異常音を発生
するという不具合を防止することができる。また、曲げ
ワッシャ８を装着する間隔Ｄの寸法が小さくなりすぎて
必要以上の付勢力を回転子２１が受けてトルクロスとな
ったり、摩擦力が高くなりすぎて回転子２１が回転でき
ないといった不具合を防止することができる。このよう
に、本実施例によれば、小型モータの組立て不良の発生
を防止することができる。

【００３０】また、本実施例の予圧機構によれば、中駒
５３の軸方向の寸法Ｌ₁ （図４）や、ロータマグネット
５１ａの軸方向の寸法Ｌ₂ （図５）や、軸受部材６，７
の取付寸法などに誤差がある場合でも、ブッシュ６４の
軸方向の位置を調節することにより、回転子２１に最適
な軸方向の予圧を与えることができる。

【００３１】また、従来は軸受部材７の内方にも調整ワ
ッシャ１１（図９）が必要であったが、本実施例ではこ
の調整ワッシャは不要となり構造が簡略化される。

【００３２】図７は、本発明の第２実施例にかかるステ
ッピングモータの部分拡大断面図である。図に示すよう
に、本実施例においては、蓋部材３３に取付けられた軸
受部材６から外方に突出している回転軸５に、第１実施
例と同様な構成のワッシャ６２、曲げワッシャ８、ワッ
シャ６２を順次取付けるとともに、ブッシュ６４を端部
６３から圧入している。また、ハウジング３１に取付け
られた軸受部材７から外方に突出している回転軸５に
も、ワッシャ６２を取付けるとともに、前記ブッシュ６
４と同様な構成の付勢力調節部材としてのブッシュ６４
ａを圧入している。ブッシュ６４ａを端部６３から圧入
することにより、回転子２１の矢印Ｘ方向の位置を規制
して曲げワッシャ８が適切な付勢力を回転子２１に常に
与えるようにしている。

【００３３】従って、この第２実施例によれば、第１実
施例と同様の効果を奏するとともに、曲げワッシャ８等
の部材をケーシングより外方にセットすることができる
ので曲げワッシャ８の付勢力の調節が更に簡単になる。
また、ケーシング２の内部の部品が少なくなるので、ケ
ーシング２を軸方向に対してコンパクトにすることがで
きる。

【００３４】図８は、本発明の第３実施例にかかるステ
ッピングモータの部分拡大断面図であり、第２実施例の
変形例である。図示するように、本実施例においては、
ケーシング２ａの蓋部材３３ａの中央部に、ケーシング
内部側に没入する円筒状部７１を形成し、この円筒状部
７１のケーシング内部側端部７２に軸受部材６を固定し
ている。そして、円筒状部７１と軸受部材６とにより構
成される凹部７３内にブッシュ６４などの各部材を収納
している。即ち、軸受部材６から外方に突出している回
転軸５の端部６３からワッシャ６２、曲げワッシャ８、
ワッシャ６２を順次装着し、次いでブッシュ６４を圧入
することにより曲げワッシャ８の付勢力を調節してい
る。このように本実施例では、ブッシュ６４等の部材が
蓋部材３３ａの表面より外方に突出していないので、こ
れらの部材が邪魔になることはない。また、本実施例
は、第１，第２実施例と同様の作用効果を奏する。

【００３５】なお、第１乃至第３の各実施例はＰＭ型の
ステッピングモータについて説明したが、本発明はＶＲ
形（Variable Reluctance Type）やＨＢ形（Hybrid Typ
e）などのステッピングモータにも適用することができ
る。更に本発明は、ステッピングモータ以外の他の回転
型小型モータ、例えばブラシと整流子を持つ型式の小型
直流モータや小型交流モータ等にも応用することができ
る。なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００３６】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、ケ
ーシング内部に回転子を組み込んだ後に回転子の軸方向
の位置を調節できることとなり、回転子の軸方向の振動
を防止するための弾性部材の付勢力を簡単に調整して組
立て不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図６は本発明の第１実施例を示す図
で、図１はステッピングモータの断面図である。

【図２】図１に示すステッピングモータの外観を示す斜
視図である。

【図３】図１に示すステータコアの斜視図である。

【図４】図１に示す回転子の断面図である。

【図５】別の構造を有する回転子の断面図である。

【図６】図１の部分拡大断面図である。

【図７】本発明の第２実施例にかかるステッピングモー
タの部分拡大断面図である。

【図８】本発明の第３実施例にかかるステッピングモー
タの部分拡大断面図である。

【図９】図９及び図１０は従来の小型モータを示す図
で、図９はステッピングモータの断面図である。

【図１０】図９の部分拡大断面図で、図６相当図であ
る。

【符号の説明】

２，２ａ ケーシング ３ 固定子 ５ 回転軸 ６，７ 軸受部材 ８ 曲げワッシャ（弾性部材） ２０ ステッピングモータ（小型モータ） ２１，２１ａ 回転子 ６３ 回転軸の端部 ６４，６４ａ ブッシュ（付勢力調節部材） Ｃ 軸方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 雅生 千葉県印旛郡本埜村竜腹寺280番地 マブ チモーター株式会社技術センター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に固定子（３）が取付けられたケー
   シング（２，２ａ）と、 このケーシング（２，２ａ）内に配設され、該ケーシン
   グ（２，２ａ）に設けられた軸受部材（６，７）により
   回転軸（５）を回転自在に支持された回転子（２１，２
   １ａ）と、 前記回転軸（５）に嵌装されて前記回転子（２１，２１
   ａ）を軸方向に付勢する弾性部材（８）と、 前記軸受部材（６，７）から外方に突出している前記回
   転軸（５）の端部（６３）から該回転軸（５）に装着さ
   れて前記弾性部材（８）の付勢力を調節する付勢力調節
   部材（６４，６４ａ）とを備えたことを特徴とする小型
   モータ。