JP2001086724A - 磁気センサー付きステッピングモータ - Google Patents

磁気センサー付きステッピングモータ

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JP2001086724A
JP2001086724A JP26011599A JP26011599A JP2001086724A JP 2001086724 A JP2001086724 A JP 2001086724A JP 26011599 A JP26011599 A JP 26011599A JP 26011599 A JP26011599 A JP 26011599A JP 2001086724 A JP2001086724 A JP 2001086724A
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motor
magnetic sensor
stepping motor
magnetic
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JP26011599A
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Yoshiaki Fukuda
良明 福田
Yutaka Kamoki
豊 鴨木
Yukio Nakamura
幸夫 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気センサー付きステッピングモータにおい
て、回転子に取り付けた磁気ドラムの磁極を検出する磁
気センサーやセンサー出力を基準にしてステッピングモ
ータを制御する制御ＩＣを概ステッピングモータの自己
発熱の影響から回避し、且つそれらの部品をセンサー組
立としてステッピングモータ組立から分離することを可
能とした構造を提供する。 【解決手段】 センサーカバー１４の反モータ側天面に
磁気センサー８と制御ＩＣ９を装着したプリント基板１
１を集約し、センサーカバーに設けた位置決めピン１３
でステッピングモータの嵌合部１８に位置決めを施し、
該センサーカバーには、制御ＩＣの放熱機能を有し、セ
ンサー組立として独立した構造を図った。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器などに使
用される磁気センサー付ステッピングモータにおけるセ
ンサーの取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ステッピングモータは、プリンタ
・ファクシミリ・イメージスキャナ・コピー機・レーザ
ービームプリンタ・ＣＤ−ＲＯＭ・ＤＶＣ等々に代表さ
れる、数多くの情報関連機器・音響関連機器や、工作機
械などのＦＡ機器、車載用の電装機器、白物に代表され
る各種家電機器など非常に広範囲の分野で大量に普及し
ている。これは、ステッピングモータが非常に安価で、
極めて簡単な操作で速度制御や位置決め制御が実現でき
ることに大きな理由がある。
【０００３】これらのステッピングモータの性能をより
良くするために最近はセンサーを付加した構造のモータ
も多く見られるようになってきている。
【０００４】従来、センサー付ステッピングモータのセ
ンサー取り付け構造は、特開平９−２５３１３９号公報
や実開昭６２−１３５５５８号公報などに記載されたも
のが一般的に知られている。
【０００５】図１０と図１１に従来のセンサー付ステッ
ピングモータの構造を示す。
【０００６】図１０は従来の磁気センサー付きステッピ
ングモータの構造断面図であり、図１１は従来の光学セ
ンサー付きステッピングモータの構造断面図である。
【０００７】図１０において、従来例（１）を示す。５
１はステッピングモータの駆動巻線を示し、５２は駆動
巻線を覆うように構成されたヨーク部であり、各巻線に
対して櫛歯状に構成された一対の磁性体でなる。５３は
ヨーク部の内周に一定の空隙をもって対峙して構成され
る回転子である。回転子は、出力軸５４とＮ極・Ｓ極の
複数対極の着磁を施されたリング型のモータマグネット
５５とそれらを結合する樹脂等の媒体で構成されてい
る。５６は、磁気センサーであり、ステッピングモータ
に別体で取り付けられたプリント基板５７に電気的導通
手段にて取り付けられ、別に取り付けられた複数の磁極
対をもつ面対向型磁気ドラム５８に一定空隙をもって対
峙する位置に構成されており、回転子の回転によって、
磁極対Ｎ極・Ｓ極の磁力に対応した電圧が磁気センサー
からプリント基板の配線を通して出力され、これらの構
成はセンサーカバー５９によって、機械的・電気的に保
護された構造を取っているのが一般的である。
【０００８】図１１において従来例（２）を示す。この
例は、前述ステッピングモータの回転子７１の出力軸７
２に微少スリットを複数設けたスリット円板７３等のセ
ンシング機構を設け、透過型・もしくは反射型の光学セ
ンサー７４によってスリットの有り無し部をサイクリッ
クに出力する。それらをセンサーカバー７５によって機
械的・電気的に保護された構造を取っているのが一般的
である。
【０００９】このセンサー構造は一般的には、光学式エ
ンコーダと称され、各分野で一般的に多様されている構
造である。取り付けが比較的簡単で、センサーの出力も
大きく、スリット円板のスリットの作り方によって多種
類の出力が可能とする構造であるという長所を有する一
方で、回転子に対応したセンサー出力を得るためのスリ
ット円板と回転子の位置調整が難しく、そのための性能
ばらつきも出やすい。また、一般的にセンサー機能に対
するコストへの影響が大きい等の短所をもっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】これらのセンサー構造
は、センサーの取り付け・出力の大きさ・調整の作業性
・センサーの分解能・コスト等に各々長所・短所を有し
ている。
【００１１】図１０と図１１において、モータの出力軸
の回転をセンシングする機能は双方とも同じであると考
えて良い。但し、モータマグネットとセンサー出力の位
置を合わせるための構造は、図１０の例においては、回
転子に固定されているモータマグネットの磁極の位置を
直接検出する構造にすることも可能であるし、磁気ドラ
ムというマグネットの機構であれば、着磁の工夫によっ
てモータマグネットとの位置合わせも簡単に実現でき
る。図１１の例においては、スリット円板と回転子の磁
極の位置は別工程で調整をする必要があり、スリット円
板のセンシングの分解能が多くなるほど調整範囲寸法
（又は角度）が狭くなり、極めて難度の高い作業とな
り、コスト・性能の安定性に悪影響を及ぼす。
【００１２】二つの例に共通の課題としてステッピング
モータのような自己発熱が高いモータに使用する場合
に、センサー部分への熱の影響が大きいことがあげられ
る。モータの制御には、一般的にはセンサー信号の安定
性が不可欠であると共に、その周辺回路や、制御ＩＣへ
の熱的影響も考慮しなければならない。従来例（２）の
ようにセンサーだけを部分的にモータから離す等の対策
では不充分と言える。ステッピングモータや自己発熱の
高いモータにセンサー機能とその制御機能を付随させる
ためには、積極的にモータから離す構造をもってセンサ
ーや制御ＩＣへの熱的影響を回避すると共に、そのよう
な構造においても、コンパクトであり、組立性の良いモ
ータ構造にすることが普及させるための不可欠要素であ
る。
【００１３】しかし、前述に示す一般的なセンサー構造
の事例では、モータマグネットとセンサー出力の位置関
係を規定位置に保ち且つ、センサーや制御ＩＣへの熱的
影響を少なくすることができない。
【００１４】センサーの位置精度とステッピングモータ
から発生する熱的影響の減少を実施するために、新しい
センサー構造の開発が必要とされている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数相の駆動巻線を有するステッピングモ
ータと、前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する
励磁手段と、前記ステッピングモータの回転子のモータ
マグネット磁極位置と同相の位置検出信号を出力する磁
気ドラムと磁気センサーの位置検出手段と位置検出信号
にしたがってモータを制御・駆動する制御ＩＣとそれら
の一部もしくは全体を覆うセンサーカバーを備えたステ
ッピングモータにおいて、センサーカバーの反モータ側
天面に磁気センサー部の位置決め機能と制御ＩＣの放熱
機能を有し、プリント基板と共に磁気センサーと制御Ｉ
Ｃが装着され、モータ組立とセンサー組立が各々独立し
た組立品として構成されると共に、その組立時には、モ
ータ側の位置決めとセンサー側の位置決めによってモー
タに対するセンサー位置が固定されることを特徴とした
磁気センサー付きステッピングモータの構造を請求項１
によって提供する。
【００１６】さらに、モータのヨーク部ヨーク片の中心
を基準とし、ヨーク部と一体をなしている部品に構成し
た凹部もしくは凸部とこれに対応して直接、もしくは間
接的に磁気センサーを装着する構成としたセンサーカバ
ーに構成した凹部もしくは凸部が嵌合することを特徴と
した磁気センサー付きステッピングモータの構造を請求
項２によって提供する。
【００１７】また、センサーカバーの反モータ側天面に
構成した磁気センサーと制御ＩＣとプリント基板部と該
プリント基板とセンサーカバー部の間に設けた放熱板を
有し、該放熱板の一部が制御ＩＣの一部に接触してなる
センサー組立の構造を請求項３によって提供し、センサ
ーカバーの反モータ側天面に構成した磁気センサーと制
御ＩＣとプリント基板部と該プリント基板とセンサーカ
バー部に一体化した放熱板を有し、該放熱板の一部が制
御ＩＣの一部に接触してなるセンサー組立の構造を請求
項４によって提供する。
【００１８】請求項５では、センサーカバーの反モータ
側天面に磁気センサーと制御ＩＣとプリント基板部を有
し、該磁気センサーを位置決めするための嵌合部をセン
サーカバー天面に一体化した構造を提供するものであ
る。
【００１９】これらの発明によって、センサーの位置決
めを完全に実施すると共に、ステッピングモータから発
生する熱の影響を大幅に減少せしめ、モータ組立とセン
サー組立を分離した組立性の良い磁気センサー付きステ
ッピングモータを可能とした。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係る磁気セン
サー付きステッピングモータは、以下の要件を備え構成
されている。
【００２１】（ａ）センサー組立のセンサー部と制御部
がステッピングモータから離れたセンサーカバーの反モ
ータ側天面部に構成され、ステッピングモータの熱を回
避している。
【００２２】（ｂ）センサーカバーに磁気センサーの位
置決め機能と制御ＩＣの放熱機能を備えている。
【００２３】請求項２に係る磁気センサー付きステッピ
ングモータは、以下の要件を備え構成されている。
【００２４】（ａ）請求項１に示した要件を備える。
【００２５】（ｂ）さらに、ステッピングモータのヨー
ク部のヨーク片中心を基準にしたモータ部に構成した位
置決め部とセンサーカバーの天面に構成した位置決め部
が嵌合する構成をもつ。ステッピングモータの熱を回避
するためにセンサーをセンサーカバーの反モータ側天面
に設けることに対応する。
【００２６】請求項３に係る磁気センサー付きステッピ
ングモータは、以下の要件を備え構成されている。
【００２７】（ａ）請求項１、２に示した要件を備え
る。
【００２８】（ｂ）制御ＩＣの放熱機能を増加させるた
めの放熱板をセンサーカバー内に設けた構成とした。放
熱面積を大きく取り得るのでモータ制御ＩＣが大出力タ
イプの時に優れた性能を発揮する構造である。
【００２９】請求項４に係る磁気センサー付きステッピ
ングモータは、以下の要件を備え構成されている。
【００３０】（ａ）請求項３に示した要件を備える。
【００３１】（ｂ）制御ＩＣの放熱機能に放熱効果が比
較的大きくて構造的にコンパクトな、センサーカバーと
別な材料で構成した放熱板の一体化品を構成すること
で、放熱性の優れた薄型に対応ができるセンサー構造を
提供できる。
【００３２】請求項５に係る磁気センサー付きステッピ
ングモータは、以下の要件を備え構成されている。
【００３３】（ａ）請求項１、２に示した要件を備え
る。
【００３４】（ｂ）回転子の位置を検出する磁気センサ
ーをセンサーカバーの反モータ側天面に設けたセンサー
嵌合部に直接取り付けることでステッピングモータの熱
の影響を受けにくく、位置決め性に優れたセンサー構造
を提供するものである。
【００３５】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
【００３６】（実施例１）図１は本発明の実施例に係わ
るセンサー組立の構成と位置決め構造の断面図、図２は
図１の磁気センサー位置決めを説明する輪切り図、図３
は本発明の実施例によるセンサー組立図である。
【００３７】図１は、本発明の第１の実施例に係る磁気
センサー付きステッピングモータの断面図であり、図２
は、図１のＡ−Ａ’部を輪切りにした図であり、センサ
ー組立との位置決めをわかりやすくした。図１、図２に
おいて、１はステッピングモータの駆動巻線を示し、２
は駆動巻線を覆うように構成されたヨーク部であり、各
巻線に対して櫛歯状に構成された一対の磁性体でなる。
３はヨーク部の内周に一定の空隙をもって対峙して構成
される回転子である。回転子は、出力軸４とＮ極・Ｓ極
の複数対極の着磁を施されたリング型のモータマグネッ
ト５とそれらを結合するヨーク結合樹脂１９等の媒体で
構成されている。６は、前記駆動巻線を励磁するための
電力を供給する端子である。前記ステッピングモータ部
の回転子のモータマグネット磁極位置と同相の位置検出
信号を出力する磁気ドラム７はモータの出力軸に固定さ
れ、一定の空隙をもって対峙した磁気センサー８で電圧
変換され、直接もしくは、モータ制御ＩＣ９等の電子回
路部を通してプリント基板１１や結合端子１０などの電
気的導通手段をもって入出力コネクタ１２にまとめられ
ている。
【００３８】これらの磁気センサーや、制御ＩＣ、プリ
ント基板は、センサーカバー１４の反モータ側天面部に
構成され、ステッピングモータの自己発熱の影響が少な
くなるようにモータ部から離した状態で設置している。
さらに、センサーカバーの一部に制御ＩＣに接触するべ
く放熱機能部１５を構成し、制御ＩＣの自己発熱を放熱
している。
【００３９】本例では、前記プリント基板は、センサー
カバーに位置決めされ、プリント基板に磁気センサーが
固定されている。そして、ステッピングモータとの位置
決めは、図２で示すように、ステッピングモータのヨー
ク片１６を基準としたヨーク結合樹脂に設けた凹もしく
は凸部で構成した嵌合部１８とセンサーカバーに設けた
それらに対応する凸もしくは凹部の嵌合部１３によって
実施している。これらの嵌合部の位置と磁気センサーの
固定位置との関係でステッピングモータのトルク発生位
置と磁気センサーの出力位置の関係を決めている。
【００４０】これらのセンサーの出力信号を得る部分と
ステッピングモータの制御を司る部分は、図３に示すよ
うな、センサー組立２０として完全分離した組立構成を
成す。このことによって、ステッピングモータ部分とセ
ンサー組立部分を分離独立して作成することが可能とな
る。部品の仕損も大幅に減少するばかりでなく、各々の
組立での分離生産工程を考えることを可能とした。
【００４１】（実施例２）図４は本発明の実施例による
ステッピングモータとセンサー組立の位置決め図であ
る。
【００４２】実施例１によるモータとセンサーカバーの
位置決め構造の展開例で、ステッピングモータのヨーク
結合樹脂部に構成した位置決めピン２１に対し、センサ
ーカバーの天面部に構成した嵌合突起２２を組み込んだ
例である。
【００４３】本例のように、位置決めピンをステッピン
グモータの出力軸に組み込んだ磁気ドラム部より突出さ
せておけば、磁気ドラムの機械的な保護としても機能す
る。
【００４４】（実施例３）図５は本発明の磁気センサー
付きステッピングモータによる面対向型磁気ドラム使用
時の断面構造図である。
【００４５】実施例１による磁気ドラムと磁気センサー
の構成の展開例で、面対向型磁気ドラム２３に対峙して
面対向型磁気センサー２４を設置した構造である。この
構造は、磁気ドラムも磁気センサーも薄型化しやすい構
造となるため、磁気センサー付きステッピングモータと
して薄型化に対応できる。
【００４６】（実施例４）図６はセンサー組立に放熱板
を取り込んだ場合の断面図である。
【００４７】センサーカバーの反モータ側天面に構成さ
れた磁気センサーや制御ＩＣを装着したプリント基板と
センサーカバーの空間に放熱板２５を設けた例である。
磁気センサーや制御ＩＣがステッピングモータから発生
する熱によって性能変化することを避けるために、セン
サーカバーを放熱媒体として利用した前述の例では、放
熱材料等に制約が出てくるため、発熱が大きくなる高出
力モータに適合できない場合が発生する。
【００４８】本例では、放熱板を放熱効果の大きいアル
ミニウム等の単独材料で構成し、プリント基板を支持体
として制御ＩＣに密着させるものであり、前述と同様に
センサー組立をステッピングモータ組立と分離する構造
の範囲内で実施するものである。
【００４９】（実施例５）図７はセンサー組立のセンサ
ーカバーに放熱板を一体化した場合の断面図である。
【００５０】センサーカバーの反モータ側天面に構成し
たプリント基板上の磁気センサーや制御ＩＣをセンサー
カバーに一体化した放熱板２６によって放熱する事例を
記載する。
【００５１】本例は、センサーカバーの材料とは異なる
放熱効果の良い材料をセンサーカバーに一体化したこと
が特徴である。
【００５２】（実施例６）図８はセンサー組立のセンサ
ーカバーに磁気センサー位置決めピンを一体構成した
図、図９は図８の磁気センサー位置決めを説明する輪切
り図である。
【００５３】センサーカバーの反モータ側天面上に、磁
気センサーの位置決めピン２７と磁気センサー嵌合部２
８を設けたものである。この位置決め部はセンサーカバ
ーに直接成形で作成され、位置決めピン等と同時に作成
する。プリント基板などの媒体を使わないで位置決め部
を構成する。
【００５４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
る磁気センサー付きステッピングモータは、 （ａ）センサーカバーの反モータ側天面に磁気センサー
部の位置決め機能と制御ＩＣの放熱機能を有し、プリン
ト基板と共に磁気センサーと制御ＩＣが装着され、モー
タ組立とセンサー組立が各々独立した組立品として構成
することによってステッピングモータの発熱が及ぼす磁
気センサーや制御ＩＣへの出力低下等の性能劣化を削減
すると共に、センサー組立とステッピングモータ組立の
分離組立工程を可能とし、生産性の向上および、材料仕
損の低下に貢献できる。
【００５５】（ｂ）センサーカバーに構成した凹部もし
くは凸部がステッピングモータのヨークを基準とした位
置決め部に嵌合することによってセンサーの出力位置を
安定して得ることができ、モータの制御安定性に寄与す
る。
【００５６】（ｃ）センサーカバー部の間に放熱板を有
し、該放熱板の一部が制御ＩＣの一部に接触させること
でセンサー組立の分離組立工程を維持しつつ大出力のモ
ータに対応できる大きな放熱効果をもったセンサー組立
が提供できる。
【００５７】（ｄ）センサーカバー部に放熱部を一体成
形することによって、よりコンパクトで大きな放熱効果
を有するセンサー組立を提供できる。
【００５８】（ｅ）磁気センサーの位置決め部をセンサ
ーカバーに一体成形で構成することにより、プリント基
板の精度を考えない、より高精度の位置決めをもったセ
ンサー構造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るセンサー組立の構成と位
置決め構造の断面図
【図２】図１の磁気センサー位置決めを説明する輪切り
図
【図３】本発明の実施例によるセンサー組立図
【図４】本発明の実施例によるステッピングモータとセ
ンサー組立の位置決め図
【図５】本発明の磁気センサー付ステッピングモータに
よる面対向型磁気ドラム使用時の断面構造図
【図６】センサー組立に放熱板を取り込んだ場合の断面
図
【図７】センサー組立のセンサーカバーに放熱板を一体
化した場合の断面図
【図８】センサー組立のセンサーカバーに磁気センサー
位置決めピンを一体構成した図
【図９】図８の磁気センサー位置決めを説明する輪切り
図
【図１０】従来の磁気センサー付きステッピングモータ
の構造断面図
【図１１】従来の光学センサー付きステッピングモータ
の構造断面図
【符号の説明】
１、５１ 駆動巻線 ２、５２ ヨーク部 ３、５３、７１ 回転子 ４、５４、７２ 出力軸 ５、５５ モータマグネット ６ モータ端子 ７ 周対向磁気ドラム ８、５６ 磁気センサー ９ 制御ＩＣ １０ 接続端子 １１、５７ プリント基板 １２ コネクタ １３ カバー側センサー位置決め部 １４、５９ センサーカバー １５ 放熱用接触部 １６ ヨーク片 １８ モータ側センサー位置決め部 １９ ヨーク結合樹脂 ２０ センサー組立 ２１ モータ側センサー位置決めピン ２２ センサーカバー凸部 ２３、５８ 面対向型磁気ドラム ２４ 面対向型磁気センサー ２５ 放熱板 ２６ カバー一体型放熱板 ２７ 磁気センサー嵌合部 ２８ 磁気センサー位置決め穴 ７３ スリット板 ７４ 光学センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 幸夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H605 AA01 BB05 CC05 CC08 DD09 EB06 EC05 EC08 EC20 5H611 AA09 BB10 PP01 QQ01 QQ03 RR02 TT01 UA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数相の駆動巻線を有するステッピング
    モータと、前記駆動巻線を励磁するための電力を供給す
    る励磁手段と、前記ステッピングモータの回転子のモー
    タマグネット磁極位置と同相の位置検出信号を出力する
    磁気ドラムと磁気センサーの位置検出手段と位置検出信
    号にしたがってモータを制御・駆動する制御ＩＣとそれ
    らの一部もしくは全体を覆うセンサーカバーを備えたス
    テッピングモータにおいて、センサーカバーの反モータ
    側天面に磁気センサー部の位置決め機能と制御ＩＣの放
    熱機能を有し、プリント基板と共に磁気センサーと制御
    ＩＣが装着され、モータ組立とセンサー組立が各々独立
    した組立品として構成されることを特徴とした磁気セン
    サー付きステッピングモータ。
  2. 【請求項２】 モータのヨーク部ヨーク片の中心を基準
    とし、ヨーク部と一体をなしている部品に構成した凹部
    もしくは凸部とこれに対応して直接、もしくは間接的に
    磁気センサーを装着する構成のセンサーカバーに構成し
    た凹部もしくは凸部が嵌合することを特徴とした磁気セ
    ンサー付きステッピングモータ。
  3. 【請求項３】 センサーカバーの反モータ側天面に構成
    した磁気センサーと制御ＩＣとプリント基板部と該プリ
    ント基板とセンサーカバー部の間に設けた放熱板を有
    し、該放熱板の一部が制御ＩＣの一部に接触してなるセ
    ンサー組立を有する磁気センサー付きステッピングモー
    タ。
  4. 【請求項４】 センサーカバーの反モータ側天面に構成
    した磁気センサーと制御ＩＣとプリント基板部と該プリ
    ント基板とセンサーカバー部に一体化した放熱板を有
    し、該放熱板の一部が制御ＩＣの一部に接触してなるセ
    ンサー組立を有する磁気センサー付きステッピングモー
    タ。
  5. 【請求項５】 センサーカバーの反モータ側天面に磁気
    センサーと制御ＩＣとプリント基板部を有し、該磁気セ
    ンサーの嵌合部をセンサーカバーに一体化したことを特
    徴とした磁気センサー付きステッピングモータ。
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