JP2002238199A - モータ - Google Patents

モータ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定方向のモータ幅を短縮し、全周均等な磁
場形成とともに有効な巻線数が確保でき小電流、大トル
クのステッピングモータの提供。 【解決手段】 モータケースを兼ねて磁性体で構成され
たステータヨークケース２６は、基本的にコイル１８
ａ，１８ｂの外径の接線に沿って対向する平行な平面を
切断面とする開口部３１を設ける。このため、コイル１
８ａ，１８ｂは露出されるが、コイル１８ａ，１８ｂ外
周とケース間のエアギャップｄおよび壁厚ｔが削除さ
れ、同一出力のモータに対して、２（ｄ＋ｔ）だけモー
タ幅を縮小することができる。

Description

【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
に係わり、より具体的には、さまざまなＯＡ機器、ＡＶ
機器をはじめ、ロボットやカメラ等狭隘な閉鎖空間に固
装され、位置決めや合焦などの自動制御機構に適用され
るステッピングモータまたはシンクロナスモータの構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステッピングモータは、ロータ部および
ケース、コイル、コア、軸受部、端子部を含むステータ
部から構成され、ロータ軸に垂直な胴径寸法（以下モー
タ幅）は、ケース外径により画定される。しかしなが
ら、ケース外径をモータ幅とすると、巻線の可能な最大
外径はケース外径からケース板厚および巻線とケースの
絶縁用ギャップを減じた数値となる。従って、モータの
設置環境でモータ幅が制約されると、モータ定格を満足
する有効な巻線数が捲回できない。さらに、軸方向の長
さが制約されると、巻線容量が影響を受け、トルク特性
の低下を生じる。
【０００３】そこで、特開平１１−８９２０７号に開示
されたステッピングモータによれば、特定した直径方向
の両側でヨークプレート６，１１に磁極片４ｅ，９ｅ，
６ｃ，１１ｃを形成せず、回転子１に平行なヨークケー
ス４，９に欠損部を設けて、特定方向の寸法を短縮させ
ている。この場合、回転子の直径やコイルの巻数を減少
させないことを前提としているから、コイル体２５の太
さが縮小されないまま、エアギャップを維持して円弧の
弦に相当する平面部分を欠損させると、回転子の面と交
差することになるから、小形化のためにはヨークケース
４，９のこの部分に相当するコイル内側の磁極片を削除
せざるを得ない。すなわち、特開平１１−８９２０７号
の基本思想では、コイルを内側に変化させることによっ
て外形の縮小を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、寸法を
短縮した方向に磁極片４ｅ，９ｅ，６ｃ，１１ｃが形成
されないことにより、回転子１全周の磁場は不均一とな
り、例えば周波数特性やトルク特性等に関するモータ特
性が影響を受ける。
【０００５】そこで本発明の目的は、特定方向のモータ
幅を短縮し、しかも全周均等な磁場形成とともに有効な
巻線数が確保でき少ない電流で大きなトルクが得られる
ステッピングモータまたはシンクロナスモータを提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わるモータは、基本的にはマグネット
を備えたロータと、このロータ外周の周方向に複数の櫛
歯状の極歯を円筒状に全周にわたって軸方向に対向配置
したステータヨークと、このステータヨークに巻線を捲
回されたボビンと、前記ロータ、前記ステータヨークお
よび導電体で円筒状に形成され前記ボビンを囲繞するモ
ータケースとを有するモータであって、前記ロータの中
心軸と平行方向に延設された前記モータケースの側壁部
に前記ボビンの対向部位を切欠いて平坦な開口部を設
け、この開口部から前記ボビンの巻線捲回部外周側を突
出させ、巻線量を増大させた。
【０００７】また、前記ボビンの対向部位を切欠いて設
けた前記モータケース側壁部の平坦な開口部近傍に、前
記ボビンの巻線捲回部外周側を臨ませるようにしてもよ
い。通常、外形を画定する導電性モータケース内壁から
の絶縁距離確保のため、ステータボビンの巻線捲回部外
周側をそれ以上外部に配設できないが、上記側壁を切除
したことによって、モータそのものにおいては絶縁距離
に関する問題が解消され、従来は導電性モータケース側
壁が存在するはずの開口部近傍までステータボビンの捲
回部を増設することが可能になる。
【０００８】その上、前記モータケースの側壁には、前
記切り欠いた平坦な開口部の端部近傍において周方向に
不連続な屈曲部を形成した。この屈曲構造で、欠損部の
端部剛性が向上して精度保持が容易となり、巻線捲回部
をより欠損部に接近させ、あるいは状況によって突設さ
せることが可能となり、巻線量の増加が図れる。さら
に、前記モータケースは磁性体で形成し、前記ステータ
ヨークを兼ねさせた。このため部品が共通化され、部品
点数を削減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わるモータの
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に
係わる第一実施例としてＰＭ形ステッピングモータ１０
を軸方向から一部を断面で示した正面図で、図２は図１
の２−２線に沿って上半分を断面で示す側面図、図３は
図１および図２で示した第一実施例のモータ１０につい
て理解を容易にするために概略の構成を図示した分解斜
視図である。また、図４は第二実施例で、半分を軸断面
で示した正面図である。さらに、図５は第三実施例で、
半分を軸断面で示した正面図である。第二実施例および
第三次実施例の図示の中で、第一実施例と共通する部材
には、同一の符号に添字-2または-3を付記して表示す
る。
【００１０】ロータ１１は、回転軸１１ａの周方向に所
用数のＮ−Ｓ極が分布する多極着磁された円柱形のマグ
ネットである。また、ステータ１２ａ，１２ｂは、構成
を同じくするＡ相およびＢ相の二ブロックである。本実
施例のステッピングモータ１０におけるＢ相ブロック１
２ｂは、スラスト軸受板１３の中心に鋼球１４を配し
て、回転軸１１ａを支持する。スラスト軸受板１３はま
た、軸方向に所定範囲内で自由度が許容されるように、
両端にＳ字形屈曲部１６を設けた板バネ１７をキャップ
１５にスナップ結合させて、中央部を切起こした押圧部
１７ａによって、鋼球１４取付面の反対側から軸方向に
摺動可能に弾性支持されている。
【００１１】ステータ１２ａ，１２ｂは、Ａ相コイル１
８ａが捲回されたボビン１９ａと、Ｂ相コイル１８ｂが
捲回されたボビン１９ｂ、および各ヨーク板２０ａ，２
１ａ，２０ｂ，２１ｂの円形内周に直角に切り起こされ
た、同形状の櫛状のクローポール（極歯）２２ａ，２３
ａ，２２ｂ，２３ｂをもつ。Ａ相の二つのクローポール
２２ａ，２３ａおよびＢ相のクローポール２２ｂ，２３
ｂはそれぞれ逆方向に延在して交互に配置し、ヨーク板
２１ａ，２１ｂを内側ステータヨーク２５ａ，２５ｂと
し、外側ステータヨークとなるヨーク板２０ａ，２０ｂ
と共にステータヨークケース２６ａ，２６ｂを構成す
る。
【００１２】Ａ相およびＢ相の各コイル１８ａ，１８ｂ
は、対向する二つのステータヨークケース２６ａ，２６
ｂにそれぞれ収容されており、Ａ相コイル１８ａは外側
ヨーク板２０ａと内側ヨーク板２１ａの内縁に環状配置
されたクローポール２２ａ，２３ａに沿ってロータ１１
を囲むように捲回され、Ｂ相コイル１８ｂは外側ヨーク
板２０ｂと内側ヨーク板２１ｂの内縁に環状配置された
クローポール２２ｂ，２３ｂに沿ってロータ１１を囲む
ように捲回される。そして、Ａ相ボビン１９ａとＢ相ボ
ビン１９ｂは、それぞれボビン鍔部２４ａ，２４ｂを介
してステータヨーク２６ａ，２５ａ；２５ｂ，２６ｂに
よって挟持される。モータケースを兼ねて磁性体で構成
され、ロータ１１と共に各コイル１８ａ，１８ｂを収容
し、内側ステータヨーク２５ａ，２５ｂを含む二つのス
テータヨークケース２６ａ，２６ｂは、適当な結合手段
で相互に連結される。このうち、Ａ相側ヨーク板２０ａ
は、回転軸１１ａの一方の軸受（図示しない）を備える
取付板２７と一体に固設される。
【００１３】２８ａ，２７ａ；２８ｂ，２７ｂはそれぞ
れＡ相およびＢ相各コイル１８ａ，１８ｂに対する外部
端子である。端子２８ａ，端子２７ａで電流を逆方向に
切り替えてＡ相励磁状態を反転させ（−Ａ）相励磁状態
とする。一方、端子２８ｂ，端子２７ｂで電流を逆方向
に切り替えてＢ相励磁状態を反転させ（−Ｂ）相励磁状
態とする。各端子２８ａ，２７ａ；２８ｂ，２７ｂそれ
ぞれに端子台３０ａ，３０ｂが設けられている。設置環
境によっては端子台３０ａ，３０ｂを設けずに、各端子
２８ａ，２７ａ；２８ｂ，２７ｂを直接リード線として
引出すことも可能である。
【００１４】このモータケースを兼ねて磁性体で構成し
たステータヨークケース２６ａ，２６ｂは、基本的にコ
イル１８ａ，１８ｂの外径の接線に沿った相対する平行
な平面で截断して開口部３１を設ける。このため、コイ
ル１８ａ，１８ｂは露出されるが、コイル１８ａ，１８
ｂ外周とステータヨークケース２６ａ，２６ｂ内面間の
エアギャップｄおよび壁厚ｔが削除され、同一出力特性
のモータに関しては、２（ｄ＋ｔ）だけ径方向にモータ
幅を縮小することができ、あるいはコイル巻線を増量す
ることができる（図１参照）。
【００１５】第一実施例のモータ１０の開口部３１は、
各端子２８ａ，２７ａ；２８ｂ，２７ｂの取出し方向を
設定して設けた端子台３０ａ，３０ｂの軸線と平行な面
である（図１〜図３参照）が、開口部３１は、装着場所
の形状に応じた変更が可能であるが、この変更でモータ
特性が影響を受けることはない。図４および図５に示す
第二実施例および第三実施例のモータ１０-2，１０-3
は、第一実施例の開口部３１に加えて、この開口面に垂
直な平面でモータケースを截断した開口部３１-2，３１
-3により、端子台３０ａ，３０ｂの軸線方向にモータ幅
を縮減したものである。
【００１６】また、モータケースを兼ねて磁性体で構成
されたステータヨークケース２６ａ，２６ｂは、開口部
３１近傍において周方向に不連続な屈曲部３２を第一実
施例のモータ１０のステータヨークケース２６に設けた
ことにより構造的強度を発生させることができる。図５
に第三実施例として示すモータ１０-3では、ステータヨ
ークケース２６-3の残された四か所にコーナとして屈曲
部３２-3を形成したものである。以上、本発明に係わる
モータの実施の形態として、ＰＭ形ステッピングモータ
１０を実施例として説明したが、このモータの作動およ
び駆動回路は公知であるので説明を省略する。
【００１７】上記したＰＭ形ステッピングモータによる
実施例は本発明を限定するものではく、本発明の特許請
求の範囲内で、ＨＢ形やＶＲ形にも適用可能であり、例
えば、端子台を設けずにリード線を引出す構成で、ヨー
クケース外形に形成する開口部面で正三角柱状や正四角
柱状あるいは変則的な形状に形成する等、多様な変更例
や再構成が可能であることは当然予期されるところであ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係わるモータによれば、モータ外郭側面を開口させてモ
ータ幅を縮減し、モータ外形として許される位置まで巻
線することにしたので、巻線容量が増加し、トルク、送
り精度等の性能が向上し、巻線抵抗が従来より高く設定
できるため省電力化を図ることができる。また巻径が稼
げるので、長手方向の寸法が短縮できる。すなわち同一
トルクで比較すると、径方向で１６％、長さ方向では３
６〜４７％の縮小が可能になる。
【００１９】さらに、モータケースの側壁に屈曲部を設
けて構造体を形成したので、強度を向上させることがで
きる。その上、モータケースを磁性体で形成し、ヨーク
を兼ねさせたことによって部品が共通化され、部品点数
が削減できることで、コストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるモータの第一実施例を軸方向か
ら一部断面で示した正面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って上半分を断面で示した
側面図である。
【図３】本発明に係わるモータの第一実施例における概
略の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係わるモータの第二実施例を軸方向か
ら半分を断面で示した正面図である。
【図５】本発明に係わるモータの第三実施例を軸方向か
ら半分を断面で示した正面図である。
【符号の説明】
１０ ＰＭ形ステッピングモータ １１ ロータ １２ ステータ １３ スラスト軸受板 １４ 鋼球 １５ キャップ １７ 板バネ １８ａ Ａ相コイル １８ｂ Ｂ相コイル ２２ａ，ｂ クローポール ２３ａ，ｂ クローポール ２４ａ，ｂ ボビン鍔部 ２５ａ，ｂ 内側ヨーク ２６ａ，ｂ ステータヨークケース（モータケース） ２８ａ Ａ相端子 ２７ｂ Ｂ相端子 ３１ 開口部 ３２ 屈曲部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マグネットを備えたロータと、このロー
    タ外周の周方向に複数の櫛歯状の極歯を円筒状に全周に
    わたって軸方向に対向配置したステータヨークと、この
    ステータヨークに巻線を捲回したボビンと、前記ロー
    タ、前記ステータヨークおよび導電体で円筒状に形成さ
    れ前記ボビンを囲繞するモータケースとを有するモータ
    において、前記ロータの中心軸と平行方向に延設された
    前記モータケースの側壁部に前記ボビンの対向部位を切
    欠いて平坦な開口部を設け、この開口部の近傍に前記ボ
    ビンの巻線捲回部外周側を臨ませたことを特徴とするモ
    ータ。
  2. 【請求項２】 マグネットを備えたロータと、このロー
    タ外周の周方向に複数の櫛歯状の極歯を円筒状に全周に
    わたって軸方向に対向配置したステータヨークと、この
    ステータヨークに巻線を捲回したボビンと、前記ロー
    タ、前記ステータヨークおよび導電体で円筒状に形成さ
    れ前記ボビンを囲繞するモータケースとを有するモータ
    において、前記ロータの中心軸と平行方向に延設された
    前記モータケースの側壁部に前記ボビンの対向部位を切
    欠いて平坦な開口部を設け、この開口部から前記ボビン
    の巻線捲回部外周側を突出させたことを特徴とするモー
    タ。
  3. 【請求項３】 前記モータケースの側壁には、前記切り
    欠いた開口部の端部近傍において周方向に不連続な屈曲
    部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載
    のモータ。
  4. 【請求項４】 前記モータケースを磁性体で形成し、前
    記ステータヨークを兼ねさせたことを特徴とする請求項
    １から３のいずれかに記載のモータ。
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