JP2003284310A - モータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コア板はカーリング加工でよく、折り曲げ加
工を不要にし、もって、コア板の厚さが薄くなることを
回避し、より大きな出力トルクを得ることが可能なモー
タおよびその製造方法を得る。 【解決手段】 円筒状の周面に着磁が施されたロータ磁
石２０の軸方向に駆動コイル３０、３１が並設されたモ
ータであって、駆動コイル３０、３１は、ロータ軸１９
が挿通される中心孔を備えた円筒状に形成され、磁性体
からなる１枚の平板を円筒状に曲げたカーリングケース
１１、２６によって駆動コイル３０、３１が包囲される
とともにロータ磁石２０の円筒面が所定の間隙をおいて
包囲され、カーリングケース１１，２６は、駆動コイル
との対向面がヨーク部１２，２７となり、ロータ磁石２
０との対向面が周方向に櫛歯形状に形成された極歯１
３，２８となってヨーク板を兼ねている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小径ながら比較的
大きなトルクを得ることができるモータであって、ロー
タ磁石の軸方向に駆動コイルが並設されたモータ、およ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小径ながら比較的大きなトルクを得るこ
とができるモータの例として、ロータ磁石の軸方向に複
数の駆動コイルが並設されたモータが提案されている。
伝統的なモータの構造は、ステータコイルの内周側にロ
ータ磁石を回転自在に配置したインナーロータ型モー
タ、ステータコイルの外周側にロータ磁石を回転自在に
配置したアウターロータ型モータである。かかる伝統的
なモータによれば、モータの外径が大きくなるため、小
径のモータが望まれる用途には適さない。そこで、ロー
タ磁石の軸方向に複数の駆動コイルを並設したモータが
提案されている。かかるモータによれば、ステータとロ
ータが軸方向に並ぶため、外径を小さくすることがで
き、外径を小さくしても比較的大きなトルクを得ること
ができる。

【０００３】図７は、まだ公には知られていないが、過
去に提案されたロータ磁石の軸方向に複数の駆動コイル
を並設したモータの例を示している。このモータはステ
ッピングモータの例である。図７において、符号４５は
ロータ軸を示しており、このロータ軸４５の長さ方向の
ほぼ中央部にはロータ磁石４６が一体に取り付けられて
いる。ロータ磁石４６には、周方向に一定間隔でＳ極と
Ｎ極が交互に着磁されている。ロータ軸４５とロータ磁
石４６でモータのロータを構成している。

【０００４】ロータ磁石４６の軸方向両側に、ボビンに
巻かれた駆動コイル５０、５５を含む一対のステータが
配置されている。一方のステータは、一対のコア板４
７、５１と、上記駆動コイル５０とを有してなる。一方
のコア板４７は駆動コイル５０の外端面に対向する平面
と駆動コイル５０の外周面に対向する円筒面を有する。
この円筒面はロータ磁石４６の軸方向ほぼ中間部まで延
び出てロータ磁石４６の外周面と僅かな間隙をおいて対
向するとともに、周方向に一定間隔で切り欠かれて、櫛
歯状の極歯４８が形成されている。上記他方のコア板５
１は、駆動コイル５０の内周面に対向する円筒面と、こ
れに続き駆動コイル５０の内端面に対向する平面と、ロ
ータ磁石４６の軸方向ほぼ中間部まで延び出てロータ磁
石４６の外周面と僅かな間隙をおいて対向するととも
に、周方向に一定間隔で切り欠かれてなる櫛歯状の極歯
５２とを有してなる。コア板４７の極歯４８と、コア板
５１の極歯５２は、周方向に交互に適宜の間隙をおいて
配置されている。

【０００５】前述の、一対のステータの他方は、一対の
コア板５３、５６と、前記駆動コイル５５とを有してな
る。一方のコア板５３は駆動コイル５５の外端面に対向
する平面と駆動コイル５５の外周面に対向する円筒面を
有する。この円筒面はロータ磁石４６の軸方向ほぼ中間
部まで延び出てロータ磁石４６の外周面と僅かな間隙を
おいて対向するとともに、周方向に一定間隔で切り欠か
れて、櫛歯状の極歯５４が形成されている。上記他方の
コア板５６は、駆動コイル５５の内周面に対向する円筒
面と、これに続き駆動コイル５５の内端面に対向する平
面と、ロータ磁石４６の軸方向ほぼ中間部まで延び出て
ロータ磁石４６の外周面と僅かな間隙をおいて対向する
とともに、周方向に一定間隔で切り欠かれてなる櫛歯状
の極歯５７とを有してなる。コア板５３の極歯５４と、
コア板５６の極歯５７は、周方向に交互に適宜の間隙を
おいて配置されている。コア板４７、５１で囲まれる空
間には、ボビンを介して駆動コイル５０が配置され、コ
ア板５３，５６で囲まれる空間には、ボビンを介して駆
動コイル５５が配置されている。駆動コイル５０、５５
は、ロータ軸４５を中心とした円筒状に巻かれている。

【０００６】上記一対のステータの各外端面には端板４
１、４２が固定され、各端板４１、４２に形成されてい
る中心孔には、磁性材からなる軸受４３、４４の小径部
が嵌められ、軸受４３、４４が端板４１、４２に固定さ
れている。前記ロータ軸４５は、上記コア板５１、５６
の中心孔を、僅かな間隙をおいて貫通し、また、軸受４
３，４４の中心孔を貫通してこの軸受４３、４４によっ
て回転自在に保持されている。駆動コイル５０、５５へ
の通電を切り替えることにより、極歯４８、５２、５
４、５７の極性が切り替わり、ロータ磁石４６の磁極と
の磁気的吸引反発力によってロータ磁石４６が周方向に
付勢され、ロータが回転駆動される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したモータの
例によれば、モ−タ全体の外径に対してロータ磁石４６
の外径の比率を大きくすることができるため、所定のト
ルクを得ながら小型化するのに有利である。しかしなが
ら、上記のような構成のモータによれば、各ヨーク板の
形状が複雑で、部品加工、組み立てが面倒である。特
に、ヨーク板は通常プレス加工によって作られるが、形
状が複雑であるため、所定の形状を安定に、かつ、精度
よく作ることが困難である。また、上記構造のモータで
は、軸周辺のコア部分に集中して磁束が発生するため、
この部分は他の部分よりも厚みを大きくとることがモー
タ効率の向上に寄与する。しかし、通常のプレス加工で
は、軸周辺のコア部分がプレスによって折り曲げられる
ため、この部分が薄くなりがちであり、その結果、モー
タの出力トルクが小さくなっていた。

【０００８】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、コア板の加工を単純化
することを可能にし、特に、一部のコア板はカーリング
加工でよく、折り曲げ加工を不要にし、もって、コア板
の厚さが薄くなることを回避し、より大きな出力トルク
を得ることが可能なモータおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
円筒状の周面に着磁が施されたロータ磁石の軸方向に駆
動コイルが並設されたモータであって、駆動コイルは、
ロータ軸が挿通される中心孔を備えた円筒状に形成さ
れ、磁性体からなる１枚の平板を円筒状に曲げたカーリ
ングケースによって駆動コイルが包囲されるとともにロ
ータ磁石の円筒面が所定の間隙をおいて包囲され、カー
リングケースは、駆動コイルとの対向面がヨーク部とな
り、ロータ磁石との対向面が周方向に櫛歯形状に形成さ
れた極歯となってヨーク板を兼ねていることを特徴とす
る。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、駆動コイルは、ロータ磁石を挟んで軸方向
の両側に配置されていることを特徴とする。請求項３記
載の発明は、請求項１または２記載の発明において、駆
動コイルはボビンに巻かれ、ロータ軸を支持する軸受が
上記ボビンに嵌められていることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ヨーク板を兼ねるカーリングケースとは別
に極歯を有するヨーク板を有し、カーリングケースの極
歯とヨーク板の極歯とが周方向に交互に並んでいること
を特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、円筒状の外周面に
着磁が施されたロータ磁石の軸方向両側に駆動コイルが
並設されたモータの製造方法であって、互いの極歯が互
い違いになるように配設した一組のヨークを有し、この
一組のヨークの一方側は、ヨーク部と極歯とを有するこ
とによってヨーク板を兼ねたカーリングケースで駆動コ
イルを包囲するとともにロータ磁石の円筒面を所定の間
隙をおいて包囲するように構成し、上記カーリングケー
スとは別のヨーク板を固定した後、この別のヨーク板の
極歯を基準としてカーリングケースの極歯位置を調整し
固定することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかるモータおよびその製造方法の実施形態について
説明する。図示の実施形態はステッピングモータの例で
ある。図１ないし図６において、ロータ軸１９とこのロ
ータ軸１９の外周に一体に取り付けられた円筒状のロー
タ磁石２０を主体としてモータのロータが構成されてい
る。ロータ磁石２０には、円筒状の外周面に周方向に一
定間隔で着磁されて、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に形成
されている。

【００１４】上記ロータ磁石２０の軸方向の一側には、
軸受１０、カーリングケース１１、ボビン１４、駆動コ
イル３０、ヨーク板１６を有してなるステータが配置さ
れ、ロータ磁石２０の軸方向の他側には、ヨーク板２
２、駆動コイル３１、ボビン２４、カーリングケース２
６、軸受２９を有してなる別のステータが配置されてい
る。

【００１５】軸受１０、軸受２９は、ロータ軸１９を挿
通する中心孔を有し、各軸受１０、２９の外端側におけ
る中心孔周壁でロータ軸１９を回転自在に支持してい
る。また、各軸受１０、２９は軸方向一端側の外径が大
きく、その他は小径部となっていて、この小径部に円筒
状に巻き回された駆動コイル３０、３１が嵌められてい
る。ただし、駆動コイル３０、３１はボビン１４、２４
に巻き回され、このボビン１４、２４が上記小径部に嵌
められることにより、上記小径部に駆動コイル３０、３
１が嵌められている。換言すれば、駆動コイル３０、３
１は、ロータ軸１９が挿通される中心孔を備えた円筒状
に形成されていることになる。

【００１６】図５、図６に詳細に示されているように、
内径が軸受１０の大径部とほぼ同じに形成されたカーリ
ングケース１１が、上記駆動コイル３０の外周を覆うと
ともに、軸受１０の大径部の一部を覆い、カーリングケ
ース１１の一部と軸受１０の大径部とがスポット溶接な
どの手段によって固定されている。このように、カーリ
ングケース１１によって駆動コイル３０が包囲されると
ともにロータ磁石２０の円筒面のほぼ半分が所定の間隙
をおいて包囲されている。カーリングケース１１は、磁
性体からなる１枚の平板を円筒状に曲げたもので、ヨー
ク板を兼ねている。カーリングケース１１は、図１に示
すように、駆動コイル３０との対向面がヨーク部１２と
なり、ロータ磁石２０との対向面が周方向に一定間隔の
櫛歯形状に形成された極歯１３となっている。極歯１３
は、ロータ磁石２０の軸方向のほぼ半分を包囲してい
る。カーリングケース１１は、駆動コイル３０の軸方向
一端側（図６において下側）の極性と同じ極性で磁化さ
れる。

【００１７】上記カーリングケース１１とは別に、カー
リングケース１１と組み合わせてヨーク板１６が用いら
れている。ヨーク板１６は、駆動コイル３０の他端面と
対向するヨーク部と、このヨーク部から直角に曲げられ
てロータ磁石２０の円筒面と所定の間隙をおいて対向す
る極歯１７とを有してなる。極歯１７は、上記カーリン
グケース１１の極歯１３とともにロータ磁石２０の軸方
向のほぼ半分を包囲している。ヨーク板１６は、駆動コ
イル３０の軸方向他端側（図６において上側）の極性と
同じ極性で磁化される。図２、図５から明らかなよう
に、カーリングケース１１の極歯１３とヨーク板１６の
極歯１７とが周方向に、相互間に適宜の間隙をおいて交
互に並んでいる。ヨーク板１６は、そのヨーク部が軸受
１０の端面にスポット溶接などの手段によって固定され
ている。なお、カーリングケース１１の極歯１３とヨー
ク板１６の極歯１７との相対位置関係は、モータの性能
上重要であるから、ヨーク板１６の極歯１７を基準とし
てカーリングケース１１の極歯１３位置を調整してカー
リングケース１１を固定する。

【００１８】前記ボビン１４は、駆動コイル３０を巻き
回すための円筒部分とこの円筒部分の両端に一体に形成
された鍔を有していて、断面形状Ｕ字形の部材をリング
状に形成したものである。ボビン１４は、例えば樹脂の
一体成形で作ることができ、一方の鍔の外周部には端子
部１５が一体に突出して形成されている。端子部１５に
は、駆動コイル３０の端末を絡げるための一対の突起が
角のように突出して一体に形成されている。

【００１９】前記ロータ磁石２０を挟んで反対側に配置
されている軸受２９、カーリングケース２６、ボビン２
４、駆動コイル３１、極歯２３からなるもう一つのステ
ータも、軸受１０、カーリングケース１１、ボビン１
４、駆動コイル３０、ヨーク板１６からなる上記構成の
ステータと同様にかつ対称に構成されている。

【００２０】図５、図６において、内径が軸受２９の大
径部とほぼ同じに形成されたカーリングケース２６が、
駆動コイル３１の外周を覆うとともに、軸受２９の大径
部の一部を覆い、カーリングケース２６の一部と軸受２
９の大径部とがスポット溶接などの手段によって固定さ
れている。このように、カーリングケース２６によって
駆動コイル３１が包囲されるとともにロータ磁石２０の
円筒面のほぼ半分が所定の間隙をおいて包囲されてい
る。カーリングケース２６は、磁性体からなる１枚の平
板を円筒状に曲げたもので、ヨーク板を兼ねている。カ
ーリングケース２６は、図１に示すように、駆動コイル
３１との対向面がヨーク部２７となり、ロータ磁石２０
との対向面が周方向に一定間隔の櫛歯形状に形成された
極歯２８となっている。極歯２８はロータ磁石２０の円
筒面のほぼ半分を適宜の間隙をおいて包囲している。カ
ーリングケース２６は、駆動コイル３１の軸方向一端側
の極性と同じ極性で磁化される。

【００２１】上記カーリングケース２６とは別に、カー
リングケース２６と組み合わせてヨーク板２２が用いら
れている。ヨーク板２２は、駆動コイル３１の他端面と
対向するヨーク部と、このヨーク部から直角に曲げられ
てロータ磁石２０の円筒面と所定の間隙をおいて対向す
る極歯２３とを有してなる。極歯２３もカーリングケー
ス２６の極歯２８とともにロータ磁石２０の円筒面のほ
ぼ半分を適宜の間隙をおいて包囲している。ヨーク板２
２は、駆動コイル３１の軸方向他端側の極性と同じ極性
で磁化される。図２から明らかなように、カーリングケ
ース２６の極歯２８とヨーク板２２の極歯２３とが周方
向に、相互間に適宜の間隙をおいて交互に並んでいる。
ヨーク板２２は、そのヨーク部が軸受２９の端面にスポ
ット溶接などの手段によって固定されている。ヨーク板
２２の極歯２３を基準としてカーリングケース２６の極
歯２８位置を調整してカーリングケース２６を固定し、
カーリングケース２６の極歯２８とヨーク板２２の極歯
２３との相対位置関係が決められている。こうすること
によって、カーリングケース２６側で軸方向寸法を調整
することができる。

【００２２】前記ボビン２４は、駆動コイル３１を巻き
回すための円筒部分とこの円筒部分の両端に一体に形成
された鍔を有していて、断面形状Ｕ字形の部材をリング
状に形成したものである。ボビン２４は、例えば樹脂の
一体成形で作ることができ、一方の鍔の外周部には端子
部２５が一体に突出して形成されている。端子部２５に
は、駆動コイル３１の端末を絡げるための一対の突起が
角のように突出して一体に形成されている。

【００２３】図２は、以上のようにして組み立てられた
モータの外観を示している。図２からわかるように、一
方側の極歯１３、１７の先端と他方側の極歯２３、２８
の先端が所定の間隙をおいて軸方向に対向するととも
に、極歯１３、１７と極歯２３、２８が周方向に位置を
ずらして千鳥状に配置されている。また、端子部１５、
２５が軸方向に相対向していて、それぞれの角状の突起
に各駆動コイル３０、３１の端末が巻き付けられてい
る。これらの突起を、外部回路に接続する端子として使
用してもよいし、各駆動コイル３０、３１の端末を仮に
絡げるものとしてもよい。

【００２４】図１に示すように、ロータ磁石２０を挟ん
でロータ軸１９の両側からは滑りリング１８、２１が挿
入されていて、滑りリング１８はロータ磁石２０の一端
面と軸受１０の端面との間の介在し、滑りリング２１は
ロータ磁石２０の他端面と軸受２９の端面との間に介在
している。なお、ロータ磁石２０を挟んで軸方向両側に
配置されている２組のステータは、例えば、カーリング
ケース１１、２６の外周に円筒状の非磁性部材が溶接ま
たは圧入され、あるいは部分円筒面をなす非磁性の連結
部材がカーリングケース１１、２６に溶接される、など
の手段によって、軸方向の所定の間隔をおいて一体に連
結されている。

【００２５】以上のように構成されたステッピングモー
タの例において、ロータ磁石２０を挟んでロータ磁石２
０の軸方向両側に並設された駆動コイル３０、３１に交
互に通電し、あるいは交互に通電方向を切り替えること
により、極歯１３、２３、１７、２８が交互にＳ極、Ｎ
極に磁化されて回転磁界が発生し、この回転磁界ととも
にロータ磁石２０が回転付勢され、ロータ磁石２０とと
もにロータ軸１９が回転駆動される。

【００２６】上記実施形態によれば、磁性体からなる１
枚の平板を円筒状に曲げてなるカーリングケース１１、
２６を用い、これをコア板として用いているため、コア
板の折り曲げ加工が不要になり、加工を単純化すること
ができる。また、コア板の折り曲げ加工が不要になるこ
とによって、折り曲げ加工でコア板の厚さが薄くなるこ
とを回避することができ、より大きな出力トルクを得る
ことが可能になる。また、カーリング工法によりコア板
を形成することにより、形状の安定したコア板を得るこ
とができる。

【００２７】ちなみに、図示の実施形態では、折り曲げ
加工が不要なコア板はステータを構成する２個一組のコ
ア板のうち、一方のコア板であって、もう一つのコア板
は曲げ加工されている。しかし、一方のコア板だけでも
折り曲げ加工が不要であることによって、上記の効果を
得ることができる。また、もう一つのコア板は曲げ加工
されているとはいえ、従来のモータにおけるコア板の形
状よりも単純であるため、加工の単純化が可能であり、
コア板の厚さが薄くなることをできるだけ回避して、ト
ルクの低下を回避することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、コア板として、磁性体
からなる１枚の平板を円筒状に曲げてなるカーリングケ
ースを用いているため、コア板の折り曲げ加工が不要に
なり、加工を単純化することができる。また、コア板の
折り曲げ加工が不要になることによって、折り曲げ加工
でコア板の厚さが薄くなることを回避することができ、
より大きな出力トルクを得ることが可能になる。また、
カーリング工法によりコア板を形成することにより、形
状の安定したコア板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるモータおよびその製造方法の実
施形態を示す分解斜視図である。

【図２】上記実施形態の外観を示す斜視図である。

【図３】上記実施形態の縦断面図である。

【図４】上記実施形態の右側面図である。

【図５】上記実施形態のカーリングケースとコア板の部
分を示す側面図である。

【図６】上記カーリングケースとコア板の部分を示す縦
断面図である。

【図７】従来のステッピングモータの例を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１０ 軸受 １１ カーリングケース １２ ヨーク部 １３ 極歯 １４ ボビン １６ ヨーク板 １７ 極歯 １９ ロータ軸 ２０ ロータ磁石 ２２ ヨーク板 ２３ 極歯 ２４ ボビン ２６ カーリングケース ２７ ヨーク部 ２８ 極歯 ２９ 軸受 ３０ 駆動コイル ３１ 駆動コイル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の周面に着磁が施されたロータ磁
   石の軸方向に駆動コイルが並設されたモータであって、 上記駆動コイルは、ロータ軸が挿通される中心孔を備え
   た円筒状に形成され、 磁性体からなる１枚の平板を円筒状に曲げたカーリング
   ケースによって上記駆動コイルが包囲されるとともに上
   記ロータ磁石の円筒面が所定の間隙をおいて包囲され、 上記カーリングケースは、駆動コイルとの対向面がヨー
   ク部となり、ロータ磁石との対向面が周方向に櫛歯形状
   に形成された極歯となってヨーク板を兼ねていることを
   特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 駆動コイルは、ロータ磁石を挟んで軸方
   向の両側に配置されている請求項１記載のモータ。
3. 【請求項３】 駆動コイルはボビンに巻かれ、ロータ軸
   を支持する軸受が上記ボビンに嵌められている請求項１
   または２記載のモータ。
4. 【請求項４】 ヨーク板を兼ねるカーリングケースとは
   別に極歯を有するヨーク板を有し、カーリングケースの
   極歯とヨーク板の極歯とが周方向に交互に並んでいる請
   求項１記載のモータ。
5. 【請求項５】 円筒状の外周面に着磁が施されたロータ
   磁石の軸方向両側に駆動コイルが並設されたモータの製
   造方法であって、 互いの極歯が互い違いになるように配設した一組のヨー
   クを有し、この一組のヨークの一方側は、ヨーク部と極
   歯とを有することによってヨーク板を兼ねたカーリング
   ケースで上記駆動コイルを包囲するとともに上記ロータ
   磁石の円筒面を所定の間隙をおいて包囲するように構成
   し、 上記カーリングケースとは別のヨーク板を固定した後、
   この別のヨーク板の極歯を基準として上記カーリングケ
   ースの極歯位置を調整し固定することを特徴とするモー
   タの製造方法。