JP2004064966A - ステッピングモータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高トルク特性を保持して小型、軽量化を図るとともにコスト低減を図る。
【解決手段】矩形の導体金属板２９の幅方向の両側縁に沿って第３のクローポール２７と第４のクローポール２８とを構成する多数個の凸部３０，３１を形成するとともにこの矩形導体金属板を筒状に丸める曲げ加工を施して第３のヨーク部材１３を形成する。第３のヨーク部材１３をリング状の保持部材１４により外周部を保持し、第１のヨーク部材１１と第２のヨーク部材１２と組み合わせてヨークユニット１０を構成する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石型（ＰＭ型：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ　Ｔｙｐｅ）ステッピングモータ（本明細書においては、単にステッピングモータと称する。）に関し、さらに詳しくは同一円周上に配列される多数個のクローポールを有する特徴的な構造のステッピングモータ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは、入力された駆動信号に基づいてロータが一定角度ずつ間欠的に回転するとともに停止位置を保持される等の動作特性を有しており、例えば各種制御機器等の位置決め制御用等に用いられている。ステッピングモータは、デジタル機器との適合性が高く、回転の角度や速度、方向或いは起動停止の制御を正確かつ迅速に行うことが可能であり、低速・高トルク特性、摩耗部分が少ないことによる高信頼性等の種々の特徴を有している。
【０００３】
ステッピングモータは、外周面に円周方向に対してＳ極とＮ極とが交互に着磁されたマグネットの外周部に多数個のステータが配列して配置されるとともに、各クローポール（磁極片）に対してコイル線の巻き方向を異にしたコイルが組み合わされて構成されている。ステッピングモータは、各コイルに対して駆動信号を選択的に供給することによってマグネットと各クローポール間に磁気力を生じさせ、所望の回転出力を得るように構成されている。
【０００４】
従来のステッピングモータは、全体がカップ状を呈するとともに中心部に多数のクローポールを同一円周上に配列して折曲形成した第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材と、全体が円盤状を呈するとともに中心部に両側面に交互に折曲して多数のクローポールを形成した第３のヨーク部材とを組み合わせてヨークユニットを構成している。ヨークユニットは、組合せ状態において、第１のヨーク部材と第２のヨーク部材の各クローポール間に第３のヨーク部材のクローポールがそれぞれ配置されて構成される。
【０００５】
ステッピングモータは、機器の小型、軽量化に伴って小型、軽量化が図られているが、例えば第３のヨーク部材が両側面にクローポールを折曲形成することにより、高精度のプレス加工が必要となる。また、ステッピングモータは、第３のヨーク部材に多数個のクローポールを折曲形成することが困難であるために多極化に限界があった。さらに、ステッピングモータは、各クローポールが薄型化すめために、トルク特性が低下するといった問題があった。
【０００６】
ステッピングモータにおいては、上述した問題点を図るために種々の改良が図られており、例えば図７に示すようなヨークユニット１００が提案されている。ヨークユニット１００は、それぞれ導体金属板に、プレス加工により打抜き、曲げ及び絞りを施して形成した略カップ状の第１のヨーク部材１０１及び第２のヨーク部材１０２と、円盤状の第３のヨーク部材１０３及び第４のヨーク部材１０４とから構成される。
【０００７】
ヨークユニット１００は、後述するように第１のヨーク部材１０１に対して第３のヨーク部材１０３が組み合わされるとともに第２のヨーク部材１０２に対して第４のヨーク部材１０４が組み合わされた後に、第１のヨーク部材１０１と第２のヨーク部材１０２とが結合される。ヨークユニット１００は、各ヨーク部材１０１〜１０４を組み合わせた状態で全体を貫通する空間部が構成され、この空間部に図示しないロータ構体を組み合わせるとともに図示しないケース内に組み付けられる。
【０００８】
第１のヨーク部材１０１は、外周部１０１ａと天井部１０１ｂとからなり、天井部１０１ｂの中心部に内部空間側に折曲されて多数個の第１のクローポール１０１ｃが形成されている。各第１のクローポール１０１ｃは、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに、互いに等間隔に位置して同一円周上に配列されて形成されている。第１のヨーク部材１０１は、各第１のクローポール１０１ｃにより天井部１０１ｂの中心を貫通する軸孔１０１ｄが形成されるとともに、各第１のクローポール１０１ｃと外周部１０１ａとの間に図示しない第１のコイルを組み付ける環状のコイル組付部１０１ｅが構成される。第１のヨーク部材１０１には、外周部１０１ａの開口縁に、複数の位置決め凹部１０１ｆが形成されている。
【０００９】
第２のヨーク部材１０２は、第１のヨーク部材１０１と上下対称形の部材であり、外周部１０２ａと天井部１０２ｂとからなり、天井部１０２ｂの中心部に内部空間側に折曲されて多数個の第２のクローポール１０２ｃが形成されている。第２のクローポール１０２ｃも、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに、互いに等間隔に位置して同一円周上に配列されて形成されている。第２のヨーク部材１０２も、各第２のクローポール１０２ｃにより天井部１０２ｂの中心を貫通する軸孔１０２ｄが形成されるとともに、各第２のクローポール１０２ｃと外周部１０２ａとの間に図示しない第２のコイルを組み付ける環状のコイル組付部１０２ｅが構成される。第２のヨーク部材１０２にも、外周部１０２ａの開口縁に、複数の位置決め凹部１０２ｆが形成されている。
【００１０】
第３のヨーク部材１０３は、外径が第１のヨーク部材１０１の外周部１０１ａの外径とほぼ同径とされ、中心部に第１のヨーク部材１０１側に折曲されて多数個の第３のクローポール１０３ａが形成されている。各第３のクローポール１０３ａも、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに、互いに等間隔に位置して同一円周上に配列されて形成されている。各第３のクローポール１０３ａは、第１のクローポール１０１ｃと同数であるとともに隣り合う第１のクローポール１０１ｃ間に構成される三角形の空間よりもやや小さな形状を呈している。第３のヨーク部材１０３も、各第３のクローポール１０３ａにより中心を貫通する軸孔１０３ｂが形成されるとともに、外周縁に第１のヨーク部材１０１の位置決め凹部１０１ｆに対応して複数の位置決め凸部１０３ｃが形成されている。
【００１１】
第４のヨーク部材１０４も、外径が第３のヨーク部材１０３の外径及び第２のヨーク部材１０２の外周部１０１ａの外径とほぼ同径とされ、中心部に第２のヨーク部材１０２側に折曲されて多数個の第４のクローポール１０４ａが形成されている。各第４のクローポール１０４ａもそれぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに、互いに等間隔に位置して同一円周上に配列されて形成されている。各第４のクローポール１０４ａは、第３のクローポール１０３ａ及び第２のクローポール１０２ｃと同数であるとともに隣り合う第２のクローポール１０２１ｃ間に構成される三角形の空間よりもやや小さな形状を呈している。第４のヨーク部材１０４も、各第４のクローポール１０４ａにより中心を貫通する軸孔１０４３ｂが形成されるとともに、外周縁に第２のヨーク部材１０２の位置決め凹部１０２ｆに対応して複数の位置決め凸部１０４ｃが形成されている。
【００１２】
ヨークユニット１００は、第１のヨーク部材１０１に対して第３のヨーク部材１０３が、各第１のクローポール１０１ｃの間にそれぞれ各第３のクローポール１０３ａを１個ずつ非接触状態で介在するようにして位置決め凹部１０１ｆに位置決め凸部１０３ｃを嵌合して組み合わされる。ヨークユニット１００は、この状態で第１のクローポール１０１ｃと第３のクローポール１０３ａとが同一円周上に交互に配列されるとともに、図示しない第１のコイルがコイル組付部１０１ｅに組み付けられる。
【００１３】
ヨークユニット１００は、同様にして第２のヨーク部材１０２に対して第４のヨーク部材１０４が、各第２のクローポール１０２ｃの間にそれぞれ各第４のクローポール１０４ａを１個ずつ非接触状態で介在するようにして位置決め凹部１０２ｆに位置決め凸部１０４ｃを嵌合して組み合わされる。ヨークユニット１００は、この状態で第２のクローポール１０２ｃと第４のクローポール１０４ａとが同一円周上に交互に配列されるとともに、図示しない第２１のコイルがコイル組付部１０２ｅに組み付けられる。
【００１４】
ヨークユニット１００は、第１のヨーク部材１０１の外周部１０１ａの開口縁と第２のヨーク部材１０２の外周部１０２ａの開口縁とが突き合わされて一体化されるとともに、第３のヨーク部材１０３と第４のヨーク部材１０４とが互いに背中合わせで一体化される。ヨークユニット１００は、第１のヨーク部材１０１と第２のヨーク部材１０２に対して別部材からなる第３のヨーク部材１０３と第４のヨーク部材１０４とを組み合わることにより、各クローポールも充分な厚みを有するとともに多極化も図られるようになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ヨークユニット１００においては、上述したように第１のヨーク部材１０１と第２のヨーク部材１０２が打抜き、曲げ及び絞り工程を経るプレス加工により形成するとともに、第３のヨーク部材１０３と第４のヨーク部材１０４とが打抜き及び曲げ工程を経るプレス加工により形成していた。ヨークユニット１００は、第１のヨーク部材１０１と第３のヨーク部材１０３とを組み合わせるとともに第２のヨーク部材１０２と第４のヨーク部材１０４とを組み合わせた後に、第１のヨーク部材１０１と第２のヨーク部材１０２とを一体化するが、それぞれの位置合わせが位置決め凹部１０１ｆ、１０２ｆと位置決め凸部１０３ｃ、１０４ｃとの嵌合により行っている。
【００１６】
ヨークユニット１００は、プレス加工の加工精度によって第１のヨーク部材１０１乃至第４のヨーク部材１０４の組立精度が決定される。ヨークユニット１００は、位置決め凹部１０１ｆ、１０２ｆと位置決め凸部１０３ｃ、１０４ｃの精度により組合せ方向のガタが生じて騒音の発生の原因となっていた。ヨークユニット１００は、プレス加工の加工精度の限界から、かかる騒音の発生を低減することが困難であった。
【００１７】
このため、ヨークユニット１００は、スポット溶接やかしめ加工等を施して第１のヨーク部材１０１乃至第４のヨーク部材１０４を固定する用にしているが、工程数が多くなってコスト高となるといった問題があった。また、ヨークユニット１００は、各クローポールの薄型化を抑制して高トルク化を図るために、別部材からなる第３のヨーク部材１０３と第４のヨーク部材１０４とを第１のヨーク部材１０１と第２のヨーク部材１０２に組み合わせるように構成したが、部品数及び組立工数が増加してコスト高となるといった問題があった。
【００１８】
したがって、本発明は、高トルク特性を保持して小型、軽量化を図るとともにコスト低減を図ったステッピングモータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかるステッピングモータは、略櫛歯状を呈する多数個の第１のクローポールが同一円周上に配列されてなる第１のヨーク部材と、この第１のヨーク部材と対向して同軸上に配置されるとともに相対する各第１のクローポールに対してそれぞれ同軸上に位置する略櫛歯状を呈する多数個の第２のクローポールが同一円周上に配列されてなる第２のヨーク部材と、第１のヨーク部材と対向する軸方向の一端側に各第１のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第３のクローポールが同一円周上に配列されて形成されるとともに第２のヨーク部材と対向する軸方向の他端側に各第２のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第４のクローポールが同一円周上に配列されて形成されてなる第３のヨーク部材とにより構成されるヨークユニットを備える。ステッピングモータは、第１のヨーク部材の各第１のクローポールと第２のヨーク部材の各第２のクローポール及び第３のヨーク部材の各第３のクローポールと第４のクローポールとによって構成される断面円形の空間部内にロータ構体が回転自在に組み合わされ、第１のヨーク部材に第１のコイルが組み合わされ、第２のヨーク部材に第２のコイルが組み合わされる。
【００２０】
ステッピングモータは、少なくとも第３のヨーク部材が、幅方向の両側縁に沿ってそれぞれ多数個の凸部を櫛歯状に形成した矩形導体金属板を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸めてなる磁極部材と、この磁極部材の外周部を保持するリング状の保持部材とから構成される。ステッピングモータは、第３のヨーク部材を第１のヨーク部材と第２のヨーク部材との間に組み合わされることにより、両側縁に形成された各凸部が第３のクローポールと第４のクローポールとを構成する。
【００２１】
ステッピングモータは、第１のヨーク部材が外周部と天井部とからなる略カップ状を呈するとともに中心部に各第１のクローポールを内方に向かって一体に折曲形成してなり、第２のヨーク部材が第１のヨーク部材の外周部と同径の外周部と底板部とからなる略カップ状を呈するとともに中心部に各第２のクローポールを内方に向かって一体に折曲形成してなる。ステッピングモータは、これら第１のヨーク部材と第２のヨーク部材が、第３のヨーク部材の保持部材の外周縁を挟持するようにして外周部を突き合わされて一体化される。
【００２２】
ステッピングモータは、第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材が、幅方向の一方側縁に沿ってそれぞれ多数個の凸部を櫛歯状に形成した矩形導体金属板を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸めてなる磁極部材と、この磁極部材の外周部を保持するリング状の保持部材とから構成される。ステッピングモータは、凸部がそれぞれ第１のクローポール及び第２のクローポールを構成する。
【００２３】
ステッピングモータは、第３のヨーク部材の保持部材と、第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材の保持部材とが一体に形成された円筒状の保持部材によって構成されてなる。ステッピングモータは、保持部材の外周部にそれぞれ第１のヨーク部材乃至第３のヨーク部材に対応して第１のコイル乃至第３のコイルが組み付けられるとともに、ケース部材に収納される。
【００２４】
以上のように構成された本発明にかかるステッピングモータによれば、矩形導体金属板の幅方向の両側縁に沿って第３のクローポールと第４のクローポールとを構成する多数個の凸部を形成するとともにこの矩形導体金属板を丸めて第３のヨーク部材を構成したことから、部品点数と組立工程が低減され廉価に提供される。ステッピングモータによれば、第３のヨーク部材が比較的簡易であるとともに寸法精度も保持される打抜き工程と丸め工程を経て製作されることから、工程の簡易化が図られるとともにクローポールの厚みも充分に保持されて高トルク特性が得られかつ多極化も図られるようになる。
【００２５】
また、本発明にかかるステッピングモータによれば、第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材も、矩形導体金属板の幅方向の両側縁に沿って第１のクローポール或いは第２のクローポールを構成する多数個の凸部を形成するとともにこの矩形導体金属板を丸めて製造されることから、絞り工程を不要として比較的簡易であるとともに寸法精度も保持される打抜き工程と丸め工程を経て製作され、工程の簡易化が図られるとともにクローポールの厚みも充分に保持されて高トルク特性が得られかつ多極化も図られるようになる。さらに、本発明にかかるステッピングモータによれば、第１のヨーク部材乃至第３のヨーク部材が一体の保持部材に組み合わされることにより、組立工程も簡易でありコスト低減が図られる。
【００２６】
上述した目的を達成する本発明にかかるステッピングモータの製造方法は、略櫛歯状を呈する多数個の第１のクローポールが同一円周上に配列されてなる第１のヨーク部材と、第１のヨーク部材と対向して同軸上に配置されるとともに相対する各第１のクローポールに対してそれぞれ同軸上に位置する略櫛歯状を呈する多数個の第２のクローポールが同一円周上に配列されてなる第２のヨーク部材と、第１のヨーク部材と対向する軸方向の一端側に各第１のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第３のクローポールが同一円周上に配列されて形成されるとともに第２のヨーク部材と対向する軸方向の他端側に各第２のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第４のクローポールが同一円周上に配列されて形成されてなる第３のヨーク部材と、第１のヨーク部材の各第１のクローポールと第２のヨーク部材の各第２のクローポール及び第３のヨーク部材の各第３のクローポールと第４のクローポールとによって構成される断面円形の空間部内に回転自在に組み合わされたロータ構体と、第１のヨーク部材に組み合わされた第１のコイルと第２のヨーク部材に組み合わされた第２のコイルとを備えるステッピングモータを製造方法する。ステッピングモータの製造方法は、少なくとも第３のヨーク部材の形成工程と保持部材への組付け工程を経て製造される。第３のヨーク部材の形成工程は、矩形の導体金属板に対してプレス加工を施して幅方向の両側縁に沿ってそれぞれ多数個の櫛歯状凸部を一体に形成する工程と、このプレス部品を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸める工程とからなる。
【００２７】
また、ステッピングモータの製造方法は、第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材が、矩形の導体金属板に対してプレス加工を施して幅方向の一方側縁に沿って多数個の櫛歯状凸部を一体に形成する工程と、このプレス部品を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸める工程とを経てポール部材を形成する工程と、ポール部材を筒状に形成された保持部材の内部空間に組み付ける工程とを経て製造される。さらに、ステッピングモータの製造方法は、第３のヨーク部材と、第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材を保持する一体に形成された円筒状の保持部材を用い、この保持部材の内部空間に軸方向の略中央部に位置して第３のヨーク部材を組み付ける工程と、保持部材に対して両側開口部から内部空間にそれぞれ第１のヨーク部材と第２のヨーク部材とを組み付ける工程と、保持部材の外周部に第１のヨーク部材と第２のヨーク部材に対応位置してそれぞれ第１のコイルと第２のコイルを組み付ける工程と、これら工程を経た組立体をケース部材に収納する工程とを有する。
【００２８】
以上の工程を有する本発明にかかるステッピングモータの製造方法によれば、矩形導体金属板の幅方向の両側縁に沿って第３のクローポールと第４のクローポールとを構成する多数個の凸部を形成するとともにこの矩形導体金属板を丸めて第３のヨーク部材を製作することから、部品点数と組立工程が低減され廉価なステッピングモータを製造することが可能となる。ステッピングモータの製造方法によれば、比較的簡易であるとともに寸法精度も保持される打抜き工程と丸め工程を経て第３のヨーク部材を製作することから、工程の簡易化が図られるとともにクローポールの厚みも充分に保持されて高トルク特性が得られかつ多極化も図られるステッピングモータを製造することが可能となる。
【００２９】
また、本発明にかかるステッピングモータの製造方法によれば、絞り工程を不要として比較的簡易であるとともに寸法精度も保持される打抜き工程と丸め工程を経て第１のヨーク部材及び第２のヨーク部材を製作することから、工程の簡易化が図られるとともにクローポールの厚みも充分に保持されて高トルク特性が得られかつ多極化も図られるステッピングモータを製造することが可能となる。さらに、本発明にかかるステッピングモータの製造方法によれば、第１のヨーク部材乃至第３のヨーク部材を一体の保持部材に組み合わせることにより、組立工程の簡易化が図られるとともにコスト低減が図られるようになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、実施の形態として図面に示した２相ステッピングモータ１を参照して詳細に説明する。ステッピングモータ１は、基本的な構成を従来のステッピングモータと同様とし、図１に示すように有底筒状のケース２と、蓋体を兼ねる取付プレート３とによって外装体を構成している。ステッピングモータ１は、図示しない本体機器のシャーシ等に取付プレート３が固定され、本体機器側から入力パルスが供給されると取付プレート３から突出された出力軸４が一定角度ずつ間欠的に回転する。
【００３１】
ステッピングモータ１は、出力軸４が、ケース２の底面部の中心部に設けた図示しない軸受と取付プレート３の中心部に設けた軸受５とによって回転自在に支持される。出力軸４は、詳細を後述するように外周部に筒状マグネット６が組み付けられておりロータ構体７を構成する。マグネット６には、詳細を省略するが外周部に所定極数を以ってＮ極とＳ極とが交互にかつ正弦波状に分布して着磁されている。
【００３２】
ステッピングモータ１は、ケース２の内部に上述したロータ構体７とともに、詳細を後述するヨークユニット１０と、第１のコイル８と第２のコイル９とが組み合わされる。第１のコイル８と第２のコイル９は、詳細を省略するが巻き線方向を異にしており、図示しない入力源から電流方向を制御された入力パルスが供給される。ステッピングモータ１は、第１のコイル８と第２のコイル９とに入力パルスが供給されることによってマグネット６の外周部に配列した詳細を後述するヨークユニット７のクローポールを励磁する。ステッピングモータ１は、入力電流の方向を切り換えてクローポールの磁極を切り換えることにより磁極中心を移動させ、クローポールとマグネット６との間に生じる磁気力によりロータ構体を回転させる。
【００３３】
ヨークユニット１０は、図２に示すように、第１のヨーク部材１１と、第２のヨーク部材１２と、第３のヨーク部材１４と、この第３のヨーク部材１４を保持する保持部材１５とから構成される。第１のヨーク部材１１は、導体金属板に、打抜き工程と、曲げ工程及び絞り工程とからなるプレス加工を施して外周部１５と天井部１６とからなる略カップ状に形成されている。第１のヨーク部材１１には、天井部１６の中心部に内部空間側に折曲して多数個の第１のクローポール１７が形成されている。各第１のクローポール１７は、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに、互いに等間隔に位置して同一円周上に配列されて形成されている。なお、第１のクローポール１７は、図２において８個が図示されているが、マグネット６の着磁数や出力軸４の回転角度等の条件により所定個数に設定される。
【００３４】
第１のヨーク部材１１には、各第１のクローポール１７を形成することにより天井部１６の中心を貫通する軸孔１８が構成される。軸孔１８は、ロータ構体７が貫通されるに足る内径を有している。第１のヨーク部材１１には、各第１のクローポール１７と外周部１５との間に第１のコイル８を組み付ける環状のコイル組付凹部１９が構成されている。第１のヨーク部材１１には、外周部１５の開口縁に、位置決め凹部２０、２０が形成されている。かかる第１のヨーク部材１１の構成は、上述した従来の第１のヨーク部材１０１と同等である。
【００３５】
第２のヨーク部材１２も、導体金属板に、打抜き工程と、曲げ工程及び絞り工程とからなるプレス加工を施して、第１のヨーク部材１１と上下対称形の外周部２１と天井部２２とからなる略カップ状に形成されている。第２のヨーク部材１２にも、天井部２１の中心部に内部空間側に折曲して多数個の第２のクローポール２３が形成されている。各第２のクローポール２３は、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに、互いに等間隔に位置して同一円周上に配列されて形成されている。なお、第２のクローポール２３は、図２において８個が図示されているがマグネット６の着磁数や出力軸４の回転角度等の条件により、第１のクローポール１７と同数個に設定される。
【００３６】
第２のヨーク部材１２にも、各第２のクローポール２３を形成することにより天井部２２の中心を貫通する軸孔２４が構成される。軸孔２４は、ロータ構体７が貫通されるに足る内径を有しており、後述するように第１のヨーク部材１１と第２のヨーク部材１２とを組み合わせた状態において連通してロータ構体７を貫通させる。第２のヨーク部材１２には、各第２のクローポール２３と外周部２１との間に第２のコイル９を組み付ける環状のコイル組付凹部２５が構成されている。第２のヨーク部材１２には、外周部２１の開口縁に、位置決め凹部２６、２６が形成されている。かかる第２のヨーク部材１２の構成は、上述した従来の第２のヨーク部材１０２と同等である。
【００３７】
第３のヨーク部材１３は、上述した各第１のクローポール１７によって構成される円周及び各第２のクローポール２３によって構成される円周の内径とほぼ同一の外径を有する円筒形を呈して形成されている。第３のヨーク部材１３は、軸長が各第１のクローポール１７と各第２のクローポール２３との高さよりもやや短軸とされている。第３のヨーク部材１３には、一方の開口縁に沿って多数個の第３のクローポール２７が形成されるとともに他方の開口縁にも多数個の第４のクローポール２８が形成されている。
【００３８】
各第３のクローポール２７は、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに互いに等間隔に位置する櫛歯状の凸部からなる。第３のクローポール２７は、上述した各第１のクローポール１７と同形であり、後述するように第３のヨーク部材１３が第１のヨーク部材１１と組み合わされた状態において、各第１のクローポール１７の間に１個ずつ非接触状態で配置される。なお、第３のクローポール２７は、図２において８個が図示されているが、マグネット６の着磁数や出力軸４の回転角度等の条件により、第１のクローポール１７と同数個に設定される。
【００３９】
各第４のクローポール２８も、それぞれ２等辺三角形を呈する同一形状とされるとともに互いに等間隔に位置する櫛歯状の凸部からなる。第４のクローポール２８は、上述した各第２のクローポール２３と同形であり、後述するように第３のヨーク部材１３が第２のヨーク部材１２と組み合わされた状態において、各第２のクローポール２３の間に１個ずつ非接触状態で配置される。なお、第４のクローポール２８も、図２において８個が図示されているが、マグネット６の着磁数や出力軸４の回転角度等の条件により、第２のクローポール２３と同数個に設定される。また、第４のクローポール２８は、第３のクローポール２７に対して円周方向に位置をズラして形成されている。
【００４０】
上述した第３のヨーク部材１３は、外形抜き加工が施された図４に示す矩形の導体金属板２９に、筒状に丸める曲げ加工が施されて形成される。素材の導体金属板２９は、上述した内径と軸長を有する第３のヨーク部材１３を形成するに足る外形寸法を有している。導体金属板２９には、打抜き加工が施されて幅方向の両側縁に沿ってそれぞれが２等辺三角形を呈する多数個の第１の凸部３０と第２の凸部３１とが長さ方向の全域に亘って櫛歯状に形成される。導体金属板２９は、この中間体を曲げ金型によって両端部３２、３３を突き合わせるようにして筒状に丸めることにより、第３のヨーク部材１３を形成する。導体金属板２９は、第１の凸部３０が第３のクローポール２７を構成するとともに、第２の凸部３１が第４のクローポール２８を構成する。
【００４１】
第３のヨーク部材１３は、上述した工程を経て形成されることから、充分な厚みを有する導体金属板２９を素材として用いることが可能である。したがって、第３のヨーク部材１３は、ステッピングモータ１を小型化するために外径や軸長が小さく形成される場合にも、第３のクローポール２７と第４のクローポール２８を充分な厚みを以って形成することが可能である。第３のヨーク部材１３の形成工程は、従来の形成工程と比較して打抜き加工や曲げ加工が極めて簡易にかつ効率よく行うことが可能であり、大幅なコストダウンが図られる。
【００４２】
第３のヨーク部材１３は、リング状の保持部材１４によって外周部を保持される。保持部材１４は、導体金属板に打抜き加工とバーリング加工とを施して形成され、第１のヨーク部材１１や第２のヨーク部材１２とほぼ同径の外径を有している。保持部材１４には、外周部に、第１のヨーク部材１１に形成した位置決め凹部２０及び第２のヨーク部材１２に形成した位置決め凹部２６に対応して複数個の位置決め凸部３４が形成されている。
【００４３】
保持部材１４には、中心部に第３のヨーク部材１３の外径とほぼ等しい内径の嵌合孔３５が形成されている。保持部材１４は、上述したようにバーリング加工を施すことによって、嵌合孔３５に板厚よりも長軸とするボス部３６を形成してなる。保持部材１４は、嵌合孔３５内に第３のヨーク部材１３が嵌合されるが、やや長軸とするボス部３６を形成したことによりこの第３のヨーク部材１３の外周面を軸方向に対してより長い範囲で保持する。
【００４４】
保持部材１４には、筒状に丸めた第３のヨーク部材１３が嵌合孔３５に嵌合される。第３のヨーク部材１３は、スプリングバックによって幾分の拡径習性を有しており、嵌合孔３５の内壁に圧接することによって保持部材１４にしっかりと保持される。第３のヨーク部材１３は、ボス部３６により外周面を軸方向に対して幾分長い範囲で圧接されることにより、安定した状態で保持部材１４に保持される。なお、第３のヨーク部材１３は、必要に応じて外周面と嵌合孔３５の内壁とをスポット溶接等により接合して保持部材１４に保持するようにしてもよい。
【００４５】
第３のヨーク部材１３は、上述した工程を経て保持部材１４と一体化された後に、第１のヨーク部材１１と第２のヨーク部材１２とに組み合わされてヨークユニット１０を構成する。ヨークユニット１０の組立工程は、第１のヨーク部材１１に対して第３のヨーク部材１３と保持部材１４の組立体を位置合わせした状態で組み付ける第１の組立工程と、これら第１のヨーク部材１１及び第３のヨーク部材１３と保持部材１４の組立体との組立体に対して、第２のヨーク部材１２を位置合わせした状態で組み付ける第２の組立工程とからなる。
【００４６】
第１の組立工程は、第１のヨーク部材１１に対して第３のヨーク部材１３と保持部材１４の組立体が、相対する位置決め凹部２０に位置決め凸部３４が嵌合されて組み合わされる。第１のヨーク部材１１及び第３のヨーク部材１３と保持部材１４の組立体は、各第１のクローポール１７の間に各第３のクローポール２７が非接触状態を保持されて各１個ずつ配置され、これら各第１のクローポール１７と各第３のクローポール２７とが同一円周上に配列されてなる。
【００４７】
なお、第１のヨーク部材１１には、上述した第１の組立工程に先行して、コイル組付凹部１９に第１のコイル８が装填されて組み付けられる。したがって、各第１のクローポール１７と各第３のクローポール２７は、図３に示すようにその外周部が第１のコイル８の内周部と近接して配列される。
【００４８】
第２の組立工程は、第２のヨーク部材１２が、相対する位置決め凹部２５に保持部材１４の残りの位置決め凸部３４を嵌合するとともに開口縁を第１のヨーク部材１１の開口縁に突き合わすことによって、上述した第１のヨーク部材１１及び第３のヨーク部材１３と保持部材１４の組立体に対して組み合わされる。第２のヨーク部材１２及び第３のヨーク部材１３と保持部材１４の組立体は、各第２のクローポール２３の間に各第４のクローポール２８が非接触状態を保持されて各１個ずつ配置され、これら各第２のクローポール２３と各第４のクローポール２８とが同一円周上に配列されてなる。
【００４９】
なお、第２のヨーク部材１１にも、上述した第２の組立工程に先行して、コイル組付凹部２６に第２のコイル９が装填されて組み付けられる。したがって、各第２のクローポール２３と各第４のクローポール２８は、図３に示すようにその外周部が第２のコイル９の内周部と近接して配列される。
【００５０】
ヨークユニット１０は、上述した第２の組立工程を経て組み合わされた第１のヨーク部材１１と第２のヨーク部材１２とが、互いに突き合わされた開口縁に例えばスポット溶接を施されて一体化される。ヨークユニット１０は、図５に示すように隣り合う２個の第１のクローポール１７ａ、１７ｂに第３のクローポール２７ａが非接触状態で配置されるように第１のヨーク部材１１と第３のヨーク部材１３が組み合わされる。ヨークユニット１０は、隣り合う２個の第２のクローポール２３ａ、２３ｂに第４のクローポール２８ａが非接触状態で配置されるように第２のヨーク部材１２と第３のヨーク部材１３が組み合わされる。
【００５１】
ヨークユニット１０は、図５に示すように第１のクローポール１７に対して第２のクローポール２３が円周方向に対して所定の角度ズレて位置するように第１のヨーク部材１１と第２のヨーク部材１２が組み合わされる。また、ヨークユニット１０は、第１のクローポール１７に対して第４のクローポール２８が円周方向に対して所定の角度ズレて位置されている。さらに、ヨークユニット１０は、第２のクローポール２３に対して第３のクローポール２７が円周方向に対して所定の角度ズレて位置されている。なお、ヨークユニット１０は、上述した第１のクローポール１７と、第２のクローポール２３と、第３のクローポール２７と、第４のクローポール２８との円周方向の相対的な位置ズレが、マグネット６の着磁数や出力軸４の回転角度等の条件により適宜設定される。
【００５２】
以上のように構成されたヨークユニット１０は、図２に示すようにケース２内に収納される。ヨークユニット１０は、第１のクローポール１７と、第２のクローポール２３と、第３のクローポール２７と、第４のクローポール２８とにより第１のヨーク部材１１と第２のヨーク部材１２とを貫通する軸孔部が構成され、この軸孔部内に図３鎖線で示すようにロータ構体７が組み合わされる。ヨークユニット１０は、第１のクローポール１７と、第２のクローポール２３と、第３のクローポール２７と、第４のクローポール２８とが、上述したように外周部を第１のコイル８と第２のコイル９とによって取り囲まれるとともに、内周部にロータ構体７のマグネット６が配置される。ヨークユニット１０は、軸受５から出力軸４を貫通させてケース２に取付プレート３が組み合わされることにより、外装体の内部に収納されてステッピングモータ１を完成させる。
【００５３】
以上のように構成されたステッピングモータ１は、従来の一般的なステッピングモータと同様に動作して出力軸４を間欠的に回転駆動する。ヨークユニット１０は、第１のコイル８と第２のコイル９とに正方向の電流を供給すると、第１のクローポール１７と、第２のクローポール２３と、第３のクローポール２７と、第４のクローポール２８とが図５に示す極性にそれぞれ磁化される。ヨークユニット１０は、この状態から第１のコイル８の電流を逆方向に切り換えて励磁することによって、中央部の磁界方向が逆転して第１のクローポール１７と第３のクローポール２７の極性が逆転して同図鎖線で示すようにＳ極とＮ極の中心移動が行われる。
【００５４】
さらに、ヨークユニット１０は、第２のコイル９の電流を逆方向に切り換えて励磁することによって、中央部の磁界方向が逆転して第２のクローポール２３と第４のクローポール２８の極性が逆転してＳ極とＮ極の中心が移動する。ヨークユニット１０は、以下第１のコイル８と第２のコイル９の電流切換が行われることによって、Ｓ極とＮ極の中心移動が行われる。ヨークユニット１０は、この第１のクローポール１７と、第２のクローポール２３と、第３のクローポール２７と、第４のクローポール２８とによるＳ極とＮ極の中心移動に伴って、マグネット６に回転力を生成させる。
【００５５】
ステッピングモータ１は、上述したようにヨークユニット１０を構成する第３のヨーク部材１３が第３のクローポール２７と第４のクローポール２８とを一体に形成して有することから、部品点数と組立工数の削減が図られている。ステッピングモータ１は、第３のヨーク部材１３の形成工程が、矩形の導体金属板２９に、第３のクローポール２７と第４のクローポール２８とを構成する複数個の第１の凸部３０と第２の凸部３１を形成するとともに全体を丸める曲げ加工を施す簡易な工程であることから効率化が図られてコスト低減が図られる。ステッピングモータ１は、第３のヨーク部材１３が高精度に形成されるとともに、小型化する場合においても第３のクローポール２７と第４のクローポール２８とを充分な厚みを以って形成することが可能であることから、薄型化によるトルク特性の劣化を生じることは無く高出力特性を有する。
【００５６】
上述したステッピングモータ１においては、第３のヨーク部材１３について打抜き加工と筒状に丸める曲げ加工とを施すことにより一体化した第３のクローポール２７と第４のクローポール２８とを有する第３のヨーク部材１３を形成したが、本発明はかかる構成及び製造方法に限定されるものでは無い。本発明の第２の実施の形態として図６に示したヨークユニット４０は、上述した第３のヨーク部材１３を備えるとともに、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２も同様に構成されている。
【００５７】
すなわち、ヨークユニット４０は、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２とが、矩形の導体金属板を素材として外形抜き工程と、筒状に丸める曲げ加工とを施して形成される。なお、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２は、上下対称形の部材であり、同一の工程によって形成されたものが反転して用いられる。導体金属板は、外形抜き工程によって所定の幅と長さを有して形成されるが、幅方向の一方側縁に沿ってそれぞれが２等辺三角形を呈する多数個の凸部が長さ方向の全域に亘って櫛歯状に形成される。導体金属板は、この中間体を曲げ金型によって両端部を突き合わせるようにして筒状に丸めることにより、筒状の第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２とを形成する。
【００５８】
第１のヨーク部材４１は、上述した凸部によって一方の開口縁に複数個の第１のクローポール４３が構成される。同様にして第１のヨーク部材４１には、第１のヨーク部材４１と対向する開口縁に、上述した凸部によって第２のクローポール４４が構成される。
【００５９】
ヨークユニット４０は、上述した第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２及び第３のヨーク部材１３を筒状の保持部材４５に組み付けて一体に組み合わせて構成される。保持部材４５は、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２及び第３のヨーク部材１３の軸長よりもやや長軸に形成されるとともに、これらの外径とほぼ同径の内径を有する嵌合孔４６を有している。
【００６０】
保持部材４５には、嵌合孔４６内に、第３のヨーク部材１３が軸方向の略中央部に位置するようにして圧入状態で組み込まれる。保持部材４５には、一方開口部側から第１のヨーク部材４１が第１のクローポール４３を嵌合孔４６内に進入させて組み付けられる。保持部材４５には、第２のヨーク部材４２が他方開口部側から第２のクローポール４４を嵌合孔４６内に進入させて組み付けられることにより、ヨークユニット４０を構成する。なお、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２は、必要に応じて保持部材４５の開口縁にスポット溶接等により固定される。
【００６１】
ヨークユニット４０は、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２及び第３のヨーク部材１３とが保持部材４５内において、互いに非接触状態に保持される。ヨークユニット４０においても、保持部材４５内において、各第１のクローポール４３間に第３のクローポール２７が非接触状態で配置されるとともに第２のクローポール４４間に第４のクローポール２８が非接触状態で配置される。
【００６２】
ヨークユニット４０には、詳細を省略するが筒状を呈する第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２及び第３のヨーク部材１３を貫通するようにして内部にロータ構体７が組み合わされる。ヨークユニット４０には、保持部材４５の外周部に第１のヨーク部材４１に対応して第１のコイル８が組み付けられるとともに第２のヨーク部材４２に対応して第２のコイル９が組み付けられる。ヨークユニット４０は、保持部材４５の両端部が略カップ状を呈する第１のケース４７と第２のケース４８にそれぞれ固定されることによりステッピングモータを５０を構成する。
【００６３】
なお、ヨークユニット４０については、第１のコイル８と第２のコイル９とを第１のケース４７と第２のケース４８との間で保持するために、例えば保持部材４５の外周部にフランジ状のスペーサ部を一体に形成するようにしてよい。ヨークユニット４０については、例えば第３のヨーク部材１３とともに、第１のヨーク部材４１と第２のヨーク部材４２のいずれか一方を上述した構造のものを用いるとともに他方を第１の実施の形態と同様の構造のものを用いるようにしてもよい。
【００６４】
本発明は、上述した２相ステッピングモータに限定されるものではなく、多相のステッピングモータにも適用されることは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、矩形導体金属板の幅方向の両側縁に沿って第３のクローポールと第４のクローポールとを構成する多数個の凸部を形成するとともにこの矩形導体金属板を筒状に丸める曲げ加工を施して形成した第３のヨーク部材を備えることにより、部品点数と組立工程が低減され廉価に提供される。本発明によれば、第３のヨーク部材が比較的簡易であるとともに寸法精度も保持される打抜き工程と丸め工程を経て製作されることから、工程の簡易化が図られるとともにクローポールの厚みも充分に保持されて高トルク特性が得られかつ多極化も図られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すステッピングモータについて、外装体の一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図２】同ステッピングモータに備えられるヨークユニットの構成を説明する分解斜視図である。
【図３】同ヨークユニットの縦断面図である。
【図４】同ヨークユニットを構成する第３のヨーク部材の要部展開図である。
【図５】同ヨークユニットの各クローボールの磁化状態の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態として示すステッピングモータの要部分解斜視図である。
【図７】従来のヨークユニットの分解斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　ステッピングモータ
２　　　　ケース
３　　　　取付プレート
４　　　　出力軸
６　　　　マグネット
７　　　　ロータ構体
８　　　　第１のコイル
９　　　　第２のコイル
１０　　　ヨークユニット
１１　　　第１のヨーク部材
１２　　　第２のヨーク部材
１３　　　第３のヨーク部材
１４　　　保持部材
１７　　　第１のクローポール
２３　　　第２のクローポール
２７　　　第３のクローポール
２８　　　第４のクローポール
２９　　　導体金属板
３１　　　第１の凸部
３２　　　第２の凸部
４０　　　ヨークユニット
４１　　　第１のヨーク部材
４２　　　第２のヨーク部材
４３　　　第１のクローポール
４４　　　第２のクローポール
４５　　　保持部材
５０　　　ステッピングモータ

Claims (8)

1. 略櫛歯状を呈する多数個の第１のクローポールが同一円周上に配列されてなる第１のヨーク部材と、
   前記第１のヨーク部材と対向して同軸上に配置されるとともに相対する前記各第１のクローポールに対してそれぞれ同軸上に位置する略櫛歯状を呈する多数個の第２のクローポールが同一円周上に配列されてなる第２のヨーク部材と、
   前記第１のヨーク部材と対向する軸方向の一端側に前記各第１のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第３のクローポールが同一円周上に配列されて形成されるとともに、前記第２のヨーク部材と対向する軸方向の他端側に前記各第２のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第４のクローポールが同一円周上に配列されて形成されてなる第３のヨーク部材と、
   前記第１のヨーク部材の各第１のクローポールと前記第２のヨーク部材の各第２のクローポール及び前記第３のヨーク部材の各第３のクローポールと第４のクローポールとによって構成される断面円形の空間部内に回転自在に組み合わされたロータ構体と、
   前記第１のヨーク部材に組み合わされた第１のコイルと、前記第２のヨーク部材に組み合わされた第２のコイルとを備え、
   少なくとも前記第３のヨーク部材が、幅方向の両側縁に沿ってそれぞれ多数個の凸部を櫛歯状に形成した矩形導体金属板を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸めてなる磁極部材と、この磁極部材の外周部を保持するリング状の保持部材とから構成され、前記第１のヨーク部材と前記第２のヨーク部材との間に組み合わされることにより両側縁に形成された前記各凸部が前記第３のクローポールと第４のクローポールとを構成することを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記第１のヨーク部材が、外周部と天井部とからなる略カップ状を呈するとともに中心部に前記各第１のクローポールを内方に向かって一体に折曲形成してなり、
   前記第２のヨーク部材が、前記第１のヨーク部材の外周部と同径の外周部と底板部とからなる略カップ状を呈するとともに中心部に前記各第２のクローポールを内方に向かって一体に折曲形成してなり、
   これら第１のヨーク部材と第２のヨーク部材が、前記第３のヨーク部材の保持部材の外周縁を挟持するようにして前記外周部を突き合わされて一体化されることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 前記第１のヨーク部材及び／又は前記第２のヨーク部材が、幅方向の一方側縁に沿ってそれぞれ多数個の凸部を櫛歯状に形成した矩形導体金属板を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸めてなるポール部材と、このポール部材の外周部を保持するリング状の保持部材とから構成され、前記凸部がそれぞれ前記第１のクローポール及び／又は第２のクローポールを構成することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
4. 前記第３のヨーク部材の保持部材と、前記第１のヨーク部材及び／又は前記第２のヨーク部材の保持部材とが一体に形成された円筒状の保持部材によって構成されることを特徴とする請求項３に記載のステッピングモータ。
5. 前記保持部材が、外周部にそれぞれ前記第１のヨーク部材乃至第３のヨーク部材に対応して第１のコイル乃至第３のコイルが組み付けられるとともに、ケース部材に収納されることを特徴とする請求項４に記載のステッピングモータ。
6. 略櫛歯状を呈する多数個の第１のクローポールが同一円周上に配列されてなる第１のヨーク部材と、前記第１のヨーク部材と対向して同軸上に配置されるとともに相対する前記各第１のクローポールに対してそれぞれ同軸上に位置する略櫛歯状を呈する多数個の第２のクローポールが同一円周上に配列されてなる第２のヨーク部材と、前記第１のヨーク部材と対向する軸方向の一端側に前記各第１のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第３のクローポールが同一円周上に配列されて形成されるとともに前記第２のヨーク部材と対向する軸方向の他端側に前記各第２のクローポールの間にそれぞれ非接触状態を保持されてそれぞれ配置される略櫛歯状を呈する多数個の第４のクローポールが同一円周上に配列されて形成されてなる第３のヨーク部材と、前記第１のヨーク部材の各第１のクローポールと前記第２のヨーク部材の各第２のクローポール及び前記第３のヨーク部材の各第３のクローポールと第４のクローポールとによって構成される断面円形の空間部内に回転自在に組み合わされたロータ構体と、前記第１のヨーク部材に組み合わされた第１のコイルと前記第２のヨーク部材に組み合わされた第２のコイルとを備えるステッピングモータの製造方法であり、
   少なくとも矩形の導体金属板に対してプレス加工を施して幅方向の両側縁に沿ってそれぞれ多数個の櫛歯状凸部を一体に形成する工程と、このプレス部品を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸める工程とが施され、前記各凸部がそれぞれ前記第３のクローポールと第４のクローポールとを構成するようにした前記第３のヨーク部材を形成する工程と、
   前記第３のヨーク部材をリング状に形成された保持部材に組み付けて外周部を保持するようにした組立工程と、
   前記第３のヨーク部材と保持部材の組立体を前記第１のヨーク部材と前記第２のヨーク部材とに組み合わせる工程と
   を有することを特徴とするステッピングモータの製造方法。
7. 前記第１のヨーク部材及び前記第２のヨーク部材が、
   矩形の導体金属板に対してプレス加工を施して幅方向の一方側縁に沿って多数個の櫛歯状凸部を一体に形成する工程と、このプレス部品を長さ方向の両端を突き合わせて全体筒状に丸める工程とを経てポール部材を形成する工程と、
   前記磁極部材をリング状に形成された保持部材の内部空間に組み付ける工程とを経て製造され、
   前記一方側縁に沿って形成された凸部が、前記第１のクローポール及び第２のクローポールを構成することを特徴とする請求項６に記載のステッピングモータの製造方法。
8. 前記第３のヨーク部材の保持部材と、前記第１のヨーク部材の保持部材及び前記第２のヨーク部材の保持部材が一体に形成された円筒状の保持部材からなり、
   前記保持部材の内部空間に軸方向の略中央部に位置して前記第３のヨーク部材を組み付ける工程と、
   前記保持部材に対して、両側開口部から内部空間にそれぞれ前記第１のヨーク部材と第２のヨーク部材とを組み付ける工程と、
   前記保持部材の外周部に、前記第１のヨーク部材及び前記第２のヨーク部材の外周部にそれぞれ前記第１のコイル及び第２のコイルを組み付ける工程と、
   前記工程を経た組立体をケース部材に収納する工程と
   を有することを特徴とする請求項７に記載のステッピングモータの製造方法。

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