JP2004147432A - 扁平型ステッピングモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】回転軸方向の薄型化を簡潔構造で実現する扁平型ステッピングモータを提供する。
【解決手段】本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部４０Ａを挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨーク３１ａ、３４ａと、第１の上部と下部のステータヨーク３１ａ、３４ａと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部４０Ｂを挟み組み付けられた第２のステータヨーク３１ｂ、３４ｂと、極歯の内側に回転自在に配置されるロータ５０と、コイル部４０Ａ、４０Ｂの外側と極歯の外側とを取り囲むカバー部材７０とを備えた構成とした。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部４０Ａを挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨーク３１ａ、３４ａと、第１の上部と下部のステータヨーク３１ａ、３４ａと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部４０Ｂを挟み組み付けられた第２のステータヨーク３１ｂ、３４ｂと、極歯の内側に回転自在に配置されるロータ５０と、コイル部４０Ａ、４０Ｂの外側と極歯の外側とを取り囲むカバー部材７０とを備えた構成とした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータの構造、特に回転軸方向に薄型化した扁平型ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタ、ファクシミリ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブなどの各種機器は、機器の高性能化に伴い、高トルクなどの高性能と、低コギングで低振動などの高品質のステッピングモータが求められている。ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータは、これらの要望を満たすものとして広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【０００４】
図４に示すように、１はステンレス鋼を打ち抜いて製作されたフランジ、２は含油合金から成る上側軸受、３ａ、３ｂは軟磁性材の鋼板を打ち抜き内側に極歯１０を折り曲げて形成したステータヨーク、４はポリウレタン被覆銅線をボビン５に巻回して成るコイル、６Ａ、６Ｂはステータヨーク３ａ、３ｂの内部にコイル４を納めたステータユニットで、これら２個のステータユニット６Ａ、６Ｂは背中合わせに配置されている。
【０００５】
８はステッピングモータの回転中心となる回転軸、９はステータヨーク３ａ、３ｂの極歯１０と対向して外周に複数の磁極を有する界磁用の円筒状のマグネット、１２は円筒状のマグネット９と回転軸８を締結するスリーブであり、回転軸８と、円筒状のマグネット９とスリーブ１２でロータ１３を構成している。ロータ１３は、回転中心となる回転軸８をスリーブ１２に圧入固定し、スリーブ１２の外周に接着剤を塗布して界磁用の円筒状のマグネット９を同軸となるように挿入して接着固定したものである。
【０００６】
このように構成されたロータ１３は、円筒状のマグネット９の外周に所定の多極着磁が施され着磁面の磁極を極歯１０と微小間隙を介して対向するように、回転軸８により上側軸受２と下側軸受（図示せず）に回転自在に取り付けられている。
【０００７】
ステータユニット６Ａでは、ステータヨーク３ａの極歯１０とステータヨーク３ｂの極歯１０どうしが電気角で１８０°（半ピッチ）の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。ステータユニット６Ｂでも、同様に極歯１０どうしが電気角で１８０°の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。２つのステータユニット６Ａ、６Ｂは、高分子材料を用いたモールド成形、あるいはプラズマ溶接などの手法により一体化され、ステータユニット６Ａとステータユニット６Ｂの極歯１０どうしが互いに電気角で９０°のずれとなるように背中合わせに重ね配置されている。そのため、２つのステータユニット６Ａ、６Ｂにより、始動時に常に同一方向にロータ１３を回転駆動することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１２７０２４号公報
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＭ型ステッピングモータは、組み込まれる電子機器が小型化や薄型化の傾向にあり、それに伴い一層の薄型化が要求されていた。
【０００９】
しかしながら、従来のＰＭ型ステッピングモータは、上記したごとく２つのステータユニット６Ａ、６Ｂを背中合わせに重ねた構造のため、薄型化には限界があった。
【００１０】
さらに、従来のＰＭ型ステッピングモータは、４個のステータヨークを用いるため部品点数が多いばかりでなく複雑構造となっていた。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、回転軸方向の薄型化を簡潔構造で実現する画期的な扁平型ステッピングモータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨークと、前記第１の上部と下部のステータヨークと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第２の上部と下部のステータヨークと、前記極歯の内側に回転自在に配置されるロータと、前記コイル部の外側と前記極歯の外側を取り囲むカバー部材とを備えることとした。
【００１３】
また、前記カバー部材を一体化して、前記コイル部の外側と前記極歯の外側とを取り囲むこととした。
【００１４】
また、前記カバー部材は、樹脂製とすることとした。
【００１５】
また、前記カバー部材は、前記コイル部よりのリード線を固定するフック部を側面に有することとした。
【００１６】
さらに、前記フック部は、前記リード線の収容口を有するＬ字状とし、複数の前記フック部は、前記収容口どうしが互いに逆方向に配置されることとした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の扁平型ステッピングモータにつき図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の扁平型ステッピングモータは、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとが平面的に一体に設けられたステータユニット３０と、ステータユニット３０に回転自在に取り付けられるロータ５０と、ステータユニット３０の内側に取り付けられるカバー部材７０とで構成されている。
【００２０】
第１のステータユニット３０Ａは、上下に互いに組み付けられた第１の上部ステータヨーク３１ａと第１の下部ステータヨーク３４ａと、励磁用の第１のコイル部４０Ａとで構成されている。４３ａ１、４３ａ２は第１のコイル部４０Ａの電気接続端子である。
【００２１】
第１の上部ステータヨーク３１ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの上側の円筒突起４４ａが下側から取り付けられる取付穴３３ａが開けられている。第１の下部ステータヨーク３４ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの下側の円筒突起４４ａ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ａが開けられている。
【００２２】
同様に、第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａとプレス加工により一体に形成された第２の上部ステータヨーク３１ｂと、第１の下部ステータヨーク３４ａとプレス加工により一体に形成された第２の下部ステータヨーク３４ｂと、励磁用の第２のコイル部４０Ｂとで構成されている。４３ｂ１、４３ｂ２は第２のコイル部４０Ｂの電気接続端子である。
【００２３】
第２の上部ステータヨーク３１ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの上側の円筒突起４４ｂが下側から取り付けられる取付穴３３ｂが開けられている。第２の下部ステータヨーク３４ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ｂ１〜３５ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの下側の円筒突起４４ｂ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ｂが開けられている。
【００２４】
第１の上部ステータヨーク３１ａの複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第２の上部ステータヨーク３１ｂの複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎとは同時にプレス加工され、また、第１の下部ステータヨーク３４ａの複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの複数の極歯３５ｂ〜３５ｂｎとも同時にプレス加工される。
【００２５】
いずれのステータヨークにおいても、極歯はステッピングモータに要求される１回転のステップ数に対応した数の極歯が等間隔に配列されており、第１の上部ステータヨーク３１ａの極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａ１〜３５ａｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列され、また、第２の上部ステータヨーク３１ｂの極歯３２ｂ１〜３２ｂｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯３５ｂ１〜３５ｂｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列されている。
【００２６】
第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの間および、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの間に切込部３７、３８を挟んで互いに隣接する極歯どうしの極歯間隔が電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。すなわち、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの中間部で、極歯３２ａ１と極歯３２ｂ１および極歯３２ａｎと極歯３２ｂｎの極歯間隔と、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間部で、極歯３５ａ１と極歯３５ｂ１および極歯３５ａｎと極歯３５ｂｎの極歯間隔とは、電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。
【００２７】
第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂおよび、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとはプレス加工により一体化して製作しており、互いに磁気的流れ込みを極少に押さえるべく、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの中間部および、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂと中間部に切込部３７、３８を形成し、磁気的影響を互いに及ぼさないような構造となっている。上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂは、軟磁性材として、例えば、珪素鋼、ＳＥＣＣ（亜鉛メッキ鋼板）材、ＳＵＹ（電磁軟鉄）材などを使用する。
【００２８】
カバー部材７０は、第１と第２のコイル部４０Ａ、４０Ｂがそれぞれ挿入されるコイル挿入穴７１ａ、７１ｂと、極歯３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎが挿入される極歯挿入穴７２とが形成されている。また、コイル挿入穴７１ａ、７１ｂの側面側には、電気接続端子４３ａ１、４３ａ２の引出用の切欠部７３ａと、電気接続端子４３ｂ１、４３ｂ２の引出用の切欠部７３ｂとがそれぞれ形成され、カバー部材７０の側面には第１と第２のコイル部４０Ａ、４０Ｂよりのリード線の固定用のフック部７４が形成されている。カバー部材７０は絶縁性が高く耐熱性に優れた樹脂、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などを使用する。
【００２９】
ロータ５０は、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂの極歯と微小空隙を介し回転軸５５により回転自在に配置され、外周の円筒形状の界磁用の円筒状のマグネット５１は等間隔で着磁されている。ロータ５０は、
第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとにより、始動時に常に同一方向に回転駆動することができる。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【００３１】
第１のコイル部４０Ａは、円筒突起４４ａが上下に設けられた金属製の円筒形状のスペーサ４５ａを有し、スペーサ４５ａの外側にはコイル４２ａが形成されたボビン４１ａが設けられており、同じく第２のコイル部４０Ｂも、円筒突起４４ｂが上下に設けられた金属製のスペーサ４５ｂを有し、外側にはコイル４２ｂが形成されたボビン４１ｂが設けられている。
【００３２】
第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂは、カバー部材７０のコイル挿入穴７１ａ、７１ｂ（図１参照）にそれぞれ挿入されている。また、図１に示す極歯３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎは、図２ではそれぞれ極歯３２ａ、３２ｂ（図示せず）、３５ａ（図示せず）、３５ｂを示し、極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂは、カバー部材７０の極歯挿入穴７２（図１参照）に挿入されている。第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとは、取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ（図１参照）に対応して上下の円筒突起４４ａ、４４ｂが嵌合され、位置合わせが行われるとともに、互いに組み付けられる。併せて接着剤や溶接などで取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂと対応する円筒突起４４ａ、４４ｂとの接合を補強することもできる。
【００３３】
カバー部材７０は、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂと極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂを囲み、部分的ではなく全体にわたり一体化され、第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとの間に挟まれているため、全体を堅牢にしており、また、上部と下部のステータヨークどうしを等間隔に保つスペーサとしても機能している。また、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂに用いるマグネットワイヤが小径の場合には組立工程中や組立後に傷つけられ断線する恐れがあるが、カバー部材７０は第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂを囲んでいるため、マグネットワイヤの断線を避けることができる。
【００３４】
スペーサ４５ａは、第１の上部ステータヨーク３１ａ、第１の下部ステータヨーク３４ａと共に閉磁路の一部を形成し、同じくスペーサ４５ｂも、第２の上部ステータヨーク３１ｂ、第２の下部ステータヨーク３４ｂと共に閉磁路の一部を形成している。スペーサ４５ａ、４５ｂにより、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂとの取り付けが容易に行われ、さらに、第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと、第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとの位置合わせが容易かつ確実に行われる。
【００３５】
組み上がった状態の各極歯間には、極歯間を強固にするために樹脂が充填され充填樹脂部６３を形成する。カバー部材７０がない場合には、極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂの内側用と外側用の金型を用い、樹脂を充填して充填樹脂部６３を形成しなければならないが、極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂは、の外側はカバー部材７０で囲まれているため、内側用の金型のみを用い、樹脂を充填して充填樹脂部６３を形成することができる。その際同時に樹脂プレート６２も形成される。樹脂プレート６２に軸受５４がカシメなどにより取り付けられロータ５０の回転軸５５が軸受５４に挿入される。
【００３６】
最後に、非磁性の鋼板よりプレス加工で製造し、軸受５３が取り付けられたプレート６１が第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂに溶接、接着、カシメなどにより固定される。ロータ５０は、軸受５３、５４により回転自在に取り付けられている。
【００３７】
ロータ５０は、非磁性のステンレスからなる回転軸５５の周りにアルミ製のスリーブ５２を介して円筒状のマグネット５１が接着されて構成さている。円筒状のマグネット５１の材料はフェライトマグネット、希土類マグネットなどが用いられる。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの側面図である。
【００３９】
図３に示すように、カバー部材７０の側面にはリード線の固定用のフック部７４ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２が形成され、図１に示す切欠部７３ａの側面側には接続回路基板７６が設けられている。電気接続端子４３ａ１、４３ａ２は、切欠部７３ａ（図１参照）の中を通り接続回路基板７６のパターン回路７６ａ１、７６ａ２にそれぞれハンダ付けされ、リード線７５ａ１、７５ａ２の端部もパターン回路７６ａ１、７６ａ２にそれぞれハンダ付けされ、電気接続端子４３ａ１、４３ａ２とリード線７５ａ１、７５ａ２とは、それぞれ電気接続が行われている。リード線７５ａ１、７５ａ２も、同様にして図１示す電気接続端子４３ｂ１、４３ｂ２と接続する。
【００４０】
フック部７４ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は、Ｌ字形状で形成され、Ｌ字形状の先端にリード線の収容口を有しＬ字形状の内側にリード線を収納する。また、フック部７４ａ１、７４ａ２は収容口が互いに逆方向に配置され、フック部７４ｂ１、７４ｂ２も収容口が互いに逆方向に配置されている。リード線７５ａ１、７５ａ２は、フック部７４ａ１、７４ａ２に収容口から収納されて固定され、リード線７５ｂ１、７５ｂ２もフック部７４ｂ１、７４ｂ２に収容口から収納されて固定される。
【００４１】
リード線７５ａ１、７５ａ２は、収容口が互いに逆方向に配置されたフック部７４ａ１、７４ａ２に固定され、リード線７５ｂ１、７５ｂ２も収容口が互いに逆方向に配置されたフック部７４ｂ１、７４ｂ２に固定されるため、リード線７５ａ１、７５ａ２、７５ｂ１、７５ｂ２に外から力がかかっても引き抜きを確実に防止することができる。
【００４２】
以上説明したごとく、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、カバー部材を全体にわたり一体化して上部と下部のステータヨークの間に挟ませたため、薄型化のためにステータヨークの板厚を薄くしても全体を堅牢にでき、またカバー部材はステータヨークどうしが等間隔に保つスペーサとすることもできる。
【００４３】
また、カバー部材がない場合には、極歯の内側用と外側用の金型を用い、樹脂を廻らせたくない部分を金型で囲み樹脂を充填して充填樹脂部を形成しなければならないが、樹脂が廻ってほしくない極歯の外側はカバー部材で囲まれているため、内側用の金型のみを用い、樹脂を充填して充填樹脂部を形成することができる。
【００４４】
また、特にコイル部に用いるマグネットワイヤが小径の場合には組立工程中や組立後に傷つけられ断線する恐れがあるが、コイル部の外面がカバー部材により囲まれているため、マグネットワイヤの断線を避けることができる。
【００４５】
さらに、電気接続端子を介するコイル部よりのリード線は、フック部に固定されているため、リード線に外から力がかかっても引き抜きを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、プレート６１を下側に取り付けているが、上下の向きを変えプレート６１を上側にすることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨークと、前記第１の上部と下部のステータヨークと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第２の上部と下部のステータヨークと、前記極歯の内側に回転自在に配置されるロータと、前記コイル部の外側と前記極歯の外側を取り囲むカバー部材とを備えることとしたため、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、カバー部材により、全体を堅牢にでき、また、極歯の内側用の金型のみを用いて極歯間の隙間に樹脂を充填して極歯間を強固にでき、さらに、コイル部のマグネットワイヤの断線を避けることができる。
【００４８】
また、前記カバー部材を一体化して、前記コイル部の外側と前記極歯の外側とを取り囲むこととしたため、カバー部材はスペーサとし、上部と下部のステータヨークどうしを等間隔に容易に保つことができる。
【００４９】
また、前記カバー部材は、樹脂製とすることとしたため、絶縁性を有するカバー部材を容易に形成することができる。
【００５０】
また、前記カバー部材は、前記コイル部よりのリード線を固定するフック部を側面に有することとしたため、リード線に外から力がかかっても引き抜きを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【００５１】
さらに、前記フック部は、前記リード線の収容口を有するＬ字状とし、複数の前記フック部は、前記収容口どうしが互いに逆方向に配置されることとしたため、リード線に外から力がかかってもより確実に引き抜きを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの側面図である。
【図４】従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
３０ ステータユニット３０
３０Ａ 第１のステータユニット
３０Ｂ 第２のステータユニット
３１ａ 第１の上部ステータヨーク
３１ｂ 第２の上部ステータヨーク
３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎ 極歯
３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ 取付穴
３４ａ 第１の下部ステータヨーク
３４ｂ 第２の下部ステータヨーク
３７、３８ 切込部
４０Ａ 第１のコイル部
４０Ｂ 第２のコイル部
４１ａ、４１ｂ ボビン
４２ａ、４２ｂ コイル
４４ａ、４４ｂ 円筒突起
５０ ロータ
５１ 円筒状のマグネット
５５ 回転軸
６１ プレート
６２ 樹脂プレート
６３ 充填樹脂部
７０ カバー部材
７１ａ、７１ｂ コイル挿入穴
７２ 極歯挿入穴
７４ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２ フック部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータの構造、特に回転軸方向に薄型化した扁平型ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタ、ファクシミリ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブなどの各種機器は、機器の高性能化に伴い、高トルクなどの高性能と、低コギングで低振動などの高品質のステッピングモータが求められている。ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータは、これらの要望を満たすものとして広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【０００４】
図４に示すように、１はステンレス鋼を打ち抜いて製作されたフランジ、２は含油合金から成る上側軸受、３ａ、３ｂは軟磁性材の鋼板を打ち抜き内側に極歯１０を折り曲げて形成したステータヨーク、４はポリウレタン被覆銅線をボビン５に巻回して成るコイル、６Ａ、６Ｂはステータヨーク３ａ、３ｂの内部にコイル４を納めたステータユニットで、これら２個のステータユニット６Ａ、６Ｂは背中合わせに配置されている。
【０００５】
８はステッピングモータの回転中心となる回転軸、９はステータヨーク３ａ、３ｂの極歯１０と対向して外周に複数の磁極を有する界磁用の円筒状のマグネット、１２は円筒状のマグネット９と回転軸８を締結するスリーブであり、回転軸８と、円筒状のマグネット９とスリーブ１２でロータ１３を構成している。ロータ１３は、回転中心となる回転軸８をスリーブ１２に圧入固定し、スリーブ１２の外周に接着剤を塗布して界磁用の円筒状のマグネット９を同軸となるように挿入して接着固定したものである。
【０００６】
このように構成されたロータ１３は、円筒状のマグネット９の外周に所定の多極着磁が施され着磁面の磁極を極歯１０と微小間隙を介して対向するように、回転軸８により上側軸受２と下側軸受（図示せず）に回転自在に取り付けられている。
【０００７】
ステータユニット６Ａでは、ステータヨーク３ａの極歯１０とステータヨーク３ｂの極歯１０どうしが電気角で１８０°（半ピッチ）の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。ステータユニット６Ｂでも、同様に極歯１０どうしが電気角で１８０°の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。２つのステータユニット６Ａ、６Ｂは、高分子材料を用いたモールド成形、あるいはプラズマ溶接などの手法により一体化され、ステータユニット６Ａとステータユニット６Ｂの極歯１０どうしが互いに電気角で９０°のずれとなるように背中合わせに重ね配置されている。そのため、２つのステータユニット６Ａ、６Ｂにより、始動時に常に同一方向にロータ１３を回転駆動することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１２７０２４号公報
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＭ型ステッピングモータは、組み込まれる電子機器が小型化や薄型化の傾向にあり、それに伴い一層の薄型化が要求されていた。
【０００９】
しかしながら、従来のＰＭ型ステッピングモータは、上記したごとく２つのステータユニット６Ａ、６Ｂを背中合わせに重ねた構造のため、薄型化には限界があった。
【００１０】
さらに、従来のＰＭ型ステッピングモータは、４個のステータヨークを用いるため部品点数が多いばかりでなく複雑構造となっていた。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、回転軸方向の薄型化を簡潔構造で実現する画期的な扁平型ステッピングモータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨークと、前記第１の上部と下部のステータヨークと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第２の上部と下部のステータヨークと、前記極歯の内側に回転自在に配置されるロータと、前記コイル部の外側と前記極歯の外側を取り囲むカバー部材とを備えることとした。
【００１３】
また、前記カバー部材を一体化して、前記コイル部の外側と前記極歯の外側とを取り囲むこととした。
【００１４】
また、前記カバー部材は、樹脂製とすることとした。
【００１５】
また、前記カバー部材は、前記コイル部よりのリード線を固定するフック部を側面に有することとした。
【００１６】
さらに、前記フック部は、前記リード線の収容口を有するＬ字状とし、複数の前記フック部は、前記収容口どうしが互いに逆方向に配置されることとした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の扁平型ステッピングモータにつき図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の扁平型ステッピングモータは、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとが平面的に一体に設けられたステータユニット３０と、ステータユニット３０に回転自在に取り付けられるロータ５０と、ステータユニット３０の内側に取り付けられるカバー部材７０とで構成されている。
【００２０】
第１のステータユニット３０Ａは、上下に互いに組み付けられた第１の上部ステータヨーク３１ａと第１の下部ステータヨーク３４ａと、励磁用の第１のコイル部４０Ａとで構成されている。４３ａ１、４３ａ２は第１のコイル部４０Ａの電気接続端子である。
【００２１】
第１の上部ステータヨーク３１ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの上側の円筒突起４４ａが下側から取り付けられる取付穴３３ａが開けられている。第１の下部ステータヨーク３４ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの下側の円筒突起４４ａ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ａが開けられている。
【００２２】
同様に、第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａとプレス加工により一体に形成された第２の上部ステータヨーク３１ｂと、第１の下部ステータヨーク３４ａとプレス加工により一体に形成された第２の下部ステータヨーク３４ｂと、励磁用の第２のコイル部４０Ｂとで構成されている。４３ｂ１、４３ｂ２は第２のコイル部４０Ｂの電気接続端子である。
【００２３】
第２の上部ステータヨーク３１ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの上側の円筒突起４４ｂが下側から取り付けられる取付穴３３ｂが開けられている。第２の下部ステータヨーク３４ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ｂ１〜３５ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの下側の円筒突起４４ｂ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ｂが開けられている。
【００２４】
第１の上部ステータヨーク３１ａの複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第２の上部ステータヨーク３１ｂの複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎとは同時にプレス加工され、また、第１の下部ステータヨーク３４ａの複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの複数の極歯３５ｂ〜３５ｂｎとも同時にプレス加工される。
【００２５】
いずれのステータヨークにおいても、極歯はステッピングモータに要求される１回転のステップ数に対応した数の極歯が等間隔に配列されており、第１の上部ステータヨーク３１ａの極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａ１〜３５ａｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列され、また、第２の上部ステータヨーク３１ｂの極歯３２ｂ１〜３２ｂｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯３５ｂ１〜３５ｂｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列されている。
【００２６】
第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの間および、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの間に切込部３７、３８を挟んで互いに隣接する極歯どうしの極歯間隔が電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。すなわち、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの中間部で、極歯３２ａ１と極歯３２ｂ１および極歯３２ａｎと極歯３２ｂｎの極歯間隔と、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間部で、極歯３５ａ１と極歯３５ｂ１および極歯３５ａｎと極歯３５ｂｎの極歯間隔とは、電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。
【００２７】
第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂおよび、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとはプレス加工により一体化して製作しており、互いに磁気的流れ込みを極少に押さえるべく、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの中間部および、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂと中間部に切込部３７、３８を形成し、磁気的影響を互いに及ぼさないような構造となっている。上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂは、軟磁性材として、例えば、珪素鋼、ＳＥＣＣ（亜鉛メッキ鋼板）材、ＳＵＹ（電磁軟鉄）材などを使用する。
【００２８】
カバー部材７０は、第１と第２のコイル部４０Ａ、４０Ｂがそれぞれ挿入されるコイル挿入穴７１ａ、７１ｂと、極歯３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎが挿入される極歯挿入穴７２とが形成されている。また、コイル挿入穴７１ａ、７１ｂの側面側には、電気接続端子４３ａ１、４３ａ２の引出用の切欠部７３ａと、電気接続端子４３ｂ１、４３ｂ２の引出用の切欠部７３ｂとがそれぞれ形成され、カバー部材７０の側面には第１と第２のコイル部４０Ａ、４０Ｂよりのリード線の固定用のフック部７４が形成されている。カバー部材７０は絶縁性が高く耐熱性に優れた樹脂、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などを使用する。
【００２９】
ロータ５０は、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂの極歯と微小空隙を介し回転軸５５により回転自在に配置され、外周の円筒形状の界磁用の円筒状のマグネット５１は等間隔で着磁されている。ロータ５０は、
第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとにより、始動時に常に同一方向に回転駆動することができる。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【００３１】
第１のコイル部４０Ａは、円筒突起４４ａが上下に設けられた金属製の円筒形状のスペーサ４５ａを有し、スペーサ４５ａの外側にはコイル４２ａが形成されたボビン４１ａが設けられており、同じく第２のコイル部４０Ｂも、円筒突起４４ｂが上下に設けられた金属製のスペーサ４５ｂを有し、外側にはコイル４２ｂが形成されたボビン４１ｂが設けられている。
【００３２】
第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂは、カバー部材７０のコイル挿入穴７１ａ、７１ｂ（図１参照）にそれぞれ挿入されている。また、図１に示す極歯３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎは、図２ではそれぞれ極歯３２ａ、３２ｂ（図示せず）、３５ａ（図示せず）、３５ｂを示し、極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂは、カバー部材７０の極歯挿入穴７２（図１参照）に挿入されている。第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとは、取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ（図１参照）に対応して上下の円筒突起４４ａ、４４ｂが嵌合され、位置合わせが行われるとともに、互いに組み付けられる。併せて接着剤や溶接などで取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂと対応する円筒突起４４ａ、４４ｂとの接合を補強することもできる。
【００３３】
カバー部材７０は、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂと極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂを囲み、部分的ではなく全体にわたり一体化され、第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとの間に挟まれているため、全体を堅牢にしており、また、上部と下部のステータヨークどうしを等間隔に保つスペーサとしても機能している。また、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂに用いるマグネットワイヤが小径の場合には組立工程中や組立後に傷つけられ断線する恐れがあるが、カバー部材７０は第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂを囲んでいるため、マグネットワイヤの断線を避けることができる。
【００３４】
スペーサ４５ａは、第１の上部ステータヨーク３１ａ、第１の下部ステータヨーク３４ａと共に閉磁路の一部を形成し、同じくスペーサ４５ｂも、第２の上部ステータヨーク３１ｂ、第２の下部ステータヨーク３４ｂと共に閉磁路の一部を形成している。スペーサ４５ａ、４５ｂにより、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂとの取り付けが容易に行われ、さらに、第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと、第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとの位置合わせが容易かつ確実に行われる。
【００３５】
組み上がった状態の各極歯間には、極歯間を強固にするために樹脂が充填され充填樹脂部６３を形成する。カバー部材７０がない場合には、極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂの内側用と外側用の金型を用い、樹脂を充填して充填樹脂部６３を形成しなければならないが、極歯３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂは、の外側はカバー部材７０で囲まれているため、内側用の金型のみを用い、樹脂を充填して充填樹脂部６３を形成することができる。その際同時に樹脂プレート６２も形成される。樹脂プレート６２に軸受５４がカシメなどにより取り付けられロータ５０の回転軸５５が軸受５４に挿入される。
【００３６】
最後に、非磁性の鋼板よりプレス加工で製造し、軸受５３が取り付けられたプレート６１が第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂに溶接、接着、カシメなどにより固定される。ロータ５０は、軸受５３、５４により回転自在に取り付けられている。
【００３７】
ロータ５０は、非磁性のステンレスからなる回転軸５５の周りにアルミ製のスリーブ５２を介して円筒状のマグネット５１が接着されて構成さている。円筒状のマグネット５１の材料はフェライトマグネット、希土類マグネットなどが用いられる。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの側面図である。
【００３９】
図３に示すように、カバー部材７０の側面にはリード線の固定用のフック部７４ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２が形成され、図１に示す切欠部７３ａの側面側には接続回路基板７６が設けられている。電気接続端子４３ａ１、４３ａ２は、切欠部７３ａ（図１参照）の中を通り接続回路基板７６のパターン回路７６ａ１、７６ａ２にそれぞれハンダ付けされ、リード線７５ａ１、７５ａ２の端部もパターン回路７６ａ１、７６ａ２にそれぞれハンダ付けされ、電気接続端子４３ａ１、４３ａ２とリード線７５ａ１、７５ａ２とは、それぞれ電気接続が行われている。リード線７５ａ１、７５ａ２も、同様にして図１示す電気接続端子４３ｂ１、４３ｂ２と接続する。
【００４０】
フック部７４ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は、Ｌ字形状で形成され、Ｌ字形状の先端にリード線の収容口を有しＬ字形状の内側にリード線を収納する。また、フック部７４ａ１、７４ａ２は収容口が互いに逆方向に配置され、フック部７４ｂ１、７４ｂ２も収容口が互いに逆方向に配置されている。リード線７５ａ１、７５ａ２は、フック部７４ａ１、７４ａ２に収容口から収納されて固定され、リード線７５ｂ１、７５ｂ２もフック部７４ｂ１、７４ｂ２に収容口から収納されて固定される。
【００４１】
リード線７５ａ１、７５ａ２は、収容口が互いに逆方向に配置されたフック部７４ａ１、７４ａ２に固定され、リード線７５ｂ１、７５ｂ２も収容口が互いに逆方向に配置されたフック部７４ｂ１、７４ｂ２に固定されるため、リード線７５ａ１、７５ａ２、７５ｂ１、７５ｂ２に外から力がかかっても引き抜きを確実に防止することができる。
【００４２】
以上説明したごとく、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、カバー部材を全体にわたり一体化して上部と下部のステータヨークの間に挟ませたため、薄型化のためにステータヨークの板厚を薄くしても全体を堅牢にでき、またカバー部材はステータヨークどうしが等間隔に保つスペーサとすることもできる。
【００４３】
また、カバー部材がない場合には、極歯の内側用と外側用の金型を用い、樹脂を廻らせたくない部分を金型で囲み樹脂を充填して充填樹脂部を形成しなければならないが、樹脂が廻ってほしくない極歯の外側はカバー部材で囲まれているため、内側用の金型のみを用い、樹脂を充填して充填樹脂部を形成することができる。
【００４４】
また、特にコイル部に用いるマグネットワイヤが小径の場合には組立工程中や組立後に傷つけられ断線する恐れがあるが、コイル部の外面がカバー部材により囲まれているため、マグネットワイヤの断線を避けることができる。
【００４５】
さらに、電気接続端子を介するコイル部よりのリード線は、フック部に固定されているため、リード線に外から力がかかっても引き抜きを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、プレート６１を下側に取り付けているが、上下の向きを変えプレート６１を上側にすることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨークと、前記第１の上部と下部のステータヨークと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第２の上部と下部のステータヨークと、前記極歯の内側に回転自在に配置されるロータと、前記コイル部の外側と前記極歯の外側を取り囲むカバー部材とを備えることとしたため、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、カバー部材により、全体を堅牢にでき、また、極歯の内側用の金型のみを用いて極歯間の隙間に樹脂を充填して極歯間を強固にでき、さらに、コイル部のマグネットワイヤの断線を避けることができる。
【００４８】
また、前記カバー部材を一体化して、前記コイル部の外側と前記極歯の外側とを取り囲むこととしたため、カバー部材はスペーサとし、上部と下部のステータヨークどうしを等間隔に容易に保つことができる。
【００４９】
また、前記カバー部材は、樹脂製とすることとしたため、絶縁性を有するカバー部材を容易に形成することができる。
【００５０】
また、前記カバー部材は、前記コイル部よりのリード線を固定するフック部を側面に有することとしたため、リード線に外から力がかかっても引き抜きを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【００５１】
さらに、前記フック部は、前記リード線の収容口を有するＬ字状とし、複数の前記フック部は、前記収容口どうしが互いに逆方向に配置されることとしたため、リード線に外から力がかかってもより確実に引き抜きを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの側面図である。
【図４】従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
３０ ステータユニット３０
３０Ａ 第１のステータユニット
３０Ｂ 第２のステータユニット
３１ａ 第１の上部ステータヨーク
３１ｂ 第２の上部ステータヨーク
３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎ 極歯
３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ 取付穴
３４ａ 第１の下部ステータヨーク
３４ｂ 第２の下部ステータヨーク
３７、３８ 切込部
４０Ａ 第１のコイル部
４０Ｂ 第２のコイル部
４１ａ、４１ｂ ボビン
４２ａ、４２ｂ コイル
４４ａ、４４ｂ 円筒突起
５０ ロータ
５１ 円筒状のマグネット
５５ 回転軸
６１ プレート
６２ 樹脂プレート
６３ 充填樹脂部
７０ カバー部材
７１ａ、７１ｂ コイル挿入穴
７２ 極歯挿入穴
７４ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２ フック部
Claims (5)
- 半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第１の上部と下部のステータヨークと、前記第１の上部と下部のステータヨークと対向し、半円状の周縁に沿ってそれぞれ複数の極歯が互いに向き合い形成され、励磁用のコイル部を挟み組み付けられた第２の上部と下部のステータヨークと、前記極歯の内側に回転自在に配置されるロータと、前記コイル部の外側と前記極歯の外側を取り囲むカバー部材とを備えたことを特徴とする扁平型ステッピングモータ。
- 前記カバー部材を一体化して、前記コイル部の外側と前記極歯の外側とを取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の扁平型ステッピングモータ。
- 前記カバー部材は、樹脂製とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の扁平型ステッピングモータ。
- 前記カバー部材は、前記コイル部よりのリード線を固定するフック部を側面に有することを特徴とする請求項１から請求項３の１項に記載の扁平型ステッピングモータ。
- 前記フック部は、前記リード線の収容口を有するＬ字状とし、複数の前記フック部は、前記収容口どうしが互いに逆方向に配置されることを特徴とする請求項４に記載の扁平型ステッピングモータ。
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