JP2004274909A

JP2004274909A - ステッピングモータ

Info

Publication number: JP2004274909A
Application number: JP2003063498A
Authority: JP
Inventors: Naotarou Abe; 尚太郎阿部; Hideyuki Takahashi; 英之高橋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30
Also published as: CN1531174A; US20040178685A1; EP1458082A1; US6989615B2

Abstract

【課題】寸法の増大を招くことなくロータと界磁コイルとの干渉を確実に防止し得るステッピングモータを提供する。
【解決手段】ハウジング１１と、該ハウジング内に収容されたロータ１２およびステータ１３とを備えるステッピングモータ１０。ステータ１３はロータ１２を取り巻く枠体部１８と該枠体部からロータ１２へ向けて突出する複数の突起部１９とが設けられたヨーク１３ａを有する。突起部１９には、パルス電流の供給を受ける筒状の界磁コイル１３ｂが挿入されている。ハウジング１１の内壁には、ヨーク１３ａの突起部１９に挿入された界磁コイル１３ｂをロータ１２から間隔を置いて保持すべく界磁コイル１３ｂを収容するための凹所２７が形成されている。
【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に関し、特に車両用指示計器の駆動装置として用いるのに好適なステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータでは、ステータの界磁コイルに供給されるパルス電流を制御することにより、ステータとの間で磁気的な吸引力および反発力を受けて回転するロータの動作を制御することができる。
【０００３】
車両用指示計器にその駆動源として組み込まれる小型のステッピングモータでは、ロータは、周方向へ磁極を交互に配列される円形の永久磁石で構成され、ステータは、界磁コイルが設けられるヨークで構成されている。このヨークは、ロータの永久磁石を取り巻いて配置される枠体部および該枠体部から永久磁石の磁極面へ向けて伸びる複数の突起部を有する。この突起部に界磁コイルが圧入されており、これら界磁コイルに供給されるパルス電流を制御することにより、ロータの回転が制御される。
【０００４】
ところで、ヨークの突起部に圧入された界磁コイルが、がたつき等を生じて突起部上をロータへ向けて移動し、その結果、突起部先端に位置するロータに当接することにより該ロータが干渉を受けると、ロータの円滑かつ精巧な制御が妨げられる。
【０００５】
そこで、界磁コイルとロータとの干渉を防止する手段として、ヨークの突起部に圧入された界磁コイルとロータとの間で、ステッピングモータのハウジングの底部から両者間に割り込むように部分的に突出する突起を形成し、このハウジング底部から立ち上がる突起により、ロータである永久磁石と界磁コイルとの当接による干渉を防止することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３２０８６５号公報（第５頁、図１８）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータおよび界磁コイルを収容するハウジングの底部から両者間に割り込むように突出する突起は、その厚さが薄く、強度的に不利である。また、その強度を高めるべく突起の厚さ寸法を増大させると、突起が界磁コイルおよびロータ間に割り込むことから、この突起の厚さ寸法の増大は、界磁コイルとロータとの間隔の増大及び性能の低下を招く。界磁コイルとロータとの間隔の増大は、モータ自体の寸法の増大を招く結果となる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、寸法の増大及び性能の低下を招くことなくロータと界磁コイルとの干渉を確実に防止し得るステッピングモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１に記載の発明は、ハウジングと、該ハウジング内に収容されたロータおよびステータとを備えるステッピングモータであって、ステータはロータを取り巻く枠体部と該枠体部からロータへ向けて突出する複数の突起部とが設けられたヨークを有し、前記突起部には、パルス電流の供給を受ける筒状の界磁コイルが挿入されており、そのステッピングモータのハウジングの内壁に、突起部に挿入された界磁コイルをロータから間隔を置いて保持すべく、界磁コイルを収容するための凹所が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、界磁コイルは、ステータのヨークの突起部に挿入された状態でハウジングの内壁に形成された凹所に収容されることから、該凹所の壁面との係合によりロータへ向けての移動が阻止される。この凹所の壁面は、ロータおよび界磁コイル間に割り込むことなく、確実に界磁コイルの移動を阻止する。従って、従来のようなロータおよび界磁コイル間への割り込み部分による寸法の増大を招くことなく、確実に両者の干渉が防止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステッピングモータにおいて、ハウジングは、上方ハウジング部と、該上方ハウジング部に嵌合可能であり上方ハウジング部と共同してその間にヨークを収容する下方ハウジング部とを有し、両ハウジング部の少なくとも一方には、他方のハウジング部の対向する壁面と共同して界磁コイルを収容するための凹所が形成され、該凹所の底面からロータの近傍側で立ち上がる壁面が界磁コイルとの当接により該界磁コイルとロータとの当接を防止することを特徴とする。一方のハウジング部に凹所を形成することにより、比較的容易かつ確実に界磁コイルの所定箇所からロータへ向けての移動を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のステッピングモータにおいて、界磁コイルがボビンおよび巻き線を有し、ボビンには、ヨークの突起部に挿入され巻き線が施される胴部と該胴部の両端に形成される一対のフランジ部とが設けられ、ロータ側に位置する一方のフランジ部が前記ハウジング部の凹所の壁面に当接することにより、界磁コイルのロータへ向けての移動が阻止されることを特徴とする。凹所壁面が界磁コイルのボビンに設けられるフランジ部に当接することにより、界磁コイルとロータとの干渉が確実に防止される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のステッピングモータにおいて、ハウジング部の凹所の立ち上がり壁面の上縁には、面取りが施されていることを特徴とする。凹所の壁面の上縁に形成された面取は、ステッピングモータの組み立て工程で、ヨークの突起部に挿入された界磁コイルをヨークと共に凹所が設けられた一方のハウジング部に組み込むとき、界磁コイルの凹所内へのはめ込み作業で、凹所上縁のエッジでの界磁コイルへの損傷を防止する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のステッピングモータにおいて、ハウジング部の凹所の面取りは、該凹所の底面へ向けての俯角を有する傾斜面であることを特徴とする。傾斜面からなる面取りは、凹所内への界磁コイルのはめ込み作業で、界磁コイルを凹所内へ案内する案内面として作用することから、ヨークに組み付けられた界磁コイルのハウジング部への組み込み作業が容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の特徴を図示の実施の形態に沿って、詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係るステッピングモータの要部は図１に示されているが、図１に沿っての説明に先立って、図２および図３の参照下でステッピングモータの全体的な構成を説明する。
【００１７】
本発明に係るステッピングモータ１０は、図２の分解斜視図で示されているように、ハウジング１１（１１ａ、１１ｂ）と、該ハウジング内に収容されるロータ１２およびステータ１３とを備え、図示の例では、さらに減速歯車列１４（１４ａ〜１４ｄ）がハウジング１１内に組み込まれている。
【００１８】
ハウジング１１は、合成樹脂材料からなる上方ハウジング部１１ａおよび下方ハウジング部１１ｂに分割可能である。両ハウジング部１１ａ、１１ｂは、上方ハウジング部１１ａに設けられた係止部１５ａを下方ハウジング部１１ｂに設けられた突起部１５ｂに係合させることにより、一体的に接合されてハウジング１１を構成する。ハウジング１１は、上方ハウジング部１１ａから下方ハウジング部１１ｂの下方に伸長する一対の脚部１６の先端に設けられたフック部１６ａを図示しない取付基板の取付孔の縁部に係止することにより、前記取付基板上に固定される。
【００１９】
ハウジング１１内に収容されるロータ１２は、周方向に交互に異磁極の磁極面が配列された円形の磁石板１２ａを備える。磁石板１２ａは、両ハウジング部１１ａおよび１１ｂによりそれぞれの端部を支持された支持軸１７により、該支持軸の回りに回転可能に支承されている。磁石板１２ａの一方の面には、該磁石板と同軸的にピニオン１４ａが固定されており、ピニオン１４ａは磁石板１２ａと一体的に回転する。
【００２０】
ロータ１２すなわち磁石板１２ａに磁気作用を及ぼすためのステータ１３は、ハウジング１１内で磁石板１２ａを取り巻いて配置されるヨーク１３ａと、該ヨークに設けられる界磁コイル１３ｂとを備える。ヨーク１３ａは継鉄の積層板からなる。ヨーク１３ａには、磁石板１２ａから間隔をおいて該磁石板を取り巻く枠体部１８と、該枠体部から磁石板１２ａへ向けて伸長する２つの主突起部１９と、複数の補助突起部２０とが設けられている。２つの主突起部１９は磁石板１２ａの回りで互いに直角な角度関係で該磁石板に向けて伸長すべく配置され、主突起部１９および補助突起部２０は、磁石板１２ａの周面に近接するそれぞれの先端面が該磁石板の周方向へ等間隔で配列されるように、形成されている。
【００２１】
界磁コイル１３ｂはそれぞれの主突起部１９に設けられる。各界磁コイル１３ｂは、電気絶縁体からなるボビン２１と、該ボビンに巻回される巻き線２２とを備える。ボビン２１は、図１に示すように、ヨーク１３ａの対応する主突起部１９を受け入れる貫通孔２３が形成された胴部２１ａと、該胴部の両端に形成される一対のフランジ部２１ｂとを備える。巻き線２２は両フランジ部２１ｂ間で胴部２１ａに巻き付けられ、一方のフランジ２１ｂをその板厚方向と直角な方向へ貫通する一対の接続端子２４を経て、給電を受ける。
【００２２】
各界磁コイル１３ｂは、それぞれの接続端子２４が主突起部１９の基部側に位置しかつ接続端子２４が下方へ向けて伸長するように、対応する主突起部１９に、ボビン２１の貫通孔２３で圧入される。
【００２３】
各界磁コイル１３ｂが対応する主突起部１９に圧入されたヨーク１３ａは、図３に示すように、ヨーク１３ａの突起部１９および補助突起部２０のそれぞれの伸長する端面で構成される磁極面が磁石板１２ａの周面に近接するように、下方ハウジング部１１ｂに設けられた切り欠き部２５に一部が受け入れられて、下方ハウジング部１１ｂ内に配置される。また、図１に明確に示されているように、ヨーク１３ａの下方ハウジング部１１ｂ内への配置により、各主突起部１９に挿入された界磁コイル１３ｂは、下方ハウジング部１１ｂの底壁２６の内面２６ａに形成された矩形平面形状を有する凹所２７内に下部が収容されるように、他方のフランジ部２１ｂを磁石板１２ａに近接させて凹所２７内に配置される。各界磁コイル１３ｂの接続端子２４は、凹所２７の底面２７ａに形成された案内孔２８を経て、下方ハウジング部１１ｂの外部に突出する。
【００２４】
各界磁コイル１３ｂには、それぞれの接続端子２４を経て位相をずらせたパルス電流が供給されると、従来よく知られているように、ヨーク１３ａの各突起部１９、２０の先端面である磁極面と磁石板１２ａの磁極面との間に、磁気的吸引力および磁気的排斥力が作用する。この磁気作用力により、各界磁コイル１３ｂへのパルス電流の給電に応じて、磁石板１２ａが支持軸１７の回りに回転する。
【００２５】
この磁石板１２ａの回転を出力軸２９に減速して伝えるために、磁石板１２ａに設けられたピニオン１４ａを含む減速歯車列１４が組み込まれている。図２および図３に示すように、両ハウジング部１１ａおよび１１ｂに支持された回転軸３０を有する中間ギヤ１４ｂはピニオン１４ａに噛合し、中間ギヤ１４ｂに同軸的かつ一体的に回転するピニオン１４ｃに噛合する出力ギヤ１４ｄは、出力軸２９に固定的に結合されている。この減速歯車列１４の噛合関係により、磁石板１２ａの回転すなわちロータ１２の回転は、減速されて出力軸２９の回転として出力される。
【００２６】
ヨーク１３ａの前記した下方ハウジング部１１ｂへ組込後に、これら減速歯車列１４が組み込まれ、その後、下方ハウジング部１１ｂに設けられた一対の位置決め用ボス部３１を上方ハウジング部１１ａに設けられた位置決め用穴３２に嵌合させることにより、両ハウジング部１１ａおよび１１ｂを相互の適正位置に合わせることができる。この位置合わせ後、前記したように上方ハウジング部１１ａに設けられた係止部１５ａを下方ハウジング部１１ｂに設けられた突起部１５ｂに係合させることにより、ステッピングモータ１０の組み立てが終了する。この組み立て状態では、各界磁コイル１３ｂは、下方ハウジング部１１ｂに設けられた凹所２７と、該凹所に対向する上方ハウジング部１１ａの壁面との空所内に収容される。また、ステッピングモータ１０の組み立てにより、出力軸２９は上方ハウジング部１１ａに設けられたボス部３３から突出する。ボス部３３から突出する出力軸２９の先端には、図示しないが例えば車両用計器の表示板の目盛りを指すための指針３４（図２参照）が固定される。
【００２７】
本発明に係るステッピングモータ１０では、図１に示すように、ステータ１３の界磁コイル１３ｂは、ヨーク１３ａの主突起部１９に圧入された状態で、下方ハウジング部１１ｂの凹所２７内に配置される。
【００２８】
この凹所２７は、下方ハウジング部１１ｂの底壁２６の内面２６ａに形成された段部により規定されており、該段部の凹所２７の底面２７ａから立ち上がる垂直壁面２７ｂが磁石板１２ａと界磁コイル１３ｂの磁石板１２ａに近接するフランジ２１ｂとの中間に位置するように、形成されている。従って、主突起部１９に圧入された界磁コイル１３ｂが、たとえ振動等により緩みを生じ、その結果主突起部１９に沿って磁石板１２ａに向けて移動しようとしても、凹所２７の垂直壁面２７ｂが界磁コイル１３ｂの隣接する一方のフランジ部２１ｂに当接することにより、この界磁コイル１３ｂの垂直壁面２７ｂを越えての磁石板１２ａすなわちロータ１２へ向けての移動が確実に阻止される。
【００２９】
この垂直壁面２７ｂは、従来の突起のように磁石板１２ａと界磁コイル１３ｂとの間に割り込むことはなく、このため、この割り込みによる磁石板１２ａと界磁コイル１３ｂとの間隙の増大を招くことはない。従って、ステッピングモータ１０の界磁コイル１３ｂの長手方向に沿ったステッピングモータ１０の寸法の縮小化を図ることをが可能となる。しかも、垂直壁面２７ｂは、凹所２７の一辺に沿って下方ハウジング部１１ｂの底壁２６に一体的に連続して伸長することから、界磁コイル１３ｂの移動を阻止するのに十分な強度が与えられる。
【００３０】
また、垂直壁面２７ｂの上縁に面取りを施すことにより、該上縁に凹所２７の底面２７ａへ向けて俯角を有する傾斜面２７ｃを形成することができる。垂直壁面２７ｂの上縁に面取を施すことにより、界磁コイル１３ｂが組み込まれたヨーク１３ａを下方ハウジング部１１ｂの所定箇所に組み込むとき、垂直壁面２７ｂの上縁エッジでの界磁コイル１３ｂのフランジ部２１ｂ等への損傷を防止することができ、また傾斜面２７ｃの案内作用により、界磁コイル１３ｂを凹所２７内に確実に案内することができるので、下方ハウジング部１１ｂへのヨーク１３ａの配置およびその主突起部１９に設けられた界磁コイル１３ｂの組込作業を容易に行うことができる。
【００３１】
従って、傾斜面２７ｃを不要とすることができるが、界磁コイル１３ｂの組み付け時における該界磁コイルへの損傷を防止し、界磁コイル１３ｂを確実に所定箇所である凹所２７内に容易に位置させ、容易な組付けを可能とする上で、傾斜面２７ｃからなる面取を施すことが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ハウジング内の界磁コイルは、ヨークの突起部に挿入された状態でハウジングの内壁に形成された凹所に収容され、ロータおよび界磁コイル間に割り込むことのない前記凹所の壁面との係合によりロータへ向けての移動が阻止されるので、従来のようなロータおよび界磁コイル間への割り込み部分による寸法の増大を招くことなく、確実に両者の干渉を防止することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、ハウジングの上方ハウジング部および下方ハウジング部のいずれか一方のハウジング部に凹所を形成することにより、比較的容易かつ確実に界磁コイルの所定箇所からロータへ向けての移動を防止することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、ハウジング部の凹所壁面が界磁コイルのボビンに設けられるフランジ部に当接することにより、界磁コイルとロータとの干渉を確実に防止することができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、ハウジング部の凹所の立ち上がり壁面の上縁に形成された面取により、ヨークの突起部に挿入された界磁コイルを凹所が設けられた一方のハウジング部に組み込むとき、界磁コイルの凹所内へのはめ込み作業で、凹所上縁のエッジでの界磁コイルへの損傷を防止することができる。
【００３６】
請求項５に記載の発明によれば、ハウジング部の凹所の底部から立ち上がる壁面の上縁を該凹所の底面へ向けての俯角を有する傾斜面とすることにより、該傾斜面が、凹所内への界磁コイルのはめ込み作業で、界磁コイルを凹所内へ案内する案内面として作用することから、ヨークに組み付けられた界磁コイルのハウジング部への組み込み作業が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステッピングモータの要部を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明に係るステッピングモータを分解して示す斜視図である。
【図３】本発明に係るステッピングモータを上部ハウジング部を取り外して示す平面図である。
【符号の説明】
１０ステッピングモータ
１１ハウジング
１１ａ上方ハウジング部
１１ｂ下方ハウジング部
１２ロータ
１２ａ磁石板
１３ステータ
１３ａヨーク
１３ｂ界磁コイル
１８ヨークの枠体部
１９ヨークの突起部（主突起部）
２１ボビン
２１ａボビンの胴部
２１ｂボビンのフランジ部
２２巻き線
２７凹所
２７ａ凹所の底面
２７ｂ垂直壁面
２７ｃ面取り（傾斜面）

Claims

ハウジングと、該ハウジング内に収容されたロータおよびステータとを備え、該ステータは前記ロータを取り巻く枠体部と該枠体部から前記ロータへ向けて突出する複数の突起部とが設けられたヨークを有し、前記突起部に、パルス電流の供給を受ける筒状の界磁コイルが挿入されて成るステッピングモータであって、前記ハウジングの内壁には、前記突起部に挿入された前記界磁コイルを前記ロータから間隔を置いて保持すべく前記界磁コイルを収容するための凹所が形成されていることを特徴とする。
前記ハウジングは、上方ハウジング部と、該上方ハウジング部に嵌合可能であり前記上方ハウジング部と共同してその間に前記ヨークを収容する下方ハウジング部とを有し、前記両ハウジング部の少なくとも一方には、他方の前記ハウジング部の対向する壁面と共同して前記界磁コイルを収容するための前記凹所が形成され、該凹所の底面から前記ロータの近傍側で立ち上がる壁面が前記界磁コイルとの当接により該界磁コイルと前記ロータとの当接を防止する請求項１記載のステッピングモータ。
前記界磁コイルは、前記突起部に挿入される胴部と該胴部の両端に形成される一対のフランジ部とが設けられたボビンと、両フランジ部間で前記胴部に巻き付けられる巻き線とを有し、前記ロータ側に位置する一方の前記フランジ部が前記壁面に当接することにより、前記界磁コイルの前記ロータへ向けての移動が阻止される請求項２記載のステッピングモータ。
前記凹所の立ち上がり壁面の上縁には、面取りが施されている請求項２記載のステッピングモータ。
前記面取りは、前記界磁コイルの前記凹所内への配置を容易とすべく前記凹所の底面へ向けての俯角を有する傾斜面である請求項４記載のステッピングモータ。