JP2005312171A - Stepping motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stepping motor which can improve an accuracy by performing the positioning match of the first and second stators in a circumferential direction by one part. <P>SOLUTION: The stepping motor includes first and second coils 4, 5 disposed at positions concentric with a magnet 1 and sandwiching the magnet from both axial ends, cylindrical first and second stators 2, 3 having tooth shape poles 2a-2e, 3a-3e extended axially and opposed to the magnet, and a cylindrical bobbin 9 made of an insulator wound with the first coil and the second coil. The bobbin 9 has engaging parts 9d, 9e engaged with the poles extended axially so that the relative positions of the first stator and the second stator in the circumferential direction become a predetermined positional relationship. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、機器の駆動源等に用いられるステッピングモータの改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement of a stepping motor used for a drive source of equipment.
ステータの位相合わせをボビン端子台にて行う超小型のステッピングモータが提案(特許文献1)されている。この提案におけるステッピングモータの分解斜視図を図9に示す。   An ultra-compact stepping motor that performs phase alignment of a stator by a bobbin terminal block has been proposed (Patent Document 1). An exploded perspective view of the stepping motor in this proposal is shown in FIG.
図9において、111は周方向に多極着磁されたマグネット、112はシャフトであり、これらでロータ110を構成している。ロータ110に対向するステータ120としてそれぞれ同一形状のものを2組を備え、マグネット111の軸方向両端側に対向配置されている。ステータ120は、内ヨーク121、コイルボビン122及び外ヨーク123と内ヨーク121と外ヨーク123の各内径側を磁気的かつ機械的につなぐ円筒部材124より成る。コイルボビン122は樹脂などの絶縁材で作られ、外周側にボビン端子台122aがある。内ヨーク121と外ヨーク123は共に磁性材にて作られ、それぞれの歯形状の磁極部121b及び123bがマグネット111の外周面に対向している。また、外ヨーク123の磁極部123bは内ヨーク121の磁極部121bに対し電気角で180°の位相差を持つ位置に配置されている。これら磁極部123bと磁極部121bの相対位置規制を行っているのがコイルボビン122のボビン端子台122aであり、この構成について図10を用いて説明する。   In FIG. 9, reference numeral 111 denotes a magnet that is multipolarly magnetized in the circumferential direction, and 112 denotes a shaft, which constitutes the rotor 110. Two sets of stators 120 having the same shape as the stator 120 facing the rotor 110 are provided, and are arranged opposite to both ends of the magnet 111 in the axial direction. The stator 120 includes an inner yoke 121, a coil bobbin 122, an outer yoke 123, and a cylindrical member 124 that magnetically and mechanically connects the inner diameter sides of the inner yoke 121 and the outer yoke 123. The coil bobbin 122 is made of an insulating material such as resin, and has a bobbin terminal block 122a on the outer peripheral side. Both the inner yoke 121 and the outer yoke 123 are made of a magnetic material, and the respective tooth-shaped magnetic pole portions 121b and 123b face the outer peripheral surface of the magnet 111. Further, the magnetic pole portion 123b of the outer yoke 123 is disposed at a position having a phase difference of 180 ° in electrical angle with respect to the magnetic pole portion 121b of the inner yoke 121. It is the bobbin terminal block 122a of the coil bobbin 122 that restricts the relative positions of the magnetic pole part 123b and the magnetic pole part 121b, and this configuration will be described with reference to FIG.
図10(a)はコイルボビン122を軸方向から見た図であり、図10(b)はコイルボビン122の断面図である。コイルボビン122のボビン端子台122aにはステータ規制部122d,122eが設けられており、このうちステータ規制部122dが内ヨーク121の磁極部121bと係合し、ステータ規制部122eが外ヨーク123の磁極部123bと係合している。このように係合することにより、内ヨーク121とコイルボビン122、外ヨーク123とコイルボビン122がそれぞれ位置決めされ、内ヨーク121と外ヨーク123とが互いに電気角180°の位置に正しく保持される構成となっている。   FIG. 10A is a view of the coil bobbin 122 viewed from the axial direction, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the coil bobbin 122. The bobbin terminal block 122 a of the coil bobbin 122 is provided with stator restricting portions 122 d and 122 e, of which the stator restricting portion 122 d is engaged with the magnetic pole portion 121 b of the inner yoke 121, and the stator restricting portion 122 e is the magnetic pole of the outer yoke 123. The portion 123b is engaged. By engaging in this way, the inner yoke 121 and the coil bobbin 122, the outer yoke 123 and the coil bobbin 122 are respectively positioned, and the inner yoke 121 and the outer yoke 123 are correctly held at an electrical angle of 180 °. It has become.
また、上記構成のステッピングモータでは、2組のステータ120間の回転方向位置が所定角(通常は電気角90°)の位置に位置決めしておく必要がある。そこで、モータケース131の開口部131aとボビン端子台122aに設けられたヨーク規制部122fとを係合させ、該ヨーク規制部122fの位置がステータ規制部122d,122eに対し所定のずれ角を形成するように設定することで、2組のステータ120間の位相差を作り出している。これらによって、位置合わせが容易で、組み立て性を向上させたものとなっている。   In the stepping motor having the above-described configuration, the rotational direction position between the two sets of stators 120 needs to be positioned at a predetermined angle (usually an electrical angle of 90 °). Therefore, the opening 131a of the motor case 131 and the yoke restricting portion 122f provided on the bobbin terminal block 122a are engaged, and the position of the yoke restricting portion 122f forms a predetermined deviation angle with respect to the stator restricting portions 122d and 122e. By setting so as to, the phase difference between the two sets of stators 120 is created. As a result, the alignment is easy and the assemblability is improved.
別の従来例として、2組のステータの位置決めを別部品にて行うステッピングモータが提案(特許文献2)されている。図11にその分解斜視図を示す。   As another conventional example, a stepping motor that positions two sets of stators as separate parts has been proposed (Patent Document 2). FIG. 11 shows an exploded perspective view thereof.
図11において、201は、マグネットに対向しているステータ(内側磁極部及び外側磁極部)と該ステータを励磁するコイルとを有し、これらを樹脂により覆った一体の第1磁気ユニットである。同じく202は、マグネットに対向しているステータ(内側磁極部及び外側磁極部)と該ステータを励磁するコイルとを有し、これらを樹脂により覆った一体の第2磁気ユニットである。203はマグネット、204はマグネット203が固着され、該マグネット203を回転可能に保持しているシャフトである。205,206は軸受けである。   In FIG. 11, reference numeral 201 denotes an integrated first magnetic unit that has a stator (an inner magnetic pole part and an outer magnetic pole part) facing the magnet and a coil that excites the stator, and these are covered with resin. Similarly, 202 is an integral second magnetic unit having a stator (inner magnetic pole part and outer magnetic pole part) facing the magnet and a coil for exciting the stator, and covering them with resin. Reference numeral 203 denotes a magnet, and 204 denotes a shaft to which the magnet 203 is fixed and rotatably holds the magnet 203. 205 and 206 are bearings.
この構成のステッピングモータは、2組の第1及び第2の磁気ユニット201,202をマグネット203の両端側から挟み込むことで成るものである。詳しくは、樹脂で覆われた第1の磁気ユニット201と同じく樹脂で覆われた第2の磁気ユニット202とを突き合わせて一体化した円筒形状のモータとして構成されるものであり、その突き合わせ部にピンや突起などの形状部を設けてそれぞれの外側磁極部が所定の角度を維持しつつ位置決めができるようにし、その後突き合わせ部に接着樹脂を塗布して硬化させ固定されて成るものである。
特開2003−9497号公報 特開2003−189528号公報
The stepping motor having this configuration is formed by sandwiching two sets of first and second magnetic units 201 and 202 from both ends of the magnet 203. Specifically, the first magnetic unit 201 covered with resin and the second magnetic unit 202 covered with resin as well as the first magnetic unit 201 are combined to form a cylindrical motor. Shaped parts such as pins and protrusions are provided so that each outer magnetic pole part can be positioned while maintaining a predetermined angle, and thereafter, an adhesive resin is applied to the abutting part and cured and fixed.
JP 2003-9497 A JP 2003-189528 A
上記特許文献1のステッピングモータにおいては、内ヨーク121と外ヨーク123の位置合わせは直接ボビン端子台122aで行っているので、かなり精度よく組み立てることができる。しかしながら、2組のステータ120間の位相合わせは、コイルボビン122とステータ120、コイルボビン122とモータケース131という2つの段階を経て、結果的にステータ120同士が位相合わせされるものであって、部品公差などを考慮すると、ステータ120間の位相合わせ寸法精度が良いものとは言えない。このようにステータ同士を一つの部品にて位相合わせを行う規制部を設けた別部材(モータケース131に相当)を用いたのでは、部品点数が増えたり、また部品形状が複雑になったりするなどの問題がある。   In the stepping motor disclosed in Patent Document 1, the inner yoke 121 and the outer yoke 123 are directly aligned by the bobbin terminal block 122a, and therefore can be assembled with considerably high accuracy. However, the phase alignment between the two sets of stators 120 is performed through two stages of the coil bobbin 122 and the stator 120, and the coil bobbin 122 and the motor case 131. In view of the above, it cannot be said that the phase alignment dimensional accuracy between the stators 120 is good. In this way, using another member (corresponding to the motor case 131) provided with a restricting portion that aligns the stators with a single component increases the number of components and makes the component shape complicated. There are problems such as.
特許文献2に示すステッピングモータにおいても、外側を覆う樹脂にて位置決めを行っているので精度の良い位置決めにはならないが、特許文献1に示すものに比べればモータケースを介さない分だけ、精度よくなる。また、モータケース部品そのものが必要ないので、部品点数を減らすことはでき、組み立ても容易であるという利点も有する。しかしながら、ステータやコイルを樹脂にて覆うインサート成形する必要があり、そのためのコストが高くなるという欠点がある。   Even in the stepping motor shown in Patent Document 2, positioning is not performed with high accuracy because the positioning is performed with the resin covering the outside. However, compared with the one shown in Patent Document 1, the accuracy is increased by not passing through the motor case. . Further, since the motor case part itself is not necessary, the number of parts can be reduced and the assembly is easy. However, it is necessary to insert-mold the stator and coil with resin, and there is a drawback that the cost for that is increased.
(発明の目的)
本発明の第1の目的は、第1と第2のステータの周方向の位置合わせを一つの部品にて行うことによって、精度を良好なものにすることのできるステッピングモータを提供しようとするものである。
(Object of invention)
The first object of the present invention is to provide a stepping motor capable of improving the accuracy by performing the circumferential alignment of the first and second stators with one component. It is.
本発明の第2の目的は、第1と第2のステータの周方向の位置合わせを一つの部品にて行うとともに、この一つの部品によって各ステータおよびマグネットを外部より保護することで、部品点数を削減し、組み立て性を良好にして、低コスト化を実現した、高精度のステッピングモータを提供しようとするものである。   The second object of the present invention is to perform alignment of the first and second stators in the circumferential direction with one component, and to protect each stator and magnet from the outside by this one component. It is an object of the present invention to provide a high-precision stepping motor that achieves low assembly cost, low assembly cost, and low cost.
上記第1の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、前記マグネットと同心でかつ該マグネットをそれぞれ軸方向両端から挟む位置に配置される第1及び第2のコイルと、軸方向に延出し前記マグネットに対向する歯形状の磁極部をもつ円筒形状の第1及び第2のステータと、前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンとを有するステッピングモータにおいて、前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記各磁極部が係合する係合部を設けたステッピングモータとするものである。   In order to achieve the first object, the invention according to claim 1 is characterized in that a cylindrical magnet which is divided in the circumferential direction and is alternately magnetized to different poles, is rotatable, and is concentric with the magnet. Cylindrical first and second stators having first and second coils disposed at positions sandwiching the magnet from both ends in the axial direction and tooth-shaped magnetic pole portions extending in the axial direction and facing the magnet. And a stepping motor having a cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of the first coil and the second coil is wound, the bobbin includes the first stator and the second coil The stepping motor is provided with an engaging portion that engages with each of the magnetic pole portions extending in the axial direction so that the circumferential relative position of the stator has a predetermined positional relationship.
また、上記第2の目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、前記マグネットと同心でかつ該マグネットをそれぞれ軸方向両端から挟む位置に配置される第1及び第2のコイルと、軸方向に延出し前記マグネットに対向する歯形状の磁極部をもつ円筒形状の第1及び第2のステータと、前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンとを有するステッピングモータにおいて、前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記各磁極部が係合する係合部、及び、前記第1、第2のステータ及び前記マグネットの外周側を覆うカバー部を設けたステッピングモータとするものである。   In order to achieve the second object, the invention according to claim 2 is a cylindrical magnet that is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and is rotatable, and concentric with the magnet. In addition, the first and second coils having cylindrical shapes having first and second coils disposed at positions sandwiching the magnet from both ends in the axial direction and tooth-shaped magnetic pole portions extending in the axial direction and facing the magnet. And a cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of the first coil and the second coil is wound, the bobbin includes the first stator and the first coil. An engaging portion with which each of the magnetic pole portions extending in the axial direction is engaged so that the circumferential relative position of the two stators has a predetermined positional relationship, and the first, second stator, and magnet It is to a stepping motor provided with a cover portion for covering the outer periphery of the bets.
また、上記第1の目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、前記マグネットと同心で、かつ該マグネットを軸方向に挟む位置に配置される円筒形状の第1及び第2のコイルと、前記マグネットの一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するように軸方向に延出し、前記第1のコイルにより励磁される第1の外側磁極部をもつ第1のステータと、前記マグネットのもう一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するよう軸方向に延出し、前記第2のコイルにより励磁される第2の外側磁極部をもつ第2のステータと、軟磁性材料から成り、前記マグネットの内径部に固定され、前記第1の外側磁極部と前記第2の外側磁極部のうちの少なくとも一方の軸方向の所定範囲において対向し、前記第1のコイルと前記第2のコイルの少なくとも一方により励磁される内側磁極部が形成された出力軸と、前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンとを有するステッピングモータにおいて、前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記第1及び第2の磁極部が係合する係合部を設けたステッピングモータとするものである。   In order to achieve the first object, the invention described in claim 3 is a cylindrical magnet that is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and is rotatable, and concentric with the magnet. And extending in the axial direction so as to be opposed to the cylindrical first and second coils arranged at positions sandwiching the magnet in the axial direction with a predetermined interval on one outer peripheral surface side of the magnet, The first stator having a first outer magnetic pole portion excited by the first coil extends in the axial direction so as to face the other outer peripheral surface side of the magnet with a predetermined interval, and the second stator A second stator having a second outer magnetic pole portion excited by a coil, and made of a soft magnetic material, fixed to the inner diameter portion of the magnet, and the first outer magnetic pole portion and the second outer magnetic pole portion; At least one of them An output shaft formed with an inner magnetic pole portion opposed in a predetermined range in the axial direction and excited by at least one of the first coil and the second coil; and the first coil and the second coil In a stepping motor having a cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of them is wound, a circumferential relative position between the first stator and the second stator has a predetermined positional relationship with the bobbin. In this way, the stepping motor is provided with an engaging portion with which the first and second magnetic pole portions extending in the axial direction are engaged.
また、上記第2の目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、前記マグネットと同心で、かつ該マグネットを軸方向に挟む位置に配置される円筒形状の第1及び第2のコイルと、前記マグネットの一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するように軸方向に延出し、前記第1のコイルにより励磁される第1の外側磁極部をもつ第1のステータと、前記マグネットのもう一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するよう軸方向に延出し、前記第2のコイルにより励磁される第2の外側磁極部をもつ第2のステータと、軟磁性材料から成り、前記マグネットの内径部に固定され、前記第1の外側磁極部と前記第2の外側磁極部のうちの少なくとも一方の軸方向の所定範囲において対向し、前記第1のコイルと前記第2のコイルの少なくとも一方により励磁される内側磁極部が形成された出力軸と、前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンとを有するステッピングモータにおいて、前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記第1及び第2の磁極部が係合する係合部、及び、前記第1、第2のステータ及び前記マグネットの外周側を覆うカバー部を設けたステッピングモータとするものである。   In order to achieve the second object, the invention described in claim 4 is a cylindrical magnet which is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and is rotatable, and concentric with the magnet. And extending in the axial direction so as to be opposed to the cylindrical first and second coils arranged at positions sandwiching the magnet in the axial direction with a predetermined interval on one outer peripheral surface side of the magnet, The first stator having a first outer magnetic pole portion excited by the first coil extends in the axial direction so as to face the other outer peripheral surface side of the magnet with a predetermined interval, and the second stator A second stator having a second outer magnetic pole portion excited by a coil, and made of a soft magnetic material, fixed to the inner diameter portion of the magnet, and the first outer magnetic pole portion and the second outer magnetic pole portion; At least one of them An output shaft formed with an inner magnetic pole portion opposed in a predetermined range in the axial direction and excited by at least one of the first coil and the second coil; and the first coil and the second coil In a stepping motor having a cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of them is wound, a circumferential relative position between the first stator and the second stator has a predetermined positional relationship with the bobbin. Stepping motor provided with an engagement portion that engages with the first and second magnetic pole portions extending in the axial direction as described above, and a cover portion that covers the outer periphery of the first and second stators and the magnet It is what.
上記請求項1又は請求項3に記載のステッピングモータにおいては、第1ステータと第2ステータとの周方向の相対的な位置合わせを可能にする係合部を、一つの部品であるボビンに設けた構成にしている。   In the stepping motor according to claim 1 or 3, the bobbin which is one component is provided with an engaging portion that enables relative alignment of the first stator and the second stator in the circumferential direction. It has a configuration.
また、上記請求項2又は請求項4に記載のステッピングモータにおいては、第1ステータと第2ステータとの周方向の相対的な位置合わせを可能にする係合部を、一つの部品であるボビンに設けた構成にするとともに、該ボビンに前記第1、第2のステータ及び前記マグネットの外周側を覆うカバー部を設け、該カバー部により外部からの影響を受け易い部分を覆い隠すようにして、専用のモータカバー部材を不要にしている。   Further, in the stepping motor according to claim 2 or 4, the engaging portion that enables relative alignment of the first stator and the second stator in the circumferential direction is a bobbin that is a single component. In addition, the bobbin is provided with a cover portion that covers the outer periphery of the first and second stators and the magnet, and the cover portion covers a portion that is easily affected by the outside. This eliminates the need for a dedicated motor cover member.
本発明によれば、第1と第2のステータの周方向の位置合わせを一つの部品にて行うことによって、精度を良好なものにすることができるステッピングモータを提供できるものである。   According to the present invention, it is possible to provide a stepping motor capable of improving the accuracy by performing the circumferential alignment of the first and second stators with one component.
また、本発明によれば、第1と第2のステータの周方向の位置合わせを一つの部品にて行うとともに、この一つの部品によって各ステータおよびマグネットを外部より保護することで、部品点数を削減し、組み立て性を良好にして、低コスト化を実現した、高精度のステッピングモータを提供できるものである。   In addition, according to the present invention, the circumferential positioning of the first and second stators is performed with one component, and the number of components is reduced by protecting each stator and magnet from the outside with this one component. It is possible to provide a high-precision stepping motor that is reduced, has good assemblability, and achieves cost reduction.
以下の実施例1及び実施例2に示す通りである。   As shown in Example 1 and Example 2 below.
図1〜図3は本発明の実施例1に係る図であり、そのうち、図1はステッピングモータの分解斜視図、図2は図1のステッピングモータの組み立て後の軸方向の断面図である。   1 to 3 are diagrams according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 1 is an exploded perspective view of a stepping motor, and FIG. 2 is an axial sectional view after assembly of the stepping motor of FIG.
図1及び図2において、1は円筒形状からなるマグネットであり、その外周面を円周方向にn分割(本実施例1ではn=10)してS極及びN極が交互に着磁された着磁部を有する。2は軟磁性材料からなる第1のステータであり、外筒及び中央に穴部2gの開いたドーナツ状の天板2fで構成されている。該第1のステータ2の外筒はその先端部に軸方向に延出する第1の外側磁極部2a,2b,2c,2d,2eが形成され、該第1の外側磁極部2a〜2eは円周方向に720/n度(本実施例1では72度)間隔で形成されている。3は軟磁性材料からなる第2ステータであり、外筒及び中央に穴部3gの開いたドーナツ状の天板3fで構成されている。該第2のステータ3の外筒はその先端部に軸方向に延出する第2の外側磁極部3a,3b,3c,3d,3eが形成され、該第2の外側磁極部3a〜3eは円周方向に720/n(本実施例1では72)度間隔で形成されている。   1 and 2, reference numeral 1 denotes a magnet having a cylindrical shape, and its outer peripheral surface is divided into n parts in the circumferential direction (n = 10 in the first embodiment), and S poles and N poles are alternately magnetized. It has a magnetized part. Reference numeral 2 denotes a first stator made of a soft magnetic material, which includes an outer cylinder and a donut-shaped top plate 2f having a hole 2g at the center. The outer cylinder of the first stator 2 is formed with first outer magnetic pole portions 2a, 2b, 2c, 2d, 2e extending in the axial direction at the front end thereof, and the first outer magnetic pole portions 2a to 2e are It is formed at intervals of 720 / n degrees (72 degrees in the first embodiment) in the circumferential direction. Reference numeral 3 denotes a second stator made of a soft magnetic material, which includes an outer cylinder and a donut-shaped top plate 3f having a hole 3g at the center. The outer cylinder of the second stator 3 is formed with second outer magnetic pole portions 3a, 3b, 3c, 3d, and 3e extending in the axial direction at the tip portion, and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e are It is formed at intervals of 720 / n (72 in this embodiment) degrees in the circumferential direction.
前記第1のステータ2の外側磁極部2a〜2e及び前記第2のステータ3の第2の外側磁極部3a〜3eは、共に軸と平行方向に延出する歯形状をしている。この構成により、ステッピングモータの直径を最小限にしつつ、磁極部の形成が可能となる。つまり、もし外側磁極部を半径方向に延びる凹凸で形成するとその分該モータの直径は大きくなってしまうのであるが、本実施例1では、軸と平行方向に延出する歯形状により外側磁極部を構成しているので、該モータの直径を最小限に抑えることができる。   Both the outer magnetic pole portions 2a to 2e of the first stator 2 and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e of the second stator 3 have a tooth shape extending in a direction parallel to the axis. With this configuration, the magnetic pole portion can be formed while minimizing the diameter of the stepping motor. In other words, if the outer magnetic pole portion is formed with irregularities extending in the radial direction, the diameter of the motor is increased correspondingly. However, in the first embodiment, the outer magnetic pole portion is formed by the tooth shape extending in the direction parallel to the axis. Thus, the diameter of the motor can be minimized.
4は円筒形状の第1のコイルであり、後述のボビン9に巻き付けられる。この第1のコイル4は外径がマグネット1の外径とほぼ同じ寸法となっている。5は円筒形状の第2のコイルであり、同じく後述のボビン9に巻き付けられている。この第2コイル5の外径もマグネット1の外径とほぼ同じ寸法となっている。   Reference numeral 4 denotes a cylindrical first coil, which is wound around a bobbin 9 described later. The first coil 4 has an outer diameter that is substantially the same as the outer diameter of the magnet 1. Reference numeral 5 denotes a cylindrical second coil, which is also wound around a bobbin 9 described later. The outer diameter of the second coil 5 is almost the same as the outer diameter of the magnet 1.
6は軟磁性材料から成る回転軸であり、第1のコイル4及び第2のコイル5の内径部に挿入され、かつマグネット1の内径部に接着固定されている。この回転軸6には、マグネット1に対向している第1のステータ2の第1の外側磁極部2a〜2eと対向した軸方向の範囲でマグネット1を挟む位置に外径寸法D1なる第1の内側磁極部6aが形成されている。回転軸6は一部6c,6eが第1のコイル4の内径部に挿入されており、第1の内側磁極部6aは第1のコイル4への通電によって第1の外側磁極部2a〜2eとは反対の極に励磁される。第1の内側磁極部6aの軸と垂直方向の断面形状は図3に示すような円形形状である。   Reference numeral 6 denotes a rotating shaft made of a soft magnetic material, which is inserted into the inner diameter portions of the first coil 4 and the second coil 5 and is bonded and fixed to the inner diameter portion of the magnet 1. The rotary shaft 6 includes a first outer diameter D1 at a position sandwiching the magnet 1 in an axial range facing the first outer magnetic pole portions 2a to 2e of the first stator 2 facing the magnet 1. The inner magnetic pole portion 6a is formed. The rotating shaft 6 has a part 6c, 6e inserted into the inner diameter part of the first coil 4, and the first inner magnetic pole part 6a is energized to the first coil 4 and the first outer magnetic pole parts 2a to 2e. Excited to the opposite pole. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of the first inner magnetic pole portion 6a is a circular shape as shown in FIG.
同様にして、回転軸6にはマグネット1に対向している第2のステータ3の第2の外側磁極部3a〜3eと対向した軸方向の範囲でマグネット1を挟む位置に外径寸法D1なる第2内側磁極部6bが形成されている。回転軸6は一部6d、6fが第2のコイル5の内径部に挿入されており、第2の内側磁極部6bは第2のコイル5によって第2の外側磁極部3a〜3eとは反対の極に励磁される。第2の内側磁極部6bの軸と垂直方向の断面形状は第1の内側磁極部6aと同様に円形形状である。   Similarly, the outer diameter dimension D1 is set at a position where the magnet 1 is sandwiched in the axial range facing the second outer magnetic pole portions 3a to 3e of the second stator 3 facing the magnet 1 on the rotating shaft 6. A second inner magnetic pole portion 6b is formed. The rotation shaft 6 has a part 6d and 6f inserted in the inner diameter part of the second coil 5, and the second inner magnetic pole part 6b is opposite to the second outer magnetic pole parts 3a to 3e by the second coil 5. Excited to the pole. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of the second inner magnetic pole portion 6b is circular like the first inner magnetic pole portion 6a.
第1の内側磁極部6aと第2の内側磁極部6bとに挟まれた部分(図2のTで示す連結部分)はその外径がD2であり、D1>D2が成り立つ径となっている。D2は小径であるために第1の内側磁極部6aと第2の内側磁極部6bの間の磁気抵抗が大きくなるように作用する。これにより、第1のコイル4への通電により発生する磁束が軟磁性材料から成る回転軸6を介して第2のコイル5及び第2の外側磁極部3a〜3e、第2の内側磁極部6bに影響を及ぼすことを防いでいる。同様にして、第2のコイル5への通電により発生する磁束が軟磁性材料から成る回転軸6を介して第1のコイル4及び第1の外側磁極部2a〜2e、第1の内側磁極部6aに影響を及ぼすことを防ぎ、回転が安定したものとなるような構成となっている。また、回転軸6は軸部6eが後述の第1の軸受け7と嵌合し、軸部6fが後述の第2の軸受け8と嵌合することによって回転可能に保持されている。   The portion sandwiched between the first inner magnetic pole portion 6a and the second inner magnetic pole portion 6b (the connecting portion indicated by T in FIG. 2) has an outer diameter of D2 and a diameter that satisfies D1> D2. . Since D2 has a small diameter, it acts to increase the magnetic resistance between the first inner magnetic pole part 6a and the second inner magnetic pole part 6b. Thereby, the magnetic flux generated by energizing the first coil 4 is transmitted through the rotary shaft 6 made of a soft magnetic material to the second coil 5, the second outer magnetic pole portions 3a to 3e, and the second inner magnetic pole portion 6b. To prevent it from affecting. Similarly, the first coil 4 and the first outer magnetic pole portions 2a to 2e, the first inner magnetic pole portion, and the magnetic flux generated by energizing the second coil 5 via the rotating shaft 6 made of a soft magnetic material. 6a is prevented, and the rotation is stabilized. The rotating shaft 6 is rotatably held when a shaft portion 6e is fitted with a first bearing 7 described later and a shaft portion 6f is fitted with a second bearing 8 described later.
マグネット1は回転軸6の第1の内側磁極部6aあるいは第2の内側磁極部6bの部分に固着されている。このようにマグネット1はその内径を第1及び第2の内側磁極部6a,6bで埋められているので該マグネット1の機械的強度が増え、また第1及び第2の内側磁極部6a,6bはバックメタルとして働き、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになり、高温下の環境で使用されても減磁による磁気的劣化も少なくなる。   The magnet 1 is fixed to a portion of the first inner magnetic pole portion 6a or the second inner magnetic pole portion 6b of the rotating shaft 6. Thus, since the inner diameter of the magnet 1 is filled with the first and second inner magnetic pole portions 6a and 6b, the mechanical strength of the magnet 1 is increased, and the first and second inner magnetic pole portions 6a and 6b are increased. Works as a back metal, and the permeance coefficient of the magnetic circuit is set to be high, so that magnetic deterioration due to demagnetization is reduced even when used in a high temperature environment.
7は軟磁性材料から成る第1の軸受けであり、第1のステータ2の穴部2gで固定されており、これによって第1の軸受け7と第1のステータ2が磁気的に接続されている。また、第1の軸受け7の内径部において回転軸6の軸部6eと嵌合することによって該回転軸6を回転可能に保持するとともにこの嵌合部において第1の軸受け7と回転軸6が磁気的に接続されている。以上のことにより、第1の軸受け7を介して第1のステータ2と回転軸6とが磁気的に接続され、第1のコイル4により発生する磁束が流れやすくなっている。   Reference numeral 7 denotes a first bearing made of a soft magnetic material, which is fixed by a hole 2g of the first stator 2, whereby the first bearing 7 and the first stator 2 are magnetically connected. . Further, the rotary shaft 6 is rotatably held by fitting with the shaft portion 6e of the rotary shaft 6 at the inner diameter portion of the first bearing 7, and the first bearing 7 and the rotary shaft 6 are held at the fitting portion. Magnetically connected. By the above, the 1st stator 2 and the rotating shaft 6 are magnetically connected via the 1st bearing 7, and the magnetic flux generated by the 1st coil 4 is easy to flow.
8は軟磁性材料からなる第2の軸受けであり、第2のステータ3の穴部3gで固定されており、これによって第2の軸受け8と第2のステータ3が磁気的に接続されている。また、第2の軸受け8の内径部において回転軸6の軸部6fと嵌合することによって該回転軸6を回転可能に保持するとともにこの嵌合部において第2の軸受け8と回転軸6が磁気的に接続されている。以上のことより、第2の軸受け8を介して第2のステータ3と回転軸6とが磁気的に接続され、第2のコイル5により発生する磁束が流れやすくなっている。   Reference numeral 8 denotes a second bearing made of a soft magnetic material, which is fixed by a hole 3g of the second stator 3, whereby the second bearing 8 and the second stator 3 are magnetically connected. . Further, the rotary shaft 6 is rotatably held by fitting with the shaft portion 6f of the rotary shaft 6 at the inner diameter portion of the second bearing 8, and the second bearing 8 and the rotary shaft 6 are held at this fitting portion. Magnetically connected. From the above, the second stator 3 and the rotary shaft 6 are magnetically connected via the second bearing 8, and the magnetic flux generated by the second coil 5 is easy to flow.
9は第1のコイル4と第2のコイル5が巻き付けられる樹脂モールドにて作成のボビンである。ボビン9の円筒部9aの外周に第1のコイル4が巻き付けられ、ボビン端子台9cに設けられた端子9fにコイル端がからげられる。同様にして、ボビン9の円筒部9bの外周に第2のコイル5が巻き付けられ、ボビン端子台9cに設けられた端子9gにコイル端がからげられる。ボビン端子台9cが軸方向に延び、前記円筒部9aと9bが連結されており、これらが一体で構成されている。   A bobbin 9 is made of a resin mold around which the first coil 4 and the second coil 5 are wound. The first coil 4 is wound around the outer periphery of the cylindrical portion 9a of the bobbin 9, and the end of the coil is wound on the terminal 9f provided on the bobbin terminal block 9c. Similarly, the 2nd coil 5 is wound around the outer periphery of the cylindrical part 9b of the bobbin 9, and a coil end is twisted to the terminal 9g provided in the bobbin terminal block 9c. A bobbin terminal block 9c extends in the axial direction, and the cylindrical portions 9a and 9b are connected to each other, and are integrally formed.
ボビン9を上記の構成にしたことにより、ボビン端子台9cに多少の力がかかっても該ボビン端子台9cが倒れたり、破損したりする危険性は少なくなっている。また、ボビン端子台9cの内周面側には係合溝9d,9eが設けられており、係合溝9dに第1のステータの第1の外側磁極部2aが嵌合し、係合溝9eに第2のステータの第2の外側磁極部3aが嵌合している。係合溝9d及び係合溝9eはその位置が円周方向に180/n度(電気角で90度)ずれた位置に設けられている。よって、これら係合溝9d,9eと嵌合している第1の外側磁極部2aと第2の外側磁極部3aは相対的に180/n度(電気角で90度)ずれて位置決めされることになる。ボビン9は、第2のコイル5が巻き付けられている円筒部9bとその端子部を別部品にて作成してもかまわない。   Since the bobbin 9 is configured as described above, the risk of the bobbin terminal block 9c falling or being damaged even if a slight force is applied to the bobbin terminal block 9c is reduced. Further, engagement grooves 9d and 9e are provided on the inner peripheral surface side of the bobbin terminal block 9c, and the first outer magnetic pole portion 2a of the first stator is fitted into the engagement groove 9d, so that the engagement groove The second outer magnetic pole portion 3a of the second stator is fitted to 9e. The engagement grooves 9d and the engagement grooves 9e are provided at positions that are shifted by 180 / n degrees in the circumferential direction (90 degrees in electrical angle). Therefore, the first outer magnetic pole portion 2a and the second outer magnetic pole portion 3a fitted in the engaging grooves 9d and 9e are positioned with a relative shift of 180 / n degrees (90 degrees in electrical angle). It will be. The bobbin 9 may be formed by separate parts of the cylindrical portion 9b around which the second coil 5 is wound and its terminal portion.
10は構成部品を覆い隠すカバーであり、ボビン端子台9cの部分が切り欠かれており、平板を丸めたもので構成できるので安価である。該カバー10の軸方向両端からそれぞれ第1のステータ2と第2のステータ3を差し込み、組み立てを行う。また、カバー10は非磁性板材にて形成されており、第1のステータ2と第2のステータ3との間の磁気回路を分断してお互いの磁極部の影響が出にくい構成となっている。   Reference numeral 10 denotes a cover that covers the components. The bobbin terminal block 9c is notched and can be formed of a rounded flat plate, so that it is inexpensive. Assembling is performed by inserting the first stator 2 and the second stator 3 from both ends of the cover 10 in the axial direction. Further, the cover 10 is formed of a non-magnetic plate material, and has a configuration in which the magnetic circuit between the first stator 2 and the second stator 3 is divided so that the influence of the magnetic pole portions is less likely to occur. .
特許文献1にて提案されたステッピングモータでは、ボビンに設けられた位置決め部によって、まずボビンと第1のステータが規制され、その後このボビンに設けられた係合部とカバーとが係合し、これらを第2のステータにも行うことにより、最終的に第1のステータと第2のステータとが位置決めされるものである。その際、第1のステータと第2のステータとの位置誤差は、ボビンに設けられた係合溝の公差と、係合溝とステータとの嵌合公差と、ボビン上のステータ規制部とカバーとの嵌合公差とが2組、つまり倍の数の公差が積み重なった誤差によって管理されており、ステータ間の位置誤差は大きなものになってしまい、精度が良くない。寸法の小さい小型ステッピングモータでは特にこの公差による誤差が大きく響き、回転精度などに大きく関与してくる。これに対し、本実施例1では、上記構成にすることによって、第1のステータ2と第2のステータ3との相対位置誤差はボビン9に設けられた係合溝9d,9eの公差と、該係合溝9d,9eと第1、第2の外側磁極部2a,3aとの嵌合公差のみで管理されており、位置決め精度ははるかに向上したものとなっている。また、2組の第1、第2のステータ2,3の位置決めを行っている係合部(係合溝の部分)を樹脂によるモールド成形によって作られるボビン9に設けたことで、係合部を一体的に成形可能であり、余分なコストもかからない。   In the stepping motor proposed in Patent Document 1, the bobbin and the first stator are first regulated by the positioning part provided on the bobbin, and then the engagement part provided on the bobbin and the cover are engaged. By performing these operations on the second stator as well, the first stator and the second stator are finally positioned. At that time, the positional error between the first stator and the second stator includes the tolerance of the engaging groove provided in the bobbin, the fitting tolerance of the engaging groove and the stator, the stator restricting portion on the bobbin and the cover. The fitting tolerance is controlled by two sets of errors, i.e., a double number of tolerances accumulated, and the positional error between the stators becomes large, and the accuracy is not good. In small stepping motors with small dimensions, the error due to this tolerance particularly plays a big role, and greatly contributes to rotational accuracy. On the other hand, in the first embodiment, with the above configuration, the relative position error between the first stator 2 and the second stator 3 is equal to the tolerance of the engagement grooves 9d and 9e provided in the bobbin 9, Only the fitting tolerance between the engaging grooves 9d, 9e and the first and second outer magnetic pole portions 2a, 3a is managed, and the positioning accuracy is much improved. Further, the engagement portion (engagement groove portion) for positioning the two sets of the first and second stators 2 and 3 is provided on the bobbin 9 formed by resin molding, so that the engagement portion Can be integrally molded, and no extra cost is incurred.
図3(a)〜(d)は図2のA−A断面、図3(e)〜(h)は図2のB−Bの断面であり、これらを用いて本実施例1におけるステッピングモータの回転駆動について詳細に説明する。なお、図3(a)と(e)とが同時点の断面図であり、図3(b)と(f)とが同時点の断面図であり、図3(c)と(g)とが同時点の断面図であり、図3(d)と(h)とが同時点の断面図である。   3A to 3D are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 2, and FIGS. 3E to 3H are cross-sectional views taken along the line BB in FIG. 2. Using these, the stepping motor according to the first embodiment is used. The rotational drive of the will be described in detail. 3 (a) and 3 (e) are cross-sectional views at the same point, FIGS. 3 (b) and 3 (f) are cross-sectional views at the same point, and FIGS. 3 (c) and 3 (g). Is a cross-sectional view at the same point, and FIGS. 3D and 3H are cross-sectional views at the same point.
図3(a)と(e)の状態は、第1のコイル4及び第2のコイル5に通電して第1の外側磁極部2a〜2eをN極に、第2の外側磁極部3a〜3eをS極に、それぞれ励磁した際の様子である。この状態から、第1のコイル4への通電を反転させ、第1の外側磁極部2a〜2eをS極に励磁し、第2の外側磁極部3a〜3eはS極に励磁したままにすると、マグネット1は反時計回りに18度回転し、図3(b)と(f)に示す状態になる。   3 (a) and 3 (e), the first coil 4 and the second coil 5 are energized so that the first outer magnetic pole portions 2a to 2e become the N pole, and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e. This is a state when 3e is excited to the S pole. From this state, when the energization to the first coil 4 is reversed, the first outer magnetic pole portions 2a to 2e are excited to the S pole, and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e are left to be excited to the S pole. The magnet 1 rotates 18 degrees counterclockwise, and the state shown in FIGS. 3B and 3F is obtained.
次に、第2のコイル5への通電を反転させ、第1の外側磁極部2a〜2eはS極に励磁したままにし、第2の外側磁極部3a〜3eをN極に励磁すると、マグネット1は更に反時計回りに18度回転し、図3(c)と(g)に示す状態になる。次に第1のコイル4への通電を反転させ、第1の外側磁極部2a〜2eをN極に励磁し、第2の外側磁極部3a〜3eはN極に励磁したままにすると、マグネット1は更に反時計回りに18度回転し、図3(d)と(h)に示す状態になる。次に第2のコイルへ5コイルへの通電を反転させ、第1の外側磁極部2a〜2eはN極に励磁したままにし、第2の外側磁極部3a〜3eをS極に励磁すると、マグネット1は更に反時計回りに18度回転する。   Next, when the energization to the second coil 5 is reversed, the first outer magnetic pole portions 2a to 2e are excited to the S pole, and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e are excited to the N pole, the magnet 1 further rotates counterclockwise by 18 degrees to the state shown in FIGS. 3 (c) and 3 (g). Next, when energization to the first coil 4 is reversed, the first outer magnetic pole portions 2a to 2e are excited to the N pole, and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e are excited to the N pole, the magnet 1 further rotates counterclockwise by 18 degrees to the state shown in FIGS. 3 (d) and 3 (h). Next, by energizing the second coil to the fifth coil, leaving the first outer magnetic pole portions 2a to 2e excited to the N pole, and exciting the second outer magnetic pole portions 3a to 3e to the S pole, The magnet 1 further rotates 18 degrees counterclockwise.
以後、このように第1のコイル4及び第2のコイル5への通電方向を順次切り換えていくことによって、マグネット1は通電位相に応じた位置へと順に回転する。この際、第1の外側磁極部2a〜2eと第2の外側磁極部3a〜3eとの相対的な位置誤差があると、トルクが出ないだけでなく、停止精度もこれに準じて悪くなるし、個体差が大きく出てしまうので、モータとしての性能が悪くなる。前記特許文献1で提案されているステッピングモータでは、第1のステータと第2のステータとの位置合わせを別の部品(モータカバー)を介して行っているので、最終的に第1のステータと第2のステータとの位置誤差は大きくなる構成であった。これに対し、本実施例1では、第1のステータ2と第2のステータ3との位置合わせをボビン端子台9cに係合部(係合溝9d,9e)を設けることで行っており、一つの部品内で第1のステータ2と第2のステータ3との位置合わせが完了するので、寸法誤差が少なく、両者の相対位置も精度よく決まる。そのため、二つのステータの位置誤差に伴う駆動性能の悪化も少なく、性能の良いステッピングモータとなる。また、ボビン9は絶縁体であり、樹脂モールドで作成されているので、第1の外側磁極部2aと第2の外側磁極部3aとの間で磁気的に接続されるといったこともないし、規制溝を設けてのモールド成形も容易である。   Thereafter, by sequentially switching the energization directions to the first coil 4 and the second coil 5 in this way, the magnet 1 rotates in order to a position corresponding to the energization phase. At this time, if there is a relative position error between the first outer magnetic pole portions 2a to 2e and the second outer magnetic pole portions 3a to 3e, not only torque is not generated, but also the stopping accuracy is deteriorated accordingly. However, since individual differences are large, the performance as a motor is deteriorated. In the stepping motor proposed in Patent Document 1, since the first stator and the second stator are aligned via another component (motor cover), the first stator The positional error with the second stator is large. On the other hand, in the first embodiment, the first stator 2 and the second stator 3 are aligned by providing engaging portions (engaging grooves 9d and 9e) on the bobbin terminal base 9c. Since the positioning of the first stator 2 and the second stator 3 is completed within one component, the dimensional error is small, and the relative position between the two is also determined with high accuracy. Therefore, there is little deterioration in driving performance due to the position error of the two stators, and the stepping motor has good performance. Further, since the bobbin 9 is an insulator and is made of a resin mold, the bobbin 9 is not magnetically connected between the first outer magnetic pole portion 2a and the second outer magnetic pole portion 3a. Molding with grooves is also easy.
上記構成のステッピングモータにおいては、次のような特徴もある。   The stepping motor having the above configuration also has the following characteristics.
第1のコイル4により発生する磁束は、マグネット1の外周面に対向する第1の外側磁極部2a〜2eとマグネット1の内周面に固定された回転軸6の第1の内側磁極部6aとの間を通過するので、特許文献1に提案されているものに比べて効果的にマグネット1に作用する。同様にして、第2のコイル5により発生する磁束は、マグネット1の外周面に対向する第2の外側磁極部3a〜3eとマグネット1の内周面に固定された回転軸6の第2の内側磁極部6bとの間を通過するので、効果的にマグネット1に作用する。その際に、マグネット1の内周面に対向する回転軸6の第1、第2の内側磁極部6a,6bはマグネット1の内周面との間に空隙を設ける必要がないので、外側磁極部と内側磁極部との距離を狭くでき、磁気抵抗を小さくすることができるから出力を高めている。   The magnetic flux generated by the first coil 4 is a first outer magnetic pole portion 2 a to 2 e facing the outer peripheral surface of the magnet 1 and a first inner magnetic pole portion 6 a of the rotating shaft 6 fixed to the inner peripheral surface of the magnet 1. Therefore, it acts on the magnet 1 more effectively than that proposed in Patent Document 1. Similarly, the magnetic flux generated by the second coil 5 is the second outer magnetic pole portions 3 a to 3 e facing the outer peripheral surface of the magnet 1 and the second of the rotary shaft 6 fixed to the inner peripheral surface of the magnet 1. Since it passes between the inner magnetic pole part 6b, it acts on the magnet 1 effectively. At this time, it is not necessary to provide a gap between the first and second inner magnetic pole portions 6 a and 6 b of the rotating shaft 6 facing the inner peripheral surface of the magnet 1 and the inner peripheral surface of the magnet 1. Since the distance between the portion and the inner magnetic pole portion can be reduced and the magnetic resistance can be reduced, the output is increased.
また、第1及び第2の内側磁極部6a,6bは単一の回転軸6で一体に構成されているので、外側磁極部と内側磁極部が別部品として存在するものに比べて容易に製造でき、コストも安い。また組み立てそのものも容易である。   In addition, since the first and second inner magnetic pole portions 6a and 6b are integrally formed by a single rotating shaft 6, the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion can be easily manufactured as compared with those in which they exist as separate parts. Can be done at low cost. The assembly itself is easy.
さらに、マグネット1は内径部に回転軸6が固定されるので、強度において優れたものとなるばかりでなく、熱による変形の虞れも少なく、またバックメタルとして回転軸6が作用するので、マグネットの磁気的劣化も少ないものとなる。   Furthermore, since the rotating shaft 6 is fixed to the inner diameter portion of the magnet 1, not only is it excellent in strength, but there is little possibility of deformation due to heat, and the rotating shaft 6 acts as a back metal. There is little magnetic deterioration of the material.
以上の説明より明らかなように、本実施例1においては、出力が高いステッピングモータとなり、低コストでありながら、駆動性能、停止精度も良好なものとなる。   As is clear from the above description, in the first embodiment, a stepping motor with a high output is obtained, and the driving performance and stopping accuracy are also good while being low in cost.
図4〜図8は本発明の実施例2に係わる図であり、そのうち、図4は本実施例2に係わるステッピングモータの分解斜視図、図5は図4のステッピングモータの組み立て後における軸方向の断面図、図6は図4のステッピングモータの構成部品であるボビンの詳細を示す構成図、図7は図5のC−C断面図である。   4 to 8 are diagrams according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 4 is an exploded perspective view of the stepping motor according to the second embodiment, and FIG. 5 is an axial direction after the stepping motor of FIG. 4 is assembled. FIG. 6 is a block diagram showing details of a bobbin that is a component of the stepping motor of FIG. 4, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
これらの図において、11は円筒形状のマグネットあり、その外周表面を円周方向に等間隔に4の整数倍である4×n分割(nは整数であって本実施例2ではn=4、よって分割数16)してS極、N極が交互に着磁されている。14は円筒形状の第1のコイルであり、15は同じく円筒形状の第2のコイルであって、共にその中心部はマグネット11の中心部と一致しており、軸方向に並んでマグネット11を挟む位置に配置されている。この第1、第2のコイル14,15の外径はマグネット11の外径とほぼ等しい。これらの第1、第2のコイル14,15は後述のボビン19,20に巻き付けられている。   In these drawings, reference numeral 11 denotes a cylindrical magnet, and its outer peripheral surface is divided into 4 × n divisions that are integer multiples of 4 at equal intervals in the circumferential direction (n is an integer and n = 4 in the second embodiment, Therefore, the S pole and the N pole are alternately magnetized with the division number of 16). Reference numeral 14 denotes a cylindrical first coil, and 15 denotes a cylindrical second coil. The central part of the first coil coincides with the central part of the magnet 11, and the magnet 11 is arranged in the axial direction. It is arranged at the position to pinch. The outer diameters of the first and second coils 14 and 15 are substantially equal to the outer diameter of the magnet 11. These first and second coils 14 and 15 are wound around bobbins 19 and 20 which will be described later.
12は第1のステータであり、13は第2のステータであって、共に軟磁性材料で構成され、円筒形状の外筒部がある。第1のステータ12には、マグネット11の外周面に所定の隙間をもって対向する第1の外側磁極部12a,12b,12c,12dが形成されている。この第1の外側磁極部12a〜12dは、円筒形状の第1のステータ12の外筒部の先端を切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれがマグネット11の一方の端面から軸方向に延出した歯形状をしている。そして、第1の外側磁極部12a〜12dは360/n度、すなわち90度ずれて形成されている。第2のステータ13には、同じくマグネット11の外周面に所定の隙間をもって対向する第2の外側磁極部13a,13b,13c,13dが形成されている。この第2の外側磁極部13a〜13dは、円筒形状の第2のステータ13の外筒部の先端を切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが第1のステータ12の場合と反対のマグネット11のもう一方の端面から軸方向に延出した歯形状をしている。そして、第2の外側磁極部13a〜13dも360/n度、すなわち90度ずれて形成されている。   Reference numeral 12 denotes a first stator, and reference numeral 13 denotes a second stator, both of which are made of a soft magnetic material and have a cylindrical outer cylinder portion. The first stator 12 is formed with first outer magnetic pole portions 12a, 12b, 12c, and 12d that face the outer peripheral surface of the magnet 11 with a predetermined gap. The first outer magnetic pole portions 12 a to 12 d are divided into a plurality of portions in the circumferential direction by cutting out the tip of the outer cylindrical portion of the cylindrical first stator 12, and each of the first outer magnetic pole portions 12 a to 12 d axially extends from one end face of the magnet 11 It has a tooth shape extending to The first outer magnetic pole portions 12a to 12d are formed to be shifted by 360 / n degrees, that is, 90 degrees. The second stator 13 is also formed with second outer magnetic pole portions 13a, 13b, 13c, and 13d that face the outer peripheral surface of the magnet 11 with a predetermined gap. The second outer magnetic pole portions 13 a to 13 d are divided into a plurality of portions in the circumferential direction by notching the tip of the outer cylindrical portion of the cylindrical second stator 13, and each is opposite to the case of the first stator 12. The magnet 11 has a tooth shape extending in the axial direction from the other end face of the magnet 11. The second outer magnetic pole portions 13a to 13d are also formed to be shifted by 360 / n degrees, that is, 90 degrees.
第1のステータ12は第1のコイル14によって励磁され、第2のステータ13は第2のコイル15によって励磁される。第1のステータ12の第1の外側磁極部12a〜12dと第2のステータ13の第2の外側磁極部13a〜13dとは同一形状であって、互いの櫛歯形状の磁極部の先端が向かい合う向きでかつマグネットの外周面にマグネットの軸と並行方向の位置に関して重複するように配置される。第1の外側磁極部12a〜12dと第2の外側磁極部13a〜13dはマグネット11の軸方向の長さの全て(図5中の寸法A部)においてマグネット11の外周面に対向している。また、第1のステータ12と第2のステータ13とは互いの歯形状の磁極部の位相が112.5/n度、すなわち28.125°ずれて配置されている。図7においてその角度をCで示している。   The first stator 12 is excited by the first coil 14, and the second stator 13 is excited by the second coil 15. The first outer magnetic pole portions 12a to 12d of the first stator 12 and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d of the second stator 13 have the same shape, and the tips of the mutual comb-shaped magnetic pole portions are formed. They are arranged so as to face each other and overlap on the outer circumferential surface of the magnet with respect to the position parallel to the axis of the magnet. The first outer magnetic pole portions 12a to 12d and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d are opposed to the outer peripheral surface of the magnet 11 in all the axial lengths of the magnet 11 (size A portion in FIG. 5). . In addition, the first stator 12 and the second stator 13 are arranged so that the phases of the tooth-shaped magnetic pole portions are shifted by 112.5 / n degrees, that is, 28.125 °. In FIG. 7, the angle is indicated by C.
第1のステータ12と第2のステータ13とは互いの櫛歯形状の磁極部のマグネット11に対向する1歯あたりの角度範囲(図7においてDで示す)は360/(4×n)度以下、すなわち22.5度以下である。第1のステータ12の第1の外側磁極部である歯(例えば12a)と第2のステータ13の第2の外側磁極部である歯(例えば13a)の中心が28.125度ずれるように配置しているので、第1の外側磁極部12a〜12dと第2の外側磁極部13a〜13dとは同一形状であって、互いの櫛歯形状の磁極部の先端が向かい合う向きでかつマグネット11の外周面にマグネットの軸と並行方向の位置に関して重複するように配置されていてもお互いに接触することなくマグネット11に対向することができる。このため、第1の外側磁極部12a〜12dと第2の外側磁極部13a〜13dがお互いにクロストークを生じることがないので、回転精度及び回転出力が低下してしまうことはない。   The first stator 12 and the second stator 13 have an angular range (indicated by D in FIG. 7) facing the magnet 11 of the comb-shaped magnetic pole portion of each other is 360 / (4 × n) degrees. Below, that is, 22.5 degrees or less. The teeth (for example, 12a) which are the first outer magnetic pole portions of the first stator 12 and the teeth (for example, 13a) which are the second outer magnetic pole portions of the second stator 13 are arranged so as to be shifted by 28.125 degrees. Therefore, the first outer magnetic pole portions 12a to 12d and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d have the same shape, the tips of the comb-shaped magnetic pole portions face each other, and the magnet 11 Even if they are arranged on the outer peripheral surface so as to overlap with respect to the position in the direction parallel to the axis of the magnet, they can face the magnet 11 without contacting each other. For this reason, since the first outer magnetic pole portions 12a to 12d and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d do not cause crosstalk with each other, the rotation accuracy and the rotation output do not decrease.
16は軟磁性材料から成る回転軸であり、マグネット11の内径部に固定されている。この回転軸16にはマグネット11に対向している第1のステータ12の第1の外側磁極部12a〜12dと対向した軸方向の範囲においてマグネット11を挟む位置に外径寸法D1なる内側磁極部16aを形成してある。第2の外側磁極部13a〜13dは第1のステータ12の第1の外側磁極部12a〜12dとマグネット11の軸と並行方向の位置に関して重複するように配置されているので、内側磁極部16aは第1の外側磁極部12a〜12dと第2の外側磁極部13a〜13dの両方と対向していることになる。回転軸16は一部16cが第1のコイル14の内径部に挿入されており、第1の内側磁極部16aは第1の外側磁極部12a〜12dに対向する角度範囲部が第1のコイル14への通電によって第1の外側磁極部12a〜12dとは反対の極に励磁される。回転軸16の内側磁極部16aの軸と垂直方向の断面形状は図7に示すように円形形状である。また同様にして、一部16dが第2のコイル15の内径部に挿入されており、内側磁極部16aは第2の外側磁極部13a〜13dに対向する角度範囲部が第2コイル15への通電によって第2の外側磁極部13a〜13dとは反対の極に励磁される。回転軸16はマグネット11を内側磁極部16aにて固着している。   Reference numeral 16 denotes a rotating shaft made of a soft magnetic material, which is fixed to the inner diameter portion of the magnet 11. The rotary shaft 16 has an inner magnetic pole portion having an outer diameter D1 at a position sandwiching the magnet 11 in an axial range facing the first outer magnetic pole portions 12a to 12d of the first stator 12 facing the magnet 11. 16a is formed. Since the second outer magnetic pole portions 13a to 13d are arranged so as to overlap with the first outer magnetic pole portions 12a to 12d of the first stator 12 with respect to positions parallel to the axis of the magnet 11, the inner magnetic pole portion 16a. Is opposed to both the first outer magnetic pole portions 12a to 12d and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d. A part 16c of the rotating shaft 16 is inserted in the inner diameter part of the first coil 14, and the first inner magnetic pole part 16a has an angle range part facing the first outer magnetic pole parts 12a to 12d in the first coil. 14 is excited to a pole opposite to the first outer magnetic pole portions 12a to 12d. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of the inner magnetic pole portion 16a of the rotating shaft 16 is circular as shown in FIG. Similarly, a part 16d is inserted into the inner diameter portion of the second coil 15, and the inner magnetic pole portion 16a has an angular range portion facing the second outer magnetic pole portions 13a to 13d to the second coil 15. By energization, it is excited to the pole opposite to the second outer magnetic pole portions 13a to 13d. The rotating shaft 16 has the magnet 11 fixed by an inner magnetic pole portion 16a.
17は軟磁性材料から成る第1の軸受けであり、第1のステータ12に固定され、回転軸16の軸部16eを回転可能に保持している。18は同じく軟磁性材料から成る第2の軸受けであり、第2のステータ13に固定され、回転軸16の軸部16fを回転可能に保持している。これら第1の軸受け17、第2の軸受け18は共に軟磁性材料であって、コイル14及び15への通電によって、回転軸16の内側磁極部16aとともに励磁され、磁気回路を構成する。これによって、軸受けを非磁性材料にて作成するのに比べて磁気回路の磁気抵抗が小さくなるので発生するトルク自体は大きくなる。しかし、回転軸16と軸受けとの間では吸着力が発生して摩擦力によるトルク損失が生じたり、摺動面の耐久性を損なう可能性はあるので、本実施例2においては、第1の軸受け17、回転軸16の軸部16e,16f、第2の軸受け18の表面に、潤滑材の塗布、潤滑塗装(フッ素系潤滑塗装・グラファイト系潤滑塗装・二硫化モリブデン系潤滑塗装)、潤滑メッキ(例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)粒子を含有した無電解ニッケルメッキやテフロン(商標)潤滑無電解ニッケルメッキなど)等を施し、摺動面の摩擦によるトルク損失を抑制したり、摺動面の耐久性を損なうことを防いだりして、出力トルクの大きいステッピングモータとしている。   Reference numeral 17 denotes a first bearing made of a soft magnetic material, which is fixed to the first stator 12 and rotatably holds the shaft portion 16e of the rotating shaft 16. Reference numeral 18 denotes a second bearing made of a soft magnetic material, which is fixed to the second stator 13 and holds the shaft portion 16f of the rotating shaft 16 rotatably. The first bearing 17 and the second bearing 18 are both soft magnetic materials, and are excited together with the inner magnetic pole portion 16a of the rotating shaft 16 by energizing the coils 14 and 15, thereby constituting a magnetic circuit. As a result, the magnetic resistance of the magnetic circuit is reduced as compared with the case where the bearing is made of a non-magnetic material, and the generated torque itself is increased. However, there is a possibility that an adsorption force is generated between the rotating shaft 16 and the bearing, resulting in a torque loss due to a frictional force or a loss of durability of the sliding surface. Lubricant coating, lubrication coating (fluorine-based lubrication coating, graphite-based lubrication coating, molybdenum disulfide-based lubrication coating), lubrication plating on the surfaces of the bearing 17, the shaft portions 16e and 16f of the rotary shaft 16, and the second bearing 18. (For example, electroless nickel plating containing PTFE (polytetrafluoroethylene) particles, Teflon (trademark) lubricated electroless nickel plating, etc.), etc., to suppress torque loss due to friction of the sliding surface, The stepping motor has a large output torque by preventing the durability from being impaired.
19は第1のコイル14が巻き付けられる絶縁材料から成るボビンである。図6(a)にボビン19の斜視図を、図6(b)に軸方向から見た平面図を示す。円筒部19aに第1のコイル14が巻き付けられ、コイル端がボビン端子台19kに設けられた端子19lにからげられる。また、第1のコイル14が巻き付けられる円筒部19aとは逆の方向へ延出したカバー部19bが設けられている。このカバー部19bの内径はマグネット11の外径よりも大きく、またカバー部19bの外径は各ステータの外径よりも若干大きな寸法となっている。このカバー部19bの内径側には位置規制溝19c〜19jが設けられている。ボビン19は第1のステータ12の外側磁極部12aと位置規制溝19cとが係合するようにして、第1の外側磁極部12aの歯先側から挿入され、組み立てられる。この際、残る第1の外側磁極12b,12c,12dもボビンに設けられた溝19i,19g,19eにそれぞれ挿入されることになる。このとき、位置規制溝19i,19g,19eの内径(図6にてD3で示される寸法)は各ステータの外側磁極部の内径と同じになっており、組み立ての際、各ステータの外側磁極部の歯先が内側に倒れるのを防いでいる。また、第1のステータ12及び第2のステータ13の軸方向に延びる第1、第2の外側磁極部12a〜12d,13a〜13dが互い違いに向き合うように組み立てられ、その際、第2のステータ13の外側磁極部13a,13b,13c,13dがボビン19の位置規制溝19d,19f,19h,19jと係合するようにして組み立てられる。   Reference numeral 19 denotes a bobbin made of an insulating material around which the first coil 14 is wound. FIG. 6A shows a perspective view of the bobbin 19 and FIG. 6B shows a plan view seen from the axial direction. The first coil 14 is wound around the cylindrical portion 19a, and the coil end is tangled with a terminal 19l provided on the bobbin terminal block 19k. Further, a cover portion 19b extending in a direction opposite to the cylindrical portion 19a around which the first coil 14 is wound is provided. The inner diameter of the cover portion 19b is larger than the outer diameter of the magnet 11, and the outer diameter of the cover portion 19b is slightly larger than the outer diameter of each stator. Position restricting grooves 19c to 19j are provided on the inner diameter side of the cover portion 19b. The bobbin 19 is inserted and assembled from the tooth tip side of the first outer magnetic pole portion 12a so that the outer magnetic pole portion 12a of the first stator 12 and the position restricting groove 19c are engaged. At this time, the remaining first outer magnetic poles 12b, 12c, and 12d are also inserted into the grooves 19i, 19g, and 19e provided in the bobbin, respectively. At this time, the inner diameter (the dimension indicated by D3 in FIG. 6) of the position restricting grooves 19i, 19g, 19e is the same as the inner diameter of the outer magnetic pole portion of each stator. This prevents the tip of the tooth from falling inside. Further, the first and second outer magnetic pole portions 12a to 12d and 13a to 13d extending in the axial direction of the first stator 12 and the second stator 13 are assembled so as to alternately face each other. The 13 outer magnetic pole portions 13a, 13b, 13c and 13d are assembled so as to engage with the position restricting grooves 19d, 19f, 19h and 19j of the bobbin 19.
以上のように、規制溝19cと19d、19eと19f、19gと19h、19iと19jが所定の回転方向位相で設けられており、ここに第1のステータ12の第1の外側磁極部12a〜12dと、第2のステータ13の第2の外側磁極部13a〜13dが係合することでそれぞれの相対位置を決定することができる。この所定の回転方向位相とは、本実施例2では112.5/n度、すなわち28.125°(電気角で270度)ずれた位置である。第1のステータ12と第2のステータ13との相対的な位相誤差が大きいと、駆動性能そのものが低下するだけでなく、回転精度も悪くなるといった影響を及ぼす。本実施例2では、第1のステータ12と第2のステータ13との位相管理をボビン19に設けられた規制溝19cによって直接行っているので、寸法誤差も少なく、精度よく位置決めができる。また、ボビン19は樹脂モールドにて成形しているので、規制溝19cを設けた部品の作成も容易だし、さらに規制溝19cとそれ以外の外側磁極部が挿入される溝19e,19g,19iによって、比較的曲がりやすい外側磁極部の倒れを防いでおり、マグネット11と接触する恐れがない。また、カバー部19bの延長上に端子台19kが設けられているので、端子台19k自体に多少の力が加わっても該端子台19kが倒れたり、破損したりする心配が少ない。   As described above, the regulation grooves 19c and 19d, 19e and 19f, 19g and 19h, and 19i and 19j are provided in a predetermined rotational direction phase. Here, the first outer magnetic pole portions 12a to 12a of the first stator 12 are provided. 12d and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d of the second stator 13 can be engaged with each other to determine their relative positions. This predetermined rotational direction phase is a position shifted by 112.5 / n degrees, that is, 28.125 degrees (270 degrees in electrical angle) in the second embodiment. If the relative phase error between the first stator 12 and the second stator 13 is large, not only the driving performance itself is deteriorated but also the rotational accuracy is deteriorated. In the second embodiment, since the phase management between the first stator 12 and the second stator 13 is directly performed by the restriction groove 19c provided in the bobbin 19, the positioning error can be reduced with little dimensional error. Further, since the bobbin 19 is formed by a resin mold, it is easy to create a part provided with the restriction groove 19c, and further, the restriction groove 19c and the grooves 19e, 19g, and 19i into which the other outer magnetic pole portions are inserted. The outer magnetic pole part which is relatively easy to bend is prevented from falling, and there is no possibility of contact with the magnet 11. In addition, since the terminal block 19k is provided on the extension of the cover portion 19b, there is little fear that the terminal block 19k will fall down or be damaged even if some force is applied to the terminal block 19k itself.
20も第1のボビン19と同様の第2のボビンである。円筒部20aに第2のコイル15が巻き付けられ、コイル端がボビン端子台20kに設けられた端子20lへからげられる。本実施例2では、コストダウンのために第1のボビン19と同形状のものを用いているので、カバー部20bの内周面には各ステータの外側磁極部の位置規制溝20c〜20jが設けられているが、実際のステータ位置規制は第1のボビン19にて行われているので、第2のボビン20に規制溝が設けられる必要はなく、外側磁極部と接触しないように位置規制溝20c〜20jに相当する8個の溝が設けられていればよい。ただし、第1のボビン19のときと同様に、各溝の内径部は第2のステータ13の第2の外側磁極部の歯が倒れないように規制することになる。   Reference numeral 20 denotes a second bobbin similar to the first bobbin 19. The second coil 15 is wound around the cylindrical portion 20a, and the coil end is twisted to the terminal 20l provided on the bobbin terminal block 20k. In the second embodiment, the same shape as that of the first bobbin 19 is used for cost reduction. Therefore, the position restricting grooves 20c to 20j of the outer magnetic pole portions of the stators are formed on the inner peripheral surface of the cover portion 20b. Although the actual stator position is regulated by the first bobbin 19, the second bobbin 20 does not need to be provided with a regulating groove, and the position is regulated so as not to contact the outer magnetic pole part. It is only necessary that eight grooves corresponding to the grooves 20c to 20j are provided. However, similarly to the case of the first bobbin 19, the inner diameter portion of each groove is restricted so that the teeth of the second outer magnetic pole portion of the second stator 13 do not fall down.
上記第1のボビン19及び第2のボビン20は、組み立てられた際に、カバー部19b,20bが向き合うようになる。その際、カバー部19b,20bの上端面19n,20nがちょうど当接してボビン同士が固定される。また、カバー部19b,20bはマグネット11及び各ステータ12,13の外側磁極部を外周から囲むような寸法になっているから、組み立て後は、マグネット11及び第1及び第2の外側磁極部12a〜12d、13a〜13dが、ボビン19及び20によって完全に隠された(外側から見えない)状態となっている。つまり、外部からの影響(外力やごみ挿入など)を受けやすいロータ部(マグネット等)と、変形しやすいステータの外側磁極部がボビンによって完全に覆われているので、モータケースなるものはこの駆動装置には必要がなく、部品コストの削減と、組み立て工程の削減を図ることができるものである。   When the first bobbin 19 and the second bobbin 20 are assembled, the cover portions 19b and 20b face each other. At that time, the upper end surfaces 19n and 20n of the cover portions 19b and 20b are just in contact with each other, and the bobbins are fixed. Further, since the cover portions 19b and 20b are dimensioned to surround the outer magnetic pole portions of the magnet 11 and the stators 12 and 13 from the outer periphery, the magnet 11 and the first and second outer magnetic pole portions 12a are assembled after assembly. -12d and 13a-13d are completely hidden by the bobbins 19 and 20 (not visible from the outside). In other words, the rotor part (magnet, etc.) that is susceptible to external influences (external force, dust insertion, etc.) and the outer magnetic pole part of the stator that is easily deformed are completely covered by the bobbin. The device is not necessary, and can reduce the cost of components and the assembly process.
また、第1、第2のボビン19,20の端面には突起19m及び20mが設けられており、ここで、回転軸16の軸方向の規制を行っている。軸方向の規制を軸受けで受ける方法もあるが、ここで行うと、回転軸と軸受けとが共に軟磁性材料であるために吸着がおこりやすい。磁気回路を効率的なものにするためには、回転軸と軸受けが接触していることが望ましいが、それは比較的吸着によるロスの少ないラジアル方向でのみ行い、スラスト方向ではロスが大きくなるので非磁性材料にて行うのが望ましい。   Further, projections 19m and 20m are provided on the end surfaces of the first and second bobbins 19 and 20, and the axial direction of the rotary shaft 16 is restricted here. There is also a method of receiving a restriction in the axial direction with a bearing. However, when this is performed, since the rotating shaft and the bearing are both soft magnetic materials, adsorption is likely to occur. In order to make the magnetic circuit efficient, it is desirable that the rotating shaft and the bearing are in contact with each other. However, this is performed only in the radial direction where the loss due to adsorption is relatively small, and the loss becomes large in the thrust direction. It is desirable to use a magnetic material.
本実施例2におけるステッピングモータの組み立てについては、次の通りである。   The assembly of the stepping motor in the second embodiment is as follows.
まず、第1のステータ12の穴部12gに第1の軸受け17を固定する。第1のコイル14が巻き付けられた第1のボビン19に第1の外側磁極部12a〜12dを該ボビン19に設けられた位置規制溝19c,19i,19g,19eに沿わせながら挿入する。ステータ13についても同様にして作成する。そして、これらのステータユニット2組を回転軸16に固定されたマグネット11をその軸方向に挟んで、第1及び第2の外側磁極部を互いのボビン19,20に設けられた位置規制溝に沿わせながら組み合わせる。そして、ボビンの円筒部19b,20bの上端面が接触したところで接着し、固定する。   First, the first bearing 17 is fixed to the hole 12 g of the first stator 12. The first outer magnetic pole portions 12a to 12d are inserted into the first bobbin 19 around which the first coil 14 is wound, along the position restricting grooves 19c, 19i, 19g, and 19e provided in the bobbin 19. The stator 13 is created in the same manner. Then, two sets of these stator units are sandwiched in the axial direction with the magnet 11 fixed to the rotating shaft 16, and the first and second outer magnetic pole portions are formed in the position regulating grooves provided in the bobbins 19 and 20. Combine while keeping along. And it adheres and fixes when the upper end surfaces of the cylindrical portions 19b and 20b of the bobbin come into contact.
したがって、特許文献1や2に提案されているものに比べて、2組のステータの位置決め精度がよいだけでなく、特許文献1のようなモータケース部品の削減ができ、特許文献2のような樹脂によるインサート成形も必要ないので、部品コストも安く、また組み立てが単純で組み精度もよい駆動装置となっている。   Therefore, compared with what is proposed in Patent Documents 1 and 2, not only the positioning accuracy of the two sets of stators is good, but also motor case parts as in Patent Document 1 can be reduced. Since there is no need for resin insert molding, the parts cost is low, and the assembly is simple and the assembly accuracy is high.
このステッピングモータも実施例1と同様に、第1のステータ12の外筒部と回転軸16の間であって、第1の軸受け17を介したこれらの連結部近傍に第1のコイル14を配置し、第1のステータ12の第1の外側磁極部12a〜12dと回転軸16の内側磁極部16aとの間にマグネット11を挟んでいる。また、第2のステータ13の外筒部と回転軸16の間であって、第2の軸受け18を介したこれらの連結部近傍に第2のコイル15を配置し、第2のステータ13の外側磁極部13a〜13dと回転軸16の内側磁極16aとの間にマグネット11を挟む。つまり、第1及び第2の外側磁極部12a〜12d,13a〜13dがマグネット11の外周表面と対向し、内側磁極16aがマグネット11の内周表面に位置して前記第1の外側磁極部12a〜12dと対向し、同じく第2の外側磁極部13a〜13dと内側磁極部16aとが対向している構造になっている。   As in the first embodiment, this stepping motor is also located between the outer cylindrical portion of the first stator 12 and the rotating shaft 16, and the first coil 14 is provided near these connecting portions via the first bearing 17. The magnet 11 is sandwiched between the first outer magnetic pole portions 12 a to 12 d of the first stator 12 and the inner magnetic pole portion 16 a of the rotating shaft 16. In addition, a second coil 15 is disposed between the outer cylindrical portion of the second stator 13 and the rotary shaft 16 and in the vicinity of these connecting portions via the second bearing 18. The magnet 11 is sandwiched between the outer magnetic pole portions 13 a to 13 d and the inner magnetic pole 16 a of the rotating shaft 16. That is, the first and second outer magnetic pole portions 12 a to 12 d and 13 a to 13 d face the outer peripheral surface of the magnet 11, and the inner magnetic pole 16 a is located on the inner peripheral surface of the magnet 11 and the first outer magnetic pole portion 12 a. The second outer magnetic pole portions 13a to 13d and the inner magnetic pole portion 16a are also opposed to each other.
ここで、マグネット11の軸方向の長さをA1とし、実施例1の場合と比較する。実施例1ではマグネットの極数を4×nとすると、第1の外側磁極部の数は2×n個、第1のステータと第2のステータとの間に設けられた軸方向でのギャップをT1(図2のTに相当)とすると、実施例1でのマグネットとの対向長さは(A1−T1)/2である。以上のことより、実施例1におけるマグネットへの総対向量はn×(A1−T1)となるのに対し、実施例2ではn×A1となり、総対向量は多くなる。これにより、マグネットをより有効に利用でき、出力の大きなステッピングモータとする事ができる。   Here, the length of the magnet 11 in the axial direction is A1, and is compared with the case of the first embodiment. In Example 1, if the number of poles of the magnet is 4 × n, the number of first outer magnetic pole portions is 2 × n, and the gap in the axial direction provided between the first stator and the second stator. Is T1 (corresponding to T in FIG. 2), the opposing length to the magnet in the first embodiment is (A1-T1) / 2. From the above, the total facing amount to the magnet in the first embodiment is n × (A1-T1), whereas in the second embodiment, the total facing amount is n × A1, and the total facing amount increases. Thereby, a magnet can be utilized more effectively and it can be set as a stepping motor with a big output.
図8は、図5のC−C断面図であり、これを用いてステッピングモータの駆動について説明する。   FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 5, and the driving of the stepping motor will be described using this.
図8(a)の状態は第1のコイル14及び第2のコイル15に通電して、第1の外側磁極部12a〜12dをN極に励磁し、第2の外側磁極部13a〜13dをS極に励磁している状態である。図8(a)の状態から、第1のコイル14への通電を反転させ、第1の外側磁極部12a〜12dをS極に励磁し、第2の外側磁極部13a〜13dはS極に励磁したままにすると、マグネット11は反時計回りに11.25度回転し、図8(b)に示す状態になる。次に、第2のコイル15への通電を反転させ、第1の外側磁極部12a〜12dはS極に励磁したままにし、第2の外側磁極部13a〜12dをN極に励磁すると、マグネット11は更に反時計回りに11.25度回転し、図8(c)に示す状態になる。次に、第1のコイル14への通電を反転させ、第1の外側磁極部12a〜12dをN極に励磁し、第2の外側磁極部13a〜13dはN極に励磁したままにすると、マグネット11は更に反時計回りに11.25度回転し、図8(d)に示す状態になる。   8A, the first coil 14 and the second coil 15 are energized, the first outer magnetic pole portions 12a to 12d are excited to the N pole, and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d are excited. In this state, the S pole is excited. From the state of FIG. 8A, the energization to the first coil 14 is reversed, the first outer magnetic pole portions 12a to 12d are excited to the S pole, and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d are changed to the S pole. If the magnet 11 is left excited, the magnet 11 rotates 11.25 degrees counterclockwise, and the state shown in FIG. 8B is obtained. Next, when the energization to the second coil 15 is reversed, the first outer magnetic pole portions 12a to 12d are kept excited to the S pole, and the second outer magnetic pole portions 13a to 12d are excited to the N pole, the magnet 11 is further rotated 11.25 degrees counterclockwise, resulting in the state shown in FIG. Next, if the energization to the first coil 14 is reversed, the first outer magnetic pole portions 12a to 12d are excited to the N pole, and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d are left excited to the N pole, The magnet 11 further rotates 11.25 degrees counterclockwise, and enters the state shown in FIG.
以後、このように第1のコイル14及び第2のコイル15への通電方向を順次切り換えていくことによって、マグネット11は通電位相に応じた位置へと順に回転する。この際、第1の外側磁極部12a〜12dと第2の外側磁極部13a〜13dとの相対的な位置誤差があると回転時のトルクが出ないばかりでなく、停止精度もこれに準じて悪くなるので、モータとしての性能が悪くなる。特許文献1で提案されているもののような第1のステータと第2のステータとの位置誤差が大きくなるような構成に比べ、本実施例2では、第1のステータ12と第2のステータ13との位置合わせが正確に行われているため、このような駆動性能の悪化が少ない。   Thereafter, by sequentially switching the energization directions to the first coil 14 and the second coil 15 in this way, the magnet 11 is sequentially rotated to a position corresponding to the energization phase. At this time, if there is a relative position error between the first outer magnetic pole portions 12a to 12d and the second outer magnetic pole portions 13a to 13d, not only the torque at the time of rotation does not occur, but also the stopping accuracy conforms to this. Since it gets worse, the performance as a motor gets worse. Compared to a configuration in which the positional error between the first stator and the second stator is large as proposed in Patent Document 1, in the second embodiment, the first stator 12 and the second stator 13 are used. Therefore, the deterioration of the driving performance is small.
上記構成のステッピングモータには、次のような特徴もある。   The stepping motor having the above configuration also has the following characteristics.
第1のコイル14により発生する磁束は、マグネット11の外周面に対向する第1の外側磁極部12a〜12dとマグネット11の内周面に固定された回転軸16の内側磁極部16aとの間を通過するので、特許文献1に提案されているものに比べて効果的にマグネット11に作用する。同様にして、第2コイル15により発生する磁束は、マグネット11の外周面に対向する第2の外側磁極部13a〜13dとマグネット11の内周面に固定された回転軸16の内側磁極部16aとの間を通過するので、効果的にマグネット11に作用する。その際に、マグネット11の内周面に対向する回転軸16の内側磁極部16aはマグネット11の内周面との間に空隙を設ける必要がないので、外側磁極部と内側磁極部との距離を狭くでき、磁気抵抗を小さくすることができることから出力を高めている。   The magnetic flux generated by the first coil 14 is between the first outer magnetic pole portions 12 a to 12 d facing the outer peripheral surface of the magnet 11 and the inner magnetic pole portion 16 a of the rotating shaft 16 fixed to the inner peripheral surface of the magnet 11. Therefore, it acts on the magnet 11 more effectively than that proposed in Patent Document 1. Similarly, the magnetic flux generated by the second coil 15 causes the second outer magnetic pole portions 13 a to 13 d facing the outer peripheral surface of the magnet 11 and the inner magnetic pole portion 16 a of the rotating shaft 16 fixed to the inner peripheral surface of the magnet 11. , The magnet 11 is effectively acted on. At this time, since it is not necessary to provide a gap between the inner magnetic pole portion 16a of the rotating shaft 16 facing the inner peripheral surface of the magnet 11 and the inner peripheral surface of the magnet 11, the distance between the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion. The output can be increased since the magnetic resistance can be reduced.
また、内側磁極部16aは単一の回転軸16で一体に構成されているので、外側磁極部と内側磁極部が別部品として存在するものに比べて容易に製造でき、コストも安い。また組み立てそのものも容易である。さらに、マグネット11は内径部に回転軸16が固定されるので、強度において優れたものとなるばかりでなく、バックメタルとして回転軸16が作用するので、マグネットの磁気的劣化も少ないものとなる。   Further, since the inner magnetic pole portion 16a is integrally formed by a single rotating shaft 16, it can be easily manufactured and the cost is lower than that in which the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion exist as separate parts. The assembly itself is easy. Furthermore, since the rotating shaft 16 is fixed to the inner diameter portion of the magnet 11, not only is it excellent in strength, but the rotating shaft 16 acts as a back metal, so that the magnetic deterioration of the magnet is small.
さらに、特許文献1に示されるものに比べて、マグネットと対向する磁極部の軸方向の長さを多くとれるので、外側磁極部12a〜12d、13a〜13d及び内側磁極部16aとマグネット11を有効に利用することができ、ステッピングモータの出力を高めることができる。   Furthermore, since the axial length of the magnetic pole part facing the magnet can be increased as compared with that shown in Patent Document 1, the outer magnetic pole parts 12a to 12d, 13a to 13d, the inner magnetic pole part 16a and the magnet 11 are effective. The output of the stepping motor can be increased.
以上の説明から明らかなように実施例2のステッピングモータにおいては、部品を構成しやすく、低コストであって、より高精度な位置決めによって高性能、高出力なものとすることができる。   As apparent from the above description, in the stepping motor of the second embodiment, it is easy to configure the components, the cost is low, and higher performance and higher output can be achieved by more accurate positioning.
なお、上記各実施例においては、マグネットの内径部に固定される出力軸を、第1の外側磁極部と第2の外側磁極部の両方の軸方向の所定範囲において対向し、第1のコイル及び第2のコイルにより励磁される内側磁極部が形成された構成にしているが、これに限定されるものではなく、第1の外側磁極部と第2の外側磁極部のうちの少なくとも一方の軸方向の所定範囲において対向し、第1のコイルと第2のコイルの少なくとも一方により励磁される内側磁極部が形成された出力軸としても良い。   In each of the above embodiments, the output shaft fixed to the inner diameter portion of the magnet is opposed to the first coil in the predetermined range in the axial direction of both the first outer magnetic pole portion and the second outer magnetic pole portion. And the inner magnetic pole portion excited by the second coil is formed. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the first outer magnetic pole portion and the second outer magnetic pole portion is not limited thereto. It is good also as an output shaft in which the inner side magnetic pole part which opposed in the predetermined range of an axial direction and was excited by at least one of a 1st coil and a 2nd coil was formed.
本発明の実施例1に係わるステッピングモータを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the stepping motor concerning Example 1 of this invention. 図1に示すステッピングモータの組み立て完成状態の断面図である。It is sectional drawing of the assembly completion state of the stepping motor shown in FIG. 本発明の実施例1に係わるステッピングモータの駆動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive of the stepping motor concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係わるステッピングモータを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the stepping motor concerning Example 2 of this invention. 図4に示すステッピングモータの組み立て完成状態の断面図である。It is sectional drawing of the assembly completion state of the stepping motor shown in FIG. 図4に示すステッピングモータの構成部品であるボビンの詳細を示す構成図である。It is a block diagram which shows the detail of the bobbin which is a component of the stepping motor shown in FIG. 図5のC−C断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 本発明の実施例2に係わるステッピングモータの駆動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive of the stepping motor concerning Example 2 of this invention. 従来のステッピングモータを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the conventional stepping motor. 図9のステッピングモータのコイルボビンの詳細を示す構成図である。It is a block diagram which shows the detail of the coil bobbin of the stepping motor of FIG. 従来の別のステッピングモータを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another conventional stepping motor.
符号の説明Explanation of symbols
1,11 マグネット
2,12 第1のステータ
2a〜2e,12a〜12d 第1の外側磁極部
3,13 第2のステータ
3a〜3e,13a〜13d 第2の外側磁極部
4,14 第1のコイル
5,15 第2のコイル
6,16 回転軸
6a,6b 第1,第2の内側磁極部
16a 内側磁極部
7,17 第1の軸受け
8,18 第2の軸受け
9 ボビン
9d,9e 係合溝
10,21 ケース
19 第1のボビン
19c〜19j 位置規制溝
20 第2のボビン
20c〜20j 位置規制溝


1,11 Magnet 2,12 First stator 2a to 2e, 12a to 12d First outer magnetic pole portion 3,13 Second stator 3a to 3e, 13a to 13d Second outer magnetic pole portion 4,14 First Coils 5, 15 Second coils 6, 16 Rotating shafts 6a, 6b First and second inner magnetic pole portions 16a Inner magnetic pole portions 7, 17 First bearings 8, 18 Second bearings 9 Bobbins 9d, 9e Engagement Groove 10, 21 Case 19 First bobbin 19c-19j Position restriction groove 20 Second bobbin 20c-20j Position restriction groove


Claims (4)

  1. 周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、
    前記マグネットと同心でかつ該マグネットをそれぞれ軸方向両端から挟む位置に配置される第1及び第2のコイルと、
    軸方向に延出し前記マグネットに対向する歯形状の磁極部をもつ円筒形状の第1及び第2のステータと、
    前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンと、
    を有するステッピングモータにおいて、
    前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記各磁極部が係合する係合部を設けたことを特徴とするステッピングモータ。
    A cylindrical magnet that is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and rotatable,
    A first coil and a second coil arranged concentrically with the magnet and sandwiching the magnet from both axial ends;
    Cylindrical first and second stators having tooth-shaped magnetic pole portions extending in the axial direction and facing the magnet;
    A cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of the first coil and the second coil is wound;
    In a stepping motor having
    The bobbin is provided with an engaging portion for engaging each magnetic pole portion extending in the axial direction so that the circumferential relative positions of the first stator and the second stator are in a predetermined positional relationship. Stepping motor characterized by that.
  2. 周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、
    前記マグネットと同心でかつ該マグネットをそれぞれ軸方向両端から挟む位置に配置される第1及び第2のコイルと、
    軸方向に延出し前記マグネットに対向する歯形状の磁極部をもつ円筒形状の第1及び第2のステータと、
    前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンと、
    を有するステッピングモータにおいて、
    前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記各磁極部が係合する係合部、及び、前記第1、第2のステータ及び前記マグネットの外周側を覆うカバー部を設けたことを特徴とするステッピングモータ。
    A cylindrical magnet that is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and rotatable,
    A first coil and a second coil arranged concentrically with the magnet and sandwiching the magnet from both axial ends;
    Cylindrical first and second stators having tooth-shaped magnetic pole portions extending in the axial direction and facing the magnet;
    A cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of the first coil and the second coil is wound;
    In a stepping motor having
    An engaging portion with which each of the magnetic pole portions extending in the axial direction is engaged with the bobbin so that the circumferential relative positions of the first stator and the second stator have a predetermined positional relationship; and A stepping motor comprising a cover portion that covers the outer sides of the first and second stators and the magnet.
  3. 周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、
    前記マグネットと同心で、かつ該マグネットを軸方向に挟む位置に配置される円筒形状の第1及び第2のコイルと、
    前記マグネットの一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するように軸方向に延出し、前記第1のコイルにより励磁される第1の外側磁極部をもつ第1のステータと、
    前記マグネットのもう一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するよう軸方向に延出し、前記第2のコイルにより励磁される第2の外側磁極部をもつ第2のステータと、
    軟磁性材料から成り、前記マグネットの内径部に固定され、前記第1の外側磁極部と前記第2の外側磁極部のうちの少なくとも一方の軸方向の所定範囲において対向し、前記第1のコイルと前記第2のコイルの少なくとも一方により励磁される内側磁極部が形成された出力軸と、
    前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンと、
    を有するステッピングモータにおいて、
    前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記第1及び第2の磁極部が係合する係合部を設けたことを特徴とするステッピングモータ。
    A cylindrical magnet that is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and rotatable,
    Cylindrical first and second coils arranged concentrically with the magnet and sandwiching the magnet in the axial direction;
    A first stator having a first outer magnetic pole portion extending in the axial direction so as to face one outer peripheral surface side of the magnet with a predetermined interval, and excited by the first coil;
    A second stator having a second outer magnetic pole portion extending in the axial direction so as to face the other outer peripheral surface side of the magnet with a predetermined interval, and excited by the second coil;
    The first coil is made of a soft magnetic material, is fixed to the inner diameter portion of the magnet, and is opposed in a predetermined range in the axial direction of at least one of the first outer magnetic pole portion and the second outer magnetic pole portion. And an output shaft formed with an inner magnetic pole portion excited by at least one of the second coils,
    A cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of the first coil and the second coil is wound;
    In a stepping motor having
    The first and second magnetic pole portions extending in the axial direction are engaged with the bobbin so that the circumferential relative positions of the first stator and the second stator have a predetermined positional relationship. A stepping motor having a joint portion.
  4. 周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転可能な円筒形状のマグネットと、
    前記マグネットと同心で、かつ該マグネットを軸方向に挟む位置に配置される円筒形状の第1及び第2のコイルと、
    前記マグネットの一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するように軸方向に延出し、前記第1のコイルにより励磁される第1の外側磁極部をもつ第1のステータと、
    前記マグネットのもう一方の外周面側に所定の間隔をもって対向するよう軸方向に延出し、前記第2のコイルにより励磁される第2の外側磁極部をもつ第2のステータと、
    軟磁性材料から成り、前記マグネットの内径部に固定され、前記第1の外側磁極部と前記第2の外側磁極部のうちの少なくとも一方の軸方向の所定範囲において対向し、前記第1のコイルと前記第2のコイルの少なくとも一方により励磁される内側磁極部が形成された出力軸と、
    前記第1のコイルと前記第2のコイルのうちの少なくとも一方が巻き付けられる絶縁体から成る円筒形状のボビンと、
    を有するステッピングモータにおいて、
    前記ボビンに、前記第1のステータと前記第2のステータの周方向の相対位置が所定の位置関係となるように軸方向に延出した前記第1及び第2の磁極部が係合する係合部、及び、前記第1、第2のステータ及び前記マグネットの外周側を覆うカバー部を設けたことを特徴とするステッピングモータ。
    A cylindrical magnet that is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and rotatable,
    Cylindrical first and second coils arranged concentrically with the magnet and sandwiching the magnet in the axial direction;
    A first stator having a first outer magnetic pole portion extending in the axial direction so as to face one outer peripheral surface side of the magnet with a predetermined interval, and excited by the first coil;
    A second stator having a second outer magnetic pole portion extending in the axial direction so as to face the other outer peripheral surface side of the magnet with a predetermined interval, and excited by the second coil;
    The first coil is made of a soft magnetic material, is fixed to the inner diameter portion of the magnet, and is opposed in a predetermined range in the axial direction of at least one of the first outer magnetic pole portion and the second outer magnetic pole portion. And an output shaft formed with an inner magnetic pole portion excited by at least one of the second coils,
    A cylindrical bobbin made of an insulator around which at least one of the first coil and the second coil is wound;
    In a stepping motor having
    The first and second magnetic pole portions extending in the axial direction are engaged with the bobbin so that the circumferential relative positions of the first stator and the second stator have a predetermined positional relationship. A stepping motor comprising: a joint portion; and a cover portion that covers the first and second stators and the outer periphery of the magnet.
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