JP2005312233A - ステッピングモータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】部品点数および組立工数の低減を図ることにある。
【解決手段】ヨーク2を一体的に保持するボビン22と、ボビン22の軸線方向の一端部に配置され、ボビン22に巻回されたコイル(巻線)23を外部の導体に接続するためのピン25を一体的に保持するコネクタハウジング26とを備え、ボビン22とコネクタハウジング26とを樹脂で一体に形成すべく構成している。
【選択図】図1
【解決手段】ヨーク2を一体的に保持するボビン22と、ボビン22の軸線方向の一端部に配置され、ボビン22に巻回されたコイル(巻線)23を外部の導体に接続するためのピン25を一体的に保持するコネクタハウジング26とを備え、ボビン22とコネクタハウジング26とを樹脂で一体に形成すべく構成している。
【選択図】図1
Description
本発明は、ボビンとコネクタハウジングとを備えたステッピングモータおよびその製造方法に関するものである。
この種のステッピングモータとしては、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。このステッピングモータは、磁気プレート(ヨーク)を一体的に保持すべくポリブチレンテレフタレート(PBT)の樹脂により成形された成形ボビン(ボビン)と、この成形ボビンの軸線方向の一端部に配置され、上記ボビンに巻回されるコイル(巻線)の端部を接続するための電気端子(ピン)を一体的に保持すべくポリエチレンテレフタレート(PET)の樹脂により成形された電気コネクタ(コネクタハウジング)とを備え、上記成形ボビンと電気コネクタとの互いに対向する樹脂の表面同士を超音波溶着したもので構成されている。
特開平5−284747号公報(段落番号0015、段落番号0026、段落番号0027)
ところが、上記従来のステッピングモータにおいては、成形ボビンと電気コネクタとが別体のもので構成されているため、成形ボビンに電気コネクタを固定するためには上述のように超音波溶着やその他の手段によって行わなければならず、部品点数および組立工数の低減を図ることができないという問題があった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、部品点数および組立工数の低減を図ることのできるステッピングモータおよびその製造方法を提供することを課題としている。
上記課題を解決するため、請求項1に記載のステッピングモータは、磁気回路を構成するためのヨークを一体的に保持するボビンと、このボビンの軸線方向の一端部に配置され、上記ボビンに巻回された巻線を外部の導体に接続するためのピンを一体的に保持するコネクタハウジングとを備えたステッピングモータであって、上記ボビンと上記コネクタハウジングとは、樹脂により一体に形成されていることを特徴としている。
請求項2に記載のステッピングモータは、請求項1に記載の発明において、上記ボビンは、上記巻線の巻回位置を上記軸線方向に規制すべく半径方向の外方に突出するフランジ部を有し、上記コネクタハウジングは、上記ボビンにおける上記軸線方向の一端部に配置された上記フランジ部に隣接し、かつ当該フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置に形成された端子設置面を有し、上記ピンは、その一方の端部が上記端子設置面から突出して、上記巻線の端部を接続する端子部となっているとともに、当該端子部が上記端子設置面に近接すべく折り倒されることにより、上記巻線の接続部を含む上記端子部の全体が上記フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となるように構成されており、上記端子設置面と、この端子設置面に隣接する上記フランジ部との間には、上記端子設置面に対して半径方向の内方の位置に形成され、上記端子部に接続される巻線が巻回可能な補助ボビン部が設けられていることを特徴としている。
請求項3に記載のステッピングモータは、請求項1に記載の発明において、上記ボビンは、上記巻線の巻回位置を上記軸線方向に規制すべく半径方向の外方に突出するフランジ部を有し、上記コネクタハウジングは、上記ボビンにおける上記軸線方向の一端部に配置された上記フランジ部に隣接し、かつ当該フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置に形成された端子設置面を有し、上記ピンは、その一方の端部が上記端子設置面から突出して、上記巻線の端部を接続する端子部となっているとともに、当該端子部における上記巻線の接続部を含む上端が上記フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となるように構成されていることを特徴としている。
請求項4に記載のステッピングモータは、請求項3に記載の発明において、上記端子設置面と、この端子設置面に隣接する上記フランジ部との間には、上記端子設置面に対して半径方向の内方の位置に形成され、上記端子部に接続される巻線が巻回可能な補助ボビン部が設けられていることを特徴としている。
請求項5に記載のステッピングモータの製造方法は、請求項1〜4の何れかに記載のステッピングモータの製造方法であって、上記ボビンと上記コネクタハウジングとを連続して供給される樹脂により一体に成形することを特徴としている。
請求項6に記載のステッピングモータの製造方法は、請求項1〜4の何れかに記載のステッピングモータの製造方法であって、上記ボビンを樹脂成形した後に、当該ボビンと一体となるように上記コネクタハウジングを樹脂成形することを特徴としている。
請求項7に記載のステッピングモータの製造方法は、請求項1〜4の何れかに記載のステッピングモータの製造方法であって、上記コネクタハウジングを樹脂成形した後に、当該コネクタハウジングと一体となるように上記ボビンを樹脂成形することを特徴としている。
請求項8に記載のステッピングモータは、巻線が巻回されたボビンと、このボビンの内周面から当該ボビンの軸線方向の端面に沿うように設けられる上記ヨークと、このヨーク、上記ボビンおよび上記巻線の外周側を囲むように筒状に形成され、上記ヨークの外周縁に密接し当該ヨークとともに磁気回路を構成するケースを備えてなり、上記ケースには、軸線方向の一端部に、モータ設置部材に当接した状態で当該モータ設置部材に連結されるフランジが設けられていることを特徴としている。
なお、請求項8に記載のステッピングモータは、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、上記請求項8の構成である「巻線が巻回されたボビンと、このボビンの内周面から当該ボビンの軸線方向の端面に沿うように設けられる上記ヨークと、このヨーク、上記ボビンおよび上記巻線の外周側を囲むように筒状に形成され、上記ヨークの外周縁に密接し当該ヨークとともに磁気回路を構成するケースを備えてなり、上記ケースには、軸線方向の一端部に、モータ設置部材に当接した状態で当該モータ設置部材に連結されるフランジが設けられていることを特徴としている。」を有するものであってもよい。
請求項9に記載のステッピングモータは、請求項8に記載の発明において、上記巻線が巻回されたボビン、上記ヨークおよび上記ケースは、上記フランジにおける上記モータ設置部材との当接面を露出させた状態で、樹脂により一体的に連結されていることを特徴としている。
なお、請求項9に記載のステッピングモータは、請求項1〜4の何れかまたは8に記載の発明において、上記請求項9の構成である「上記巻線が巻回されたボビン、上記ヨークおよび上記ケースは、上記フランジにおける上記モータ設置部材との当接面を露出させた状態で、樹脂により一体的に連結されていることを特徴としている。」を有するものであってもよい。
請求項10に記載のステッピングモータは、巻線が巻回されたボビンと、このボビンを囲むように設けられるヨークと、一端部が上記ヨークに密接し、他端部にはモータ設置部材に当接した状態で当該モータ設置部材に連結されるフランジが設けられている放熱手段を備えてなり、上記巻線が巻回されたボビン、上記ヨークおよび上記放熱手段は、上記フランジにおける上記モータ設置部材との当接面を露出させた状態で、樹脂により一体的に連結されていることを特徴としている。
なお、請求項10に記載のステッピングモータは、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、上記請求項10の構成である「巻線が巻回されたボビンと、このボビンを囲むように設けられるヨークと、一端部が上記ヨークに密接し、他端部にはモータ設置部材に当接した状態で当該モータ設置部材に連結されるフランジが設けられている放熱手段を備えてなり、上記巻線が巻回されたボビン、上記ヨークおよび上記放熱手段は、上記フランジにおける上記モータ設置部材との当接面を露出させた状態で、樹脂により一体的に連結されていることを特徴としている。」を有するものであってもよい。
請求項11に記載のステッピングモータは、巻線が巻回されたボビンの内周面に沿って配置される磁極部および上記ボビンの軸線方向の端面に沿って配置される板状部を有する磁性材製のヨークと、このヨークにおける上記板状部を内方に配した状態で当該板状部の外周縁に嵌合する筒状部を有し、上記ヨークとともに磁気回路の一部を構成する磁性材製のケースとを備えたステッピングモータであって、上記板状部の外周縁には、当該外周縁に対して窪んだ形状の凹状部を設け、上記筒状部には、上記板状部の外周縁に嵌合した状態で上記凹状部に没入させてなる連結凹部を設けていることを特徴としている。
なお、請求項11に記載のステッピングモータは、請求項1〜4の何れかまたは8または9に記載の発明において、上記請求項11の構成である「巻線が巻回されたボビンの内周面に沿って配置される磁極部および上記ボビンの軸線方向の端面に沿って配置される板状部を有する磁性材製のヨークと、このヨークにおける上記板状部を内方に配した状態で当該板状部の外周縁に嵌合する筒状部を有し、上記ヨークとともに磁気回路の一部を構成する磁性材製のケースとを備えたステッピングモータであって、上記板状部の外周縁には、当該外周縁に対して窪んだ形状の凹状部を設け、上記筒状部には、上記板状部の外周縁に嵌合した状態で上記凹状部に没入させてなる連結凹部を設けていることを特徴としている。」を有するものであってもよい。
請求項12に記載のステッピングモータは、ステータを有し、上記ステータにロータを回転自在に挿設し、上記ロータにシャフトをその軸線方向に進退自在に螺合させ、上記シャフトの先端に被制御体を取り付け、上記被制御体に非円形断面形状の回転被拘束部を形成するとともに、この回転被拘束部に嵌合する形で上記ステータに回転拘束部を形成したステッピングモータにおいて、上記ステータの回転拘束部にフランジ付き筒状の摩耗低減・軸線方向係止部材を装着して、上記被制御体の回転被拘束部が当該摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部に対して摺動するとともに、上記被制御体が当該摩耗低減・軸線方向係止部材のフランジ部に当接して上記シャフトの後退動作を止めるようにしたことを特徴としている。
なお、請求項12に記載のステッピングモータは、請求項1〜4の何れかまたは8〜11の何れかに記載の発明において、上記請求項12の構成である「ステータを有し、上記ステータにロータを回転自在に挿設し、上記ロータにシャフトをその軸線方向に進退自在に螺合させ、上記シャフトの先端に被制御体を取り付け、上記被制御体に非円形断面形状の回転被拘束部を形成するとともに、この回転被拘束部に嵌合する形で上記ステータに回転拘束部を形成したステッピングモータにおいて、上記ステータの回転拘束部にフランジ付き筒状の摩耗低減・軸線方向係止部材を装着して、上記被制御体の回転被拘束部が当該摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部に対して摺動するとともに、上記被制御体が当該摩耗低減・軸線方向係止部材のフランジ部に当接して上記シャフトの後退動作を止めるようにしたことを特徴としている。」を有するものであってもよい。
また、上記被制御体としては、例えばバルブの弁体を挙げることができる。また、非円形断面形状としてはダブルDカット断面形状などが考えられる。
請求項13に記載のステッピングモータは、請求項12に記載の発明において、上記被制御体に筒状のスカート部を形成して少なくとも上記摩耗低減・軸線方向係止部材の周囲を覆うようにしたことを特徴としている。
なお、請求項13に記載のステッピングモータは、請求項1〜4の何れかまたは8〜12の何れかに記載の発明において、上記請求項13の構成である「上記被制御体に筒状のスカート部を形成して少なくとも上記摩耗低減・軸線方向係止部材の周囲を覆うようにしたことを特徴としている。」を有するものであってもよい。
上記のように構成された請求項1〜4に記載の発明によれば、ボビンとコネクタハウジングとが樹脂により一体に成形されているので、ボビンとコネクタハウジングとをそれぞれ別個に備え、組立時にボビンとコネクタハウジングとを超音波溶着等により接続する従来のものに比べて、部品点数および組立工数の低減を図ることができる。
また、ボビンとコネクタハウジングとを超音波溶着で接続する従来の場合に比して、ボビンとコネクタハウジングとの連結部に溶着不良による強度低下を起こすおそれがなく、強度上の信頼性の向上を図ることができる。さらに、高エネルギの超音波振動がボビンおよびコネクタハウジングに作用することがないので、この超音波振動によってボビンやコネクタハウジングに破損が生じるおそれもない。さらにまた、超音波溶着のための機械(超音波溶着機)は一般に高価であるが、このような高価な超音波溶着機を使用する必要がないので、その分コストの低減を図ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、巻線を補助ボビン部に巻回することによって、当該巻線が補助ボビン部に安定的に保持された状態になる。このため、巻線の端部を端子部の根本部から上端部に向かって容易に巻回することができる。すなわち、巻線の端部を端子部に容易に絡げることができる。また、巻線が補助ボビン部に安定的に保持されることから、ボビンに巻線を巻回することも容易になる。
また、巻線が端子部の根本部から下方位置の補助ボビン部に延在し当該補助ボビン部に巻回された状態になるので、巻線を端子部に例えば半田付けした後、当該端子部を端子設置面に近接させるべくその根本部から折り曲げた場合でも、端子部から延びる巻線がたるむのを極力防止することができる。したがって、巻線のたるんだ部分が端子部と端子設置面との間に挟まって、切断されたり、当該巻線の被覆が剥がれて、その剥がれた部分の巻線と端子部とが短絡したりするのを防止することができる。
また、端子部を折り曲げた後は、端子部に巻線を上述のように半田付けしてなる接続部がフランジ部の外周縁より半径方向の内方の位置となるので、ボビンのフランジ部の外周縁に沿って例えばケースで覆う際に、端子部やその巻線の接続部がケースに当たるのを防止することができる。
なお、巻線に張力が作用するのを防止するため、端子部を補助ボビン部側、すなわちフランジ部側に折り曲げることが好ましい。
また、端子部への巻線の接続は、上述した半田付けの他、アーク、プラズマ、レーザ等の溶接によっても確実に行うことが可能であり、この溶接による接続部を含む端子部も、当該端子部を端子設置面に近接すべくその根本部から折り曲げることによりフランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となる。
また、端子部への巻線の接続は、上述した半田付けの他、アーク、プラズマ、レーザ等の溶接によっても確実に行うことが可能であり、この溶接による接続部を含む端子部も、当該端子部を端子設置面に近接すべくその根本部から折り曲げることによりフランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となる。
請求項3に記載の発明によれば、巻線の端部を端子部に絡げた後、端子部の上端部側から例えば溶接することにより、当該端子部の上端部に巻線を接続する接続部が構成されることになるが、この接続部を含む端子部の上端がボビンのフランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となるべく構成されているので、端子部を端子設置面に近接すべく折り曲げることなく、接続部を含む端子部の上端がフランジ部の外周縁から突出するのを防止することができる。したがって、折り曲げに要する工数の低減を図ることができる。
しかも、端子部をボビンのフランジ部側に折り曲げることを要しないことから、この折り曲げのために必要となる軸線方向のスペースが不要になる。したがって、上記スペース分だけ軸線方向の長さを短くすることができるので、ステッピングモータの小型化を図ることができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明に対して、端子設置面とこれに隣接するフランジ部との間に補助ボビン部を設けた構成になっているので、巻線を補助ボビン部に巻回して保持した状態で、当該巻線の端部を端子部に絡げたり、ボビンに巻回したりすることが容易にできるようになる。
請求項5に記載の発明によれば、ボビンおよびコネクタハウジングを成形する金型にヨークおよびピンをインサートした状態で、当該金型内に樹脂を連続して供給することにより、ヨークを一体的に保持した状態のボビンと、ピンを一体的に保持した状態のコネクタハウジングとをほぼ同時に一体に成形することができる。したがって、強度的に優れ、かつ超音波振動等による破損等の不具合のない極めて信頼性の高いものを、短時間で安価に製造することができる。
請求項6に記載の発明によれば、ボビンを成形する金型にヨークをインサートした状態で、当該金型内に樹脂を供給することにより、ヨークを一体的に保持した状態のボビンを成形することができる。また、ボビンを成形した後に、当該ボビンおよびピンをコネクタハウジングを成形する金型にインサートした状態で、当該金型内に樹脂を供給することにより、ボビンと一体になりかつピンを一体的に保持した状態のコネクタハウジングを成形することができる。
したがって、ボビンが共通部品として大量に生産することが要求され、コネクタハウジングが用途等に応じて多品種小量生産が要求される場合には、ボビンについては例えば多数の樹脂成形機を用いて大量に生産し、コネクタハウジングについては少数の樹脂成形機を用いてボビン等をインサートしながら成形することにより、生産能率の向上を図ることができる。すなわち、コネクタハウジングが多品種小量生産であるため、ボビンおよびコネクタハウジングからなる全体が多品種小量生産になるような場合でも、その一部を大量生産に回すことができるので、生産能率の向上を図ることができ、これによりコストの低減を図ることができる。
請求項7に記載の発明によれば、コネクタハウジングを成形する金型にピンをインサートした状態で、当該金型内に樹脂を供給することにより、ピンを一体的に保持した状態のコネクタハウジングを成形することができる。また、コネクタハウジングを成形した後に、当該コネクタハウジングおよびヨークをボビンを成形する金型にインサートした状態で、当該金型内に樹脂を供給することにより、コネクタハウジングと一体になりかつヨークを一体的に保持した状態のボビンを成形することができる。
したがって、コネクタハウジングが共通部品として大量に生産することが要求され、ボビンが用途等に応じて多品種小量生産が要求される場合には、コネクタハウジングについては例えば多数の樹脂成形機を用いて大量に生産し、ボビンについては少数の樹脂成形機を用いてコネクタハウジング等をインサートしながら成形することにより、生産能率の向上を図ることができる。すなわち、ボビンが多品種小量生産であるため、ボビンおよびコネクタハウジングからなる全体が多品種小量生産になるような場合でも、その一部を大量生産に回すことができるので、生産能率の向上を図ることができ、これによりコストの低減を図ることができる。
請求項8および9に記載の発明によれば、巻線に常時電流が流れ、当該巻線からジュール熱が常時発生する場合であっても、その熱がボビンを介してヨークに伝達され、さらにケースに伝達されることになる。また、巻線で発生した熱は、放射熱として外周を囲むケースに直接伝達されることにもなる。そして、ケースに伝達された熱は、当該ケースのフランジを介して当該フランジが当接するモータ設置部材に放出することができる。
このため、巻線で発生した熱の放熱性が向上するので、巻線自体の温度上昇を低減することができ、当該巻線の絶縁被膜が溶けることによる絶縁不良を防止することができるとともに、巻線、ボビン、ヨーク、ハウジング等に熱変形が生じるのを防止することができる。しかも、巻線の温度が低下することから、この巻線に近接する例えばロータのマグネットに熱減磁が生じるおそれがなく、トルクなどのモータの特性が低下するのを防止することができる。
したがって、巻線が高温になることによる絶縁不良、熱変形、モータの特性劣化等の不具合を防止することができる。
請求項9に記載の発明によれば、巻線が巻回されたボビン、ヨークおよびケースが樹脂により一体的に連結されているので、これらの巻線、ボビン、ヨークおよびケースを備えた強固なステータを構成することができる。
また、ケースの周囲等が上記樹脂によって覆われることになった場合でも、フランジにおけるモータ設置部材との当接面が露出した状態になっており、当該フランジを介して巻線で発生した熱をモータ設置部材に逃がすことができるので、巻線および巻線の周囲に熱がこもるのを防止することができる。
したがって、ボビン、ヨークおよびケースが樹脂により一体的に連結されている場合であっても、巻線が高温になることによる絶縁不良、熱変形、モータの特性劣化等の不具合を防止することができる。
請求項10に記載の発明によれば、巻線で発生した熱がボビンを介してヨークに伝達されるとともに、放射熱としてヨークに直接伝達されることになる。そして、ヨークに伝達された熱は、当該ヨークに密接する放熱手段に伝達され、さらに当該放熱手段のフランジを介してモータ設置部材に放出されることになる。
したがって、巻線で発生した熱の放熱性が向上するので、ヨークや放熱手段の周囲等
が上記樹脂によって覆われることになっていても、上記請求項8または9に記載の発明と同様に、巻線が高温になることによる絶縁不良、熱変形、モータの特性劣化等の不具合を防止することができる。
が上記樹脂によって覆われることになっていても、上記請求項8または9に記載の発明と同様に、巻線が高温になることによる絶縁不良、熱変形、モータの特性劣化等の不具合を防止することができる。
しかも、巻線が巻回されたボビン、ヨークおよび放熱手段が樹脂により一体的に連結されているので、これらの巻線、ボビン、ヨークおよび放熱手段を備えた強固なステータを構成することができる。
請求項11に記載の発明によれば、ヨークにおける板状部の外周縁に凹状部を設け、ケースにおける筒状部に上記外周縁に嵌合した状態で上記凹状部に没入させてなる連結凹部を設けているので、筒状部の内周面を板状部の外周縁に確実に密着させることができる。
すなわち、板状部の外周縁に筒状部を嵌合した状態において、板状部の外周縁と筒状部の内周面との間に嵌合上の隙間が若干あいていても、筒状部の一部を連結凹部として板状部の凹状部に没入させることによって、筒状部の周方向の長さを縮減することができ、これにより筒状部の内周面を板状部の外周縁に密着させることができる。この場合、連結凹部も板状部の凹状部に密着させることができる。
しかも、連結凹部が板状部の凹状部に係合した状態になるので、筒状部の内周面と板状部の外周縁との密着状態を確実に維持することができるとともに、ヨークとケースとを強固に連結することができる。
したがって、ヨークとケースとの境界部における磁力線の漏れを極力防止することができ、ステッピングモータの効率の向上を図ることができるとともに、ヨークとケースとを強固に連結することができる。
また、筒状部における板状部の外周縁に対応する部分を連結凹部によって縮径することができるので、連結凹部としては小さな変形量であっても、筒状部の内周面の径を板状部の外周縁の径に対して十分縮小することができ、筒状部の内周面を板状部の外周縁に強く密着させることができる。すなわち、筒状部における板状部から離れた部分に凹部を形成することによって筒状部を板状部の外周縁に密着させる従来のもの(図36参照)に比べて、連結凹部の変形量を小さく抑えても、筒状部の内周面を板状部の外周縁に確実に密着させることができる。
したがって、連結凹部を形成した後においても、巻線とケースとの間隔を広くとることができるので、これらの巻線とケースとの間の絶縁耐圧抵抗を十分高い状態に維持することができる。そして、従来においては、上記絶縁耐圧抵抗を規定値以上に維持するため、巻線の巻き数を低減したり、板状部の外周縁および筒状部の内周面の径を増大させたりすることが行われてきたが、本発明ではこのようなことをしなくてもすむので、巻線の巻き数を低減することによりステッピングモータのトルクが低下したり、板状部の外周縁および筒状部の内周面の径を増大させることによりステッピングモータが大型化したりする弊害が生じるのを防止することができる。
請求項12および13に記載の発明によれば、摩耗低減・軸線方向係止部材が摩耗低減機能と軸線方向係止機能の両機能を発揮するため、摩耗低減部材と軸線方向係止部材の2つの部品を必要とする従来のステッピングモータ(図39参照)と比べて部品点数が1つ少なくて済むことに加えて、摩耗低減・軸線方向係止部材がステータ側に取り付けられているので、摩耗低減部材が弁体側に取り付けられている従来のステッピングモータと異なり、シャフトのストロークが長くても、その長さに応じて摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部を長くする必要がないことから、ステッピングモータの材料コストを低減することができる。しかも、摩耗低減・軸線方向係止部材がステータ側に取り付けられているので、被制御体の成形工程においてはシャフトのみを一体成形すればよいため、シャフト以外に摩耗低減部材および軸線方向係止部材をも一体成形しなければならない従来のステッピングモータと比べて、被制御体の成形に要する時間が短くなり、ステッピングモータの製造コストを低減することができる。
請求項13に記載の発明によれば、例えば被制御体の進退によって開閉するバルブなどを流れる流体が摩耗低減・軸線方向係止部材と被制御体との隙間を通ってステータ内に進入する事態の発生を抑制することができる。
(第1の実施の形態)
本発明を実施するための最良の形態としての第1の実施の形態について図1〜図13を参照しながら説明する。
本発明を実施するための最良の形態としての第1の実施の形態について図1〜図13を参照しながら説明する。
この第1の実施の形態で示すステッピングモータ1は、図12および図13に示すように、ステータ2と、ロータ3と、ケース4と、ロータ3の軸心部に配置されたシャフト31をステータ2およびケース4に対して回転自在に保持する一対のボールベアリング(軸受)5とを備えた構成になっている。
ステータ2は、磁気回路を構成するための複数のヨーク21と、これらのヨーク21を一体的に保持する樹脂製のボビン22と、ボビン22に巻回されるコイル(巻線)23と、ボビン22の軸線方向の一端部に配置されたコネクタ24とを備えている。コネクタ24は、ボビン22に巻回されたコイル23を図示しない雌コンタクト(外部の導体)に接続するための複数(この実施の形態では6本)のピン25と、これらのピン25を一体的に保持する樹脂製のコネクタハウジング26とを備えた構成になっている。
ヨーク21は、図5に示すように、円形状の内周縁21aおよび外周縁21bが同軸状に形成された中空円板部21cを有し、当該中空円板部21cの内周縁21aから軸線方向に屈曲成形された複数(この実施の形態では6個)の極歯21dを有するとともに、外周縁部21bの一部を直線状に切り欠いてなる切欠部21eを有している。
このように構成されたヨーク21は、図1〜図3に示すように、4つのものがボビン22によって保持され、極歯21dの内周面がボビン22の内周面を構成すべく内方に露出している。また、各ヨーク21は、同一軸線上に配置されているとともに、中間に位置する一対のものが中空円板部21cを合わせた状態となっており、各中空円板部21cの周囲および各極歯21dの内周面を除く部分がボビン22を構成する樹脂によって覆われているとともに、当該樹脂によって固定的に保持されるようになっている。
ボビン22は、各ヨーク21の中空円板部21cを覆う部分が当該ボビン22の中心線Cとしての軸線方向に対して半径方向の外側に突出する3つのフランジ部22aを構成するようになっており、各フランジ部22aの間がコイル23の第1巻回部22bおよび第2巻回部22cになっている。すなわち、フランジ部22aは、コイル23の巻回位置を軸線方向に規制すべく半径方向の外側に突出するように形成されている。また、各ヨーク21の切欠部21eを除く外周縁21bが各フランジ部22aの外周縁から突出されている。
コネクタハウジング26は、ボビン22の軸線方向における一端部に、当該ボビン22と同一の樹脂(例えばPBT)により一体に形成されたものである。このコネクタハウジング26には、ボビン22の軸線方向の一端部に配置されたフランジ部22aに隣接する位置であって、フランジ部22aの外周縁に対して半径方向の内方となる位置に端子設置面26aが形成されている。なお、上記フランジ部22aの外周縁は、ヨーク21の外周縁21bに相当する。
また、端子設置面26aとこの端子設置面26aに隣接するフランジ部22aとの間には、端子設置面26aに対して半径方向の内方の位置に形成され、コイル23が巻回可能な補助ボビン部26bが形成されている。
さらに、コネクタハウジング26には、端子設置面26aを介してボビン22とは反対側の位置に、基礎円板部26cおよびソケット部26dが順次形成されている。基礎円板部26cは、ボビン22と同軸状に形成され、かつ外周面がボビン22におけるヨーク21の外周縁21bと同径に形成されている。ソケット部26dは、断面が略長円形状の筒体によって形成されおり、上述した雌コンタクトを有する図示しない外部のプラグが挿入されるようになっている。
ピン25は、一方の端部が端子設置面26aから突出して、コイル23の端部を接続する端子部25aとなっているとともに、他方の端部がソケット部26d内に突出して、上記雌コンタクトとの電気的接続を図る雄コンタクト25bとなっている。
各端子部25aは、端子設置面26aにおける軸線方向の面に対して直交する方向に突出しているとともに、周方向に一列に配置され、かつそれぞれの上端がボビン22におけるフランジ部22aの外周縁21bおよび基礎円板部26cの外周面より半径方向の外方に突出している。
また、各端子部25aは、図10〜図13に示すように、コイル23を半田付けした後に、端子設置面26aに近接すべく、補助ボビン部26b側に折り曲げられるようになっている。すなわち、端子部25aは、コイル23の半田付けによって上端部に拡径された接続部25cが形成された状態になるが、この接続部25cを含む全体を端子設置面26aに接触させることなく、根本部から折り曲げられるようになっている。また、この折り曲げられた状態において、接続部25cを含む端子部25aの全体がボビン22におけるフランジ部22aの外周縁21bおよび基礎円板部26cの外周面に対して半径方向の内方の位置となるように構成されている。なお、コイル23の端部は、その先端が端子部25aの上端側となるように、当該端子部25aに巻回されるようになっている。
また、上記各ヨーク21は、切欠部21eが端子設置面26aに対応した位置となるように、ボビン22に組み込まれている。さらに、端子設置面26a側に位置する2つのフランジ部22aの外周縁には、図3に示すように、端子部25aに対応する位置に、コイル23を通すための溝22dが複数形成されている。
各雄コンタクト25bは、図4に示すように、ソケット部26dにおける略長円形状の断面の長手方向に沿って一列に配置されている。
また、コネクタハウジング26には、図12に示すように、ボビン22側の端面に、上述した一対のボールベアリング5のうち一方を保持する軸受孔26eが形成されている。この軸受孔26eは、ボビン22と同軸状に形成されている。
ケース4は、円筒状の周壁部41と、当該周壁部41の一方の端部を閉塞する平板状の蓋体42とによって一体的に形成されている。周壁部41は、その内周面がボビン22の外周縁21bおよび基礎円板部26cの外周縁に嵌合するように形成されており、蓋体42がボビン22の他端部側の端面に当接した状態において、ボビン22およびコネクタハウジング26の基礎円板部26cの外周面を覆うように形成されている。
また、蓋体42には、その軸心位置に、上記一対のボールベアリング5のうち他方を保持する軸受突部42aが形成されており、この軸受突部42aの端面42bにはロータ3と一体化されたシャフト31を挿通する貫通孔42cが形成されている。このため、ボビン22とコネクタハウジング26とが一体化された状態においても、シャフト31を有するロータ3をボビン22内に挿入すとともに、シャフト31を一対のボールベアリング5によって回転自在に支持すべく組み込むことが可能になっている。
なお、ヨーク21およびケース4は、鉄等の磁性体によって形成されている。
次ぎに、上記のように構成されたステッピングモータ1の製造方法を説明する。
まず、一体化されたボビン22およびコネクタハウジング26を製造するには、これらのボビン22およびコネクタハウジング26を成形する図示しない金型
に上述した数のヨーク21およびピン25をインサートした状態で、当該金型内に同一の樹脂を連続して注入することにより、各ヨーク21を一体的に保持した状態のボビン22と、各ピン25を一体的に保持した状態のコネクタハウジング26とをほぼ同時に一体に成形する。
まず、一体化されたボビン22およびコネクタハウジング26を製造するには、これらのボビン22およびコネクタハウジング26を成形する図示しない金型
に上述した数のヨーク21およびピン25をインサートした状態で、当該金型内に同一の樹脂を連続して注入することにより、各ヨーク21を一体的に保持した状態のボビン22と、各ピン25を一体的に保持した状態のコネクタハウジング26とをほぼ同時に一体に成形する。
そして、図6および図7に示すように、コイル23の端部を端子部25aの上端から下方の根本部に向けて巻回した後、当該コイル23を端子部25aの根本部から斜め下方の補助ボビン部26bに導いて当該補助ボビン部26bに1〜2回程度巻く。なお、コイル23を補助ボビン部26bに1〜2回巻いた後に、当該コイル23の端部を端子部25aの根本部から上方に向けて巻回するようにしてもよい。そして、図7〜図9に示すように、補助ボビン部26bに巻回したコイル23を、当該補助ボビン部26bに隣接したフランジ部22aの溝22dを介して第1巻回部22bに導き、当該第1巻回部22bに巻回する。
また、第1巻回部22bに巻回した後のコイル23は、再びフランジ部22aの溝22dを介して補助ボビン部26bに導き、当該補助ボビン部26bに1〜2回巻いてから、他の端子部25aの根本部から先端側に向けて巻回するようにして絡げる。
このようにして、他のコイル23についても、上記とは異なる端子部25aに巻回してから補助ボビン部26bに巻回し、図10に示すように、第2巻回部22cに巻回する。そして、各端子部25aにコイル23の端部を半田付けする。この際、端子部25aの上端側から半田付けすることになるので、各端子部25aの先端部に拡径された接続部25cが形成される。
その後、図11に示すように、各端子部25aをその根本部から補助ボビン部26b側に折り曲げる。この際、接続部25cを含む端子部25aの全体が端子設置面26aに接触しない程度まで、当該端子設置面26aに近接させる。
次ぎに、図12に示すように、コネクタハウジング26の軸受孔26eに一方のボールベアリング5を嵌合させ、このボールベアリング5にロータ3におけるシャフト31の基端部を挿入する。さらに、軸受突部42aに他方のボールベアリング5を嵌合したケース4をボビン22およびコネクタハウジング26の外周を覆うように被せるとともに、シャフト31の先端部を他方のボールベアリング5および貫通孔42cに挿入して貫通させる。そして、接着剤、溶接、ねじ等の固定手段でケース4をボールベアリング5および/またはコネクタハウジング26に固定することにより、コネクタ24を一体的に備えたステッピングモータ1が完成する。
上記のように構成されたステッピングモータ1およびその製造方法においては、ボビン22とコネクタハウジング26とが同一の樹脂により一体に成形されているので、ボビンとコネクタハウジングとをそれぞれ別個に備え、組立時にボビンとコネクタハウジングとを超音波溶着等により接続する従来のものに比べて、部品点数および組立工数の低減を図ることができる。
また、ボビンとコネクタハウジングとを超音波溶着で接続する従来の場合に比して、ボビン22とコネクタハウジング26との連結部に溶着不良による強度低下を起こすおそれがなく、強度上の信頼性の向上を図ることができる。さらに、高エネルギの超音波振動がボビンおよびコネクタハウジングに作用することがないので、この超音波振動によってボビン22やコネクタハウジング26に破損が生じるおそれもない。さらにまた、超音波溶着機は一般に高価であるが、このような高価な機械を使用する必要がないので、その分コストの低減を図ることができる。
さらに、コイル23を補助ボビン部26bに巻回することによって、当該コイル23が補助ボビン部26bに安定的に保持された状態になる。このため、コイル23を補助ボビン部26bに巻いてから、端子部25aに巻回する場合には、当該コイル23を端子部25aに容易に巻回することができる。また、ボビン22の第1巻回部22bや第2巻回部22cに対してコイル23を巻回することも簡単になる。
また、コイル23が端子部25aの根本部から斜め下方に延在して補助ボビン部26bに巻回されることになるので、コイル23を端子部25aに半田付けした後、当該端子部25aを端子設置面26aに沿うようにその根本部から折り曲げた場合でも、端子部25aから延びるコイル23がたるむのを極力防止することができる。したがって、コイル23のたるんだ部分が端子部25aや接続部25cと端子設置面26aとの間に挟まって、切断されたり、当該コイル23の被覆が剥がれて、その剥がれた部分のコイル23と端子部25aあるいは接続部25cとが短絡したりするのを防止することができる。
また、端子部25aを折り曲げた後は、接続部25cがフランジ部22aの外周縁、すなわちヨーク21の外周縁21bに対応する位置より半径方向の内方の位置となるので、当該接続部25cがケース4に当たって短絡するのを防止することができる。
なお、端子部25aへのコイル23の接続は、上述した半田付けの他、アーク、プラズマ、レーザ等の溶接によっても確実に行うことが可能である。また、この溶接によって生じる接続部25cを有する端子部25aについても、当該端子部25aを端子設置面26aに近接すべくその根本部から折り曲げることによりフランジ部22aの外周縁21bに対して半径方向の内方の位置となる。
また、上記第1の実施の形態においては、ボビン22およびコネクタハウジング26を成形する金型に同一の樹脂を連続して注入することにより、ボビン22およびコネクタハウジング26をほぼ同時に成形する方法を用いたが、図14に示すように、ボビン22を樹脂成形した後に、当該ボビン22と一体となるようにコネクタハウジング26を樹脂成形する方法を用いてもよい。また、コネクタハウジング26を樹脂成形した後に、当該コネクタハウジング26と一体となるようにボビン22を樹脂成形する方法を用いてもよい。
すなわち、ボビン22を樹脂成形した後に、当該ボビン22と一体となるようにコネクタハウジング26を樹脂成形する方法としては、例えばボビン22を成形する金型に各ヨーク21をインサートした状態で、当該金型内に樹脂を注入することにより、各ヨーク21を一体的に保持した状態のボビン22を成形し、その後、当該ボビン22および各ピン25をコネクタハウジング26を成形する金型にインサートした状態で、当該金型内に樹脂を注入することにより、ボビン22と一体になりかつ各ピン25を一体的に保持した状態のコネクタハウジング26を成形する方法がある。
この方法の場合には、ボビン22が共通部品として大量に生産することが要求され、コネクタハウジング26が用途や客先等に応じて多品種小量生産が要求される場合には、ボビン22については例えば多数の樹脂成形機を用いて大量に生産し、コネクタハウジング26については少数の樹脂成形機を用いてボビン22等をインサートしながら成形することにより、生産能率の向上を図ることができる。すなわち、コネクタハウジング26が多品種小量生産であるため、ボビン22およびコネクタハウジング26の全体が多品種小量生産になるような場合でも、その一部を大量生産に回すことができるので、生産能率の向上を図ることができ、これによりコストの低減を図ることができる。
一方、コネクタハウジング26を樹脂成形した後に、当該コネクタハウジング26と一体となるようにボビン22を樹脂成形する方法としては、コネクタハウジング26を成形する金型に各ピン25をインサートした状態で、当該金型内に樹脂を注入することにより、各ピン25を一体的に保持した状態のコネクタハウジング26を成形し、その後に、当該コネクタハウジング26および各ヨーク21をボビン22を成形する金型にインサートした状態で、当該金型内に樹脂を注入することにより、コネクタハウジング26と一体になりかつ各ヨーク21を一体的に保持した状態のボビン22を成形する方法がある。
この方法の場合には、コネクタハウジング26が共通部品として大量に生産することが要求され、ボビン22が用途や客先等に応じて多品種小量生産が要求される場合には、コネクタハウジング26については例えば多数の樹脂成形機を用いて大量に生産し、ボビン22については少数の樹脂成形機を用いてコネクタハウジング26等をインサートしながら成形することにより、生産能率の向上を図ることができる。すなわち、ボビン22が多品種小量生産であるため、ボビン22およびコネクタハウジング26の全体が多品種小量生産になるような場合でも、その一部を大量生産に回すことができるので、生産能率の向上を図ることができ、これによりコストの低減を図ることができる。
また、ボビン22およびコネクタハウジング26は、上述のように時間をずらして成形する場合でも同一の樹脂で成形することが好ましい。ただし、異なる樹脂を用いてもよい。この場合には、ボビン22およびコネクタハウジング26に対して、それぞれ最適な樹脂を用いることができる。
{発明を実施するための異なる形態}
次に、本発明を実施するための異なる形態としての第2の実施の形態〜第6の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
次に、本発明を実施するための異なる形態としての第2の実施の形態〜第6の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(第2の実施の形態)
まず、第2の実施の形態を図15〜図19を参照して説明する。ただし、上記第1の実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
まず、第2の実施の形態を図15〜図19を参照して説明する。ただし、上記第1の実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
この第2の実施の形態で示すステッピングモータ10が第1の実施の形態で示したステッピングモータ1と異なる点は、端子部25aを折り曲げることなく、接続部25cを含む端子部25aの上端がフランジ部22aの外周縁、すなわちヨーク21の外周縁21bに対して半径方向の内方の位置となるように構成されている点である。
すなわち、端子部25aは、図15〜図19に示すように、端子設置面26aがフランジ部22aの外周縁に対して半径方向の内方の位置に形成されていることから、接続部25cを含む端子部25aの上端がフランジ部22aの外周縁から上方に突出しないようになっている。
また、端子設置面26aは、端子部25aの折り曲げが不要なことから、折り曲げに必要な分だけ、第1の実施の形態に示したものより軸線方向の長さが短く形成されている。
そして、端子部25aにおけるコイル23の接続部25cは、図18および図19に示すように、端子部25aの上端側からアーク溶接されることにより、端子部25aの上端部に形成されている。
上記のように構成されたステッピングモータ10においては、接続部25cを含む端子部25aの上端がボビン22のフランジ部22aの外周縁より半径方向の内方の位置となっているので、端子部25aを端子設置面に沿って折り曲げる必要がない。したがって、端子部25aの折り曲げに要する工数を低減することができる。
しかも、端子部25aの折り曲げに必要なスペース分だけ端子設置面26aの軸線方向の長さを短くすることができるので、ステッピングモータ10の小型化を図ることができる。
なお、上記第2の実施の形態においては、アーク溶接により、コイル23の端部を端子部25aに接続するようにしたが、プラズマやレーザ等の他の溶接によっても確実に接続することが可能である。また、可能であれば、半田付けによってコイル23を端子部25aに接続してもよい。
また、上記第2の実施の形態においても、図20に示したように、ボビン22を樹脂成形した後に、当該ボビン22と一体となるようにコネクタハウジング26を樹脂成形する方法を用いてもよく、または、コネクタハウジング26を樹脂成形した後に、当該コネクタハウジング26と一体となるようにボビン22を樹脂成形する方法を用いてもよい。ただし、これらの方法の詳細については、図14で示した内容と同一であるので、説明を省略する。
(第3の実施の形態)
次に、この発明の第3の実施の形態を図21〜図26を参照して説明する。
次に、この発明の第3の実施の形態を図21〜図26を参照して説明する。
この第3の実施の形態で示すステッピングモータは、図21に示すように、ガソリンエンジンにおける混合気の流量を調整する流量制御弁を構成すべく、弁本体(モータ設置部材)100に取り付けられるようになっている。なお、この流量制御弁は、アイドル回転数を制御するようになっている。
弁本体100は、アルミニウムによって一体に形成されたものであり、ステッピングモータ1を取り付ける平面状の設置面101を有し、この設置面101に対して凹状に形成された流量制御室102を有している。この流量制御室102には、混合気の流入流路103が連通しているとともに、弁口104を介して流出流路105が連通している。弁口104は、流量制御室102の底面に開口すべく形成されたものであり、当該底面側の端部に弁座106が形成されている。さらに、流量制御室102から弁本体100の外側面にかけて開口部を有しており、ステッピングモータ1は混合気の漏れを防ぐため上記開口部を密閉するように弁本体100に連結されている。
ステッピングモータ1は、ステータA2と、ロータA3と、出力軸A4を備えた構成になっている。
ステータA2は、図25に示すように、コイル(巻線)A21と、このコイルA21を巻回するボビンA22と、このボビンA22の内周面から当該ボビンA22の軸線方向の端面に沿うように設けられるヨークA23と、このヨークA23、ボビンA22およびコイルA21の外周側を囲むように円筒状に形成され、ヨークA23におけるボビンA22の軸線方向の端面に沿う中空円板部(平板部)A23aの外周縁A23d(図22、図23参照)に密接し当該ヨークA23とともに磁気回路を構成するケースA24と、このケースA24、コイルA21を有するボビンA22およびヨークA23を一体的に連結すべく樹脂成形されたハウジングA25とを備えている。
ボビンA22は、図23に示すように、円筒部A22aと、この円筒部A22aの軸線方向の各端部から半径方向の外方に円環状に延在する鍔部A22b、A22bとによって一体に形成されている。一方、コイルA21は、円筒部A22aにおける各鍔部A22b間に巻回されるようになっている。
ヨークA23は、図22および図23に示すように、鉄板等の磁性体の板によって形成されたものであって、中空円板部A23aの内周縁A23bから軸線方向に屈曲成形された複数(この実施の形態では6個)の極歯A23cを有する形状になっている。また、中空円板部A23aの円形の外周縁A23dは、ボビンA22における鍔部A22bの円形の外周縁より大径に形成されている。
このように構成されたヨークA23は、図23〜図25に示すように、各極歯A23cの外周面をボビンA22の円筒部A22aの内周面に嵌合するとともに、中空円板部A23aをボビンA22の軸線方向の端面を構成する鍔部A22bに密着させることによって、当該ボビンA22を軸方向の両側から挟み込むように設置されるようになっている。なお、中空円板部A23aの外周縁A23dは、鍔部A22bの外周縁より大径に形成されていることから、当該鍔部A22bの外周縁より半径方向の外方に位置している。
そして、コイルA21を有するボビンA22と、一対のヨークA23とからなる第1のステータは、同様に構成された第2のステータと同軸状に重ね合わされた状態で、ケースA24内に挿入されるようになっている。
ケースA24は、図23に示すように、鉄等の磁性体によって形成されたものであって、各ヨークA23の外周縁A23dに嵌合する円筒部A24aと、この円筒部A24aの一端部から半径方向の外方に円環状に延在し、弁本体100の設置面101に連結されるフランジA24bとによって一体に形成されている。フランジA24bには、周方向に等間隔にボルトA6(図21参照)を挿通する貫通孔A24cが形成されている。
また、ケースA24は、図24に示すように、上記第1および第2のステータを挿入した状態で、円筒部A24aを縮径することによって、その内周面を各ヨークA23の外周縁A23dに確実に密着させるようになっている。
ハウジングA25は、図25に示すように、図24に示す第1および第2のステータを組み込んだケースA24の外周側、積層された第1および第2のステータの軸線方向の一端面側および他端面側等を覆うように樹脂成形することにより一体的に形成されているとともに、当該樹脂成形により、コイルA21を有するボビンA22、ヨークA23およびケースA24を一体的に連結するようになっている。ただし、フランジA24bにおける弁本体100の設置面101に当接する面は、ハウジングA25を構成する樹脂が除かれて金属面が露出する伝熱面(当接面)A24eとなっている。すなわち、フランジA24bは、伝熱面A24eが設置面101に直接当接するようになっている。なお、フランジA24bにおける伝熱面A24eとは反対側の面(上面)は、ハウジングA25を構成する樹脂からなるフランジ部A25aで覆われた状態になっており、このフランジ部A25aにおけるフランジA24bの貫通孔A24cに対応する位置には当該貫通孔A24cと同径の貫通孔A25bが同軸状に形成されている。
また、ハウジングA25は、ステッピングモータ1が流量制御室102から弁本体100の外側面にかけての開口部に連結された際に混合気の漏れを防ぐため密閉性を有する形状になっている。すなわち、ハウジングA25は、図25および図26に示すように、ケースA24におけるフランジA24bの上面、円筒部A24aの外周面および当該円筒部A24aの軸線方向におけるフランジA24bと反対側の開口部を完全に覆うように形成されている。
一方、ロータA3は、図21に示すように、円筒状に形成されており、その軸線方向の両端部がハウジングA25にボールベアリングA51を介して回転自在に支持されるようになっている。また、ロータA3の外周面には、各ヨークA23の極歯A23cに近接してマグネットA31が設けられており、内周面には、雌ねじA3aが形成されている。
出力軸A4は、外周面にロータA3の雌ねじA3aに螺合する雄ねじA4aが形成されており、ロータA3の回転に伴って軸線方向に移動するようになっている。また、出力軸A4には、軸方向の一端部側に、樹脂等のシール材によって形成された弁体A41が一体的に成形されている。そして、出力軸A4は、ステッピングモータ1がボルトA6によって弁本体100の設置面101に固定された状態において、弁口104と同軸状に配置されるようになっており、軸線方向に移動することによって、弁体A41により弁口104の開度を調整するようになっている。
ボルトA6は、ハウジングA25におけるフランジ部A25aの貫通孔A25bおよびケースA24におけるフランジA24bの貫通孔A24cに挿通し、弁本体100の設置面101に形成されたねじ孔にねじ込んで締め付けることにより、フランジA24bの伝熱面A24eを設置面101に確実に密着させるとともに、ステッピングモータ1を弁本体100に確実に固定するようになっている。
また、図21において、A52は、ステータA2における出力軸A4側の開口部を覆うべく、ねじA53によってハウジングA25に固定され、出力軸A4の回り止めを行うために設けられた蓋体である。
上記のように構成されたステッピングモータ1を備えた流量制御弁においては、ロータA3の回転角度に応じて、出力軸A4の軸線方向の移動量が決まることから、弁体A41によって弁口104の開度を精密に調整することができる。
また、ステッピングモータ1においては、オープンループで使用することによって、コイルA21に常時電流が流れ、コイルA21からジュール熱が常時発生する場合であっても、その熱がボビンA22を介してヨークA23に伝達され、さらにケースA24に伝達されることになる。また、コイルA21で発生した熱は、放射熱によって外周を囲むケースA24に直接伝達されることにもなる。そして、ケースA24に伝達された熱は、当該ケースA24のフランジA24bから当該フランジA24bが密着する設置面101を介して弁本体100に放出することができる。
このため、ケースA24の周囲が樹脂製のハウジングA25で覆われているにもかかわらず、コイルA21で発生した熱の放熱性を向上させることができる。したがって、コイルA21自体の温度を低減することができるので、絶縁被膜が溶けることによる絶縁不良の防止を図ることができるとともに、コイルA21、ボビンA22、ヨークA23、ハウジングA25等の熱変形を防止することができる。しかも、コイルA21の温度が低下することから、このコイルA21に近接するロータA3のマグネットA31に熱減磁が生じるおそれがなく、トルクなどのモータとしての特性が劣化するのを防止することができる。
なお、上記第3の実施の形態においては、ケースA24における円筒部A24aの外周面の全体を樹脂製のハウジングA25で覆うように構成したが、図27に示すように、円筒部A24aの外周面の一部を露出させるように当該ハウジングA25を樹脂成形するように構成してもよい。
このように構成した場合には、熱伝導性の良好な鉄等の材料で形成されたケースA24における円筒部A24aの一部がステッピングモータ1の周囲の雰囲気に露出した状態になるので、ケースA24に伝達した熱を上記雰囲気側に効率よく放出することができる。従って、上述したコイルA21の温度上昇に起因して生じる各種の不具合をより確実に防止することができる。
(第4の実施の形態)
次に、この発明の第4の実施の形態を図28〜図30を参照して説明する。ただし、第3の実施の形態と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
次に、この発明の第4の実施の形態を図28〜図30を参照して説明する。ただし、第3の実施の形態と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
この第4の実施の形態が上記第3の実施の形態と異なる点は、ケースA24を設けずに第1のヨークA23および第2のヨークA230によって各ボビンA22ごとに磁気回路を構成し、かつ放熱手段A26を備えている点である。
第1のヨークA23は、上述した第3の実施の形態における図23に示したヨークA23であって、背中合わせの位置に配置されたヨークA23と同一であるので、この「A23」の符号をもって、図28〜図30に示す。
第2のヨークA230は、上記図23に示したヨークA23であって、軸線方向の両端部に配置されたヨークA23に対応するものであるので、このヨークA23と同一の部位については同一の符号をもって、図28〜図30に示す。
すなわち、第1のヨークA23は、図28に示すように、各極歯A23cがボビンA22の円筒部A22aの内周面に沿うべく設けられ、各極歯A23cに連続する中空円板部A23aが当該ボビンA22の一方の鍔部A22bの外面(ボビンA22の軸線方向の一端面)に沿って設けられるようになっている。
一方、第2のヨークA230は、中空円板部A23aの外周縁A23dから当該中空円板部A23aと同軸状にかつ各極歯A23cと同一方向に延在する円筒状の外筒部A23eを一体的に有するもので形成されている。
この第2のヨークA230は、各極歯A23cが第1のヨークA23の各極歯A23cと交互に配置された状態でボビンA22の円筒部A22aの内周面に沿うべく設けられ、各極歯A23cに連続する中空円板部A23aが当該ボビンA22の他方の鍔部A22bの外面(ボビンA22の軸線方向の他端面)に沿って設けられ、かつこの中空円板部A23aに連続する外筒部A23eが他方の鍔部A22bから一方の鍔部A22bに向けてボビンA22の外周側を軸線方向に延在するとともに、その先端部の内周面が第1のヨークA23の外周縁A23dに密接すべく設けられている。
そして、コイルA21を有するボビンA22と、このボビンA22を囲むように設けられる第1のヨークA23および第2のヨークA230からなるヨークとによって構成された第1のステータは、同様に構成された第2のステータと、各第1のヨークA23を背中合わせにして密着させた状態で積層されることになる。なお、この状態において、各第2のヨークA230における外筒部A23eの先端部同士も密接させるように構成することが好ましい。
放熱手段A26は、鉄等の熱伝導率の大きな金属によって一体的に形成されたものであって、円筒部A26aとフランジA26bとを有している。
円筒部A26aは、その外周面が第2のヨークA230における外筒部A23eの外周面とほぼ同径に形成されており、当該第2のヨークA230と同軸状に配置された状態で、軸線方向の一端部が一方(図中下方)の第2のヨークA230の中空円板部A23aに密接すべく設けられるようになっている。
フランジA26bは、円筒部A26aの軸線方向の他端部から半径方向の外方に広がるように形成され、弁本体100の設置面101に当接した状態で当該弁本体100に連結されるようになっている。ただし、フランジA26bは、第3の実施の形態のフランジA24bと同様の構成になってるので、貫通孔A24cおよび伝熱面A24eについて第3の実施の形態で示した符号をそのまま用いて図28〜図30に示す。
また、コイルA21を有するボビンA22、第1のヨークA23、第2のヨークA230および放熱手段A26を一体的に連結すべく樹脂成形されたハウジングA27が設けられている。そして、コイルA21を有するボビンA22、第1のヨークA23、第2のヨークA230、放熱手段A26およびハウジングA27によって、第3の実施の形態に示したステータA2と同様のステータA2が構成される。
ただし、ハウジングA27は、第3の実施の形態のフランジA24bと同様の構成になってるので、フランジ部A25aおよび貫通孔A25bについて第3の実施の形態で示した符号をそのまま用いて図29および図30に示す。
また、ステータA2以外の図21に示すロータA3、出力軸A4等の構成は、第3の実施の形態と同様であるので、第4の実施の形態としての図示および構成の説明を省略する。
上記のように構成されたステッピングモータ1においては、各コイルA21で発生した熱が各ボビンA22を介して第1および第2のヨークA23、A230に伝達されるとともに、放射熱として第2のヨークA230の外筒部A23eに直接伝達されることになる。そして、各ヨークA23、A230に伝達された熱は、互いに密接するこれらの各ヨークA23、A230を介して放熱手段A26側に位置する第2のヨークA230に伝達され、当該第2のヨークA230に密接する放熱手段A26を介して当該放熱手段A26のフランジA26bから弁本体100に放出されることになる。
したがって、コイルA21で発生した熱の放熱性を向上させることができるので、上記第3の実施の形態と同様に、コイルA21が高温になることによって生じる絶縁不良、熱変形、モータの特性劣化等の不具合を防止することができる。
その他、第3の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
なお、第4の実施の形態においても、上下に位置する各外筒部A23eの外周面の全体を樹脂製のハウジングA27で覆うように構成したが、図27で示したものと同様に、各外筒部A23eの外周面の一部を露出させるように、ハウジングA27を設けるうように構成してもよい。
(第5の実施の形態)
次に、この発明の第5の実施の形態を図31〜図35を参照しながら説明する。
次に、この発明の第5の実施の形態を図31〜図35を参照しながら説明する。
この実施の形態で示すステッピングモータ1は、図31〜図33に示すように、ステータB2と、周方向に多極着磁された永久磁石を有するロータB3と、ケースB4と、ロータB3の軸心部に配置されたシャフトB31をステータB2およびケースB4に対して回転自在に保持する一対のボールベアリング(軸受)B5とを備えた構成になっている。
ステータB2は、磁気回路を構成するための複数のヨーク(磁極板)B21と、これらのヨークB21を一体的に保持し、軸線方向に連結された一対の樹脂製のボビンB22と、各ボビンB22に巻回されるコイル(巻線)B23と、一方のボビンB22の軸線方向の一端部側に配置されたコネクタB24とを備えている。また、コネクタB24は、各ボビンB22に巻回されたコイルB23を図示しない雌コンタクト(外部の導体)に接続するための複数(この実施の形態では6本)のピンB25と、これらのピンB25を一体的に保持する樹脂製のコネクタハウジングB26とを備えた構成になっている。ピンB25とコイルB23とは例えば半田付けにより接続されるようになっている。
ヨークB21は、図35に示すように、鉄等の磁性体によって一体的に形成されたものであり、円形状の内周縁B21aおよび外周縁B21bが同軸状に形成された中空円板部(板状部)B21cと、当該中空円板部B21cの内周縁B21aから軸線方向に屈曲成形された複数(この実施の形態では6個)の極歯(磁極部)B21dと、中空円板部B21cにおける外周縁B21bの一部を直線状に切り欠いてなる切欠部B21eとを備えている。
すなわち、ヨークB21は、後述するボビンB22の内周面に沿って配置される極歯B21dおよびボビンB22の軸線方向の端面に沿って配置される中空円板部B21cによって一体的に形成されている。
さらに、ヨークB21には、切欠部B21eを除く外周縁B21bに、当該外周縁B21bに対して内周縁B21a側に窪んだ形状の凹状部B21fが複数(この実施の形態では3つ)設けられている。
各凹状部B21fは、円弧状の凹状に形成されており、外周縁B21bにおける、切欠部B21eの一端および他端に近接する2位置およびこれらの2位置の間のほぼ中央の位置に設けられている。
このように構成されたヨークB21は、図31〜図34に示すように、1つのボビンB22に対して2つ設けられるようになっている。すなわち、ヨークB21は、図32に示すように、ボビンB22の軸線方向の各端面に中空円板部B21cを配置し、極歯B21dをボビンB22の内周面に沿って交互に配置することにより、1つのボビンB22に対して2つ設けられるようになっている。また、各ボビンB22の隣接する端面に配置された中空円板部B21cは、互いに背中合わせの状態で当接するようになっている。
また、各ヨークB21は、同一軸線上に配置されるようになっており、各中空円板部B21cの外周縁および各極歯B21dの内周面を除く部分が一対のボビンB22を構成する樹脂によって覆われているとともに、当該樹脂によって固定的に保持されるようになっている。
さらに、背中合わせに当接した中央の中空円板部B21cは、各凹状部B21fが同一の位置となるように設置されている。
各ボビンB22は、図32に示すように、円筒部B22aと、当該円筒部B22aの軸線方向の各端部から円板状に拡径するフランジ部B22bとにより一体に形成されており、円筒部B22aの内周面に沿って上述の極歯B21dが配置されるようになっているとともに、各フランジ部B22bの軸線方向外方の端面に沿って上述の中空円板部B21cが配置されるようになっている。
また、各ボビンB22は、樹脂(例えばPBT)で一体に成形されることにより、上記各ヨークB21を取り入れた状態で軸線方向に連結された状態になるようになっている。なお、ボビンB22は、後述するコネクタハウジングB26とも一体に成形されるようになっている。
また、各ヨークB21は、中空円板部B21cにおける切欠部B21eを除く外周縁B21bに沿う部分がボビンB22における各フランジ部B22bの外周縁から半径方向の外方に突出されている。さらに、各凹状部B21fは、中空円板部B21cにおける各フランジ部B22bから半径方向の外方に突出した部分に形成されている。
コネクタハウジングB26は、連結されたボビンB22の軸線方向の一方に、当該ボビンB22と同一の樹脂により一体に形成されている。
また、コネクタハウジングB26には、図33に示すように、ボビンB22側の端面に、上述した一対のボールベアリングB5のうち一方を保持する軸受孔B26aが形成されている。この軸受孔B26aは、ボビンB22の中心線Cと同軸上の位置に形成されている。
ケースB4は、鉄等の磁性体によって一体的に形成されたものであり、円筒状の周壁部(筒状部)B41と、当該周壁部B41の一方の端部を閉塞する平板状の蓋体B42とを備えている。周壁部B41は、その内周面が各ヨークB21の外周縁B21bおよびコネクタハウジングB26の外周面B26bに嵌合するように形成されており、蓋体B42は、ステータB2における連結されたボビンB22のコネクタハウジングB26が一体に形成された端部とは反対側の端面に当接するようになっている。
また、蓋体B42には、その軸心位置に、上記一対のボールベアリングB5のうち他方を保持する軸受突部B42aが形成されており、この軸受突部B42aの端面B42bにはロータB3と一体化されたシャフトB31を挿通する貫通孔B42cが形成されている。
さらに、ケースB4の周壁部B41には、当該周壁部B41をヨークB21の外周縁B21bおよびコネクタハウジングB26の外周面B26bに嵌合させ、かつ蓋体B42をステータB2における連結されたボビンB22のコネクタハウジングB26が一体に形成された端部とは反対側の端面に当接させた状態において、ヨークB21の外周縁B21bの各凹状部B21fに没入させるべく塑性変形させてなる連結凹部B41aが形成されている。
また、図34において、B22dは、ボビンB22のフランジ部B22bの外周部に設けられたコイルB23を通す溝である。
次ぎに、上記のように構成されたステッピングモータ1の製造方法を説明する。
まず、ボビンB22およびコネクタハウジングB26を成形する図示しない金型内に上述した複数のヨークB21およびピンB25をインサートしてから、当該金型内に樹脂を注入する。これにより、各ヨークB21および各ピンB25を組み込んだボビンB22およびコネクタハウジングB26が完成する。
そして、図31および図33に示すように、各ボビンB22にコイルB23を巻回してから、各コイルB23の端部を各ピンB25の一端部に半田付けする。
また、コネクタハウジングB26の軸受孔B26aに一方のボールベアリングB5を嵌合させ、このボールベアリングB5にロータB3におけるシャフトB31の基端部を挿入する。さらに、軸受突部B42aに他方のボールベアリングB5を嵌合したケースB4の周壁部B41をヨーク21の外周縁B21bおよびコネクタハウジングB26の外周面B26bに嵌合するとともに、シャフトB31の先端部を他方のボールベアリングB5および貫通孔B42cから外方に突出さ、かつ蓋体B42をステータB2における連結されたボビンB22のコネクタハウジングB26が一体に形成された端部とは反対側の端面に当接させる。
次に、図32および図34に示すように、周壁部B41における各中空円板部B21cの各凹状部B21fに対応する部分を、当該各凹状部B21fに没入させるべくかしめることにより、当該各凹状部B21fに密着する連結凹部B41aを形成する。
これにより、ケースB4は、各ヨークB21を介してステータB2に強固に固定された状態になり、かつ当該ステータB2とともに、各ボールベアリングB5を介してロータB3を回転自在に支持する状態になる。
なお、接着剤、溶接、ねじ等の固定手段を用いてケースB4とステータB2とをさらに強固に連結するようにしてもよい。また、ステータB2を、上述のように、ヨークB21と、ボビンB22と、コイルB23と、コネクタB24とを備えたものと定義したが、ケースB4をステータB2の一構成要素としてもよい。
上記のように構成されたステッピングモータ1においては、中空円板部B21cの外周縁B21bに凹状部B21fを設け、周壁部B41に凹状部B21fに没入すべく形成した連結凹部B41aを設けているので、周壁部B41の内周面を中空円板部B21cの外周縁B21bに確実に密着させることができる。
すなわち、中空円板部B21cの外周縁B21bに周壁部B41を嵌合した状態において、当該外周縁B21bと周壁部B41の内周面との間に嵌合上の隙間が若干あいていても、周壁部B41の一部を連結凹部B41aとして中空円板部B21cの凹状部B21fに没入させることによって、周壁部B41の周方向の長さを縮減することができ、当該周壁部B41の内周面を中空円板部B21cの外周縁B21bに密着させることができる。この際、連結凹部B41aも凹状部B21fに密着させることができる。
しかも、連結凹部B41aが中空円板部B21cの凹状部B21fに係合した状態になるので、周壁部B41の内周面と中空円板部B21cの外周縁B21bとの密着状態を確実に維持することができるとともに、ヨークB21とケースB4とを強固に連結することができる。
したがって、一のコイルB23で発生した磁気が当該コイルB23に対応する一のヨークB21における極歯B21dからロータB3の所定の磁極に流れ、当該磁極から他のヨークB21の極歯B21dに流れるとともに、当該他のヨークB21から周壁部B41を介して再び一のヨークB21に流れる磁気回路の一部を上記各ヨークB21および周壁部B41によって構成することができる。しかも、ヨークB21とケースB4との境界部における磁力線の漏れを極力防止することができる。よって、ステッピングモータ1の効率の向上を図ることができる。
また、周壁部B41における中空円板部B21cに対応する部分を連結凹部B41aによって縮径することができるので、連結凹部B41aとしては小さな変形量であっても、周壁部B41の径を中空円板部B21cの外周縁B21bの径に対して十分縮径することができ、周壁部B41の内面を中空円板部B21cの外周縁B21bに強固に密着させることができる。
なお、従来のステッピングモータにおいては、図36に示すように、各ヨークcの中空円板部c2とケースdの周壁部(円筒部)d1が凹部d2により密接させる構造になっている。即ち、中空円板部c2の間の周壁部d1の一部をコイルa側に押圧することにより凹部d2を形成し、この凹部d2によって周壁部d1の内周面を中空円板部c2の外周縁に密着させ、これによって周壁部d1と各中空円板部c2との境界部における磁力線の漏れを抑えるようになっている。また、図36において、bはボビン、c1は極歯、eはロータである。
しかし、凹部d2を形成した場合でも、その形成後のスプリングバックによって周壁部d1の一部が中空円板部c2の外周縁から離れ、周壁部d1の内周面を中空円板部c2の外周縁に十分に密着させることができないことがある。このような不具合を防止するためには、凹部d2の内方への塑性変形量を増加させる必要があるが、この場合には、周壁部d1がコイルaに近接することになることから、コイルaとケースdとの間の絶縁耐圧抵抗が低下することになる。
そして、この場合、コイルaとケースdとの間の絶縁耐圧抵抗を十分得るためには、コイルaの巻き数を減少させるか、中空円板部c2の外周縁および周壁部d1の内周面の径を増大させる必要がある。ただし、コイルaの巻き数を低減した場合には、ロータeに発生するトルクが低下することになり、中空円板部c2の外周縁および周壁部d1の内周面の径を増大させた場合には、ステッピングモータが大型化してしまうという新たな問題が生じることになる。
しかし、凹部d2を形成した場合でも、その形成後のスプリングバックによって周壁部d1の一部が中空円板部c2の外周縁から離れ、周壁部d1の内周面を中空円板部c2の外周縁に十分に密着させることができないことがある。このような不具合を防止するためには、凹部d2の内方への塑性変形量を増加させる必要があるが、この場合には、周壁部d1がコイルaに近接することになることから、コイルaとケースdとの間の絶縁耐圧抵抗が低下することになる。
そして、この場合、コイルaとケースdとの間の絶縁耐圧抵抗を十分得るためには、コイルaの巻き数を減少させるか、中空円板部c2の外周縁および周壁部d1の内周面の径を増大させる必要がある。ただし、コイルaの巻き数を低減した場合には、ロータeに発生するトルクが低下することになり、中空円板部c2の外周縁および周壁部d1の内周面の径を増大させた場合には、ステッピングモータが大型化してしまうという新たな問題が生じることになる。
これに対して、この実施の形態においては、連結凹部B41aの変形量を小さく抑えても、周壁部B41の内周面を中空円板部B21cの外周縁B21bに確実に密着させることができる。
したがって、連結凹部B41aを形成した後においても、コイルB23とケースB4との間の絶縁耐圧抵抗を十分高い状態に維持することができる。よって、コイルB23の巻き数を低減することによりステッピングモータのトルクが低下したり、中空円板部B21cの外周縁B21bおよび周壁部B41の内周面の径を増大させることによりステッピングモータが大型化するという弊害が生じるを防止することができる。
さらに、中空円板部B21cの外周縁B21bにおける、切欠部B21eの一端および他端に近接する2位置およびこれらの2位置の間のほぼ中央の位置の3カ所に凹状部B21fを設けているので、切欠部B21eの近傍の各凹状部B21fに対して連結凹部B41aを形成した後に、ほぼ中央の位置の凹状部B21fに対して連結凹部B41aを形成することにより、切欠部B21eに対応する部分の周壁部B41の縮径を抑えながら、外周縁B21bに対応する部分の周壁部B41を縮径することができる。
したがって、切欠部B21eを有する場合でも、周壁部B41を中空円板部B21cの外周縁B21bに確実に密着させることができる。
なお、上記第5の実施の形態においては、ヨークB21に3つの凹状部B21fを設けるように構成したが、この凹状部B21fは、1つであってもよく、また2以上の複数であってもよい。
ただし、上述のように、切欠部B21eが1以上ある場合には、外周縁B21bにおける切欠部B21eの近傍の各位置に凹状部B21fを設け、これらの凹状部B21fの間に1以上の凹状部B21fを設けるとともに、各凹状部B21fに没入する連結凹部B41aを周壁部B41に形成することが好ましい。
(第6の実施の形態)
次に、この発明の第6の実施の形態を図37および図38を参照しながら説明する。
次に、この発明の第6の実施の形態を図37および図38を参照しながら説明する。
図37は本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す図であって、(a)はその正断面図、(b)は(a)のB−B線による断面図、図38は図37に示すステッピングモータの摩耗低減・軸線方向係止部材の詳細図であって、(a)はその平面図、(b)はその正面図、(c)は(a)のC−C線による断面図である。
この実施の形態におけるステッピングモータ1は、例えば自動車エンジンのシリンダ内に供給する混合気の流量を調節することを目的として、バルブの弁体を弁座に対して近づけたり遠ざけたりするために用いられたものであり、ステータに支持されたロータの回転運動をシャフトの直線運動に変換することにより、シャフトと一体化された弁体を進退させる機構を備えたもので構成されている。
即ち、このステッピングモータ1は、図37に示すように、略円筒状のステータC2(上述した符号2、B2、A2で示すステータに相当する)を有しており、ステータC2には円筒状のロータ(図37、図38には示さないが、上述した符号3、A3、B3で示すロータに相当する)が電磁力によって回転自在に挿設されている。さらに、このロータにはシャフトC3がその軸線方向(矢印M、N方向)に進退自在に螺合している。ここで、上記ロータの内周面には雌ねじ部が形成されているとともに、シャフトC3の外周面には雄ねじ部が形成されており、シャフトC3の雄ねじ部はロータの雌ねじ部に螺合している。また、シャフトC3の先端には合成樹脂製のバルブの弁体C5が被制御体として樹脂成形で一体に取り付けられており、弁体C5には、図37(b)に示すように、ダブルDカット断面形状(非円形断面形状の一種で、円周上の2箇所をD字形に切り取った断面形状)の回転被拘束部C5aが形成されている。一方、ステータC2には回転拘束部C2aが弁体C5の回転被拘束部C5aに嵌合する形で形成されている。さらに、弁体C5には、図37(a)に示すように、円筒状のスカート部C5bが摩耗低減・軸線方向係止部材C9を覆うように形成されており、弁体C5の前方には弁座(図37には示さないが、上述した符号106(図21)の弁座に相当する)が対向して設けられている。したがって、上記ロータが正逆方向に回転すると、シャフトC3はその回転を拘束されたままシャフトC3の軸線方向に前進または後退し、それに伴って弁体C5が上記弁座に近づいたり遠ざかったりしてバルブの流量が増減することになる。
ところで、ステータC2の回転拘束部C2aには、図37に示すように、フランジ付き筒状に形成された金属製の摩耗低減・軸線方向係止部材C9が装着されており、摩耗低減・軸線方向係止部材C9は、図38に示すように、ダブルDカット断面形状の筒状部C9aと、この筒状部C9aに一端に連設されたフランジ部C9bとから構成されている。
ステッピングモータ1は以上のような構成を有するので、シャフトC3がその軸線方向(矢印M、N方向)に進退すると、弁体C5の回転被拘束部C5aがステータC2の回転拘束部C2aに対してシャフトC3の軸線方向に移動するが、ステータC2の回転拘束部C2aには摩耗低減・軸線方向係止部材C9が装着されており、その筒状部C9aに対して弁体C5の回転被拘束部C5aが摺動することになるため、両者間の摩耗は低減される。また、シャフトC3がその軸線方向(矢印N方向)に後退すれば、弁体C5がステータC2側に移動するが、ステータC2の回転拘束部C2aには摩耗低減・軸線方向係止部材C9が装着されているので、そのフランジ部C9bに弁体C5が当接してシャフトC3の後退動作を所定位置で止めることになる。
このように、このステッピングモータ1では、摩耗低減・軸線方向係止部材C9が、シャフトC3の軸線方向の進退に伴って発生する摩耗を低減する摩耗低減機能を発揮すると同時に、シャフトC3の後退動作を所定位置で止める軸線方向係止機能を発揮することとなる。
なお、従来のステッピングモータにおいては、図39に示すように、弁体C5には、筒状に形成された金属製の摩耗低減部材C6が弁体C5の回転被拘束部C5aの外周に嵌着されている。また、シャフトC3がロータ側(矢印N方向)に後退したときに、その後退動作を所定位置で止める目的で、円筒状に形成された金属製の軸線方向係止部材C7が弁体C5に一体に取り付けられた構造になっている。
しかし、上記従来のステッピングモータにおいては、摩耗低減部材C6と軸線方向係止部材C7の2つの部品を必要とするので、その分だけ材料コストが上昇せざるを得ない。しかも、摩耗低減部材C6は弁体C5側に取り付けられているので、シャフトC3のストロークの全長にわたって摩耗低減部材C6を嵌着しなければならず、特にシャフトC3のストローク(弁体C5の移動距離)が長い場合には、それだけ長い摩耗低減部材C6が必要となり、この点からもステッピングモータの材料コストが上昇してしまう。
しかも、このステッピングモータを製造する際には、弁体C5の成形工程において、作業者が成形金型内にシャフトC3、摩耗低減部材C6および軸線方向係止部材C7を挿入した状態で成形することにより、これら3つの部品を一体成形しなければならないので、弁体C5の成形に要する時間が長引き、ステッピングモータの製造コストが高騰する。なお、弁体C5の成形工程をロボット作業によって自動化することも考えられるが、初期に高額な費用がかかる点で現実性に乏しい。
しかし、上記従来のステッピングモータにおいては、摩耗低減部材C6と軸線方向係止部材C7の2つの部品を必要とするので、その分だけ材料コストが上昇せざるを得ない。しかも、摩耗低減部材C6は弁体C5側に取り付けられているので、シャフトC3のストロークの全長にわたって摩耗低減部材C6を嵌着しなければならず、特にシャフトC3のストローク(弁体C5の移動距離)が長い場合には、それだけ長い摩耗低減部材C6が必要となり、この点からもステッピングモータの材料コストが上昇してしまう。
しかも、このステッピングモータを製造する際には、弁体C5の成形工程において、作業者が成形金型内にシャフトC3、摩耗低減部材C6および軸線方向係止部材C7を挿入した状態で成形することにより、これら3つの部品を一体成形しなければならないので、弁体C5の成形に要する時間が長引き、ステッピングモータの製造コストが高騰する。なお、弁体C5の成形工程をロボット作業によって自動化することも考えられるが、初期に高額な費用がかかる点で現実性に乏しい。
これに対して、この実施の形態においては、軸線方向係止部材C7を別部品として必要とせず、部品点数を低減することができるので、材料コスト等を低減することができる。
しかも、摩耗低減・軸線方向係止部材C9は弁体C5側ではなくステータC2側に取り付けられているので、たとえシャフトC3のストローク(弁体C5の移動距離)が長くても、その長さに応じて摩耗低減・軸線方向係止部材C9の筒状部C9aを長くする必要がなく、この点からもステッピングモータ1の材料コストを低減することができる。
また、上述したとおり、摩耗低減・軸線方向係止部材C9が弁体C5側ではなくステータC2側に取り付けられているので、このステッピングモータ1を製造する際には、弁体C5の成形工程においてシャフトC3のみを弁体C5に一体成形すれば十分である。その結果、シャフトC3に加えて摩耗低減部材C6および軸線方向係止部材C7をも一体成形しなければならない従来のステッピングモータ(図39参照)と比べて、弁体C5の成形に要する時間が短くなるため、ステッピングモータ1の製造コストを低減することが可能となる。
さらに、弁体C5にはスカート部C5bが摩耗低減・軸線方向係止部材C9を覆うように形成されているので、バルブを流れる流体が摩耗低減・軸線方向係止部材C9と弁体C5との隙間を通ってステータC2内に進入する事態の発生を抑制することができる。
なお、上述の実施形態においては、被制御体として弁体C5を用いた場合について説明したが、弁体C5以外の被制御体を備えたステッピングモータ1に本発明を適用することもできる。例えば、自動車のアクティブヘッドライト(夜間の自動車事故を未然に防ぐため、交差点やカーブなどでハンドルの切れ角や車速に基づき、反射鏡を左右または上下に動かして光軸が進行方向へ向かうように制御しうるヘッドライト)における反射鏡の連結部材を被制御体として用いてもよい。
また、上述の実施形態においては、弁体C5の回転被拘束部C5aの断面形状としてダブルDカット断面形状を採用した場合について説明したが、弁体C5の回転被拘束部C5aの断面形状が非円形断面形状である限り、弁体C5の回転が拘束されることになるので、どのような断面形状であっても構わない。例えば、円形断面の円周上に突起状断面を1箇所以上に配設した断面形状を弁体C5の回転被拘束部C5aの断面形状として採用することも可能である。
1 ステッピングモータ
21 ヨーク
21b 外周縁
22 ボビン
22a フランジ部
23 コイル(巻線)
25 ピン
25a 端子部
25c 接続部
26 コネクタハウジング
26a 端子設置面
26b 補助ボビン部
100 弁本体(モータ設置部材)
101 設置面
A21 コイル(巻線)
A22 ボビン
A23 ヨーク、第1のヨーク(ヨーク)
A23d 外周縁
A24 ケース
A24b、A26b フランジ
A24e 伝熱面(当接面)
A25、27 ハウジング
A26 放熱手段
A230 第2のヨーク(ヨーク)
B4 ケース
B21 ヨーク(磁極板)
B21b 外周縁
B21c 中空円板部(板状部)
B21d 極歯(磁極部)
B21f 凹状部
B22 ボビン
B23 コイル(巻線)
B41 周壁部(筒状部)
B41a 連結凹部
C2 ステータ
C2a 回転拘束部
C3 シャフト
C5 弁体(被制御体)
C5a 回転被拘束部
C5b スカート部
C9 摩耗低減・軸線方向係止部材
C9a 筒状部
C9b フランジ部
21 ヨーク
21b 外周縁
22 ボビン
22a フランジ部
23 コイル(巻線)
25 ピン
25a 端子部
25c 接続部
26 コネクタハウジング
26a 端子設置面
26b 補助ボビン部
100 弁本体(モータ設置部材)
101 設置面
A21 コイル(巻線)
A22 ボビン
A23 ヨーク、第1のヨーク(ヨーク)
A23d 外周縁
A24 ケース
A24b、A26b フランジ
A24e 伝熱面(当接面)
A25、27 ハウジング
A26 放熱手段
A230 第2のヨーク(ヨーク)
B4 ケース
B21 ヨーク(磁極板)
B21b 外周縁
B21c 中空円板部(板状部)
B21d 極歯(磁極部)
B21f 凹状部
B22 ボビン
B23 コイル(巻線)
B41 周壁部(筒状部)
B41a 連結凹部
C2 ステータ
C2a 回転拘束部
C3 シャフト
C5 弁体(被制御体)
C5a 回転被拘束部
C5b スカート部
C9 摩耗低減・軸線方向係止部材
C9a 筒状部
C9b フランジ部
Claims (13)
- 磁気回路を構成するためのヨークを一体的に保持するボビンと、このボビンの軸線方向の一端部に配置され、上記ボビンに巻回された巻線を外部の導体に接続するためのピンを一体的に保持するコネクタハウジングとを備えたステッピングモータであって、
上記ボビンと上記コネクタハウジングとは、樹脂により一体に形成されていることを特徴とするステッピングモータ。 - 上記ボビンは、上記巻線の巻回位置を上記軸線方向に規制すべく半径方向の外方に突出するフランジ部を有し、
上記コネクタハウジングは、上記ボビンにおける上記軸線方向の一端部に配置された上記フランジ部に隣接し、かつ当該フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置に形成された端子設置面を有し、
上記ピンは、その一方の端部が上記端子設置面から突出して、上記巻線の端部を接続する端子部となっているとともに、当該端子部が上記端子設置面に近接すべく折り倒されることにより、上記巻線の接続部を含む上記端子部の全体が上記フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となるように構成されており、
上記端子設置面と、この端子設置面に隣接する上記フランジ部との間には、上記端子設置面に対して半径方向の内方の位置に形成され、上記端子部に接続される巻線が巻回可能な補助ボビン部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ。 - 上記ボビンは、上記巻線の巻回位置を上記軸線方向に規制すべく半径方向の外方に突出するフランジ部を有し、
上記コネクタハウジングは、上記ボビンにおける上記軸線方向の一端部に配置された上記フランジ部に隣接し、かつ当該フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置に形成された端子設置面を有し、
上記ピンは、その一方の端部が上記端子設置面から突出して、上記巻線の端部を接続する端子部となっているとともに、当該端子部における上記巻線の接続部を含む上端が上記フランジ部の外周縁に対して半径方向の内方の位置となるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ。 - 上記端子設置面と、この端子設置面に隣接する上記フランジ部との間には、上記端子設置面に対して半径方向の内方の位置に形成され、上記端子部に接続される巻線が巻回可能な補助ボビン部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載のステッピングモータ。
- 請求項1〜4の何れかに記載のステッピングモータの製造方法であって、上記ボビンと上記コネクタハウジングとを連続して供給される樹脂により一体に成形することを特徴とするステッピングモータの製造方法。
- 請求項1〜4の何れかに記載のステッピングモータの製造方法であって、上記ボビンを樹脂成形した後に、当該ボビンと一体となるように上記コネクタハウジングを樹脂成形することを特徴とするステッピングモータの製造方法。
- 請求項1〜4の何れかに記載のステッピングモータの製造方法であって、上記コネクタハウジングを樹脂成形した後に、当該コネクタハウジングと一体となるように上記ボビンを樹脂成形することを特徴とするステッピングモータの製造方法。
- 巻線が巻回されたボビンと、このボビンの内周面から当該ボビンの軸線方向の端面に沿うように設けられる上記ヨークと、このヨーク、上記ボビンおよび上記巻線の外周側を囲むように筒状に形成され、上記ヨークの外周縁に密接し当該ヨークとともに磁気回路を構成するケースを備えてなり、
上記ケースには、軸線方向の一端部に、モータ設置部材に当接した状態で当該モータ設置部材に連結されるフランジが設けられていることを特徴とするステッピングモータ。 - 上記巻線が巻回されたボビン、上記ヨークおよび上記ケースは、上記フランジにおける上記モータ設置部材との当接面を露出させた状態で、樹脂により一体的に連結されていることを特徴とする請求項8に記載のステッピングモータ。
- 巻線が巻回されたボビンと、このボビンを囲むように設けられるヨークと、一端部が上記ヨークに密接し、他端部にはモータ設置部材に当接した状態で当該モータ設置部材に連結されるフランジが設けられている放熱手段を備えてなり、
上記巻線が巻回されたボビン、上記ヨークおよび上記放熱手段は、上記フランジにおける上記モータ設置部材との当接面を露出させた状態で、樹脂により一体的に連結されていることを特徴とするステッピングモータ。 - 巻線が巻回されたボビンの内周面に沿って配置される磁極部および上記ボビンの軸線方向の端面に沿って配置される板状部を有する磁性材製のヨークと、このヨークにおける上記板状部を内方に配した状態で当該板状部の外周縁に嵌合する筒状部を有し、上記ヨークとともに磁気回路の一部を構成する磁性材製のケースとを備えたステッピングモータであって、
上記板状部の外周縁には、当該外周縁に対して窪んだ形状の凹状部を設け、
上記筒状部には、上記板状部の外周縁に嵌合した状態で上記凹状部に没入させてなる連結凹部を設けていることを特徴とするステッピングモータ。 - ステータを有し、
上記ステータにロータを回転自在に挿設し、
上記ロータにシャフトをその軸線方向に進退自在に螺合させ、
上記シャフトの先端に被制御体を取り付け、
上記被制御体に非円形断面形状の回転被拘束部を形成するとともに、この回転被拘束部に嵌合する形で上記ステータに回転拘束部を形成したステッピングモータにおいて、
上記ステータの回転拘束部にフランジ付き筒状の摩耗低減・軸線方向係止部材を装着して、上記被制御体の回転被拘束部が当該摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部に対して摺動するとともに、上記被制御体が当該摩耗低減・軸線方向係止部材のフランジ部に当接して上記シャフトの後退動作を止めるようにしたことを特徴とするステッピングモータ。 - 上記被制御体に筒状のスカート部を形成して少なくとも上記摩耗低減・軸線方向係止部材の周囲を覆うようにしたことを特徴とする請求項12に記載のステッピングモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004128140A JP2005312233A (ja) | 2004-04-23 | 2004-04-23 | ステッピングモータおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004128140A JP2005312233A (ja) | 2004-04-23 | 2004-04-23 | ステッピングモータおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005312233A true JP2005312233A (ja) | 2005-11-04 |
Family
ID=35440360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004128140A Pending JP2005312233A (ja) | 2004-04-23 | 2004-04-23 | ステッピングモータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005312233A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007195280A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 2極vrソレノイド有限角モータ構造 |
JP2008278741A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Nidec Sankyo Corp | コイル部材、モータ、及び、コイル部材の製造方法 |
JP2020522974A (ja) * | 2017-06-08 | 2020-07-30 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | 密に一体成形されたハウジング部分を備えた電気機器用のハウジング |
-
2004
- 2004-04-23 JP JP2004128140A patent/JP2005312233A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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