JP2006280039A - ステッピングモータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、射出成形ゲート跡の出っ張りによる作動不具合を防止することができるステッピングモータを提供する。
【解決手段】 ステッピングモータ１００は、射出成形により成形され、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネット１と、ロータマグネット１を支持している軸２と、ロータマグネット１を包囲するように配され、内ヨーク２１，３１を接合して配置された一対のステータ２０，３０と、軸を２回転自在に支持するディスク状の一対の軸受１１，１２と備え、ロータマグネット１は、その軸方向の中央部に設けられた所定の深さＤ１の略円環状の溝部１ａと、溝部１ａ内に配置されたロータマグネット１の射出成形ゲート跡１ｂとを備え、溝部１ａの所定の深さＤ１は射出成形ゲート跡の高さＤ２より深い。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ステッピングモータ及びその製造方法に関し、特に、ステータ内で回転するロータマグネットを備えるステッピングモータ及びその製造方法に関する。

従来のステッピングモータは、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネットと、ロータマグネットを一体に支持しているステンレス等の非磁性材料からなる軸と、ロータマグネットを包囲するように配された一対のステータと、軸を回転自在に支持するディスク状の一対の軸受とを備える。

一対のステータの各々は、極歯が周方向に一定間隔で互い違いに入り組んだ内ヨーク及び外ヨークの組と、これらの極歯に外嵌されたボビンと、ボビンに巻回された励磁コイルとを備える。

外ヨークは、内ヨークをロータマグネットと同軸になるように保持する。内ヨーク及び外ヨークは、それらの極歯がロータマグネットの周面に所定のギャップで対向するようにサイズが設定されている。

上記構成において、励磁コイルが通電されると、内ヨークと、外ヨークとが励磁されて、各極歯に誘磁され、ロータマグネットの着磁極が各極歯に対して反発又は吸引してトルクが発生する。結果として、ロータマグネットが励磁コイルの通電に従って回転駆動し、軸から外部に駆動力が伝達される。

上記従来のステッピングモータにおいて、ロータマグネットは射出成形により成形され、ロータマグネットの周面の一部に設けられた凹部内にロータマグネットの射出成形ゲート跡が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
実開平６−１７３８２号公報

しかしながら、上記従来のステッピングモータは、ロータマグネットの周面の一部に射出成形ゲート跡を配置するための凹部を設けているので、ロータマグネットの磁束密度に偏りが生じ、ディテントトルクや振動が増大する。

また、ロータマグネットの周面の一部に凹部を設けて射出成形ゲート跡を配置しているが、凹部の深さが十分でない場合は、射出成形ゲート跡が周面から出っ張り、ステッピングモータの作動不具合が生じる。

本発明の目的は、射出成形ゲート跡の出っ張りによる作動不具合を防止することができるステッピングモータ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のステッピングモータは、射出成形により成形され、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネットと、前記ロータマグネットを支持している軸と、前記ロータマグネットを包囲するように配され、内ヨークを接合して配置された一対のステータと、前記軸を回転自在に支持するディスク状の一対の軸受と備えるステッピングモータにおいて、前記ロータマグネットは、その軸方向の中央部に設けられた所定の深さの略円環状の溝部と、前記溝部内に配置された前記ロータマグネットの射出成形ゲート跡とを備え、前記溝部の所定の深さは前記射出成形ゲート跡の高さより深いことを特徴とする。

請求項２記載のステッピングモータは、請求項１記載のステッピングモータにおいて、前記溝部は、前記内ヨークの接合部と対向するように配置されることを特徴とする。

請求項３記載のステッピングモータは、請求項１又は２記載のステッピングモータにおいて、前記溝部は、底部と、前記底部の両側に形成され、前記底部に向かって傾斜した２つの法面とからなることを特徴とする。

請求項４記載のステッピングモータは、請求項３記載のステッピングモータにおいて、前記底部の幅は、前記射出成形ゲート跡の幅より大きいことを特徴とする。

請求項５記載のステッピングモータは、請求項３又は４記載のステッピングモータにおいて、前記溝部は、前記底部の深さが均一であることを特徴とする。

請求項６記載のステッピングモータの製造方法は、射出成形により成形され、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネットと、前記ロータマグネットを支持している軸と、前記ロータマグネットを包囲するように配され、内ヨークを接合して配置された一対のステータと、前記軸を回転自在に支持するディスク状の一対の軸受と備えるステッピングモータの製造方法において、軸方向の中央部に射出成形ゲート跡が配置されるように前記ロータマグネットを射出成形により成形する射出成形ステップと、前記成形されたロータマグネットの軸方向の中央部に所定の深さの略円環状の溝部を研削加工により形成する研削加工ステップとを備えることを特徴とする。

請求項１記載のステッピングモータによれば、ロータマグネットの軸方向の中央部に設けられた略円環状の溝部の所定の深さは、溝部内に配置されたロータマグネットの射出成形ゲート跡の高さより深いので、射出成形ゲート跡がロータマグネットの周面から出っ張るのを防止し、もって射出成形ゲート跡の出っ張りによる作動不具合を防止することができる。

請求項２記載のステッピングモータによれば、溝部は、内ヨークの接合部と対向するように配置されるので、トルクが低下することなく、複数のステータ間の磁気的干渉を防止することができる。

請求項３記載のステッピングモータによれば、溝部は、底部と、底部の両側に形成され、底部に向かって傾斜した２つの法面とからなるので、ロータマグネットの磁力変化を緩やかにすることができると共に、射出口を細くした円錐形の射出成形ゲートが溝部の側面に干渉することなく、射出成形ゲート跡を所定の深さの底面に配置する加工を容易に行うことができる。

請求項４記載のステッピングモータによれば、溝部の底部の幅は、射出成形ゲート跡の幅より大きいので、射出成形ゲート跡を安定してロータマグネットの周面から出っ張らないように配置し、もって、射出成形ゲート跡による磁力のバラツキを軽減することができる。

請求項５記載のステッピングモータによれば、溝部は、底部の深さが均一であるので、ロータマグネットの磁束密度の偏りを改善し、ディテントトルクや振動を低減することができる。

請求項６記載のステッピングモータの製造方法によれば、軸方向の中央部に射出成形ゲート跡が配置されるようにロータマグネットを射出成形により成形し、成形されたロータマグネットの軸方向の中央部に所定の深さの略円環状の溝部を研削加工により形成するので、ロータマグネットの射出成形ゲート跡を除去し、もって射出成形ゲート跡の出っ張りによる作動不具合を防止することができる。また、射出成形ゲート跡による磁力のバラツキやゲート口周辺の充填密度のバラツキを低減することができる。また、射出成形ゲート跡がロータマグネットの軸方向の中央部に配置されるので、射出成形においてマグネット材料を均一に充填することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータの展開図である。

本発明の実施の形態に係るステッピングモータ１００は、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネット１と、ロータマグネット１を一体に支持しているステンレス等の非磁性材料からなる軸２と、ロータマグネットを包囲するように配された一対のステータ２０，３０と、軸２を回転自在に支持すると共に後述する外ヨーク２２，３２に固着されるディスク状の一対の焼結含油軸受１１，１２とを備える。

ロータマグネット１は、その軸方向の中央部に所定の深さの溝部１ａを有する。ロータマグネット１は、射出成形により成形され、溝部１ａ内にロータマグネット１の射出成形ゲート跡１ｂが配置されている。

ステータ２０，３０は、同一構造であるので、ステータ２０に着目してその構成を説明する。ステータ３０の構成要素には、ステータ２０の対応する構成要素の符号に１０をプラスした符号を付している。

ステータ２０は、極歯が周方向に一定間隔で互い違いに入り組んだ内ヨーク２１及び外ヨーク２２の組と、これらの極歯に外嵌されたボビン２３と、ボビン２３に巻回された励磁コイル２４とを備える。

ボビン２３は、励磁コイル２４が巻回された円筒状の胴部を有し、ボビン２３の一端にツバ２３ａが、ボビン２３の他端にツバ２３ｂが円筒状の胴部と一体に形成されている。ボビン２３は、また、ツバ２３ｂに、円筒状の胴部と重ならないようにツバ２３ｂに対して略直角に形成され、端子を保持する端子部２３ｃを有する。

内ヨーク２１は、軟磁性材からなり、ロータマグネット１を貫通させるために、その中央部に円形の孔を有し、その孔の円周に沿って交互に配設された複数（５本）の極歯２１ａを有している。また、内ヨーク２１は、ツバ２３ａの端面を覆うリング状部２１ｂを備え、このリング状部２１ｂから上記複数の極歯２１ａが略直角に折り曲げられて、ボビン２３の円筒状の胴部の内周面に対向するように露出する。また、内ヨーク２１は、断面矩形の突出部２１ｃを備え、当該突出部２１ｃは外ヨーク２２の切り出し口２２ｃに収容される。

外ヨーク２２も、内ヨーク２１と同様に、軟磁性材からなり、切り出し口２２ｃを備えた中空円筒状に形成され、その一端が開口されており、その他端には貫通孔が設けられ、その貫通孔の円周に沿って交互に配設された複数（５本）の極歯２２ａを有している。また、外ヨーク２２は、ツバ２３ｂの端面を覆うリング状部２２ｂを備え、このリング状部２２ｂから上記複数の極歯２２ａが略直角に折り曲げられて、ボビン２３の円筒状の胴部の内周面に対向するように露出する。外ヨーク２２は、内ヨーク２１、及びボビン２３を内部に収容し、励磁コイル２４の外周を覆う。外ヨーク２２と３２は、接着、溶接等の方法により開口端同士を連結する。このとき、図２及び図３に示すように、リング状部２１ｂと３１ｂは接合部１３において当接する。

極歯２１ａ及び極歯２２ａは、周方向に一定間隔を保持しつつ互いに違いに入り込んで対向する。また、極歯２１ａ及び極歯２２ａは、それらの先端方向に向けて徐々に極歯の幅が細くなるように構成されている。極歯２１ａ及び極歯２２ａの数は５本に限定されるものではない。

外ヨーク２２，３２は、内ヨーク２１，３１をロータマグネット１と同軸になるように保持する。内ヨーク２１，３１及び外ヨーク２２，３２は、図４に示すように、それらの極歯２１ａ、３１ａ、２２ａ及び３２ａがロータマグネット１の周面に所定のギャップＧで対向するようにサイズが設定されている。

上記構成において、励磁コイル２４及び３４が通電されると、内ヨーク２１及び３１と、外ヨーク２２及び３２とが励磁されて、各極歯２１ａ，３１ａ，２２ａ及び３２ａに誘磁され、ロータマグネット１の着磁極が各極歯２１ａ，３１ａ，２２ａ及び３２ａに対して反発又は吸引してトルクが発生する。結果として、ロータマグネット１が励磁コイル２４及び３４の通電に従って回転駆動し、軸２から外部に駆動力が伝達される。

図５に示すように、ロータマグネット１の溝部１ａは、円環状であり、深さＤ１、幅Ｗ１の底部と、底部の両側に形成され、底部に向かって傾斜した２つの法面とからなる。溝部１ａの深さＤ１は、ギャップＧの２倍の深さである。溝部１ａは、深さが均一である。これにより、ロータマグネットの磁束密度の偏りを改善し、ディテントトルクや振動を低減することができる。

２つの法面の半径方向外側から見た投影長さＳ１，Ｓ２は、底部の深さＤ１と略一致し、２つの法面の傾斜角度θ１，θ２は約４５°である。溝部１ａの開口部の幅は、Ｗ１＋Ｓ１＋Ｓ２であり、底部の幅Ｗ１より広い。これにより、ロータマグネットの磁力変化を緩やかにすることができると共に、射出口を細くした円錐形の射出成形ゲート（不図示）が溝部１ａの側面に干渉することなく、射出成形ゲート跡を所定の深さの底面に配置する加工を容易に行うことができる。

溝部１ａは、トルクに寄与しない内ヨーク２１及び３１の接合部１３と対向するように配置される。これにより、トルクが低下することなく、複数のステータ間の磁気的干渉を防止することができる。

ロータマグネット１の射出成形ゲート跡１ｂは、溝部１ａ内に配置され、高さがＤ２、幅がＴ１である。溝部１ａの深さＤ１は、射出成形ゲート跡１ｂの高さＤ２より深い。これにより、射出成形ゲート跡１ｂがロータマグネット１の周面から出っ張るのを防止し、もって射出成形ゲート跡の出っ張りによる作動不具合を防止することができる。

溝部１ａの底部の幅Ｗ１は、射出成形ゲート跡１ｂの幅Ｔ１より大きい。これにより、射出成形ゲート跡１ｂを安定してロータマグネット１の周面から出っ張らないように配置し、もって、射出成形ゲート跡による磁力のバラツキを軽減することができる。

図６及び図７は、本発明の第２の実施の形態に係るロータマグネットの製造方法を説明する図である。

本発明の第２の実施の形態に係るロータマグネット１４は、軸方向の中央部に射出成形ゲート跡１４ｂが配置されるようにロータマグネット１４を射出成形により成形する射出成形ステップ（図６）と、成形されたロータマグネット１４の軸方向の中央部に所定の深さの略円環状の溝部１４ａを研削加工により形成する研削加工ステップ（図７）とを実行することにより製造される。

図６において、まず、円筒状のロータマグネット１４が射出成形により成形される。ロータマグネット１４の軸方向の中央部に、ロータマグネット１４の射出成形ゲート跡１４ｂが配置されている。これにより、射出成形においてマグネット材料を均一に充填することができる。射出成形ゲート跡１４ｂは、幅がＴ２である。

次に、図７に示すように、ロータマグネット１４の軸方向の中央部に、所定の深さの溝部１４ａが研削加工により形成される。これにより、ロータマグネットの射出成形ゲート跡１４ｂを除去し、もって射出成形ゲート跡の出っ張りによる作動不具合を防止することができる。また、射出成形ゲート跡による磁力のバラツキやゲート口周辺の充填密度のバラツキを低減することができる。

溝部１４ａは、円環状であり、深さＤ２、幅Ｗ２の底部と、底部の両側に形成され、底部に向かって傾斜した２つの法面とからなる。溝部１４ａの深さＤ２は、ギャップＧの２倍の深さである。溝部１４ａは、深さが均一である。これにより、ロータマグネットの磁束密度の偏りを改善し、ディテントトルクや振動を低減することができる。

２つの法面の半径方向外側から見た投影長さＳ３，Ｓ４は、底部の深さＤ２と略一致し、２つの法面の傾斜角度θ１，θ２は約４５°である。溝部１ａの開口部の幅は、Ｗ２＋Ｓ３＋Ｓ４であり、底部の幅Ｗ２より広い。これにより、ロータマグネットの磁力変化を緩やかにすることができる。

溝部１４ａは、トルクに寄与しない内ヨーク２１及び３１の接合部１３と対向するように配置される。これにより、トルクが低下することなく、複数のステータ間の磁気的干渉を防止することができる。

溝部１４ａの底部の幅Ｗ２は、射出成形ゲート跡１４ｂの幅Ｔ２より大きい。これにより、射出成形ゲート跡１４ｂを確実に除去することができる。

本発明の実施の形態に係るステッピングモータの展開図である。 図１におけるロータマグネット及び内ヨークの側面図である。 図１におけるロータマグネット及び内ヨークの側面図である。 図１におけるロータマグネット及び内ヨークの側面図である。 図１におけるロータマグネットの側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るロータマグネットの製造方法を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係るロータマグネットの製造方法を説明する図である。

符号の説明

１ ロータマグネット
１ａ 溝部
１ｂ 射出成形ゲート跡
２ 軸
１１，１２ 焼結含油軸受
２０，３０ ステータ
２１，３１ 内ヨーク
２２，３２ 外ヨーク
２３，３３ ボビン
２４，３４ 励磁コイル

Claims (6)

1. 射出成形により成形され、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネットと、前記ロータマグネットを支持している軸と、前記ロータマグネットを包囲するように配され、内ヨークを接合して配置された一対のステータと、前記軸を回転自在に支持するディスク状の一対の軸受と備えるステッピングモータにおいて、
   前記ロータマグネットは、その軸方向の中央部に設けられた所定の深さの略円環状の溝部と、前記溝部内に配置された前記ロータマグネットの射出成形ゲート跡とを備え、前記溝部の所定の深さは前記射出成形ゲート跡の高さより深いことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記溝部は、前記内ヨークの接合部と対向するように配置されることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
3. 前記溝部は、底部と、前記底部の両側に形成され、前記底部に向かって傾斜した２つの法面とからなることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
4. 前記底部の幅は、前記射出成形ゲート跡の幅より大きいことを特徴とする請求項３記載のステッピングモータ。
5. 前記溝部は、前記底面の深さが均一であることを特徴とする請求項３又は４記載のステッピングモータ。
6. 射出成形により成形され、周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネットと、前記ロータマグネットを支持している軸と、前記ロータマグネットを包囲するように配され、内ヨークを接合して配置された一対のステータと、前記軸を回転自在に支持するディスク状の一対の軸受と備えるステッピングモータの製造方法において、
   軸方向の中央部に射出成形ゲート跡が配置されるように前記ロータマグネットを射出成形により成形する射出成形ステップと、
   前記成形されたロータマグネットの軸方向の中央部に所定の深さの略円環状の溝部を研削加工により形成する研削加工ステップとを備えることを特徴とする製造方法。

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