JP2007097367A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】更なる小型化を可能にしたステッピングモータを提供する。
【解決手段】このステッピングモータ１は、一対のステータ７Ａ，７Ｂがロータ５を軸線Ｌ方向で挟むように構成されており、筐体２５の径を小さくできる利点を有する。さらに、このステッピングモータ１は、筐体２５の両端部２５ａ，２５ｂが開放されて、筐体２５の開放端部２５ａ，２５ｂからスリーブ３１，３３が露出するような構成を有しているので、筐体２５の内部空間を軸線Ｌ方向に拡大することができる。従って、同サイズのステッピングモータであっても、筐体２５の内部のコイル９Ａ，９Ｂやロータ５を軸線Ｌ方向に大型化することができるので、サイズを維持したままで出力アップを図ることができる。さらに、ステータ７Ａ，７Ｂの一部をなすスリーブ３１，３３が軸受機能を有しているので、部品点数の削減を可能にし、ステッピングモータの組立作業性を良好にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用されるＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００３−００９４９７号公報がある。この公報に記載されたステッピングモータは、筐体に固定された軸受と、軸受により支持されたシャフト（回転軸）の外周でＮ極及びＳ極が交互に着磁されたロータと、シャフトの軸線方向でロータを挟むように配置された一対の磁極ユニット（ステータ）とを備えている。また、この磁極ユニットは、シャフトの軸線方向でマグネットを挟み込むような位置関係で並設されたコイルと、各コイルを収容する一対のヨークとで構成されている。また、ボビンに巻かれたコイルは、内ヨークと外ヨークとボスとで包囲されている。このような配置関係を有するステッピングモータは、所望のトルクが必要なカメラのレンズ駆動などに適し、筐体の小径化を可能にしている。

特開２００３−００９４９７号公報

前述した従来のステッピングモータでは、ロータや磁極ユニットが筐体内に封入されており、筐体の両端部には、軸受が固定された蓋が設けられている。しかしながら、一対のステータでロータを挟むように構成されたモータは、小型化を図る上で筐体の径を小さくできる利点はあるが、出力を維持した状態でモータをさらに小型化させ難いといった問題点がある。

本発明は、特に、更なる小型化を可能にしたステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明に係るステッピングモータは、回転軸に固定されてＮ極とＳ極とが交互に着磁されてなるロータと、回転軸の軸線方向においてロータに並設して設けられたコイルが櫛歯状内側ヨークのベース部と櫛歯状外側ヨークのベース部とで挟まれるように収容されてなる一対のステータと、が筐体内に配置されたステッピングモータにおいて、回転軸が貫通して回転軸の軸受をなすスリーブは、磁性体により形成されると共に、磁性体からなる内側ヨークのベース部に設けられた貫通孔内及び磁性体からなる外側ヨークのベース部に設けられた貫通孔内に挿入されて、内側ヨークのベース部及び外側ヨークのベース部に固定され、筐体の軸線方向における両端部で露出したことを特徴とする。

このステッピングモータは、一対のステータがロータを軸線方向で挟むように構成されており、筐体の径を小さくできる利点を有する。さらに、このステッピングモータは、筐体の両端部が開放されて、筐体の開放端部からスリーブが露出するような構成を有しているので、筐体の内部空間を軸線方向に拡大することができる。従って、同サイズのステッピングモータであっても、筐体内部のコイルやロータを軸線方向に大型化することができるので、サイズを維持したままで出力アップを図ることができる。このような両端開放型の筐体を採用することは、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される小型のＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータの更なる小型化に極めて有効である。さらに、ステータの一部をなすスリーブが軸受機能を有しているので、部品点数の削減を可能にし、小型化されたステッピングモータの組立作業性を良好にし、組立て精度を向上させることができる。

また、スリーブの端部には、筒状のスリーブ本体の端部でフランジ状に形成された軸受部が設けられ、軸受部が筐体の両端部で露出していると好適である。この構成は、スリーブに軸受機能とヨーク機能とを両立させる上で適している。この構成は、筒状のスリーブ本体でヨーク機能を達成させ、フランジ状の部分で軸受機能を達成させることができる。

また、スリーブよって軸支される回転軸は、非磁性体により形成されていると好適である。スリーブが軸受機能を有しているので、スリーブから回転軸に向かって多大の漏れ磁束が発生する虞があるので、回転軸は、透磁率が低ければ低い程、本発明のステッピングモータに最適であると言える。

本発明のステッピングモータは、更なる小型化を可能にしている。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、ステッピングモータ１の筐体２５は、円筒形状であり、その外径が約４ｍｍ、全長が約５〜９ｍｍであって小型化が図られており、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される。このステッピングモータ１は、Ｎ極とＳ極とが周方向に等間隔で交互に着磁された永久磁石からなるロータ５を有し、回転軸３にロータ５が固定されている。そして、回転軸３の軸線Ｌ方向において、ロータ５の前後には一対のステータ７Ａ，７Ｂが配置されている。

さらに、回転軸３を突き通したワッシャ４ａ，４ｂが、ロータ５の一端面と前側のステータ７Ａの内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａとの間、及びロータ５の他端面と後側のステータ７Ｂの内側ヨーク１５Ｂのベース部１６Ｂとの間に配置されている。

前側のステータ７Ａは、コイル９Ａと、コイル９Ａを収容するヨーク１１Ａとで構成される。ヨーク１１Ａは、鉄からなる外側ヨーク１３Ａ及び内側ヨーク１５Ａを有し、外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとは、回転軸３を回転可能に支持するためのスリーブ３１を介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ａは、十文字板状のベース部１４Ａの縁部から軸線方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１７Ａを有し、内側ヨーク１５Ａは、十文字板状のベース部１６Ａの縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１９Ａを有している。

そして、外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａ及び内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａは、軸線Ｌ方向におけるコイル９Ａの外側及び内側に平行にそれぞれ配置され、磁極歯１７Ａと磁極歯１９Ａとは、ロータ５を包囲するように略同一円周上で交互に配置されている。このような構成のモータ１では、軸線Ｌ方向においてコイル９Ａとロータ５と並設させているので、ステッピングモータ１の筐体２５の外径を小さくすることが可能になる。

さらに、筐体２５から露出する端子ユニット２１Ａの樹脂製ブロック部２２Ａには端子２３Ａが設けられ、各端子２３Ａには、コイル９Ａから飛び出した巻線９ａがそれぞれ巻き付けられ、各端子２３Ａに巻線９ａがハンダ付けされる。また、コイル９Ａは、端子ユニット２１Ａのブロック部２２Ａに一体的に形成された樹脂製のボビン２０Ａによって保持されている。従って、端子ユニット２１Ａの端子２３Ａを介してコイル９Ａに外部電源から電流を供給することができる。

次に、ステータ７Ｂの構成は、ステータ７Ａの構成と同様であるため、ステータ７Ｂについては簡単に説明する。後側のステータ７Ｂは、コイル９Ｂと、コイル９Ｂを収容するヨーク１１Ｂとで構成される。ヨーク１１Ｂは、鉄からなる外側ヨーク１３Ｂ及び内側ヨーク１５Ｂを有し、外側ヨーク１３Ｂと内側ヨーク１５Ｂとは、スリーブ３３を介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ｂ及び内側ヨーク１５Ｂは、十文字板状のベース部１４Ｂ及びベース部１６Ｂの縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１７Ｂ及び４本の磁極歯１９Ｂを有している。

さらに、筐体２５から露出する端子ユニット２１Ｂの樹脂製ブロック部２２Ｂには、２本の端子２３Ｂが設けられ、各端子２３Ｂには、コイル９Ｂから飛び出した巻線９ｂが固定されている。コイル９Ｂは、端子ユニット２１Ｂのブロック部２２Ｂに一体的に形成された樹脂製のボビン２０Ｂによって保持されている。

このように構成された前後一対のステータ７Ａ，７Ｂにおいて、磁極歯１７Ａ，１９Ａ，１７Ｂ，１９Ｂは、ロータ５の外周面に対向するように配置され、ステータ７Ａの磁極歯１７Ａとステータ７Ｂの磁極歯１７Ｂとは、軸線L方向に一致しておらず、所定角度だけずれている。ステータ７Ａの磁極歯１９Ａとステータ７Ｂの磁極歯１９Ｂも所定角度だけずれている。そして、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂの端子２３Ａ，２３Ｂを介してコイル９Ａ，９Ｂへ流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ５をステップ状に回転し、それに伴い、回転軸３もステップ状に回転する。

さらに、ステッピングモータ１は、一対のステータ７Ａ，７Ｂ及びロータ５を収容するための非磁性の筐体２５を有している。この筐体２５が、ステンレス材によって断面Ｃ字状に形成される結果、筐体２５は、軸線Ｌ方向に延在する離間部分２５ｃを有する。筐体２５に離間部分２５ｃが形成されている理由は、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂのブロック部２２Ａ，２２Ｂを外部に露出させるためと、ステッピングモータ１の組立時に、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂを筐体２５の開放端部２５ａ，２５ｂから軸線Ｌ方向に挿入させ易くするためと、周方向における端子ユニット２１Ａ，２１Ｂの位置決めを可能にするためである。

さらに、筐体２５を断面Ｃ字状に形成した結果、筐体２５は、軸線Ｌ方向における両端部２５ａ，２５ｂで開放され、筐体２５の開放端部２５ａ，２５ｂから外側ヨーク１３Ａ，１３Ｂのベース部１４Ａ，１４Ｂが露出している。このような両端開放型の筐体２５を採用することで、筐体２５の内部空間を軸線Ｌ方向に拡大することができる。従って、同サイズのモータであっても、筐体２５内部のコイル９Ａ，９Ｂやロータ５を軸線Ｌ方向に大型化することができるので、サイズを維持したままで出力アップを図ることができる。このことは、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される小型のＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータの更なる小型化に極めて有効である。

さらに、非磁性体からなる筐体２５の各端部には２個のコ字状切欠き部Ｓが設けられ、各切欠き部Ｓは、外側ヨーク１３Ａ，１３Ｂの磁極歯１７Ａ，１７Ｂの一部が露出するように筐体２５に形成されている。このような切欠き部Ｓの採用により、磁極歯１７Ａ，１７Ｂを確認しながら、切欠き部Ｓから溶接を施すことができ、筐体２５と外側ヨーク１３Ａ，１３Ｂの磁極歯１７Ａ，１７Ｂとを容易に接合させることができる。従って、ステッピングモータ１の組立の確実性や作業性の向上を図ることができる。

さらに、回転軸３はスリーブ３１によって回転自在に保持され、このスリーブ３１は、磁性体により形成されている。このスリーブ３１は、円筒状をなすスリーブ本体３１ａを有し、このスリーブ本体３１ａは、磁性体からなる内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａに設けられた貫通孔１６ａ、磁性体からなる外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａに設けられた貫通孔１４ａ及び樹脂からなるボビン２０Ａの貫通孔２０ａ内に挿入されている。そして、スリーブ本体３１ａは、内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａ及び外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａに溶接やカシメ等の手段により固定されている。

また、ステータ７Ａの一部をなすスリーブ３１の端部には、スリーブ本体３１ａの端部でフランジ状に形成された軸受部３１ｂが設けられ、軸受部３１ｂが筐体２５の軸線Ｌ方向における開放端部２５ａ，２５ｂで露出している。これは、スリーブ３１に軸受機能とヨーク機能とを両立させる上で適した構成である。すなわち、筒状のスリーブ本体３１ａでヨーク機能を達成させ、フランジ状の部分３１ｂで軸受機能を達成させている。このように、ヨーク１１Ａの一部をなすスリーブ３１が軸受機能を有しているので、部品点数の削減を可能にし、小型化されたステッピングモータの組立て作業性を良好にし、組立て精度を向上させることができる。

このスリーブ３１は、回転軸３に対する摺動性を兼ね備える必要があるので、純鉄の表面に潤滑性の優れたメッキが施されたものが利用される。このようなスリーブ３１の採用により、筐体２５の両端部２５ａ，２５ｂには、軸受を固定させるための蓋部を必要とせず、筐体２５の内部空間を軸線Ｌ方向に容易に拡大することができる。

さらに、図３に示すように、磁性体からなるスリーブ３１は、磁気回路の一部をなすと共に、回転軸３に対する軸受機能を有しているので、スリーブ３１から回転軸３に向かって多大の漏れ磁束が発生する虞がある（破線矢印Ｃ参照）。そこで、回転軸３は、非磁性体により形成されている。そして、この回転軸３は、透磁率が低ければ低いほど効果的である。例えば、回転軸３の材質としては、鉄−クロム−ニッケル系、あるいは鉄−クロム−ニッケル−マンガン系であって、透磁率が１.０１以下のステンレスが最適である。

なお、ステータ７Ｂ側のスリーブ３３は、内側ヨーク１５Ｂのベース部１６Ｂに設けられた貫通孔１６ｂ、磁性体からなる外側ヨーク１３Ｂのベース部１４Ｂに設けられた貫通孔１４ｂ及び樹脂からなるボビン２０Ｂの貫通孔２０ｂ内に挿入されているスリーブ本体３３ａと、フランジ状の軸受部３３ｂとを有しており、ステータ７Ａ側のスリーブ３１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示したステッピングモータの断面図である。 ステッピングモータの要部拡大断面図である。

符号の説明

１…ステッピングモータ、３…回転軸、５…ロータ、７Ａ，７Ｂ…ステータ、９Ａ，９Ｂ…コイル、１３Ａ，１３Ｂ…外側ヨーク、１４Ａ，１４Ｂ…外側ヨークのベース部、１５Ａ，１５Ｂ…内側ヨーク、１６Ａ，１６Ｂ…内側ヨークのベース部、１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ…貫通孔、２５…筐体、２５ａ，２５ｂ…筐体の端部、３１，３３…スリーブ、３１ａ，３３ａ…スリーブ本体、３１ｂ，３３ｂ…軸受部、Ｌ…軸線。

Claims (3)

1. 回転軸に固定されてＮ極とＳ極とが交互に着磁されてなるロータと、前記回転軸の軸線方向において前記ロータに並設して設けられたコイルが櫛歯状内側ヨークのベース部と櫛歯状外側ヨークのベース部とで挟まれるように収容されてなる一対のステータと、が筐体内に配置されたステッピングモータにおいて、
   前記回転軸が貫通して前記回転軸の軸受をなすスリーブは、
   磁性体により形成されると共に、磁性体からなる前記内側ヨークの前記ベース部に設けられた貫通孔内及び磁性体からなる前記外側ヨークの前記ベース部に設けられた貫通孔内に挿入されて、前記内側ヨークの前記ベース部及び前記外側ヨークの前記ベース部に固定され、前記筐体の前記軸線方向における両端部で露出したことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記スリーブの端部には、筒状のスリーブ本体の端部でフランジ状に形成された軸受部が設けられ、前記軸受部が前記筐体の前記両端部で露出してい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. 前記スリーブよって軸支される前記回転軸は、非磁性体により形成されてい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。

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