JP2007221926A - モータ装置、及びコイル装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルのヨークへの装着と、コイル端末の外部接続端子への取り付けを同一工程で行うこと。
【解決手段】 ヨーク４０に一体的に外部接続端子４３をプレス加工などにて形成し、ヨーク４０に直接コイル巻線を巻き付けコイル５０を形成しつつ、コイル巻線の端末５１を外部接続端子４３に接続する。外部接続端子４３の表面には端子絶縁部材５３が設けられている。外部接続端子４３の湾曲部においては端子絶縁部材５３にガイド溝５５が形成されており、端末５１はガイド溝５５によって案内される。コイル５０が装着されたヨーク４０からなる２つの同一部材を、ヨーク４０の軸線方向に接続する際にはこれらを周方向にずらし、外部接続端子４３同士の干渉を防止する。この部材の組み立て手順は、外部接続端子４３が一体形成されたヨーク４０にコイル５０を装着し、引き続き外部接続端子４３に端末５１を取り付ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータ装置、及びコイル装着方法に関し、例えば、円筒型ステッピングモータに関する。

ステッピングモータは、例えば、カメラの光学系を駆動する自動焦点調節機構などで広く利用されており、ボビンにコイルを巻装したクローポール式のものが多用されている。
このステッピングモータは、回転可能に支持されたロータと、複数の磁極歯を有するヨーク及び樹脂製のボビンに巻き付けられたコイルを有するステータとを備えており、ボビンには、コイル端末（リード線）を取り付けるための外部接続端子が形成されている。外部接続端子へのコイル端末の取り付けは、ボビンにコイルを巻装する際に行われる。

ところが、ボビンが占める体積は磁気的には無駄となるため、モータの小型、高出力化の観点からボビンを省略し、表面が絶縁された環状の空芯コイルをヨークに直接装着する方式のものが用いられるようになってきた。
この方式では、ヨークにコイルを装着した後、ヨークに外部接続端子を後付けし、その後この外部接続端子にコイル端末を取り付ける。
このような技術として次の文献がある。
特開２００４−１１２９８５公報

空芯コイルをヨークに装着する方式では、コイルをヨークに装着した後、外部接続端子をヨークに取り付け、その後外部接続端子にコイルの端末を取り付けるため、コイルの巻装工程と、コイル端末の外部接続端子への取付工程を別工程としなくてはならず、工数が多くなってコストが高くなっていた。また、コイル端末が取り付けられるまでに断線が発生する可能性があった。
ヨークにそのままコイル線を巻装すると、コイル線が円状に巻けず、一部に角を有する形になる可能性があった。

そこで、本発明の目的は、コイルのヨークへの装着と、コイル端末の外部接続端子への取り付けを同一工程で行うことである。

本発明は、前記目的を達成するために、回転軸の周囲に永久磁石が取り付けられた回転部材と、前記永久磁石の周囲に配置され、ヨークに装着されたコイルと、前記ヨークに一体形成され、前記コイルの端末が取り付けられた端子と、から構成されたことを特徴とするモータ装置を提供する（第１の構成）。
第１の構成において、前記コイルの端末と前記端子の間には絶縁層が設けられているように構成することもできる（第２の構成）。
第１の構成、又は第２の構成において、前記コイルは、自己融着にて固定されているように構成することもできる（第３の構成）。
また、本発明は、モータ装置のステータに使用するコイルをヨークに装着するコイル装着方法であって、端子が形成されたヨークにコイルを装着するコイル装着ステップと、前記コイルの端末を前記端子に取り付ける端末取付ステップと、を有することを特徴とするコイル装着方法を提供する（第４の構成）。
第４の構成において、前記端子を前記コイルに接合する接合ステップを有するように構成することもできる（第５の構成）。

本発明によれば、外部接続端子を備えたヨークにコイルを装着することにより、コイル端末の外部接続端子への取り付けを同一工程で行うことができる。

（１）実施の形態の概要
ヨーク４０（図２）に一体的に外部接続端子４３をプレス加工などにて形成し、ヨーク４０に直接コイル巻線を巻き付けコイル５０を形成しつつ、コイル巻線の端末５１を外部接続端子４３に接続する。外部接続端子４３の表面には端子絶縁部材５３が設けられている。外部接続端子４３の湾曲部においては端子絶縁部材５３にガイド溝５５が形成されており、端末５１は、ガイド溝５５によって案内される。
コイル５０が装着されたヨーク４０からなる２つの同一部材を、ヨーク４０の軸線方向に接続する際には、これらを周方向にずらし、外部接続端子４３同士の干渉を防止する（図３）。
この部材の組み立て手順は、まず、外部接続端子４３が一体形成されたヨーク４０にコイル５０を装着し、引き続き外部接続端子４３に端末５１を取り付ける。このように、本実施の形態では、コイル５０の装着と端末５１の取付を同一工程で行うことができる。

（２）実施の形態の詳細
本実施の形態のモータは、例えば、カメラの光学系を駆動するのに用いられる円筒型ステッピングモータであり、直径は、例えば、４［ｍｍ］以下程度である。
図１は、本実施の形態のモータに用いるヨークの外観の一例を示した図である。
ヨーク４０は、鉄系の強磁性体をプレス加工などすることにより一体形成されており、円環部４１、磁極歯４２、外部接続端子４３などが形成されている。

円環部４１は、円環状に形成されており、中心にロータを収納するための孔が形成されている。
磁極歯４２は、円環部４１の内周に、円環部４１が含まれる平面に略垂直な方向に凸状に形成されている。磁極歯４２は、等間隔に複数形成されており、本実施の形態では４つ形成されている。
なお、磁極歯４２の個数は、これに限定するものではなく、各種のものが可能である。

外部接続端子４３は、コイルを装着した際に、コイル端末を取り付けるための一対の突起であって、円環部４１の外周に、円環部４１から張り出すように形成されている。
外部接続端子４３はプレス加工することによって、円環部４１の軸線方向に波形に湾曲している。これは、後述するように、２つのヨーク４０を円環部４１にて組み合わせる場合に、これらの外部接続端子４３が干渉しないようにするためである。
本実施の形態では、円環部４１と外部接続端子４３を金属板から一体形成するが、これに限定せず、円環部４１と外部接続端子４３を別体で形成し、これを溶接などで接合するように構成することもできる。
即ち、コイルを装着する前に、円環部４１に外部接続端子４３が形成されていればよい。

図２（ａ）は、ヨークにコイルを装着したところを示した図である。
磁極歯４２の外周には、コイル５０が装着されている。コイル５０は、磁極歯４２の周りにコイル線を巻き付けることによって巻装してもよいし、あるいは、自己融着によって空芯コイルを作成しておき、これを磁極歯４２に設置することによって装着してもよい。
なお、自己融着とは、樹脂で被覆されたコイル線をコイル状に巻き、これに熱を加えてコイル線同士を融着させたものである。

コイル５０の２つの端末５１（コイル端末）は、それぞれの外部接続端子４３の先端部分に巻き付けられて外部接続端子４３に取り付けてある。
このように、外部接続端子４３は、コイル５０の端末５１が取り付けられた端子として機能している。
なお、外部接続端子４３の周囲には、例えば、液晶ポリマーなどの端子絶縁部材５３で覆われており、外部接続端子４３と端末５１は絶縁層にて絶縁されている。
後に、端末５１は外部の端子と半田付けなどされるが、端末５１を被覆している絶縁膜は溶け、端子絶縁部材５３は溶けない。そのため、端末５１と半田の導通は確保することができると共に、端末５１と外部接続端子４３の絶縁を保持することができる。
外部接続端子４３の湾曲部には、端子絶縁部材５３にはガイド溝５５が形成されており、端末５１は、ガイド溝５５によって端末５１の先端部分に案内される。

また、磁極歯４２にコイル線を巻装してコイル５０を形成する場合、図２（ｂ）に示したように、磁極歯４２の間にガイド治具４５を設置して磁極歯４２の外周に円形の周面を形成し、この周面上にコイル線を巻くことができる。
これによって、コイル５０を円筒状に巻装することができる。

次にコイル５０の装着手順について説明する。
まず、外部接続端子４３が形成されたヨーク４０にコイル５０を装着する（コイル装着ステップ）。外部接続端子４３はヨーク４０と一体形成されていてもよいし、溶接などによって後から接続した（接合ステップ）ものでもよい。また、コイル５０の装着は、コイル線をヨーク４０に巻いてもよいし、あるいは、自己融着した空芯コイルをヨーク４０に設置してもよい。
このようにして、ヨーク４０にコイル５０を装着した後、外部接続端子４３を端末５１に巻き付けて取り付ける（端末取付ステップ）ことができ、コイル５０の装着と端末５１の取り付けを同一工程で行うことができる。

図３は、本実施の形態のステッピングモータの外観を示した図である。
ステッピングモータ１は、円筒形状を有する駆動部３、駆動部３の端面から駆動部３の外部に形成された回転軸５、及び駆動部３の側面に形成された外部接続端子４３などを備えている。
駆動部３の内部では、外部接続端子４３を互い違いに位置するように２つのヨーク４０が円環部４１で円環部４１の軸線方向に重ねられている。そして、外部接続端子４３は、波形に湾曲しているため、互い違いに配置しても干渉しない。
外部接続端子４３を電源に接続し、所定の電力を供給すると、駆動部３が回転軸５を回転させる。そして、回転軸５の回転によりカメラの光学系などが駆動される。

図４は、ステッピングモータの回転軸方向の断面図である。
駆動部３の周囲は、円筒状のモータケース１０によって構成されており、その内部にコイル５０やヨーク４０などからなるステータと、回転軸５やマグネット（永久磁石）１３などからなるロータ（回転部材）が形成されている。
２つのヨーク４０は、円環部４１の底面同士を当接することによりヨーク４０の軸線と回転軸５の軸線が一致するようにモータケース１０に固定されている。
回転軸５は、モータケース１０に配設されたベアリング１８によって回転可能に軸支されている。
そして、コイル５０は、マグネット１３の周囲に配置され、ヨーク４０に装着されている。
外部接続端子４３に駆動電流を供給すると、コイル５０によって磁界が発生し、この磁界とマグネット１３が相互作用することにより回転軸５が回転する。

次に、外部接続端子４３のレイアウトの変形例について説明する。
図５の各図は、ステッピングモータ１を回路基板に表面実装する場合に適したレイアウトの例である。
図５（ａ）は、モータケース１０の側面から突出した外部接続端子４３を回転軸５の軸線方向に湾曲させた例である。
図５（ｂ）は、外部接続端子４３をモータケース１０の両端面から回転軸５の軸線方向に形成した例である。４つの外部接続端子４３は、同一平面上に形成されている。
何れの例も、回転軸５が回路基板と並行になるように回路基板上に固定される。
この場合、外部接続端子４３の側面が回路基板上の配線と接するため、ステッピングモータを安定的に回路基板上に固定することができる。

図６は、外部接続端子を、モータケースの中央から回転軸の軸線と垂直な方向に形成した例である。
この例では、４つの外部接続端子４３が９０度間隔でモータケース１０の周囲に形成されている。
回路基板に設置する場合は、回路基板にモータケース１０を貫通させる孔を形成し、この孔にモータケース１０を挿入する。そして、回路基板の電極上に外部接続端子４３を設置して半田付けを行う。
この例では、回転軸５が回路基板に垂直になるようにステッピングモータが回路基板に固定される。

以上に説明した本実施の形態、及び変形例により次のような効果を得ることができる。
（１）ヨーク４０に外部接続端子４３を一体成形するため、ヨーク４０に外部接続端子４３を取り付ける工程を省略することができる。
（２）コイル５０の装着時に、ヨーク４０に外部接続端子４３が形成されているため、ヨーク４０にコイル５０を装着後、引き続き端末５１を外部接続端子４３に取り付ける事ができる。このように、ヨーク４０の装着と端末５１の固定を同一工程にて行うことができる。
（３）ヨーク４０の装着と端末５１の取り付けを同一工程にて容易に行うことができるため、コストや不良率を低減することができる。
（４）ボビンが必要ないため、コイル５０の体積の割合を増やすことができ、モータの高出力化が可能となる。

なお、本実施の形態では、一例としてステッピングモータを例に採り説明したが、これに限定するものではなく、例えば、ＤＣブラシレスモータなど各種のモータに適用することができる。

本実施の形態のモータに用いるヨークの外観の一例を示した図である。 ヨークにコイルを装着したところを示した図である。 本実施の形態のステッピングモータの外観を示した図である。 ステッピングモータの回転軸方向の断面図である。 外部接続端子のレイアウトの変形例である。 外部接続端子のレイアウトの変形例である。

符号の説明

１ ステッピングモータ
３ 駆動部
５ 回転軸
１０ モータケース
１３ マグネット
１８ ベアリング
４０ ヨーク
４１ 円環部
４２ 磁極歯
４３ 外部接続端子
４５ ガイド治具
５０ コイル
５３ 端子絶縁部材
５５ ガイド溝

Claims (5)

1. 回転軸の周囲に永久磁石が取り付けられた回転部材と、
   前記永久磁石の周囲に配置され、ヨークに装着されたコイルと、
   前記ヨークに一体形成され、前記コイルの端末が取り付けられた端子と、
   から構成されたことを特徴とするモータ装置。
2. 前記コイルの端末と前記端子の間には絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記コイルは、自己融着にて固定されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のモータ装置。
4. モータ装置のステータに使用するコイルをヨークに装着するコイル装着方法であって、
   端子が形成されたヨークにコイルを装着するコイル装着ステップと、
   前記コイルの端末を前記端子に取り付ける端末取付ステップと、
   を有することを特徴とするコイル装着方法。
5. 前記端子を前記コイルに接合する接合ステップを有することを特徴とする請求項４に記載のコイル装着方法。

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