JP2008035648A - モータ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
端子ピンを支持する端子台が、空芯コイルが装着されるステータコアに堅固に一体的に取り付けられたモータ、および、その製造方法を提供する。
【解決方法】
モータ10のステータコア16には径方向外側に突出して形成された端子台取り付け部18が設けられ、該端子台取り付け部18に空芯コイル14の電線端末14aが接続される端子27を支持する端子台28が一体的に設けられている。
【選択図】図2

Description

本発明は、モータに関し、さらに詳しくは、空芯(ボビンレス)コイルが装着されるステータコアに設けられる端子台の取り付け構造並びにその製造方法に関する。
従来、この種のステッピングモータとして、例えば特許文献1に示されるような、回転子に永久磁石を使用したPM型(Permanent Magnet Type)ステッピングモータ100が知られている。
図6にその概略構成を示して説明すると、一対の内ステータコア104,104が2相分背中合わせに重ね合わされ、各ステータコア104の内周縁には複数本の極歯106,106・・・が略等間隔に起立形成され、その外周に、空芯(ボビンレス)コイル110,110がそれぞれ装着されている。そして、内ステータコア104の極歯106群の内周には回転軸112の周りにマグネット(永久磁石)114が一体的に設けられたロータ116が軸受118,118を介して取付板120,120に回転自在に支承されている。
なお、内ステータコア104には、外ステータコア122が被着され、各外ステータコア122の内周縁には、内ステータコア104の極歯106群と互い違いに噛み合うように極歯が設けられている。
このように構成されたステッピングモータ100では、各内ステータコア104に設けられた端子ピン102に空芯コイル110の巻線端末110aが巻き付けられ、この端子ピン102を介して各空芯コイル110に電流が流れ、その磁界の発生によって回転軸112への回転駆動力が付与されて回転軸112の一端側より回転出力されることは周知のとおりである。
特開2004−112985号公報
このようなステッピングモータ100において、端子ピン102を支持する端子台130を内ステータコア104に取り付けるには、一般には接着剤等により接着固定して取り付けている。
しかしながら、接着剤等を用いた接着固定による取り付けでは、端子台130の内ステータコア104への取り付け位置に位置ズレが生じ易く、端子台130が傾いた状態で取り付けられてしまう等の不具合が生じる。また、端子台130は樹脂から形成され、内ステータコア104は金属から形成されるため、接着の強度が低いと、端子台130が内ステータコア140から外れるというような不具合が生じる。
このように、端子台130の内ステータコア104への固着力が弱く、端子台130の内ステータコア104への取り付け位置の位置ズレや外れなどの不具合が生じると、端子台130に支持された端子ピンに接続された空芯コイル110の巻線端末が外れてしまったり、巻線端末が断線したりする等して、空芯コイル110に安定して電流を供給することができなり、ステッピングモータ100の制御に支障をきたす。
そこで、本発明の解決しようとする課題は、空芯コイルを用いるモータにおいて、端子ピンを支持する端子台がステータコアに堅固に一体的に取り付けられ、端子台がステータコアから不用意に外れたりすることのないモータを提供する、また、その製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係るステッピングモータは、請求項1に記載のように、回転軸にマグネットが固着されたロータと、該ロータの周りに配置されたステータコアと、該ステータコアの内周縁に起立形成される極歯の外周に空芯コイルが装着されたモータにおいて、前記ステータコアには径方向外側に突出して形成された端子台取り付け部を備え、該端子台取り付け部に前記空芯コイルの巻線端末が接続される端子を支持する端子台が一体的に設けられていることを要旨とするものである。
本発明によれば、ステータコアに設けられた端子台取り付け部に端子を支持する端子台が一体的に設けられているため、端子台がステータコアに堅固に固定され、端子台が傾いてしまったり、ステータコアから外れてしまうようなことがない。そのため、ステータコアに装着される空芯コイルの電線端末が端子から外れて接触不良を起こすようなこともない。
ここで、請求項2に記載のように、前記端子台取り付け部に係合突起部が形成され、該係合突起部に前記端子台がインサート成形またはアウトサート成形により一体的に設けられているとより好ましい。このような構成によれば、端子台が、係合突起部により係止され、ステータコアにより堅固に固着される。従って、端子台がステータコアから外れてしまうようなことがない。
更に、請求項3に記載のように、前記端子台には、前記端子台取り付け部の端面を視認可能にする開口部が設けられているとより好ましい。この開口部により、例えばステータコアを重ね合わせて用いる場合などに、この開口部から露出した端子台取り付け部の端面を溶接等してステータコア同士を固着することができる。
また、請求項5に記載のように、前記ステータコアは、前記極歯が互いに反対方向に起立するように背中合わせに重ね合わされた第1のステータコアと第2のステータコアとから構成され、該第1のステータコアと前記第2のステータコアとの各々の前記端子台取り付け部には位置合わせ用孔が形成されていると好ましい。この位置合わせ用孔を介してステータコア同士を精密に位置合わせすることができ、これにより品質の安定したステッピングモータを得ることができ、製品の歩留りを向上させることができる。
また、本発明に係るステッピングモータの製造方法は、請求項6に記載のように、請求項1に記載のモータの製造方法において、前記端子台取り付け部に前記空芯コイルの巻線端末が接続される前記端子を支持する前記端子台を合成樹脂材料によりインサート成形またはアウトサート成形により前記端子台取り付け部に一体的に形成するようにしたことを要旨とするものである。
このとき、請求項7に記載のように、前記端子台取り付け部に設けられる係合突起部に前記端子台をインサート成形またはアウトサート成形により一体的に形成すると良い。また、請求項8に記載のように、前記端子台に、前記端子台取り付け部の端面を視認可能な開口部を形成すると良い。
また、請求項9に記載のように、前記ステータコアは、前記極歯が互いに反対方向に起立するように背中合わせに重ね合わされた第1のステータコアと第2のステータコアとから構成され、該第1のステータコアと前記第2のステータコアとの各々の前記端子台取り付け部に、位置合わせ用孔を形成すると好ましい。
このとき、請求項10に記載のように、前記第1のステータコアと前記第2のステータコアの端子台取り付け部同士を、前記端子台に設けられた開口部を介して固着すると良い。
本発明によれば、ステータコアに設けられた端子台取り付け部に端子を支持する端子台が一体的に設けられているため、端子台がステータコアに堅固に固定され、端子台が傾いてしまったり、ステータコアから外れてしまったりするようようなことがない。そのため、ステータコアに装着される空芯コイルの電線端末が端子から外れて接触不良を起こすようなこともない。これにより品質の安定したステッピングモータを得ることができ、製品の歩留りを向上させることができる。
一方、本発明のステッピングモータの製造方法によれば、端子台がステータコアに堅固に固定されたステッピングモータを得ることができるので、端子台が傾いたり、ステータコアから外れたりしてしまうようなことがない。これにより、前述と同様の効果をも発揮することができ、品質の安定したステッピングモータを得ることができ、製品の歩留りを向上させることができる。
以下に本発明の一実施形態に係るステッピングモータについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係るステッピングモータ10の概略構成を示したものである。本実施形態のステッピングモータ10は、図示のように、回転軸20と回転軸20の外周面に固着された円筒状のマグネット22(永久磁石)を備えたロータ24と、ロータ24を囲むように配置されたステータ11とを有している。
ステータ11は、第1のステータ組11aと、この第1のステータ組11aと背中合わせに固定される第2のステータ組11bによって2相構造に構成されている。なお、第1のステータ11aと第2のステータ11bの基本的な構成は同じであるため、以下では共通する部分については同一の符号を付して説明する。
第1のステータ組11aと第2のステータ組11bは、各々、内ステータコア16と、外ステータコア12と、コイルボビンを有しない空芯(ボビンレス)コイル14とから構成されている。
内ステータコア16には、空芯コイル14が装着され、一対の内ステータコア16が背中合わせに重ね合わされている。各内ステータコア16の内周縁にはそれぞれ複数本づつからなる極歯16aが略等間隔に環状に起立形成されている。
そして、内ステータコア16には、外ステータコア12がそれぞれ被着される。外ステータコア12の内周縁には内ステータコア16と同様に複数本づつからなる極歯12aが起立形成されており、内ステータコア16の極歯16aと外ステータコア12の極歯12aとが周方向に噛み合うように並んだ状態で配置されている。
そして、この内ステータコア16の極歯16aと外ステータコア12の極歯12aの外周面に空芯コイル14の内周面が対向するように内ステータコア16に空芯コイル14が装着されている。また、内ステータコア16の外周縁の一側には、空芯コイル14の巻線端末14aに接続される端子ピン27を支持する端子台28が、一体的に取り付けられている。なお、本形態において、外ステータコア16はモータケースを兼用している。
そしてこのように構成されたステータ11の中央部には、所定の間隙を配して回転軸20の周りにマグネット22が一体的に設けられたロータ24が配置されている。
第1のステータ組11aの外ステータコア12には、ステッピングモータ10を機器に搭載する際の固定板などとして利用される取付板29aが固定されており、この取付板29aには回転軸20を出力側で回転自在に支承する第1のラジアル軸受26aが固定されている。
また、第2のステータ組11bの外ステータコア12には、回転軸20を反出力側で回転自在に支承する第2のラジアル軸受26bが固定されている。さらに、第2のステータ組11bの外ステータコア12には、側板29bが固定されており、この側板29bによって回転軸20の軸端がスラスト方向に回転自在に支承されている。
すなわち、ロータ24は第1のラジアル軸受26aと、第2のラジアル軸受26bと、側板29bにより回転自在に支承されている。そしてロータ24の回転軸20の一端側は第1のステータ組11aの外ステータコア12より外側(出力側)に突出され、回転駆動用の出力軸とされている。
また、第1のラジアル軸受26aとマグネット22との間には樹脂製のワッシャ23が配置され、ロータ24の出力側への移動を規制している。
更に、各内ステータコア16には、各空芯コイル14に電力を供給する端子ピン27を支持する端子台28が設けられ、この端子ピン27を介して空芯コイル14に交流電流が流され、回転磁界が発生する。この回転磁界によってロータ24のマグネット22に磁気的な回転力が付与され、マグネット22とともに回転軸20が回転駆動される。
このような構成のステッピングモータ10において、端子ピン27を支持する端子台28の内ステータコア16への取り付けは以下のように行われる。
図2(a)は、端子台28が取り付けられる前の内ステータコア16を示す上面図、(b)は、その斜視図である。内ステータコア16は図2(a)に示すように、本実施の形態において、内ステータコア16は、空芯コイル14が載置される円環状の台座16bの外周縁は略円形に形成され、その内周縁には複数本の極歯16aが連結部16c(菊座)を介して略等間隔に円周上に起立形成されている。
そして、台座16aの外周縁の一側には、端子ピン27を支持する端子台28を取り付けるための端子台取り付け部18が、内ステータコア16の外周縁の一側に内ステータコア16の台座16bから径方向の外側に突出して形成されている。この端子台取り付け部18には、台座16bを背中合わせに重ね合わされる対をなす内ステータコア16同士の位置決め用の位置合わせ孔18aが設けられている。
そして、この端子台取り付け部18には、端子台28の抜脱を防止する複数の係合突起部18b,18cが形成されている。この係合突起部18bは、端子台取り付け部18の基端側から略円形の内ステータコア16の径方向と略同じ方向に突出して設けられている。また、係合突起部18cは、端子台取り付け部18の側面中間部位から内ステータコア16の径方向に交わる方向に突出して設けられている。
なお、この内ステータコア16は鉄などの磁性鋼板を打抜き・屈曲成形により製造される。
この端子台取り付け部18に、端子台28を取り付けた図を図3に示す。図3(a)は端子台28が取り付けられた内ステータコア16の上面図、(b)は図3(a)を左側から見た側面図、(c)は図3(a)を下側から見た側面図である。
図3(a)に示すように、端子台28は内ステータコア16の端子台取り付け部18に一体的に取り付けられている。この内ステータコア16の端子台取り付け部18に設けられた係合突起部18b,18cが端子台28の内に埋没しており、かつ、これら係合突起部18b,18cが互いに異なる方向に延びて設けられているため、端子台28は内ステータコア16に堅固に固着した状態を保つことができる。
この端子台28を内ステータコア16に取り付けるに際しては、インサート成形またはアウトサート成形が適用できる。あらかじめ製造された図2に示すような内ステータコア16の端子台取り付け部18を、端子台28の形状に対応した所定の金型(図示省略)内に装填した後、樹脂を金型内に注入してインサート品を溶融樹脂で包んで固化させ、端子台28を内ステータコア16に一体的に形成する。この端子台28を形成する樹脂材料としては、耐熱性および絶縁性を有する液晶ポリマーなどの合成樹脂材料等が好適に用いられる。
また、端子ピン27は、金型内に配置された基端側部分が端子台28に埋め込まれ、先端側部分が端子台28から突出するように端子台28に取り付けられる。端子台28に埋め込まれた基端側部分は、途中部位で楔状に折曲げられており、端子台28から突出した先端側部分が引っ張られるなどしても、端子ピン27が端子台28から抜けてしまうようなことがないように形成されている。
また、図3(a)、(b)に示すように、端子台取り付け部18にインサート成形またはアウトサート成形により固着した端子台28には、端子台取り付け部18の先端面を視認可能な開口部28aをなす切り欠きが形成されている。この開口部28aから端子台取り付け部18の先端の金属面が露出している。後述するように、対をなす内ステータコア16を背中合わせに重ね合わせ固着する際に、この開口部28aから露出した端子台取り付け部18の先端同士を溶接して、対をなす内ステータコア16同士が固着される。
なお、図3(c)に示すように、内ステータコア16と端子ピン27とは互いに接触しないように、耐熱性および絶縁性を有するの合成樹脂からなる端子台28を介して電気的に絶縁された状態で一体的に取り付けられている。
次に一対の内ステータコア16同士を各々の極歯16aが互いに反対方向に向けて起立するように背中合わせに重ね合わせて用いる場合について、図4を参照しながら説明する。図4(a)は互いに背中合わせに重ね合わされた内ステータコア16に端子台28が取り付けられた状態を示す上面図、(b)は図4(a)を左側から見た側面図、(c)は図4(a)を下側から見た側面図である。
図1に示すように、第1のステータ組11aの内ステータコア16(以下、「第1の内ステータコア16」と称する)と第2のステータ組11bの内ステータコア16(以下、「第2の内ステータコア16」を称する)を2相分背中合わせに重ねる際は、まず、端子台取り付け部18に設けられた位置合わせ孔18aを介して、第1および第2の内ステータコア16を位置合わせする。第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とが正しい位置で背中合わせに重ね合わせられると、端子台取り付け部18の位置合わせ孔18aがちょうど重なり合うように設けられている。この位置合わせ用孔18aに棒状の治具などを挿通させて、第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とを正確に位置合わせすることができる。
このとき、図4(a)および図4(b)に示すように、第1の内ステータコア16の極歯16a群と第2の内ステータコア16の極歯16a群とは、所定の位相θだけずれて配置される。このように、第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とを、端子台取り付け部18に設けられた位置合わせ孔18aを介して正確に位置合わせすることができるので、位相θが正確に調節され、ステッピングモータ10のステッピング角等の性能のばらつきが抑えられ、信頼性を高め、また製品歩留が向上する。
このようにして、第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とを正確に位置合わせした後に、端子取り付け部18に端子ピン27を支持する端子台28取り付ける。端子台28は、耐熱性および絶縁性を有する液晶ポリマーなどの合成樹脂材料等から形成されており、インサート成形またはアウトサート成形により、第1の内ステータコア16の端子台取り付け部18と第2の内ステータコア16の端子台取り付け部18に同時に一体的に形成される。
そして、図4(a)に示すように、第1および第2の内ステータコア16の端子台取り付け部18に設けられた係合突起部18b,18cが端子台28の樹脂内に埋没しており、かつ、これら係合突起部18b,18cが互いに異なる方向に突出して設けられているため、端子台28は内ステータコア16に堅固に固着して、不用意に傾いたり外れたりすることがない。
また、図4(b)に示すように、端子台28には端子台取り付け部18の先端を視認可能にする開口部28aをなす切り欠きが設けられている。そして端子台取り付け部18,18の先端が、開口部28aから金属面が露出しており、この露出した部位を例えばレーザー溶接等により溶接することで、第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とが正確に位置合わせされた状態で、互いに固着される。
このようにして端子台28が取り付けられた内ステータコア16に空芯コイル14を装着する工程を図5を参照しながら説明する。図5(a)に示すように内ステータコア16は、空芯コイル14が載置される台座16bの内周縁に複数の極歯16a群が起立形成されており、この台座16bの外周縁の一側に端子台取り付け部18を介して端子ピン27,27を有する端子台28が形成されている。
一方、内ステータコア16の極歯16aの外周面に装着する空芯コイル14の空芯コイル14を形成する。この空芯コイル14を形成する巻線の表面には自己融着層が設けられており、コイルボビンがなくとも、巻線だけで空芯コイル14の形状および絶縁を維持できるようになっている。
このように図5(b)に示す空芯コイル14を内ステータコア16の極歯16aの外周に装着する(図5(c))。この際、内ステータコア16の空芯コイル14との接触面すなわち台座16bに、絶縁性を有する接着テープなどの接着部材を介在させれば、空芯コイル14を内ステータコア16に固定することができるとともに、絶縁を確保することが可能である。この空芯コイル14の巻線端末14aを端子ピン27に巻き付けた後、巻線端末14aを端子ピン27に半田付けすることで、この端子ピン27を介して空芯コイル14に電力を供給できるようになる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることはもちろんである。
なお、端子台28を内ステータコア16の端子台取り付け部18をインサート成形する際に、端子ピン27の基端部も金型に装填して、内ステータコア16、端子台28及び端子ピン27を同時に一体的にインサート成形により形成するようにしても良い。また、端子台28に設けられた開口部28aには、対をなして背中合わせに重ね合わされる内ステータコア16,16同士の溶接を妨げない程度の樹脂膜が形成されていてもかまわない。
このように、内ステータコア16に設けられた端子台取り付け部18に、端子ピン27を支持する端子台28が一体的に設けられているため、端子台28が内ステータコア16に堅固に固定される。そのため、端子台28が傾いてしまったり、内ステータコア16から外れてしまったりするようなことがなく、内ステータコア16に装着される空芯コイル14の電線端末14aが端子ピン27から外れて接触不良を起こすようなこともない。これにより品質の安定したステッピングモータを得ることができ、製品の歩留りを向上させることができる。
また、端子台取り付け部18に係合突起部18b,18cが設けられているため、インサート成形またはアウトサート成形により一体的に取り付けられた端子台28が、係合突起部18b,18cに引っ掛かって係止され、内ステータコア16により堅固に固着される。
さらに、端子台28に端子台取り付け部18の端面を視認可能で、かつ、金属面が露出したな開口部28aが設けられているため、内ステータコア16を背中合わせに重ねて用いる場合などに、この開口部28aを介して内ステータコア16同士を固着することができる。
そして、対をなす内ステータコア16を背中合わせに重ね合わせる際の位置合わせ孔18aが端子台取り付け部18に設けられているため、内ステータコア16同士を精密に位置合わせすることができる。
このとき、開口部28aを介して第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とを溶接により固着しているため、第1の内ステータコア16と第2の内ステータコア16とを堅固に固着することができる。さらに、第1および第2の内ステータコア16は端子台取り付け部18を有しているので、端子台28が強固に一体的に固着される。
このようなステッピングモータの製造方法によれば、端子台28が内ステータコア16に堅固に固定されたステッピングモータ10を得ることができるので、端子台28が傾いてしまったり、内ステータコア16aから外れてしまうようなことがない。これにより、前述と同様の効果をも発揮することができ、品質の安定したステッピングモータを得ることができ、製品の歩留りを向上させることができる。
なお、本実施形態においては、端子台取り付け部18に係合突起18b,18cが設けられた例を示したが、係合突起の数や形状はこれに限られるものではなく、端子台28が端子台取り付け部18から外れてしまうのを阻止することができるものであればよい。
本発明の一実施形態に係るステッピングモータの構成を示す断面図である。 (a)は、図1に示したステッピングモータのステータコアの外観を示す上面図、(b)は斜視図である。 (a)は図2に示したステータコアに端子台が取り付けられた状態を示す上面図、(b)および(c)は側面図である。 (a)は端子台が取り付けられたステータコアが背中合わせに重ねられた状態を示す上面図、(b)および(c)は側面図である。 本実施形態のステータコアに空芯コイルを装着する工程を示す図である。 従来一般に知られるステッピングモータの概略構成を示す断面図である。
符号の説明
10 ステッピングモータ
12 外ステータコア(ステータコア)
14 空芯コイル
16 内ステータコア(ステータコア)
16a 極歯
18 端子台取り付け部
18a 位置合わせ孔
18b,18c 係合突起部
20 回転軸
22 マグネット
24 ロータ

Claims (10)

  1. 回転軸にマグネットが固着されたロータと、該ロータの周りに配置されたステータコアと、該ステータコアの内周縁に起立形成される極歯の外周に空芯コイルが装着されたモータにおいて、
    前記ステータコアには径方向外側に突出して形成された端子台取り付け部を備え、
    該端子台取り付け部に前記空芯コイルの巻線端末が接続される端子を支持する端子台が一体的に設けられていることを特徴とするモータ。
  2. 前記端子台取り付け部に係合突起部が形成され、該係合突起部に前記端子台がインサート成形またはアウトサート成形により一体的に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。
  3. 前記端子台には、前記端子台取り付け部の端面を視認可能にする開口部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のモータ。
  4. 前記ステータコアは、前記極歯が互いに反対方向に起立するように背中合わせに重ね合わされた第1のステータコアと第2のステータコアとから構成され、
    前記第1のステータコアと前記第2のステータコアとの各々の前記端子台取り付け部には位置合わせ孔が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のモータ。
  5. 前記第1のステータコアと前記第2のステータコアの端子台取り付け部同士は、前記端子台に設けられた開口部を介して固着されていることを特徴とする請求項4に記載のモータ。
  6. 請求項1に記載のモータの製造方法において、
    前記端子台取り付け部に前記空芯コイルの巻線端末が接続される前記端子を支持する前記端子台を合成樹脂材料によりインサート成形またはアウトサート成形により前記端子台取り付け部に一体的に形成するようにしたことを特徴とするモータの製造方法。
  7. 前記端子台取り付け部に設けられる係合突起部に前記端子台をインサート成形またはアウトサート成形により一体的に形成するようにしたことを特徴とする請求項6に記載のモータの製造方法。
  8. 前記端子台に、前記端子台取り付け部の端面を視認可能にする開口部を形成するようにしたことを特徴とする請求項6または7に記載のモータの製造方法。
  9. 前記ステータコアは、前記極歯が互いに反対方向に起立するように背中合わせに重ね合わされた第1のステータコアと第2のステータコアとから構成され、
    前記第1のステータコアと前記第2のステータコアとの各々の前記端子台取り付け部に、位置合わせ孔を形成するようにしたことを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載のモータの製造方法。
  10. 前記第1のステータコアと前記第2のステータコアの端子台取り付け部同士を、前記開口部を介して固着するようにしたことを特徴とする請求項9に記載のモータの製造方法。
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