JP2008043077A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】極歯の形状を適正化することにより、大きなトルクを得ることのできるモータを提供すること。
【解決手段】モータ１では、第１の内ステータコア２３の極歯２３０および第２の内ステータコア２４の極歯２４０は、第１の外ステータコア２１の下底部２１ａ、および第２の外ステータコア２２の上底部２２ａに向けて延びている。このため、漏れ磁束が大きくなるおそれがあるが、極歯２３０、２４０の幅方向の中央部分のみに凹部２５を設けることにより、極歯２３０、２４０の先端部からの磁束漏れを抑えることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータの構成に関するものであり、より詳しくは、ステータの構造に関するものである。

ステッピングモータは、一般に、永久磁石を備えたロータと、このロータの外周側に配置されたステータとを有している。また、ステータにおいて、Ａ相のステータ組およびＢ相のステータ組は各々、内ステータコアと外ステータコアとを備えており、内ステータコアの第１の端板部から突出した第１の極歯と、外ステータコアの第２の端板部から突出した第２の極歯とは、周方向で交互に並んでいる。ここで、第１の極歯と第２の極歯とは、通常、同一寸法に形成されるが、第１の極歯を第２の極歯よりも短くすることもある。

例えば、外ステータコアの根元部分は、ロータの永久磁石と対向しないとして、外ステータコアの端板部から突出した第２の極歯を、内ステータコアの端板部から突出した第１の極歯よりも長くした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２６９８６３号公報

一方のステータコアに形成された第１の極歯を他方のステータコアに形成した第２の極歯よりも短くした構成は、第１の極歯が他方のステータコアの第２の端板部に近接している場合において、第１の極歯と他方のステータコアの第２の端板部との間での漏れ磁束を抑制する対策として用いることもできる。

しかしながら、漏れ磁束を抑制するには、第１の極歯を大幅に短くする必要があり、その結果、十分な磁界を形成できず、トルクが低下するという問題点が発生する。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、極歯の形状を適正化することにより、大きなトルクを得ることのできるモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、永久磁石を備えたロータと、該ロータの外周側に配置されたステータとを有し、当該ステータでは、対向配置された一対のステータコアのうち、一方のステータコアの第１の端板部から突出した第１の極歯と他方のステータコアの第２の端板部から突出した第２の極歯が周方向で交互に並んだモータにおいて、前記第１の極歯では、先端部の幅方向（周方向）の中央位置に凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明では、モータの体格を薄型化することを目的に、一方のステータコアと他方のステータコアとの対向距離を狭めた結果、一方のステータコアに形成した第１の極歯が他方のステータコアの端板部（第２の端板部）に近接している。但し、第１の極歯については、先端部の幅方向の中央位置に凹部が形成されているため、第１の極歯の先端部からの磁束漏れを防ぐことができる。それ故、第１の極歯の先端部からの磁束漏れを防いだ分だけ、隣接する極歯間に流れる磁束を増加させることができるため、大きなトルクを得ることができる。

本発明では、前記第１の極歯は、前記第２の極歯よりも短く構成されている。このように構成することにより、第１の極歯と第２の端板部との間での漏れ磁束を抑制することができる。また、一方のステータコアと他方のステータコアとの対向距離をより狭めることができるため、その分、モータの薄型化を図ることができる。

本発明において、前記一方のステータコアでは、例えば、前記第１の極歯の間に切り欠きが形成されている一方、前記他方のステータコアでは、前記第２の極歯の間に第２の端板部が位置している構成を採用することができる。

この場合、前記第２の極歯の先端部は、前記一方のステータコアの前記切り欠き内に位置し、前記第１の極歯の先端部は、前記第２の端板部に対してスラスト方向で対向している構成を採用することができる。

本発明において、前記ステータは、前記ロータの周りでスラスト方向に重ねて配置されたＡ相のステータ組とＢ相のステータ組とを備え、前記Ａ相のステータ組および前記Ｂ相のステータ組は、駆動コイルのスラスト方向の両側に、前記一方のステータコアとしての内ステータコアと、前記他方のステータコアとしての外ステータコアとを備えるとともに、前記内ステータコア同士がスラスト方向で重なるように配置されている構成を採用することができる。

本発明では、モータの体格を薄型化することを目的に、一方のステータコアと他方のステータコアとの対向距離を狭めた結果、一方のステータコアに形成した第１の極歯が他方のステータコアの第２の端板部に近接しているが、第１の極歯については、先端部の幅方向の中央位置に凹部が形成されているため、第１の極歯の先端部からの磁束漏れを防ぐことができる。従って、第１の極歯の先端部からの磁束漏れを防いだ分だけ、隣接する極歯間に流れる磁束を増加させることができるため、大きなトルクを得ることができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータについて説明する。

（モータの全体構成）
図１および図２は各々、本発明を適用したモータの平面的な構成を示す説明図、およびＡ−Ａ′断面図である。なお、図１の上半部には、上ケースの上からモータを出力側からみた様子を示し、図１の下半部には、その内部に配置されたロータの平面的な構成などを示してある。図３は、本発明を適用したモータの分解斜視図である。

図１、図２および図３に示すモータ１は、平面形状が円形のステッピングモータであり、概ね、第１の外ステータコア２１（他方のステータコア）、ロータ３、第１の駆動コイル６１、第１の内ステータコア２３（一方のステータコア）、第２の内ステータコア２４（一方のステータコア）、第２の駆動コイル６２、および第２の外ステータコア２２（他方のステータコア）をこの順に重ねた構造を有している。第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２は、第１の駆動コイル６１、第１の内ステータコア２３、第２の内ステータコア２４、および第２の駆動コイル６２とともにステータ２を構成し、かつ、各々が下ケースおよび上ケースとしても用いられている。

（ステータの構成）
図４は、本発明を適用したモータが有する駆動コイルの説明図である。第１の外ステータコア２１は、厚さが０．１５ｍｍ程度の圧延鋼板を有底円筒状にプレス加工した部品であり、下底部２１ａ（第２の端板部）の中央には、反出力側軸受５１（第１の軸受）を保持するための貫通穴２１ｂが形成されている。また、第１の外ステータコア２１の下底部２１ａでは、貫通穴２１ｂの周りに、複数の極歯２１０（第２の極歯）が等角度間隔に上方に切り起こされている。また、第１の外ステータコア２１において、下底部２１ａから起立する胴部の開口縁には、外側に折り曲げ形成された４つの接合部２１ｃが等角度位置で形成されている。

第２の外ステータコア２２も、第１の外ステータコア２１と同様、厚さが０．１５ｍｍ程度の圧延鋼板を有底円筒状にプレス加工した部品であり、上底部２２ａ（第２の端板部）の中央には、出力側軸受５２（第２の軸受）を保持するための貫通穴２２ｂが形成されている。また、第２の外ステータコア２２の上底部２２ａでも、第１の外ステータコア２１と同様、貫通穴２２ｂの周りに、複数の極歯２２０（第２の極歯）が等角度間隔に下方に切り起こされている。また、第２の外ステータコア２２において、上底部２２ａから起立する胴部の開口縁では、外側に折り曲げ形成された４つの接合部２２ｃが等角度位置で形成されており、これらの接合部２２ｃは、第１の外ステータコア２１の接合部２１ｃと重なる位置に形成されている。

第１の内ステータコア２３は、厚さが０．１５ｍｍ程度の圧延鋼板を環状にプレス加工した部品であり、環状フランジ部２３ａ（第１の端板部）の内周縁の等角度間隔の位置で下方に屈曲する複数の極歯２３０（第１の極歯）と、複数の極歯２３０の各間に形成された切り欠き２３５と、外周縁から平行に突出する２つの突出部２３１（第１の突出部）とを備えている。これらの突出部２３１は各々、第１の内ステータコア２３の環状部分から水平に延びた基部２３１ａと、途中で下方に屈曲する屈曲部２３１ｂと、屈曲部２３１ｂから水平に延びた水平板部２３１ｃとを備えており、後述する給電用基板７を保持するための基板保持部として機能する。

第２の内ステータコア２４も、第１の内ステータコア２３と同様、厚さが０．１５ｍｍ程度の圧延鋼板を環状にプレス加工した部品であり、環状フランジ部２４ａ（第１の端板部）内周縁の等角度間隔の位置で上方に屈曲する複数の極歯２４０（第１の極歯）と、複数の極歯２４０の各間に形成された切り欠き２４５と、外周縁から平行に突出する２つの突出部２４１（第２の突出部）を備えている。これらの突出部２４１は各々、第２の内ステータコア２４の環状部分から水平に延びた基部２４１ａと、途中で上方に屈曲する屈曲部２４１ｂと、屈曲部２４１ｂから水平に延びた水平板部２４１ｃとを備えており、後述する給電用基板７を保持するための基板保持部として機能する。

なお、第１の内ステータコア２３および第２の内ステータコア２４では、複数の極歯２３０、２４０の各間に切り欠き２３５、２４５が形成されているが、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２では、複数の極歯２１０、２２０の各間に切り欠きが形成されておらず、複数の極歯２１０、２２０を切り起こしによる穴のみが形成されている。

第１の駆動コイル６１および第２の駆動コイル６２は、図４（Ａ）に示すように、平角線からなるコイル線をアルファ巻きにて所定回数、巻き回すことにより形成された扁平な空芯コイルであり、コイル線は、軸線方向に２段、径方向に多層に巻回されている。このようなアルファ巻きの空芯コイルは、円筒形あるいは円柱状の冶具の外周面に対してコイル線の途中部分を巻回した後、一方の端部を冶具に多層に巻回する一方、他方の端部を隣接する箇所で多層に巻回することにより得られ、コイル線を被覆する熱融着層により、形状が保持されている。

このような第１の駆動コイル６１では、２本の巻線端末６１８、６１９はいずれも巻き終わり端末に相当し、第１の駆動コイル６１の端面に重なることなく、外側に引き出されている。また、第２の駆動コイル６２でも、２本の巻線端末６２８、６２９はいずれも巻き終わり端末に相当し、第２の駆動コイル６２の端面に重なることなく、外側に引き出されている。それ故、第１の駆動コイル６１および第２の駆動コイル６２は、内周から端面を通って外周に引き出される巻始め端末がない分、薄く形成されている。

巻線端末６１８、６１９は、第１の駆動コイル６１の外周部分において互いに近接した位置まで巻回され、かかる近接位置で折り曲げられて半径方向外側に平行に引き出されている。また、巻線端末６２８、６２９も、第２の駆動コイル６２の外周部分において互いに近接した位置まで巻回され、かかる近接位置で折り曲げられて半径方向外側に平行に引き出されている。

このように構成した第１の外ステータコア２１、第１の駆動コイル６１、第１の内ステータコア２３、第２の内ステータコア２４、第２の駆動コイル６２、および第２の外ステータコア２２をスラスト方向に重ねてステータ２を構成する際には、第１の駆動コイル６１の両面に絶縁シート６５を重ねる一方、第２の駆動コイル６２の両面に絶縁シート６５を重ねる。

（給電用基板７の構成）
本形態のモータ１では、第１の駆動コイル６１および第２の駆動コイル６２に対する給電は、ガラス−エポキシ基板やフェノール基板からなる共通の給電用基板７によって行われる。このため、給電用基板７の上面（出力側端面）には、第２の駆動コイル６２の巻線端末６２８、６２９が半田接続されるランド部７１ａ、７１ｂと、後述するフレキシブル配線基板９との接続が行われるランド部７３ａ、７３ｂと、対応するランド部同士を接続する配線部７２ａ、７２ｂとが形成されている。

ここで、巻線端末６２８、６２９は、第２の駆動コイル６２の外周面において互いに近接した位置で平行に引き出されているため、給電用基板７において、巻線端末６２８、６２９が半田接続されるランド部７１ａ、７１ｂ同士は、互いに近接した位置に配置され、フレキシブル配線基板９との接続が行われるランド部７３ａ、７３ｂ同士、および配線部７２ａ、７２ｂ同士も近接した位置に並列配置されている。

給電用基板７は両面基板であり、図示を省略するが、給電用基板７の下面（反出力側端面）は、給電用基板７の上面と同様に構成され、給電用基板７の下面には、第１の駆動コイル６１の巻線端末６１８、６１９が半田接続されるランド部と、フレキシブル配線基板との接続が行われるランド部と、対応するランド部同士を接続する配線部とが形成されている。

ここで、巻線端末６２８、６２９は、給電用基板７の上面に沿うように引き出されている一方、巻線端末６１８、６１９は、給電用基板７の下面に沿うように引き出されている。このため、端子が一体に形成された樹脂ボビンによって端子台などを形成しなくても、１枚の両面基板（給電用基板７）を用いるだけで、第１の駆動コイル６１および第２の駆動コイル６２に対する端末処理を容易に行うことができる。

本形態において、給電用基板７は、ランド部７１ａ、７１ｂ、配線部７２ａ、７２ｂ、およびランド部７３ａ、７３ｂなどが形成された矩形の本体部分７６と、本体部分７６の側端部から両側に突出する矩形の連結部７７とを備えている。連結部７７は、本体部分７６に比して小さく、本体部分７６と連結部７７との間には段部７８が形成されている。

（ロータの構成）
ロータ３は、丸棒状の回転軸３５と、カップ形のロータケース３１と、周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されたリング状の永久磁石３２とから構成されている。ロータケース３１は、回転軸３５が嵌る内周側円筒部３１ｂと、外周面に永久磁石３２が固着された外周側円筒部３１ｃと、外周側円筒部３１ｃと内周側円筒部３１ｂとを連結する環状平板部３１ａとを備えている。本形態において、ロータケース３１は、平板状の部材に対して絞り加工（プレス加工）を施すことにより形成され、内周側円筒部３１ｂおよび外周側円筒部３１ｃは各々、環状平板部３１ａの内周縁および外周縁から出力側に向けて起立した構造になっている。永久磁石３２のスラスト方向の寸法（幅寸法）は、外周側円筒部３１ｃのスラスト方向の寸法（幅寸法）よりも広く、永久磁石３２のスラスト方向の両端部は、外周側円筒部３１ｃの上端部および下端部からスラスト方向にはみ出た状態にある。このため、永久磁石３２とステータ２との対向面積が広い。

（軸受の構成）
本形態において、第１の外ステータコア２１に保持された反出力側軸受５１は樹脂製であり、大径の円盤部５１ａと、円盤部５１ａから反出力側に向けて突出する円筒部５１ｂとを備えている。反出力側軸受５１の中央には、貫通穴からなる軸穴５１ｅが形成されており、かかる軸穴５１ｅには、回転軸３５の反出力側端部が挿入される。このような構成の反出力側軸受５１は、円盤部５１ａと円筒部５１ｂとの段部５１ｆで第１の外ステータコア２１に位置決めされるまで、円筒部５１ｂが第１の外ステータコア２１の貫通穴２１ｂに圧入され、第１の外ステータコア２１に固定されている。

第２の外ステータコア２２に保持された出力側軸受５２は、金属焼結体に潤滑油を含有させてなる焼結含油軸受からなり、反出力側から出力側に向かって、大径部５２ｃ、中径部５２ｂおよび小径部５２ａがこの順に形成されている。出力側軸受５２には、大径部５２ｃおよび中径部５２ｂにかけては、反出力側端面で開口する凹部５２ｄが形成されており、この凹部５２ｄの底部５２ｇでは、小径部５２ａを貫通する軸穴５２ｅが形成されている。かかる軸穴５２ｅには、回転軸３５の出力側端部が挿入される。このような構成の出力側軸受５２は、中径部５２ｂが第２の外ステータコア２２の貫通穴２２ｂに嵌められた状態で、中径部５２ｂと大径部５２ｃとの段部５２ｆで位置決めされた状態で、加締などの方法で第２の外ステータコア２２に固定されている。

（モータの製造方法およびステータの詳細説明）
図１〜図４に加えて、図５および図６も参照して、本発明を適用したモータの製造方法を説明しながら、本発明を適用したモータの構造をさらに説明する。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は各々、本発明を適用したモータのステータなどの構成を示す説明図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明を適用したモータが有する極歯を拡大して示す側面図、Ａ相のステータの極歯の構成を模式的に示す斜視図、およびＢ相のステータの極歯の構成を模式的に示す斜視図である。

本形態のモータ１を製造するには、まず、図１〜図３を参照して説明したロータケース３１の内周側円筒部３１ｂに回転軸３５を圧入などの方法で固定する一方、外周側円筒部３１ｃの外周面に永久磁石３２を接着などの方法で固定し、ロータ３を組み立てておく。また、第１の外ステータコア２１の貫通穴２１ｂに反出力側軸受５１を圧入などの方法で固定する一方、第２の外ステータコア２２の貫通穴２２ｂに出力側軸受５２を加締などの方法で固定しておく。

次に、第１の内ステータコア２３と第２の内ステータコア２４とを、図５（Ａ）に示すように、極歯２３０、２４０が互いに反対側を向くように重ね合わせて接合する。その際、第１の内ステータコア２３の２つの突出部２３１と、第２の内ステータコア２４の２つの突出部２４１が互いに重なるので、突出部２３１、２４１の間に給電用基板７の両端部に形成されている連結部７７を挟持する。すなわち、突出部２３１、２４１では、屈曲部２３１ｂ、２４１ｂによって、先端側の水平板部２３１ｃ、２４１ｃが互いに離間する位置で延びて、水平板部２３１ｃ、２４１ｃの間には給電用基板７の厚さに相当する隙間が形成されており、かかる隙間内に給電用基板７の連結部７７を保持することができる。その結果、給電用基板７は、第１の内ステータコア２３および第２の内ステータコア２４の外周側でモータ軸線に対して略垂直姿勢で保持される。

次に、図５（Ｂ）に示すように、第１の内ステータコア２３の下面に絶縁シート６５を介して第１の駆動コイル６１を重ねるとともに、第２の内ステータコア２４の上面に絶縁シート６５を介して第２の駆動コイル６２を重ねる。その結果、第２の駆動コイル６２の巻線端末６２８、６２９は、給電用基板７の上面に形成されたランド部７１ａ、７１ｂに重なるので、巻線端末６２８、６２９を各々、給電用基板７のランド部７１ａ、７１ｂに半田により接続する。同様に、第１の駆動コイル６１の巻線端末６１８、６１９も、給電用基板７の下面に形成されたランド部（図示せず）に重なるので、巻線端末６１８、６１９を各々、給電用基板７のランド部に半田により接続する。

ここで、第２の駆動コイル６２の巻線端末６２８、６２９のうち、図４（Ｂ）に示すように、上層から引き出された巻線端末６２８を捻って引き出し位置よりやや下方で延ばしておけば、第２の内ステータコア２４の上面に第２の駆動コイル６２を重ねるだけで、巻線端末６２８、６２９の先端部分が給電用基板７の上面に接した状態で重なる。それ故、巻線端末６２８、６２９を各々、給電用基板７のランド部７１ａ、７１ｂに容易に半田により接続することができる。なお、巻線端末６２８、６２９の双方を捻ることにより、巻線端末６２８、６２９の先端部分を給電用基板７の上面に接した状態で重ねてもよい。また、巻線端末６２８、６２９の双方を捻って給電用基板７に対して水平な状態したのち、巻線端末６２８、６２９を各々、給電用基板７のランド部７１ａ、７１ｂに半田により接続してもよい。なお、第１の駆動コイル６１の巻線端末６１８、６１９についても同様である。

次に、第１の駆動コイル６１、第１の内ステータコア２３、第２の内ステータコア２４および第２の駆動コイル６２の積層体の内側にロータ３を通した後、図５（Ｃ）に示すように、第１の駆動コイル６１の下面に絶縁シート６５を介して第１の外ステータコア２１を重ねるとともに、第２の駆動コイル６２の上面に絶縁シート６５を介して第２の外ステータコア２２を重ねる。その際、第１の外ステータコア２１に保持された反出力側軸受５１の軸穴５１ｅに回転軸３５の反出力側軸端を挿入する一方、第２の外ステータコア２２に保持された出力側軸受５２の軸穴５２ｅに回転軸３５の出力側軸端を挿入する。しかる後に、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２の接合部２１ｃ、２２ｃ同士を溶接、加締などの方法で接合する。

このようにしてステータ２を組み立てると、ステータ２の内側にロータ３が回転可能な状態で保持される。また、ロータケース３１の内周側円筒部３１ｂは、出力側軸受５２の凹部５２ｄに入り込むので、薄いステータ２の内側にロータ３を配置することができる。ここで、ロータケース３１の外径寸法は、反出力側軸受５１の外径寸法、および出力側軸受５２の外径寸法よりも大きいので、永久磁石３２は、反出力側軸受５１および出力側軸受５２のいずれよりも半径方向外側に配置される。

このように構成したステータ２では、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の外ステータコア２１、第１の駆動コイル６１、および第１の内ステータコア２３によって、Ａ相のステータ組２Ａが構成され、このステータ組２Ａでは、ステータ２の内周面に沿って、第１の外ステータコア２１の極歯２１０と、第１の内ステータコア２３の極歯２３０とが交互に並ぶ。

ここで、第１の内ステータコア２３には、複数の極歯２３０の各間に切り欠き２３５が形成されており、第１の外ステータコア２１の極歯２１０が延びている先端側には切り欠き２３５が位置する。従って、極歯２１０は、長さ寸法Ｌ１という長い寸法をもって延びているが、極歯２１０の先端部は、切り欠き２３５の内側に位置するので、第１の内ステータコア２３との間に十分な隙間が確保されている。このため、極歯２１０と第１の内ステータコア２３との間の漏れ磁束が問題とならない。

これに対して、第１の外ステータコア２１では、複数の極歯２１０の各間に切り欠きが形成されていないので、第１の内ステータコア２３の極歯２３０が延びている先端側には、第１の外ステータコア２１の下底部２１ａが位置する。ここで、極歯２３０の先端部と第１の外ステータコア２１の下底部２１ａとの距離が狭いと、極歯２３０の先端部から下底部２１ａに向かって磁束が漏れてしまい、その分、極歯２１０、２３０間で飛ぶトルクに有効な磁束が少なくなってしまう。そこで、本形態では、極歯２３０については、幅方向の両側部分を十分な長さ寸法Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）にする一方、漏れ磁束が発生しやすい幅方向の中央部分に凹部２５を形成し、幅方向の中央部分を長さ寸法Ｌ３（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）まで短くすることにより、第１の外ステータコア２１との間の漏れ磁束が問題とならないようにしてある。

また、ステータ２では、図６（Ａ）、（Ｃ）に示すように、第２の外ステータコア２２、第２の駆動コイル６２、および第２の内ステータコア２４によって、Ｂ相のステータ組２Ｂが構成され、このステータ組２Ｂでは、ステータ２の内周面に沿って、第２の外ステータコア２２の極歯２２０と、第２の内ステータコア２４の極歯２４０とが交互に並ぶ。

ここで、第２の内ステータコア２４には、複数の極歯２４０の各間に切り欠き２４５が形成されており、第２の外ステータコア２２の極歯２２０が延びている先端側には切り欠き２４５が位置する。従って、極歯２４０は、長さ寸法Ｌ１という長い寸法をもって延びているが、極歯２４０の先端部は、切り欠き２４５の内側に位置するので、第２の内ステータコア２４との間に十分な隙間が確保されている。このため、極歯２２０と第２の内ステータコア２４との間の漏れ磁束が問題とならない。

これに対して、第２の外ステータコア２２では、複数の極歯２２０の各間に切り欠きが形成されていないので、第２の内ステータコア２４の極歯２４０が延びている先端側には、第２の外ステータコア２２の上底部２２ａが位置する。ここで、極歯２４０の先端部と第２の外ステータコア２２の上底部２２ａとの距離が狭いと、極歯２４０の先端部から上底部２２ａに向かって磁束が漏れてしまい、その分、極歯２２０、２４０間で飛ぶトルクに有効な磁束が少なくなってしまう。そこで、本形態では、極歯２４０については、幅方向の両側部分を十分な長さ寸法Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）にする一方、漏れ磁束が発生しやすい幅方向の中央部分に凹部２５を形成し、幅方向の中央部分を長さ寸法Ｌ３（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）まで短くすることにより、第２の外ステータコア２２との間の漏れ磁束が問題とならないようにしてある。

このようにしてモータ１の主要部分を構成した後、外部との接続に用いるフレキシブル配線基板９のスリット９１に給電用基板７の端部を通し、フレキシブル配線基板９を給電用基板７に対して略垂直姿勢で配置する。ここで、給電用基板７には、本体部分７６の両側に小さな連結部７７が形成されており、給電用基板７の外周側に位置する端部では、連結部７７の外周側に位置する端部が本体部分７６の端部からみて引っ込んだ位置にある。また、フレキシブル配線基板９のスリット９１の長さ寸法は、給電用基板７の本体部分７６の長さ寸法よりわずかに長い。このため、フレキシブル配線基板９のスリット９１に給電用基板７の端部を通した際、フレキシブル配線基板９においてスリット９１の長さ方向で挟む両側部分の裏面が連結部７７の端部に当接し、位置決めされる。なお、フレキシブル配線基板９の裏面を突出部２３１、２４１の先端部に当接させて、フレキシブル配線基板９の位置決めを行ってもよい。

ここで、フレキシブル配線基板９には、スリット９１を挟む両側位置に計４つのランド部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄが形成されているとともに、これらのランド部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄから延びた配線パターン（図示せず）が形成されている。また、図５（Ｄ）に示すように、フレキシブル配線基板９のスリット９１に給電用基板７の端部を通した状態で、給電用基板７の本体部分７６は、ランド部７３ａ、７３ｂが形成されている部分がフレキシブル配線基板９のスリット９１を突き抜けて外周側に突出する。この状態で、フレキシブル配線基板９の外側において、フレキシブル配線基板９のランド部９２ａ、９２ｂは、給電用基板７の上面に形成されたランド部７３ａ、７３ｂと重なり、フレキシブル配線基板９のランド部９２ｃ、９２ｄは、給電用基板７の下面に形成されたランド部７３ｃ、７３ｄに重なる。それ故、フレキシブル配線基板９の外側において、フレキシブル配線基板９のランド部９２ａ、９２ｂと給電用基板７の上面に形成されたランド部７３ａ、７３ｂとを半田により接続し、フレキシブル配線基板９のランド部９２ｃ、９２ｄと給電用基板７の下面に形成されたランド部７３ｃ、７３ｄとを半田により接続すればモータ１が完成する。それ故、フレキシブル配線基板９については、高価な両面基板を用いなくても、給電用基板７に形成されたランド部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄとの接続が可能である。

（動作および軸受構造の詳細説明）
図２を参照して、本形態のモータ１の動作を説明しながら、ロータ３に対する軸受構造を説明する。本形態のモータ１では、フレキシブル配線基板９および給電用基板７を介して第１の駆動コイル６１および第２の駆動コイル６２に給電すると、ロータ３が回転する。

その際、反出力側軸受５１は、軸穴５１ｅの内周面が回転軸３５の外周面を支持するラジアル支持部５１ｘとして機能し、反出力側軸受５１において、出力側軸受５２が位置する内側の端面のうち、円盤部５１ａの上側端面が、ロータケース３１の環状平板部３１ａの下面（環状平板部３１ａの反出力側の面／ロータ３のうち、回転軸３５の軸端以外の部分）をスラスト方向で支持するスラスト支持部５１ｙとして機能する。ここで、ロータ３は、永久磁石３２とステータ２との間に発生する磁気吸引力により、反出力側軸受５１のスラスト支持部５１ｙ（円盤部５１ａの上側端面）がロータケース３１の環状平板部３１ａの下面に接した状態のまま回転するため、反出力側軸受５１のスラスト支持部５１ｙとロータケース３１の環状平板部３１ａの下面とが摺動することになる。

また、出力側軸受５２は、軸穴５２ｅの内周面が回転軸３５の外周面を支持するラジアル支持部５２ｘとして機能する。また、出力側軸受５２では、反出力側軸受５１が位置する内側の端面のうち、大径部５２ｃの下側端面が、ロータケース３１の環状平板部３１ａの上面（環状平板部３１ａの出力側の面／ロータ３のうち、回転軸３５の軸端以外の部分）に対してスラスト方向で所定の隙間ｄ１を介して対向してロータ３のスラスト方向の移動範囲を規定可能なストッパ部５２ｙとして機能する。すなわち、大径部５２ｃの下側端面と環状平板部３１ａとのスラスト方向における離間距離ｄ１は、ロータ３と内周側円筒部３１ｂの先端部との離間距離ｄ２などと比較しても短いため、外部からの衝撃が加わってロータ３がスラスト方向に変位した場合でも、大径部５２ｃの下側端面は、ストッパ部５２ｙとして、ロータケース３１の環状平板部３１ａの上面に当接し、ロータ３がスラスト方向に過大に変位することを防止する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ１では、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２を各々、下ケースおよび上ケースとして用い、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２によって反出力側軸受５１および出力側軸受５２を保持している。このため、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２とは別体のケースや端板を用いる必要がないので、モータ１の薄型化を図ることができる。

ここで、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２を各々、下ケースおよび上ケースとして用い、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２によって反出力側軸受５１および出力側軸受５２を保持した場合、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２において、極歯２１０、２２０を切り起こした部分の内側に下底部２１ａおよび上底部２２ａを残す必要があり、極歯２１０、２２０の間に切り欠きを形成できない。従って、第１の内ステータコア２３の極歯２３０および第２の内ステータコア２４の極歯２４０は、第１の外ステータコア２１の下底部２１ａ、および第２の外ステータコア２２の上底部２２ａに向けて延びることになり、漏れ磁束が大きくなるおそれがあるが、本形態では、極歯２３０、２４０の幅方向の中央部分のみに凹部２５を設けているため漏れ磁束を抑えることができる。従って、極歯２３０、２４０の先端部からの磁束漏れを防いだ分だけ、隣接する極歯２１０、２３０間および極歯２２０、２４０間に流れる磁束を増加させることができるため、大きなトルクを得ることができる。

また、本形態のモータ１では、第１の駆動コイル６１および第２の駆動コイル６２として、平角線からなるコイル線をアルファ巻きにて所定回数、巻き回すことにより形成された扁平な空芯コイルが用いられており、巻線端末６１８、６１９、６２８、６２９はいずれも、コイル端面に重なることなく、外側に引き出されている。このため、モータ１の薄型化を図ることができる。

また、本形態のモータ１では、反出力側軸受５１が、回転軸３５の外周面を支持するラジアル支持部５１ｘ（軸穴５１ｅの内周面）と、ロータケース３１の環状平板部３１ａの下面（ロータ３のうち、回転軸３５の軸端以外の部分）をスラスト方向で支持するスラスト支持部５１ｙ（円盤部５１ａの上側端面）とを備えており、１つの軸受でロータ３をラジアル方向で支持する機能とスラスト方向で支持する機能の双方を担っている。また、ラジアル支持部５１ｘは、回転軸３５の外周面を支持する一方、スラスト支持部５１ｙは、ロータ３のうち、回転軸３５の軸端以外の部分を支持する。このため、回転軸３５の軸端よりもスラスト方向外側にはラジアル支持部５１ｘおよびスラスト支持部５１ｙのいずれをも配置する必要がない。それ故、本形態によれば、部品点数を削減でき、モータ１の小型化および薄型化を図ることができる。

また、出力側軸受５２は、回転軸３５の外周面を支持するラジアル支持部５２ｘ（軸穴５２ｅの内周面）と、ロータケース３１の環状平板部３１ａの上面（ロータ３のうち、回転軸３５の軸端以外の部分）に対してスラスト方向で所定の隙間を介して対向してロータ３のスラスト方向の移動範囲を規定可能なストッパ部５２ｙ（大径部５２ｃの下側端面）とを備えており、１つの軸受で、ラジアル方向で支持する機能と、ロータ３がスラスト方向で過大に変位するのを防止する機能の双方を担っている。また、ラジアル支持部５２ｘは、回転軸３５の外周面を支持する一方、ストッパ部５２ｙは、ロータ３のうち、回転軸３５の軸端以外の部分に対向しているので、回転軸３５の軸端よりもスラスト方向外側にラジアル支持部５２ｘおよびストッパ部５２ｙのいずれをも配置する必要がない。それ故、本形態によれば、部品点数を削減でき、モータ１の小型化および薄型化を図ることができる。

さらに、第１の内ステータコア２３の突出部２３１と、第２の内ステータコア２４の突出部２４１との間に、モータ軸線（スラスト方向）に対して略垂直姿勢で挟持された給電用基板７上で巻線端末６１８、６１９、６２８、６２９の処理が行われている。このため、端子台を設け、この端子台にコイル端末を処理する端子ピンを固着する構造を採用する必要がないので、モータ１の薄型化を図ることができる。また、給電用基板７を保持するための部材を別に設ける必要がないので、モータ１の構造の簡素化を図ることができる。特に本形態では、ステータ２のうち、内ステータコア２３、２４に設けた突出部２３１、２４１で給電用基板７を挟持するため、内ステータコア２３、２４をプレス加工などにより製作する際の金型を一部変形するだけで基板保持部を容易に形成できる。

よって、本形態では、モータ１の本体部分（回転軸３５を除く部分）を例えば１．９ｍｍ程度にまで薄型化できるとともに、薄型化した場合でも十分なトルクを得ることができる。

（その他の実施の形態）
上記形態では、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２を各々、下ケースおよび上ケースとして用い、第１の外ステータコア２１および第２の外ステータコア２２によって反出力側軸受５１および出力側軸受５２を保持したため、極歯２１０、２２０を切り起こした部分の内側に下底部２１ａおよび上底部２２ａを残した例であったが、その他の理由により、一方のステータコアに形成した第１の極歯が他方のステータコアの端板部に近接している場合に本発明を適用してもよい。

また、上記形態では、隣接する極歯２１０、２３０および極歯２２０、２４０において、永久磁石３２と対向している面積が、互いに略等しくなるように構成してもよい。このように構成することにより、ロータマグネットと極歯との間に流れる磁束の状態をより適切な状態に保つことができる。

本発明を適用したモータの平面的な構成を示す説明図である。 図１のＡ−Ａ′断面図である。 図１に示すモータの分解斜視図である。 図１に示すモータが有する駆動コイルの説明図である。 図１に示すモータが有するステータの説明図である。 図１に示すモータが有する極歯の説明図である。

符号の説明

１ モータ
２ ステータ
２Ａ、２Ｂ ステータ組
３ ロータ
２１、２２ 外ステータコア（他方のステータコア）
２１ａ 下底部（第２の端板部）
２２ａ 上底部（第２の端板部）
２３、２４ 内ステータコア（一方のステータコア）
２３ａ、２４ａ 環状フランジ部（第１の端板部）
２５ 凹部
３１ ロータケース
３２ 永久磁石
３５ 回転軸
６１、６２ 駆動コイル
２１０、２２０ 極歯（第２の極歯）
２３０、２４０ 極歯（第１の極歯）

Claims (5)

1. 永久磁石を備えたロータと、該ロータの外周側に配置されたステータとを有し、当該ステータでは、対向配置された一対のステータコアのうち、一方のステータコアの第１の端板部から突出した第１の極歯と他方のステータコアの第２の端板部から突出した第２の極歯が周方向で交互に並んだモータにおいて、
   前記第１の極歯では、先端部の幅方向の中央位置に凹部が形成されていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１において、前記第１の極歯は前記第２の極歯よりも短いことを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２において、
   前記一方のステータコアでは、前記第１の極歯の間に切り欠きが形成されている一方、前記他方のステータコアでは、前記第２の極歯の間に第２の端板部が位置していることを特徴とするモータ。
4. 請求項３において、
   前記第２の極歯の先端部は、前記一方のステータコアの前記切り欠き内に位置し、
   前記第１の極歯の先端部は、前記第２の端板部に対してスラスト方向で対向していることを特徴とするモータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記ステータは、前記ロータの周りでスラスト方向に重ねて配置されたＡ相のステータ組とＢ相のステータ組とを備え、
   前記Ａ相のステータ組および前記Ｂ相のステータ組は、駆動コイルのスラスト方向の両側に、前記一方のステータコアとしての内ステータコアと、前記他方のステータコアとしての外ステータコアとを備えるとともに、前記内ステータコア同士がスラスト方向で重なるように配置されていることを特徴とするモータ。
   
   

Images