JP2009225567A

JP2009225567A - ステッピングモータ及びその製造方法

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Publication number: JP2009225567A
Application number: JP2008067411A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kato; 宙軌加藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Nidec Seimitsu Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】筒状樹脂部に孔を残さずに、樹脂成形時における極歯の半径方向側への倒れを防止できるステッピングモータの提供。
【解決手段】ステッピングモータのアウターステータ１は、インナーヨーク２０ａの極歯２２ａの外周面を覆う巻き芯樹脂層２４ａを持つコイルボビン部２３ａを備えたモールドヨーク２と、極歯３２ａを持つアウターヨーク３を有し、極歯２２ａの先端部は巻き芯樹脂層２４ａより軸方向外側に突出しており、モールドヨーク２は相隣接する極歯２２ａ，２２ａ間と巻き芯樹脂層２４ａの内周面とで画成された極歯位置決め凹所２８ａを備え、極歯３２ａをモールドヨーク２の内側に軸方向へ差し込んで極歯位置決め凹所２８ａに収めて成る。
【選択図】図３

Description

本発明は、コイルボビン部の樹脂成形時にステータヨークの極歯の半径方向側への倒れを防止できるステッピングモータ及びその製造方法に関する。

周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されたロータマグネットと、このロータマグネットの外周に対向配置された極歯を持つステータヨークと、このステータヨークを樹脂成形により一体化したコイルボビン部とを備えたステッピングモータにおいては、特開２００２−１０１６３３号公報に記載されている如く、極歯の外周面を覆う巻き芯樹脂層に極歯の外周面まで通じる孔を設けたものが知られている。この孔は樹脂成形時に外側金型の極歯押えを極歯の外周面に当接した状態で樹脂充填した後、脱型後の巻き芯樹脂層に残った極歯押えの抜き孔跡であるが、コイルボビン部の樹脂成形時には樹脂圧に対してステータヨークの極歯の半径方向側への倒れを抑制できる。
特開２００２−１０１６３３号公報（図１〜図４）

しかしながら、この外側金型は少なくとも２つ割りの分割型であり、極歯押えは分割線寄りの極歯になるにつれて極歯外周面の法線方向ではなく接線方向側で配向して当接し、しかも孔の周方向の幅が広がるため、小径のステッピングモータの製造においては、孔内を直線で渡るコイル巻線の極歯外周面に接近する恐れが増すので、孔内の架線が経年劣化等により絶縁不良を招き易く、それ故、小型化の障害の要因となる。コイルボビン部の巻き芯樹脂層の厚さはコイル線積を高めるために樹脂成形の最小限厚とするのが通例であるが、極歯の高さ中央部分を押さえただけでは、そこからの先細状の極歯の先端部の倒れを抑制できないため、巻き芯樹脂層の肉厚を多目に厚くする必要性から、小径化するほどコイル線積の確保に限界がある。また、孔にバリが発生し易く、巻線時にはそのバリで整列巻きを損なう恐れがある。

そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題は、巻き芯樹脂層に孔を残さずに、樹脂成形時における極歯の半径方向側への倒れを防止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。

上記課題を解決するために、本発明に係るステッピングモータは、第１ステータヨークの周方向に配列した複数の第１極歯の外周面を覆う巻き芯樹脂層を持つコイルボビン部を備えたインサート成形品ヨークと、周方向に配列した複数の第２極歯を持つ第２ステータヨークとを有し、第１極歯の先端部は巻き芯樹脂層より軸方向外側に突出しており、インサート成形品ヨークは相隣接する第１極歯間と巻き芯樹脂層の内周面とで画成された極歯位置決め凹所を備え、第２極歯をインサート成形品ヨークの内側に軸方向へ差し込んで極歯位置決め凹所に収めて成るアウターステータを有することを特徴とする。

第１極歯の先端部が巻き芯樹脂層より軸方向外側に突出しているため、インサート成形品ヨークを得る樹脂成形時においては、第１極歯の先端部を巻き芯樹脂層の外周面を成形する金型とは別の金型で押えることができ、樹脂圧に対して先端部の倒れを防止できるため、極歯全体の倒れを効果的に抑制できる。そして、巻き芯樹脂層には孔が残らないため、絶縁不良及び巻線不良の問題を解消でき、小径のモータを得ることができる。また、この樹脂成形では巻き芯樹脂層の内周面側に極歯位置決め凹所が確保されるため、成形後に、第２ステータヨークの第２極歯を極歯位置決め凹所に収めれば良いので、第２極歯の倒れは問題とならない。

ここで、第１極歯の先端部が当該先端部側のフランジ部の外端面レベルより軸方向外側に突出している場合は、先端部がフランジ部から露出しているので、外側金型でも先端部を押えることができるが、第１極歯の先端部がフランジ部の肉厚内に位置する場合は、軸方向に挿抜する金型で押えることができる。もっとも、フランジ部が薄肉の場合、その厚さ範囲で先端部を押えることは不十分な場合があるので、先端部をフランジ部から若干露出させることが望ましい。フランジ部の肉厚内で押える場合は、外周フランジ部の外端面の先端部の近傍位置に凹部が形成される。

第２ステータヨークはその環状端板部の内周側に先端部を非接触で受容する切り欠きを有することが望ましい。突出した先端部を環状端板部の切り欠きの厚みに収めることができる。

インサート成形品ヨークは第１極歯と第２極歯の間に極歯間樹脂部を有することが望ましい。極歯間の仕切りとなるので、接触防止を図ることができる。

上記ステッピングモータの製造方法において、第１極歯の内周側で当該第１極歯と交互配置となる極歯状突起及び先端部の外周面に当接する極歯押えとを備えた第１金型を配置し、第１極歯の外周面側に第２金型を配置し、第１金型と第２金型との隙間に樹脂を充填することにより、成形品ヨークを形成して成ることを特徴とする。第１金型として軸方向に挿抜する芯金に極歯状突起及び極歯押えを備えた金型が都合良いが、芯金と極歯状突起とを一体化した金型、或いは極歯状突起と極歯押えとを一体化した金型を用いても良い。

斯かる製造方法によれば、樹脂成形時においては、極歯押えが第１極歯の先端部の外周面に当接しているため、第１ステータヨークの第１極歯の倒れを抑制できると共に、極歯状突起により極歯位置決め凹所が形成されるので、第２ステータヨークの第２極歯を極歯位置決め凹所を収めるだけ良く、第２極歯は問題とならない。

本発明にとれば、第１極歯の先端部を巻き芯樹脂層の外周面を成形する金型とは別の金型で押えることができ、樹脂圧に対して先端部の倒れを防止できるため、極歯全体の倒れを効果的に抑制できる。そして、巻き芯樹脂層には孔が残らないため、絶縁不良及び巻線不良の問題を解消できる。

次の本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明の一実施例に係る２相ステッピングモータのアウターステータを示す外観斜視図、（Ｂ）は同アウターステータの縦断面図、図２は同アウターステータの組立斜視図、図３は同アウターステータの組立縦断面図である。

本例の２相ステッピングモータは、周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されたロータマグネット（図示せず）と２相アウターステータ１とを有し、この２相アウターステータ１は、コイルボビン付きモールドヨーク２の一方側からＡ相アウターヨーク３を重ねてコイルボビン付きモールドヨーク２の他方側からＢ相アウターヨーク４を重ねた構造である。

コイルボビン付きモールドヨーク２は、インサート成形においてＡ相インナーヨーク２０ａ及びＢ相インナーヨーク２０ｂをインサート（埋め込み金具）とし、Ａ相インナーヨーク２０ａは環状端板部２１ａの内周側から切起して周方向に並ぶ５枚の先細状の極歯２２ａを持ち、Ｂ相インナーヨーク２０ｂは環状端板部２１ｂの内周側から切起して周方向に並ぶ５枚の先細状の極歯２２ｂを持ち、環状端板部２１ｂをＡ相インナーヨーク２０ａの環状端板部２１ａに背合わせ状態としたインサート成形品である。このコイルボビン付きモールドヨーク２は、極歯２２ａの外周面側にＡ相樹脂製コイルボビン部２３ａ及びＢ相樹脂製コイルボビン部２３ｂを同軸で有し、Ａ相樹脂製コイルボビン部２３ａは、極歯２２ａの外周面に形成されてＡ相コイル巻線（図示せず）の巻き芯樹脂層２４ａと、環状端板部２１ａ上に形成された内側フランジ部２５ａと、極歯２２ａの先端側に形成された外側フランジ部２６ａとを有し、また、Ｂ相樹脂製コイルボビン部２３ｂは、極歯２２ｂの外周面に形成されてＢ相コイル巻線（図示せず）の巻き芯樹脂層２４ｂと、環状端板部２１ｂ上に形成された内側フランジ部２５ｂと、極歯２２ｂの先端側に形成された外側フランジ部２６ｂとを有する。

環状端板部２１ａ，２１ｂの外周側の一所からは、内側フランジ部２５ａ，２７ａが突出形成され、このＡ相端子台２７ａと対向するＢ相端子台２７ｂが外側フランジ部２６ｂから突出形成されている。いずれの端子台２７ａ，２７ｂもコイル巻線（図示せず）の端末を絡げるための端子ピン（図示せず）を植設するピン孔ｈを有している。なお、端子台２７ａ，２７ｂに形成した矩形窪みＷは２端末の引き出し方向をずらしてクロスを排除するものである。

本例のコイルボビン付きモールドヨーク２においては、Ａ相の極歯２２ａの先端部は外側フランジ部２６ａの外側端面より軸方向外側に突出して露出しており、同じく、Ｂ相の極歯２２ｂの先端部も外側フランジ部２６ｂの外側端面より軸方向外側に突出して露出している。また、巻き芯樹脂層２４ａの内周面と相隣接する極歯２２ａ間とにおいて、極歯位置決め凹所２８ａが画成されており、同じく、巻き芯樹脂層２４ｂの内周面と相隣接する極歯２２ｂ間とにおいて、極歯位置決め凹所２８ｂが画成されている。極歯位置決め凹所２８ａ，２８ｂの形成の際には、極歯間の仕切りとなる極歯間樹脂部Ｓも形成される。

このようなコイルボビン付きモールドヨーク２は図４に示す如くインサート成形により得ることができる。インナーヨーク２０ａ，２０ｂを背合わせ状態でセットし、それらの内側に中子としての芯金（図示せず）を貫通し、外側金型（分割金型）５１，５１、上型５２及び下型５３を配置する。上型５２は、極歯２２ａの内周側に当該極歯２２ａと交互配置となる極歯状突起Ｍ及び極歯２２ａの先端部の外周面に当接する極歯押えｍとを備えている。また同様に、下型５３も、極歯２２ｂの内周側に当該極歯２２ｂと交互配置となる極歯状突起Ｎ及び極歯２２ｂの先端部の外周面に当接する極歯押え（図示せず）とを備えている。極歯押えｍは極歯２２ａの尖端に当るテーパ面Ｔを備え、外側フランジ部の肉厚ｔ内に端部Ｅが位置している。そして、芯金、外側金型５１，５１、上型５２及び下型５３の隙間に樹脂Ｇを充填して成形する。この樹脂成形時においては、極歯押えｍが極歯２２ａ，２２ｂの先端部の外周面に当接しているため、樹脂圧に対して極歯２２ａ，２２ｂの倒れを抑制でき、また極歯状突起Ｍ，Ｎにより極歯位置決め凹所２８ａ，２８ｂが形成される。成形時には、極歯押えｍの端部Ｅが外側フランジ部の肉厚ｔ内に位置しているため、脱型後は図２に示す如く外側フランジ部２６ａに凹所Ｕが残るが、巻き芯樹脂層２４ａ，２４ｂには孔が残らない。

なお、上記の芯金と上型５２及び下型５３の代わりに、両者が一体化した図５に示す金型５４を用いても構わない。この金型５４は円柱の芯金本体５４ａの周面に極歯状突起Ｍを一体的に有し、またその張り出し板５４ｂに極歯押えｍを有するものである。型合わせ／脱型が容易になり、量産性を高めることができる。

次に、Ａ相アウターヨーク３とＢ相アウターヨーク４を説明する。Ａ相アウターヨーク３は、環状端板部３１ａの内周側から切起して周方向に並ぶ５枚の先細状の極歯３２ａと、外周側を絞り加工した周壁部３３ａとを有し、環状端板部３１ａにおいて隣接する極歯３２ａ，３２ａの根元部分に極歯２２ａの先端部を非接触で受容する切り欠き３４ａが形成されている。また同様に、Ｂ相アウターヨーク４は、環状端板部４１ｂの内周側から切起して周方向に並ぶ５枚の先細状の極歯４２ｂと、外周側を絞り加工した周壁部４３ｂとを有し、環状端板部４１ｂにおいて隣接する極歯４２ｂ，４２ｂの根元部分に極歯２２ｂの先端部を非接触で受容する切り欠き４４ｂが形成されている。そして、Ａ相アウターヨーク３をコイルボビン付きモールドヨーク２の一方側に被せると共に、Ｂ相アウターヨーク４をコイルボビン付きモールドヨーク２の他方側に被せることにより、極歯３２ａが極歯位置決め凹所２８ａに収まると共に極歯４２ｂが極歯位置決め凹所２８ｂに収まり、しかも極歯２２ａの先端部が切り欠き３４ａ内に非接触で位置すると共に極歯２２ｂの先端部が切り欠き４４ｂ内に非接触で位置するため、組み付けした２相アウターステータ１を得ることができる。アウターヨーク３，４は切り欠き３４ａ，４４ｂを有しているため、極歯２２ａ，２２ｂの突出した先端部が切り欠き３４ａ，４４ｂの厚みに収めることができる。

なお、極歯２２ａの先端部が嵌る切り欠き３４ａ内と極歯２２ｂの先端部が嵌る切り欠き４４ｂ内には接着材を塗布して固定するのが望ましい。

（Ａ）は本発明の一実施例に係る２相ステッピングモータのアウターステータを示す外観斜視図、（Ｂ）は同アウターステータの縦断面図である。同アウターステータの組立斜視図である。同アウターステータの組立縦断面図である。同アウターステータのインサート成形説明図である。インサート成形用金型の一部断面図である。

符号の説明

１…２相アウターステータ
２…コイルボビン付きモールドヨーク
３…Ａ相アウターヨーク
４…Ｂ相アウターヨーク
２０ａ…Ａ相インナーヨーク
２０ｂ…Ｂ相インナーヨーク
２１ａ，２１ｂ，３１ａ，４１ｂ…環状端板部
２２ａ，２２ｂ，３２ａ，４２ｂ…極歯
２３ａ…Ａ相樹脂製コイルボビン部
２３ｂ…Ｂ相樹脂製コイルボビン部
２４ａ，２４ｂ…巻き芯樹脂層
２５ａ，２５ｂ…内側フランジ部
２６ａ，２６ｂ…外側フランジ部
２７ａ…Ａ相端子台
２７ｂ…Ｂ相端子台
２８ａ，２８ｂ…極歯位置決め凹所
３３ａ，４３ｂ…周壁部
３４ａ，４４ｂ…切り欠き
５１…外側金型
５２…上型
５３…下型
５４…金型
５４ａ…芯金本体
５４ｂ…張り出し板
Ｅ…端部
ｈ…ピン孔
Ｇ…樹脂
Ｍ，Ｎ…極歯状突起
ｍ…極歯押え
Ｓ…極歯間樹脂部
Ｔ…テーパ面
ｔ…肉厚
Ｕ…凹部
Ｗ…矩形窪み

Claims

第１ステータヨークの周方向に配列した複数の第１極歯の外周面を覆う巻き芯樹脂層を持つコイルボビン部を備えたインサート成形品ヨークと、周方向に配列した複数の第２極歯を持つ第２ステータヨークとを有し、前記第１極歯の先端部は前記巻き芯樹脂層より軸方向外側に突出しており、前記インサート成形品ヨークは相隣接する前記第１極歯間と前記巻き芯樹脂層の内周面とで画成された極歯位置決め凹所を備え、前記第２極歯を前記インサート成形品ヨークの内側に軸方向へ差し込んで前記極歯位置決め凹所に収めて成るアウターステータを有することを特徴とするステッピングモータ。
請求項１に記載のステッピングモータにおいて、前記第２ステータヨークはその環状端板部の内周側に前記先端部を非接触で受容する切り欠きを有することを特徴とするステッピングモータ。
請求項１又は請求項２に記載のステッピングモータにおいて、前記コイルボビン部の前記先端部側のフランジ部の外端面は当該先端部の近傍位置に凹部を有することを特徴とするステッピングモータ。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のステッピングモータにおいて、前記インサート成形品ヨークは前記第１極歯と前記第２極歯の間に極歯間樹脂部を有することを特徴とするステッピングモータ。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に規定するステッピングモータの製造方法において、前記第１極歯の内周側に当該第１極歯と交互配置となる極歯状突起及び前記先端部の外周面に当接する極歯押えとを備えた第１金型を配置し、前記第１極歯の外周面側に第２金型を配置し、前記第１金型と前記第２金型との隙間に樹脂を充填することにより、前記インサート成形品ヨークを形成して成ることを特徴とするステッピングモータの製造方法。