JP2012130114A - モータおよび回路基板の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状のケース内に基板面を軸線方向に向けた回路基板を接着剤により固定した場合でも、十分な耐久性を実現することができるモータ、および回路基板の固定構造を提供すること。
【解決手段】ステッピングモータのエンコーダ８において、金属製のエンコーダケース８０の内部において、回路基板８５は、モータ軸線Ｌ方向に基板面８５ａ、８５ｂを向けた状態で、モータ軸線Ｌ方向の出力側Ｌ１で第１段部８０６により位置決めされ、かつ、モータ軸線方向の反出力側Ｌ２に設けられた接着剤６０によって固定されている。エンコーダケース８０の内周面８０２には、出力側Ｌ１で回路基板８５側に向く第２段部８０７が形成されており、接着剤６０は、エンコーダケース８０の内周面８０２に沿って、少なくとも回路基板８５と接する位置から第２段部８０７に到達する位置まで設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、ケース内に回路基板が固定されたモータ、およびケース内への回路基板の固定構造に関するものである。

モータ等の機器では、筒状のケース内に基板面を軸線方向に向けた回路基板を固定した構造が採用されることがある。例えば、モータに磁気式のエンコーダを搭載する際、感磁素子が実装された回路基板をモータ軸の軸端に対向させる場合、かかる回路基板の固定構造が採用される（特許文献１参照）。

特開平１１−２７３２３６号公報

特許文献１に記載の姿勢で回路基板をケースの内周面に固定する際、ケースの内周面に沿って塗布した接着剤で固定できれば、特別な固定構造を必要としないという利点があるが、かかる構造の場合、耐久性が低いという問題点がある。例えば、高温高湿試験を行うと、ケースの内周面と接着剤との間で剥離が発生し、回路基板に変位や脱落が発生してしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、筒状のケース内に基板面を軸線方向に向けた回路基板を接着剤により固定した場合でも、十分な耐久性を実現することができるモータ、および回路基板の固定構造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、少なくとも一方端が開放端になっている筒状のケースと、当該ケースの軸線方向に基板面を向けた状態で前記ケースの内部に接着剤により固定された回路基板と、を有するモータであって、前記ケースの内周面には、前記回路基板より前記軸線方向の他方端側で当該回路基板に当接する第１段部と、前記回路基板より前記一方端側で前記回路基板側に向く第２段部と、が形成され、前記接着剤は、前記ケースの内周面に沿って、少なくとも前記回路基板と接する位置から前記第２段部に到達する位置まで設けられていることを特徴とする。

本発明では、ケースの内部において、回路基板は、軸線方向に基板面を向けた状態で、軸線方向の他方端側で第１段部により位置決めされ、かつ、軸線方向の一方端側に設けられた接着剤によって固定されている。ここで、ケースの内周面には、一方端側で回路基板側に向く第２段部が形成されており、接着剤は、ケースの内周面に沿って、少なくとも回路基板と接する位置から第２段部に到達する位置まで設けられている。このため、高温高湿試験等の耐久試験を行った際、ケースの内周面と接着剤との間で剥離が発生したとしても、接着剤は、第２段部で引っ掛かっているので、軸線方向にずれない。それ故、回路基板は、軸線方向への変位や軸線に対して傾くような変位が発生しない等、十分な耐久性を有することになる。

本発明において、前記第２段部は、前記ケースの内周面で径方向外側に凹む凹部において前記一方端側に位置する端部により構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、ケースに対する簡単な加工によって第２段部を構成することができる。

本発明において、前記回路基板の厚さ寸法は、前記第１段部から前記凹部の前記他方端側の端部までの前記軸線方向における寸法より大であり、前記凹部の内部において前記回路基板の外周側に位置する部分は前記接着剤で埋められていることが好ましい。かかる構成によれば、回路基板の厚さ寸法や、第１段部から凹部の他方端側の端部までの軸線方向における寸法が、仕様変更や製造上の寸法ばらつき等の理由で変動しても、回路基板の外周側に隙間がある。従って、凹部の内部において回路基板の外周側に位置する部分を接着剤で埋めることができるので、回路基板を確実に固定することができる。

本発明において、前記凹部は、前記ケースを部分的に薄板化してなる部分である構成を採用することができる。かかる構成によれば、ケースに対する簡単な加工で凹部を形成することができる。

本発明において、前記ケースの内部には、前記回路基板に対して前記軸線方向の他方側に、回転軸を回転可能に支持する軸受が固定されている構成を採用することができる。

本発明において、前記回路基板には、前記回転軸の回転を磁気的に検出する感磁素子が実装されている構成を採用することができる。かかる構成の場合、回路基板が変位すると検出精度が低下するが、本発明によれば、回路基板の変位に起因する検出精度の低下を防止することができる。

本発明において、前記ケースは金属製である構成を採用することができる。かかる構成の場合、ケースと接着剤との熱膨張係数に大きな差があるため、ケースの内周面と接着剤との間で剥離が発生しやすいが、本発明によれば、かかる剥離が発生したとしても、回路基板の変位を防止することができる。

本発明では、前記回路基板において前記第１段部が接する箇所には、フレームグランドが形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、静電気を大地へ逃がす事ができるので、静電気対策（ＥＳＤ対策）として回路基板を保護することができる。

本発明はモータ以外の機器において、回路基板の固定構造として採用することもできる。すなわち、本発明に係る回路基板の固定構造では、少なくとも一方端が開放端になっている筒状のケースの内部に、当該ケースの軸線方向に基板面を向けた状態で回路基板を接着剤により固定するにあたって、前記ケースの内周面には、前記回路基板より前記軸線方向の他方端側で当該回路基板に当接する第１段部と、前記回路基板より前記一方端側で前記回路基板側に向く第２段部と、が形成され、前記接着剤は、前記ケースの内周面に沿って、少なくとも前記回路基板と接する位置から前記第２段部に到達する位置まで設けられていることを特徴とする。かかる構成によれば、ケースの内周面において、回路基板は、軸線方向に基板面を向けた状態で、軸線方向の他方端側で第１段部により位置決めされ、かつ、軸線方向の一方端側に設けられた接着剤によって固定されている。ここで、ケースの内周面には、一方端側で回路基板側に向く第２段部が形成されており、接着剤は、ケースの内周面に沿って、少なくとも回路基板と接する位置から第２段部に到達する位置まで設けられている。このため、高温高湿試験等の耐久試験を行った際、ケースの内周面と接着剤との間で剥離が発生したとしても、接着剤は、第２段部で引っ掛かっているので、軸線方向にずれない。それ故、回路基板は、軸線方向への変位や軸線に対して傾くような変位が発生しない等、十分な耐久性を有することになる。

本発明では、ケースの内周面において、回路基板は、軸線方向に基板面を向けた状態で、軸線方向の他方端側で第１段部により位置決めされ、かつ、軸線方向の一方端側に設けられた接着剤によって固定されている。ここで、ケースの内周面には、一方端側で回路基板側に向く第２段部が形成されており、接着剤は、ケースの内周面に沿って、少なくとも回路基板と接する位置から第２段部に到達する位置まで設けられている。このため、高温高湿試験等の耐久試験を行った際、ケースの内周面と接着剤との間で剥離が発生したとしても、接着剤は、第２段部で引っ掛かっているので、軸線方向にずれない。それ故、回路基板は、軸線方向への変位や軸線に対して傾くような変位が発生しない等、十分な耐久性を有することになる。

本発明の実施の形態１に係るステッピングモータの外観を示す説明図である。 図１に示すステッピングモータに用いたステータ等の説明図である。 図１に示すステッピングモータからカバーを取り外して内部構成を示す説明図である。 図３に示すステータに用いたステータ組の説明図である。 図１に示すステッピングモータに用いたロータの説明図である。 図１に示すステッピングモータに構成したエンコーダの詳細構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係るステッピングモータに構成したエンコーダの内部を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るステッピングモータに構成したエンコーダの内部を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係るステッピングモータに構成したエンコーダの内部を部分的に拡大して示す断面図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、モータおよびケースのモータ軸線方向のうち、反出力側Ｌ２を「一方端側」とし、出力側Ｌ１を「他方端側」として説明する。また、以下の説明では、ケースとしてのエンコーダケース内に回路基板としてのセンサ基板を固定するにあたって、本発明を適用した例を説明する。

［実施の形態１］
（ステッピングモータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るステッピングモータの外観を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、ステッピングモータの斜視図、平面図、側面図、出力側からみた正面図、反出力側からみた背面図である。図２は、図１に示すステッピングモータに用いたステータ等の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの縦断面図、およびステータの一部を拡大して示す断面図である。図３は、図１に示すステッピングモータからカバーを取り外して内部構成を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、内部構成の上側部分の斜視図、および下側部分の斜視図である。

図１および図２に示すように、本形態のステッピングモータ１００では、モータ軸線Ｌ方向に長手方向を向ける下カバー９１と上カバー９２とによってカバー９が構成されている。カバー９において、出力側Ｌ１の端部にはフランジ９５が固着され、かかるフランジ９５からはロータ３の回転軸３１が突出している。回転軸３１の先端部にはピニオン３９が固着される。カバー９において、反出力側Ｌ２の端面からはモータ基板７の端部が突出し、かかるモータ基板７の端部は、コネクタ７０が実装されている。また、モータ基板７の端部に対してさらに反出力側Ｌ２で隣接する位置にコネクタ７７が設けられている。

図２および図３に示すように、ステッピングモータ１００は、カバー９の内側に、外周面においてＮ極とＳ極が周方向に交互に形成されたロータマグネット３２、および回転軸３１を備えたロータ３と、ロータマグネット３２の外周面に対向する筒状のステータ２とを有している。

回転軸３１は、出力側Ｌ１の端部と反出力側Ｌ２の端部が軸受で回転可能に支持されている。本形態では、回転軸３１のいずれの端部もボールベアリングからなる軸受９７、９９によって支持されており、回転軸３１において、出力側Ｌ１の端部には軸受９７の内輪が固着され、軸受９７の外輪は、軸受ホルダ９６を介してフランジ９５に固定されている。また、回転軸３１において、反出力側Ｌ２の端部には軸受９９の内輪が固着され、軸受９９の外輪は、軸受ホルダ９８を介して固定されている。

（ステータ組２０の構成）
図４は、図３に示すステータに用いたステータ組の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ステータ組１つ分の斜視図、および分解斜視図である。

本形態のステッピングモータ１００において、ステータ２は、図４に示すステータ組２０が複数、モータ軸線Ｌ方向に配列されてなる。図４に示すように、ステータ組２０は、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９、Ｂ相の外ステータコア２６をモータ軸線Ｌ方向で重ねた２相構造になっている。

Ａ相の外ステータコア２１は、底板部２１１の外周縁から反出力側Ｌ２に向けて円筒部２１２が延びた有底筒形形状を備えており、底板部２１１の中心穴の縁では、反出力側Ｌ２に向けて複数の極歯２１５が起立している。Ａ相の内ステータコア２２は、円環状のフランジ部２２１を備えており、このフランジ部２２１の中心穴の縁では、出力側Ｌ１に向けて複数の極歯２２５が起立している。従って、Ａ相のコイル２４が巻回されたコイルボビン２３をモータ軸線Ｌ方向の両側から挟むように、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３、およびＡ相の内ステータコア２２を重ねると、コイルボビン２３の内周面では、Ａ相の外ステータコア２１に形成された極歯２１５と、Ａ相の内ステータコア２２に形成された極歯２２５とが交互に環状に並び、かかる極歯２１５、２２５の外周側でＡ相のコイル２４が周回する構造となる。

Ｂ相の外ステータコア２６は、円環状のフランジ部２６１を備えており、このフランジ部２６１の中心穴の縁では、出力側Ｌ１に向けて複数の極歯２６５が起立している。Ｂ相の内ステータコア２７は、円環状のフランジ部２７１を備えており、このフランジ部２７１の中心穴の縁では、反出力側Ｌ２に向けて複数の極歯２７５が起立している。従って、Ｂ相のコイル２９が巻回されたコイルボビン２８をモータ軸線Ｌ方向の両側から挟むように、Ｂ相の外ステータコア２６、コイルボビン２８、およびＢ相の内ステータコア２７を重ねると、コイルボビン２８の内周面では、Ｂ相の外ステータコア２６に形成された極歯２６５と、Ｂ相の内ステータコア２７に形成された極歯２７５とが交互に環状に並び、かかる極歯２６５、２７５の外周側でＢ相のコイル２９が周回する構造となる。

ここで、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９、Ｂ相の外ステータコア２６をモータ軸線Ｌ方向で重ねた際、Ａ相の外ステータコア２１の円筒部２１２は、Ａ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、Ｂ相のコイル２９を外周側で覆った状態となり、かかる円筒部２１２の先端部に対して、Ｂ相の外ステータコア２６のフランジ部２６１が嵌った状態となる。

この状態で、ステータ組２０では、モータ軸線Ｌ方向の反出力側Ｌ２の端部の外周縁は、Ａ相の外ステータコア２１の円筒部２１２の先端部であり、直角形状（直角部分）あるいは略直角形状（略直角部分）になっている。これに対して、ステータ組２０では、モータ軸線Ｌ方向の出力側Ｌ１の端部の外周縁は、Ａ相の外ステータコア２１において、底板部２１１から円筒部２１２が起立した部分であり、Ｒ形状（Ｒ部分）になっている。そこで、本形態では、隣接するステータ組２０を連結するにあたって、外周縁がＲ形状になっているＡ相の外ステータコア２１の底板部２１１に対して、磁性板からなるスペーサ５がスポット溶接されている。また、Ａ相の外ステータコア２１の円筒部２１２の先端部に対しては、隣接するステータ組２０のＡ相の外ステータコア２１にスポット溶接されたスペーサ５がレーザ溶接されている。

このように構成したステータ組２０において、Ａ相のコイル２４が巻回されたコイルボビン２３の周方向の１箇所には端子台２３１が形成されており、かかる端子台２３１には２本の端子２４６が固着されている。また、２本の端子２４６にはＡ相のコイル２４の端部が各々絡げられ、端子２４６とコイル２４の端部とはハンダにより電気的に接続されている。また、Ｂ相のコイル２９が巻回されたコイルボビン２８においても、周方向の１箇所に端子台２８１が形成され、かかる端子台２８１には２本の端子２９６が固着されている。また、２本の端子２９６にはＢ相のコイル２９の端部が各々絡げられ、端子２９６とコイル２９の端部とはハンダにより電気的に接続されている。

ここで、Ａ相に対応する２本の端子２４６は、モータ軸に直交する方向で並び、Ｂ相に対応する２本の端子２９６も、モータ軸に直交する方向で並んでいる。しかも、Ａ相に対応する２本の端子２４６と、Ｂ相に対応する２本の端子２９６とは、モータ軸線Ｌ周りの角度位置が同一に設定されているため、Ａ相に対応する２本の端子２４６と、Ｂ相に対応する２本の端子２９６は、各々がモータ軸で重なっている。

かかる端子２４６、２９６および端子台２３１、２８１は、Ａ相の外ステータコア２１の切り欠き２１８から半径方向外側に突出している。端子台２３１、２８１の内面は、円筒部２１２の外周面に当接している。また、端子台２３１、２８１において周方向の両端部は、切り欠き２１８において周方向の両側で対向する内縁に当接し、周方向の位置が規定されている。従って、Ａ相の外ステータコア２１の切り欠き２１８を基準に端子台２３１、２８１の角度位置が規定される結果、端子２４６、２９６の角度位置も規定される。また、Ａ相の内ステータコア２２の外周縁に形成された小突起２２８、Ｂ相の外ステータコア２６の外周縁に形成された小突起２６８、およびＢ相の内ステータコア２７の外周縁に形成された小突起２７８は、切り欠き２１８において周方向の両側で対向する内縁に当接し、周方向の位置が規定されている。このため、切り欠き２１８を基準に、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の外ステータコア２６、およびＢ相の内ステータコア２７の角度位置が規定されている。

このように構成したステータ組２０を用いてステータ２を構成するにあたって、本形態では、同一構成の複数のステータ組２０がモータ軸に同軸状に配列されている。すなわち、いずれのステータ組２０でも、Ａ相の外ステータコア２１同士、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４同士、Ａ相の内ステータコア２２同士、Ｂ相の内ステータコア２７同士、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９同士、およびＢ相の外ステータコア２６同士は、同一の構成を有している。本形態では、５つのステータ組２０がモータ軸に同軸状に配列されている。

また、いずれのステータ組２０においても、極歯の角度位置が同一である。すなわち、図２（ｂ）に示すように、いずれのステータ組２０においても、周方向の所定の箇所を基準にした際、Ａ相の外ステータコア２１に形成された極歯２１５同士は同一の角度位置にあり、Ａ相の内ステータコア２２に形成された極歯２２５同士は同一の角度位置にあり、Ｂ相の外ステータコア２６に形成された極歯２６５同士は同一の角度位置にあり、Ｂ相の内ステータコア２７に形成された極歯２７５同士は同一の角度位置にある。このため、各ステータ組２０とロータ３との間に発生するピークトルク位置が一致するため、大きなトルクを得ることができる。特に、本形態では、別の冶具を端子２４６、２９６あるいは端子台２３１、２８１に当接させて、複数のステータ組２０の角度調整を行なうので、各ステータ組２０の間での極歯の角度位置のずれを防止してあるため、大きなトルクを確実に得ることができる。

本形態においては、いずれのステータ組２０においても、端子台２３１、２８１および端子２４６、２９６の角度位置が同一である。このため、５つのステータ組２０を配列したステータ２には計２０本の端子があるが、これらの端子は１０本ずつ、モータ軸線Ｌに平行に２列に直線的に並んでいる。

そこで、本形態では、計２０個の端子穴が１０個ずつ、２列に直線的に並んだモータ基板７を用い、これらの端子穴に端子２４６、２９６を貫通させてハンダ付けしてある。ここで、モータ基板７は、ＰＣＢ基板やガラス−エポキシ基板等といった剛性基板である。かかるモータ基板７を用いてコイル２４同士およびコイル２９同士は直列に電気的接続されている。

（ロータの構成等）
図５は、図１に示すステッピングモータ１００に用いたロータ３の説明図である。図２（ａ）および図５に示すように、本形態のステッピングモータ１００において、ロータ３では、回転軸３１の周りに円筒状の永久磁石からなるロータマグネット３２が固着され、かかるロータマグネット３２の外周面には、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に形成されている。また、ロータマグネット３２では、同一の磁極がモータ軸の全体にわたって連続して形成されている。このため、ロータ３では、モータ軸線Ｌ方向においてステータ２が位置する全範囲にロータマグネット３２が位置する。

かかるロータマグネット３２を構成するにあたって、本形態では、回転軸３１の周りに複数の円筒状のマグネット片３２０をモータ軸線Ｌ方向に配列されており、本形態では、複数のマグネット片３２０は、隣接するマグネット片３２０同士が当接するように配置されている。

ここで、複数のマグネット片３２０には、モータ軸線Ｌ方向における長さ寸法が相違するマグネット片３２０が含まれている。また、本形態では、ステータ組２０は５組であるが、マグネット片３２０は７つであり、マグネット片３２０の数と、ステータ組２０の組数とが相違している。このように、本形態では、ステータ２の長さ寸法に一致するような長いロータマグネット３２を用いるのではなく、長さ寸法が異なる円筒状の磁石材料を準備しておき、ステータ２の長さが定まった時点で、所定数の磁石材料を配置し、着磁を行なう。その際、同一寸法の磁石材料を配列しただけでは、ステータ２の長さ寸法にあったロータマグネット３２を構成できない場合、一部の磁石材料を長さの異なるものに交換して、ロータマグネット３２の長さ寸法を合わせる。従って、長さ寸法が同一のマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もあるが、本形態のように、長さ寸法が異なるマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もある。また、ステータ組２０と同数のマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もあるが、本形態のように、ステータ組２０と異なる数のマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もある。

このように構成すると、準備しておくロータマグネット３２用の部品の種類を減らすことができるので、ステッピングモータ１００のコストを低減することができる。また、極端に長いロータマグネット３２を用いた場合、成形の際、内径に通す金型が細く長くなるため、成形が難しく、長さ方向において内径寸法がバラツキやすいが、本形態のように、複数のマグネット片３２０によってロータマグネット３２を構成すれば、長さ方向の全体にわたって内径寸法が安定する。それ故、ステータ２とロータマグネット３２との隙間寸法を狭くすることができるので、大きなトルクを得るのに有利である。

このように、本形態のステッピングモータ１００では、ステータ組２０を複数、モータ軸線Ｌ方向に配列し、複数のステータ組２０の間において極歯２１５、２２５、２６５、２７５の角度位置を同一にしてあるため、ステッピングモータ１００の特長である高い送り精度を確保したまま、大きなトルクを得ることができる。また、複数のステータ組２０をモータ軸線Ｌ方向に配列した構成であるため、ステッピングモータ１００の外径寸法は小さいままである。また、本形態では、ステータ組２０は、ステータコアおよびコイルとして、Ａ相のステータコア（外ステータコア２１および内ステータコア２２）およびコイル２４と、Ｂ相のステータコア（外ステータコア２６および内ステータコア２７）およびコイル２９を備え、複数のステータ組２０の間においてＡ相の極歯２１５、２２５同士の角度位置が同一で、Ｂ相の極歯２６５、２７５同士の角度位置が同一である。かかる２相構造を採用すれば、単相構造と違って、送り動作の際の振動等を低く抑えることができる。

また、複数のステータ組２０の間において、ステータコア（外ステータコア２１、２６および内ステータコア２２、２７）およびコイル２４、２９は同一構成である。従って、部品の共通化を図ることができるので、ステッピングモータ１００の低コスト化を図ることができる。また、複数のステータ組２０を用いた場合、コイル２４同士およびコイル２９同士を並列に接続すると、コイル２４、２９に流れる電流にアンバランスが発生するおそれがあるが、本形態では、コイル２４同士およびコイル２９同士を直列に接続しているため、各ステータ組２０においてコイル２４、２９に流れる電流を同等とすることができる。また、本形態では、複数のステータ組２０の間において、端子２４６、２９６の位置が同一の角度位置にあるため、端子２４６、２９６への電気的な接続が容易である。また、ステータ組２０を同一の角度位置に配置する際、端子２４６、２９６あるいは端子台２３１、２８１を基準にステータ組２０の角度位置を合わせることができる。しかも、端子２４６、２９６の位置が同一の角度位置にあるため、全ての端子２４６、２９６を共通のモータ基板７に接続することができるので、端子２４６、２９６への電気的な接続が容易である。また、モータ基板７として剛性基板を用いたため、フレキシブル基板を用いた場合と違って、端子２４６、２９６とモータ基板７との固定により、ステータ組２０の位置ずれを防止することができるという利点がある。

また、ロータマグネット３２はモータ軸線Ｌ方向に配列された複数のマグネット片３２０からなるため、マグネット片３２０の数等を変更することによりロータマグネット３２の全長を調整することができる。従って、準備しておくロータマグネット３２用の部品の種類を減らすことができるので、ステッピングモータ１００のコストを低減することができる。しかも、複数のマグネット片３２０は、隣接するマグネット片３２０同士が当接するように配置されているため、ステータ２と対向する部分の全てが着磁されている構成を容易に実現することができる。また、ロータマグネット３２では、同一の磁極がモータ軸線Ｌ方向の全体にわたって連続して形成されているため、ロータマグネット３２においてステータ２と対向する領域全体が着磁されていることになる。このため、磁気効率が高いので、大きなトルクを得るのに有利である。

（エンコーダ８の構成）
図２（ａ）に示すように、本形態のステッピングモータ１００において、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部に対してはエンコーダ８が構成されている。本形態において、エンコーダ８は、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部に取り付けられた円筒状のエンコーダ用マグネット８１と、エンコーダ用マグネット８１に対向するＭＲセンサ８２（磁気センサ／磁気抵抗効果センサ／感磁素子）とを備えた磁気式のエンコーダである。

かかるエンコーダ８を構成するにあたって、エンコーダ用マグネット８１は、回転軸３１においてステータ２の反出力側Ｌ２の端部からモータ軸線Ｌ方向で突出した部分であってロータマグネット３２の反出力側Ｌ２の端部にモータ軸線Ｌ方向で離間する部分に保持されている。従って、エンコーダ用マグネット８１は、回転軸３１において軸受９９や軸受ホルダ９８よりもさらに反出力側Ｌ２の軸端側に保持されている。より具体的には、エンコーダ用マグネット８１は、軸受９９または軸受ホルダ９８とはモータ軸線Ｌ方向で離間された状態で回転軸３１に固定されている。かかるエンコーダ用マグネット８１は、図５に示すように、ロータマグネット３２を構成するマグネット片３２０と同一の外径寸法および内径寸法を有する円筒状のマグネットであり、外周面にはマグネット片３２０と同一の位相でＳ極とＮ極が交互に形成されている。従って、エンコーダ用マグネット８１については、ロータマグネット３２のマグネット片３２０として使用されるものをそのまま用いてもよい。

ＭＲセンサ８２は、ステータ２からモータ軸線Ｌ方向で離間した位置でエンコーダ用マグネット８１に対向している。より具体的には、ＭＲセンサ８２は、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部に対向するように配置された回路基板８５（センサ基板）の出力側Ｌ１の基板面８５ａに実装されている。このため、ＭＲセンサ８２は、エンコーダ用マグネット８１に対してモータ軸線Ｌ方向においてステータ２が位置する側とは反対側（反出力側Ｌ２）でエンコーダ用マグネット８１に対向している。このように、ＭＲセンサ８２をステータ２から十分離間させることができるので、ステータ２に給電した際にステータ２が発熱しても、かかる熱はＭＲセンサ８２に伝わりにくくなっている。さらに、ロータマグネット３２によって発生する磁束の影響も受けにくくなっている。なお、回路基板８５において、反出力側Ｌ２の基板面８５ｂには駆動用ＩＣ７９や他の電子部品７８が実装されており、駆動用ＩＣ７９は、エンコーダ８による検出結果に基づいて、コイル２４、２９への通電をフィードバック制御する。

このように、本形態では、回転軸３１に対してエンコーダ８が構成されているため、回転軸３１の角度位置をエンコーダ８で検出し、その結果をフィードバックすることができる。従って、ステッピングモータ１００での脱調の発生を防止することができる。

また、エンコーダ８を構成するにあたって、回転軸３１においてステータ２の端部からモータ軸線Ｌ方向で突出した部分であってロータマグネット３２の端部にモータ軸線Ｌ方向で離間する部分にエンコーダ用マグネット８１を配置し、かかるエンコーダ用マグネット８１に対してはステータ２から離間した位置にＭＲセンサ８２を設けてある。しかも、エンコーダ用マグネット８１は、回転軸３１において軸受９９や軸受ホルダ９８よりもさらに反出力側Ｌ２の軸端側に保持され、ＭＲセンサ８２は、エンコーダ用マグネット８１に対してモータ軸線Ｌ方向においてステータ２が位置する側とは反対側でエンコーダ用マグネット８１に対向している。このため、ＭＲセンサ８２をステータ２から十分離間させることができるので、ステータ２に給電した際にステータ２が発熱しても、かかる熱はＭＲセンサ８２に伝わりにくい。特に、本形態のステッピングモータ１００では、ステータ組２０が複数、設けられているため、ステータ２での発熱が大きいが、ステータ２が発熱しても、かかる熱はＭＲセンサ８２に伝わりにくい。それ故、ＭＲセンサ８２が高温になることを抑制することができるので、ＭＲセンサ８２の温度に起因する誤検出を防止することができるとともに、ＭＲセンサ８２の長寿命化を図ることができる。

（エンコーダケースに対する回路基板の固定構造）
図６は、図１に示すステッピングモータ１００に構成したエンコーダの詳細構成を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ステッピングモータ１００の反出力側Ｌ２の端部に設けたエンコーダ８を反出力側Ｌ２からみた斜視図、エンコーダ８から端板を外した状態を反出力側Ｌ２からみた背面図、エンコーダ８の断面図、およびエンコーダ８の内部を部分的に拡大して示す断面図である。

図１および図２（ａ）に示すように、本形態のステッピングモータ１００において、カバー９の反出力側Ｌ２の端部には、ＭＲセンサ８２や回路基板８５を外周側で囲む金属製のエンコーダケース８０が取り付けられており、エンコーダケース８０の出力側Ｌ１の端部には、軸受９９および軸受ホルダ９８が固定されている。

図６に示すように、エンコーダケース８０は、円筒状であり、モータ軸線Ｌ方向における出力側Ｌ１側の端部および反出力側Ｌ２側の端部のいずれもが開放端になっている。かかるエンコーダケース８０の内部には、モータ軸線Ｌ方向に基板面８５ａ、８５ｂを向けた状態で回路基板８５が熱硬化性あるいは光硬化性の接着剤６０により固定されている。本形態においては、接着剤６０として、熱硬化性のエポキシ系接着剤が用いられている。なお、エンコーダケース８０の反出力側Ｌ２の端部にはコネクタ７７を取り付けるための切欠き８０１が形成されている。また、エンコーダケース８０の反出力側Ｌ２の端部には端板８９が装着されている。

かかる構成のエンコーダケース８０に回路基板８５を接着剤６０によって固定するにあたって、まず、回路基板８５として、エンコーダケース８０の内周形状に対応する円形のＰＣＢ基板やガラス−エポキシ基板等といった剛性基板が用いられている。かかる回路基板８５の出力側Ｌ１の基板面８５ａにはＭＲセンサ８２が実装され、反出力側Ｌ２の基板面８５ｂには、駆動用ＩＣ７９や他の電子部品７８が実装されている。

また、エンコーダケース８０の内周面８０２には、回路基板８５より反出力側Ｌ２において回路基板８５の基板面８５ａに当接する第１段部８０６が形成されており、回路基板８５は、第１段部８０６によってモータ軸線Ｌ方向の位置決めが行われている。本形態において、第１段部８０６は、周方向の全体にわたって円環状に形成されており、回路基板８５は、第１段部８０６によって全周で位置決めされている。

さらに、エンコーダケース８０の内周面８０２には、回路基板８５より反出力側Ｌ２で回路基板８５側に向く第２段部８０７が形成されている。本形態においては、第２段部８０７を構成するにあたって、エンコーダケース８０の内周面８０２には、内周面８０２から径方向外側に凹む凹部８０４が形成されており、かかる凹部８０４において反出力側Ｌ２に位置する端部８０４ａによって第２段部８０７が形成されている。ここで、凹部８０４は、エンコーダケース８０の内周面８０２において全周にわたって形成された周溝であり、第２段部８０７は円環状に形成されている。なお、凹部８０４は、反出力側Ｌ２に位置する端部８０４ａ、および出力側Ｌ１に位置する端部８０４ｂがテーパ面になっている。

かかる凹部８０４は、エンコーダケース８０を部分的に薄板化してなる部分である。また、第１段部８０６も、エンコーダケース８０を部分的に薄板化することによって形成された部分である。具体的には、エンコーダケース８０のうち、反出力側Ｌ２に位置する部分を薄板化することによって第１段部８０６が形成され、かかる薄板化した部分をさらに薄板化することによって凹部８０４が形成されている。

このため、エンコーダケース８０の肉厚および内径寸法は、以下の関係
肉厚
出力側Ｌ１の端部８０２ａ
＞反出力側Ｌ２の端部８０２ｂ
＝第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃ
＞凹部８０４の形成部分
内径寸法
出力側Ｌ１の端部８０２ａ
＜反出力側Ｌ２の端部８０２ｂ
＝第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃ
＜凹部８０４の形成部分
になっている。

また、本形態において、回路基板８５の厚さ寸法ｄ１は、モータ軸線Ｌ方向における第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの寸法ｄ２（第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃのモータ軸線Ｌ方向における寸法）より大である。従って、第１段部８０６を基準に回路基板８５を位置決めした際、回路基板８５は、凹部８０４の端部８０４ｂより反出力側Ｌ２に張り出した状態となる。

このような構成のエンコーダケース８０に回路基板８５を固定するには、まず、回路基板８５を反出力側Ｌ２からエンコーダケース８０に内部に装着する。その結果、回路基板８５は、第１段部８０６が基板面８５ａに当接する位置で位置決めされる。この状態で、回路基板８５の外周端部８５１は、エンコーダケース８０の内周面のうち、第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃに当接し、径方向で位置決めされる。また、回路基板８５は、凹部８０４の端部８０４ｂより反出力側Ｌ２に張り出した状態となる。

次に、反出力側Ｌ２からエンコーダケース８０の内部にディスペンサ等を進入させ、回路基板８５の外周端部８５１に沿って接着剤６０を塗布する。その際、接着剤６０は、凹部８０４が完全に埋まるように塗布される。また、接着剤６０は、エンコーダケース８０の内周面８０２に沿って、少なくとも回路基板８５と接する位置から第２段部８０７に到達し、さらに第２段部８０７から所定の寸法、反出力側Ｌ２に位置する部分まで塗布される。その結果、凹部８０４の内部において回路基板８５の外周側に位置する部分８０４ｄは接着剤６０で埋められる。

このように接着剤６０を塗布した後、接着剤６０を硬化させる。その結果、回路基板８５は、モータ軸線Ｌ方向に基板面８５ａ、８５ｂを向けた状態でエンコーダケース８０の内部に固定される。しかる後には、エンコーダケース８０の反出力側Ｌ２の端部に端板８９を装着する。なお、回路基板８５において、ＭＲセンサ８２、駆動用ＩＣ７９、電子部品７８が実装されている領域や配線が形成されている領域を避けた位置には、カバー９の内側においてＭＲセンサ８２およびエンコーダ用マグネット８１が収容されている空間を外部と連通させる貫通穴８５ｅが形成されている。かかる貫通穴８５ｅは、エンコーダケース８０の内部においてＭＲセンサ８２およびエンコーダ用マグネット８１が収容されている空間と外部との間で空気を流出入させる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、エンコーダケース８０の内部において、回路基板８５は、モータ軸線Ｌ方向に基板面８５ａ、８５ｂを向けた状態で、モータ軸線Ｌ方向の出力側Ｌ１で第１段部８０６により位置決めされ、かつ、モータ軸線Ｌ方向の反出力側Ｌ２に設けられた接着剤６０によって固定されている。ここで、エンコーダケース８０の内周面８０２には、出力側Ｌ１で回路基板８５側に向く第２段部８０７が形成されており、接着剤６０は、エンコーダケース８０の内周面８０２に沿って、少なくとも回路基板８５と接する位置から第２段部８０７に到達する位置まで設けられている。このため、高温高湿試験等の耐久試験を行った際、エンコーダケース８０の内周面８０２と接着剤６０との間で剥離が発生したとしても、接着剤６０は、第２段部８０７で引っ掛かっているので、モータ軸線Ｌ方向にずれない。それ故、回路基板８５は、モータ軸線Ｌ方向への変位やモータ軸線に対して傾くような変位が発生しない等、十分な耐久性を有することになる。また、本形態において、エンコーダケース８０は金属製であり、接着剤６０とは熱膨張係数に大きな差があるため、エンコーダケース８０の内周面８０２と接着剤６０との間で剥離が発生しやすいが、本形態によれば、かかる剥離が発生したとしても、回路基板８５の変位を防止することができる。特に本形態において、回路基板８５は、ＭＲセンサ８２（感磁素子）が実装されたセンサ基板である。かかる構成の場合、回路基板８５が変位すると、検出精度が低下するが、本形態によれば、回路基板８５の変位に起因する検出精度の低下を防止することができる。

また、第２段部８０７は、エンコーダケース８０の内周面８０２で径方向外側に凹む凹部８０４において反出力側Ｌ２に位置する端部８０４ａにより構成されている。このため、エンコーダケース８０に対する簡単な加工によって第２段部８０７を構成することができる。

また、回路基板８５の厚さ寸法ｄ１は、モータ軸線Ｌ方向における第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの寸法ｄ２（第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃのモータ軸線Ｌ方向における寸法）より大である。従って、回路基板８５の厚さ寸法ｄ１や、第１段部８０６から凹部８０４の反出力側Ｌ２の端部８０４ａまでのモータ軸線Ｌ方向における寸法ｄ２が、仕様変更や製造上の寸法ばらつき等の理由で変動しても、凹部８０４の内部において回路基板８５の外周側に位置する部分８０４ｄは接着剤６０で埋められる。従って、回路基板８５を確実に固定することができる。

［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係るステッピングモータ１００に構成したエンコーダの内部を部分的に拡大して示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図７に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、エンコーダケース８０のうち、反出力側Ｌ２に位置する部分を薄板化することによって第１段部８０６が形成されている。また、エンコーダケース８０を部分的に薄板化しすることによって凹部８０４および第２段部８０７が形成されている。かかる構成において、実施の形態１では、エンコーダケース８０の肉厚は、反出力側Ｌ２の端部８０２ｂと、第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃとが等しかったが、本形態では、反出力側Ｌ２の端部８０２ｂの肉厚が、第１段部８０６と凹部８０４の出力側Ｌ１の端部８０４ｂとの間の部分８０２ｃの肉厚より薄い。その他の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

このように構成した場合、実施の形態１に比して、第２段部８０７の段差が低いが、かかる構成でも、エンコーダケース８０の内周面８０２と接着剤６０との間で剥離が発生したとしても、接着剤６０は、第２段部８０７で引っ掛かっているので、モータ軸線Ｌ方向にずれない。それ故、回路基板８５は、モータ軸線Ｌ方向への変位やモータ軸線に対して傾くような変位が発生しない等、十分な耐久性を有することになる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の形態３に係るステッピングモータ１００に構成したエンコーダの内部を部分的に拡大して示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図８に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、エンコーダケース８０のうち、反出力側Ｌ２に位置する部分を薄板化することによって第１段部８０６が形成されている。また、エンコーダケース８０には、凹部８０４および第２段部８０７が形成されているが、本形態において、凹部８０４は、周方向で離間する複数個所でエンコーダケース８０を貫通する貫通穴からなる。その他の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

このように構成した場合でも、エンコーダケース８０の内周面８０２と接着剤６０との間で剥離が発生したとしても、接着剤６０は、第２段部８０７で引っ掛かっているので、モータ軸線Ｌ方向にずれない。それ故、回路基板８５は、モータ軸線Ｌ方向への変位やモータ軸線に対して傾くような変位が発生しない等、十分な耐久性を有することになる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態４］
図９は、本発明の実施の形態４に係るステッピングモータ１００に構成したエンコーダの内部を部分的に拡大して示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図９に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、金属製のエンコーダケース８０には、第１段部８０６および第２段部８０７が形成されている。ここで、回路基板８５において第１段部８０６と接する部分にはフレームグランド８５５が形成されており、かかるフレームグランド８５５は、第１段部８０６においてエンコーダケース８０と接している。このため、静電気を大地へ逃がすことができるので、静電気対策（ＥＳＤ対策）として回路基板８５を保護することができる。その他の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態１〜３では、第１段部８０６を周方向の全体に形成したが、周方向で離間する複数個所に第１段部８０６を形成してもよい。また、実施の形態１、２では、第２段部８０７を周方向の全体に形成したが、周方向で離間する複数個所に第２段部８０７を形成してもよい。

また、カバー９の内側において、カバー９とステータ２との間、およびステータ２の内部に樹脂を充填し、コイル２４、２９で発生した熱をカバー９に効率よく伝達して放熱性を高めることにより、ステッピングモータ１００の信頼性を向上させてもよい。

上記実施の形態では、ステータ組２０が５個であったが、ステータ組２０の数については、２〜４個、あるいは６個以上であってもよい。また、ステータ組２０が１個のステッピングモータ１００、あるいはその他のモータに本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、エンコーダケース８０に対する回路基板８５の固定構造に本発明を適用したが、モータケースにモータ基板を固定する際に本発明を適用してもよい。さらには、モータ以外の機器において、ケースに回路基板を固定する際に本発明を適用してもよい。

２ ステータ
３ ロータ
８ エンコーダ
２０ ステータ組
３１ 回転軸
３２ ロータマグネット
６０ 接着剤
８０ エンコーダケース
８１ エンコーダ用マグネット
８２ ＭＲセンサ（磁気センサ／感磁素子）
８５ 回路基板
８５ａ、８５ｂ 基板面
１００ ステッピングモータ（モータ）
８０２ エンコーダケースの内周面
８０４ 凹部
８０６ 第１段部
８０７ 第２段部
Ｌ モータ軸線
Ｌ１ 出力側（モータ軸線方向の他方端側）
Ｌ２ 反出力側（モータ軸線方向の一方端側）

Claims (9)

1. 少なくとも一方端が開放端になっている筒状のケースと、
   当該ケースの軸線方向に基板面を向けた状態で前記ケースの内部に接着剤により固定された回路基板と、
   を有するモータであって、
   前記ケースの内周面には、前記回路基板より前記軸線方向の他方端側で当該回路基板に当接する第１段部と、前記回路基板より前記一方端側で前記回路基板側に向く第２段部と、が形成され、
   前記接着剤は、前記ケースの内周面に沿って、少なくとも前記回路基板と接する位置から前記第２段部に到達する位置まで設けられていることを特徴とするモータ。
2. 前記第２段部は、前記ケースの内周面で径方向外側に凹む凹部において前記一方端側に位置する端部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記回路基板の厚さ寸法は、前記第１段部から前記凹部の前記他方端側の端部までの前記軸線方向における寸法より大であり、
   前記凹部の内部において前記回路基板の外周側に位置する部分は前記接着剤で埋められていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記凹部は、前記ケースを部分的に薄板化してなる部分であることを特徴とする請求項２または３に記載のモータ。
5. 前記ケースの内部には、前記回路基板に対して前記軸線方向の他方側に、回転軸を回転可能に支持する軸受が固定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のモータ。
6. 前記回路基板には、前記回転軸の回転を磁気的に検出する感磁素子が実装されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のモータ。
7. 前記ケースは金属製であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のモータ。
8. 前記回路基板において前記第１段部が接する箇所には、フレームグランドが形成されていることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
9. 少なくとも一方端が開放端になっている筒状のケースの内部に、当該ケースの軸線方向に基板面を向けた状態で回路基板を接着剤により固定するにあたって、
   前記ケースの内周面には、前記回路基板より前記軸線方向の他方端側で当該回路基板に当接する第１段部と、前記回路基板より前記一方端側で前記回路基板側に向く第２段部と、が形成され、
   前記接着剤は、前記ケースの内周面に沿って、少なくとも前記回路基板と接する位置から前記第２段部に到達する位置まで設けられていることを特徴とする回路基板の固定構造。

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