JP2013005545A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数でステータヨークにフロントプレートおよびエンドプレートを結合させる構造のモータを提供する。
【解決手段】内側にロータ３００を収めたステータ２００と、ステータ２００を軸方向の前後から挟み込む状態でステータ２００に固定されるフロントプレート４００およびエンドプレート５００と、エンドプレート５００と一体化され、フロントプレート４００とエンドプレート５００とを結合する結合バンド部５０２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータヨークにフロントプレートおよびエンドプレートを結合させる構造に特徴のあるモータに関する。

ステータの内側にロータを収めた構造のモータにおいて、軸方向におけるフロント側およびリア側の部材（フロントプレートおよびリアプレート）をステータに固定する構造として、特許文献１および２に記載の構造が公知である。また、この構造に関連するものとして、特許文献３に記載されたものが公知である。

実公昭６１−２２４７３号公報 特開平１１−２７５８４８号公報 実公昭４９−４６００３号公報

特許文献１や２に記載の構造は、部品点数が多く、また組み付け工数が多いという問題がある。そこで本発明は、少ない部品点数でステータヨークにフロントプレートおよびエンドプレートを結合させる構造のモータを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、内側にロータを収めたステータヨークと、前記ステータヨークを軸方向の前後から挟み込む状態で前記ステータヨークに固定されるフロントプレートおよびエンドプレートと、前記フロントプレートまたはエンドプレートと一体化され、前記フロントプレートと前記エンドプレートとを結合する結合バンド部とを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステータヨークの外周には、前記結合バンド部が収まる収容部が設けられていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、結合バンド部がステータヨークの外周部分に収容されるので、ステータヨークに対するフロントプレートおよびエンドプレート位置関係を決め易く、組み立てが行い易い構造となる。また、ステータヨークとそれを前後から挟み込んで固定するフロントプレートおよびエンドプレートとの一体性を高くでき、強固な構造とすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ステータヨークは、外ヨークおよび内ヨークを備えたクローポール型のステータヨークであり、前記フロントプレートは、前記外ヨークおよび前記内ヨークのいずれか対して軸方向から接触し、前記エンドプレートは、前記外ヨークおよび前記内ヨークのいずれか対して軸方向から接触することを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、外力による歪みが懸念されるクローポール型のステータヨークにおいて、無理な力がヨークに加わり難い構造とすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記収容部は、前記外ヨークに設けられた切り欠き部であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記結合バンド部の外周は、前記ステータヨークの外周に沿った形状を有していることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、結合バンド部がステータヨークの外側に突出しない滑らかな外観のモータを得ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記フロントプレートおよび前記エンドプレートは、前記ロータの回転シャフトを回転自在な状態で軸受する軸受部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、少ない部品点数でステータヨークにフロントプレートおよびエンドプレートを結合させる構造のモータが提供される。

実施形態のステッピングモータの分解斜視図である。 実施形態のステッピングモータの分解斜視図である。 実施形態のステッピングモータの斜視図（Ａ）、正面図（Ｂ）、側面図（Ｃ）である。 実施形態のステッピングモータの側断面図である。 ステータヨークの斜視図である。 ステータヨークの斜視図である。

（構成）
図１、図２、図３および図４には、実施形態のステッピングモータ１００が示されている。ステッピングモータ１００は、クローポール型のステッピングモータである。ステッピングモータ１００は、ステータ２００、ロータ３００、フロントプレート４００およびエンドプレート５００により構成されている。ここで、ロータ３００は、ステータ２００の内側に回転自在な状態で納められており、ステータ２００は、軸方向の前後からフロントプレート４００およびエンドプレート５００により挟まれている。この挟まれた構造により、フロントプレート４００およびエンドプレート５００がステータ２００に固定されている。

まず、ステータ２００について説明する。図１および図２に示すように、ステータ２００は、第１ステータ６００および第２のステータ７００を有している。第１のステータ６００と第２のステータ７００とは基本的に同じ構造を有し、一方を他方に対して軸方向で反転させ、背中合わせの状態で軸方向において重ねた状態を有している。以下、第１のステータ６００について説明する。

図５には、第１のステータ６００が示されている。図５では、ステータヨークのみが記載され、ステータコイルおよびステータコイルが巻回されるボビン等の記載は省略されている。第１のステータ６００は、外ヨーク６１０と内ヨーク６２０を組み合わせた構造を有している。外ヨーク６１０は、平たい円環形状を有する円環部６１１、円環部６１１の軸中心側(ロータ側)の縁から軸方向に立ち上がる複数の極歯６１２、円環部６１１の外周側の縁から極歯６１２と同じ方向に立ち上がり一部が切り欠かれた外側円筒部６１３を備えている。外ヨーク６１０および内ヨーク６２０は、軟磁性材料（例えば鋼板材料）により構成されている。

図１および図２に示すように、第１のステータ６００における外ヨーク６１０の外側円筒部６１３には、軸方向で切り欠かれた切り欠き部６４０が形成されている。また、この切り欠き部６４０に連続する形で第２のステータ７００の外ヨーク７１０にも切り欠き部７４０が設けられている。

図５に戻り、内ヨーク６２０は、円環部６１１と略同様な形状の円環部６２１、円環部６２１の軸中心側の縁から極歯６１２の方向に立ち上がった複数の極歯６２２を備えている。極歯６１２と６２２は、互いに噛み合う状態で、且つ、接触せず隙間を有した状態で対向する位置関係にある。円環部６２１の外周の縁６２１ａは、外側円筒部６１３の内周に接し、そこに固定されている。円環部６２１の外周の縁６２１ａが外側円筒部６１３の内周に固定されることで、外ヨーク６１０と内ヨーク６２０とが結合されている。

外ヨーク６１０と内ヨーク６２０によって形成される断面が略四角形状のドーナツ状の空間には、ボビンにまかれたステータコイルが収納されている（図５には記載されていない）。図４には、このステータコイルを収容した構造の一部が示されている。図４に示すように、外ヨーク６１０と内ヨーク６２０で囲まれた空間に樹脂性のボビン６３１に巻回されたステータコイル６３２が収容されている。また、ステータコイル６３２の外周には、樹脂製のコイルカバー６３３が取り付けられている。

図６に示すように、第１のステータ６００と第２のステータ７００とは、軸方向における極歯の位置が９０度位相をずらされた状態で重ねられている。なお、図６には、ステータコイルおよびボビン等の記載は省略されている。第２のステータ７００におけるステータコイルの構造も第１のステータ６００と同じである。第１のステータ６００と第２のステータ７００との結合は、後述するように、フロントプレート４００とエンドプレート５００とによって軸方向の前後から挟まれることによって行われている。

第１のステータ６００および第２のステータ７００の上側には、給電端子部８００が配置されている。給電端子８００には、４本の端子ピン接続部８０１が設けられている。端子ピン接続部８０１には、後述する端子ピン８０１が接続される。４本の端子ピン接続部８０１のそれぞれには、第１のステータ６００のステータコイルからの２本のコイル巻線の端部、および第２のステータ７００のステータコイルからの２本のコイル巻線の端部が接続されている。

次に、ロータ３００について説明する。ロータ３００は、軸中心の部分に回転軸であるシャフト３０３を有し、シャフト３０３には、コア部材３０１が取り付けられている。コア部材３０１の外側には、円筒形状の永久磁石３０２が取り付けられている。永久磁石３０２は、周方向においてＮＳＮＳ・・と多極に着磁されている。

次に、フロントプレート４００について説明する。フロントプレート４００は、ステータ２００の軸方向における開放された部分に蓋をし、またシャフト３０３を回転自在な状態で保持する樹脂により構成された部材である。図１〜図４に示すように、フロントプレート４００は、軸受部４０１を備えている。軸受部４０１は、シャフト３０３を回転自在な状態で軸受する。軸受部４０１は、転がり軸受であっても良いし、滑り軸受であっても良い。フロントプレート４００の周囲には、突出部４０２，４０３が設けられている。突出部４０２は、ステータ２００の側の切り欠き部６４０に嵌る。また突出部４０２には、切り欠かれた構造を有する嵌め込み部４０２ａが設けられている。嵌め込み部４０２ａには、結合バンド部５０２の突出部５０２ａが嵌め込まれる。フロントプレート４００には、４本の端子ピン８０２が貫通した状態で取り付けられている。

次に、エンドプレート５００について説明する。エンドプレート５００は、ステータ２００の軸方向における開放された部分に蓋をし、またシャフト３０３を回転自在な状態で保持する樹脂により構成された部材である。エンドプレート５００は、シャフト３０３を回転自在な状態で軸受する軸受部５０１を備えている。軸受部５０１は、転がり軸受であっても良いし、滑り軸受であっても良い。エンドプレート５００は、その両サイドに軸方向に延在する一対の結合バンド部５０２を備えている。結合バンド部５０２の先端には、突出部５０２ａが設けられている。突出部５０２ａは、フロントプレート４００に設けられた嵌め込み部４０２ａに嵌合する。エンドプレート５００と結合バンド部５０２とは、樹脂の一体成型品により構成されている。結合バンド５０２の外側の面は、第１のステータ６００および第２のステータ７００の外周と同一の面を構成する形状の湾曲面を有し、結合バンド部５０２をステータ２００の切り欠き部７４０，６４０に収容した状態において、ステータ２００の外周面が滑らかな形状となるようにされている。

（組み立て手順）
以下、図３に示すステッピングモータ１００を組み立てる手順の一例を説明する。まず、図４に示すボビン６３１にステータコイル６３２を巻回し、更にステータコイル６３２の外側にコイルカバー６３３を取り付ける。こうして、第１のステータ６００を組み立てる。また、同様な工程により第２のステータ７００を組み立てる。次に、図２に示すように、第１のステータ６００と第２のステータ７００とを軸方向で重ね、ステータ２００を得る。

他方で、図２に示す構造のロータ３００を組み立て、それをステータ２００の内側に挿入する。この状態の一例が図２に示されている。ロータ３００をステータ２００の内側に納めた構造体を得たら、図１に示すように、この構造体の軸方向の前後をフロントプレート４００およびエンドプレート５００によって挟み込む。この際、結合バンド部５０２を切り欠き部７４０，６４０に通し、結合バンド部５０２の先端部分にある突出部５０２ａをフロントプレート４００の嵌め込み部４０２ａに嵌め込み嵌合させる。また、フロントプレート４００の突出部４０３を切り欠き部６４１に嵌合させる。またこの際、予めフロントプレート４００に取り付けられた端子ピン８０２を端子ピン接続部８０１に接触させ、更に半田付け等によって、端子ピン８０２と端子ピン接続部８０１とを結合させる。

こうして、図３および図４に示す構造のステッピングモータ１００を得る。この状態において、第１のステータ６００のＺ軸負方向側の端面がフロントプレート４００に接触し、フロントプレート４００によって押さえられる。すなわち、第１のステータ６００の内ヨーク６２０における円環部６２１がフロントプレート４００によって押さえられる。また、第２のステータ７００の軸方向におけるＺ軸正方向側の端面がエンドプレート５００に接触し、エンドプレート５００によって押さえられる。こうして、ステータ２００にフロントプレート４００とエンドプレート５００が固定された状態を得る。なお、結合バンド部５０２の先端部分と突出部４０２とが嵌合した部分は、熱カシメにより固定される。この部分の固定は、熱カシメ以外に、熱による溶着や接着、圧入による方法を採用することもできる。また、結合バンド部５０２の先端に爪またはスナップ構造を設け、フロントプレート５００の側にこの爪またはスナップ構造が引っ掛かる引っ掛かり部を設け、結合バンド部５０２の先端部分をフロントプレート５００に引っ掛けることで、結合バンド部５０２のフロントプレート４００への固定を行う構造も可能である。

（優位性）
クローポール型ステッピングモータのステータは、外ヨークの極歯と内ヨークの極歯との隙間に生じる漏れ磁束を利用してロータを回転させる。したがって、外ヨークと内ヨークの位置関係が重要となる。この構造では、その構造上外ヨークおよび内ヨークに局部的に強い力が加わると、ステータの形状に変形が生じ易い。このステータの変形が生じると、上述した外ヨークの極歯と内ヨークの極歯との間の位置関係が変化し、モータの効率が低下する。本実施形態によれば、ステータ２００は、フロントプレート４００またはエンドプレート５００によって面で抑えられるので、部分的に強い力が加わることがなく、上述したステータの変形が生じ難い。

切り欠き部７４０が結合バンド部５０２をガイドするので、組み立てが行い易い。また、結合バンド部５０２が切り欠き部７４０，６４０に嵌り、そこに収容される構造とすることで、エンドプレート５００とステータ２００とを組んだ構造が強固となる。また、結合バンド部５０２の先端がフロントプレート４００に嵌合するので、フロントプレート４００とステータ２００およびエンドプレート５００との結合も強固となる。また、部品の点数が少ないので、組み付け工数が抑えられる。

（その他）
結合バンド部５０２をフロントプレート４００側と最初から一体化している構造とし、結合バンド部５０２がエンドプレート５００に嵌合し、結合する構造としてもよい。ステータを構成する板材の厚みを、結合バンド部５０２を構成する部材の厚みよりも厚くし、第１のステータ６００および第２のステータ７００の外周に結合バンド部５０２が収める凹部を設け、図３に示す構造とすることも可能である。この場合、切り欠き部７４０の部分は、ステータの外ヨークを構成する部材の外側に窪みが設けられ、そこに結合バンド部５０２が納まる構造となる。また、切り欠き部７４０を設けずに、ボビン６３１およびコイルカバー６３３に切り欠け部を設け、この切り欠き部に結合バンド部５０２を通すことで、ステータ２００の内側（外ヨーク６１０および７１０の内側）に結合バンド部５０２通し、フロントプレート４００とエンドプレート５００を結合する構造も可能である。

切り欠き部７４０を設けず、結合バンド部がステータの外周に位置する構造も可能である。結合バンド部の数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。この例では、２つのステータを軸方向で重ねた構造が例示されているが、３つ以上のステータを軸方向で配置する構造も可能である。なお、第１のステータ６００および第２のステータ７００の軸方向における向きは、例示する向きに限定されない。すなわち、フロントプレートに外ヨークが接触する構造も可能である。また、本発明をクローポール型ステッピングモータ以外のモータ（例えば、ＤＣブラシレスモータ等）に適用することも可能である。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

本発明は、モータに利用することができる。

１００…ステッピングモータ、２００…ステータ、３００…ロータ、３０１…コア部材、３０２…永久磁石、３０３…シャフト、４００…フロントプレート、４０１…軸受部、４０２…突出部、４０２ａ…嵌め込み部、４０３…突出部、４０４…端子ピン保持部、５００…エンドプレート、５０１…軸受部、５０２…結合バンド部、５０２ａ…突出部、６００…第１のステータ、６１０…外ヨーク、６１１…円筒部、６１２…極歯、６１３…外側円筒部、６２０…内ヨーク、６２１…円環部、６２１ａ…円環部６２１の外周の縁、６２２…極歯、６３１…ボビン、６３２…ステータコイル、６３３…コイルカバー、６４０…切り欠き部、６４１…切り欠き部、７００…第２のステータ、７１０…外ヨーク、７４０…切り欠き部、８００…給電端子部、８０１…端子ピン接続部、８０２…端子ピン。

Claims (6)

1. 内側にロータを収めたステータヨークと、
   前記ステータヨークを軸方向の前後から挟み込む状態で前記ステータヨークに固定されるフロントプレートおよびエンドプレートと、
   前記フロントプレートまたはエンドプレートと一体化され、前記フロントプレートと前記エンドプレートとを結合する結合バンド部と
   を備えていることを特徴とするモータ。
2. 前記ステータヨークの外周には、前記結合バンド部が収まる収容部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。
3. 前記ステータヨークは、外ヨークおよび内ヨークを備えたクローポール型のステータヨークであり、前記フロントプレートは、前記外ヨークおよび前記内ヨークのいずれか対して軸方向から接触し、前記エンドプレートは、前記外ヨークおよび前記内ヨークのいずれか対して軸方向から接触することを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記収容部は、前記外ヨークに設けられた切り欠き部であることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
5. 前記結合バンド部の外周は、前記ステータヨークの外周に沿った形状を有していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のモータ。
6. 前記フロントプレートおよび前記エンドプレートは、前記ロータの回転シャフトを回転自在な状態で軸受する軸受部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ。

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