JP2014138453A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタハウジングの寸法精度を高め、該コネクタハウジングの近傍における配線の断線を回避できるとともに、部品点数の低減を図ったステッピングモータを提供する。
【解決手段】ステッピングモータにおいて、コネクタハウジング１７Ｂはインシュレータ１７と一体に形成されている。配線基板１８は、コネクタハウジング１７Ｂ内に突出して配置される端子ピン１９と、巻線１３Ｂと接続される端子部１８Ｄと、端子ピン１８Ｄと端子部１８Ｄとを接続させる配線パターン１８Ｃと、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明はステッピングモータに係り、特に、他の機器のコネクタとの嵌合を容易にした端子構造を有するステッピングモータに関する。

たとえば、プリンター、コピー機、複合機などのOA機器、その他、医療用機器、半導体製造装置、FA機器、ロボットなどの産業機器には、ステッピングモータが広く用いられており、その中でもハイブリッド型ステッピングモータが多く用いられている。

ハイブリッド型ステッピングモータは、複数個の励磁巻線を有し、この励磁巻線の引き出し線は回路基板を介し該回路基板に接合されたコネクタハウジングの端子ピンに引き出されるようになっている。該コネクタハウジングは、モータの外部に突出し、このコネクタハウジングを介して外部からの電源供給を受けるようになっている。

そして、近年、該ハイブリッド型ステッピングモータにおいて、小型化、低コスト化、高信頼性が求められてきており、たとえば特許文献１に開示されているように、コンパクトで信頼性に優れた構造を持つものが知られている。

特許文献１には、機器コネクタに嵌合する複数のコネクタ用端子を樹脂で一体成形した端子組立体と、インシュレータに同時成形した機器コネクタの外囲器に嵌合する第１の外枠と、前記端子組立体を挟み込むように構成したモータカバーに同時成形した機器コネクタの外囲器に嵌合する第２の外枠とで構成したコネクタ嵌合部を設けるようにしたものが開示されている。

なお、本発明と関連する文献として、下記特許文献２がある。特許文献２は、ステッピングモータを対象とするものではないが、インシュレータにコネクタハウジングを一体化させた記載がある。この場合、コネクタに端子ピンがインサートされており、巻線の引き出し線は、これらの端子ピンまで這わせてつなぐ必要が生じる。

特開平５−０６４４１０号公報 特開２００３−１７４７５０号公報

しかしながら、特許文献１に示すステッピングモータの端子組立は、複数のコネクタ用端子をプレス加工後に樹脂で一体成形するために、成形後にめっきが必要となる。また、そのコネクタ嵌合部が、上述したように、端子組立体と、インシュレータに同時成形した機器コネクタの外囲器に嵌合する第１の外枠と、前記端子組立体を挟み込むように構成したモータカバーに同時成形した機器コネクタの外囲器に嵌合する第２の外枠の３つの部材によって構成されたものとなっている。

このため、トータルの加工費が高価になるとともに、機器コネクタとの嵌合に必要な高い寸法精度を出すことが難しい。また、特許文献２ではステータに具備される巻線とコネクタ嵌合部との間の配線が長くなり該配線の断線が生じ易い虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタハウジングの寸法精度を高め、該コネクタハウジングの近傍における配線の断線を回避できるとともに、組み立て工程の簡素化を図ったステッピングモータを提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のステッピングモータは、シャフトと、前記シャフトに取り付けられるロータと、前記ロータの周囲に配置され巻線を具備するステータと、前記ステータの絶縁を確保するインシュレータと、電源が供給されるコネクタハウジングと、前記インシュレータに対向して装着され前記コネクタハウジングからの前記電源を前記巻線に供給する配線基板と、前記配線基板を覆って配置されるモータカバーと、を有するステッピングモータであって、前記コネクタハウジングは、前記インシュレータと一体に形成され、前記配線基板は、前記コネクタハウジング内に突出して配置される端子ピンと、前記巻線と接続される端子部と、前記端子ピンと前記端子部とを接続させる配線パターンと、を備えることを特徴とする。
（２）本発明のステッピングモータは、（１）の構成において、前記インシュレータは、前記配線基板を設置面と平行な方向への移動を制限する壁部が形成されていることを特徴とする。
（３）本発明のステッピングモータは、（１）、（２）のいずれかの構成において、前記インシュレータは、前記配線基板を設置面に対して垂直な方向への移動を制限する係止爪が形成されていることを特徴とする。
（４）本発明のステッピングモータは、（１）、（２）、（３）のいずれかの構成において、前記コネクタハウジングは、前記シャフトの軸方向に向かって相手側コネクタ挿入口となる開口部が形成されていることを特徴とする。
（５）本発明のステッピングモータは、（１）、（２）、（３）のいずれかの構成において、前記コネクタハウジングは、前記シャフトの径方向に向かって相手側コネクタ挿入口となる開口部が形成されていることを特徴とする。

このように構成したステッピングモータによれば、コネクタハウジングの寸法精度を高め、該コネクタハウジングの近傍における配線の断線を回避できるとともに、組み立て工程の簡素化を図ることができるようになる。

本発明のステッピングモータの全体を示す断面図である。 本発明のステッピングモータに用いられるインシュレータの斜視図である。 本発明のステッピングモータに用いられるインシュレータの平面図である。 本発明のステッピングモータに用いられるインシュレータの側面図である。 本発明のステッピングモータに用いられる配線基板の平面図である。 本発明のステッピングモータに用いられる配線基板の側面図である。 本発明のステッピングモータに用いられるインシュレータと配線基板の断面斜視図である。 本発明のステッピングモータに用いられる配線基板が装着されたインシュレータに第２モータカバーを装着した状態を示す断面図である。 本発明のステッピングモータの他の実施例に用いられる配線基板が装着されたインシュレータを示す断面斜視図である。 本発明のステッピングモータの他の実施例に用いられる配線基板が装着されたインシュレータに第２モータカバーを装着した状態を示す断面図である。 本発明のステッピングモータの他の実施例に用いられるインシュレータを示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施形態１）
図１は、本発明のステッピングモータの全体を示す断面図である。図１では、たとえば２相のハイブリッド型ステッピングモータからなるステッピングモータ１０を示している。

図１において、シャフト１１があり、このシャフト１１のほぼ中央部にはロータ１２が取り付けられている。ロータ１２の周囲にはステータ１３が配置され、このステータ１３は、たとえば、電磁鋼板を積層した積層鋼板からなるステータコア１３Ａと、ステータコア１３Ａの絶縁を確保するインシュレータ１７と、インシュレータ１７に巻回された巻線１３Ｂとから構成されている。

ステッピングモータ１０の前方（図中左側）には、第１モータカバー１４が配置され、第１モータカバー１４には、第１軸受１５が嵌装され、シャフト１１の一端側（図中左側）が第１軸受１５に支持され、第１モータカバー１４を貫通して、ステッピングモータ１０の外部に露出している。また、第１モータカバー１４は、ステータ１３の内径部と嵌合するようになっており、シャフト１１を支持する第１軸受１５とステータ内径部との同軸を規定している。

ステッピングモータ１０の後方（図中右側）には、まず、ステータ１３に嵌合したインシュレータ１７が配置されている。このインシュレータ１７は、シャフト１１を囲むようにして形成される環状部１７Ａと、この環状部１７Ａと一体に形成されたコネクタハウジング１７Ｂと、から構成されている。コネクタハウジング１７Ｂは、後述する端子ピン（図５、図６にて符号１９で示す）とともに、電源を供給するコネクタを構成するようになっている。また、インシュレータ１７は、ステータコア１３Ａを絶縁するカバー部１７Ｃが形成されている。このインシュレータ１７の詳細な構成については後述する。

インシュレータ１７のステータ１３側とは逆の面には配線基板１８が配置されている。配線基板１８は、コネクタハウジング１７Ｂ側から供給された電源をステータ１３の巻線１３Ｂに通電するようになっている。この配線基板１８の詳細な構成については後述する。

そして、配線基板１８の後方（図中右側）には、第２軸受２１が嵌装された第２モータカバー２０が配置されている。第２モータカバー２０は、配線基板１８を被うようにして、ステータ１３の内径部と嵌合するようになっており、シャフト１１の他端側（図中右側）が第２軸受２１に支持され、第２モータカバー２０を貫通している。第２モータカバー２０は、ステータ１３の内径部と嵌合するようになっており、シャフト１１を支持する第２軸受２１とステータ内径部との同軸を規定している。

以下、インシュレータ１７、配線基板１８、および第２モータカバー２０の詳細な構成について説明する。

図２、図３、図４は、それぞれ、インシュレータ１７の構成を示す図で、図２は斜視図、図３は平面図、図４は側面図である。

インシュレータ１７は、たとえば樹脂の成形体からなり、図２、図３に示すように、中央に円形の開口を有する環状部１７Ａと、この環状部１７Ａの外周の一部において外方に延在するコネクタハウジング１７Ｂと、を備える。

そして、環状部１７Ａのステータ１３側には、該環状部１７Ａの周方向に沿って複数（図では８個）のカバー部１７Ｃが一体的に形成されている。このカバー部１７Ｃは、ステータ１３のステータコア１３Ａの各突極を覆って該コアを絶縁できるようになっている。

コネクタハウジング１７Ｂは、図示しない機器側のコネクタの形状に合わせた形状で形成され、ステッピングモータ１０のシャフト１１の軸方向に向けて開口１７Ｐが形成された箱型となっている。機器側のコネクタは開口１７Ｐを通して該コネクタハウジング１７Ｂに挿入されるようになっている。

また、環状部１７Ａのステータ１３側とは逆の面には、その環状部１７Ａの外周の一部に立設された壁部が形成されているとともに、コネクタハウジングの外周の一部にも立設された壁部１７Ｄが形成されている。これら壁部１７Ｄは、環状部１７Ａのステータ１３側とは逆の面において、コネクタハウジング１７Ｂの領域にまで及んで配置される配線基板１８（図１参照）を、位置決めさせた状態で配置できるようになっている。配線基板１８は、インシュレータ１７の壁部の無い面に、配線基板１８の底面で接触し、壁部１７Ｄには配線基板１８の側面で接触する構造となっている。壁部１７Ｄは、配線基板１８が水平方向のどの方向にも動かないように、構成されている。

そして、箱型からなるコネクタハウジング１７Ｂの底面には、複数（図では４個）の孔１７Ｅが形成されている。この孔１７Ｅは、配線基板１８に植設された端子ピン（図５、図６にて符号１９で示す）が挿入される孔となっている。

図５、図６は、それぞれ、配線基板１８の構成を示す図で、図５は平面図、図６は側面図である。

図５、図６において、配線基板１８は、インシュレータ１７の開口とほぼ同形の開口を有する環状部１８Ａ、この環状部１８Ａの外周の一部において外方に延在する突出部１８Ｂと、を備える。

配線基板１８は、インシュレータ１７のステータ１３側とは逆の面側に配置され、その際に、環状部１８Ａはインシュレータ１７の環状部１７Ａに契合し、突出部１８Ｂはインシュレータ１７のコネクタハウジング１７Ｂに契合するようになっている。このため、配線基板１８の形状は、インシュレータ１７の形状と相似形となっている。

また、配線基板１８がインシュレータ１７のステータ１３側とは逆の面側に配置される際には、インシュレータ１７に形成された壁部１７Ｄ（図２ないし図４参照）が配線基板１８の周辺に当接されて配置され、壁部１７Ｄによって配線基板１８の面方向の移動が制限され、位置決めがなされるようになっている。

配線基板１８のステータ１３側とは逆の面には、導体層に形成された複数（図では４個）の配線パターン１８Ｃが構成されている。これら配線パターン１８Ｃの一端は、それぞれ、配線基板１８の突出部１８Ｂに植設された複数（図では４個）の端子ピン１９のそれぞれに電気的に接続されている。また、各配線パターン１８Ｃの他端は、それぞれ、配線基板１８の環状部１８Ａの周囲に設けられた複数（図では４個）の端子部１８Ｄのそれぞれに電気的に接続されている。

配線基板１８の各端子部１８Ｄは、ステータ１３の巻線１３Ｂの各引き出し線の位置に応じて配置され、巻線１３Ｂの各引き出し線とたとえば半田によって電気的な接続がなされるようになっている。これにより、ステータ１３の巻線１３Ｂの各引き出し線を長く引き回す必要がなく、配線基板１８上の端子部１８Ｄに接続できるため、該引き出し線の断線を回避させることができるようになる。

なお、端子ピン１９は、図示のような棒状のピンに限定されることはなく、配線基板１８に強固に固定できる形状、たとえばコの字状のピンで配線基板１８の２か所に嵌装される形状であってもよいことはもちろんである。

また、配線基板１８として、端子ピンと端子部が一体となった金具により構成され、絶縁を必要とする部分は、前記の配線基板と同様の外形形状となるように、樹脂等で覆った形状とするようにしてもよい。

図７は、インシュレータ１７に配線基板１８を装着させた状態を示す断面斜視図で、インシュレータ１７の環状部１７Ａおよびコネクタハウジング１７Ｂの中心を通る線で断面をとった断面図である。

図７に示すように、配線基板１８はインシュレータ１７の外周に立設された壁部１７Ｄの内壁に支持されるように装着され、配線基板１８に植設された各端子ピン１９はインシュレータ１７のコネクタハウジング１７Ｂに形成された各孔１７Ｅ（図２、図３参照）を通ってコネクタハウジング内部に露出されている。この場合、配線基板１８は、インシュレータ１７の壁部１７Ｄによって位置決めされ、配線基板１８の装着後における面方向の動きが制限され、各端子ピン１９がコネクタ内部の正しい位置に配置できる効果を奏する。

また、図８は、配線基板１８が装着されたインシュレータ１７に第２モータカバー２０を取り付けた状態を示す図である。

第２モータカバー２０は、インシュレータ１７に装着された配線基板１８を覆って配置されるようになっている。これにより、第２モータカバー２０は、配線基板１８を外的な損傷から保護できる効果を奏する。そして、第２モータカバー２０は、配線基板１８の開口に挿入され、該開口の内周面に当接される外周面を有する円筒状のボス部２０Ｐが形成され、シャフト１１を軸支する第２軸受２１が嵌装されている。これによりシャフトを支持する軸受とステータ内径部との同軸を規定している。

第２モータカバー２０を取り付ける場合、第２モータカバー２０のボス部２０Ｐが配線基板１８の開口に遊びなく挿入されることから、配線基板１８の動きを制限させる効果を奏する．
＜実施形態２＞
図９は、本発明のステッピングモータの実施形態２を示す説明図である。図９は、図７に対応して描画され、インシュレータ１７の環状部１７Ａおよびコネクタハウジング１７Ｂの中心を通る線で断面をとった断面図である。

図９に示すインシュレータ１７のコネクタハウジング１７Ｂは、ステッピングモータ１０の径方向に向かう開口を有するように形成され、機器側のコネクタはステッピングモータ１０の外径方向から内側に向けてコネクタハウジング１７Ｂに挿入するようになっている。このことから、配線基板１８に植設される端子ピン１９は、ステッピングモータ１０のシャフト１１と直交するように配置される、中途部で屈曲されたＬ字状をなすように形成されている。

なお、図１０は、端子ピン１９がＬ字状をなしていることを明確にするための断面図を示している。
（実施形態３）
実施形態１では、配線基板１８のインシュレータ１７に対する保持は、配線基板１８をインシュレータ１７の外周の一部に立設された壁部１７Ｄの内側に装着させるようにしたものである。

しかし、このような構成に限定されることはなく、図１１に示すように、たとえば、インシュレータ１７の配線基板１８（図９参照）に対向する面に爪部１７Ｆを形成し、配線基板１８には爪部１７Ｆが係止される切欠き１８Ｅを形成することにより、配線基板１８のインシュレータ１７に対する保持を強固なものとするようにしてもよいことはもちろんである。

図１１は、インシュレータ１７の壁部１７Ｄが形成される辺と直交する各辺の壁部１７Ｄに近接する部分において、頭部に爪が形成された爪部１７Ｆがインシュレータ１７に一体に形成されている。配線基板１８の辺の一部には切欠き１８Ｅが形成され、配線基板１８がインシュレータ１７に対向して配置された際に、配線基板１８の切欠き１８Ｅにインシュレータ１７の爪部１７Ｆの爪が係止されるようになっている。

なお、図１１において、（ａ）はインシュレータ１７の側面図、（ｂ）は平面図で、爪部１７Ｆが配線基板１８の切欠き１８Ｅに係止されている状態を示した図、（ｃ）は爪部１７Ｆの側面図を示している。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０……ステッピングモータ、１１……シャフト、１２……ロータ、１３……ステータ、１３Ａ……ステータコア、１４……第１モータカバー、１５……第１軸受、１７……インシュレータ、１７Ａ……環状部、１７Ｂ……コネクタハウジング、１７Ｐ……開口、１７Ｃ……カバー部、１７Ｄ……壁部、１７Ｅ……孔、１７Ｆ……爪部、１８……配線基板、１８Ａ……環状部、１８Ｂ……突出部、１８Ｃ……配線パターン、１８Ｄ……端子部、１９……端子ピン、２０……第２モータカバー、２０Ｐ……ボス部、２１……第２軸受。

Claims (5)

1. シャフトと、前記シャフトに取り付けられるロータと、前記ロータの周囲に配置され巻線を具備するステータと、前記ステータの絶縁を確保するインシュレータと、電源が供給されるコネクタハウジングと、前記インシュレータに対向して装着され前記コネクタハウジングからの前記電源を前記巻線に供給する配線基板と、前記配線基板を覆って配置されるモータカバーと、を有するステッピングモータであって、
   前記コネクタハウジングは、前記インシュレータと一体に形成され、
   前記配線基板は、
   前記コネクタハウジング内に突出して配置される端子ピンと、
   前記巻線と接続される端子部と、
   前記端子ピンと前記端子部とを接続させる配線パターンと、を備えることを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記インシュレータは、前記配線基板を設置面と平行な方向への移動を制限する壁部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 前記インシュレータは、前記配線基板を設置面に対して垂直な方向への移動を制限する係止爪が形成されていることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載のステッピングモータ。
4. 前記コネクタハウジングは、前記シャフトの軸方向に向かって相手側コネクタ挿入口となる開口部が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のステッピングモータ。
5. 前記コネクタハウジングは、前記シャフトの径方向に向かって相手側コネクタ挿入口となる開口部が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のステッピングモータ。

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