JP2018029413A

JP2018029413A - ステッピングモータ、及びステッピングモータのステータ製造方法

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Publication number: JP2018029413A
Application number: JP2016159242A
Authority: JP
Inventors: 前田　俊成; Toshinari Maeda; 俊成前田; 敏明福島; Toshiaki Fukushima; 祐田京; Hiroshi Takyo; 大祐入; Daisuke Iri
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2036-08-15
Also published as: JP6869666B2

Abstract

【課題】ロータ１０１から発生する磁束を効率的に第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに誘導でき、かつ歩留まりの高いステッピングモータ１００を提供する。【解決手段】ロータ孔１０２０の外周において、第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃを隔てるように帯状の第１の非磁性体ｒａが設けられ、第２の磁極部１０２１ｂと第３の磁極部１０２１ｃを隔てるように帯状の第２の非磁性体ｒｂが設けられ、第１の非磁性体ｒａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、少なくともステータ１０２の厚みの３倍となる距離まではステータ１２０が設けられず、第２の非磁性体１０２１ｂのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、少なくともステータ１０２の厚みの３倍となる距離まではステータ１０２が設けられない、ステータ１０２と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステッピングモータ、及びステッピングモータのステータ製造方法に関する。

従来、腕時計などのアナログ式電子時計として、指針をステッピングモータによって駆動する技術が知られている。ステッピングモータは、駆動コイルと、ステータと、着磁されたロータなどで構成される。ロータは、駆動コイルに駆動パルスが供給されることでステータに発生する磁束により回転駆動する。このようなアナログ式電子時計においては、駆動時間の持続性向上のため、ステッピングモータの低電力化が要求される。そのため、必要最小限のエネルギー量の駆動パルスでステッピングモータを駆動しつつ、ロータが非回転となった場合に、エネルギー量の大きな補正パルスにより補正駆動を行う技術が用いられている。そのような駆動を行うためには、ロータの回転検出を精度良く行う必要がある。

特許文献１には、１のコイルでステッピングモータを駆動する所謂１コイルステッピングモータが開示されている。なお、電波受信等により時刻修正を行う際、指針を標準時刻に素早く合わせるためには、特許文献２に開示されるように、正転逆転を同じ駆動周波数で早送り運針駆動可能な所謂２コイルステッピングモータを用いることが望ましい。

特公昭５８−１４１４５号公報特公昭６３−３４７０７号公報

特許文献２の図１には、ロータから発生する磁束を効率的に駆動コイルに誘導することによりロータの回転検出の精度を向上するため、磁路を遮断するスリットをステータに形成する構成が開示されている。そのような構成においては、１のステータが複数の部材に分離して構成されることとなる。そのため、ステータの位置精度や、強度に関して問題があるところ、特許文献２に開示されるステッピングモータにおいては、そのような問題に対して何らの手当がなされていない。

そこで、本出願人は、ステータにスリットを形成し、そのスリットに非磁性体を挿入することで、磁路を遮断し、かつステータの位置精度や強度を向上する技術について検討している。しかしながら、そのような構成においては、製造時における工程数が増加してしまう。また、スリットへの非磁性体の挿入の困難性から歩留まりの低下などのおそれがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータから発生する磁束を効率的にコイルに誘導でき、かつ歩留まりの高いステッピングモータ及びステッピングモータのステータ製造方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下の通りである。

（１）着磁されたロータと、前記ロータを駆動する第１のコイル及び第２のコイルと、前記ロータを収容するロータ孔を有するステータであって、前記ロータ孔に面して、第１の磁極部、第２の磁極部、及び第３の磁極部を有し、前記第１の磁極部と前記第３の磁極部は前記第１のコイルを通して開磁路を形成し、前記第２の磁極部と前記第３の磁極部は前記第２のコイルを通して開磁路を形成し、前記ロータ孔の外周において、前記第１の磁極部と前記第３の磁極部を隔てるように帯状の第１の非磁性体が設けられ、前記第２の磁極部と前記第３の磁極部を隔てるように帯状の第２の非磁性体が設けられ、前記第１の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上には、少なくとも前記ステータの厚みの３倍となる距離までは前記ステータが設けられず、前記第２の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上には、少なくとも前記ステータの厚みの３倍となる距離までは前記ステータが設けられない、ステータと、を有するステッピングモータ。

（２）（１）において、前記第１の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上、及び前記第２の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上には、前記ステータが設けられないステッピングモータ。

（３）（１）又は（２）において、前記ステータの前記第１の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第１のコイルとを固定する固定具の外周の全周に沿う形状を有する第１のコイル接続部が設けられ、前記ステータの前記第２の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第２のコイルとを固定する固定具の外周の全周に沿う形状を有する第２のコイル接続部が設けられるステッピングモータ。

（４）（１）又は（２）において、前記ステータの前記第１の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第１のコイルとを固定する固定具の外周の一部分に沿う形状を有する第１の接続部が設けられ、前記ステータの前記第２の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第２のコイルとを固定する固定具の外周の一部分に沿う形状を有する第２の接続部が設けられるステッピングモータ。

（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、巻線と磁芯を有し、前記磁芯、前記ステータが、この順で回路基板上に前記固定具により取り付けられるステッピングモータ。

（６）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記ステータは、前記ロータ孔に面する位置に、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部を隔てる間隙をさらに有するステッピングモータ。

（７）帯状の軟磁性材に、ロータ孔を有するステータの外形及び前記ロータ孔に面する位置に前記帯状の軟磁性材の長手方向に沿った方向に延びる帯状の間隙を、前記ステータが前記帯状の軟磁性材と接続された態様で形成し、帯状の非磁性材を前記帯状の間隙に挿入するとともに、前記帯状の間隙の外部では、前記帯状の非磁性体を前記帯状の軟磁性材の厚み方向に屈曲させ、前記軟磁性材と前記非磁性体とを互いに接合し、前記軟磁性材より前記ステータを切り出す、ステッピングモータのステータ製造方法。

上記本発明の（１）の側面によれば、ロータから発生する磁束を効率的にコイルに誘導でき、かつ歩留まりの高いステッピングモータを提供できる。

また、上記本発明の（２）の側面によれば、ステータの厚みに関わらず、歩留まりの高いステッピングモータを提供できる。

また、上記本発明の（３）の側面によれば、ステータの強度の高いステッピングモータを提供できる。

また、上記本発明の（４）の側面によれば、ステータ製造用の金型の強度、寿命を向上することができ、また、バレル研磨機等の装置内で研磨等を行う際、ステータ同士が絡み合いにくい。

また、上記本発明の（５）の側面によれば、ステータと第１のコイル及び第２のコイルを接続した状態における、第１のコイル及び第２のコイルの姿勢を安定させることができる。

また、上記本発明の（６）の側面によれば、ロータから発生する磁束をさらに効率的にコイルに誘導できる。

また、上記本発明の（７）の側面によれば、ステータの間隙への非磁性材の挿入を容易かつ確実にでき、歩留まりが向上する。

本実施形態に係るステッピングモータの構成を示す平面図である。本実施形態のステータの構成を示す平面図である。ステータの第２の磁極部と第２のコイルとの接続構造について説明するための図である。ロータから発生する磁束の流れを示す図である。ステータの製造工程を説明する工程図である。ステータの製造工程を説明する工程図である。ステータの製造工程を説明する工程図である。ステータの製造工程を説明する工程図である。ステータの製造工程を説明する工程図である。図５ＣのＸ−Ｘ端面図である。第１の変形例のステータの構成を示す平面図である。第２の変形例のステータの構成を示す平面図である。第３の変形例のステータの構成を示す平面図である。第４の変形例のステータの構成を示す平面図である。第５の変形例のステータの構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態という）について図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、ステッピングモータ１００を時計に適用した場合について説明するが、本発明に関連の低い構成、例えば、地板、指針などの時計の構造部品については、説明や図示を省略している。

図１は、本実施形態に係るステッピングモータ１００の構成を示す平面図である。図２は、本実施形態のステータ１０２の構成を示す平面図である。

ステッピングモータ１００は、２つのコイルを用いてロータ１０１を駆動する所謂２コイルステッピングモータである。詳細についての説明は省略するが、ステッピングモータ１００は、不図示の駆動パルス発生回路から出力された駆動パルスにより駆動する。

図１に示すように、ステッピングモータ１００は、ロータ１０１と、ステータ１０２と、第１のコイル１０３ａと、第２のコイル１０３ｂとを有する。ロータ１０１は、円盤状の回転体であり、径方向にＮ極、Ｓ極に着磁されている。

ステータ１０２は、軟磁性材から成り、ロータ１０１を収容するロータ孔１０２０を有する。ステータ１０２のロータ孔１０２０の内周面にはノッチ１０２３ａ、１０２３ｂが形成されている。このノッチ１０２３ａ、１０２３ｂによって、ステータ１０２の電磁的安定位置（図１中において破線Ｌ１で示す）に対して、非回転時のロータ１０１の静的安定位置（図１中において破線Ｌ２で示す）がずれることとなる。このずれによる角度差θによって、ロータ１０１が所定の方向に回転しやすいように癖付けされることになる。なお、本実施形態においては、角度差θを約４５度としている。ロータ１０１は、１のステップで１８０度回転する。ロータ１０１は、初期状態として、図１に示す状態と、図１に示す状態とは極性が逆となった状態との、２つの状態を取り得る。

第１のコイル１０３ａは、磁芯と、磁芯に対して巻き付けられる巻線とで構成される。第１のコイル１０３ａの巻線の端部は端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２にそれぞれ接続されている。第１のコイル１０３ａの磁芯の一端側には、ステータ１０２と第１のコイル１０３ａとを固定するネジ１０４（図１において不図示。図３参照）が挿通される孔１０３１ａが設けられている。

同様に、第２のコイル１０３ｂは、磁芯と、磁芯に対して巻き付けられる巻線とで構成される。第２のコイル１０３ｂの巻線の端部は端子ＯＵＴ３、ＯＵＴ４にそれぞれ接続されている。第２のコイル１０３ｂの磁芯の一端側には、ステータ１０２と第２のコイル１０３ｂとを固定するネジ１０４が挿通される孔１０３１ｂが設けられている。

ここで、ロータ１０１の図１中Ｄ１方向の回転を正転とし、Ｄ２方向の回転を逆転とする。第１のコイル１０３ａにおいて、例えば、端子ＯＵＴ２を接地電位、端子ＯＵＴ１を接地電位よりも低い電位とすると、端子ＯＵＴ２から端子ＯＵＴ１に駆動電流が流れる。それにより、第１のコイル１０３ａに磁束が発生して、第１の磁極部１０２１ａがＮ極に、第３の磁極部１０２１ｃがＳ極にそれぞれ磁化される。また、第２のコイル１０３ｂにおいて、例えば、端子ＯＵＴ４を接地電位、端子ＯＵＴ３を接地電位よりも低い電位とすると、端子ＯＵＴ４から端子ＯＵＴ３に駆動電流が流れる。それにより、第２のコイル１０３ｂに磁束が発生して、第２の磁極部１０２１ｂがＮ極に、第３の磁極部１０２１ｃがＳ極にそれぞれ磁化される。その結果、ロータ１０１のＮ極と第１の磁極部１０２１ａのＮ極とが反発し合い、ロータ１０１のＮ極と第３の磁極部１０２１ｃのＳ極が引き合い、ロータ１０１のＮ極と第２の磁極部１０２１ｂのＮ極が反発し合うことで、ロータ１０１は正転することとなる。

また、図１、図２に示すように、ステータ１０２は、ロータ孔１０２０に面して、第１の磁極部１０２１ａ、第２の磁極部１０２１ｂ、及び第３の磁極部１０２１ｃを有する。ステータ１０２の第１の磁極部１０２１ａには、ステータ１０２と第１のコイル１０３ａとを固定するネジ１０４（図３参照。図１及び図２においては不図示）の外周の一部分に沿う形状を有する第１の接続部１０２４ａが設けられている。同様に、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂには、ステータ１０２と第２のコイル１０３ｂとを固定するネジ１０４の外周の一部分に沿う形状を有する第２の接続部１０２４ｂが設けられている。また、ステータ１０２の第３の磁極部１０２１ｃには、ステータ１０２と第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂとを固定するネジ１０４の外周の全周に沿う形状の接続孔１０２４ｃが設けられている。

図３は、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂと第２のコイル１０３ｂとの接続構造について説明するための図である。図３（ａ）は、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂと第２のコイル１０３ｂとを接続した状態を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。なお、ここでは、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂと第２のコイル１０３ｂとの接続構造のみについて説明するが、ステータ１０２の第１の磁極部１０２１ａと第１のコイル１０３ａとの接続も同様の接続構造によりなされる。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態においては、ネジ１０４と、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂと、第２のコイル１０３ｂの磁芯と、回路基板１０５とが、ネジ１０４の挿通方向において、この順で並んで配置される。ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂに設けられる第２の接続部１０２４ｂの周面と、第２のコイル１０３ｂの孔１０３１ｂの内周面とは互いに沿うように配置される。その状態において、ネジ１０４のネジ部が孔１０３１ｂに挿通される。そして、ネジ１０４の頭部の一部と、第２のコイル１０３ｂの孔１０３１ｂの周縁部の一部とにより、第２の磁極部１０２１ｂを挟み込むことにより、第２の磁極部１０２１ｂと第２のコイル１０３ｂの磁芯とを接続固定している。

第２のコイル１０３ｂと、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂとを接続した状態におけるそれらの姿勢が安定しないと、第２のコイル１０３ｂと第２の磁極部１０２１ｂ間の磁気抵抗が低下してしまう。例えば、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂと、第２のコイル１０３ｂの磁芯との、ネジ１０４の挿通方向における並び順を図３に示す構成と逆にした場合、ネジ１０４の頭部に押圧された第２のコイル１０３ｂの磁芯の姿勢が第２の磁極部１０２１ｂから離れる方向に浮き上がってしまう等変形してしまうおそれがある。図３に示すように、第２のコイル１０３ｂを、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂと、回路基板１０５とで挟み込むことにより、ステータ１０２と第２のコイル１０３ｂとを接続する本実施形態の接続構造においては、第２のコイル１０３ｂの姿勢が変形しにくい。その結果、第２のコイル１０３ｂと第２の磁極部１０２１ｂ間の磁気抵抗の低下を抑制できる。

また、ステータにネジ孔を形成する場合、そのネジ孔の形状に対応する外形を有する金型を用いる必要がある。すなわち、円形の開口を有するネジ孔に対応する円柱状の突起を有する金型を用いる必要があるところ、その円柱状の突起は、金型の他の部分に比べて強度が低くなってしまう。一方、本実施形態のステータ１０２を形成するための金型においては、ステータ１０２にネジ孔が設けられていないことより、強度の低い円柱状の突起を設ける必要がなく、金型の長寿命化が期待できる。その結果、ステータ１０２の製造におけるコストの低減を期待できる。

なお、図３においては、ネジ部に雄ネジが切られたネジ１０４が挿通される雌ネジ側の構成については図示を省略したが、内周面に雌ネジが切られたネジパイプ等が回路基板１０５側に設けられているとよい。また、ステータ１０２と第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂとを接続するための固定具は、ネジ１０４に限られるものではなく、リベット等であっても構わない。

ここで、ロータから発生する磁束の流れについて説明する。図４は、ロータから発生する磁束の流れを示す図である。なお、図４において、実線で示す矢印は本実施形態の構成において発生する磁束を表しており、破線で示す矢印は非磁性体が設けられていない場合の構成において生じる可能性のある磁束を仮想的に表すものである。ステッピングモータ１００においては、駆動時間の持続性向上のため、低電力化が要求される。そのため、必要最小限のエネルギー量の駆動パルスでステッピングモータ１００を駆動しつつ、ロータ１０１が非回転となった場合に、エネルギー量の大きな補正パルスにより補正駆動を行う等の技術を用いるとよい。そのような駆動を行うためには、ロータ１０１の回転検出を精度良く行う必要がある。回転検出の精度を向上させるためには、ロータ１０１の回転変化による磁束の変動を精度良く検出する必要がある。なお、ロータ１０１の回転検出、及び補正パルスによる補正駆動については公知の技術のため、ここではその詳細な説明については省略する。

第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃの間には、第１のコイル１０３ａに駆動パルスが印加されることにより第１のコイル１０３ａを通して開磁路が形成される。図４に示す磁束Φ２１ｂ、磁束Φ２０ｂは、その開磁路を通過する磁束である。また、第２の磁極部１０２１ｂと第３の磁極部１０２１ｃの間には、第２のコイル１０３ｂに駆動パルスが印加されることにより、第２のコイル１０３ｂを通して開磁路が形成される。図４に示す磁束Φ２３ｂ、磁束Φ２０ｂは、その開磁路を通過する磁束である。

ここで、ロータ１０１から発生する磁束は、第１のコイル１０３ａ、第２のコイル１０３ｂから発生する磁束に比べて小さく、その一部がロータ孔１０２０周辺で閉じてしまう場合がある。すなわち、図４に示す磁束Φ１１ｂ、磁束Φ１２ｂのような磁束が発生してしまう場合がある。磁束Φ１１ｂ、磁束Φ１２ｂが発生してしまう分、第１のコイル１０３ａを通過する磁束Φ２１ｂ、磁束Φ２０ｂ、第２のコイル１０３ｂを通過する磁束Φ２３ｂ、磁束Φ２０ｂが少なくなってしまう。磁束Φ２１ｂ、磁束Φ２３ｂ、磁束Φ２０ｂが少なくなってしまうと、ロータ１０１の回転変化による磁束の変動を精度良く検出することができなくなり、回転検出の精度が低下してしまう。

そこで、本実施形態においては、磁束Φ１１ｂの磁路を遮断するため、第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃを隔てるように第１の非磁性体ｒａを設け、磁束Φ１２ｂの磁路を遮断するため、第２の磁極部１０２１ｂと第３の磁極部１０２１ｃを隔てるように第２の非磁性体ｒｂを設けた。第１の非磁性体ｒａは、帯状に形成され、第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃとの間に形成された帯状の間隙Ｓａ（スリット）に挿入して設けられる。第２の非磁性体ｒｂは、帯状に形成され、第２の磁極部１０２１ｂと第３の磁極部１０２１ｃとの間に形成された帯状の間隙Ｓｂ（スリット）に挿入して設けられる。帯状の間隙Ｓａ、帯状の第１の非磁性体ｒａ、帯状の間隙Ｓｂ、及び帯状の第２の非磁性体ｒｂは、略同一直線上に配置され、その直線方向に延びるように形成されている。なお、本実施形態においては、図１中の破線Ｌ１上にあるステータ１０２の狭窄部においては、第１の磁極部１０３ａと第２の磁極部１０２１ｂが連続して形成されているが、破線Ｌ１上にある狭窄部においても間隙及びその間隙に挿入される非磁性体を設けても構わない。

本実施形態においては、ステータ１０２に間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂを設けた上で、それを埋めるように第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂをそれぞれ設ける構成を採用するため、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂを介して、第１の磁極部１０２１ａ、第２の磁極部１０２１ｂ、及び第３の磁極部１０２１ｃが一体に構成されることとなる。そのため、本実施形態のステータ１０２においては、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂが設けられることにより１のステータが複数の部材に分離して構成される場合と比較して、ステッピングモータ１００の組立工程において精度良くステータ１０２の位置決めができ、またステータ１０２の強度が高い。

また、本実施形態のステータ１０２においては、第１の非磁性体ｒａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上、及び第２の非磁性体ｒｂのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、ステータ１０２が設けられない構成とした。すなわち、図２に示すように、第１の非磁性体ｒａと第２の非磁性体ｒｂとを結ぶ直線Ａ上に、ステータ１０２が設けられない構成とした。このような構成を採用することにより、ステータ１０２の製造時における工程数の削減、歩留まりの向上が期待できる。その詳細については、後述の製造方法の説明において述べる。

なお、本実施形態における非磁性体とは、磁気抵抗の高い物質のことである。具体的には、非磁性体とは、強磁性体以外の磁性体を含む概念であり、例えば、反磁性体、常磁性体、反強磁性体である。非磁性体としては、例えば、ニクロムやステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）等を用いるとよい。

次に、図５Ａ〜図５Ｅ及び図６を参照して、ステータ１０２の製造方法について説明する。図５Ａ〜図５Ｅは、ステータ１０２の製造工程を説明する工程図である。図６は、図５ＣのＸ−Ｘ端面図である。なお、図５Ａ〜図５Ｅにおいては、１のステータ１０２のみについて示すが、軟磁性材３０は図５Ａ等中の矢印Ｂ方向を長手方向として延びる帯状であり、その帯状の軟磁性材３０からは複数のステータ１０２を切り出すことができる。すなわち、ステータ１０２は、生産ラインにおいて、矢印Ｂ方向に移動する帯状の軟磁性材３０に、以下で説明する各加工が施されることにより、量産される。

図５Ａは、帯状の軟磁性材３０をプレス加工することにより、ロータ孔１０２０を有するステータ１０２が帯状の軟磁性材３０と接続された態様で形成された状態を示す。具体的には、ステータ１０２は、第１の磁極部１０２１ａと連続して形成される繋ぎ部３２ａと、第２の磁極部１０２１ｂと連続して形成される繋ぎ部３２ｂと、第３の磁極部１０２１ｃと連続して形成される繋ぎ部３３ａ、３３ｂとにより、軟磁性材３０の枠部３１ａ、３１ｂに接続されている。

図５Ｂは、図５Ａの状態から、ロータ孔１０２０に面する位置に帯状の軟磁性材３０の長手方向に沿った方向に延びる帯状の間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂを形成した状態を示す図である。間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂは、不図示の切断装置等を用いて形成するとよい。なお、間隙Ｓａ及びＳｂは、同一直線上に設けられるため、切断装置等を用いて１の切断工程で形成可能である。また、切断方向と、軟磁性材３０の移動方向（矢印Ｂ方向）を同一の方向にすることにより、切断装置の位置を移動する必要がなくなる。すなわち、切断装置を固定して配置することができ、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂを高い位置精度で形成することができる。

図５Ｃは、帯状（線状）の非磁性材Ｒを、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに挿入した状態を示す図である。非磁性材Ｒは、例えば、不図示の供給装置などにロール状に巻かれて収容されており、供給装置から巻き出される。生産ラインにおける軟磁性材３０の移動に伴い、非磁性材Ｒは、軟磁性材３０の移動方向と同方向（矢印Ｂ方向）に向けて巻き出され、切断されることなく帯状の状態のまま間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに挿入される。

ここで、間隙Ｓａと間隙Ｓｂとの結ぶ直線上には、少なくとも軟磁性材３０の枠部３１ａ、３１ｂが存在するため、非磁性材Ｒが枠体３１ａ、３１ｂに干渉しないように、非磁性材Ｒを間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに挿通する必要がある。非磁性材Ｒが枠体３１ａ、３１ｂに干渉してしまうと、枠体３１ａ、３１ｂ（軟磁性材３０）の厚み分、非磁性材Ｒが浮き上がってしまうためである。

そこで、図６に示すように、非磁性材Ｒを間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに挿入した状態において、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの外部では、非磁性材Ｒを軟磁性材３０の厚み方向に屈曲した状態とする。例えば、非磁性材Ｒの間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに挿通される領域においては不図示のローラ等により非磁性材Ｒを押圧し、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの外部の領域においては軟磁性材３０の厚み方向の上方へ非磁性材Ｒを引っ張ることにより、図６に示す非磁性材Ｒを屈曲した状態にできる。

ここで、仮に、間隙Ｓａのロータ孔１０２０の反対側であって間隙Ｓａに隣接する位置に、ステータ１０２の第１の磁極部１０２１ａが存在する場合、非磁性材Ｒを間隙Ｓａに挿入した状態において、非磁性材Ｒが第１の磁極部１０２１ａに干渉するおそれがある。同様に、間隙Ｓｂのロータ孔１０２０の反対側であって間隙Ｓｂに隣接する位置に、ステータ１０２の第２の磁極部１０２１ｂが存在する場合、非磁性材Ｒを間隙Ｓｂに挿入した状態において、非磁性材Ｒが第２の磁極部１０２１ｂに干渉するおそれがある。非磁性材Ｒが、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの外部で、第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂに干渉すると、非磁性材Ｒは、第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂの厚み分浮いてしまい、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂへの挿入が困難となる。

そこで、本実施形態においては、間隙Ｓａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上、及び間隙Ｓｂのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、ステータ１０２は設けられていない構成としている。そのため、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの外部で、非磁性材Ｒが、ステータ１０２に干渉することはなく、非磁性材Ｒが、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに押し込まれた状態において軟磁性材３０の厚み方向に浮き上がることが抑制される。その結果、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂへの非磁性材Ｒの挿入を容易かつ確実にできる。

次に、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに非磁性材Ｒが挿入された状態において、レーザ溶接等により、非磁性材Ｒを軟磁性材３０に接続する。そして、帯状の非磁性材Ｒを切断し、図５Ｄに示すように、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂを形成する。本実施形態においては、帯状の非磁性材Ｒを直線状に延ばした状態で、同一直線上に設けられる間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの両方に１の工程で挿入し、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂを形成できる。そのため、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂに対して、それぞれ別の工程により非磁性材Ｒを挿入した上で、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂを形成する場合に比較して、工程数を削減でき、製造効率が良い。

なお、図５Ｃ、図６で説明した工程において、仮に、非磁性材Ｒが軟磁性材３０の厚み方向に浮き上がった状態で、軟磁性材３０に対して非磁性材Ｒのレーザ溶接を行ってしまった場合、第１の非磁性体ｒａが、第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃを隔てるように形成されないおそれがある。そのような形成不良が生じて製造されたステータにおいては、図４を参照して上述した磁束Φ１１ｂが発生し、ロータ１０１の回転検出精度が低下してしまうおそれがある。第２の非磁性体ｒｂについても同様である。

しかしながら、上述したように、本実施形態のステータ製造方法によると、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂへの非磁性材Ｒの挿入を容易かつ確実に行うことができるため、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂの形成不良が生じにくい。そのため、本実施形態のステータ製造方法を用いて製造したステータ１０２においては、回転検出精度の低下という問題は生じにくい。

また、非磁性材Ｒを軟磁性材３０にレーザ溶接した後、帯状の非磁性材Ｒを切断する際、切断刃を有する不図示の切断装置等を用いるとよい。本実施形態においては、間隙Ｓａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上、及び間隙Ｓｂのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、ステータ１０２が設けられていないため、切断装置の切断刃を間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの近傍に配置することができる。そのため、非磁性材Ｒの切断の精度の向上が期待できる。

さらに、図５Ｅは、図５Ｄの状態から、精密プレス加工を行った後の状態を示す図である。この工程においては、ノッチ１０２３ａ、ノッチ１０２３ｂの形成など、精度の高い加工が求められる部位を形成する。なお、ステータ１０２の外形を形成するためのプレス加工は、１の工程で行っても構わないが、加工精度向上のため、本実施形態で説明したように、複数の工程に分けて段階的に行うのが好ましい。

そして、図５Ｅの状態のステータ１０２を軟磁性材３０から切り出す。具体的には、繋ぎ部３２ａ、３２ｂ、３３ａ、及び３３ｂを切断、除去することにより、ステータ１０２を、軟磁性材３０の枠部３１ａ、３１ｂから切り離す。以上の工程により製造されたステータ１０２は、図２に示す状態となる。

次に、図７を参照して、本実施形態の第１の変形例のステータ２０２について説明する。図７は、本実施形態の第１の変形例のステータ２０２を示す平面図である。なお、ステータ１０２と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略する。また、図示は省略するが、ステータ２０２は、図１に示した第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに対してネジ１０４（図３参照）を用いて接続固定されるものである。また、ステータ２０２は、図５Ａ〜図５Ｅ、図６を参照して説明したステータ１０２の製造方法と同様の工程により製造されるものである。

ステータ２０２は、第１の磁極部１０２１ａ、第２の磁極部１０２１ｂ、及び第３の磁極部１０２１ｃを有する。ステータ２０２の第１の磁極部１０２１ａは、ステータ２０２と第１のコイル１０３ａとを固定するネジ１０４の外周の一部に沿う形状を有する第１の接続部２０２４ａを有する。また、ステータ２０２の第２の磁極部１０２１ｂは、ステータ２０２と第２のコイル１０３ｂとを固定するネジ１０４の外周の一部に沿う形状を有する第２の接続部２０２４ｂを有する。

ステータ２０２においては、ステータ１０２と異なり、第１の非磁性体ｒａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上、及び第２の非磁性体ｒｂの反対側となる延長線上（図７中の破線Ａ上）には、ステータ２０２の一部が設けられる構成となっている。具体的には、第１の非磁性体ｒａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、ステータ２０２の第１の磁極部１０２１ａが設けられ、第２の非磁性体ｒｂのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上には、ステータ２０２の第２の磁極部１０２１ｂが設けられている。

ただし、その延長線上に設けられるステータ２０２は、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂからステータ２０２の厚みの３倍となる距離より遠い位置に配置される構成とした。言い換えると、第１の非磁性体ｒａ、第２の非磁性体ｒｂからステータ２０２の厚みの３倍よりも短い距離となる位置には、ステータ２０２が設けられない構成とした。このように、第１の変形例においては、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの近傍にはステータ２０２が設けられないため、ステータ２０２の製造工程において、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂの外部で、非磁性材Ｒが干渉しにくい構成となっている。

具体的には、第１の変形例のステータ２０２の厚みは約４００μｍとした。そして、帯状の第１の非磁性体ｒａのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上における、第１の非磁性体ｒａから第１の磁極部１０２１ａまでの距離ｌ１を１．２ｍｍよりも長くした。同様に、帯状の第２の非磁性体ｒｂのロータ孔１０２０の反対側となる延長線上における、第２の非磁性体ｒｂから第２の磁極部１０２１ｂまでの距離ｌ２を１．２ｍｍよりも長くした。

また、ステータ２０２は、ステータ１０２と同様に、半円弧状に形成される第１の接続部２０２４ａ及び第２の接続部２０２４ｂを有するのみであり、孔を有しないため、ステータ２０２製造用の金型において、強度の低い円柱状の突起を設ける必要がなく、金型の長寿命化が期待できる。その結果、ステータ２０２の製造におけるコストの低減を期待できる。

さらに、図８を参照して、本実施形態の第２の変形例のステータ３０２について説明する。図８は、本実施形態の第２の変形例のステータ３０２を示す平面図である。なお、ステータ１０２と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略する。また、図示は省略するが、ステータ３０２は、図１に示した第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに対してネジ１０４（図３参照）を用いて接続固定されるものである。また、ステータ３０２は、図５Ａ〜図５Ｅ、図６を参照して説明したステータ１０２の製造方法と同様の工程により製造されるものである。

ステータ３０２は、第１の磁極部１０２１ａ、第２の磁極部１０２１ｂ、及び第３の磁極部１０２１ｃを有する。ステータ３０２の第１の磁極部１０２１ａは、ステータ３０２と第１のコイル１０３ａとを固定するネジ１０４の外周の全周に沿う形状を有する第１の接続部３０２４ａを有する。ステータ３０２の第２の磁極部１０２１ｂは、ステータ３０２との第２のコイル１０３ｂとを固定するネジ１０４の外周の全周に沿う形状を有する第２の接続部３０２４ｂを有する。このように、ステータ３０２において、第１の接続部３０２４ａ及び第２の接続部３０２４ｂは、ステータ３０２を貫通する孔により構成される。このため、ステータ３０２の第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂは、少なくともネジ１０４が挿通される孔の径よりは大きい幅を有する。したがって、ステータ１０２やステータ２０２と比較してステータ３０２の強度が高い。

さらに、図９を参照して、本実施形態の第３の変形例のステータ４０２について説明する。図９は、本実施形態の第３の変形例のステータ４０２を示す平面図である。なお、ステータ１０２と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略する。また、図示は省略するが、ステータ４０２は、図１に示した第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに対してネジ１０４（図３参照）を用いて接続固定されるものである。また、ステータ４０２は、図５Ａ〜図５Ｅ、図６を参照して説明したステータ１０２の製造方法と同様の工程により製造されるものである。

ステータ４０２は、第１の磁極部１０２１ａ、第２の磁極部１０２１ｂ、及び第３の磁極部１０２１ｃを有する。ステータ４０２の第１の磁極部１０２１ａは、ステータ２０２と第１のコイル１０３ａとを固定するネジ１０４の外周の一部に沿う形状を有する第１の接続部４０２４ａを有する。また、ステータ４０２の第２の磁極部１０２１ｂは、ステータ２０２と第２のコイル１０３ｂとを固定するネジ１０４の外周の一部に沿う形状を有する第２の接続部４０２４ｂを有する。

ここで、図２及び図７においては、第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂの先端部が、ネジ１０４の外周の一部に沿って、かつ直線Ａ側に向けて突き出るように屈曲した構成のステータについて示した。それに対して、図９で示す第３の変形例のステータ４０２においては、第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂの先端部Ｅは、直線Ａ側に突き出るように屈曲した構成となっていない。そのため、先端部Ｅは、第１の磁極部１０２１ａの他の部位の少なくとも一部よりも、直線Ａから離れた側に配置される構成となっている。それにより、図９に示すように、第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂの先端部Ｅが、直線Ａ上に設けられない構成となっている。そのため、ステータ４０２の製造工程において、間隙Ｓａ及び間隙Ｓｂへの非磁性材Ｒの挿入を容易かつ確実に行うことができ、第１の非磁性体ｒａ及び第２の非磁性体ｒｂの形成不良が生じにくい。そのため、図５Ａ〜図５Ｅ、図６を参照して説明したステータ１０２と同様の製造方法により製造したステータ４０２においては、回転検出精度の低下という問題は生じにくい。

ここで、部品の研磨等のためにバレル研磨機等の装置に複数のステータを収容する際、ステータに形成された孔に他のステータの部位が侵入する等、ステータ同士が絡みあってしまうという問題が生じるおそれがある。特に、第１の磁極部１０２１ａ及び第２の磁極部１０２１ｂの先端部Ｅが屈曲した構成の場合、先端部Ｅが他のステータのロータ孔１０２０等の周面に引っ掛かるなどステータ同士が絡みやすくなってしまうところ、ステータ４０２の構成においては、図２及び図７で示した構成と比較して、そのような問題が生じにくいといった利点がある。その結果、ステータ４０２の研磨等を効率良く行うことが可能となる。

さらに、図１０を参照して、本実施形態の第４の変形例のステータ５０２について説明する。図１０は、本実施形態の第４の変形例のステータ５０２を示す平面図である。なお、ステータ５０２は、接続孔１０２４ｃが形成される代わりに第３の接続部５０２４ｃが形成されている点を除いて、第３の変形例で示したステータ４０２と同様の構成である。そのため、ステータ４０２と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略する。

ステータ５０２の第３の磁極部１０２１ｃには、ステータ５０２と第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂ（図１参照）とを固定するネジ１０４（図３参照、図１０において不図示）の外周の一部に沿う形状の第３の接続部５０２４ｃが設けられている。ステータ５０２は、ネジ１０４を用いて、第１の接続部４０２４ａ、第２の接続部４０２４ｂ、及び第３の接続部５０２４ｃの３箇所において、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに固定される。このような構成のため、ステータ５０２は、第３の変形例のステータ４０２よりも、形成される孔の数が少ない。すなわち、ステータ５０２は、ステータ４０２と比較して、バレル研磨機等の装置内で研磨等を行う際、ステータ同士がより絡み合いにくい構成となっている。

さらに、図１１を参照して、本実施形態の第５の変形例のステータ６０２について説明する。図１１は、本実施形態の第５の変形例のステータ６０２を示す平面図である。なお、ステータ６０２は、間隙Ｓｃを有する点を除いて、第３の変形例で示したステータ４０２と同様の構成である。そのため、ステータ４０２と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略する。

図４を参照して上述したように、ロータ１０１から発生する磁束は、その一部がロータ孔１０２０周辺で閉じてしまう場合がある。そこで、ステータ６０２においては、第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃとを隔てるように形成される間隙Ｓａ、及び第２の磁極部１０２１ｂと第３の磁極部１０２１ｃとを隔てるように形成される間隙Ｓｂに加えて、第１の磁極部１０２１ａと第２の磁極部１０２１ｂとを隔てるように間隙Ｓｃを形成した。そのため、ステータ６０２においては、ロータ孔１０２０周辺で閉じてしまう磁束の発生をさらに抑制でき、ロータ１０１の回転変化による磁束の変動を精度良く検出することが可能となる。

ここで、第１の磁極部１０２１ａと第３の磁極部１０２１ｃとは、間隙Ｓａに挿入された非磁性体ｒａが溶接されることにより接続されており、第２の磁極部１０２１ｂと第３の磁極部１０２１ｃとは、間隙Ｓｂに挿入された非磁性体ｒｂが溶接されることにより接続されている。そのため、第１の磁極部１０２１ａと第２の磁極部１０２１ｂとを隔てるように間隙Ｓｃを設けたとしても、第１の磁極部１０２１ａ、第２の磁極部１０２１ｂ、及び第３の磁極部１０２１ｃは、非磁性体ｒａ、ｒｂを介して一体的に構成されることとなっている。そのため、ステッピングモータの組立工程において精度良くステータ６０２の位置決めができ、またステータ６０２全体としての強度も保たれる。なお、さらにステータ６０２の強度を向上するため、間隙Ｓｃに非磁性体を挿入しても構わない。

また、ステータ６０２は、図５Ａ〜図５Ｅ、及び図６を参照して説明したステータ１０２と同様の製造方法により製造することができる。なお、間隙Ｓｃの形成は、間隙Ｓａ、Ｓｂを形成する工程（図５Ｂ参照）の際に合わせて行ってもよいし、ノッチ１０２３ａ、１０２３ｂ等を形成する工程（図５Ｅ参照）の際に合わせて行ってもよい。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、この実施形態に示した具体的な構成は一例として示したものであり、本発明の技術的範囲をこれに限定することは意図されていない。当業者は、これら開示された実施形態を適宜変形してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１００ステッピングモータ、１０１ロータ、１０２，２０２，３０２，４０２、５０２、６０２ステータ、１０２０ロータ孔、１０２１ａ第１の磁極部、１０２１ｂ第２の磁極部、１０２１ｃ第３の磁極部、１０２３ａ，１０２３ｂノッチ、１０２４ａ，２０２４ａ，３０２４ａ，４０２４ａ，５０２４ａ第１の接続部、１０２４ｂ，２０２４ｂ，３０２４ｂ，４０２４ｂ，５０２４ｂ第２の接続部、５０２４ｃ第３の接続部、１０３ａ第１のコイル、１０３ｂ第２のコイル、１０３１ａ，１０３１ｂ孔、１０４ネジ、１０５回路基板、３０軟磁性材、３１ａ，３１ｂ枠部、３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ繋ぎ部、Ｓａ，Ｓｂ間隙、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４端子、Ｒ非磁性材、ｒａ第１の非磁性体、ｒｂ第２の非磁性体、Ｅ先端部。

Claims

着磁されたロータと、
前記ロータを駆動する第１のコイル及び第２のコイルと、
前記ロータを収容するロータ孔を有するステータであって、
前記ロータ孔に面して、第１の磁極部、第２の磁極部、及び第３の磁極部を有し、
前記第１の磁極部と前記第３の磁極部は前記第１のコイルを通して開磁路を形成し、
前記第２の磁極部と前記第３の磁極部は前記第２のコイルを通して開磁路を形成し、
前記ロータ孔の外周において、前記第１の磁極部と前記第３の磁極部を隔てるように帯状の第１の非磁性体が設けられ、前記第２の磁極部と前記第３の磁極部を隔てるように帯状の第２の非磁性体が設けられ、
前記第１の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上には、少なくとも前記ステータの厚みの３倍となる距離までは前記ステータが設けられず、
前記第２の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上には、少なくとも前記ステータの厚みの３倍となる距離までは前記ステータが設けられない、
ステータと、
を有するステッピングモータ。
前記第１の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上、及び前記第２の非磁性体の前記ロータ孔の反対側となる延長線上には、前記ステータが設けられない請求項１に記載のステッピングモータ。
前記ステータの前記第１の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第１のコイルとを固定する固定具の外周の全周に沿う形状を有する第１のコイル接続部が設けられ、
前記ステータの前記第２の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第２のコイルとを固定する固定具の外周の全周に沿う形状を有する第２のコイル接続部が設けられる請求項１又は２に記載のステッピングモータ。
前記ステータの前記第１の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第１のコイルとを固定する固定具の外周の一部分に沿う形状を有する第１の接続部が設けられ、
前記ステータの前記第２の磁極部の前記ロータ孔の反対側には、前記ステータと前記第２のコイルとを固定する固定具の外周の一部分に沿う形状を有する第２の接続部が設けられる請求項１又は２に記載のステッピングモータ。
前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、巻線と磁芯を有し、
前記磁芯、前記ステータが、この順で回路基板上に前記固定具により取り付けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載のステッピングモータ。
前記ステータは、前記ロータ孔に面する位置に、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部を隔てる間隙をさらに有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のステッピングモータ。
帯状の軟磁性材に、ロータ孔を有するステータの外形及び前記ロータ孔に面する位置に前記帯状の軟磁性材の長手方向に沿った方向に延びる帯状の間隙を、前記ステータが前記帯状の軟磁性材と接続された態様で形成し、
帯状の非磁性材を前記帯状の間隙に挿入するとともに、前記帯状の間隙の外部では、前記帯状の非磁性体を前記帯状の軟磁性材の厚み方向に屈曲させ、
前記軟磁性材と前記非磁性体とを互いに接合し、
前記軟磁性材より前記ステータを切り出す、
ステッピングモータのステータ製造方法。