JP2572229B2 - ステツピングモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、所定の位置に配置した４個のステータヨ
ークと２個の環状コイルとを樹脂モールドによって一体
的に結合すると共に一方の端板も同時に樹脂で成形して
ステータを構成し、モールド時にステータ端部に形成し
た樹脂突起を利用して他方のフランジ板を固定したPM
（永久磁石）型ステッピングモータに関する。

〔従来の技術〕 従来PM型ステッピングモータの代表的な例は、ロータ
軸を中心とする円筒面上でその軸方向に互いに食い違い
合うように等間隔で突出した磁極歯を有する２個のステ
ータヨークと、その２個のステータヨーク間に介在する
環状コイルとによってステータユニットを構成し、ステ
ータユニットを２組、それらの磁極歯が電気角で90度変
位した位置で結合してステータとし、その内側に永久磁
石ロータを組み込んだ構造である。

各ステータヨークは磁極性体から構成され、一般には
鉄板をプレス加工し内側に多数の磁極歯を一体的に成形
したものであり、加工による機械歪で劣化した磁気特性
を回復するため、その後熱処理を施す場合もある。ステ
ータユニットを構成する２種のステータヨークは、間に
コイルが介在し両磁極歯同士が互いに食い違い合い且つ
外周側が実質的に閉磁路となるように、例えば一方を板
状、他方をカップ状として同軸上で組み合わせられる。

ステータの両側にはそれぞれ軸受を有する端板とフラ
ンジ板が取り付けられ、ステータ内のロータはそれら両
軸受により回転自在に支承される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ステータは、各ステータヨークを順次位置合わせして
溶接あるいはカシメ等により結合することにより組み立
てられていた。つまりステータヨーク同士の接合部には
突起と穴あるいは切欠き等が形成され、それらによって
円周方向の位置合わせを行った状態でステータヨークを
積み重ねて結合し、また次のステータヨークを重ねて結
合する作業が繰り返されていた。このため溶接やカシメ
等の固着作業の際に内側の磁極歯が変形したり、それに
加えて各ステータヨークを積み重ね組み立てる毎に誤差
が累積し、寸法精度の悪化、特に径方向のずれの増大を
招き、モータ特性が不均一となる欠点があった。

またステータヨークをはじめとする多数の構成部材を
順次位置合わせして積み重ねその都度固着する作業が必
要なため、固着個所が多いこととも相俟て組み立て作業
性が悪い欠点もあった。

しかも特に溶接等の場合には、飛散した溶接屑が内部
に残留することがあり、モータ組み立て後その溶接屑等
により回転不良が生じることもあった。

この発明の目的は、組み立て作業性が良く、しかも高
精度で組み立てることができ、モータ性能のばらつきが
少なくなり且つトルクの増大を図ることができるような
ステッピングモータを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、ロータ軸を中心とする円筒面内で軸に平
行な方向に突出する多数の磁極歯を備えたステータヨー
クが２個、間に環状コイルが介在し磁極歯同士が互いに
食い違い合い外周側が実質的に閉磁路となるように対向
して組み合わされ、それを２個連ねて結合した構造のス
テータ内に永久磁石ロータを組み込んだ構成のPM型ステ
ッピングモータを前提としている。

この発明の特徴はこのようなステッピングモータにお
けるステータの構造にある。環状コイルは、フランジ部
に樹脂通路とピンを設けたボビンに巻線し、巻線端末を
該ピンに絡げて半田付けし、それに外部接続用コネクタ
部を装着した構造をなし、各ステータヨークは、環状コ
イルの樹脂通路と対応する位置に樹脂通路を有する。そ
してステータは、ステータヨークで囲まれた環状部分内
のステータヨーク内面と環状コイルとの空隙に樹脂をモ
ールドすることにより各構成部材が互いに結合一体化さ
れると共に、一方の外側ステータヨークの樹脂通路を利
用して一方の端板も同時に連続的に樹脂成形され、他方
のフランジ板は中央の軸受と外側に形成した複数の固定
用穴とを備え、樹脂モールド時に他方の外側ステータヨ
ークの樹脂通路を利用してステータ端部に形成した複数
の樹脂突起を前記固定用穴に嵌め該突起を変形させて固
定した構造になっている。

より好ましい実施態様としては、フランジ板にステー
タ内径に合致した位置合わせ用の環状突出部を形成して
おき、その環状突出部をステータ内径部に嵌め込むこと
により両側の軸受の中心を一致させる構成がある。

〔作用〕

各ステータヨークは一度の位置合わせと、一度のイン
ジェクション・モールドで結合一体化され、同時に一方
の端板も成形される。このため組み立て工数が少なく作
業性は極めて良好となるし、なによりも累積誤差が発生
しない。

またモールドの時に正確な内径寸法を持つ丸棒状の治
具を使用し、内径を基準としてステータヨークを組み合
わせ結合一体化できるため、ロータ外周面とステータ内
周面の空隙が全周にわたって均一となる。このためモー
タ特性のばらつきが少なくなると共に前記空隙を更に小
さくすることが可能となりモータ特性、特にトルクのよ
り一層の増大を図れる。

〔実施例〕

第１図はこの発明によるステッピングモータの一実施
例を示す組み立て説明図であり、第２図はその内部構造
を示す断面図である。

このステッピングモータは、基本的には従来のものと
同様、ステータ10とロータ12とから構成される。ステー
タ10は第１および第２のステータユニット14,1を有す
る。

各ステータユニット14,16は、それぞれ内側ステータ
ヨーク18と環状コイル20および外側ステータヨーク22か
らなる。ステータヨーク18,22は、いずれもロータ軸を
中心とする円筒面内で軸に平行な方向に突出する多数の
磁極歯23を等間隔に形成した強磁性体であり、内側のス
テータヨーク18は板状であるのに対して外側のステータ
ヨーク22はカップ状になっている。

環状コイル20は、第３図に詳細に示されているように
フランジ部に設けた切り込み24とピン25を有する樹脂ボ
ビン26を使用し、それに汎用の自動巻線機で巻線、巻線
端末を自動巻線機の自動端末処理機能でピン25に絡げて
半田付けし、更に外部接続用のコネクタ部30を装着した
構造である。

内側のステータヨーク18と外側のステータヨーク22に
はそれぞれ位置合わせ用（主として円周方向の位置合わ
せを行う）の突起32と切欠き34が形成されると共に、前
記ボビン26の切り込み24に対応する位置に樹脂通路36が
形成されている。そして内側ヨーク18と外側ヨーク22と
はそれらの磁極歯23同士が互いに食い違い合い外周側が
閉磁路となるように対向して組み合わせられる。

このようなステータユニット14,16は、それらの磁極
歯が電気角で90度変位した位置で組み合わせられ、第２
図に明瞭に図示されているように内部に樹脂38をインジ
ェクション・モールドすることによって互いに接合一体
化される。この時同時に一方の端板40も一体的に樹脂成
形され、それと反対側の外側ステータヨーク端面には複
数の固定用の樹脂突起42が設けられる。樹脂製の端板40
の中央には軸受取り付け部44が設けられており、それに
軸受46が嵌着される。

実際にはステータヨークの内径寸法に合致する丸棒状
の治具を使用し、４個のステータヨークと２個の環状コ
イルを組み合わせることによってステータヨークの内径
を基準として径方向の位置決めを行い、インジェクショ
ン・モールドしてステータヨーク（特に外側ステータヨ
ークと磁極歯群）で囲まれた環状部分の空隙を樹脂で満
たし結合すると共に、前記のように一方の端板40も同時
に成形する。

このようなステータ10の内部にロータ12が収容され
る。ロータ12は、円筒状の永久磁石50の中心にロータ軸
52が位置し、両者の間を樹脂やアルミニウム等54により
結合した構造である。

ステータ10の他端にはフランジ板60が取り付けられ
る。このフランジ板60は、中心に軸受取り付け用の穴62
を有し、その周囲に前記ステータ10の内径に合致する位
置合わせ用の環状突出部64を備え、更にその外周に複数
の固定用穴66を形成した構造であり、金属板をプレス成
形することによって得られる。中央の穴62に軸受68を嵌
め込んでかしめ止めし、環状の突出部62がステータの内
径に嵌まり込み且つ固定用の穴66が固定用の樹脂突起42
に嵌まった状態（第４図Ａ参照）で樹脂突起42の先端を
熱変形させ固定する（第４図Ｂ参照）のである。

そして最後にコイルボビンのコネクタ部30に外部接続
用のリード線を装着する。

このように構成したステッピングモータの回転動作等
は従来のものと同様であるから、それらについての説明
は省略する。

以上この発明の好ましい一実施例について詳しく述べ
たが、この発明は上記実施例に示す構造のみに限定され
るものではない。ステータヨークの磁極歯数やヨーク形
状は必要なモータ性能に応じて適宜変更してよい。内側
のステータヨークを平板状とし外側ステータヨークをカ
ップ状としているが、両方とも浅いカップ状にして中間
部で組み合わせるような構造とすることもできる。コイ
ルの端末引出しの形状の任意である。一方の端板に軸受
取り付け用の部分を設けて後から軸受を嵌着している
が、モールド時に軸受部一体化することも可能である。
ロータを片持ち支持する構造の場合には、一方の端板に
は軸受部は不要でなる。

更に本発明では他方のフランジ板に位置合わせ用の円
環状突出部を形成している。これを形成するとステータ
とフランジ板との間の径方向の位置合わせが正確にでき
る点で極めて有利であるが、無くても他の治具を使用す
ることにより正確な組み立ては可能である。

〔発明の効果〕

この発明は各ステータヨークと環状コイルを全て組み
合わせた状態で樹脂を充填して一体化し同時に一方の端
板も成形した構造であり、他方のフランジ板も同時に成
形された樹脂突起を利用して固定するため、組み立て作
業性が極めて良好となる。そしてステータの組み立てが
各ステータヨークについていずれも内径を基準にして同
時に行われるため、組み立て時に累積誤差が発生せず組
み立て精度が大幅に向上する。

このような理由で特に径方向のずれが少なく、ロータ
外周面とステータ内周面との空隙が均一化しモータ性能
のばらつきが少なくなるし、前記空隙寸法を更に小さく
することも可能となり、それによってモータ特性、特に
トルクをより一層増加できる効果がある。

またこの発明ではステータに樹脂が充填されているか
ら、コイルとステータヨークとの間の熱抵抗が減少し熱
放散が良好となる。この結果、モータ入力電力を大きく
することができ、同一体積で比較した場合に従来構造の
ステッピングモータに比べて大きな出力を発生させるこ
とができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るステッピングモータの一実施例
を示す組み立て説明図、第２図はその組み立て後の内部
構造を示す断面図、第３図はコイルボビンとそれと組み
合わされるコネクタ部との一例を示す斜視図、第４図A,
Bはフランジ板の取り付け構造を示す説明図である。 10……ステータ、12……ロータ、14,16……ステータユ
ニット、18……内側ステータヨーク、20……環状コイ
ル、22……外側ステータヨーク、23……磁極歯、40……
端板、60……フランジ板、42……樹脂突起、66……固定
用の穴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山脇 孝之 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネ ベア株式会社開発技術センタ内 (72)発明者 由倉 尚史 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネ ベア株式会社開発技術センタ内 (72)発明者 佐野 浩 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネ ベア株式会社開発技術センタ内 (72)発明者 鈴木 譲 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネ ベア株式会社開発技術センタ内 (72)発明者 鳥居 道寛 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネ ベア株式会社開発技術センタ内 (56)参考文献 特開 昭59−63972（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−181177（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−165210（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−74985（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータ軸を中心とする円筒面内で軸方向に
   突出する多数の磁極歯を備えたステータヨークが２個、
   間に環状コイルが介在し磁極歯同士が互いに食い違い合
   い外周側が実質的に閉磁路となるように対向して組み合
   わせ、それを２組連ねて結合した構造のステータ内に、
   永久磁石ロータを組み込んだモータにおいて、環状コイ
   ルは、樹脂通路とピンをフランジ部に設けたボビンに巻
   線し、巻線端末を該ピンに絡げて半田付けし、それに外
   部接続用コネクタ部を装着した構造をなし、各ステータ
   ヨークは、環状コイルの樹脂通路と対応する位置に設け
   た樹脂通路を有し、ステータは、ステータヨークで囲ま
   れた環状部分内のステータヨーク内面と環状コイルとの
   空隙に樹脂をモールドすることにより各構成部材が互い
   に結合一体化されると共に、一方の外側ステータヨーク
   の樹脂通路によって一方の端板も同時に連続的に樹脂成
   形され、他方のフランジ板は中央の軸受と外側に形成し
   た複数の固定用穴とを備え、樹脂モールド時に他方の外
   側ステータヨークの樹脂通路によってステータ端部に形
   成した複数の樹脂突起を前記固定用穴に嵌め該突起を変
   形させて固定したことを特徴とするステッピグモータ。