JP3069741U - ステッピングモ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極歯相互の位置決め精度の向上と生産性の向
上を図ると共に、取り付けを容易としたステッピングモ
ータを提供する。 【解決手段】 多極着磁されたマグネット２をシャフト
１に固定したロータ３と、当該マグネット２の外側に周
設されたＡ相、Ｂ相一対のステータ４、４と、これらス
テータ４、４を包囲・固定するプラスチック製のホルダ
７とを備えて成るステッピングモータである。このステ
ッピングモータのホルダ７にモータ本体を固定するため
の取付板８が一体的に形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、小径・小型のステッピングモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、時計、カメラ、ＣＤ等、携帯用機器の駆動用として主に外径Φ７以 下の小径・小型のステッピングモータが使用されている。

【０００３】 周知のように、係る小型ステッピングモータは、例えば、２相モータの場合で は、周方向に多極着磁されたロータマグネットの外側に所定の隙間を持ってＡ相 、Ｂ相一対のステータを周設し、これらを円筒形のホルダで包囲・固定して構成 されており、さらに、上記ステータは複数の極歯がロータマグネットの外周に交 互に配列されるように配置された一対の純鉄製等のヨークと、これらの極歯を順 次着磁させていくためのＡ相、Ｂ相の励磁コイルで構成されるものが一般的であ る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記構成のステッピングモータでは、各相の励磁コイルを交互に通電し、各ヨ ークの複数の極歯の磁極をロータマグネットの磁極に対して順次間欠的に変化さ せていくことにより、上記ロータマグネットが一対のヨークの極歯数で決まる所 定の回転角度にて間欠駆動させるものである。

【０００５】 しかしながら、本例のような小径・小型のモータでは、ヨーク自体のサイズも 極めて小さいものであるし、且つ極歯の構造も複雑であることから、各ヨークを 高精度に位置決めするには組立作業において細心の注意と熟練を要するため、極 めて生産性が悪かった。また、組立精度の問題で極歯相互の配列誤差が生じ易く 、このためロータマグネットの回転精度を高め難いという問題もあった。また、 モータ本体の取付は、ホルダの開口端部を塞ぐフランジを径方向に膨出させ、そ こにネジ穴を設けて垂直板等にネジ止めする方法が一般的であるが、これでは取 付構造も複雑となり、ましてや、小径化が要求される小型モータでは、径方向の 取り付けスペースも大きくなってしまうという問題がある。

【０００６】 本考案は、上記問題に鑑みて成されたもので、その目的は極歯相互の位置決め 精度の向上と生産性の向上を図ると共に、機器への取り付けを容易としたステッ ピングモータを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

すなわち、請求項１に記載の考案では、多極着磁されたロール状のマグネット （２）をシャフト（１）に固定させて成るロータ（３）と、当該マグネット（２ ）の外側に周設されたＡ相、Ｂ相一対のステータ（４、４）と、これらステータ （４、４）を包囲・固定するプラスチック製のホルダ（７）とを備え、前記ホル ダ（７）の胴部にモータ本体を固定するための取付部材（８）が一体的に付設さ れていることを特徴とするものである。このように、ホルダに取付部材を設ける ことにより、モータの取付を容易、且つ確実に行えるようになる。

【０００８】 また、請求項２に記載の考案では、前記ホルダ（７）の内周部に前記一対のス テータ（４、４）を軸方向の一定位置に固定・位置決めするためのストッパ機構 （９）を設けて成ることを特徴とするものである。

【０００９】 また、請求項３に記載の考案では、前記ステータ（４）は、前記マグネット（ ２）の両端にシャフト（１）と同軸に配置されたボビン（１０）と、当該ボビン （１０）に巻回されたＡ相、Ｂ相の励磁コイル（１１）と、複数の極歯（５ａ、 ６ａ）が前記マグネット（２）の外周に交互に配列されるように組み合わせた一 対のヨーク（５、６）と、これら一対のヨーク（５、６）を連結する筒状ヨーク （１２）を有しており、前記ボビン（１０）のフランジ部に前記複数の極歯（５ ａ、６ａ）を嵌合して前記一対のヨーク（５、６）を軸方向および周方向に固定 ・位置決めするための嵌合凹部（１０ａ、１０ｂ）を設けて成ることを特徴する ものである。

【００１０】 上記請求項２または請求項３の考案では、モータ組立時に極歯の位置決めが簡 略化できるため、組立作業の生産性が向上し、コスト削減が可能となる。また、 極歯相互の位置精度が高まることにより、ロータの回転精度が向上する。

【００１１】 また、請求項４に記載の考案では、前記一対のヨーク（５、６）の極歯（５ａ 、６ａ）の形状を互いに逆テーパ状に形成したことを特徴とするものである。こ れらを図３に示すように組み合わせることにより、モータ回転時の振動や騒音が 低減され、モータのディテントトルクを減少することができる。

【００１２】 さらに、請求項５に記載の考案では、前記ヨーク（５、６、１２）がパーマロ イ材で形成されていることを特徴とするものである。パーマロイ材は加工性に優 れ、且つ従来のヨーク材として主に使用されている純鉄に比べて透磁率も高いこ とから、モータの応答周波数が向上し、高速駆動が可能となる。

【００１３】

【考案の実施の形態】

以下、図１〜図６に基づいて本考案に係るステッピングモータの実施形態を説 明する。図１および図２によれば、回転体であるロータ３は周方向に多極磁化さ れたロール状のマグネット２とこれを支持するシャフト１から成り、このマグネ ット２の外側には所定の隙間を持ってＡ相、Ｂ相の左右一対のステータ４（Ａ） 、４（Ｂ）が当該ロータ３を囲むように周設されている。尚、図２の断面図は主 にＡ相側の内部構造を示しており、これと対向して設けてあるＢ相側のステータ 構造もＡ相と同じであるため、ここではその詳細は省略してある。

【００１４】 これら一対のステータ４（Ａ）、４（Ｂ）を包囲・固定するように円筒状の合 成樹脂製ホルダ７が装着されており、その開放端部に固定された合成樹脂製の軸 受けブッシュ１５を介して前記ロータ３が回転自在に軸支されている。また、こ のホルダ７の胴部の一端部にモータ本体を取り付けるための取付板８が一体形成 されており、板上の固定穴８ａを利用して所望の箇所に簡単にネジ止めできるよ うになっている。因みに、本実施形態のステッピングモータは、ホルダ７の外径 Φ６、長さ１５ｍｍ程度といった超小型モータである。

【００１５】 前記ステータ４は、マグネット２の軸線方向の両端部にシャフト１と同軸に配 置された合成樹脂製の糸巻形の中空ボビン１０と、このボビン１０に巻回された 励磁コイル１１と複数の極歯を有するヨーク５、６とマグネット２のシャフト１ が貫通する筒状のヨーク１２とで構成されている。また、前記ボビン１０の基部 に端子台１３が一体形成されており、ホルダ７より突出した外部接続用端子１４ に励磁コイル１１の巻端が引き出されて半田付けされている。

【００１６】 ここで、図５、図６により前記ヨーク５とヨーク６の構造を説明する。これら ヨーク５、６は高い透磁率を有し、且つ加工性に優れる、例えば、パーマロイ材 のような金属製で、図示のように円板部５ｂ（または６ｂ）の周縁に複数の極歯 ５ａ（または６ａ）が等間隔に立設されており、その外径を前記ホルダ７の内径 とほぼ同じくするカップ状部材である。また、円板部５ｂ（または６ｂ）の中央 部に前記筒状ヨーク１２の端部が嵌合される貫通孔５ｃ（または６ｃ）が形成さ れている。尚、これら、ヨーク５、６は絞り加工に依らず単純な順送プレスと曲 げ加工により形成される、極めて安価な部材である。

【００１７】 ところで、ヨーク５とヨーク６では極歯５ａ、６ａの形状が相違している。す なわち、ヨーク５の極歯５ａは外側に向けて幅を狭くしたテーパ状とされ、ヨー ク６の極歯６ａは前記極歯５ａとは逆に外側に向けて幅広とされており、且つ、 ヨーク５の方の極歯５ａを長めに形成して、後述するようにヨーク５の内側にヨ ーク６を組み込んだ時に各々極歯５ａ、６ａの先端部が図３に示すように一直線 に並ぶようになっている。

【００１８】 上記構成の一対のヨーク５と６は、ヨーク５内にボビン１０を収納・固定した 状態で各々の複数の極歯５ａ、６ａを相互に所定の位相（ズレ）を持って交互に 配列・位置決めされるように組み合わされて、マグネット２の外周に所定の隙間 をもって配置・固定されている。

【００１９】 ここで、一対のヨーク５、６の周方向の位置決め機構について説明する。図４ に示すように、前記ボビン１０のフランジにおいて、ヨーク５の極歯５ａが対応 する周方向の部位に凹部１０ａが、また、ヨーク６の極歯６ａが対応する厚み方 向の部位に凹部１０ｂがそれぞれ形成されており、ヨーク組立時に極歯５ａが凹 部１０ａに嵌合され、また、極歯６ａの基部が凹部１０ｂに当接・嵌合されるこ とにより、各々の複数の極歯５ａ、６ａはそれぞれモータのステップ角度に相当 する所定の位相をもった状態で交互に正確に位置決めされるものである。例えば 、本実施形態のヨーク構造では極歯の数は各５枚であるから３６゜の位相をもっ て位置決め・固定される。

【００２０】 このように組み合わされた一対のヨーク５、６は、貫通孔５ｃ、６ｃを介して これと同素材のパーマロイ製の筒状ヨーク１２にて連結されて磁気回路を形成し 、これらステータが各々内側にロータ３を包囲する形でホルダ７の開放両端部よ り各極歯を対向させるようにして挿入される。この時、図３に示すように、Ａ相 のステータ４（Ａ）と軸方向に対向するＢ相のステータ４（Ｂ）は互いにシャフ ト１を基準に一定の位相をもって、且つ一定の対向距離をおいて正確に位置決め ・固定される。

【００２１】 次に、上記したＡ／Ｂ各相のステータ４における軸方向の位置決め機構につい て説明する。図３に示すように、ホルダ７の内壁のＡ相側とＢ相側の極歯５ａ， ６ａが対向する位置に膨出部９（図２の符号９参照）を形成し、前記極歯５ａ， ６ａが対応する膨出部９の側部に各極歯５ａ、６ａの位相差に応じた凹部９ａ、 ９ｂを形成してステータ４挿入時に極歯５ａ、６ａの先端部が嵌合するストッパ 機構を形成している。これにより、ステータ４の軸方向の位置決めと共に、これ を構成する各ヨーク５、６の周方向の位置決めが成される。

【００２２】 上記構成のステッピングモータにおいては、Ａ／Ｂ各相の励磁コイル１１を交 互に通電し、各々一対のヨーク５、６の複数の極歯５ａ、６ａの磁極をマグネッ ト２上の磁極に対して順次間欠的に変化させていくことにより、上記ロータ３が 一対のヨーク５、６の極歯数で決まる所定の回転角度にて高精度に間欠駆動でき るものである。しかも、各極歯５ａ、６ａを着磁するための磁路が透磁率の高い パーマロイ材で構成されているため、高トルク、高速駆動が可能となる。

【００２３】 図７は、ヨーク材としてパーマロイ（ＰＢ材）を使用した本発明のステッピン グモータと、純鉄（ＳＵＹ材）を使用した従来のステッピングモータの動特性（ トルク−周波数特性）を示している。実線はプルアウト特性を示し、特性は本 発明品、特性は従来品である。また、破線はプルイン特性を示し、特性は本 発明品、特性は従来品である。本図によれば、従来品に比べて本発明品は１０ ００ＰＰＳ付近においてトルクで約１０％、応答周波数で２０％以上の改善が得 られている。尚、本特性は２相パルスモータによる１−２相励磁の場合である。

【００２４】 また、ステータを構成する各ヨークの極歯形状をそれぞれ逆テーパ状としたこ とにより、特にＰＭ型ステッピングモータで顕著であるモータ回転時の振動や騒 音が低減され、モータのディテントトルクを減少できる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、請求項１に記載の考案によれば、ホルダの胴部に取付部 材を設けることにより、ステッピングモータの取付が容易、且つ確実に行えるよ うになる。

【００２６】 また、請求項２または請求項３に記載の考案によれば、モータ組立に係わる極 歯相互の位置決めが簡略化できるため、組立時の作業性が向上し、コスト削減が 可能となる。また、極歯相互の位置精度が高まることにより、ロータの回転精度 が向上する。

【００２７】 また、請求項４に記載の考案によれば、モータ回転時の振動や騒音が低減され 、モータのディテントトルクを減少できる。

【００２８】 さらに、請求項５に記載の本考案によれば、各極歯を着磁する磁路が透磁率の 高いパーマロイ材で構成されることにより、高トルク、高速駆動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のステッピングモータの一実施形態を示
す外形図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

【図２】同、ステッピングモータの横断面図である。

【図３】ステータを構成するヨークの配列を示す図であ
る。

【図４】ボビンの外観斜視図である。

【図５】ヨークの構造を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。

【図６】図５とは別のヨークの構造を示す図で、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であ
る。

【図７】ステッピングモータの動特性を示す図である。

【符号の説明】

１ シャフト ２ マグネット ３ ロータ ４ ステータ ５、６ ヨーク ５ａ、６ａ 極歯 ５ｃ、６ｃ 貫通孔 ７ ホルダ ８ 取付部材（取付板） ９ ストッパ機構 １０ ボビン １０ａ、１０ｂ 嵌合凹部 １１ 励磁コイル １２ 筒状ヨーク

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 多極着磁されたロール状のマグネット
   （２）をシャフト（１）に固定させて成るロータ（３）
   と、当該マグネット（２）の外側に周設されたＡ相、Ｂ
   相一対のステータ（４、４）と、これらステータ（４、
   ４）を包囲・固定するプラスチック製のホルダ（７）と
   を備え、 前記ホルダ（７）の胴部にモータ本体を固定するための
   取付部材（８）が一体的に付設されていることを特徴と
   するステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記ホルダ（７）の内周部に前記一対の
   ステータ（４、４）を軸方向の一定位置に固定・位置決
   めするためのストッパ機構（９）を設けて成ることを特
   徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 【請求項３】 前記ステータ（４）は、前記マグネット
   （２）の両端にシャフト（１）と同軸に配置されたボビ
   ン（１０）と、当該ボビン（１０）に巻回されたＡ相、
   Ｂ相の励磁コイル（１１）と、複数の極歯（５ａ、６
   ａ）が前記マグネット（２）の外周に交互に配列される
   ように組み合わせた一対のヨーク（５、６）と、これら
   一対のヨーク（５、６）を連結する筒状ヨーク（１２）
   を有しており、 前記ボビン（１０）のフランジ部に前記複数の極歯（５
   ａ、６ａ）を嵌合して前記一対のヨーク（５、６）を周
   方向に固定・位置決めするための嵌合凹部（１０ａ、１
   ０ｂ）を設けて成ることを特徴する請求項１または請求
   項２の何れかに記載のステッピングモータ。
4. 【請求項４】 前記一対のヨーク（５、６）の極歯（５
   ａ、６ａ）の形状を互いに逆テーパ状に形成したことを
   特徴とする請求項３に記載のステッピングモータ。
5. 【請求項５】 前記ヨーク（５、６、１２）がパーマロ
   イ材で形成されていることを特徴とする請求項３または
   請求項４の何れかに記載のステッピングモータ。