JP3158397B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＭ（永久磁石）
型ステッピングモータに関し、例えば指示計器の可動部
として用いられる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ＯＡ機器、家電製品、自動車等
の分野におけるアクチュエータ部品として、広く用いら
れている構造にＰＭ型ステッピングモータがあり、多く
は２相の励磁コイルと、これら励磁コイルに対応して互
いに積層配置されて各相毎に櫛歯状に組み合わされた一
対の極歯を中空部に向けて延設する各々がカップ状の外
ヨークと平板状の内ヨークとで構成される２相の環状の
ステータヨークと、これらステータヨークヨーク積層体
の中空部に同心軸を介して回転自在に軸支され、かつス
テータヨークの極歯に対応する磁極を一定ピッチで交互
に異極着磁してなるマグネットロータとからなり、各励
磁コイルへの位相をずらした励磁信号を供給することに
より各励磁コイルを同時もしくは交互に励磁し、各ステ
ータヨークの何れか一方もしくは双方の極歯に形成され
る励磁極とマグネットロータの磁極との磁気吸引力また
は磁気反発力によって、マグネットロータを一定の回転
角づつ回転移動させるもので（例えば特開平5-161333号
公報，特開平3-145960号公報，特開平1-190249号公報，
特開平1-190248号公報参照）、低価格かつ累積誤差が小
さく、また駆動トルクによっては小型化が可能である等
種々の利点を有している。

【０００３】このような２相励磁によるＰＭ型ステッピ
ングモータは、単相励磁によるＰＭ型ステッピングモー
タと比較して正逆回転制御が容易であり、また駆動トル
クも得やすいことから、近年では単なるアクチュエータ
部品のみならず、例えば速度計やエンジン回転計といっ
た指示計器の動力源としても注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２相励磁Ｐ
Ｍ型ステッピングモータは、上述のように各励磁コイル
を同時もしくは交互に励磁することにより、各励磁コイ
ルに対応するステータヨークを通じてマグネットロータ
を回転させるものであるが、各ステータヨークは通常、
各内ヨークが互いに隣接した状態で積層されるため、磁
気回路のリークにより各ステータヨークが磁気干渉して
マグネットロータの回転を阻害することがある。そこ
で、例えば特開平5-161333号公報に開示され、図８に示
すように、各ステータヨーク１，２間に、非磁性材料か
らなる磁気シールドプレート３を挾装することにより各
ステータヨーク１，２間の磁気干渉を抑制するものが知
られており、磁気シールドプレート３を介して積層され
た各ステータヨーク１，２は、各外ヨーク１ａ，２ａの
端部と磁気シールドプレート３との接触部側面（矢印Ａ
参照）に溶接装置の電極を当てて電流を流すことにより
磁気シールドプレート３を通じて電気溶接される。

【０００５】しかしながら、ステータヨーク１，２は、
各々に十分な磁気回路を形成させる必要から、溶接箇所
となる各外ヨーク１ａ，２ａの各端部と各内ヨーク１
ｂ，２ｂの各端部を全周に渡って密接させているので、
溶接箇所において溶接用電流が各内ヨーク１ｂ，２ｂに
も流れ、溶接接合させにくいという問題がある。また各
外ヨーク１ａ，２ａの各端部と磁気シールドプレート３
の周縁部とを全周に渡って面接触させているので、溶接
箇所の接触面積が多く、溶接接合させにくいという問題
がある。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、各ステータヨーク間の磁気干渉を抑制しながら、溶
接による各ステータヨークの接合が容易なステッピング
モータを提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、環状に巻回された第１，第２の励磁コイル
と、略カップ状の第１の外ヨークとその開口側を覆う略
平板状の第１の内ヨークとで構成され前記第１の励磁コ
イルの励磁極を導く環状の第１のステータヨークと、略
カップ状の第２の外ヨークとその開口側を覆う略平板状
の第２の内ヨークとで構成され前記第２の励磁コイルの
励磁極を導く環状の第２のステータヨークと、前記各外
ヨークの開口側を対向させた状態で前記各ステータヨー
クを同心的に積層することにより形成される中空部に回
転自在に軸支され前記各ステータヨークに導かれた前記
励磁極により回転せしめられるマグネットロータと、前
記各ステータヨーク間に介装される環状の磁気シールド
プレートとからなり、前記磁気シールドプレートに前記
各外ヨークと溶接されると共に前記各外ヨークとの間に
空隙部を形成する接合部を突出形成し、この接合部に対
応する前記内ヨーク位置に切欠部を形成したものであ
る。

【０００８】

【０００９】また本発明は、環状に巻回された第１，第
２の励磁コイルと、略カップ状の第１の外ヨークとその
開口側を覆う略平板状の第１の内ヨークとで構成され前
記第１の励磁コイルの励磁極を導く環状の第１のステー
タヨークと、略カップ状の第２の外ヨークとその開口側
を覆う略平板状の第２の内ヨークとで構成され前記第２
の励磁コイルの励磁極を導く環状の第２のステータヨー
クと、前記各外ヨークの開口側を対向させた状態で前記
各ステータヨークを同心的に積層することにより形成さ
れる中空部に回転自在に軸支され前記各ステータヨーク
に導かれた前記励磁極により回転せしめられるマグネッ
トロータと、前記各ステータヨーク間に介装される環状
の磁気シールドプレートとからなり、前記磁気シールド
プレートに前記各外ヨークと溶接される接合部を形成
し、且つこの接合部に隣接する前記磁気シールドプレー
ト位置に前記各外ヨークとの間で空隙部を形成する欠如
部を設けると共に、前記接合部に対応する前記内ヨーク
位置に切欠部を形成したものある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を実施例の符号
を参照して説明すると、カップ状の外ヨーク19，24と平
板状の内ヨーク20，25とを組み合わせてなる一対のステ
ータヨーク12，15間に磁気シールドプレート18を介装
し、この磁気シールドプレート18に各外ヨーク19，24と
溶接される接合部33を形成し、この接合部33に対応する
内ヨーク20，25位置に切欠部23，28を形成したことによ
り、各ステータヨーク12，15間の磁気干渉が抑制される
と共に、各外ヨーク19，24と磁気シールドプレート18と
の溶接箇所における溶接用電流の損失が抑制され、溶接
による接合が容易となる。

【００１１】また磁気シールドプレート18の外周部から
接合部33を突設し、磁気シールドプレート18と各外ヨー
ク19，24との間に空隙部38を形成したことにより、もし
くは磁気シールドプレート 18に、接合部33に隣接する欠
如部39を形成し、この欠如部39と各外ヨーク19，24との
間で空隙部38を形成したことにより、各外ヨーク19，24
と磁気シールドプレート18との溶接箇所の接触面積が減
少して電気抵抗が高まり、溶接による接合が容易とな
る。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１実施例によるステッ
ピングモータの組付け状態を示す外観斜視図、図２はそ
の分解斜視図であり、本実施例によるステッピングモー
タは、概ね第１の励磁コイル10が巻装された環状ボビン
11を内部に収納する環状の第１のステータヨーク12と、
第２の励磁コイル13が巻装された環状ボビン14を内部に
収納する環状の第２のステータヨーク15と、回転軸16が
中心に固着されると共に一定ピッチで複数の磁極が着磁
されてなるマグネットロータ17と、各ステータヨーク1
2，15間に介装される環状の磁気シールドプレート18と
から構成されている。

【００１４】第１のステータヨーク12は、環状ボビン11
を内部に収納し得るよう略カップ状に形成された磁性金
属材料からなる第１の外ヨーク19と、環状ボビン11を内
装した状態で第１の外ヨーク19の開口側を覆う略平板状
の磁性金属材料からなる第１の内ヨーク20とからなり、
これら外，内ヨーク19，20の中央には、環状ボビン11に
向けて複数延設され、各々がマグネットロータ17の外径
よりもやや径大な環状の配列形状を持って櫛歯型に組み
合わされる複数の極歯21，22を備え、この場合、内ヨー
ク20の外周には、後に詳述する磁気シールドプレート18
に対応した複数の切欠部23が形成されている。

【００１５】第２のステータヨーク15も第１のステータ
ヨーク12と同様に、環状ボビン14を内部に収納し得るよ
う略カップ状に形成された磁性金属材料からなる第２の
外ヨーク24と、環状ボビン14を内装した状態で第２の外
ヨーク24の開口側を覆う磁性金属材料からなる略平板状
の第２の内ヨーク25とからなり、これら外，内ヨーク2
4，25の中央には、環状ボビン14に向けて複数延設さ
れ、各々がマグネットロータ17の外径よりもやや径大な
環状の配列形状を持って櫛歯型に組み合わされる複数の
極歯26，27を備え、この場合、内ヨーク25の外周には、
後に詳述する磁気シールドプレート18に対応した複数の
切欠部28が形成されている。

【００１６】これら各ステータヨーク12，15は、各外ヨ
ーク19，24の開口側が互いに向き合い各内ヨーク20，25
が隣接するように磁気シールドプレート18を介して積層
配置され、そのステータヨーク12，15積層体の中心部に
形成される中空部29（図４参照）内にマグネットロータ
17を収納し、ステータヨーク12，15積層体を挾むように
固定される一対の軸受板30，31によりマグネットロータ
17の回転軸16の両端を回転自在に軸支して、各極歯21，
22，26，27とマグネットロータ17の周面とを所定間隔を
持って対向させ、各極歯21，22，26，27に導いた各励磁
コイル10，13の励磁極と、マグネットロータ17の磁極と
の磁気的な吸引，反発作用によりマグネットロータ17を
正逆方向に所定ピッチずつ回転させるものである。

【００１７】磁気シールドプレート18は、中央にマグネ
ットロータ17に対応した貫通孔32を備える平板状の非磁
性金属板からなると共に、その外周には各外ヨーク19，
24の開口側端部19ａ，24ａと溶接される複数の接合部33
が各外ヨーク19，24に向けて突出形成されており、この
接合部33に対応する各内ヨーク20，25部分を除くように
前述の各切欠部23，28が形成されている。この場合、各
切欠き部23，28は、接合部33の幅よりも若干幅広に形成
され、また接合部33の突出寸法と略等しい深さ寸法を有
するように形成されている。

【００１８】そして磁気シールドプレート18を中間に挾
装するよう積層された各ステータヨーク12，15は、互い
の磁気干渉を防止すべく、磁気シールドプレート18の接
合部33を通じて、図１に示すように外ヨーク19，24同志
が一定のクリアランスＲを保つようスポット溶接等の電
気溶接手段にて溶接固定され、接合部33に対応する箇所
には溶接部34が形成される。詳しくは図３に示すよう
に、接合部33に対応する外ヨーク19，24の開口側端部19
ａ，24ａの外周位置に溶接装置の一対の電極35，36を当
てて電流を流すことにより、電極35，36に近い溶接箇所
（この場合、外ヨーク19，24の開口側端部19ａ，24ａの
一部、及びこれらと接触する磁気シールドプレート18の
接合部33の端部）が溶け、溶接部34が形成されるもので
ある。

【００１９】図４（ａ）は、図１に示したステッピング
モータのＸ−Ｘ線に沿った溶接部34付近の要部断面図、
図４（ｂ）は、同じく図１に示したステッピングモータ
のＹ−Ｙ線に沿った非溶接部付近の要部断面図である。
図４（ａ）において、磁気シールドプレート18の接合部
33は、各外ヨーク19，24の開口側端部19ａ，24ａと溶接
接合されて溶接部34を形成しており、接合部33と対応す
る各内ヨーク20，25位置には、切欠部23，28が位置し、
各外ヨーク19，24の開口側端部19ａ，24ａとの間で空間
部37を形成している。切欠部23，28により形成されるこ
の空間部37は、各内ヨーク20，25が溶接箇所に接触する
のを防止して、溶接箇所における溶接用電流の損失を抑
制するものである。

【００２０】すなわち図４（ａ）中、一点鎖線で示した
溶接装置の電極36を接合部33と対応する各外ヨーク19，
24の開口側端部19ａ，24ａの外面に当て電流を流した際
に、電流は各外ヨーク19，24とこれと溶接される磁気シ
ールドプレート18を通じて他方側の電極36に流れるが、
その電流の一部は各外ヨーク19，24と接触する各内ヨー
ク20，25にも流れる。ところが本例の場合、溶接箇所に
対応して切欠部23，28（空間部37）を形成しているた
め、溶接箇所における溶接用電流の損失が抑制され、溶
接による接合が容易となる。

【００２１】また図４（ｂ）において、接合部33が形成
されない磁気シールドプレート18の外周部と各外ヨーク
19，24の開口側端部19ａ，24ａとの間には、空隙部38が
形成されており、この空隙部38は、接合部33の周囲を囲
むように位置して、接合部33のみを各外ヨーク19，24の
開口側端部19ａ，24ａと接触させることにより、磁気シ
ールドプレート18と各外ヨーク19，24との接触面積を減
少させて電気抵抗を大きくし、溶接による接合を容易と
するものである。

【００２２】一方、同図においては、空隙部38に対応し
て、切欠部23，28が形成されない各内ヨーク20，25の外
周部が位置しており、切欠部23，28を除く各内ヨーク2
0，25の外周部と各外ヨーク19，24とは、組付け状態に
おいて各外ヨーク19，24の開口側端部19ａ，24ａに形成
された段部を通じて密接状態に固定され、各ステータヨ
ーク毎に十分な磁気回路を構成するようにしている。

【００２３】なお、本例では、各内ヨーク20，25双方に
切欠部23，28を形成したが、溶接接合を容易とすること
ができれば、各内ヨーク20，25のうち何れか一方側の内
ヨーク20，25に切欠部23，28を形成することもできる。
また本例では、外ヨーク19，24の開口側端部19ａ，24ａ
を肉薄としており、これによっても溶接容易性を高めて
いる。

【００２４】以上のように本実施例によれば、カップ状
の外ヨーク19，24と平板状の内ヨーク20，25とを組み合
わせてなる一対のステータヨーク12，15間に磁気シール
ドプレート18を介装し、この磁気シールドプレート18に
各外ヨーク19，24と溶接される接合部33を形成し、この
接合部33に対応する各内ヨーク20，25位置に切欠部23，
28を形成したことにより、各ステータヨーク12，15間の
磁気干渉が抑制されると共に、各外ヨーク19，24と磁気
シールドプレート18との溶接箇所における溶接用電流の
損失を抑制し、溶接による接合を容易とすることができ
る。

【００２５】また、本実施例によれば、磁気シールドプ
レート18の外周部から接合部33を突設し、磁気シールド
プレート18と各外ヨーク19，24との間に空隙部38を形成
したことにより、各外ヨーク19，24と磁気シールドプレ
ート18との溶接箇所の接触面積を減少させ、電気抵抗を
高めることができ、これによっても溶接による接合を容
易とすることができる。

【００２６】図５は、本発明の第２の実施例として、磁
気シールドプレート18の別例構造を示し、本例による磁
気シールドプレート18は、接合部33の周囲にこれと隣接
する欠如部39を形成し、この欠如部39と各外ヨーク19，
24との間で空隙部38（図４（ｂ）参照）を形成するよう
にしたものであり、その他の構成は前記第１実施例と同
様であるので詳しい説明は省略する。かかる構成によっ
ても前記第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２７】図６，図７は、本発明の第３の実施例とし
て、磁気シールドプレートの接合部33の構造を工夫した
ものであり、本例による接合部33は、その先端部分に接
合段部40を形成することによって、溶接箇所となる先端
部の肉厚を薄くし、且つこの接合段部40の端部に開口側
端部19ａ，24ａの端部を接触させ、この接触部分を溶接
して溶接部34を形成しており、その他の構成は前記第１
実施例と同様であるので詳しい説明は省略する。

【００２８】かかる構成によっても前記各実施例と同様
の効果を得ることができ、特に本例の場合、接合段部40
を形成することによって溶接箇所となる接合部33の端部
の肉厚を薄くして、さらに溶接による接合を容易とする
ことができると共に、接合段部40に開口側端部19ａ，24
ａを確実に位置決めした状態で溶接できるので、作業性
を向上させることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、環状に
巻回された第１，第２の励磁コイルと、略カップ状の第
１の外ヨークとその開口側を覆う略平板状の第１の内ヨ
ークとで構成され前記第１の励磁コイルの励磁極を導く
環状の第１のステータヨークと、略カップ状の第２の外
ヨークとその開口側を覆う略平板状の第２の内ヨークと
で構成され前記第２の励磁コイルの励磁極を導く環状の
第２のステータヨークと、前記各外ヨークの開口側を対
向させた状態で前記各ステータヨークを同心的に積層す
ることにより形成される中空部に回転自在に軸支され前
記各ステータヨークに導かれた前記励磁極により回転せ
しめられるマグネットロータと、前記各ステータヨーク
間に介装される環状の磁気シールドプレートとからな
り、前記磁気シールドプレートに前記各外ヨークと溶接
されると共に前記各外ヨークとの間に空隙部を形成する
接合部を突出形成し、この接合部に対応する前記内ヨー
ク位置に切欠部を形成したことにより、各ステータヨー
ク間の磁気干渉を抑制しながら、各外ヨークと磁気シー
ルドプレートとの溶接箇所の接触面積を減少させて電気
抵抗を高めると共に溶接箇所における溶接用電流の損失
を抑制して溶接による接合が容易なステッピングモータ
を提供できる。

【００３０】

【００３１】また、本発明は、環状に巻回された第１，
第２の励磁コイルと、略カップ状の第１の外ヨークとそ
の開口側を覆う略平板状の第１の内ヨークとで構成され
前記第１の励磁コイルの励磁極を導く環状の第１のステ
ータヨークと、略カップ状の第２の外ヨークとその開口
側を覆う略平板状の第２の内ヨークとで構成され前記第
２の励磁コイルの励磁極を導く環状の第２のステータヨ
ークと、前記各外ヨークの開口側を対向させた状態で前
記各ステータヨークを同心的に積層することにより形成
される中空部に回転自在に軸支され前記各ステータヨー
クに導かれた前記励磁極により回転せしめられるマグネ
ットロータと、前記各ステータヨーク間に介装される環
状の磁気シールドプレートとからなり、前記磁気シール
ドプレートに前記各外ヨークと溶接される接合部を形成
し、且つこの接合部に隣接する前記磁気シールドプレー
ト位置に前記各外ヨークとの間で空隙部を形成する欠如
部を設けると共に、前記接合部に対応する前記内ヨーク
位置に切欠部を形成したことにより、各外ヨークと磁気
シールドプレートとの溶接箇所の接触面積を減少させて
電気抵抗を高めると共に溶接箇所における溶接用電流の
損失を抑制して溶接による接合を容易とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るステッピングモータ
の組付け状態を示す分解斜視図である。

【図２】図１に示したステッピングモータの分解斜視図
である。

【図３】溶接時における図１のステッピングモータの正
面図である。

【図４】（ａ）は、図１に示したステッピングモータの
Ｘ−Ｘ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同じく図１に
示したステッピングモータのＹ−Ｙ線に沿った要部断面
図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る磁気シールドプレー
トの斜視図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る要部断面図である。

【図７】図６の磁気シールドプレートの要部を示す斜視
図である。

【図８】従来例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

10 第１の励磁コイル 11 第１の環状ボビン 12 第１のステータヨーク 13 第２の励磁コイル 14 第２の環状ボビン 15 第２のステータヨーク 16 回転軸 17 マグネットロータ 18 磁気シールドプレート 19 第１の外ヨーク 20 第１の内ヨーク 21，22，26，27 極歯 23，28 切欠部 24 第２の外ヨーク 25 第２の内ヨーク 29 中空部 30，31 軸受板 32 貫通孔 33 接合部 34 溶接部 35，36 電極 37 空間部 38 空隙部 39 欠如部 40 接合段部 Ｒ クリアランス

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−245763（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−252719（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−83968（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−92185（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−1678（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−13580（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 37/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状に巻回された第１，第２の励磁コイ
   ルと、略カップ状の第１の外ヨークとその開口側を覆う
   略平板状の第１の内ヨークとで構成され前記第１の励磁
   コイルの励磁極を導く環状の第１のステータヨークと、
   略カップ状の第２の外ヨークとその開口側を覆う略平板
   状の第２の内ヨークとで構成され前記第２の励磁コイル
   の励磁極を導く環状の第２のステータヨークと、前記各
   外ヨークの開口側を対向させた状態で前記各ステータヨ
   ークを同心的に積層することにより形成される中空部に
   回転自在に軸支され前記各ステータヨークに導かれた前
   記励磁極により回転せしめられるマグネットロータと、
   前記各ステータヨーク間に介装される環状の磁気シール
   ドプレートとからなり、前記磁気シールドプレートに前
   記各外ヨークと溶接されると共に前記各外ヨークとの間
   に空隙部を形成する接合部を突出形成し、この接合部に
   対応する前記内ヨーク位置に切欠部を形成したことを特
   徴とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】 環状に巻回された第１，第２の励磁コイ
   ルと、略カップ状の第１の外ヨークとその開口側を覆う
   略平板状の第１の内ヨークとで構成され前記第１の励磁
   コイルの励磁極を導く環状の第１のステータヨークと、
   略カップ状の第２の外ヨークとその開口側を覆う略平板
   状の第２の内ヨークとで構成され前記第２の励磁コイル
   の励磁極を導く環状の第２のステータヨークと、前記各
   外ヨークの開口側を対向させた状態で前記各ステータヨ
   ークを同心的に積層することにより形成される中空部に
   回転自在に軸支され前記各ステータヨークに導かれた前
   記励磁極により回転せしめられるマグネットロータと、
   前記各ステータヨーク間に介装される環状の磁気シール
   ドプレートとからなり、前記磁気シールドプレートに前
   記各外ヨークと溶接される接合部を形成し、且つこの接
   合部に隣接する前記磁気シールドプレート位置に前記各
   外ヨークとの間で空隙部を形成する欠如部を設けると共
   に、前記接合部に対応する前記内ヨーク位置に切欠部を
   形成したことを特徴とするステッピングモータ。