JP3461123B2 - クロ−ポ−ル型ステッピングモ−タのステ−タ構造 - Google Patents

クロ−ポ−ル型ステッピングモ−タのステ−タ構造

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    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクローポール型ステ
ッピングモータのステータ構造に関するものであり、更
に詳しくは同ステータの構成方法による、小径化、高性
能化および低価格化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年各種機器の高性能化、特に小型化の
進歩は目覚ましいものが有り、これに伴い各種機器は、
機能に応じた専用のモータを複数個使用する方式となっ
ている。特に、位置制御を必要とする部分では、ステッ
ピングモータの使用が適しているにもか拘わらずモータ
の小形化に限界があり、採用出来ないでいた。
【０００３】図７は従来のクローポール型ステッピング
モータのステータ構造を示す図であり、（ａ）は一部を
断面にした斜視図、（ｂ）は極歯の拡大斜視図である。
【０００４】図７において、１はモータ取付用の上フラ
ンジを示し、外ヨーク２は軟磁性鋼板を板金加工して内
周に極歯４を持っている。内ヨーク３は同じく軟磁性鋼
板を板金加工して内周に極歯４を持っている。これらの
ヨーク２、３は、間にボビン５にマグネットワイヤーを
巻回したコイル６を挟み、内周に持つ極歯４がお互いに
向い合うように組合せてパンケーキ１５を構成してい
る。このようにコイル６とヨーク２、３を合わせた２個
のパンケーキ１５を背中合わせにして、ステータを構成
している。図中下側にあるパンケーキ１５の外ヨーク２
には下フランジ７が中央部に軸受け８を配して取り付け
られている。９はロータ磁石を示し、スリーブ１０はロ
ータ磁石９とロータの回転中心となるシャフト１１とを
接続している。
【０００５】図８は図７のクローポール型ステッピング
モータに使用されているパンケーキの断面図である。
【０００６】図８のパンケーキ１５における極歯４の構
成についてみると、極歯４は、夫々のヨーク２、３の内
周に絞り加工にて構成されるため、加工によるストレス
を受けると同時に、板厚は薄くなり、曲りや倒れが発生
しやすくなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、クローポ
ール型ステッピングモータでは、ヨーク２、３と極歯４
が一体で構成されているため、小径になればなる程コイ
ルスペースの確保と加工性から、材料の板厚は薄くな
り、且つ、極歯の高さは短くなり、製作は困難を極める
と同時に、モータ特性も低下の一途を辿ってしまい、外
径８ｍｍが小径化の限界となっていた。そのため、ＤＣ
モータに位置検出器であるエンコーダを付加して位置制
御を行うしかなく、高価な構成となってしまっていた。
しかし、ステッピングモータを取巻く環境において、ス
テータと対向するロータ磁石は、希土類磁石等の高性能
な磁石が開発され、ステータの加工さえ出来ればモータ
としての特性の向上が可能となる素地は出来ており、適
切な構成方法が求められていた。
【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、クローポール型モータの小径化と同時に高性能
化に対応出来るステータ構造を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のステータ構造は軟磁性鋼板を加工したヨー
クにて磁気回路を構成するステータと、前記ステータの
中に挿入されて回転するロータとからなるクローポール
型ステッピングモータのステータ構造において、ロータ
磁石と対向する軟磁性材からなる極歯を前記ヨークとは
別部品とし、前記極歯の板厚をＴ１、前記ヨークの板厚
をＴ２としたとき、夫々の関係をＴ１≧Ｔ２とし、前記
極歯を高分子材料からなるボビンの内周に保持し、前記
ボビンが、内周に配される複数の前記極歯を位置決め保
持する案内溝と、端面部に前記ヨークと前記極歯を位置
決め保持するガイド部とを有し、前記案内溝には、前記
極歯と前記ヨークの接触が安定するように、前記極歯よ
り前記案内溝の長さが短くなるようにバネ性を持たせた
ストッパーを設け、前記ガイド部は、前記極歯の保持部
を兼ねる、ように構成したことを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】また、本発明のステータ構造は極歯の軸方
向長さをＬ、ロータ直径をＤとしたとき、夫々の関係を
Ｌ≧Ｄ/ ２としたことを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】また、本発明のステータ構造は極歯をイン
サートモールドにてボビンと一体化したことを特徴とす
る。
【００１７】また、本発明のステータ構造は、極歯をヨ
ークに圧入固定したことを特徴とする。また、本発明の
ステータ構造は、ストッパーを弾性部材で構成したこと
を特徴とする。
【００１８】また、本発明のクローポール型ステッピン
グモータは上記のいずれかに記載のステータ構造を有す
ることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に基づいて説
明する。
【００２０】図１は本発明によるクローポール型ステッ
ピングモータのステータ構造を示す図であり、（ａ）は
一部を断面にした斜視図、（ｂ）は極歯の拡大斜視図で
ある。
【００２１】本発明によるステータ構造の概略構成は次
のようである。ロータ径やステータヨーク２、３の板厚
に影響されないように、極歯４をステータヨーク２、３
から独立させた別体品として、その大きさをモータ特性
上必要とする任意の長さ・幅・板厚として、巻線用ボビ
ンの内周面に設けた複数個（８ステップのモータの場合
は４個）の溝１２に挿入し、ボビン５の両端面に設けら
れたヨーク２、３と交互に接触するようにして構成し
た。尚、ボビン５の両端面にはガイド部１３が設けられ
ており、このガイド部１３がヨーク２、３と嵌合するこ
とにより、ヨーク２、３と極歯４の位置が決まる構成と
なっている。そのため該極歯４の構成が難しい小径品
や、長尺品のステータが容易に構成できると同時に、該
極歯４の断面積を任意に設定できる為、磁気飽和を起こ
さない極歯４となり、高出力が得られる。また、ボビン
５の中で極歯４の配置（割り付け）が決まるため、ステ
ップ角度精度を決める該極歯４の配置は乱れることが無
く高精度に行え、ステップ角度精度の高精度化も達成で
きる。また、極歯４の固定方法としてヨーク２、３のそ
れぞれに穴を設けておき、そこに極歯４を圧入固定すれ
ば、極歯４とヨーク２、３の接続強度が向上すると同時
に磁気的結合が安定し、作業性と特性の両方を向上させ
ることができる。
【００２２】図１に示す本発明の実施例において、１は
モータ取付用の上フランジを示し、２は軟磁性鋼板を板
金加工した外ヨークを示し、３は同じく軟磁性鋼板を板
金加工した内ヨークを示す。これらのヨークの間に有る
マグネットワイヤーを巻回したボビン５には、その内周
に極歯４を配しており、夫々は交互に該ヨークに接触し
ている。これらのヨーク２、３は、間にボビン５にマグ
ネットワイヤーを巻回したコイル６を挟み、内周に持つ
極歯４がお互いに向い合うように組合せている。このよ
うにヨーク２、３を合わせたパンケーキ１５を背中合わ
せにして、ステータを構成している。７は下フランジ
で、中央に軸受８を配して取り付けられている。９はロ
ータ磁石を示し、１０はロータ磁石とロータの回転中心
となるシャフト１１を接続するスリーブを示す。ロータ
磁石９、スリーブ１０およびシャフト１１がロータを構
成し、ステータの中心に嵌入されて回転する。
【００２３】ここで極歯４の構成についてみると、極歯
４は磁気回路上必要にして十分な断面積が得られるよう
板厚を各ヨーク２、３の板厚より厚くして構成してい
る。すなわち、極歯４の板厚をＴ1 、ヨーク２、３の板
厚をＴ2 としたとき、夫々の関係をＴ1 ≧Ｔ2 となるよ
うにし、また、極歯４の軸方向長さをＬ、ロータの直径
をＤとしたとき、夫々の関係をＬ≧Ｄ/ ２とすることに
より、磁気飽和を避けてモータ特性を向上させることが
できる。
【００２４】図２は図１のパンケーキの断面図、図３は
ボビンの説明図である。
【００２５】図２、３において、極歯４（ストレート
形）を保持するための４個の案内溝１２が、円周方向に
均等に配置されている。案内溝１２には、極歯４の先端
に当たる部分にバネ性を持たせたストッパー１４を配し
ている。このため、案内溝１２の長さを極歯４の軸方向
長さより若干短く設定することにより、夫々の長さが若
干ばらついても極歯４とヨーク２又は３が安定した接触
となり、磁気効率の良いステータ構成が得られるように
してある。また、上下両端面にはガイド１３が配されて
いる。ガイド１３は各ヨークと嵌合して極歯４の位置を
決めている。
【００２６】図４は極歯の各種形状例を示す図である。
ａは三角形、ｂはストレート形、ｃは台形、ｄは溝付き
形、ｅは逆そり形、ｆは段付形の極歯４である。尚、当
然であるが、これら以外の任意の形状でも本発明の範疇
に含まれる。
【００２７】図５はヨークの変形例を示す図である。リ
ング状のヨーク１６と円盤状の内ヨーク３を用いて構成
している。リング状ヨーク１６は板を円筒状に丸めて構
成している。この構成は絞り加工が不要となるため、作
業速度が著しく向上すると共に金型の耐久性が上がりコ
スト低減が図れる。
【００２８】図６は本発明の下フランジの変形例を示す
図であり、左半分が正面図、右半分が断面図である。
【００２９】図６はインサートモールドにて構成した下
フランジ１７を示す。この場合、ヨーク２、３へ極歯４
に設けた圧入部２０を圧入固定した上でインサートモー
ルドにて一体化することにより、極歯４をボビン５の内
周に設ける場合より、一層本発明の効果を発揮すること
ができる。ヨーク２、３と極歯４との嵌合状態をＡ部拡
大参考図にて示す。なお、嵌合圧入部２０の形状は、こ
れに限るものでなく、種々の変形型が考えられ、当然な
がらこれらの変形型も本発明の範囲に含まれるものであ
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、軟磁性鋼板を加工した
ヨークにて磁気回路を構成するステータと、該ステータ
の中に嵌入されて回転するロータとからなるクローポー
ル型ステッピングモータのステータ構造において、該ヨ
ークとは別部品として構成される軟磁性材からなる極歯
を、高分子材料からなるボビンの内周に設けたので、小
径のものでもステータが構成でき、極歯の寸法も自由に
設定できるため、今まで不可能だった小径品や長尺品の
モータが構成できると共に、磁気効率の良い高性能なモ
ータを低コストで構成することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクローポール型ステッピングモー
タのステータ構造を示す図であり、（ａ）は一部を断面
にした斜視図、（ｂ）は極歯の拡大斜視図である。
【図２】図１のパンケーキの断面図である。
【図３】本発明のボビンの説明図である。
【図４】本発明の極歯の各種形状例を示す斜視図であ
る。
【図５】本発明のヨークの変形例を示す図である。
【図６】本発明の下フランジの変形例を示す図であり、
左半分が正面図、右半分が断面図である。
【図７】従来のクローポール型ステッピングモータのス
テータ構造を示す図であり、（ａ）は一部を断面にした
斜視図、（ｂ）は極歯の拡大斜視図である。
【図８】図７のパンケーキの断面図である。
【符号の説明】
１ 上フランジ ２ 外ヨーク ３ 内ヨーク ４ 極歯 ５ ボビン ６ コイル ７ 下フランジ ８ 軸受け ９ ロータ磁石 １０ スリーブ １１ シャフト １２ 案内溝 １３ ガイド １４ ストッパー １５ パンケーキ １６ リング状ヨーク １７ 下フランジ ２０ 圧入部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−146137（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−104077（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/14 H02K 37/14 535

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軟磁性鋼板を加工したヨークにて磁気回
    路を構成するステータと、前記ステータの中に挿入され
    て回転するロータとからなるクローポール型ステッピン
    グモータのステータ構造において、ロータ磁石と対向する軟磁性材からなる極歯を前記ヨー
    クとは別部品とし、 前記極歯の板厚をＴ１、前記ヨークの板厚をＴ２とした
    とき、夫々の関係をＴ１≧Ｔ２とし、 前記極歯を高分子材料からなるボビンの内周に保持し、 前記ボビンが、内周に配される複数の前記極歯を位置決
    め保持する案内溝と、端面部に前記ヨークと前記極歯を
    位置決め保持するガイド部とを有し、 前記案内溝には、前記極歯と前記ヨークの接触が安定す
    るように、前記極歯より前記案内溝の長さが短くなるよ
    うにバネ性を持たせたストッパーを設け、 前記ガイド部は、前記極歯の保持部を兼ねる、 ように 構成したことを特徴とするステータ構造。
  2. 【請求項２】 前記極歯の軸方向長さをＬ、前記ロータ
    の直径をＤとしたとき、夫々の関係をＬ≧Ｄ／２とした
    ことを特徴とする請求項１に記載のステータ構造。
  3. 【請求項３】 前記極歯をインサートモールドにて前記
    ボビンと一体化したことを特徴とする請求項１に記載の
    ステータ構造。
  4. 【請求項４】 前記極歯を前記ヨークに圧入固定したこ
    とを特徴とする請求項１に記載のステータ構造。
  5. 【請求項５】 前記ストッパーを弾性部材で構成したこ
    とを特徴とする請求項１に記載のステータ構造。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のステー
    タ構造を有することを特徴とするクローポール型ステッ
    ピングモータ。
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