JP3979037B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステッピングモータに係り、中でも、カメラのレンズ駆動もしくは光メディア機器のフィードおよびチルト用として好適な超小型・細径のクローポールタイプステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型・細径ステッピングモータとしては、特開平１０−３２７５７０号公報に記載されたものが知られている。図５にそのステッピングモータの構造を示す。図５においてステッピングモータは、旧来の一般的なクローポール型と同様、外周に多極着磁したマグネット１１５を備えるロータと、その外周に近接対向する極歯部を備える外ヨーク１１１、内ヨーク１１２、それを励磁する励磁コイルを巻回したコイルボビン１１３などを持つステータ１１４（２組）を備える。旧来のものと異なるのは、そのコイルボビン１１３の位置が、マグネット１１５の軸方向両端側に配置されている点である。このような構造であるから、モータの外径はマグネットの外径に極歯部の厚さを加えたのに略等しい大きさにまで小さくでき、超小型・細径形状を実現できる。
【０００３】
しかしながらこの構造のモータは、旧来の一般的なクローポール型に比べてステータの製造が困難である。ここで旧来型とは、マグネットの外周側に同一平面にステータの極歯部および励磁コイル・コイルボビンを配置したものを言う。このような構造であれば、ステータを構成する２つのヨークの位相を電気角１８０度に位置決めしながら一体に樹脂モールドし、同時に断面コの字状のコイルボビンを形成することが容易にできた。さらに２つのステータの位相を電気角９０度に位置決めしながら一体的に形成することもできた。これに励磁コイルを巻回して磁性体よりなる円筒状の外装ケースに挿入することで磁気回路が完成し、モータを構成できていた。
【０００４】
上記公報にも、図６に引用図示するように、樹脂で一体成形したものが開示されている。しかしこの構造のモータにおいては、ステータを一体成形することは容易ではなかった。励磁コイルを外ヨーク１１１の内側に収めなければならないからである。一体成形するには、励磁コイルの外部への接続を考慮し、コイルボビン１１３はあらかじめ励磁コイルの端末をターミナルピンなどに接続して外部に突出させておく。そしてそのコイルボビンをヨーク内に挿入した後にそれを埋め込むように一体成形することになる。しかしこのようにコイルボビン１１３を埋め込んで一体成形すると、励磁コイルの端末が樹脂成形圧力によって断線してしまうことがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記公報の構造のモータでは、あらかじめ外ヨーク１１１、内ヨーク１１２を樹脂モールドして一体的に形成しておくことが難しく、内ヨークと外ヨークの位相を電気角１８０度に安定して構成することが困難であった。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、内ヨークと外ヨークの位相を容易且つ安定に規制でき、製造容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載のステッピングモータは、外周に多極着磁を施したロータマグネットを持つロータとそれに近接対向する２組のステータとを有し、同ステータの励磁コイルをロータマグネットの軸方向両端側に配したクローポール型のステッピングモータであって、ステータは互いに嵌合可能な内ヨーク・コイルボビン・外ヨークを備え構成されており、コイルボビンは絶縁材よりなり、励磁コイルを巻回保持し、内ヨークは磁性材よりなり、コイルボビンの一端面側に配置された平板部とそれから延びてロータマグネットの外周面に対向する極歯部とを有し、外ヨークは磁性材よりなり、コイルボビンの他端面側に配置された平板部とそれから延びてロータマグネットの外周面に対向し内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される極歯部とを有し、内ヨークとコイルボビンとを係合させコイルボビンと外ヨークとを係合させて、内ヨーク・外ヨークの極歯部間の回転方向位置を位置決めしてなる。
【０００７】
このようにステータは互いに嵌合可能な内ヨーク・コイルボビン・外ヨークを備え構成されている。すなわち、各々独立に製造し組み立てることができる形態を採っている。したがってコイルボビンに励磁コイルを巻回したのち、互いに嵌合させてステータを構成できるから、大掛かりな一体成形設備を必要としない。
【０００８】
またこのように内ヨークとコイルボビンとを係合させコイルボビンと外ヨークとを係合させて、内ヨーク・外ヨークの極歯部間の回転方向位置を位置決めしている。すなわち、内ヨーク・外ヨークの中間にある部材でこれらの位置決めをおこなっている。したがって互いに嵌合するだけで組立と位置決めが完成するから、内ヨークと外ヨークの位相を容易且つ安定に規制できる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載のステッピングモータは、コイルボビンには内ヨークおよび外ヨークの極歯部と略同一半径位置にあるヨーク規制部を設け、ヨーク規制部と内ヨークもしくは外ヨークの極歯部とを係合させてコイルボビンと内ヨークもしくは外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる。
【００１０】
このようにコイルボビンには内ヨークおよび外ヨークの極歯部と略同一半径位置にヨーク規制部を設ける。これによれば、内ヨークおよび外ヨークの側にはことさら位置規制構造を付加する必要がない。したがって内ヨークおよび外ヨークの構造は簡素となり小型化に向くから、小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１１】
またこのようにヨーク規制部と内ヨークもしくは外ヨークの極歯部とを係合させて回転方向位置を位置決めしている。これによれば、内ヨークおよび外ヨークの最外周部によって位置決めをおこなうこととなる。したがって精度が高く安定な位置決めをおこなうことができるから、内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載のステッピングモータは、コイルボビンの軸方向端面と内ヨークもしくは外ヨークの平板部とには互いに係合可能なヨーク係合部を設け、このヨーク係合部を係合させてコイルボビンと内ヨークもしくは外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる。
【００１３】
このようにコイルボビンの軸方向端面と内ヨークもしくは外ヨークの平板部とには互いに係合可能なヨーク係合部を設ける。すなわち、互いに対向当接する面で係合させている。したがって両者の係合を極めて容易且つ迅速におこなえるから、内ヨークと外ヨークの位相を容易に規制できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態のモータ構成部材の展開斜視図、図２（ａ）は本実施形態のモータのターミナル部の外観を示す平面図、図２（ｂ）は同モータの構造を示す断面図、図３（ａ）は本実施形態のモータのコイルボビンの軸線を含む断面図、図３（ｂ）は同軸線方向の平面図である。
【００１５】
本実施形態に係るモータは、たとえば外径φ６ｍｍに満たない極めて小さなものでありながら、充分なトルクを有する。それは、前に述べたように、ロータマグネットに対し励磁コイルを軸方向両端に配置し、発生トルクを保ったまま外径寸法を小さくしたからである。
【００１６】
図１および図２（ｂ）において、本モータのロータ１０は外周に多極着磁を施したロータマグネット１１とシャフト１２とで構成されている。ロータ１０は樹脂製のワッシャ１３を両側に保有しており、さらに対向面との間には若干のクリアランスを持たせている。
【００１７】
ロータに対向するステータ２０はそれぞれ同一形状の２組を備え、ロータマグネット１１の軸方向両端側に対向配置されている。ステータ２０は内ヨーク２１、コイルボビン２２、外ヨーク２３よりなり、これらを軸方向に嵌合させて組み立てられている。またステータ２０は、コイルボビン２２の内径側にあって内ヨーク２１の内径側と外ヨーク２３の内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボス２４を備える。
【００１８】
ここでコイルボビン２２は樹脂などの絶縁材で作られ、励磁コイル２５を巻回保持することを主な機能とする部材である。その一方の外周側にはターミナル部２２ａがあってターミナルピン２６を埋め込んであり、励磁コイル２５の端末を接続し保持している。
【００１９】
内ヨーク２１は磁性材で作られ、コイルボビン２２のロータマグネット１１に向かう一端面２２ｂ側に配置された平板部２１ａとそれから延びてロータマグネット１１の外周面に対向する極歯部２１ｂとを持っている。
【００２０】
外ヨーク２３も磁性材で作られ、コイルボビン２２の他端面側に配置された平板部２３ａとそれから延びてロータマグネット１１の外周面に対向する極歯部２３ｂとを持っている。この極歯部２３ｂは内ヨークの極歯部２１ｂに対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される。
【００２１】
図３にコイルボビンの詳細形状を示した。このコイルボビン２２の一端面２２ｂ側に内ヨーク２１の平板部２１ａが対向当接し、他端面２２ｃ側に外ヨーク２３の平板部２３ａが対向当接する。一方、コイルボビン２２の外周側には、極歯部と略同一半径位置にヨーク規制部２２ｄ、２２ｅが設けてある。このうちヨーク規制部２２ｄは、内ヨーク２１の極歯部２１ｂの回転方向両側面を挟むように係合し、ヨーク規制部２２ｅは、内ヨーク２３の２つの隣り合う極歯部２３ｂの回転方向両側面に挟まれるように係合する。このようにして、内ヨークとコイルボビン、コイルボビンと外ヨークとが係合して位置決めされ、内ヨークと外ヨークとは互いに電気角１８０°の位置に正しく保持される。
【００２２】
なお、本実施形態ではヨーク規制部２２ｄ、２２ｅを一組だけ形成した例を示したが、周方向に多数のヨーク規制部を設けることによってさらに正確に位置決めするようにしてもよい。
【００２３】
そしてステータの外側を覆う部材がケース３１である。ケース３１は非磁性材よりなり、２組のステータ２０を同芯に保持している。またケース３１の軸方向開口端にはブラケット３２が固定され、２組のステータ２０を軸方向に保持している。ケース３１およびブラケット３２にはその中央部に軸受３３が取り付けられ、ロータ１０のシャフト１２を回転可能に支承している。
【００２４】
またこのとき２組のステータ２０が近接対向する面には非磁性材からなるスペーサ３４が挟まれ、互いの位置を保って極歯部において不要な磁気ループが生じることを防いでいる。ここでスペーサ３４には突起部３４ａが設けられていて２つのターミナル部２２ａの間を隔てているが、この突起部３４ａをターミナル部２２ａからさらに突出するようにしてもよい。そうすると、ターミナルピン２６に半田付けされる相手基板がターミナル部２２ａの表面に近づきすぎるのを防ぎ、端末の圧迫による断線を防ぐことができる。
【００２５】
ここでケース３１は２組のステータ間の回転方向位置を位置決めする役割をも果たしている。これは次のようにしておこなわれる。まず、コイルボビン２２には外周方向に突出するターミナル部２２ａがあるが、その回転方向の両側面でケース３１と略同一半径位置をステータ規制部２２ｆとしている。一方ケース３１にはステータ規制部２２ｆと嵌合可能な外周面開口部３１ａを設け、これらを嵌合させている。そしてさらに、コイルボビン２２のステータ規制部２２ｆは、その位置が、ヨーク規制部２２ｄ、２２ｅに対し所定のずれ角を形成するように設定してある。たとえば両ステータ間の電気的位相差を９０°に保ちたいときは、ステータ規制部２２ｆとヨーク規制部２２ｄ、２２ｅとの電気的位相差を４５°とし、このステータ２０を２組対向させステータ規制部２２ｆを同位置に重ねることによって９０°の位相差を作りだす。本実施形態では、外周面開口部３１ａを略長方形状としステータ規制部２２ｆが２組並ぶように組み立てることによって、その目的を達している。
【００２６】
こうして組み立てられたモータは、ターミナル部のターミナルピン２６に図示しないプリント基板などを接続し、２組の励磁コイル２５に通電して回転駆動することができる。
【００２７】
このように本実施形態においては、ステータ２０は互いに嵌合可能な内ヨーク２１・コイルボビン２２・外ヨーク２３を備え構成されている。すなわち、各々独立に製造し組み立てることができる形態を採っている。したがってコイルボビン２２に励磁コイル２５を巻回したのち、互いに嵌合させてステータ２０を構成できるから、大掛かりな一体成形設備を必要としない。
【００２８】
またこのように本実施形態においては、内ヨーク２１とコイルボビン２２とを係合させコイルボビン２２と外ヨーク２３とを係合させて、内ヨーク２１・外ヨーク２３の極歯部２１ｂ・２３ｂ間の回転方向位置を位置決めしている。すなわち、内ヨーク・外ヨークの中間にある部材でこれらの位置決めをおこなっている。したがって互いに嵌合するだけで組立と位置決めが完成するから、内ヨークと外ヨークの極歯部の位相を容易且つ安定に規制できる。
【００２９】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２には内ヨーク２１および外ヨーク２３の極歯部２１ｂ・２３ｂと略同一半径位置にヨーク規制部２２ｄ・２２ｅを設けている。これによれば、内ヨーク２１および外ヨーク２３の側にはことさら位置規制構造を付加する必要がない。したがって内ヨーク２１および外ヨーク２３の構造は簡素となり小型化に向くから、小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３０】
またこのように本実施形態においては、ヨーク規制部２２ｄ・２２ｅと内ヨーク２１もしくは外ヨーク２３の極歯部２１ｂ・２３ｂとを係合させて回転方向位置を位置決めしている。これによれば、内ヨーク２１および外ヨーク２３の最外周部によって位置決めをおこなうこととなる。したがって精度が高く安定な位置決めをおこなうことができるから、内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４を参照しながら他の実施形態について説明する。図４（ａ）は実施形態２のモータにおけるコイルボビンの軸線を含む断面図、図４（ｂ）は同軸線方向の平面図である。
【００３２】
図においてコイルボビン４２はコイルボビン２２と類似形状であるが、ヨーク規制部２２ｄを廃しヨーク係合部４２ｄを新設したところが異なる。ヨーク係合部４２ｄは内ヨークに対向当接する一端面４２ｂ側にある。一方、図示しない内ヨークには、このコルボビン側のヨーク係合部４２ｄに係合する穴状のヨーク係合部を設ける。そしてこれらを係合させ、コイルボビン４２と内ヨークとの回転方向位置決めをおこなう。
【００３３】
このように本実施形態においては、コイルボビン４２の軸方向端面４２ｂと内ヨークの平板部とには互いに係合可能なヨーク係合部４２ｄを設けている。すなわち、互いに対向当接する面で係合させている。したがって両者の係合を極めて容易且つ迅速におこなえるから、内ヨークと外ヨークの位相を容易に規制できる。
【００３４】
なお、以上の説明では、シャフトをストレートシャフト、通常の軸受で構成した例で説明したが、その他シャフトをリードスクリューにし、軸受をピボット軸受にした構成についても同様に実施可能である。
【００３５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、コイルボビンによって内ヨークと外ヨークとの位相を容易且つ安定に規制でき、製造容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のモータ構成部材の展開斜視図
【図２】（ａ）実施形態１のモータのターミナル部の外観を示す平面図
（ｂ）同モータの構造を示す断面図
【図３】（ａ）実施形態１のモータのコイルボビンの軸線を含む断面図
（ｂ）同軸線方向の平面図
【図４】（ａ）実施形態２のモータにおけるコイルボビンの軸線を含む断面図
（ｂ）同軸線方向の平面図
【図５】従来例のモータの構造を示す斜視図
【図６】他の従来例のモータの構造を示す斜視図
【符号の説明】
１０ ロータ
１１ ロータマグネット
１２ シャフト
１３ ワッシャ
２０ ステータ
２１ 内ヨーク
２１ａ、２３ａ 平板部
２１ｂ、２３ｂ 極歯部
２２、４２ コイルボビン
２２ａ ターミナル部
２２ｂ、４２ｂ 一端面
２２ｃ 他端面
２２ｄ、２２ｅ ヨーク規制部
２２ｆ ステータ規制部
２３ 外ヨーク
２４ ボス
２５ 励磁コイル
２６ ターミナルピン
３１ ケース
３１ａ 外周面開口部
３２ ブラケット
３３ 軸受
３４ スペーサ
４２ｄ ヨーク係合部

Claims (3)

1. 外周に多極着磁を施したロータマグネットを持つロータとそれに近接対向する２組のステータとを有し、同ステータの励磁コイルを前記ロータマグネットの軸方向両端側に配したクローポール型のステッピングモータであって、前記ステータは互いに嵌合可能な内ヨーク・コイルボビン・外ヨークを備え構成されており、前記２組のステータが近接対抗する面にスペーサが挟まれ、前記コイルボビンは絶縁材よりなり、前記励磁コイルを巻回保持し、前記内ヨークは磁性材よりなり、前記コイルボビンの一端面側に配置された平板部とそれから延びて前記ロータマグネットの外周面に対向する極歯部とを有し、前記外ヨークは磁性材よりなり、前記コイルボビンの他端面側に配置された平板部とそれから延びて前記ロータマグネットの外周面に対向し前記内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される極歯部とを有し、前記内ヨークと前記コイルボビンとを係合させ同コイルボビンと前記外ヨークとを係合させて、前記内ヨーク・前記外ヨークの極歯部間の回転方向位置を位置決めし、前記スペーサにはターミナル部から突出した突起部が設けられたことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記コイルボビンには前記内ヨークおよび前記外ヨークの極歯部と略同一半径位置にヨーク規制部を設け、同ヨーク規制部と前記内ヨークもしくは前記外ヨークの極歯部とを係合させて前記コイルボビンと前記内ヨークもしくは前記外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる、請求項１記載のステッピングモータ。
3. 前記コイルボビンの軸方向端面と前記内ヨークもしくは前記外ヨークの平板部とには互いに係合可能なヨーク係合部を設け、このヨーク係合部を係合させて前記コイルボビンと前記内ヨークもしくは前記外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる、請求項１記載のステッピングモータ。

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