JP4013449B2

JP4013449B2 - ステップモータ

Info

Publication number: JP4013449B2
Application number: JP2000137358A
Authority: JP
Inventors: 秀行中根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001320865A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステップモータに関し、特に車両用指針計器その他各種の指針計器の駆動装置として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の指針計器の駆動装置として用いられているステップモータは、図１９〜図２１に示すように、貫通穴３４を有するボビン３１に導線３２を巻回して形成した界磁コイル３０と、貫通穴３４に挿入される中心ステータ部４１および界磁コイル３０の外側に配置される外側ステータ部４２を有するステータ４０と、ステータ４０内の空間４３に配置されるロータ５０を備えている。
【０００３】
そして、界磁コイル３０をステータ４０に組み付けるにあたっては、まず図１９および図２０のように界磁コイル３０を挿入方向Ｘに移動させて空間４３に位置させ、その状態で貫通穴３４の一端を中心ステータ部４１の先端と位置合わせした後、図２１のように界磁コイル３０を中心ステータ部４１の長手方向Ｙに所定位置まで移動させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のステップモータでは、図１９の状態では貫通穴３４を目視確認しにくいため、貫通穴３４と中心ステータ部４１の、挿入方向Ｘの位置合わせが難しく、従って、界磁コイル３０をステータ４０に組み付ける際の作業性が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ボビンの貫通穴を中心ステータ部の先端と位置合わせした後、界磁コイルを中心ステータ部の長手方向に移動させて界磁コイルをステータに組み付けるステップモータにおいて、界磁コイルをステータに組み付ける際の作業性を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、貫通穴（３４）を有するボビン（３１）に導線（３２）を巻回して形成した複数の界磁コイル（３０）と、貫通穴（３４）に挿入される複数の中心ステータ部（４１）および界磁コイル（３０）の外側に配置される複数の外側ステータ部（４２）を有するステータ（４０）と、ステータ（４０）内の空間（４３）に配置されるマグネットからなるロータ（５０）とを備え、界磁コイル（３０）を空間（４３）に位置させた状態で貫通穴（３４）の一端を中心ステータ部（４１）の先端と位置合わせした後、界磁コイル（３０）を中心ステータ部（４１）の長手方向（Ｙ）に所定位置まで移動させて界磁コイル（３０）をステータ（４０）に組み付けるステップモータにおいて、界磁コイル（３０）を空間（４３）に挿入する際に中心ステータ部（４１）の先端に当接して、界磁コイル（３０）の空間（４３）への挿入方向（Ｘ）の位置決めを行う位置決め手段（３５ｂ）を、ボビン（３１）に形成したことを特徴とする。
【０００７】
これによると、界磁コイルをステータに組み付ける際に、貫通穴を目視確認しなくても、位置決め手段によって貫通穴と中心ステータ部の位置合わせが容易かつ正確に行われる。従って、界磁コイルをステータに組み付ける際の作業性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、界磁コイル（３０）を所定位置まで移動させた際に係合する係合手段（３９、４５）を、ボビン（３１）およびステータ（４０）に形成したことを特徴とする。
【０００９】
これによると、係合手段の係合時のクリック感により、界磁コイルが所定の位置にセットされたことを確認することができる。また、界磁コイルが所定の位置にセットされた後は、係合手段の係合により、中心ステータ部から界磁コイルが抜けるのを防止できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、界磁コイル（３０）、ステータ（４０）、およびロータ（５０）が収納されるケース（１１、１２）を備え、界磁コイル（３０）を所定位置に保持する保持手段（１２ａ）をケース（１１）に形成したことを特徴とする。
【００１１】
これによると、界磁コイルとロータとの接触が防止されるため、界磁コイルとロータとの接触による作動不良を防止することができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づき説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図７は第１実施形態を示しており、図１は、構成を理解しやすくするために、第１ケース１１を外した状態を示している。また、図５〜図７は界磁コイルとステータの組み付け工程の状態を示している。
【００１５】
図１および図２において、駆動装置１は、減速歯車列２とステップモータ３とを備えており、それらは樹脂製の第１、第２ケース１１、１２により形成される空間に収納されている。
【００１６】
減速歯車列２は、樹脂製の４個の平歯車２１〜２４を備えている。第１平歯車２１は、両ケース１１、１２に回動可能に支持した回動軸２１ａに同軸的に支持されている。第２平歯車２２は、第１平歯車２１と噛合するように、両ケース１１、１２に回動可能に支持した回動軸２２ａに同軸的に支持されており、この第２平歯車２２の歯数は第１平歯車２１よりも多い。
【００１７】
第３平歯車２３は、回動軸２２ａに第２平歯車２２と共に同軸的に支持されており、この第３平歯車２３の歯数は第２平歯車２２よりも少ない。また、第４平歯車２４は、第３平歯車２３と噛合するように、両ケース１１、１２に回動可能に支持した指針軸２４ａに同軸的に支持されており、この第４平歯車２４の歯数は第３平歯車２３よりも多い。
【００１８】
ここで、指針軸２４ａは、車両用指針計器の指針軸である。そして、指針軸２４ａの端部に組み付けられる図示しない指針が、ステップモータ３により減速歯車列２および指針軸２４ａを介して回動される。
【００１９】
ステップモータ３は、２つの界磁コイル３０と、ステータ４０と、ロータ５０とを備えている。
【００２０】
図３および図４に示すように、界磁コイル３０は、樹脂製のボビン３１に導線３２を巻回して形成されている。この導線３２の両端は、ボビン３１に固定された各端子３３に電気的に接続されている。ボビン３１の中心部には、ボビン３１の軸方向の一端から他端まで貫通する断面が四角形の貫通穴３４が形成されている。また、ボビン３１の軸方向の一端側（端子３３側）には、貫通穴３４の開口端部の三辺を囲むようにコの字状の壁部（位置決め手段）３５ａ、３５ｂが形成されるとともに、貫通穴３４の開口端部の一辺にのみ切り欠き状の溝部３６が形成されている。
【００２１】
図５〜図７に示すように、ステータ４０は、磁性体材料よりなる鋼板をプレスして形成されたもので、ボビン３１の貫通穴３４に挿入される断面が四角形の２つの中心ステータ部４１、および界磁コイル３０の外側に配置される外側ステータ部４２を有する。また、ステータ４０内には、ロータ５０（図２参照）が配置される略円形の空間４３が形成され、中心ステータ部４１は外側ステータ部４２からその空間４３に向かって延びている。そして、ステータ４０において空間４３側（すなわちロータ５０側）に向かって突出する部位がそれぞれ磁極４４となる。
【００２２】
ロータ５０は、マグネットからなるもので、このロータ５０は、図２に示すごとく、回動軸２１ａに第１平歯車２１と共に同軸的に支持されている。また、ロータ５０は、ステータ４０の空間４３内に配置され、従って各磁極４４の間に位置している。
【００２３】
界磁コイル３０の各端子３３は図示しない駆動回路に接続されており、界磁コイル３０は、その駆動回路を介する電源からの給電に基づき磁界を発生し、ステータ４０およびロータ５０とともに磁気回路を形成してこのロータ５０を回動させる。
【００２４】
次に、界磁コイル３０とステータ４０との組み付けについて、図３〜図７を参照して説明する。
【００２５】
まず、界磁コイル３０をステータ４０に組み付けるにあたっては、ステータ４０をその板厚方向が上下方向となるようにセットする。次いで、図５、図６に示すように、ボビン３１の溝部３６に中心ステータ部４１の先端（磁極４４）を入り込ませた状態で、界磁コイル３０をステータ４０の上方から挿入方向Ｘに移動させて空間４３に挿入する。
【００２６】
この際、界磁コイル３０は、溝部３６の両側の側壁部３５ａによって案内されつつ挿入方向Ｘに進む。従って、中心ステータ部４１の長手方向Ｙに直交する水平方向Ｚの、界磁コイル３０の位置決めが、両側の側壁部３５ａによってなされる。また、溝部３６の上方の中央壁部３５ｂが中心ステータ部４１の先端に当接する位置まで、界磁コイル３０を挿入方向Ｘに移動させることにより、挿入方向Ｘの界磁コイル３０の位置決めがなされる。
【００２７】
このように、各壁部３５ａ、３５ｂによって界磁コイル３０の貫通穴３４と中心ステータ部４１の位置決めがなされるため、貫通穴３４と中心ステータ部４１の位置合わせが容易である。
【００２８】
次に、上記の位置合わせ後、界磁コイル３０を中心ステータ部長手方向Ｙに移動させて、界磁コイル３０を図７の位置にセットする。ここで、貫通穴３４の表面と各壁部３５ａ、３５ｂの表面は連続しているため、図５、図６の位置合わせ後の状態から界磁コイル３０を長手方向Ｙに移動させる際、界磁コイル３０をスムーズに移動させることができる。
【００２９】
上記の本実施形態によれば、ボビン３１の貫通穴３４を目視確認しなくても、貫通穴３４と中心ステータ部４１の位置合わせが容易かつ正確に行われ、従って、界磁コイル３０をステータ４０に組み付ける際の作業性を向上させることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図８〜図１１に基づいて説明する。第１実施形態では、ボビン３１の軸方向の一端側（端子３３側）に、壁部３５ａ、３５ｂおよび溝部３６を形成したが、この第２実施形態では、図８および図９に示すように、ボビン３１の軸方向の他端側（反端子３３側）にも、貫通穴３４の開口端部の三辺を囲むようにコの字状の壁部（位置決め手段）３７ａ、３７ｂを形成するとともに、貫通穴３４の開口端部の一辺にのみ切り欠き状の溝部３８を形成している。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００３１】
以下、界磁コイル３０とステータ４０との組み付けについて、図１０、図１１を参照して説明する。
【００３２】
まず、ステータ４０をその板厚方向が上下方向となるようにセットする。次いで、図１０、図１１に示すように、ボビン３１の一端側の溝部３６に中心ステータ部４１の先端（磁極４４）を入り込ませ、かつ、ボビン３１の他端側の溝部３８に、中心ステータ部４１と対向する位置の磁極４４を入り込ませた状態で、界磁コイル３０をステータ４０の上方から挿入方向Ｘに移動させて空間４３に挿入する。
【００３３】
この際、界磁コイル３０は、ボビン３１の一端側の側壁部３５ａによって案内されるとともに、ボビン３１の他端側の側壁部３７ａによって案内されつつ、挿入方向Ｘに進む。従って、中心ステータ部長手方向Ｙに直交する水平方向Ｚの、界磁コイル３０の位置決めが、ボビン３１の両端の各側壁部３５ａ、３７ａによってなされる。
【００３４】
また、ボビン３１の一端側の中央壁部３５ｂが中心ステータ部４１の先端に当接し、かつ、ボビン３１の他端側の中央壁部３７ｂが、中心ステータ部４１と対向する位置の磁極４４に当接する位置まで、界磁コイル３０を挿入方向Ｘに移動させることにより、挿入方向Ｘの界磁コイル３０の位置決めがなされる。
【００３５】
次に、上記の位置合わせ後、界磁コイル３０を中心ステータ部長手方向Ｙに移動させて、界磁コイル３０を所定の位置にセットする。
【００３６】
上記の本実施形態によれば、ボビン３１の両端で界磁コイル３０の位置決めを行うことにより、貫通穴３４と中心ステータ部４１の各軸線を略同軸にすることができる。従って、図１０、図１１の位置合わせ後の状態から界磁コイル３０を長手方向Ｙに移動させる際、界磁コイル３０をさらにスムーズに移動させることができる。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図１２〜図１４に基づいて説明する。本実施形態は、係合手段を構成するつば部３９と突起部４５を追加した点が第１実施形態と異なり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００３８】
ボビン３１に一体成形されたつば部３９は、ボビン３１の軸方向の一端側（端子３３側）から水平方向Ｚに突出しており、ステータ４０に形成された突起部４５を乗り越える際に変形しやすいように薄板状になっている。
【００３９】
そして、界磁コイル３０をステータ４０の空間４３に挿入し、界磁コイル３０を中心ステータ部長手方向Ｙに移動させると、途中でつば部３９が突起部４５に当接し、界磁コイル３０をさらに移動させると、つば部３９が変形して突起部４５を乗り越え、界磁コイル３０は中心ステータ部長手方向Ｙの最奥部の所定の位置にセットされる。
【００４０】
上記の本実施形態によれば、つば部３９が突起部４５を乗り越える際のクリック感により、界磁コイル３０が所定の位置にセットされたことを確認することができる。
【００４１】
また、界磁コイル３０が所定の位置にセットされた後は、つば部３９と突起部４５との係合により、中心ステータ部４１から界磁コイル３０が抜けるのを防止できる。従って、界磁コイル３０とステータ４０を一体化したものを、第１、第２ケース１１、１２（図１参照）に組み付ける際に、その作業が容易になる。
【００４２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図１５、図１６に基づいて説明する。本実施形態は、係合手段を構成する穴部３９ａと突起部４５ａを追加した点が第１実施形態と異なり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４３】
突起部４５ａは中心ステータ部４１に形成され、穴部３９ａはボビン３１の貫通穴３４の部分に形成されている。そして、界磁コイル３０をステータ４０の空間４３に挿入し、界磁コイル３０を中心ステータ部長手方向Ｙに移動させると、途中で突起部４５ａが貫通穴３４の表面に接触する。さらに界磁コイル３０を移動させると突起部４５ａが貫通穴３４の表面を摺動し、界磁コイル３０を中心ステータ部長手方向Ｙの最奥部の所定の位置まで移動させた時点で突起部４５ａが穴部３９ａに係合する。
【００４４】
上記の本実施形態によれば、突起部４５ａが穴部３９ａに係合する際のクリック感により、界磁コイル３０が所定の位置にセットされたことを確認することができる。
【００４５】
また、界磁コイル３０が所定の位置にセットされた後は、突起部４５ａと穴部３９ａとの係合により、中心ステータ部４１から界磁コイル３０が抜けるのを防止できるとともに、界磁コイル３０のがたつきを防止できる。
【００４６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を図１７、図１８に基づいて説明する。本実施形態は、保持手段をなす保持板１２ａを追加した点が第１実施形態と異なり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４７】
第２ケース１２に一体成形された保持板１２ａは、界磁コイル３０とロータ５０との間の隙間に位置し、界磁コイル３０の軸方向端面と当接可能な高さまで延びている。そのため、保持板１２ａは、界磁コイル３０がロータ５０側に移動するのを防止し、界磁コイル３０を所定の位置に保持することができる。
【００４８】
上記の本実施形態によれば、保持板１２ａにより界磁コイル３０が所定の位置に保持され、界磁コイル３０とロータ５０との接触が防止されるため、界磁コイル３０とロータ５０との接触による作動不良を防止することができる。
【００４９】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では２つの端子３３を共にボビン３１の軸方向の一端側に配置する例を示したが、ボビン３１の軸方向の一端側と他端側にそれぞれ１つずつ端子３３を配置してもよい。
【００５０】
また、上記各実施形態はそれぞれ単独で実施可能であり、また、上記各実施形態を適宜に組み合わせて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステップモータの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の界磁コイルの断面図である。
【図４】図３のＢ矢視図である。
【図５】図１の界磁コイルとステータの組み付け工程の状態を示す平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図１の界磁コイルとステータの組み付け工程の他の状態を示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示す界磁コイルの断面図である。
【図９】図８のＤ矢視図である。
【図１０】第２実施形態の界磁コイルとステータの組み付け工程の状態を示す平面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を示す界磁コイルとステータの平面図である。
【図１３】図１２のＦ矢視図である。
【図１４】図１２のＧ−Ｇ断面図である。
【図１５】第４実施形態の界磁コイルとステータの組み付け工程の状態を示す断面図である。
【図１６】第４実施形態の界磁コイルとステータの組み付け工程の他の状態を示す断面図である。
【図１７】本発明に係るステップモータの第５実施形態を示す平面図である。
【図１８】図１７のＨ−Ｈ断面図である。
【図１９】従来のステップモータにおける界磁コイルとステータの組み付け工程の状態を示す平面図である。
【図２０】図１９のＩ−Ｉ断面図である。
【図２１】従来のステップモータにおける界磁コイルとステータの組み付け工程の他の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
３０…界磁コイル、３１…ボビン、３２…導線、３４…貫通穴、
３５ｂ…位置決め手段をなす中央壁部、４０…ステータ、
４１…中心ステータ部、４２…外側ステータ部、４３…空間、５０…ロータ、
Ｙ…長手方向。

Claims

貫通穴（３４）を有するボビン（３１）に導線（３２）を巻回して形成した複数の界磁コイル（３０）と、
前記貫通穴（３４）に挿入される複数の中心ステータ部（４１）および前記界磁コイル（３０）の外側に配置される複数の外側ステータ部（４２）を有するステータ（４０）と、
前記ステータ（４０）内の空間（４３）に配置されるマグネットからなるロータ（５０）とを備え、
前記界磁コイル（３０）を前記空間（４３）に位置させた状態で前記貫通穴（３４）の一端を前記中心ステータ部（４１）の先端と位置合わせした後、前記界磁コイル（３０）を前記中心ステータ部（４１）の長手方向（Ｙ）に所定位置まで移動させて前記界磁コイル（３０）を前記ステータ（４０）に組み付けるステップモータにおいて、
前記界磁コイル（３０）を前記空間（４３）に挿入する際に前記中心ステータ部（４１）の先端に当接して、前記界磁コイル（３０）の前記空間（４３）への挿入方向（Ｘ）の位置決めを行う位置決め手段（３５ｂ）を、前記ボビン（３１）に形成したことを特徴とするステップモータ。
前記界磁コイル（３０）を前記所定位置まで移動させた際に係合する係合手段（３９、４５）を、前記ボビン（３１）および前記ステータ（４０）に形成したことを特徴とする請求項１に記載のステップモータ。
前記界磁コイル（３０）、前記ステータ（４０）、および前記ロータ（５０）が収納されるケース（１１、１２）を備え、
前記界磁コイル（３０）を前記所定位置に保持する保持手段（１２ａ）を前記ケース（１１）に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のステップモータ。