JP4099643B2

JP4099643B2 - ステッピングモータ

Info

Publication number: JP4099643B2
Application number: JP2002103178A
Authority: JP
Inventors: 栄一宮下; 哲也宮川; 佳秋柴崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003299336A

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関し、詳しくは、例えば、インクジェット式記録装置のキャリッジや紙送りローラを駆動させるために好適に使用されるステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは、ステータのマグネットワイヤーの巻線に電流を流すことによって生じる磁極とロータの磁石により与えられる磁極の反発によって間欠的に回転駆動することが可能なモータである。図４は、従来のステッピングモータ１００の一例を示す分解斜視図である。このステッピングモータ１００は、２つのリング状永久磁石４５ａ、４５ｂ、一対のマグネットホルダ２１ａ、２１ｂおよびシャフト５０により構成されるロータ２０と、このロータ２０を同軸上に内挿するとともに周方向に櫛状極歯部３５を有する複数のヨーク３３を備え、該ヨーク３３の間にマグネットワイヤーを巻装（４７ａ、４７ｂ）するステータ３１と、このステータ３１に外装されるケース１１とを主要な構成としている。また、マグネットワイヤーの巻線４７ａ、４７ｂは、ハーネスユニット６０と接続されている。
【０００３】
ステッピングモータの組立時には、ロータ２０およびステータ３１をそれぞれ別個に組み立てた後、ステータ３１内の空間にロータ２０を嵌め込み、ケース１１内に圧入して固定している。ロータ２０のシャフト５０は、軸受４２を介してフランジ１０の穴に挿通され、さらにシャフト５０の一端にはプーリ４１を装着する。
【０００４】
以上のような構成のステッピングモータ１００においては、マグネットワイヤーの巻線４７ａ、４７ｂに電流を流すと、起磁力が発生し、ロータ２０を所定角度動かす。この際、ロータ２０の起磁力とロータ２０の反発および吸引力により、ステータ３１とロータ２０にスラスト方向の力が働く。また、櫛状極歯部３５へも吸引力が発生し、その応力によりヨーク３３の外周部が微小変形する。このとき、ケース１１とヨーク３３の励磁により振動が発生するという問題があった。すなわち、ヨーク３３は完全な円弧ではないので、ケース１１内にステータ３１を圧入してステッピングモータ１００を組み立てた場合、ケース１１とヨークの間に僅かな空隙が生じ、ここに加振エネルギーが加わることにより、ヨーク３３がケース１１の内周面の不定箇所と接触を繰返し、耳障りな高い周波数の騒音が発生する。
【０００５】
このため、▲１▼特開平１０−１０８４４８号公報では、ケースとヨークの振動防止の目的で空隙部に合成樹脂やゴムなどを充填したステッピングモータが提案されている。また、▲２▼特開平１１−２３５００２号公報においては、同様の目的で、コイル部とケース部を合成樹脂等で一体成形したステッピングモータが提案されている。さらに、▲３▼特開平６−２１７５１９号公報では、ケースとして、短冊状の板材を断面Ｃ字形に丸めて加工したものを用いることにより、ケースにバネ力を持たせ磁気抵抗を少なくして騒音を低減する技術が提案されている。
【０００６】
しかし、上記▲１▼の方法は、合成樹脂やゴムなどの充填材の費用がそのまま材料費に加算されるため、コスト増となる。上記▲２▼の樹脂モールドによる一体成形は、設備費用や精度管理に大きな投資が必要となる上、金型構造が複雑になり、大量生産には不向きな方法である。また、樹脂の寸法精度を確保しないと、ロータとの中心のずれが生じて異常振動や異常音の発生原因となってしまう。上記▲３▼の方法では、バネ力以上の加振エネルギーが加わった場合には、騒音低減効果が得られない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ケース内にステータを圧入して組み立てられるステッピングモータにおいて、簡易な構成でケースとヨークとに起因する騒音の発生を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の態様の発明は、永久磁石と該永久磁石を支持するマグネットホルダと、該マグネットホルダの中心に貫装されたシャフトと、からなるロータと、前記ロータを同軸上に内挿するとともに、周方向に複数の櫛状極歯部を有するヨークを備えており、該ヨーク間にマグネットワイヤーを巻装するステータと、該ステータの周部に外装されるケースと、を有するステッピングモータであって、前記ケースの内周面に、前記ヨークとの接点となる少なくとも３箇所の突起部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この特徴によれば、ケースの内周面に、前記ヨークとの接点となる少なくとも３箇所の突起部を設けたことにより、ケース内でヨークがしっかりと支持されるので、ヨークがケースの内周面と接触を繰返すことによる騒音の発生を防止することができる。つまり、３箇所以上の突起部によってヨークとケースを接触させて固定することにより、ヨークとケースとが前記接触点以外の部分で接触することがなくなり、励磁による騒音が起こらなくなる。
また、ケースの突起部形成は、構造簡単にしてパンチによる３点突きなどの通常の金属加工方法を利用して行えるため、製造コストも低く押さえることができる。さらに、ステッピングモータの組立前に突起形状を成形する場合は、ケース全体でなく、突起部３箇所の位置精度を確保すればよいので、従来よりも製造コストを低減できる。
【００１０】
第２の態様の発明は、第１の態様において、前記突起部の頂点は同心円上に位置することを特徴とする。
この特徴によれば、突起部の頂点が同心円上に位置することにより、ロータ、ステータおよびケースの同軸度を容易に確保できる。つまり、突起部の頂点が同心円上に位置するようにすれば、ケース全体の精度を上げなくてもステッピングモータの同軸度を精度よく保つことが容易になる。
【００１１】
第３の態様の発明は第１または第２の態様において、前記突起部の高さは、０．０２〜０．０５ｍｍであることを特徴とする。
この特徴によれば、突起部の高さを、０．０２〜０．０５ｍｍとすることで、確実に騒音の発生を防止することができる。つまり、突起部の高さが上記範囲であれば、突起部以外の部位でケース内周面とヨークの周部とが接触することを防止できる。また、突起が高すぎると、ケース内周面とヨークとの空隙が広がり磁気抵抗を悪化させて騒音を発生させる原因となるが、突起部の高さが上記範囲であれば、かかる弊害は生じない。
【００１２】
第４の態様の発明は、第１から第３のいずれか一の態様において、前記突起部の幅は、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
この特徴によれば、突起部の幅を、１．５ｍｍ以下とすることによって、同軸度を保ちながら、ケースとヨークを確実に支持し、騒音の発生を防止することができる。
【００１３】
第５の態様の発明は、第１から第４のいずれか一の態様において、前記突起部は、前記ケースの幅の８０％以上にわたって形成されていることを特徴とする。
この特徴によれば、突起部をケースの幅の８０％以上にわたって形成することにより、同軸度を保ちながら、ケースとヨークを確実に支持し、騒音の発生を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明ステッピングモータ１０１の一実施形態の断面構造を示す図面である。このステッピングモータ１０１の構造は、ケース１２を除き前記図４と略同様であるため、適宜図４も参照しながら説明を行う。
ロータ２０は、マグネットホルダ２１ａ、２１ｂの周部に支持されるリング状のマグネット４５ａ、４５ｂを備えており、マグネットホルダ２１ａ、２１ｂの中心には、シャフト５０が挿通されている。シャフト５０は、フランジ１０に装着された軸受４２、およびステータ３１に装着された軸受４９によって支持されている。ロータ２０の側部には、ワッシャ４３、４４、４６が配備されており、フランジ１０およびステータ３１との間でロータ２０の位置を固定している。
【００１５】
ステータ３１は、櫛状極歯部３５をそれぞれ備えたヨーク３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備え、左右１対のマグネットワイヤーからなる巻線４７ａ、４７ｂが施されている。
【００１６】
ケース１２は、ロータ２０を挿入したステータ３１を嵌め込んだ状態で、背部がフランジ１０と接着されている。この状態で、ステータ３１はケース１２中に圧入され、被覆樹脂部５１が露出するようにカバー５３が装着されている。また、ロータ２０はワッシャ４３、４４を介してフランジ１０の軸受４２に押し当てられるように支持されている。
【００１７】
図２は、図１のステッピングモータ１０１におけるケース１２の詳細を示す図面である。図２（Ａ）は、平面図（図４のステータ方向から表した状態）であり、図２（Ｂ）は（Ａ）のIIB−IIB線矢視の断面構造を示している。このケース１２は、内周面の３箇所に突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃを有している。ここでは、各突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、頂点が同心円上に位置するように配置され、中心からの角度θが約１２０°となるように均等に配置されている。
【００１８】
図２において、突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃの高さ（Ｌ１）は、ケース１２の内周面を結ぶ円の半径をｒ１、各突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃの頂点を結ぶ円の半径をｒ２としたとき、Ｌ１＝ｒ１−ｒ２で表される。この高さＬ１としては、ヨーク３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄとの接点を確保し、騒音の発生を防止するために、０．０２〜０．０５ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃ以外のケース１２の内周面とヨーク３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの周部との空隙は大きいと磁気抵抗を悪化させ、騒音を発生させるため０．０３ｍｍ程度にすることが望ましい。
【００１９】
また、突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃの幅（Ｌ２）は、ステータ３１とケース１２との同軸度を確保する上で１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。また、突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、ケース１２の幅［図２（Ｂ）のＬ３］に対して８０％以上設けられている。このように、ケース１２の幅Ｌ３に対して８０％以上の長さで突起を設けることにより、ケース２１とステータ３１とが固定され、ステータ３１のガタの発生を防止し、ステータ３１とケース１２との同軸度を容易に確保できる。
【００２０】
突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、例えば▲１▼ステータ３１の組立後に加工して設ける方法、▲２▼ケース単品の状態で加工して設ける方法、▲３▼ケースの加工成形時に同時に成形する方法、等によって加工成形できる。▲１▼〜▲３▼のどの場合においても、公知の成形技術により行うことができる。図３は、上記▲１▼、▲２▼の場合を例に挙げたものであり、ケース１２に突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃを加工する方法の一例を概念的に示す図面である。ケース１２’（従来のケース１１と同じもの）を固定した状態で、図３（Ａ）中に矢印で示すように３方向からパンチ等の成形具を所定の力で押し当てることにより、突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃを設けることができる［同図（Ｂ）］。
【００２１】
以上述べたように、ケース１２の内周面に、ヨーク３１の周部との接点となる少なくとも３箇所の突起部を設けることにより、ケース１２内でヨーク３１がしっかりと支持され、ヨーク３１とケース１２とが突起部８１ａ、８１ｂ、８１ｃ以外の部分で接触することがなくなり、励磁による騒音が起こらなくなる。
【発明の効果】
本発明によれば、ケースの内周面に、ヨークとの接点となる少なくとも３箇所の突起部を設けたことにより、ケース内でヨークがしっかりと支持されるので、ヨークがケースの内周面と接触を繰返すことによる騒音の発生を防止することができる。つまり、３箇所以上の突起部によってヨークとケースを接触させて固定することにより、ヨークとケースとが前記接触点以外の部分で接触することがなくなり、励磁による騒音が起こらなくなる。
また、ケースの突起部形成は、構造簡単にしてパンチによる３点突きなどの通常の金属加工方法を利用して行えるため、製造コストも低く押さえることができる。さらに、ステッピングモータの組立前に突起形状を成形する場合は、ケース全体でなく、突起部の位置精度を確保すればよいので、従来よりも製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ステッピングモータの断面構造の説明に供する図面。
【図２】ケースの説明に供する図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のIIＢ−IIB線矢視の断面図である。
【図３】ケースに突起部を加工する方法の説明に供する図面であり、（Ａ）は加工前のケース、（Ｂ）は加工後のケースを示す。
【図４】従来のステッピングモータを説明に供する分解斜視図。
【符号の説明】
１０フランジ
１１、１２ケース
２０ロータ
２１ａ、２１ｂマグネットホルダ
３１ステータ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄヨーク
４２軸受
４３、４４、４６ワッシャ
４５ａ、４５ｂマグネット
４７ａ、４７ｂ巻線
４９軸受
５０シャフト
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ突起部
１００、１０１ステッピングモータ

Claims

永久磁石と該永久磁石を支持するマグネットホルダと、該マグネットホルダに貫装されたシャフトと、からなるロータと、
前記ロータを同軸上に内挿するとともに、周方向に複数の櫛状極歯部を有し、該櫛状極歯部が対になるように軸方向に複数配置されたヨークを備えており、該ヨーク間にマグネットワイヤーを巻装するステータと、
該ステータの周部に外装されるケースと、を有し、
前記ケースの内周面に、前記ヨークとの接点となる少なくとも３箇所の突起部を周方向に均等に設け、該突起部の先端のみが前記ヨークと接触し、前記突起部の先端がそれぞれ前記ヨークを支持し、前記突起部以外の箇所において、前記ケースの内周と前記ヨークとの間に空隙を発生させる構成である、ステッピングモータ。
請求項１に記載のステッピングモータにおいて、複数の前記突起部の頂点は、前記ケースの内周の中心を中心とした同一円上に位置することを特徴とする、ステッピングモータ。
請求項１または請求項２に記載のステッピングモータにおいて、前記突起部の高さは、０．０２〜０．０５ｍｍであることを特徴とする、ステッピングモータ。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステッピングモータにおいて、前記突起部の周方向の長さである幅は、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする、ステッピングモータ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のステッピングモータにおいて、前記突起部は、軸方向における前記ケースの長さの８０％以上にわたって形成されていることを特徴とする、ステッピングモータ。