JP4498068B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明はステッピングモータに関し、より詳細には、ステータに絶縁処理を施すことなく端子ピンを一体的に形成して備えることを可能とする構成のステッピングモータに関する。

カメラなどの電子機器には電磁アクチュエータとしてのステッピングモータが内蔵されている。ステッピングモータは、外部入力されたパルス信号によって、回転するモータであり、例えば、カメラに内蔵されるステッピングモータは、セクタの開閉駆動やズームレンズの駆動を行う。近年では電子機器の小型化が著しく、これに伴って、かかる電子機器に内蔵されるステッピングモータにもより一層の小型化が求められてきている。

従来の小型ステッピングモータに備えられているコイルボビンには、コイル端部を巻きつけるための端子ピンをインサート成形したり圧入して形成された端子部が設けられている。しかし、コイルボビンに別部材の端子ピンを設けるとハンダ等でプリント基板に導通させるときに熱で端子部が弱り端子ピンが外れるおそれがあった。

特許文献１は、このような問題を解決するために、ステータコアと端子ピンとを一体的に形成することでコイルボビンを省略し、モータの小型化を可能とするステッピングモータの構造を提案している。
特開２００４−１１２９８５号公報

しかしながら、特許文献１で開示されているステッピングモータのステータコアには、２本の端子ピンが一体的に形成されているために、これらの端子ピン間の絶縁を確保するためにその表面を絶縁層で被膜している。このため、ステータコアの被膜形成という新たなプロセスが必要となり、製造工程が煩雑になるという問題がある。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、端子ピンをステータに一体的に形成してその取り付け強度を確保すると共に、当該ステータに絶縁処理を施さなくてもコイル巻線の短絡が生じない構成のステッピングモータを提供することにある。

本発明は、かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステッピングモータであって、外周部に一体的に形成された１本の端子ピンと内周部に等間隔配置された複数の極歯とをそれぞれ有する少なくとも４つの円環状のステータと、前記各ステータのうちの隣り合う一対のステータの各端子ピンに端部が接続され、前記一対のステータの極歯の周りに巻回された第１のコイルと、前記各ステータのうちの隣り合う他の一対のステータの各端子ピンに端部が接続され、前記他の一対のステータの極歯の周りに巻回された第２のコイルと、を備たことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステッピングモータにおいて、前記一対のステータの各端子ピンと前記他の一対のステータの各端子ピンとが、ロータ軸のまわりにずれ角をもって配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のステッピングモータにおいて、前記各ステータは、同一形状・同一サイズであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のステッピングモータにおいて、前記第１のコイルが第１のコイルボビンを介して一対のステータの前記極歯の周りに巻回され前記第２のコイルが第２のコイルボビンを介して一対のステータの前記極歯の周りに巻回されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のステッピングモータにおいて、前記第１および第２のコイルは、前記一対のステータの前記極歯および前記他の一対の前記極歯の外周にそれぞれ直接巻回されていることを特徴とする。

請求項６に記載の電子機器は、請求項１乃至７の何れかに記載のステッピングモータを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、１つの端子ピンをステータと一体的に形成することとした。このため、ステータへの絶縁処理を施すことが不要で、かつ端子ピンの取り付け強度が確保された小型のステッピングモータを提供することが可能となる。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明のステッピングモータの構成例を説明するための概略図で、ステッピングモータの各部を分解して示した斜視図である。この図において、符号１１は上軸受、２７は下軸受であり、１２はロータ１３の回転中心であるロータ軸である。ロータ１３は、Ｓ極とＮ極の磁石が６０度間隔で周方向に交互に配置された６極（３極のＳ極と３極のＮ極）の磁石であり、ロータ軸１２に圧入されてロータ軸１２の所定位置に固定されている。

１４、１５、２１、および２２は円環状のステータであり、これらのステータにはそれぞれ１つの端子ピン１８、１９、２５および２６が一体的に形成されている。すなわち、本発明の端子ピン１８、１９、２５および２６は、それぞれ、ステータ１４、１５、２１、および２２と一体的に形成されており、これにより端子ピンの機械的強度を確保している。また、これらの端子ピンが一体的に形成されたステータは何れも同じサイズ・形状である。

２０は磁性材料で形成されたケースである。また、１６および２３はコイルボビンであり、１７および２４はこれらのコイルボビンに巻回されるコイルである。なお、本発明のステッピングモータにおいてはコイルボビンは必須の構成部品ではなく、コイルをステータに直接巻回させるようにしてもよい。

上軸受１１の中央部にはロータ軸１２の一方端部を貫通させるための孔部１１ａが設けられており、下軸受２７の中央部にはロータ軸１２の他方端部を収容させるための孔部２７ａが設けられている。本発明のステッピングモータの各構成部材は、ロータ軸１２が孔部１１ａおよび２７ａに貫通・収容されることで位置決めされて組み合わされる。

隣り合うステータ１４、１５は、コイル１７が巻回されたコイルボビン１６を挟み込んで組み立てられている。詳細は後述するが、各ステータには、ロータ１３が６極磁石であることに対応して、その内周縁に３つの極歯が１２０度間隔で起立して設けられている。この極歯の部分がクローポール（誘導子）と呼ばれ、これらの極歯のピッチは、ロータ１３のＳ極のピッチ（およびＮ極のピッチ）と同じ１２０度ピッチとされている。

隣り合うステータ１４と１５は、それぞれが備える極歯が互い違いに６０度間隔で櫛歯状に並ぶように対向して配置され、これらの極歯の外周にコイルボビン１６が収容されて１つのスタックとされている。各ステータは同一形状のため、ステータ１４，１５を対向して配置すると端子ピン１８，１９は所定角度ずれた状態となる。コイル１７に電流を流すと、ステータ１４の極歯とステータ１５の極歯とは逆の磁極となる。すなわち、ステータ１４の極歯がＳ極となる場合にはステータ１５の極歯はＮ極となり、ステータ１４の極歯がＮ極となる場合にはステータ１５の極歯はＳ極となる。

同様に、隣り合うステータ２１、２２は、コイル２４が巻回されたコイルボビン２３を挟み込んで組み立てられている。この場合も、コイル２４に電流を流すと、ステータ２１の極歯とステータ２２の極歯とは逆の磁極となる。すなわち、ステータ２１の極歯がＳ極となる場合にはステータ２２の極歯はＮ極となり、ステータ２１の極歯がＮ極となる場合にはステータ２２の極歯はＳ極となる。

ケース２０には、上軸受１１側および下軸受２７側に各１つの切り欠き部２０ａ、２０ｂが設けられている。これらの切り欠き部は互いに９０度ずれた位置に形成されており、これにより２対の端子ピン（１８と１９、および２５と２６）の位置を９０度ずらし、正逆のどちらにもロータ１３が回転可能となるようにされている。

なお、この切り欠き部のずれ角度は９０度である必要はなく、ロータ１３が６極着磁された磁石であることに対応して、６０度のずれ角をもてばよく、３０度（＝９０度−６０度）または１５０度（＝９０度＋６０度）としてもよい。なお、このようなずれ角度の設定は、基板へのステッピングモータの取り付け状態などの諸条件に応じて適宜変更される。

４つのステータは、切り欠き部２０ａからは端子ピン１８、１９が、切り欠き部２０ｂからは端子ピン２５、２６が、それぞれケース２０の外部に突出するように収容される。そして、４つの円環状ステータが形成する空間内にロータ軸１２およびロータ１３が収められ、ロータ軸１２が軸受１１、２７に貫通・収容されることで組み付けが行われる。すなわち、上下の軸受１１、２７を閉じたケース２０の空間内に、各構成部分を位置決めしながら収納できる。

図２、図３、図４、および図５は、このようにして組み付けられた本発明のステッピングモータ１の斜視図、上面図、側面図、および断面図である。図２〜４に示されているように、本発明のステッピングモータ１は、上軸受１１と下軸受２７とで封じられたケース２０内に所定の空間が形成され、その内部に各構成部材が収納されている。ケース２０に設けられた２つの切り欠き部２０ａ、２０ｂにより、互いの位置がずらされた状態の端子ピンの対が位置決めされ、これらの切り欠き部から、互いに９０度だけ位置がずれた状態の２対の端子ピン（１８と１９、および２５と２６）がケース２０の外部に突出し、コイルに通電する配線を引出せるようになっている。また、これらの端子ピンのそれぞれには、コイルボビンに巻回されたコイル１７または２４の端部（コイル端末）が巻き付けられて半田付けされている。そして、この端子ピンが外部のプリント基板等と導通されてモータの駆動が制御される。

図５を参照すると、本発明のステッピングモータ１は、その中心にロータ軸１２を有し、周方向に６極に着磁されたロータ１３の周りに、一対のステータ１４、１５および他の一対のステータ２１、２２が配置されている。これらのステータ対のそれぞれは、上側のコイルボビン１６と下側のコイルボビン２３とを、それらに設けられた極歯によって挟み込まれるようにして一体化されている。コイルボビン１６、２３はそれぞれがコイル１７、２４により巻回されている。ステータ１４の上端面およびステータ２２の下端面は、それぞれ、上軸受１１および下軸受２７で覆われ、上軸受１１の孔部１１ａからはロータ軸１２の上部が貫通し、ロータ軸１２の下部は下軸受２７の孔部２７ａ内に収容され、各構成部分が位置決めされてケース２０内に収納されている。なお、上軸受１１および下軸受２７に設けられている切り欠き部は、ケース２０に軸受１１、２７を取り付ける際の、「接着剤溜り」である。

コイル１７、２４に電流を流すと、永久磁石であるロータ１３とケース２０と極歯を有するステータ１４、１５、２１、２２とで形成される磁路内に磁束が形成される。そして、櫛歯状に交互に配列されたＮ極の極歯およびＳ極の極歯と、着磁されたロータ１３との間に発生する磁気力によりロータ軸１２を中心にロータ１３が回転することとなる。すなわち、ステータから発生する磁界と、磁石であるロータ１３との吸引・反発によってロータ１３が一定方向に回転する。なお、ステップモータ１は、第１のコイル１７と第２のコイル２４に供給する電流の方向を制御することにより、正逆何れの方向へも回転可能である。

このように、本発明のステッピングモータ１は少なくとも４つの独立した（お互いが接触していない）ステータを備え、これらのステータのそれぞれに１本の端子ピンが設けられて計４本の端子ピンを備えているため、各端子ピンにコイル端末を巻回しても短絡することがない。従って、ステータおよび端子ピンに絶縁処理を施してコイル巻線の短絡を防止する必要がない。また、各ステータは何れも同一形状・同一サイズのものとされているから、ステッピングモータ１の構成部品種を減らせるという利点がある。

図６は、本発明のステッピングモータ１が備えているステータの構成を説明するための図で、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は上面図、そして図６（ｃ）は側面図である。１つのステータ３０の内周部には、１２０度の間隔をおいて３つの極歯３１ａ、３１ｂ、３１ｃが、ステータ３０の内周縁に起立して設けられている。ステータ３０の外周部の所定の箇所には１本の端子ピン３２が一体的に形成されている。既に説明したように、４つのステータが備えられるが、これらのステータは何れも同じサイズ・形状であり、２つのステータの極歯が交互に櫛歯状に等間隔配置されるように対向させて隣り合った一対のステータとされる。なお、ステータは２対（４つ）に限らず、３対以上設けるようにしてもよい。

図１に示したように、コイルを巻回されたコイルボビン１６，２３はこの一対のステータの極歯の外周側に挟まれるかたちで隣り合ったステータの内部に収納され、端子ピン３２にコイル端末を巻き付けてこれを半田付けすることでコイルの取り付けがなされる。なお、ステータに設ける極歯の数は３つである必要はなく、ロータの着磁数も６極である必要はなく、ステッピングモータのステップ角により適宜変更される。

以上説明したように、本発明によれば、ステータへの絶縁処理を施すことなく、かつステータと端子ピンとが一体的に形成されて取り付け強度が確保された小型のステッピングモータを提供することが可能となる。このようなステッピングモータをカメラ等の電子機器に搭載すれば電気機器そのものの小型化を図ることができる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明のステッピングモータの各部を分解して示した斜視図である。 本発明のステッピングモータの斜視図である。 本発明のステッピングモータの上面図である。 本発明のステッピングモータの側面図である。 本発明のステッピングモータの断面図である。 本発明のステッピングモータが備えているステータの構成を説明するための図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、そして（ｃ）は側面図である。

符号の説明

１１ 上軸受
１１ａ、２７ａ 孔部
１２ ロータ軸
１３ ロータ
１４、１５、２１、２２ ステータ
１６、２３ コイルボビン
１７、２４ コイル
１８、１９、２５、２６ 端子ピン
２０ ケース
２０ａ、２０ｂ 切り欠き部
２７ 下軸受
３０ ステータ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 極歯
３２ 端子ピン

Claims (6)

1. 外周部に一体的に形成された１本の端子ピンと内周縁に等間隔配置された複数の極歯とをそれぞれ有する少なくとも４つの円環状のステータと、
   前記各ステータのうちの隣り合う一対のステータの前記各端子ピンに端部が接続され、前記一対のステータの前記極歯の周りに巻回された第１のコイルと、
   前記各ステータのうちの隣り合う他の一対のステータの前記各端子ピンに端部が接続され、前記他の一対のステータの前記極歯の周りに巻回された第２のコイルと、
   ロータ及びロータ軸と、
   前記ロータ軸の軸受と、
   複数の前記ステータ、前記第１及び第２のコイル、前記ロータ、を収納し、前記軸受が固定されたケースと、を備え、
   単一の前記ステータと前記軸受と前記ケースとは、これらを接着するための接着剤を溜めるための接着剤溜め部を画定し、
   前記単一の前記ステータと前記軸受と前記ケースとは、前記接着剤により一体に接着されている、
   ことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記一対のステータの前記各端子ピンと前記他の一対のステータの前記各端子ピンとが、前記ロータ軸のまわりにずれ角をもって配置されており、４つの端子ピンのうち少なくとも２つは前記ロータ軸の軸方向からみて重ならないことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 前記４つのステータは、同一形状・同一サイズであることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。
4. 前記第１のコイルが第１のコイルボビンを介して前記一対のステータの前記極歯の周りに巻回され、前記第２のコイルが第２のコイルボビンを介して前記一対のステータの前記極歯の周りに巻回されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のステッピングモータ。
5. 前記第１および第２のコイルが、前記一対のステータの前記極歯および前記他の一対のステータの前記極歯の外周にそれぞれ直接巻回されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のステッピングモータ。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載のステッピングモータを備えている電子機器。

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