JP4703192B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用されるＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００３−００９４９７号公報がある。この公報に記載されたステッピングモータは、シャフト（回転軸）の外周にＮ極及びＳ極が交互に着磁されたロータと、シャフトの軸線方向でロータを挟むように配置された一対の磁極ユニット（ステータ）とを備えている。また、この磁極ユニットは、シャフトの軸線方向においてマグネットに対して並設させたコイルと、そのコイルを収容するヨークとで構成されている。このような配置関係によって、所望のトルクが必要なカメラのレンズ駆動などに適した小径のステッピングモータが達成される。

特開２００３−００９４９７号公報

前述した従来のステッピングモータでは、ロータや磁極ユニットが筐体内に封入されており、筐体の両端には蓋がなされている。しかしながら、一対のステータがロータを軸線方向で挟むように構成されたモータは、小型化を図る上で径を小さくできる利点はあるが、同径のモータで出力アップを図るためには、モータの外形を軸線方向に長くしなければならないといった問題点を有していた。

本発明は、特に、更なる小型化を可能にしたステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明は、回転軸に固定されてＮ極とＳ極とが交互に着磁されてなるロータと、回転軸の軸線方向においてロータに並設して設けられたコイルがヨーク内に収容されてなる一対のステータとが筐体内に配置されたステッピングモータにおいて、
一対のステータは、軸線方向においてロータを挟むように対向して配置され、筐体は軸線方向における両端で開放され、筐体の開放端部からヨークが露出しており、
非磁性体からなる筐体の両端部には、切欠き部が設けられ、ヨークは、切欠き部から磁極歯が露出するように筐体内に配置され、切欠き部から溶接を施して、筐体にヨークの磁極歯を固定したことを特徴とする。

このステッピングモータは、一対のステータがロータを軸線方向で挟むように構成されており、筐体の径を小さくできる利点を有する。さらに、このモータは、筐体の両端が開放されて、筐体の開放端部からヨークが露出するような構成を有しているので、筐体の内部空間を軸線方向に拡大することができる。従って、同サイズのモータであっても、筐体内部のコイルやロータを軸線方向に大型化することができるので、サイズを維持したままで出力アップを図ることができる。このような両端開放型の筐体を採用することは、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される小型のＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータの更なる小型化に極めて有効である。

更に、非磁性体からなる筐体の両端部には、切欠き部が設けられ、ヨークは、切欠き部から磁極歯が露出するように筐体内に配置され、切欠き部から溶接を施して、筐体にヨークの磁極歯を固定する。両端開放型の筐体を採用することで、筐体の両端部に切欠き部を設けるだけの簡単な工夫で、筐体とヨークとの溶接箇所を簡単に確保することができる。そして、この切欠き部を介して筐体とヨークとの位置関係を確認しながら溶接を行うことができるので、組立の確実性や作業性の向上が図られる。このような溶接は、筐体の両端を開放させることで可能になる。

また、コイルは空芯コイルからなり、空芯コイルの空芯部内に配置される筒状のボビンの片端又は両端には鍔部が設けられていないと好適である。ボビンから少なくとも一方の鍔部を無くすことで、コイルを軸線方向に拡張することができる。このことは、コイルの大型化を可能にし、これによって、小型モータのサイズを維持しつつ出力アップを図ることができる。

また、コイルは、内側ヨークと外側ヨークとで包囲され、回転軸は軸受によって保持され、回転軸が貫通する軸受に設けられたスリーブは、軸線方向に延在して内側ヨーク及び外側ヨークに圧接させられていると好適である。すなわち、軸受に一体的に設けられたスリーブを、内側ヨーク及び外側ヨークに固定させているので、筐体の両端には、軸受を固定させるための蓋部を必要とせず、筐体内部の空間を軸線方向に拡大することができる。さらに、内側ヨーク及び外側ヨークに圧接させられたスリーブを有しているので、軸受によって、内側ヨークと外側ヨークとを確実に連結させることもできる。

本発明によれば、更なる小型化を可能にする。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、小型のステッピングモータ１は、円筒形状であり、その外径が約４ｍｍ、全長が約８ｍｍであって小型化が図られており、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される。このステッピングモータ１は、回転軸３の外周にＮ極とＳ極とが周方向に等間隔で交互に着磁された永久磁石からなるロータ５を有しており、回転軸３の軸線L方向において、ロータ５の前後には一対のステータ７Ａ，７Ｂが配置されている。そして、ロータ５の一端面と前側のステータ７Ａとの間及び後側のロータ５の他端面とステータ７Ｂとの間には、回転軸３に装着されたワッシャ４ａ，４ｂが配置されている。

前側のステータ７Ａは、コイル９Ａと、コイル９Ａを収容するヨーク１１Ａとで磁気回路を構成する。ヨーク１１Ａは、鉄からなる外側ヨーク１３Ａ及び内側ヨーク１５Ａからなり、外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとは、回転軸３を回転可能に支持するための軸受３１のスリーブ３１ａを介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ａは、円板状のベース部１４Ａの縁部から軸線方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１７Ａを有し、内側ヨーク１５Ａは、円板状のベース部１６Ａの縁部から軸線方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１９Ａを有している。

そして、コイル９Ａに近接してヨーク１１Ａが配置され、外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａ及び内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａは、軸線Ｌ方向におけるコイル９Ａの外側及び内側に平行にそれぞれ位置し、磁極歯１７Ａと磁極歯１９Ａとは、ロータ５を包囲するように略同一円周上で交互に配置されている。このような構成のモータ１では、軸線Ｌ方向においてコイル９Ａとロータ５と並設させているので、ステッピングモータ１の外径を小さくすることが可能になる。

さらに、ステータ７Ａの外方には端子ユニット２１Ａが配置され、端子ユニット２１Ａの樹脂製ブロック部２２Ａから突出する端子２３Ａには、コイル９Ａから飛び出した巻き線９ａが連結されている。このコイル９Ａは、空芯コイルをなすと共に、端子ユニット２１Ａのブロック部２２Ａに一体的に形成された樹脂製のボビン２０Ａによって保持されている。そして、端子ユニット２１Ａの端子２３Ａを介してコイル９Ａに外部電源から電流が供給される。

次に、ステータ７Ｂの構成は、ステータ７Ａの構成と同様であるため、ステータ７Ｂについては簡単に説明する。後側のステータ７Ｂは、コイル９Ｂと、コイル９Ｂを収容するヨーク１１Ｂとで磁気回路を構成する。ヨーク１１Ｂは、鉄からなる外側ヨーク１３Ｂ及び内側ヨーク１５Ｂからなり、外側ヨーク１３Ｂと内側ヨーク１５Ｂとは、軸受３３のスリーブ３３ａを介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ｂ及び内側ヨーク１５Ｂは、円板状のベース部１４Ｂ及びベース部１６Ｂの縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１７Ｂ及び４本の磁極歯１９Ｂを有している。

さらに、ステータ７Ｂの外方には端子ユニット２１Ｂが配置され、端子ユニット２１Ｂの樹脂製ブロック部２２Ｂから突出する端子２３Ｂには、コイル９Ｂから飛び出した巻き線９ｂが連結されている。このコイル９Ｂは、空芯コイルをなすと共に、端子ユニット２１Ｂのブロック部２２Ｂに一体的に形成された樹脂製のボビン２０Ｂによって保持されている。

このように構成された前後一対のステータ７Ａ，７Ｂにおいて、磁極歯１７Ａ，１９Ａ，１７Ｂ，１９Ｂは、ロータ５の外周面に対向するように配置され、ステータ７Ａの磁極歯１７Ａとステータ７Ｂの磁極歯１７Ｂとは、軸線L方向に一致しておらず、所定角度だけずれている。ステータ７Ａの磁極歯１９Ａとステータ７Ｂの磁極歯１９Ｂも所定角度だけずれている。そして、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂを介してコイル９Ａ，９Ｂへ流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ５をステップ状に回転させることができ、それに伴い、回転軸３もステップ状に回転させることができる。

さらに、ステッピングモータ１は、一対のステータ７Ａ，７Ｂ及びロータ５を収容する非磁性の筐体２５を有している。この筐体２５は、ステンレス材によって断面Ｃ字状に形成されて、軸線Ｌ方向に延在する開口部２５ｃを有する。筐体２５に開口部２５ｃが形成されている理由は、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂのブロック部２２Ａ，２２Ｂを外部に露出させるためと、ステッピングモータ１の組立時に、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂを筐体２５の開放端部２５ａ，２５ｂから軸線Ｌ方向に挿入させ易くするためと、周方向における端子ユニット２１Ａ，２１Ｂの位置決めを可能にするためである。

さらに、筐体２５を断面Ｃ字状に形成した結果、筐体２５は、軸線Ｌ方向における両端で開放され、筐体２５の開放端部２５ａ，２５ｂから外側ヨーク１３Ａ，１３Ｂのベース部１４Ａ，１４Ｂが露出している。このような両端開放型の筐体２５を採用することで、筐体２５の内部空間を軸線Ｌ方向に拡大することができる。従って、同サイズのモータであっても、筐体２５内部のコイル９Ａ，９Ｂやロータ５を軸線Ｌ方向に大型化することができるので、サイズを維持したままで出力アップを図ることができる。このことは、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される小型のＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータの更なる小型化に極めて有効である。

さらに、図１、図４及び図５に示すように、非磁性体からなる筐体２５の各端部には２個のコ字状切欠き部Ｓが設けられ、各切欠き部Ｓは、外側ヨーク１３Ａ，１３Ｂの磁極歯１７Ａ，１７Ｂの一部が露出するように筐体２５に形成されている。このような切欠き部Ｓの採用により、磁極歯１７Ａ，１７Ｂを確認しながら、切欠き部Ｓから溶接Ｙ（図２参照）を施すことができ、筐体２５と外側ヨーク１３Ａ，１３Ｂの磁極歯１７Ａ，１７Ｂとを容易に接合させることができる（図２参照）。従って、ステッピングモータ１の組立の確実性や作業性の向上を図ることができる。

ステッピングモータ１の更なる出力アップの工夫として、図１及び図５に示すように、コイル９Ａは空芯コイルからなり、空芯コイル９Ａの空芯部９ｃ内に筒状のボビン２０Ａが差し込まれ、ボビン２０Ａの片端のみに鍔部２０ａを設けている。すなわち、本来的に２個あるべき鍔部の一方を排除している。その結果、コイル９Ａを軸線Ｌ方向に拡張することができ、コイル９Ａの大型化を可能にし、これによって、小型モータのサイズを維持しつつ出力アップを図ることができる。

なお、コイル９Ａの更なる拡張を実現させるために片側の鍔部２０ａをも排除することは可能であるが、この鍔部２０ａは、端子ユニット２１Ａにおいてブロック部２２Ａとボビン２０Ａとの連結部分でもあるので、組立作業性を図る上でボビン２０Ａが端子ユニット２１Ａに一体化していると好適である。また、コイル９Ａと外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａとの間には極薄の絶縁フィルムＦが配置され、コイル９Ａとボビン２０Ａとは接着剤を介して固定されている。

コイル９Ｂについても、コイル９Ａと同様であり、空芯コイル９Ｂの空芯部９ｄ内にボビン２０Ｂが差し込まれ、ボビン２０Ｂの片端のみに鍔部２０ｂを設けている。

さらに、図１及び図３に示すように、回転軸３は、軸受３１の円盤状本体部３１ｂによって回転自在に保持されている。この軸受３１には、本体部３１ｂから軸線Ｌ方向に延在するスリーブ３１ａが設けられ、スリーブ３１ａは、外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａの端部及び内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａの端部に圧接させられ、外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとはスリーブ３１ａによって接続されている。また、軸受３１は、ヨーク１５Ａに溶接やカシメ等の手段により固定されている。この軸受３１は、摺動性を兼ね備える必要があるので、純鉄の表面に潤滑性の優れたメッキが施されたものが利用される。このような軸受３１の採用により、筐体２５の両端には、軸受を固定させるための蓋部を必要とせず、筐体２５の内部空間を軸線Ｌ方向に容易に拡大することができる。

ステータ７Ｂ側の軸受３３についても、ステータ７Ａ側の軸受３１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。図６及び図７に示すように、ステッピングモータ１には、必要に応じてフランジ部４０が設けられる場合がある。この場合、筐体２５には、軸線Ｌ方向における前端に突起片４１が設けられ、各突起片４１は、軸線Ｌ方向に突出すると共に、フランジ部４０に設けられた差込み穴４０ａ内に挿入される。そして、突起片４１の先端が開くようなカシメを施すことで、フランジ部４０は筐体２５に強固に固定されることになる。なお、突起片４１を溶接によってフランジ部４０に固定させてもよい。

本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１におけるステッピングモータの組立完了後の状態を示す斜視図である。 ステッピングモータの縦断面図である。 ステッピングモータに溶接を施す前の状態を示す斜視図である。 筐体に設けられた切欠き部を示す要部拡大断面図である。 フランジ部を示す正面図である。 筐体とフランジ部との連結状態を示す断面図である。

符号の説明

１…ステッピングモータ、３…回転軸、５…ロータ、７Ａ，７Ｂ…ステータ、９Ａ，９Ｂ…コイル、１１Ａ，１１Ｂ…ヨーク、２０Ａ，２０Ｂ…ボビン、２０ａ，２０ｂ…鍔部、２５…筐体、２５ａ，２５ｂ…筐体の開放端部、３１，３３…軸受、３１ａ，３３ａ…スリーブ、Ｌ…軸線、Ｓ…切欠き部、Ｙ…溶接。

Claims (3)

1. 回転軸に固定されてＮ極とＳ極とが交互に着磁されてなるロータと、前記回転軸の軸線方向において前記ロータに並設して設けられたコイルがヨーク内に収容されてなる一対のステータとが筐体内に配置されたステッピングモータにおいて、
   一対の前記ステータは、前記軸線方向において前記ロータを挟むように対向して配置され、前記筐体は前記軸線方向における両端で開放され、前記筐体の開放端部から前記ヨークが露出しており、
   非磁性体からなる前記筐体の両端部には、切欠き部が設けられ、前記ヨークは、前記切欠き部から磁極歯が露出するように前記筐体内に配置され、前記切欠き部から溶接を施して、前記筐体に前記ヨークの前記磁極歯を固定したことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記コイルは空芯コイルからなり、前記空芯コイルの空芯部内に配置される筒状のボビンの片端又は両端には鍔部が設けられていないことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
3. 前記コイルは、内側ヨークと外側ヨークとで包囲され、前記回転軸は軸受によって保持され、前記回転軸が貫通する前記軸受に設けられたスリーブは、前記軸線方向に延在して前記内側ヨーク及び前記外側ヨークに圧接させられていることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
   

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