JP5034521B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、クローポール型ステッピングモータに係り、より詳しくはヨークの形状を改良することにより一層の高トルク化および高回転を実現したステッピングモータに関するものである。

デジタルカメラやビデオカメラ等のレンズやシャッタを駆動するためのモータとしては、当該レンズやシャッタ等を光学系の任意の位置に高い精度で停止させることが必要となるために、一般に高い回転角精度が得られるステッピングモータが用いられている。

図４は、従来のこの種のクローポール型のステッピングモータを示すものである。
このステッピングモータは、２組のステータユニット１が一体化されることによって構成されたステータ２と、このステータ２内に回転自在に設けられたロータ３とから概略構成されている。

各ステータユニット１は、対向配置された一対のヨーク４と、これらヨーク４間を覆う合成樹脂等からなるボビン５と、このボビン５の外周に巻回されたコイル６とによって構成されており、コイル６の端部は、ボビン５に一体化された端子５ａに接続されている。そして、ステータ２は、これら２組のテータユニット１のヨーク４同士が溶接等により接合・一体化されることにより構成されている。

ここで、ヨーク４は、各々対向する円環板状の側板部４ａの内周縁に、軸線方向に屈曲された略二等辺三角形状のクローポール型磁極部４ｂが円周方向に間隔をおいて複数形成され、対向するヨーク４に形成された磁極部４ｂが円周方向に隙間を介して交互に噛み合うように配置されている。

そして、このステータ２の両端面には、取付板７が固定されており、これら取付板７の中心部に軸受け８が固定されている。
他方、ロータ３は、円周周方向に多極着磁が施された永久磁石からなるロータ本体３ａと、このロータ本体３ａの中心部に一体化された回転軸３ｂとからなるもので、回転軸３ｂの両端部が、それぞれ軸受け８に回転自在に支承されている。

ところで、近年におけるデジタルカメラやビデオカメラ等の小型化に伴って、この種のステッピングモータについても、より一層の小型化を図る必要が生じている。その反面で、上記デジタルカメラ等の高機能化等により、小型化した場合においても、従来と同等か、あるいはそれ以上のトルクや回転数を得られることが要請されている。

一方、本出願人は、先に下記特許文献１において、従来よりも高効率で高トルクが得られるステッピングモータに係る発明を提案した。
この発明は、図４に示したステッピングモータのように、ロータ３の軸線方向の長さ寸法Ｌ_１が、ステータ２の外側ヨーク４間の長さ寸法Ｌ_２よりも短く形成されている場合に、内側のヨーク４から端部側に延びる磁極部４ｂは、その全長にわたってロータ３と対向するのに対して、両端部のヨーク４から内側に延びる磁極部４ｂは、各々基端部がロータ３から外れて対向しない位置にあることに着目してなされたもので、両端部のヨーク４から内側に延びる磁極部４ｂの長さ寸法を、内側のヨーク４から端部側に延びる磁極部４ｂの長さ寸法よりも大きく形成したものである。

上記構成からなる上記ステッピングモータにあっては、ロータ３と各磁極部４ｂとの対向面積を等しくすることができるために、モータ全体としての磁気回路の効率を向上させることができ、よって従来よりも高効率で高トルクを得ることができるという利点がある。

しかしながら、上記従来のステッピングモータによっても、両端部のヨーク４から内側に延びる磁極部４ｂの長さ寸法を過度に大きくすると、当該磁極部４ｂの先端部が、対向するヨーク４の側板部４ａに当接してしまい、この結果却って磁気回路の効率を低下させてしまう虞があることから、その効果には限度があった。
特開平０３−１１２３５６号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、ヨークの磁極部とロータとの対向面積を最大限確保することができ、よって高トルク、高回転および小型化の要請に応えることが可能になるステッピングモータを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、対向配置された一対の外側ヨークおよび内側ヨークと、これらヨーク間に形成されたボビンと、このボビンの外周に巻回されたコイルとによってステータユニットが形成され、２組の上記ステータユニットが上記内側ヨーク同士を一体化されることによりステータが形成されるとともに、当該ステータ内に、円周周方向に多極着磁が施されたロータが回転自在に設けられたステッピングモータにおいて、上記ロータの軸線方向の長さ寸法は、上記ステータの外側ヨーク間の長さ寸法よりも短く形成され、上記外側ヨークおよび内側ヨークは、各々対向する円環板状の側板部の内周縁に、軸線方向に屈曲された磁極部が円周方向に間隔をおいて複数形成され、互いの上記磁極部が円周方向に交互に噛み合うように配置されているとともに、上記内側ヨークにおける上記磁極部間のみに、上記軸線方向に凹状をなす切り欠き部が形成され、かつ上記外側ヨークのみ、上記磁極部の先端部が上記切り欠き部内に位置するように形成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、内側ヨークの磁極部間のみに、軸線方向に凹状をなす切り欠き部を形成し、他方外側ヨークの磁極部のみを、上記内側ヨーク側に向けて延出させてその先端部を上記切り欠き部内に位置させているために、上記磁極部と対向するヨークの側板部とを干渉させることなく、上記磁極部の長さ寸法、すなわち当該磁極部がロータと対向する面積を増大させることができる。

この結果、ステッピングモータが組み込まれる機器類の小型化を図る場合においても、当該ステッピングモータの高トルク、高回転を達成することができる。

また、ロータを支承する軸受けがステータ内に突出する等の理由から、上記ロータの軸線方向の長さ寸法が、上記ステータの外側ヨーク間の長さ寸法よりも短く形成されている場合に、上記内側ヨークのみに上記切り欠き部を形成し、上記外側ヨークの上記磁極部のみを、その先端部が上記切り欠き部内に位置するように形成しているために、ロータと各磁極部との対向面積を等しくして、モータ全体としての磁気回路の効率を向上させることができるうえに、さらに上記磁極部と対向するヨークの側板部とを干渉させることなく、上記磁極部がロータと対向する面積を増大させることができる。

図１〜図３は、本発明に係るステッピングモータを、デジタルカメラやビデオカメラ等に組み込まれる、例えば直径が６φ、４．３φ、３．７φ等の超小型のクローポール型ステッピングモータに適用した一実施形態を示すものであり、図４に示したステッピングモータと共通する構成部分については、同一符号を付してある。

図１〜図３に示すステッピングモータは、ステータ２の両端部に位置する外側ヨーク１０と中央部に位置する内側ヨーク１１とが上述したヨーク４とは異なる形状に形成されている点を除いて、図４に示したものと同様である。

すなわち、本実施形態に係るステッピングモータにおいても、対向配置された一対の外側ヨーク１０および内側ヨーク１１と、これらヨーク１０、１１間に形成された合成樹脂製のボビン５と、このボビン５の外周に巻回されたコイル６とによってステータユニット１が形成され、２組のステータユニット１が内側ヨーク１１同士を接合・一体化することによりステータ２が形成されるとともに、ステータ２内に、円周周方向に多極着磁が施されたロータ３が回転自在に設けられている。

また、ステータ２の両端面に取付板７が固定され、かつこれら取付板７の中心部に軸受け８が固定されるとともに、ロータ３の回転軸３ｂの両端部が、それぞれ軸受け８に回転自在に支承されている。これにより、ロータ３の軸線方向の長さ寸法Ｌ_１が、ステータ２の外側ヨーク４間の長さ寸法Ｌ_２よりも短く形成されている。

また、このステッピングモータの外側ヨーク１０および内側ヨーク１１は、純鉄（ＪＩＳ；ＳＵＹ）の表面にニッケルメッキが施されたもので、互いに対向する円環板状の側板部１０ａ、１１ａの内周縁に、プレス加工によって軸線方向に屈曲された略二等辺三角形状の複数（図では、各々５つ）のクローポール型磁極部１０ｂ、１１ｂが円周方向に等間隔をおいて形成されている。また、外側ヨーク１０および内側ヨーク１１は、互いの磁極部１０ｂ、１１ｂが円周方向に交互に隙間を介して噛み合うように配置されている。

さらに、内側ヨーク１１における磁極部１１ｂ間には、側板１１ａが軸線方向に凹状に切り欠かれてなる切り欠き部１２が形成されている。そして、上記磁極部１１ｂ間に配設された外側ヨーク１０の磁極部１０ｂは、従来のものよりも軸線方向の長さ寸法が大きく形成されており、その先端部１０ｃが切り欠き部１２内に位置するように形成されている。

以上の構成からなるステッピングモータによれば、内側ヨーク１１の磁極部１１ｂ間に、軸線方向に凹状をなす切り欠き部１２を形成し、他方外側ヨーク１０の磁極部１０ｂを、内側ヨーク１１側に向けて長く形成することにより、その先端部１０ｃを切り欠き部１２内に位置させているために、磁極部１０ｂの先端部１０ｃと内側ヨーク１１の側板部１１ａとを干渉させることなく、磁極部１０ｂの長さ寸法、すなわち磁極部１０ｂがロータ３のロータ本体３ａと対向する面積を増大させることができる。

ちなみに、本発明者等による試算によれば、直径が６φ、４．３φ、３．７φ程度の超小型のステッピングモータにおいても、磁極部１０ｂとロータ本体３ａとの対向面積を、従来よりも約１５％増大させることができた。
したがって、上記ステッピングモータが組み込まれる機器類の小型化を図る場合においても、当該ステッピングモータの高トルク、高回転を達成することが可能になる。

加えて、ロータ３の軸線方向の長さ寸法Ｌ_１が、ステータ２の外側ヨーク４間の長さ寸法Ｌ_２よりも短く形成されている結果、外側ヨーク１０から内側に延びる磁極部１０ｂの基端部が、ロータ３から外れて対向しない位置にあるものの、当該磁極部１０ｂの軸線方向の長さ寸法を、従来よりも増大させることができるために、外側ヨーク１０および内側ヨーク１１の磁極部１０ｂ、１１ｂとロータ３との対向面積を互いに等しくして、ステッピングモータ全体としての磁気回路の効率を向上させることができる。

なお、上記実施の形態においては、ロータ３の軸線方向の長さ寸法Ｌ_１が、ステータ２の外側ヨーク４間の長さ寸法Ｌ_２よりも短く形成されているために、内側ヨーク１１のみに切り欠き部１２を形成し、外側ヨーク１０の磁極部１０ｂのみを、その先端部１０ｃが切り欠き部１２内に位置するように形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、構造上上記長さ寸法Ｌ_１およびＬ_２がほぼ等しい場合には、外側ヨーク１０および内側ヨーク１１の双方に上記切り欠き部１２を形成し、これと対向する外側ヨーク１０および内側ヨーク１１の磁極部１０ａ、１１ｂの先端部を、各々切り欠き部１２内に位置させることもできる。このような構成を採用すれば、ロータ３と対向する磁極部１０ｂ、１１ｂの面積を最大限に確保することが可能になる。

本発明の第１の実施形態を示す要部の縦断面図である。 図１のヨークの形状を示す要部の円周方向への展開図である。 図１のステータユニットにおけるヨークの形状を示す斜視図である。 従来のステッピングモータを示す縦断面図である。

符号の説明

１ ステータユニット
２ ステータ
３ ロータ
５ ボビン
６ コイル
１０ 外側ヨーク
１１ 内側ヨーク
１０ａ、１１ａ 側板部
１０ｂ、１１ｂ 磁極部
１０ｃ 先端部
１２ 切り欠き部

Claims (1)

1. 対向配置された一対の外側ヨークおよび内側ヨークと、これらヨーク間に形成されたボビンと、このボビンの外周に巻回されたコイルとによってステータユニットが形成され、２組の上記ステータユニットが上記内側ヨーク同士を一体化されることによりステータが形成されるとともに、当該ステータ内に、円周周方向に多極着磁が施されたロータが回転自在に設けられたステッピングモータにおいて、
   上記ロータの軸線方向の長さ寸法は、上記ステータの外側ヨーク間の長さ寸法よりも短く形成され、
   上記外側ヨークおよび内側ヨークは、各々対向する円環板状の側板部の内周縁に、軸線方向に屈曲された磁極部が円周方向に間隔をおいて複数形成され、互いの上記磁極部が円周方向に交互に噛み合うように配置されているとともに、上記内側ヨークにおける上記磁極部間のみに、上記軸線方向に凹状をなす切り欠き部が形成され、かつ上記外側ヨークのみ、上記磁極部の先端部が上記切り欠き部内に位置するように形成されていることを特徴とするステッピングモータ。

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