JP5137099B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、クローポール式のステッピングモータに関するもので、より具体的には、Ａ相ステータ，Ｂ相ステータの各構成要素をロータの外周に半径方向に、ヨークとコイルから成る２つの励磁相を配置したパンケーキ構造において、ハウジングから突き出させて設ける端子の並び列の改良に関する。

ステッピングモータに関してよく知られる形式の一つに、クローポール式のものがある。これはロータの外周に多数の磁極を配列し、ステータ側には櫛歯状の誘導子（極歯）を有し、Ａ相，Ｂ相それぞれで極歯を噛み合う状態にしてロータと対面させる構成を採る。この形式のモータは、分解能が比較的に良好であり製造コストを低減できるメリットがあって好まれている。

クローポール式のステッピングモータでは、特許文献１などに見られるように、ロータの外周に同心円状に、円筒形状のハウジングと一体となったヨークと、端子台を設けたコイルと、を対とする２つの励磁相（Ａ相，Ｂ相）を配置した構造（本願明細書では、これを「パンケーキ構造」と称する）のステッピングモータが知られている。図１は２相パンケーキ構造によるステッピングモータの従来の一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。ここで、コイルはボビンに線材を巻き付けて構成し、ボビンのフランジの張り出し部位へ巻き端を引き出して端子部位１００ａ，１００ｂにしている。そして、Ａ相，Ｂ相の各相構成要素は円筒形状のハウジング１０１ａ，１０１ｂにそれぞれ収容し、両ハウジングを連結する構成になり、上記端子部位１００ａ，１００ｂは、ハウジング１０１ａ，１０１ｂの外周に設けた切り欠き部位１０２ａ，１０２ｂに位置させてハウジングの外径から幾分張り出す形態となる。
特開平８−３２２２３１号公報

ステッピングモータにあっては、デジタルスチルカメラや携帯電話機の小型カメラ等におけるシャッタあるいはレンズなどの駆動機構の駆動源とする用途がある。係る用途では、モータ外径をより小径化し、超小型化することが求められている。その点、上述したような従来の構成では、コイルの端子部位１００ａ，１００ｂはハウジング１０１ａ，１０１ｂの外径から張り出す形態とし、一般にはＡ相，Ｂ相４つの端子を周方向に一列に設けているため、端子の並び列は所定に広い幅を必要とし、これは超小型化の妨げになっている。

つまり近年は、モータ外径は小径化が進んでいるが、端子部位はさほど小さくはできておらず、モータ外径に占める端子部位の割合が相対的に大きいという問題がある。このため、当該モータの適用において近辺の部品と干渉があり部品配置に制約ができてしまい、適用装置の本体が大きくなる。

また、Ａ相，Ｂ相４つの端子を周方向に一列に設けた構成では、小型化すると必然的に端子ピッチが狭まってしまい、リード線をはんだ付けする際に、端子ピッチが狭いため作業性が悪く、はんだが端子間でブリッジ状態になる短絡が生じやすくなる。

この発明は上述した課題を解決するもので、その目的は、小径化に好ましいパンケーキ構造モータの構成を採り、モータ外径に占める端子部位の幅を狭くできるとともに、端子ピッチはできるだけ広くすることができ、小型化が良好に行えるステッピングモータを提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明に係るステッピングモータは、（１）周方向について多極に着磁した永久磁石によるロータと、円筒形状のハウジングと一体となったヨークおよびボビンに巻回したコイルからなるステータとを有し、前記ステータは、Ａ相，Ｂ相の２つの各構成要素を、前記ロータの外周に同心円状に配置し、各ステータでは、極歯を円筒内部に備えたヨークがコイルを囲むように成るクローポール型ステッピングモータにおいて、前記各相構成要素は前記円筒形状のハウジングにそれぞれ収容し、当該円筒形状のハウジングは底面中央に極歯を有するとともに外周に前記ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位を設け、前記ボビンのフランジに設けた端子部位が前記開口部位に嵌め合い突き出しし、コイルの端子は、各相それぞれで所定幅の並び列とするとともに、当該端子列はロータの軸方向から見て重畳する配置にし、前記ロータの回転軸を回転自在に支持する軸受を嵌め合わせたブラケット板を前記円筒形状のハウジングのそれぞれに配設した。

（２）また、前記各相の前記端子部位は前記ロータの軸方向において離間している構成にするとよい。（３）前記ボビンの両側のフランジに端子部位を設け、前記開口部位の中央では前記Ａ相コイルの前記端子と前記Ｂ相コイルの前記端子とが周方向に横並びの構成とするとよい。

係る構成にすることにより本発明では、コイルの端子は各相それぞれで所定幅の並び列とし、当該端子列はロータの軸方向から見て重畳する配置にするので、従来の４つ並び端子列に比べて端子部位の幅を狭くすることができる。つまり、コイルの端子は各相それぞれで２つ並び端子列となり、このため端子ピッチを従来の４つ並び端子列よりも広く設定しても端子部位の全体の幅は狭くすることができる。

また、ハウジングの外周に、ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位を設け、端子部位が嵌め合い突き出す所定部位とするので、端子部位の位置変更が容易である。

以上のように、本発明に係るステッピングモータでは、コイルの端子は各相での並び列をロータの軸方向から見て重畳する配置にするので、従来の４つ並び端子列に比べて端子部位の幅を狭くすることができ、各相での２つ並び端子列は、端子ピッチを従来の４つ並び端子列よりも広く設定しても端子部位の幅は狭くすることができる。したがって、モータ外径に占める端子部位の幅を狭くできるとともに、端子ピッチはできるだけ広くすることができる。これにより、小径化，小型化が良好に行える。そして、端子ピッチは広くできるので、はんだ付けが容易になり、短絡不良を防止できる。

そして、ロータの軸方向における投影面積を小さくできるので、実装空間を削減でき、部品の配置について自由度を増すことができる。その結果、適用装置について小型化が促進できる。

また、ハウジングの外周に、ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位を設けるので、端子部位の位置変更が容易であり設計の自由度が高い。

図２，図３は、本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施形態においてステッピングモータは、永久磁石によるロータと、Ａ相，Ｂ相の２つのステータＳａ，Ｓｂとを有し、ステータＳａ，ＳｂはＡ相，Ｂ相の各構成要素をロータの軸方向で前後に挟み合わせに配置し、各ステータＳａ，Ｓｂでは誘導子となる極歯を周方向で櫛歯状に並べてロータの外周に囲ませ、当該極歯の並び列の外側にコイルを同心に配置する２相構造を採り、いわゆるパンケーキ構造モータの構成になっている。

ロータは円柱形状の永久磁石の中心に回転軸１０を有し、永久磁石の表面を周方向でｎ分割してＮ極，Ｓ極と交互の極に着磁させてそれぞれを磁極にしている。２つのステータは、Ａ相，Ｂ相の２つの各構成要素を、ロータの外周に同心円状に配置し、各ステータでは、極歯を円筒内部に備えたヨークがコイルを囲むような構成に成っている。

Ａ相，Ｂ相の各相構成要素は、円筒形状のハウジング１ａ，１ｂにそれぞれ収容し、両ハウジング１ａ，１ｂはロータを中心に収めて連結させ、前後にブラケット板２，３を嵌め合わせに設けた軸受け部によりロータの回転軸１０を回転自在に支持するようになっている。

ハウジング１ａ，１ｂは、筒体の一方端が底面になっていて、いわゆるパンケーキタイプと呼ぶ形態に構成している。これは図３に示すように、筒体の一方端に底板を一体に有し、その底板は中央に打ち抜き加工により極歯の並び列を設けてあって外ヨーク板４ａ，４ｂになっている。したがって、ハウジング１ａ，１ｂをなす筒体は、継鉄（ヨーク）としても機能する。

ハウジング１ａ，１ｂの外周には、ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位５ａ，５ｂを設けている。この開口部位５ａ，５ｂは、後述する端子部位６ａ，６ｂが嵌め合い突き出す所定部位になっている。つまり、コイルはボビンに線材を巻き付けて構成し、ボビンのフランジの張り出し部位へ巻き端を引き出して端子部位６ａ，６ｂにしている。そして、コイルおよびボビンなど、各相構成要素はハウジング１ａ，１ｂにそれぞれ収容するが、上記端子部位６ａ，６ｂは、ハウジング１ａ，１ｂの外周に設けた開口部位５ａ，５ｂに位置させてハウジングの外径から幾分張り出す形態となる。

コイルの端子は各相それぞれで所定幅の並び列としている。つまり、コイルの端子は、Ａ相，Ｂ相それぞれで２つ並び端子列としており、当該端子列はロータの軸方向から見て重畳する配置になっている。端子部位６ａ，６ｂの幅は、従来の４つ並び端子列の幅の３／４程度に設定することが出来る。これにより、従来の４端子分の並び列幅に２端子を配列することになり、端子ピッチを従来と比べて十分に広くすることができる。

本発明にあっては、ハウジング１ａ，１ｂの外周に、ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位５ａ，５ｂを設け、コイルの端子部位が嵌め合い突き出す所定部位とするので、端子部位６ａ，６ｂの位置変更が容易であり、適用装置の仕様に応じて適宜に設定することができる。

すなわち、図２に示すように、Ａ相の端子部位６ａ，Ｂ相の端子部位６ｂの位置を、それぞれモータ後端側とする配置を採ることができ、あるいは逆に図４に示すように、Ａ相の端子部位６ａ，Ｂ相の端子部位６ｂの位置をそれぞれモータ前端側とする配置を採ることもよい。また、図５に示すように、Ａ相の端子部位６ａはモータ前端側とし、Ｂ相の端子部位６ｂの位置はモータ後端側とする配置を採ることも容易に行える。さらに図６に示すように、Ａ相の端子部位６ａはモータ後端側とし、Ｂ相の端子部位６ｂの位置はモータ前端側として両者を中央部分で背中合わせにする配置を採ることもよい。

コイルの端子の位置については、図７，図８に示すように、ボビンのフランジには両側に端子部位を設けてロータの軸方向で端子間隔を長く設定し、中央はＡ相側コイルの端子とＢ相側コイル端子とが周方向に横並びになる構成を採ることができる。これらの場合、コイルの端子の配置はロータの軸方向について３ヶ所になり、各相で見ると端子ピッチが格段に広くなる。

このように、コイルの端子は各相での並び列をロータの軸方向から見て重畳する配置にするので、従来の４つ並び端子列に比べて端子部位６ａ，６ｂの幅を狭くすることができ、各相での２つ並び端子列は、端子ピッチを従来の４つ並び端子列よりも広く設定しても端子部位６ａ，６ｂの幅は狭くすることができる。したがって、モータ外径に占める端子部位６ａ，６ｂの幅を狭くできるとともに、端子ピッチはできるだけ広くすることができる。これにより、小型化が良好に行える。そして、端子ピッチは広くできるので、はんだ付けが容易になり、短絡不良を防止できる。

そして、ロータの軸方向における投影面積を小さくできるので、実装空間を削減でき、部品の配置について自由度を増すことができる。その結果、適用装置について小型化が促進できる。

また、ハウジング１ａ，１ｂの外周に、ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位５ａ，５ｂを設け、端子部位が嵌め合い突き出す所定部位とするので、端子部位６ａ，６ｂの位置変更が容易であり設計の自由度が高い。

２相縦積み構造によるステッピングモータの従来の一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。 本発明に係るステッピングモータの好適な一実施の形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。 本発明に係るハウジングを示す斜視図である。 本発明に係るコイル端子の他例１を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。 本発明に係るコイル端子の他例２を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。 本発明に係るコイル端子の他例３を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。 本発明に係るコイル端子の他例４を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。 本発明に係るコイル端子の他例５を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は後端から見た正面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ハウジング
２，３ ブラケット板
４ａ，４ｂ 外ヨーク板
５ａ，５ｂ 開口部位
６ａ，６ｂ 端子部位
１０ 回転軸
Ｓａ，Ｓｂ ステータ

Claims (3)

1. 周方向について多極に着磁した永久磁石によるロータと、円筒形状のハウジングと一体となったヨークおよびボビンに巻回したコイルからなるステータとを有し、前記ステータは、Ａ相，Ｂ相の２つの各構成要素を、前記ロータの外周に同心円状に配置し、各ステータでは、極歯を円筒内部に備えたヨークがコイルを囲むように成るクローポール型ステッピングモータにおいて、
   前記各相構成要素は前記円筒形状のハウジングにそれぞれ収容し、当該円筒形状のハウジングは底面中央に極歯を有するとともに外周に前記ロータの軸方向に延びて一方端縁から他方端縁に至る開口部位を設け、前記ボビンのフランジに設けた端子部位が前記開口部位に嵌め合い突き出しし、
   前記コイルの端子は、各相それぞれで所定幅の並び列とするとともに、当該端子列は前記ロータの軸方向から見て重畳する配置にし、
   前記ロータの回転軸を回転自在に支持する軸受を嵌め合わせたブラケット板を前記円筒形状のハウジングのそれぞれに配設したことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記各相の前記端子部位は前記ロータの軸方向において離間している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. 前記ボビンの両側のフランジに端子部位を設け、前記開口部位の中央では前記Ａ相コイルの前記端子と前記Ｂ相コイルの前記端子とが周方向に横並びの構成とした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。

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