JP5230303B2 - 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、実開平２−８３６８１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、２分割された筐体内にロータとステータとが収容され、ステータは、ボビンに巻かれたコイルと、ボビンに固定された端子台と、ロータを包囲するヨークとからなる。そして、筐体の略中央に配置された端子台には、直径方向に一列に整列した４本の端子ピンが固定されている。

実開平２−８３６８１号公報

しかしながら、４本の端子ピンを筐体の直径方向に一列に並べた場合、モータの筐体の直径を小さくするにつれて、すなわちモータを小型化するにつれて、端子ピン間のピッチが小さくなっていくので、外部の配線と端子ピンとの半田付け作業が困難になってしまうといった問題点がある。

本発明は、小型化を促進させても、端子ピン間のピッチが小さくなり難い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、
筐体は、軸線方向に延在する開口部を有し、
コイルの電線に結線された全ての端子ピンは、回転軸の軸線方向に開口部に沿って一列に整列し、
開口部は、軸線に対して直交する方向で端子ピンに並置され、
軸線方向において、筐体の中央側に位置するコイルの電線の一端は、筐体の中央側に位置する端子ピンと開口部を通して結線され、
軸線方向において、筐体の端部側に位置するコイルの電線の他端は、筐体の端部側に位置する端子ピンと開口部を通して結線されていることを特徴とする。

このステッピングモータにおいては、全ての端子ピンが回転軸の軸線方向に一列に整列しているので、ステッピングモータの小型化にあたって、設計変更により筐体の径が小さくなった場合でも、端子ピン間のピッチを維持させることができ、外部の配線と端子ピンとの半田付け作業を悪化させることがない。この発明は、ステッピングモータを小型化させる際に、筐体の全長の変化よりも筐体の直径の変化が大きいステッピングモータに特に有効であり、端子ピンの配列にあたって筐体の全長を有効に活用することができる。

また、各端子ピンが固定される端子台には、筐体から露出して回転軸の軸線方向に延在する端子固定延長部が設けられていると好適である。このような構成は、筐体の全長に合わせて端子ピンの整列間隔を適宜設計変更する場合に効果的であり、端子ピン間のピッチを広くする際の工夫として有効である。

また、筐体の回転軸側から見て、端子ピンは、この端子ピンに沿って延在する直線に対して直交し且つ筐体の外周面を通って延在する平行な２つの平面内に配置されていると好適である。本発明に係わるステッピングモータは、複数の端子ピンを、回転軸の軸線方向に一列に整列させているので、筐体の回転軸側から見て、端子ピンは、この端子ピンに沿って延在する直線に対して直交し且つ筐体の外周面を通って延在する平行な２つの平面内に配置させることが可能になる。従って、端子ピンの出っ張りが機器（例えば小型カメラ）内で邪魔になり難く、ステッピングモータの省スペース化を可能にしている。

本発明によれば、小型化を促進させても端子ピン間のピッチが小さくなり難く、ステッピングモータの小型化に適した端子ピン配列を可能にしている。

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。

［第１の実施形態］
図１及び図２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、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。

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の回転を支持するための軸受３１に設けられたスリーブ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、リング状のベース部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、リング状のベース部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、外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａと内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａとの間にコイル９Ａが配置され、磁極歯１７Ａと磁極歯１９Ａとは、同一円周上で交互に配置され、ロータ５の略半分を包囲している。このような構成のステッピングモータ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、筐体２５の外径を小さくすることができる。

さらに、ステータ７Ａは端子ユニット２１Ａを有し、端子ユニット２１Ａに設けられた樹脂製の端子台２２Ａには２本の端子ピン２３Ａが固定され、各端子ピン２３Ａには、コイル９Ａから露出させた電線９ａがそれぞれ巻き付けられている。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の端子台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の端子ピン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、軸受のスリーブを介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ｂは、リング状のベース部１４Ｂ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を有している。同様に、内側ヨーク１５Ｂも、リング状のベース部の縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１９Ｂを有している。

さらに、ステータ７Ｂは端子ユニット２１Ｂを有し、端子ユニット２１Ｂに設けられた樹脂製の端子台２２Ｂから突出する端子ピン２３Ｂには、コイル９Ｂから露出させた電線９ｂがそれぞれ巻き付けられている。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の端子台２２Ｂに一体的に形成された樹脂製のボビン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方向で一致しておらず、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の各端子ピン２３Ａ,２３Ｂを介してコイル９Ａ，９Ｂに流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ５はステップ状に回転し、それに伴って、回転軸３もステップ状に回転する。

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の端子台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が露出する。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、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、コイル９Ａはボビン２０Ａの鍔部２０ａに当接する。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。なお、コイル９Ｂについても、コイル９Ａと同様であり、空芯コイルの空芯部内にボビンが差し込まれ、コイル９Ｂはボビンの鍔部に当接している。

さらに、回転軸３を回転自在に支持する軸受３１は、スリーブ３１ａから径方向に突出するドーナツ状のフランジ部３１ｂを有し、スリーブ３１ａは、外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａの開口部１４ａ及び内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａの開口部１６ａ内に圧入され、外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとはスリーブ３１ａによって電気的に接続されている。

このように構成されたステッピングモータ１の回転軸３には、スクリューギア３５が圧入固定され、このスクリューギア３５の先端は、磁性体からなるフレーム３６の先端に固定された軸受３７によって保持されている。フレーム３６の基端側の端板３６ａは、筐体２５の前端部に溶接により固定されている。なお、図示しないが、筐体２５の後端部には、回転軸３をスラスト方向に付勢するための予圧機構が設けられている。

さらに、断面Ｃ字状の開口部２５ｃから露出する端子台２２Ａ，２２Ｂには、回転軸３の軸線Ｌ方向に一列に整列させた４本の端子ピン２３Ａ，２３Ｂが埋設されている。全ての端子ピン２３Ａ，２３Ｂを回転軸３の軸線Ｌ方向に一列に整列させた結果、ステッピングモータ１の小型化にあたって、設計変更により筐体２５の径が小さくなった場合でも、端子ピン２３Ａ，２３Ｂ間のピッチを維持させることができ、外部の配線と端子ピン２３Ａ，２３Ｂとの半田付け作業を悪化させることがない。このような構成は、ステッピングモータ１を小型化させる際に、筐体２５の全長の変化よりも筐体２５の直径の変化が大きい場合に特に有効であり、端子ピン２３Ａ，２３Ｂの配列にあたって筐体２５の全長を有効に活用することができる。

また、筐体２５から露出する端子台２２Ａには、ボビン２０Ａと一体化して筐体２５から突出する端子台本体３７ａと、この端子台本体３７ａから前方に向けて突出して、回転軸３の軸線Ｌ方向に延在する端子固定延長部３７ｂとが設けられている。同様に、筐体２５から露出する端子台２２Ｂには、ボビン２０Ｂと一体化して筐体２５から突出する端子台本体３８ａと、この端子台本体３８ａから後方に向けて突出して、回転軸３の軸線Ｌ方向に延在する端子固定延長部３８ｂとが設けられている。そして、一方の端子台本体３７ａと他方の端子台本体３８ａとが筐体２５の中央で当接し、一方の端子固定延長部３７ｂと他方の端子固定延長部３８ｂとが、筐体２５の略全長に渡って一直線状に整列する。

このような端子固定延長部３７ｂ，３８ｂの採用は、４本の端子ピン２３Ａ，２３Ｂを回転軸３の軸線Ｌ方向に一直線状に整列させる際に、筐体２５の全長に合わせて端子ピン２３Ａ，２３Ｂの整列間隔を適宜設計変更する場合に効果的である。さらに、このような構成は、筐体２５の径方向において、４本の端子ピン２３Ａ，２３Ｂを片側に寄せて一直線状に整列させることも容易にしている。なお、端子固定延長部３７ｂ，３８ｂは、筐体２５の全長を越えて延在してもよく、筐体２５の全長より短くてもよい。この場合の４本の端子ピン２３Ａ，２３Ｂは、外側から見てＴ字状をなす端子台２２Ａ,２２ＢのＴ面部Ｓ１上で一列に配置されている。

第１の実施形態の他の変形例として、図３に示すように、ステッピングモータ４０は、カップ状の第１の筐体４１Ａ及び第２の筐体４１Ｂからなる２分割タイプの筐体４１を有し、この筐体４１内には、前述したステータ７Ａ，７Ｂ及びロータ５が収容されている。なお、図１に示したステッピングモータ１と同一又は同等な構成部分には、同一の符合を付し、その説明は省略する。

［第２の実施形態］
図４に示すように、第２の実施形態に係るステッピングモータ４３は、前後に２分割された円筒状の第１の筐体４４Ａ及び第２の筐体４４Ｂからなる筐体４４を有し、この筐体４４内には、第１の実施形態と同等の構成からなるステータ及びロータが収容されている。このような筐体４４から露出する端子台４５Ａには、ボビンと一体化して筐体４４から突出する端子台本体４７ａと、この端子台本体４７ａから前方に向けて突出して、回転軸３の軸線Ｌ方向に延在する端子固定延長部４７ｂとが設けられている。同様に、筐体４４から露出する端子台４５Ｂには、ボビンと一体化して筐体２５から突出する端子台本体４８ａと、この端子台本体４８ａから後方に向けて突出して、回転軸３の軸線Ｌ方向に延在する端子固定延長部４８ｂとが設けられている。

そして、一方の端子台本体４７ａと他方の端子台本体４８ａとが筐体４４の中央で当接し、一方の端子固定延長部４７ｂと他方の端子固定延長部４８ｂとが、筐体４４の略全長に渡って一直線状に整列する。このような端子固定延長部４７ｂ，４８ｂの採用は、４本の端子ピン４９Ａ，４９Ｂを回転軸３の軸線Ｌ方向に一直線状に整列させる際に、筐体２５の全長に合わせて端子ピン４９Ａ，４９Ｂの整列間隔を適宜設計変更する場合に効果的である。さらに、このような構成は、筐体４４の径方向において、４本の端子ピン４９Ａ，４９Ｂを片側に寄せて一直線状に整列させることも容易にしている。なお、端子固定延長部４７ｂ，４８ｂは、筐体４４の全長を越えて延在してもよく、筐体４４の全長より短くてもよい。この場合の４本の端子ピン４９Ａ，４９Ｂは、外側から見てＴ字状をなす端子台４５Ａ,４５ＢのＩ面部Ｓ２上で一列に配置されている。

第２の実施形態の他の変形例として、図５及び図６に示すように、ステッピングモータ５０には、小型の端子台５１Ａ,５１Ｂが採用され、この端子台５１Ａ,５１Ｂは、筐体５４の半径より短い端子台本体５２ａ,５３ａと、筐体５４の略全長に渡って延在する端子固定延長部５２ｂ,５３ｂとからなる。この場合、４本の端子ピン５９Ａ，５９Ｂは、外側から見てＴ字状をなす端子台５１Ａ,５１ＢのＩ面部Ｓ３上で一列に配置されている。

さらに、図６に示すように、筐体５４の回転軸３側から見て、端子ピン５９Ａ，５９Ｂは、この端子ピン５９Ａ，５９Ｂに沿って延在する直線Ｒに対して直交し且つ筐体５４の外周面５４ａを通って延在する平行な２つの平面Ｐ１,Ｐ２内に配置されている。従って、端子ピン５９Ａ，５９Ｂの出っ張りが機器（例えば小型カメラ）内で邪魔になり難く、ステッピングモータ５０の省スペース化を可能にしている。

第２の実施形態のさらに他の変形例として、図７及び図８に示すように、ステッピングモータ６０は小判型の筐体６１を有し、この筐体６１には平行な平坦面６１ａ,６１ｂが設けられている。端子ピン６２Ａ，６２Ｂは、外側から見てＴ字状をなす端子台６３Ａ,６３ＢのＩ面部Ｓ４上で一列に配置されると共に、端子ピン６２Ａ，６２Ｂに沿って延在する直線Ｒに対して直交し且つ筐体６１の平坦面６１ａ,６１ｂに沿って延在する２つの平面Ｐ１,Ｐ２内に配置されている。従って、端子ピン６２Ａ，６２Ｂの出っ張りが機器（例えば小型カメラ）内で邪魔になり難く、ステッピングモータ６０の省スペース化を可能にしている。

本発明に係るステッピングモータの第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示したステッピングモータの分解斜視図である。 第１の実施形態の変形例を示す斜視図である。 本発明に係るステッピングモータの第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態の変形例を示す斜視図である。 図５のＡ矢視図である。 第２の実施形態の他の変形例を示す斜視図である。 図７のＢ矢視図である。

符号の説明

１,４０,４３,５０,６０…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、２２Ａ,２２Ｂ,４５Ａ,４５Ｂ,５１Ａ,５１Ｂ,６３Ａ,６３Ｂ…端子台、２３Ａ,２３Ｂ,４９Ａ,４９Ｂ,５９Ａ,５９Ｂ,６２Ａ,６２Ｂ…端子ピン、２５,４１,４４,５４,６１…筐体、３７ｂ,３８ｂ,４７ｂ,４８ｂ,５２ｂ,５３ｂ…端子固定延長部、５４ａ…筐体の外周面、Ｌ…軸線、Ｒ…直線、Ｓ１,Ｓ２…平面。

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、
   前記筐体は、前記軸線方向に延在する開口部を有し、
   前記コイルの電線に結線された全ての端子ピンは、前記回転軸の前記軸線方向に前記開口部に沿って一列に整列し、
   前記開口部は、前記軸線に対して直交する方向で前記端子ピンに並置され、
   前記軸線方向において、前記筐体の中央側に位置する前記コイルの前記電線の一端は、前記筐体の中央側に位置する前記端子ピンと前記開口部を通して結線され、
   前記軸線方向において、前記筐体の端部側に位置する前記コイルの前記電線の他端は、前記筐体の端部側に位置する前記端子ピンと前記開口部を通して結線されていることを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記各端子ピンが固定される端子台には、前記筐体から露出して前記回転軸の前記軸線方向に延在する端子固定延長部が設け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。
3. 前記筐体の前記回転軸側から見て、前記端子ピンは、この端子ピンに沿って延在する直線に対して直交し且つ前記筐体の外周面を通って延在する平行な２つの平面内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。

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