JP5507518B2 - ステップモータ - Google Patents

Description

本発明はステップモータに係り、より詳しくは外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有するボビン、前記ボビンと結合されかつ多数のヨーク歯を持つヨーク、及び、前記ボビンを取り囲んで前記ボビンをカバーして保護するケースを有する第１固定子及び第２固定子が互いに突き合わせられて結合されなる固定子と、前記固定子の内径部に挿入され、回転軸の外周面に設置されたマグネットを有し、回転力を発生する回転子と、を含むステップモータであって、前記端子台の設置を容易にし、前記端子台を設置するためのケースの切開幅を最小化することができ、さらにモータの組立ての後に端子ピンと端子ピン間の距離を最小化することができるステップモータに関する。

一般に、ＰＭ（永久磁石）型ステップモータは、マグネットが付着された回転子と前記マグネットの外周面に対して一定間隔で備えられた固定子とからなり、前記固定子に印加された外部電気信号によって前記回転子が回転する構造になっている（例えば、特許文献１参照）。

前記ステップモータの構造は回転子と固定子とからなり、前記固定子の外周側には、前記固定子をカバーして保護するケースが設けられている。

前記回転子は、回転軸の外周面に設けられかつ多数のＮ極とＳ極が交互に着磁されたマグネットを有し、前記固定子の内径部に挿入される構造になっており、前記固定子は、前記コイルを有するボビンと前記ボビンの内径部に挿入される多数のヨーク歯が形成されたヨークとからなっている。前記ヨークは、前記ヨークに形成された多数のヨーク歯が互いに噛み合うようになった構造になっている。前記マグネットの磁気通路は、噛み合っているヨーク歯を通じて形成され、前記固定子に印加された外部電源によって、前記回転子が回転する構造になっている。

前記ボビンは一対のものが互いに見合って結合されており、前記ボビンの一側には、前記ボビンに設けられたコイルに対して外部電源を印加するための結線用端子ピンが形成された端子台が突設されている。

特開２００６−２５４５５８号公報

しかし、前記のような従来のステップモータは、小型化の要求に応えて外径が小さくなり、コイル結線用端子台を設置するのに空間的制約があった。これを解決するために、従来の小型のステップモータにおいては、端子台を設置するためにケースの一面を軸方向に切開して端子台を形成させる構造とされることがあるが、このような構造においては、ケースの切開部分を通じて内部のコイルの一部が外部に露出され、これにより前記切開された部分を通じてステップモータの内部への異物の進入のおそれがあり、さらに露出されたコイルが組み立てられて出来上がった製品を使用するとき、外部との接触によって断線されるなどの問題点があった。

また、自動巻線のために、端子ピンが形成された端子台の間隔をいくらか確保しなければならない。このような場合、ケースにおいて端子台を設置するための切開幅が前記ケースの外周のおよそ半分に相当する大きさに切開することになって前記ケースの切開部分が過度になる問題点があった。

また、従来のステップモータにおいては、端子ピンを設置するとき、ケースの切開量に鑑みて四つのヨークを同時にインサート成形して四つの端子ピンを“＋”字形にいっぺんに成形させる技術もあったが、この技術は高水準のインサート成形技術が要求され、製作コストが非常に高いという問題点があった。

また、従来のステップモータは、ステップモータの全長を維持しながらもより高いトルクを出力するためにはボビンに巻線空間を確保しなければならない。前記ケースとヨークの原材料の厚さが重複して前記ボビンの巻線空間が縮小するため、高トルクを出力することができないという問題点があった。

本発明は前記のような従来の問題点を改善するためになされたもので、外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有するボビン、前記ボビンと結合されかつ多数のヨーク歯を持つヨーク、及び、前記ボビンを取り囲んで前記ボビンをカバーして保護するケースを有する第１固定子及び第２固定子が互いに突き合わせられて結合されなる固定子と、前記固定子の内径部に挿入されて回転軸の外周面に設置されたマグネットを有し、回転力を発生する回転子と、を含むステップモータにおいて、前記端子台の設置を容易にし、前記端子台を設置するためのケースの切開幅を最小化することができ、さらにモータの組立ての後、端子ピンと端子ピン間の距離を最小化することができるステップモータを提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するための本発明によるステップモータは、外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第１ボビンと前記第１ボビンと結合されかつ該第１ボビンの内部に挿入される多数のヨーク歯を持つ第１ヨークと前記第１ボビンをカバーして保護する筒状の第１ケースとを有する第１固定子と、外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第２ボビンと前記第２ボビンと結合されかつ該第２ボビンの内部に挿入される多数のヨーク歯を持つ第２ヨークと前記第２ボビンをカバーして保護する筒状の第２ケースとを有する第２固定子とが互いに突き合わせられて結合されてなる固定子と、前記固定子の内径部に挿入されて回転軸の外周面に設置されたマグネットを有し、回転力を発生する回転子と、を含むステップモータであって、前記第１ボビン及び前記第２ボビン各々の両端部には、一つの端子ピンを持つ端子台がそれぞれ一つずつ形成されており、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されるとき、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける互いに突き合わされる部分にそれぞれ形成された端子台同士が係合され、前記第１ケース及び前記第２ケースには、前記端子台が挿設可能な切開部が形成されており、前記切開部において前記係合される端子台を収容する部分の切開幅よりもその他の部分の切開幅の方が狭いものである。

前記第１ボビン及び前記第２ボビンに形成された端子台のうち、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける互いに突き合わされる部分に形成されない端子台に形成された端子ピンは、当該端子ピンが延びる方向から見て、当該端子ピンが設けられたボビンの中心軸線上に配置され、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける互いに突き合わされる部分に形成された端子台に形成された端子ピンは、当該端子ピンが延びる方向から見て、当該端子ピンが設けられたボビンの中心軸線からずれて配置されることにより、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されたとき、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける前記端子ピンを前記第１ボビン又は第２ボビンの中心軸線の方向に見れば三つが見えるように配置されるようにしてもよい。

前記第１ボビン及び前記第２ボビン各々の両端部に設置された両端子ピンは、当該端子ピンが延びる方向から見て、当該端子ピンが設置されたボビンの中心軸線を基準に同じ側に同じ距離だけ偏ることにより、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されたとき、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける前記端子ピンを前記第１ボビン又は第２ボビンの中心軸線の方向に見れば二つが見えるように配置されるようにしてもよい。

前記第１ケース及び前記第２ケースの内部には、多数のヨーク歯が一体的に形成されるようにすることができる。

前記第１ケース及び前記第２ケースの内部は、ヨーク歯が形成されていないカップ形状であってもよい。

本発明によるステップモータは、外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第１ボビンと前記第１ボビンと結合されかつ該第１ボビンの内部に挿入される多数のヨーク歯を持つ第１ヨークと前記第１ボビンをカバーして保護する筒状の第１ケースとを有する第１固定子と、外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第２ボビンと前記第２ボビンと結合されかつ該第２ボビンの内部に挿入される多数のヨーク歯を持つ第２ヨークと前記第２ボビンをカバーして保護する筒状の第２ケースとを有する第２固定子とが互いに突き合わせられて結合されてなる固定子と、前記固定子の内径部に挿入されて回転軸の外周面に設置されたマグネットを有し、回転力を発生する回転子と、を含むステップモータであって、前記第１ボビン及び前記第２ボビンの両端部に一つの端子ピンを持つ端子台をそれぞれ一つずつ形成することで、前記端子台の設置を容易にし、モータの組立ての後、端子ピンと端子ピンとの間の距離を最小化することができる効果がある。

また、本発明は、切開部において前記係合される端子台を収容する部分の切開幅よりもその他の部分の切開幅の方が狭いという構成により、前記端子台を設置するための第１ケース及び第２ケースの切開幅を最小化して前記固定子に巻線されたコイルの露出面積を減少させることで、異物などの進入による断線などの問題を改善するとともに前記第１ボビン及び第２ボビンの巻線空間をさらに確保することができ、より高いトルクを出力するステップモータを製造することができる効果がある。

また、本発明は、前記第１ケース及び第２ケースに多数のヨーク歯を形成することで、ヨーク１種を省略することができ、これによりインサートボビンの製作の難しさを解消し、製造コストを節減することができる効果がある。

本発明によるステップモータの全体分解斜視図である。 本発明によるステップモータが組み立てられて出来上がった状態を示す図である。 （ａ）は本発明による固定子部分の分解斜視図であり、（ｂ）はその組立斜視図である。 本発明において端子台が形成されたボビンの一実施例を示す詳細斜視図である。 本発明による端子ピンの他の配置例を示す、端子ピンが延びる方向から見た図である。 本発明において第１ケースの一実施例を示す詳細斜視図である。

以下、本発明によるステップモータについて添付図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３に示すように、本発明によるステップモータは、外部電源の印加（電圧印加）によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第１ボビン２１と前記第１ボビン２１の内部に挿入される多数のヨーク歯が形成されかつ第１ボビン２１に結合される第１ヨーク２２と前記第１ボビン２１をカバーして保護する筒状の第１ケース４１とを有する第１固定子と、外部電源の印加（電圧印加）によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第２ボビン３１と前記第２ボビン３１の内部に挿入される多数のヨーク歯が形成されかつ第２ボビン３１に結合される第２ヨーク３２と前記第２ボビン３１をカバーして保護する筒状の第２ケース４２とを有する第２固定子と、が互いに突き合わせられて結合されることで固定子が構成され、回転軸１１と前記回転軸１１の外周面に設置されかつ多数のＮ極及びＳ極が交互に着磁された一定の大きさのマグネット１２とを有して回転力を発生する回転子が構成され、前記回転子が前記固定子の内径部に挿入される構造になっている。

その他に、前記回転軸１１の一端部に固定結合されて前記回転軸１１の回転力を直線運動に変換して外部に伝達するリードスクリュー５０と、前記固定子と回転子とからなるモータ組立体を固定設置するためのブラケット７０と、前記リードスクリュー５０の端部と前記回転軸１１の他端部とに前記回転軸の回転を円滑にするためにそれぞれ設けられたベアリング６１、６２などが設置される。前記リードスクリュー５０の先端部には、予圧を加える予圧部材８０が固定設置され、前記第２固定子の一面には、モータ組立体の内部に異物が進入できないようにするモータカバー４３とが固定設置されている。

また、前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１は同一の構造を持つもので、それらの中心軸線の方向に互いに突き合わせられて係合される構造を持っている。

図４に示すように、前記第１ボビン２１は、その上面両端部に端子台２３、２４が一つずつ突設され、前記第１端子台２３及び第２端子台２４にはそれぞれ一つの端子ピン２３ａ、２４ａが突設されている。前記第１ボビン２１に形成された端子台２３、２４のうち、前記第１端子台２３に形成された端子ピン２３ａは、第１ボビン２１の中心軸線に対して垂直に延びていて、端子ピン２３ａが延びる方向から見て、第１ボビン２１の中心軸線上に配置されている。前記第２端子台２４に形成された端子ピン２４ａは、端子ピン２３ａと平行に延びていて、端子ピン２４ａが延びる方向から見て、前記第２端子台２４とともに第１ボビン２１の中心軸線から一定間隔を置いてずれて配置されている。

前記第２ボビン３１も、前記第１ボビン２１と同様に、上面両端部に端子台３３、３４が一つずつ突設され、前記第１端子台３３及び第２端子台３４にはそれぞれ一つの端子ピン３３ａ、３４ａが突設されている。前記第２ボビン３１に形成された端子台３３、３４のうち、前記第１端子台３３に形成された端子ピン３３ａは、第２ボビン３１の中心軸線に対して垂直に延びていて、端子ピン３３ａが延びる方向から見て、第２ボビン３１の中心軸線上に配置されている。前記第２端子台３４に形成された端子ピン３４ａは、端子ピン３３ａと平行に延びていて、端子ピン３４ａが延びる方向から見て、前記第２端子台３４とともに第２ボビン３１の中心軸線から一定間隔を置いてずれて配置されている。

前記第１ボビン２１に形成された第２端子台２４と前記第２ボビン３１に形成された端子台３４とは、図３（ｂ）に示すように、互いに突き合わせられて係合される構造になっており、前記端子ピン２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａは、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されたとき、つまり前記第１ボビン２１と前記第２ボビン３１とがそれらの中心軸線の方向に突き合わせられて結合されたとき、第１ボビン２１の中心軸線（第２ボビン３１の中心軸線と一致する）の方向に見れば三つが見えるように配置されたものである。

図５（ａ）及び（ｂ）は、前記端子ピン２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａの他の配置例を示すもので、図５（ａ）に示すように、前記第１ボビン２１の両端部に設置された端子ピン２３ａ、２４ａは、当該端子ピン２３ａ、２４ａが延びる方向から見て、第１ボビン２１の中心軸線を基準に互いに反対側に一定距離だけ離隔して配置することができ、第２ボビン３１の両端部に設置された端子ピン３３ａ、３４ａも、当該端子ピン３３ａ、３４ａが延びる方向から見て、第２ボビン３１の中心軸線を基準に互いに反対側に一定距離だけ離隔して配置することができる。また、図５（ｂ）に示すように、端子ピン２３ａ、２４ａは、当該端子ピン２３ａ、２４ａが延びる方向から見て、第１ボビン２１の中心軸線を基準に同じ側に同じ距離だけ偏る（ずれる）ように配置することができ、端子ピン３３ａ、３４ａも、当該端子ピン３３ａ、３４ａが延びる方向から見て、第２ボビン３１の中心軸線を基準に同じ側（第１ボビン２１と第２ボビン３１とが突き合わせられて結合されたとき、端子ピン２３ａ、２４ａとは反対側）に同じ距離だけ偏る（ずれる）ように配置することができる。前記のように前記端子ピン２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａを配置する場合、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されたとき、つまり前記第１ボビン２１と前記第２ボビン３１とがそれらの中心軸線の方向に突き合わせられて結合されるとき、前記端子ピン２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａを第１ボビン２１（第２ボビン３１）の中心軸線の方向に見れば二つが見えるようになる。

前記端子台２３、２４及び端子台３３、３４は、前記第１ボビン２１及び第２ボビン２２とそれぞれ一体に形成されることが好ましい。

また、前記端子ピン２３ａ、２４ａ及び端子ピン３３ａ、３４ａを前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１にそれぞれ設置する方法としては、前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１の製作の際、金属製ピンを前記端子台２３、２４及び端子台３３、３４とともにインサート射出成形することにより、端子ピン２３ａ、２４ａ及び端子ピン３３ａ、３４ａを形成することができ、あるいは前記端子ピン２３ａ、２４ａ及び端子ピン３３ａ、３４ａは、前記端子台２３、２４及び端子台３３、３４が一体的に形成された前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１に金属製ピンを押し込んで固定することで形成することができ、あるいは前記端子ピン２３ａ、２４ａ及び端子ピン３３ａ、３４ａを第１ボビン２１及び第２ボビン３１と同一材質で射出成形することができる。

一方、前記第１ケース４１及び第２ケース４２は、それらの中心軸線の方向の一面が開放したものであり、該開放した一面からそれぞれ前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１が挿入され、前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１を取り囲んで前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１をカバーして保護する。

前記第１ケース４１には、図６に示すように、その周方向の特定位置に前記第１端子台２３及び第２端子台２４が挿設可能な切開部４１ｂが形成されている。

前記切開部４１ｂ（説明の便宜上、第２ケース４２の切開部の符号も４１ｂという）は、第１ケース４１（第２ケース４２）の中心軸線の方向（第１ボビン２１及び第２ボビン３１の中心軸線の方向）に延びていて、切開幅の相異なる‘Ｔ’字形の２段切開部として形成され、前記切開部４１ｂのうち、切開幅の小さな切開部は、前記第１端子台２３、３３の幅の分だけ切開されており、前記切開部のうち、切開幅の大きな切開部は、前記開放した一面側の端部に位置していて、前記第１ボビン２１に形成された第２端子台２４と前記第２ボビン３１に形成された第２端子台３４とが結合された状態の幅の分だけ切開されている。

また、第１端子台２３、３３は、その一部が前記切開部４１ｂを通じて前記第１ケース４１及び第２ケース４２の外部に突出されるように設置される。

前記第１ケース４１及び第２ケース４２に、前記のような切開部４１ｂが形成されることにより、前記第１ケース４１及び第２ケース４２を前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１とそれぞれ結合させるとき、前記切開部４１ｂのうち切開幅の小さな切開部が前記第１端子ピン２３、３３をガイドする役目をし、図３（ｂ）に示すように、前記第１ケース４１及び第２ケース４２が結合された状態では、前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１に巻回されたコイルは、前記切開部４１ｂうち切開幅の小さな切開部の長手方向（回転軸方向）だけ外部に露出されることにより、前記第１端子台２３、３３及び第２端子台２４、３４を設置するための切開部分が最小化され、前記第１ボビン２１及び第２ボビン３１に巻回されたコイルの露出部分を減少させて異物などの進入を防止することができるようになるものである。

前記第１ケース４１及び第２ケース４２には、その内部に多数のヨーク歯４１ａ、４２ａが一体的に形成されている。

このように第１ケース４１及び第２ケース４２がその内部に多数のヨーク歯を備えることで、ヨーク１種を省略することができ、これによりインサートボビンの製作の困難さを解消し、製造コストを節減することができる利点があるものである。

他の実施例として、前記第１ケース４１及び第２ケース４２に前記第１端子台２３及び第２端子台２４が挿設可能な切開部４１ｂのみが形成され、ヨーク歯が形成されずにカップ形状にすることもできる。

以上、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、以降の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び範疇を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができるのが理解可能であろう。

１１ 回転軸
１２ マグネット
２１ 第１ボビン
２２ 第１ヨーク
２３、３３ 第１端子台
２４、３４ 第２端子台
２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａ 端子ピン
３１ 第２ボビン
３２ 第２ヨーク
４１ 第１ケース
４１ａ ヨーク歯
４１ｂ 切開部
４２ 第２ケース
４２ａ ヨーク歯
４３ モータカバー
５０ リードスクリュー
６１、６２ ベアリング
７０ ブラケット
８０ 予圧部材

Claims (5)

1. 外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第１ボビンと前記第１ボビンと結合されかつ該第１ボビンの内部に挿入される多数のヨーク歯を持つ第１ヨークと前記第１ボビンをカバーして保護する筒状の第１ケースとを有する第１固定子と、外部電源の印加によって磁気を発生するコイルを有する筒状の第２ボビンと前記第２ボビンと結合されかつ該第２ボビンの内部に挿入される多数のヨーク歯を持つ第２ヨークと前記第２ボビンをカバーして保護する筒状の第２ケースとを有する第２固定子とが互いに突き合わせられて結合されてなる固定子と、
   前記固定子の内径部に挿入されて回転軸の外周面に設置されたマグネットを有し、回転力を発生する回転子と、を含むステップモータであって、
   前記第１ボビン及び前記第２ボビン各々の両端部には、一つの端子ピンを持つ端子台がそれぞれ一つずつ形成されており、
   前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されるとき、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける互いに突き合わされる部分にそれぞれ形成された端子台同士が係合され、
   前記第１ケース及び前記第２ケースには、前記端子台が挿設可能な切開部が形成されており、
   前記切開部において前記係合される端子台を収容する部分の切開幅よりもその他の部分の切開幅の方が狭いことを特徴とする、ステップモータ。
2. 前記第１ボビン及び前記第２ボビンに形成された端子台のうち、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける互いに突き合わされる部分に形成されない端子台に形成された端子ピンは、当該端子ピンが延びる方向から見て、当該端子ピンが設けられたボビンの中心軸線上に配置され、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける互いに突き合わされる部分に形成された端子台に形成された端子ピンは、当該端子ピンが延びる方向から見て、当該端子ピンが設けられたボビンの中心軸線からずれて配置されることにより、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されたとき、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける前記端子ピンを前記第１ボビン又は第２ボビンの中心軸線の方向に見れば三つが見えるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステップモータ。
3. 前記第１ボビン及び前記第２ボビン各々の両端部に設置された両端子ピンは、当該端子ピンが延びる方向から見て、当該端子ピンが設置されたボビンの中心軸線を基準に同じ側に同じ距離だけ偏ることにより、前記第１固定子と前記第２固定子とが突き合わせられて結合されたとき、前記第１ボビン及び前記第２ボビンにおける前記端子ピンを前記第１ボビン又は第２ボビンの中心軸線の方向に見れば二つが見えるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステップモータ。
4. 前記第１ケース及び前記第２ケースの内部には、多数のヨーク歯が一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のステップモータ。
5. 前記第１ケース及び前記第２ケースの内部は、ヨーク歯が形成されていないカップ形状であることを特徴とする、請求項１に記載のステップモータ。

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