JP5854448B1

JP5854448B1 - ステップモータの加工方法

Info

Publication number: JP5854448B1
Application number: JP2015165471A
Authority: JP
Inventors: 則雄宮内
Original assignee: 則雄宮内
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: WO2017033347A1; JP2017046393A; CH712707B1

Abstract

【課題】ステップモータの加工方法を提供することにある。【解決手段】２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し、該ロータに磁気結合する一体で板状のステータと、該ステータに固定されたコイルから成り、また、該ロータ穴は、その外周に保持トルクを生ぜしめる構造を有し、該ステータは該保持トルクを生ぜしめる構造を含む保持トルク部と該保持トルク部を除くヨーク部から成り、さらに、該ヨーク部の厚みより薄い該保持トルク部は該ヨーク部の厚み方向の中心に位置するステップモータにおいて、前記ロータ穴はステータ部材のプレス加工によって成形され、前記保持トルク部はステータ部材のフライス盤による切削加工によって成形される。【選択図】図３

Description

本発明は、ステップモータのステータのロータ穴の加工方法に関する。

まず、従来のステップモータの構造について説明する。

図５に、従来の第１のステップモータの平面図（ａ）とＡ−Ａ断面図（ｂ）を示す。平面図（ａ）において、従来の第１のステップモータ１５は、２極の永久磁石２ａから成るロータ２と、該ロータ２が入るロータ穴２ｂの外周に、段差５ａと５ｂからなる保持トルクを生ぜしめる構造５を有し該ロータ２に磁気結合する一体で板状のステータ３５と、該ステータ３５に固定されたコイル４から成り、また、前記ステータ３５は前記保持トルクを生ぜしめる構造５を含む、斜線で示した、外周が真円６ｃである保持トルク部３５ａと該保持トルク部３５ａを除くヨーク部３５ｂから成っている。
さらに、Ａ−Ａ断面図（ｂ）において、該保持トルク部３５ａは該ヨーク部３５ｂの厚みｔ方向の中心に位置し、かつ、該保持トルク部の厚みｔ０は該ヨーク部の厚みｔより薄く、前記ステータ３５は、該保持トルク部３５ａを有する、厚みｔ０のステータ部材７５が、厚み方向から、該保持トルク部３５ａのない、厚みｔ１のステータ部材７４，７６でサンドイッチされた構造となっている。

図７は、従来の第１のステップモータのステータのロータ穴の加工手順を示す。図７を使って、該従来の第１のステップモータのステータのロータ穴の加工手順を説明する。図（ａ−１）と図（ａ−３）に示す、厚みがｔ１の矩形のステータ部材７１，７３をそれぞれ１枚、図（ａ−２）に示す、厚みがｔ０の矩形のステータ部材７２を１枚用意する。図（ａ−１）と図（ａ−３）に示すステータ部材７１，７３に対して、図（ｂ−１）と図（ｂ−３）に示すように、真円６ｃの穴をプレス加工し、ステータ部材７４、７６を製作する。図（ａ−２）に示す、厚みがｔ１の矩形のステータ部材７２に対して、図（ｂ−２）に示すように、段差５ａと段差５ｂを有する、前記保持トルクを生ぜしめる構造５をプレス加工し、ステータ部材７５を製作する。つぎに、図（ｃ）に示すように、該ステータ部材７５を、前記ステータ部材７４と７６でサンドイッチして、ステータ３５を製作する。

図６に、従来の第２のステップモータの平面図（ａ）とＢ−Ｂ断面図（ｂ）を示す。平面図（ａ）において、従来の第２のステップモータ１６は、２極の永久磁石２ａから成るロータ２と、該ロータ２が入るロータ穴２ｃの外周に、ノッチ１５ａと１５ｂからなる保持トルクを生ぜしめる構造１５を有し該ロータ２に磁気結合する一体で板状のステータ３６と、該ステータ３６に固定されたコイル４から成り、また、前記ステータ３６は、前記保持トルクを生ぜしめる構造１５を含む、斜線で示した、外周が真円１６ｃである保持トルク部３６ａと該保持トルク部を除くヨーク部３６ｂから成っている。
さらに、Ｂ−Ｂ断面図（ｂ）において、該保持トルク部３６ａは該ヨーク部３６ｂの厚みｔ方向の中心に位置し、かつ、該保持トルク部の厚みｔ０は該ヨーク部の厚みｔより薄く、前記ステータ３６は、該保持トルク部３６ａを有する、厚みｔ０のステータ部材８５が、厚み方向から、該保持トルク部３６ａのない、厚みｔ１のステータ部材８４，８６でサンドイッチされた構造となっている。

図８は、従来の第２のステップモータのステータのロータ穴の加工手順を示す。図８を使って、該従来の第２のステップモータのステータのロータ穴の加工手順を説明する。図（ａ−１）と図（ａ−３）に示す、厚みがｔ１の矩形のステータ部材８１，８３をそれぞれ１枚、図（ａ−２）に示す、厚みがｔ０の矩形のステータ部材８２を１枚用意する。図（ａ−１）と図（ａ−３）に示すステータ部材８１，８３に対して、図（ｂ−１）と図（ｂ−３）に示すように、真円１６ｃの穴をプレス加工し、ステータ部材８４、８６を製作する。図（ａ−２）に示す、厚みｔ１の矩形のステータ部材８２に対して、図（ｂ−２）に示すように、ノッチ１５ａとノッチ１５ｂを有する、前記保持トルクを生ぜしめる構造１５をプレス加工し、ステータ部材８５を製作する。つぎに、図（ｃ）に示すように、該ステータ部材８５を、前記ステータ部材８４と８６でサンドイッチして、ステータ３６を製作する。

特開平１０−２８３６７特開２００１−１７８１０７

しかしながら、従来の、第１と第２のステップモータのステータのロータ穴の加工方法には２つの問題があった。
１つは、厚みの異なる２つのブランク材を用意しなければならなかったので、材料のコストアップとなっていた。
もう１つは、ステータ部材７５をステータ部材７４と７６でサンドイッチする時に、真円６ｃと保持トルクを生ぜしめる構造５との平面的な位置誤差が発生し、ステップモータの保持トルクのばらつきを発生していた。あるいは、ステータ部材８５をステータ部材８４と８６でサンドイッチする時に、真円１６ｃと保持トルクを生ぜしめる構造１５との平面的な位置誤差が発生し、ステップモータの保持トルクのばらつきを発生していた。

２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し、該ロータに磁気結合する一体で板状のステータと、該ステータに固定されたコイルから成り、また、該ロータ穴は、その外周に保持トルクを生ぜしめる構造を有し、該ステータは該保持トルクを生ぜしめる構造を含む保持トルク部と該保持トルク部を除くヨーク部から成り、さらに、該ヨーク部の厚みより薄い該保持トルク部は該ヨーク部の厚み方向の中心に位置するステップモータにおいて、前記ロータ穴はステータ部材のプレス加工によって成形され、前記保持トルク部はステータ部材のフライス盤による切削加工によって成形される。

前記ロータ穴はステータ部材のプレス加工によって成形され、次に、前記保持トルク部の厚み方向の一方側は前記ステータ部材のその方向側から切削加工によって成形され、次に、該保持トルク部の厚み方向のもう一方側は該ステータ部材のその方向側から切削加工によって成形される、あるいは、該保持トルク部の厚み方向の一方側は前記ステータ部材のその方向側から切削加工によって成形され、次に、該ロータ穴は該ステータ部材のプレス加工によって成形され、次に、該保持トルク部の厚み方向のもう一方側は該ステータ部材のその方向側から切削加工によって成形される。

同じ厚みのブランク材を加工するので、材料のコストを削減できる効果がある。また、本発明のステータのロータ穴の加工方法においては、真円と保持トルクを生ぜしめる構造を、一連のステータ部材を加工することによって製作するので、ステップモータの保持トルクのばらつきを抑えることができ、高性能のステップモータを安定して生産できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。

図１に本発明に係わる第１のステップモータの平面図（ａ）とＡ−Ａ断面図（ｂ）を示す。本発明に係わる第１のステップモータ１は、２極の永久磁石２ａから成るロータ２と、該ロータ２が入るロータ穴２ｂの外周に、段差５ａと５ｂからなる保持トルクを生ぜしめる構造５を有し、該ロータ２に磁気結合する一体で板状のステータ３と、該ステータ３に固定されたコイル４から成り、また、前記ステータ３は前記保持トルクを生ぜしめる構造５を含む保持トルク部３ａと該保持トルク部３ａを除くヨーク部３ｂから成り、さらに、Ａ−Ａ断面図（ｂ）に示すように、該保持トルク部３ａは該ヨーク部３ｂの厚みｔ方向の中心に位置し、かつ、該保持トルク部３ａの厚みｔ０は該ヨーク部３の厚みｔより薄いステップモータである。

図３に示す、本発明に係わる第１のステップモータの第１のステータのロータ穴の加工手順を使って、本発明に係わる第１のステップモータの第１のステータのロータ穴の加工手順を説明する。図（ａ）に示す、ステータ部材３１にロータ穴のプレス加工を行い、図（ｂ）に示す、段差５ａ，５ｂを有する、保持トルクを生ぜしめる構造５を有するステータ部材３２を製作する。次に、図（ｃ）に示すように、該ステータ部材３２に対して、その厚み方向の一方側からフライス盤によって、深さがｔ１だけ真円６ｃの切削加工を行い、ステータ部材３３を製作する。次に、該ステータ部材３３の厚み方向のもう一方側から、フライス盤によって、深さがｔ１だけ真円６ｃの切削加工を行い、図（ｄ）に示すステータ３を製作する。

図９に示す、本発明に係わる第１のステップモータの第２のステータのロータ穴の加工手順を使って、本発明に係わる第１のステップモータの第２のステータのロータ穴の加工手順を説明する。図（ａ）に示す、ステータ部材９１に、その厚み方向の一方側からフライス盤によって、深さがｔ１だけ真円６ｃの切削加工を行い、図（ｂ）に示す、ステータ部材９２を製作する。次に、図（ｃ）に示すように、ロータ穴のプレス加工を行い、段差５ａ，５ｂを有する、保持トルクを生ぜしめる構造５を有するステータ部材９３を製作し、該ステータ部材９３に対して、その厚み方向のもう一方側からフライス盤によって、深さがｔ１だけ真円６ｃの切削加工を行い、図（ｄ）に示すステータ３を製作する。

図２に本発明に係わる第２のステップモータの平面図（ａ）とＢ−Ｂ断面図（ｂ）を示す。本発明に係わる第２のステップモータ１１は、２極の永久磁石２ａから成るロータ２と、該ロータ２が入るロータ穴２ｃの外周に、ノッチ１５ａと１５ｂからなる保持トルクを生ぜしめる構造１５を有し、該ロータ２に磁気結合する一体で板状のステータ１３と、該ステータ１３に固定されたコイル４から成り、また、前記ステータ１３は前記保持トルクを生ぜしめる構造１５を含む保持トルク部１３ａと該保持トルク部１３ａを除くヨーク部１３ｂから成り、さらに、Ｂ−Ｂ断面図（ｂ）に示すように、該保持トルク部１３ａは該ヨーク部１３ｂの厚み方向の中心に位置し、かつ、該保持トルク部１３ａの厚みｔ０は該ヨーク部１３の厚みｔより薄いステップモータである。

図４に示す、本発明に係わる第２のステップモータの第１のステータのロータ穴の加工手順を使って、本発明に係わる第２のステップモータの第１のステータのロータ穴の加工手順を説明する。図（ａ）に示す、ステータ部材４１にロータ穴のプレス加工を行い、図（ｂ）に示す、ノッチ１５ａ，１５ｂを有する、保持トルクを生ぜしめる構造１５を有するステータ部材４２を製作する。次に、図（ｃ）に示すように、該ステータ部材４２に対して、その厚み方向の一方側からフライス盤によって、深さがｔ１だけ真円１６ｃの切削加工を行い、ステータ部材４３を製作する。次に、該ステータ部材４３の厚み方向のもう一方側から、フライス盤によって、深さがｔ１だけ真円１６ｃの切削加工を行い、ステータ１３を製作する。

図１０に示す、本発明に係わる第２のステップモータの第２のステータのロータ穴の加工手順を使って、本発明に係わる第２のステップモータの第２のステータのロータ穴の加工手順を説明する。図（ａ）に示す、ステータ部材１０１に対して、その厚み方向の一方側からフライス盤によって、深さがｔ１だけ真円１６ｃの切削加工を行い、図（ｂ）に示す、ステータ部材１０２を製作する。次に、該ステータ部材１０２に対して、ロータ穴のプレス加工を行い、図（ｃ）に示す、段差１５ａ，１５ｂからなる、保持トルクを生ぜしめる構造１５を有する、ステータ部材１０３を製作する。次に、該ステータ部材１０３の厚み方向のもう一方側から、フライス盤によって、深さがｔ１だけ真円１６ｃの切削加工を行い、図（ｄ）に示す、ステータ１３を製作する。

図１に示す、本発明に係わる第１のステップモータと図２に示す、本発明に係わる第２のステップモータのステータのロータ穴の加工手順において、ステータ部材の厚みｔが５００ミクロンで、保持トルク部の厚みｔ０が５０ミクロンの場合に、フライス盤によって、該ステータ部材の厚み方向の両方向側から、該ステータ部材に対して、真円の切削加工を行い、該保持トルク部の厚みｔ０を５０ミクロンにした後に、プレス抜きによって保持トルクを生ぜしめる構造を成形しようとする加工手順では、該保持トルク部の厚みｔ０が５０ミクロンと薄いために、プレス時の厚み方向の抜き力によって、該保持トルク部がプレス方向に曲げられてしまうので、この加工手順はステータのロータ穴加工には使用できない。

図１に示す、本発明に係わる第１のステップモータと図２に示す、本発明に係わる第２のステップモータのステータのロータ穴の加工方法において、深さがｔ１の真円の成形と、保持トルクを生ぜしめる構造をすべて、フライス盤による切削加工で行うことは可能であるが、特に、フライス盤による切削加工によって、保持トルクを生ぜしめる段差やノッチを成形するには、かなりの加工時間を要するので、この加工方法は、量産の加工方法としては採用できない。また、保持トルクを生ぜしめる段差やノッチをワイヤ放電加工によって成形することも可能であるが、こちらの加工方法もかなりの加工時間を要するので、量産の加工方法としては採用できない。

以上の詳細な説明により示されたように、本発明のステップモータのステータのロータ穴の加工方法によれば、従来のステップモータのステータのロータ穴の加工方法に比べ、ステータ材の材料費を削減でき、さらに、ステップモータの重要な機能である保持トルクをばらつきなくできるので、ステップモータのステータのロータ穴の加工方法に、本発明のステータのロータ穴の加工方法を利用可能である。

本発明に係わる第１のステップモータの平面図（ａ）とＡ−Ａ断面図（ｂ）である。動本発明に係わる第２のステップモータの平面図（ａ）とＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。本発明に係わる第１のステップモータの第１のステータのロータ穴の加工手順である。本発明に係わる第２のステップモータの第１のステータのロータ穴の加工手順である。従来の第１のステップモータの平面図（ａ）とＡ−Ａ断面図（ｂ）である。従来の第２のステップモータの平面図（ａ）とＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。従来の第１のステップモータのステータのロータ穴の加工手順である。従来の第２のステップモータのステータのロータ穴の加工手順である。本発明に係わる第１のステップモータの第２のステータのロータ穴の加工手順である。本発明に係わる第２のステップモータの第２のステータのロータ穴の加工手順である。

１１１１５１６ステップモータ
３１３３５３６ステータ
２ロータ
４コイル
５１５保持トルクを生ぜしめる構造
３ａ１３ａ３５ａ３６ａ保持トルク部
５ａ５ｂ段差
１５ａ１５ｂノッチ

Claims

２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し、該ロータに磁気結合する一体で板状のステータと、該ステータに固定されたコイルから成り、また、該ロータ穴は、その外周に保持トルクを生ぜしめる構造を有し、該ステータは該保持トルクを生ぜしめる構造を含む保持トルク部と該保持トルク部を除くヨーク部から成り、さらに、該ヨーク部の厚みより薄い該保持トルク部は該ヨーク部の厚み方向の中心に位置するステップモータにおいて、前記ロータ穴はステータ部材のプレス加工によって成形され、前記保持トルク部はステータ部材のフライス盤による切削加工によって成形されることを特徴とするステップモータの加工方法。
前記ロータ穴は前記ステータ部材のプレス加工によって成形され、次に、前記保持トルク部の厚み方向の一方側は該ステータ部材のその方向側からの切削加工によって成形され、次に、該保持トルク部の厚み方向のもう一方側は該ステータ部材のその方向側からの切削加工によって成形される、あるいは、該保持トルク部の厚み方向の一方側は前記ステータ部材のその方向側からの切削加工によって成形され、次に、該ロータ穴は該ステータ部材のプレス加工によって成形され、次に、該保持トルク部の厚み方向のもう一方側は該ステータ部材のその方向側からの切削加工によって成形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の加工方法。