JP6251209B2 - ハイブリッド型ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド型ステッピングモータに関するものである。

ハイブリッド型ステッピングモータは、例えば、プリンター、コピー機、複合機などのＯＡ機器、ＦＡ機器、ロボット等の産業機器、等々に広く用いられている。

このハイブリッド型ステッピングモータにおいて、出力電極を出力電極固定用フレームの電極固定部に集中して配置した上で、固定子巻線のリードタップ線案内溝部が対応する出力電極に向かって伸びるように形成しているので、固定子巻線のリードタップ線の出力電極上への位置決めを簡単に行うことができ、その結果、固定子巻線のリードタップ線の出力電極への半田付け作業の自動化も容易に行える固定子巻線のリードタップ線接続部を備えたハイブリッド型ステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実公平５−２１９５８号公報

特許文献１に記載のハイブリッド型ステッピングモータは、出力電極２６を出力電極固定用フレーム２３の電極固定部２５に集中して配置した上で、固定子巻線のリードタップ線案内溝部２７が対応する出力電極２６に向かって伸びるように形成しているので、固定子巻線のリードタップ線の出力電極２６上への位置決めを簡単に行うことができる構成となっている。

しかしながら、特許文献１の第６図（Ａ）に記載されているように出力電極２６上にリード線３１の心線３１ａに半田にて固定されている。このため、固定子巻線のリードタップ線を出力電極２６上に半田にて固定する際、加熱によってリード線３１の心線３１ａの接合が緩み、導通不良となる虞がある。

また、特許文献１の第１０図には、出力電極２６’を端子構造とし、リード線が固定された雌電極を内部に有するコネクタ４３を用いてリード線と出力電極２６’との電気的な接続を行ってもよいことが記載されている。しかしながら、この構造はコネクタピン接合のコネクタには対応できないという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、インシュレータにコネクタハウジングを一体に形成したハイブリッド型ステッピングモータであって、出力端子上に固定子巻線の引出し線の位置決めを容易に行うことができ、固定子巻線の引出し線の出力電極への半田付け作業を自動化することができるハイブリッド型ステッピングモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、（１）本発明は、上側インシュレータと下側インシュレータを有するインシュレータにコネクタハウジングを一体に形成したハイブリッド型ステッピングモータであって、ステータコアと、前記ステータコアの外側に集中配置される出力端子と、を備え、前記出力端子となる配線パターンがコネクタピンとランド部の中心がずれて配置され、前記ランド部が前記配線パターンの外縁側に形成され、前記下側インシュレータにおける引出し線を下側から引き出し、案内溝に引き出している。

（２）上記（１）において、前記配線パターンの最上面となる表面が前記下側インシュレータにおける渡り線及び引出し線が這う最下面より下方に位置している。
（３）上記（１）又は（２）において、前記インシュレータが係止ピンを有し、前記係止ピンの断面形状がホームベース形の五角形に形成され、突角の頂点が外側を向いて配置され、各角部はＲ面となっている。

本発明によれば、インシュレータにコネクタハウジングを一体に形成したハイブリッド型ステッピングモータであって、出力端子上に固定子巻線の引出し線の位置決めを容易に行うことができ、固定子巻線の引出し線の出力電極への半田付け作業を自動化することができるハイブリッド型ステッピングモータを提供できる。

本発明のハイブリッド型ステッピングモータの斜視図である。 図１に示すハイブリッド型ステッピングモータの断面図である。 図１に示すハイブリッド型ステッピングモータのステータの斜視図である。 図１に示すハイブリッド型ステッピングモータのステータの断面図である。 図４に示すステータの部分拡大図である。 図３に示すステータの底面図である。 図３に示す下側インシュレータ部分の分解斜視図である。 本発明のハイブリッド型ステッピングモータの１相目の巻線パターンの説明図である。 本発明のハイブリッド型ステッピングモータの２相目の巻線パターンの説明図である。 本発明のハイブリッド型ステッピングモータにおけるインシュレータの係止ピンの他の実施例を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明のハイブリッド型ステッピングモータの斜視図である。図２は図１に示すハイブリッド型ステッピングモータの断面図である。図３は図１に示すハイブリッド型ステッピングモータのステータの斜視図である。

本発明のハイブリッド型ステッピングモータは２相のハイブリッド型ステッピングモータであって、インシュレータにコネクタハウジングが一体成形で形成された構成で、出力端子をステータコアの外側に集中配置している。
ハイブリッド型ステッピングモータ１はステータ２と、ステータ２の内側に回転可能に配置されたロータ３と、ステータ２の軸方向両端にそれぞれ配設されたフロントフランジ４とリアフランジ５、とから構成されている。フロントフランジ４とリアフランジ５にはそれぞれ軸受６、７が装着され、ロータ３を回転可能に支持する。ロータ３は軟磁性材（例えば、ケイ素鋼板など）のコアを所定枚数積層して構成された２つのロータコア８、９と、２つのロータコア８、９の間に配設された円板状のロータマグネット１０と、非磁性材からなるシャフト１１から構成され、ロータコア８、９の外周面には複数の小歯が等ピッチで形成されている。ロータマグネット１０は軸方向に２極着磁されている。

ステータ２は軟磁性材（例えば、ケイ素鋼板など）のコアを所定枚数積層して構成されたステータコア１２と、ステータコア１２に装着された絶縁材料からなるインシュレータ１３と、インシュレータ１３を介してステータコア１２に巻回された固定子巻線１４から構成されている。ステータコア１２は環状ヨーク部から径内方に突出した８個の磁極１５が４５°ピッチで等配され、それぞれの磁極１５の先端部は周方向に広がる極歯１６を備え、ロータコア８、９と対向する極歯１６の面には複数の小歯１７が等ピッチで形成されている。

フロントフランジ４とリアフランジ５とは、当該ハイブリッド型ステッピングモータ１の外部筐体を構成している。フロントフランジ４とリアフランジ５とは、中心部の軸受けによってロータ３を回転可能としている。フロントフランジ４とリアフランジ５とは、ボルトによって固定されていると共に、ステータ２を挟み込んで固定している。

インシュレータ１３は上側インシュレータ１８と下側インシュレータ１９から構成され、ステータコア１２の軸方向両側から、それぞれ装着する。下側インシュレータ１９には径外方に突出したコネクタハウジング２０が一体成形されている。

ステータコア１２の下側に嵌合される下側インシュレータ１９は、所定数の巻線が巻回される被巻線部１９ａと、被巻線部１９ａを連結している略多角形の外輪部１９ｂと、外輪部１９ｂに立設した渡り線係止用の係止ピン３１を有している。被巻線部１９ａの先端側には、巻線の崩れを防止すためにフランジ１９ｃが立設されており、巻線はフランジ１９ｃと外輪部１９ｂ内周面の間の被巻線部１９ａに所定数巻かれている。

まず、下側インシュレータ１９のコネクタハウジング２０の一方側には配線パターン２２を形成したＰＣＢ基板２１を装着し、コネクタハウジング２０の他方側の内側にはコネクタピン２４をインサートモールドした内側コネクタ２３を装着する。そして、コネクタピン２４をコネクタハウジング２０の貫通孔２５と、ＰＣＢ基板２１のスルーホール２６に挿通させ、半田で配線パターン２２と電気的に接続する。なお、内側コネクタ２３は、例えば、市販品の４ピンコネクターを使用したものであるが、コネクタハウジング２０の箇所にコネクタピンをインサートモールドした構成のものであっても勿論よい。

コアを所定枚数積層して構成されたステータコア１２にインシュレータ１３を装着した後、被巻線部となる箇所に、インシュレータ１３の上から所定ターン数で固定子巻線１４が巻回される。

出力端子となる配線パターン２２は、一方端側（外方側）に固定子巻線１４の巻線端末である引出し線を半田で接合するためのランド部２７と、他方側（ステータ側）にコネクタピン２４を挿通するためのスルーホール２６が形成されている。配線パターン２２は図のように、ランド部２７の中心Ｃ１とスルーホール（端子ピン）２６の中心Ｃ２は一致しておらず、ずれている。また、配線パターン２２の配置は、ＰＣＢ基板２１の中心Ｃ０を対称軸とした線対称に配置されている。図のようにＰＣＢ基板２１には４パターン形成されており、固定子巻線１４はバイポーラ駆動される。なお、本実施例では、４ピンコネクターを用い、４パターンを形成した構成であるが、この構成に限定されるものではなく、必要となるピン数に合わせて形成される。

固定子巻線１４は、図示のように、１相を巻回した後、２相を巻回する。それぞれの相において、各巻線部には下側から上側に向けて巻回し、最後は、下側から引出し線を引き出し、案内溝３０を通ってランド部２７上にまっすぐに位置決めされて引き出される。そして、図示しない自動半田付け機にて引出し線がランド部２７に電気的に接続される。接続された後、引出し線の余分な箇所はカットされる。案内溝３０は、溝幅が次第に漸減する断面がＶ字形状となっているため、固定子巻線１４の引出し線がスムーズに案内溝３０内に案内される。

図４はステータの断面図で、図５は図４の部分拡大図である。図６は図３に示すステータの底面図である。図７は図３に示す下側インシュレータ部分の分解斜視図である。

便宜上、固定子巻線１４の引出し線をＰＣＢ基板２１に引き出す状態を説明するために下側インシュレータ１９を図の上側に配置した状態となっている。図のように、下側インシュレータ１９における渡り線（及び引出し線）が這う最下面と、ＰＣＢ基板２１に形成した配線パターン２２の表面（最上面）とは同一面の位置関係にはなっていない。ステータは下側インシュレータ１９を側にして巻線機にセットしたとき、図のように、配線パターン２２の表面（最上面）が下側インシュレータ１９における渡り線（及び引出し線）が這う最下面より下方に位置している。このため、固定子巻線１４の引出し線をＰＣＢ基板２１に引き出す際、巻線機のノズルの動きが制約を受けることなく、作業性が容易となる。

固定子巻線１４の渡り線係止用の係止ピン３１は丸ピン形状であるが、図１０のように、係止ピン３１の断面形状がホームベース形の五角形に形成され、突角の頂点が外側を向いて配置され、各角部はＲ面となっている構成であってもよい。このような形状にすることによって、丸ピン形状に比べて強度を向上することできる結果、係止ピン３１に巻線の渡り線が掛った際のテンションによっても係止ピンの変形が防止できる。
コネクタピン２４は直棒であるが、外部コネクタの挿入方向を径方向にする場合には、Ｌ形ピンをインサートモールドにて構成してもよい。

１相目の巻線パターンを図８に示す。図８に示すように、ステータコア１２は磁極１５が周方向に４５°ピッチで８個、等配されており、時計周りに１、３、５、７番目の磁極１５に固定子巻線１４が所定のターン数で巻回される。図中、Ｓ１は１相目の巻き始めを示し、Ｅ１は１相目の巻き終わりを示す。また×印は手前側から奥側に向かっている状態を示し、点印は奥側から手前側に向かっている状態を示している。まず、マグネットワイヤーはランド部２７上から案内溝３０を通って１番目の磁極１５に手前側から奥側に向かって巻回された後、奥側から手前側に向かって引き出し、係止ピン３１に沿って渡り線を引き回し、３番目の磁極１５に手前側から奥側に向かって巻回する。次に、５、７番目の磁極１５に順次、時計回りで巻回され、最後に１番目の磁極１５の下側を通って奥側から手前側に向かって引き出した後、案内溝３０に案内され、案内溝３０を通ってランド部２７上に位置決めされる。

２相目の巻線パターンを図９に示す。図９に示すように、反時計周りに８、６、４、２番目の磁極１５に固定子巻線１４が所定のターン数で巻回される。図中、Ｓ２は２相目の巻き始めを示し、Ｅ２は２相目の巻き終わりを示す。まず、マグネットワイヤーはＳ２のランド部２７上から案内溝３０を通って１番目の磁極１５の手前側から奥側に向かい、１番目の磁極１５の下側を通って奥側から手前側に向かって引き出した後、係止ピン３１に沿って渡り線を引き回し、８番目の磁極１５に手前側から奥側に向かって巻回する。次に、６、４、２番目の磁極１５に順次、巻回され、最後に２番目の磁極１５の下側から係止ピン３１に渡り線を掛け、１番目の磁極１５の下側を通り、１番目の磁極１５の下側から係止ピン３１に掛け、案内溝３０に案内され、案内溝３０を通ってランド部２７上に引き出されて位置決めされる（Ｅ２）。
このように１相目及び２相目ともに、巻き終わり側の巻線の引出し線は、下側から案内溝３０に案内される構成のため、無理なく案内溝３０に案内できる。

以上、本発明の実施形態によれば、下側から引出し線を引き出し、案内溝３０に引き出しているため、無理なく案内溝３０に案内できる結果、引出し線が断線する虞がない。また、出力端子となる配線パターン２２はコネクタピン２４とランド部２７の中心がずれているため、固定子巻線１４の引出し線をランド部２７上に位置決めして接合する際も、コネクタピン２４の位置に影響を受けることなく作業することができる。

出力端子となる配線パターン２２の両端にコネクタピン２４とランド部２７が離れて形成されているため、引出し線をランド部２７に接続する際、コネクタピン２４の半田の溶融を防止できる。また、特許文献１のように外部接続をリード線で形成していないため、接合が緩んで導通不良となる虞がない。ランド部２７が配線パターン２２の外縁側に形成されているため、自動半田付け機にて作業する際の自由度が高い。
配線パターン２２の表面（最上面）Ａが下側インシュレータ１９における渡り線（及び引出し線）が這う最下面Ｂより下方に位置しているため、固定子巻線１４の引出し線をＰＣＢ基板２１に引き出す際、巻線機のノズルの動きが制約を受けることなく、作業性が容易となる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１２ ステータコア
１３ インシュレータ
１８ 上側インシュレータ
１９ 下側インシュレータ
２２ 配線パターン
２４ コネクタピン
２７ ランド部
３０ 案内溝
Ａ 配線パターンの最上面となる表面
Ｂ 渡り線及び引出し線が這う最下面

Claims (3)

1. 上側インシュレータと下側インシュレータを有するインシュレータにコネクタハウジングを一体に形成したハイブリッド型ステッピングモータであって、
   ステータコアと、
   前記ステータコアの外側に集中配置される出力端子と、を備え、
   前記出力端子となる配線パターンがコネクタピンとランド部の中心がずれて配置され、前記ランド部が前記配線パターンの外縁側に形成され、
   前記下側インシュレータにおける引出し線を下側から引き出し、案内溝に引き出していることを特徴とするハイブリッド型ステッピングモータ。
2. 前記配線パターンの最上面となる表面が前記下側インシュレータにおける渡り線及び引出し線が這う最下面より下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型ステッピングモータ。
3. 前記インシュレータが係止ピンを有し、
   前記係止ピンの断面形状がホームベース形の五角形に形成され、
   突角の頂点が外側を向いて配置され、
   各角部はＲ面となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド型ステッピングモータ。
   
   

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