JPH0654510A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 径方向の寸法が小さく、磁気特性に優れた小
形ステッピングモータを得る。 【構成】 シャフト２４の外周に固定されたロータマグ
ネット５０の一端側には、外ヨーク２８と内ヨーク３４
とからなるヨーク１００が配設され、他端側には外ヨー
ク３８と内ヨーク４４からなるヨーク２００が配設され
ている。内ヨーク３４のボビン部３０外周にはコイル２
６が巻回され、内ヨーク４４のボビン部４０の外周には
コイル３６が巻回されている。主軸２４の軸線方向視に
おいて、外ヨーク２８の極歯部２８ｃ、２８ｃは、内ヨ
ーク３４の極歯部３２、３２と直交して配置され、外ヨ
ーク３８の極歯部３８ｃ、３８ｃ及び内ヨーク４４の極
歯部４２、４２は、ヨーク１００の各極歯部がなす空間
部を埋めるように配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小形ステッピングモ
ータの、ロータマグネットとヨークの形状、構造の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】ロータに永久磁石（ロータ
マグネット）を用いたステッピングモータ（以下、「モ
ータ」という。）として、例えば図５に示すようなもの
が知られている。このモータは、主軸２の外周に円筒状
のロータマグネット４が装着され、このロータマグネッ
ト４の外周を覆うように、主軸２の軸線方向に沿って２
つのヨーク６、８が配設されている。

【０００３】ヨーク６、８は、ロータマグネット４を駆
動するための複数の極歯を有し、その内部にはこれら極
歯を励磁するためのコイル１０、１２が配設されてい
る。また、ロータマグネット４は、その外周に、軸線方
向に沿って形成されたＳ極部４ａ及びＮ極部４ｂが、周
方向に交互に配列されるように着磁されている。

【０００４】ところで、上記のようなモータにおいて
は、径方向の寸法が大きく、狭い面積にモータを配置し
ようとする場合等に不便であり、より小形のモータが求
められていた。本発明は、上記の如き課題を解決するこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸線回りに回
動自在に支持された主軸の外周部に、複数の磁極が形成
されたロータマグネットが軸線を一致させて装着され、
このロータマグネットの外周部に、前記複数の磁極に対
応した複数の極歯を有し励磁用コイルに接続された二つ
のヨークが、前記主軸の軸線方向に沿って設けられてな
るステッピングモータにおいて、前記２つの励磁用コイ
ルが前記ロータマグネットの両端側の該ロータマグネッ
トと重ならない位置にそれぞれ配設され、前記２つのヨ
ークのそれぞれは、前記励磁用コイルの外周側の磁束に
より励磁される外ヨークと、前記励磁用コイルの内周側
の磁束により励磁される内ヨークとから構成されたこと
を特徴とするものである。

【０００６】前記各外ヨークは、前記励磁用コイルの外
周部を覆う円筒部と、この円筒部から前記主軸の軸線方
向に延びて前記ロータマグネットの外周部に至る極歯部
（極歯）とを備えて構成され、前記各内ヨークは、内周
側に前記主軸が挿通され外周側に前記励磁用コイルが巻
回されるボビン部と、このボビン部の先端側に連なり前
記励磁用コイルの外周部に至る極歯部（極歯）とを備え
て構成されるようにしてもよい。

【０００７】また、前記内ヨークの前記極歯部と前記ボ
ビン部との間、及び前記ボビン部と前記外ヨークとの間
には、これら内ヨークと外ヨークとの間に配置される前
記励磁用コイルの圧縮方向への移動を阻止する係合部が
形成された構成としてもよい。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の一実施例に係るモータ（以
下、「モータ」と略称する。）の構造を示す断面図であ
り、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

【０００９】これらの図において、符号１４は円筒状に
形成されたモータのケーシングであり、その内部には、
４つのキャップ材１６、１８、２０、２２が、互いに間
隔をあけてケーシング１４に対して固定されている。そ
して、これらキャップ材１６、１８、２０、２２中に、
主軸２４が、ケーシング１４とその軸線を一致させて回
動自在に支持されている。

【００１０】前記キャップ材１６と１８との間には、励
磁用コイル（以下、「コイル」という。）２６が配設さ
れており、その外側には外ヨーク２８が設けられてい
る。この外ヨーク２８は、図１及び図３に示すように、
リング部２８ａと、このリング部２８ａに連なる円筒部
２８ｂと、この円筒部２８ｂの先端部の対向する２箇所
から主軸２４の軸線方向に長さＬ1だけ延びる２つの極
歯部（極歯）２８ｃ，２８ｃとからなるものである。な
お、図１においては便宜上、主軸２４に対する左側部分
と右側部分とに対応する切断面は一致しておらず、か
つ、後述するロータマグネット５０の中間点を境とし
て、その上側部分と下側部分とに対応する切断面も異な
っている。各要素間の周方向の位置関係は、後述する図
２に示すようになっている。

【００１１】外ヨーク２８の２つの極歯部２８ｃ，２８
ｃは、図２に示すように、主軸２４の軸線方向（以下、
「軸線方向」という。）視において、互いに対向する位
置に中心角が１８０度ずれるように形成されている。

【００１２】前記コイル２６の内側には、略円筒状をな
すボビン部３０と、このボビン部３０の先端側端部に連
なり該ボビン部３０の対向する２箇所から図１上、下方
に向けて延びる２つの極歯部３２とからなる内ヨーク３
４が配設されている。この内ヨーク３４と前記外ヨーク
２８は、ヨーク１００を構成している。内ヨーク３４の
極歯部（極歯）３２，３２は、外ヨーク２８と同様に、
軸線方向視において、互いに中心角が１８０度ずれるよ
うに形成されており、各極歯部３２と前記外ヨーク２８
の極歯部２８ｃとは、中心角が９０度ずれている（図
２）。

【００１３】ボビン部３０の後端側外周部には、リング
状の突起部３０ａが形成されており、この突起部３０ａ
の先端側に前記コイル２６が巻回されている。また、係
合部３０ａの後端側には、外ヨーク２８のリング部２８
ａの内径部が係合せしめられている。また、極歯部３
２，３２の中央部に形成された貫通孔３３の内径ｄ１
と、ボビン部３０の内径ｄ２とは略同一に形成されてお
り、極歯部３２はボビン部３０を通過してコイル２６側
へ移動できないようになっている。

【００１４】前記外ヨーク２８及び内ヨーク３４は、と
もに強磁性体から構成されており、コイル２６への通電
により、極歯部２８ｃ，２８ｃはコイル２６の外周側の
磁束により励磁され、極歯部３２，３２は内周側の磁束
により励磁され、互いに異なる極性に励磁されるように
なっている。

【００１５】前記キャップ材２０と２２との間には、前
述のキャップ材１６と１８との間に配設されたコイル２
６、外ヨーク２８及び内ヨーク３４と全く同様の、コイ
ル３６、外ヨーク３８及び内ヨーク４４が、それぞれ配
設されている。外ヨーク３８と内ヨーク４４は、ヨーク
２００を構成している。前記ヨーク１００の極歯部２８
ｃ，２８ｃ，３２，３２とヨーク２００の極歯部３８
ｃ，３８ｃ，４２，４２との軸線方向視における位置関
係は、図２に仮想引き出し線で示すように、上側の極歯
部２８ｃ，２８ｃ，３２，３２がなす空間部を、下側の
極歯部３８ｃ，３８ｃ，４２，４２が隙間なく埋めるよ
う、中心角が９０度ずれた状態で配置されている。

【００１６】前記キャップ材１６と２２の各内側には、
メタル軸受４６、４８がそれぞれ固定して設けられてお
り、これらメタル軸受４６、４８の内径部に前記主軸２
４が嵌挿されて回動自在に支持されている。

【００１７】主軸２４の中央外周部には、中空円柱状を
なし、両端にリング状体５２及び５４が固着されたロー
タマグネット５０が、主軸２４と軸線と一にする状態で
固設されている。ロータマグネット５０は、前述の図５
に示したロータマグネット４と同様に、その外周に、軸
線方向に沿って形成されたＳ極部（磁極）及びＮ極部
（磁極）が、周方向に交互に配列されるように着磁され
ている（図示省略）。そして、このロータマグネット５
０の上側外周部をヨーク１００の極歯部２８ｃ，２８
ｃ，３２，３２が覆い、下側外周部をヨーク２００の極
歯部３８ｃ，３８ｃ，４２，４２が覆うように構成され
ている。

【００１８】上記構成にかかるモータにおいては、コイ
ル２６、３６への通電を制御することにより、通常のモ
ータと同様に、ロータマグネット５０の外周部の各磁極
と、ヨーク１００及び２００の極歯部との間に作用する
磁気力により、主軸２４の正逆方向の回転運動を制御す
る。

【００１９】上記のモータによれば、前述の従来のモー
タと異なり、ヨーク１００、２００を励磁するコイル２
６、３６がロータマグネット５０の両端側に配置されて
モータの径方向の寸法が小型化されるとともに、コイル
２６及び３６を用いてなる磁気回路の無駄な磁束漏れ
が、外ヨーク２８，３８及び内ヨーク３４，４４により
最小限に抑えられ、磁気特性及び効率が向上する。

【００２０】また、上述のように、ボビン部３０に対し
て外ヨーク２８は図１上、下方に移動できず、内ヨーク
３４の極歯部３２は上方に移動できない構造となってい
るから、モータの組み立て時等において、モータに軸線
方向の力が加わっても、コイル２６が外ヨーク２８と内
ヨーク３４との間で圧縮され、破損することがない。コ
イル３６についても同様である。

【００２１】なお、図４に示すように、内ヨーク３４の
極歯部３２に、ボビン部３０の上端部に嵌合する凹部
（係合部）３２ａを形成し、この凹部３２ａをボビン部
３０に対して係合させる構成としてもよい。このような
構成とした場合には、上記実施例と同様にコイル２６の
破損を防止できるとともに、モータ組み立て時の作業効
率を向上させることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、２つの励磁用コイルがロータマグネットの両端側の
該ロータマグネットと重ならない位置にそれぞれ配設さ
れ、２つのヨークのそれぞれが、励磁用コイルの外周側
の磁束により励磁される外ヨークと、励磁用コイルの内
周側の磁束により励磁される内ヨークとからなる構成と
しているので、ロータマグネット駆動用の充分な磁気力
を確保しつつ、径方向の寸法の小さい小形（超小形）モ
ータを製造することができる。

【００２３】特に、各外ヨークが、励磁用コイルの外周
部を覆う円筒部と、この円筒部から主軸の軸線方向に延
びてロータマグネットの外周部に至る極歯部とを備えて
構成され、各内ヨークが、内周側に前記主軸が挿通され
外周側に前記励磁用コイルが巻回されるボビン部と、こ
のボビン部の先端側に連なり前記励磁用コイルの外周部
に至る極歯部とを備えてなる構成とした場合には、励磁
用コイルを用いてなる磁気回路の無駄な磁束漏れを最小
限に抑え、磁気特性に優れたモータとなる。

【００２４】また、内ヨークの極歯部とボビン部との
間、及びボビン部と外ヨークとの間に、これら内ヨーク
と外ヨークとの間に配置される励磁用コイルの圧縮方向
への移動を阻止する係合部を形成することにより、モー
タの剛性を高められるとともに、モータに軸線方向の力
が加わっても、ロータマグネットの両端側に配置された
各励磁用コイルが破損することを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るモータの構造を示す断
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１の外ヨーク２８を示す斜視図である。

【図４】本発明の他の実施例に係るモータの部分構造を
示す断面図である。

【図５】従来のモータの構成を示す側面図である。

【符号の説明】

２４ 主軸 ２６，３６ 励磁用コイル ２８，３８ 外ヨーク ２８ｂ，３８ｂ 外ヨークの円筒部 ２８ｃ，３８ｃ 外ヨークの極歯部 ３０，４０ 内ヨークのボビン部 ３０ａ，４０ａ，３２ａ 係合部 ３２，４２ 内ヨークの極歯部 ３４，４４ 内ヨーク ５０ ロータマグネット １００，２００ ヨーク

フロントページの続き (72)発明者 井上 暁 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社メカトロ・生産システ ム開発センター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線回りに回動自在に支持された主軸の外
   周部に、複数の磁極が形成されたロータマグネットが軸
   線を一致させて装着され、このロータマグネットの外周
   部に、前記複数の磁極に対応した複数の極歯を有し励磁
   用コイルに接続された二つのヨークが、前記主軸の軸線
   方向に沿って設けられてなるステッピングモータにおい
   て、 前記２つの励磁用コイルが前記ロータマグネットの両端
   側の該ロータマグネットと重ならない位置にそれぞれ配
   設され、 前記２つのヨークのそれぞれは、前記励磁用コイルの外
   周側の磁束により励磁される外ヨークと、前記励磁用コ
   イルの内周側の磁束により励磁される内ヨークとから構
   成されたことを特徴とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】前記各外ヨークは、前記励磁用コイルの外
   周部を覆う円筒部と、この円筒部から前記主軸の軸線方
   向に延びて前記ロータマグネットの外周部に至る極歯部
   とを備えて構成され、 前記各内ヨークは、内周側に前記主軸が挿通され外周側
   に前記励磁用コイルが巻回されるボビン部と、このボビ
   ン部の先端側に連なり前記励磁用コイルの外周部に至る
   極歯部とを備えて構成された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. 【請求項３】前記内ヨークの前記極歯部と前記ボビン部
   との間、及び前記ボビン部と前記外ヨークとの間には、
   これら内ヨークと外ヨークとの間に配置される前記励磁
   用コイルの圧縮方向への移動を阻止する係合部が形成さ
   れたことを特徴とする請求項２記載のステッピングモー
   タ。