JPH09182406A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各環状ヨーク間の磁気干渉を抑制しながら、
環状ヨークの溶接接合が容易なステッピングモータを提
供する。 【解決手段】 カップ状の外ヨーク19，23に励磁コイル
10，13と平板状の内ヨーク20，24とを内装して一対の環
状ヨーク12，15を設ける。これら環状ヨーク12，15の各
内ヨーク20，24間にスペーサ18を介装して各外ヨーク1
9，23の開口端部19ａ，23ａ間に空間部31を形成する。
この空間部31を隔てた状態で各外ヨーク19，23の所望箇
所を互いに溶接して接合部32を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＭ（永久磁石）
型ステッピングモータに関し、例えば指示計器の可動部
として用いられるステッピングモータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＯＡ機器、家電製品、自動車等
の分野におけるアクチュエータ部品として、広く用いら
れている構造にＰＭ型ステッピングモータがあり（例え
ば特開平5-161333号公報，特開平3-145960号公報，特開
平1-190249号公報，特開平1-190248号公報参照）、この
種ＰＭ型ステッピングモータは、正逆回転制御が容易で
あり、また駆動トルクによっては小型化も容易なことか
ら、近年では交差コイル式計器等のエアコア式ムーブメ
ントに変わる計器の可動部として注目されてきている。

【０００３】ＰＭ型ステッピングモータの多くは環状ボ
ビンに巻かれた２つの励磁コイルと、これら励磁コイル
に対応する２組の環状ヨークと、これら環状ヨーク並び
に励磁コイル積層体の中空部に回転自在に収納される永
久磁石よりなるロータとから構成され、位相をずらした
励磁信号を供給することにより各励磁コイルを同時もし
くは交互に励磁し、その磁路を環状ヨークのロータ対向
面に複数形成された極歯に導いてロータを回転制御する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＰＭ型ステ
ッピングモータは、上述のように各励磁コイルを同時も
しくは交互に励磁することにより、各励磁コイルに対応
した環状ヨークを通じてマグネットロータを回転させる
ものであるが、各環状ヨークは互いに接触した状態で積
層されるため、磁気回路のリークにより各環状ヨークが
磁気干渉してマグネットロータの円滑な回転動作を阻害
することがある。このため、例えば特開平5-161333号公
報に開示され、図５に示すように、各環状ヨーク１，２
間に、非磁性材料からなるスペーサ（磁気干渉抑制手
段）３を挾装することにより各環状ヨーク１，２間の磁
気干渉を抑制するものが知られており、この場合、スペ
ーサ３を介して積層された各環状ヨーク１，２どうしの
固定は、各外ヨーク１ａ，２ａの端部とスペーサとの接
触部側面（矢印Ａ参照）に溶接装置の電極を当てて電流
を流すことによりスペーサ３を通じて電気溶接すること
が考えられる。

【０００４】しかしながら、電気溶接を考慮すると、ス
ペーサ３は環状ヨーク１，２（多くは鉄系材料）とは異
なる導電性を有する非磁性金属材料（例えばＳＵＳやＡ
Ｌ）から形成しなくてはならず、環状ヨーク１，２とス
ペーサ３との材料的な違いから溶接が難しいという問題
があり、またスペーサ３の材質条件が導電性を有する非
磁性金属材料となるため、材料選択の自由度がなく、例
えば比較的安価な合成樹脂よりなるスペーサ３を用いる
ことは不可能であった。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、各環状ヨーク間の磁気干渉を抑制しながら、環状ヨ
ークの溶接接合が容易なステッピングモータを提供せん
とするものであり、また磁気干渉抑制手段が専用の非磁
性部材からなる場合は、非磁性部材形成材料の選択自由
度の高いステッピングモータを提供せんとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、環状に巻回された第１，第２の励磁コイル
と、これら各励磁コイルを収納する略カップ状の第１，
第２の外ヨークとこれらの開口側に内装配置される略平
板状の第１，第２の内ヨークとからなる環状ヨークと、
前記各外ヨークの開口側を互いに対向させた状態で前記
各環状ヨークを同心的に積層することにより形成される
中空部に回転自在に軸支され前記各内，外ヨークを通じ
て導かれた前記各励磁コイルの励磁極により回転する永
久磁石からなるロータと、前記各環状ヨークの積層状態
において前記各内ヨーク間に位置して少なくとも前記各
外ヨークの開口端部間に空間部を形成させる磁気干渉抑
制手段とからなり、前記空間部を隔てた状態で前記各外
ヨークの開口端部の所望箇所を互いに溶接して接合部を
形成したものである。

【０００７】また本発明は、前記磁気干渉抑制手段が非
磁性材料により形成された環状のスペーサからなり、こ
のスペーサの外径を前記外ヨークの開口端部内径よりも
小さく形成したものである。

【０００８】また本発明は、前記各外ヨークの開口端部
のうち少なくとも一方側の開口端部に他方側の開口端部
と溶接されて前記接合部を形成する突起部を形成したも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明によれば、カップ状の外ヨ
ークに励磁コイルと平板状の内ヨークとを内装して一対
の環状ヨークを設け、これら環状ヨークの内ヨーク間に
磁気干渉抑制手段（スペーサ）を介装して各外ヨークの
開口端部間に空間部を形成し、この空間部を隔てた状態
で各外ヨークの所望箇所を互いに溶接して接合部を形成
したことにより、各環状ヨークの磁気干渉を抑制しなが
ら溶接が容易となり、また磁気干渉抑制部材が非磁性材
料よりなる専用部材の場合、スペーサ材料の選択自由度
が向上する。すなわち、各環状ヨークの溶接接合が同材
料からなる各外ヨークを通じてなされるため、溶接接合
しやすく、この際、各環状ヨークは接合部を通じて部分
的に接触するが、接触面積が小さく磁気干渉による影響
は少ない。また磁気干渉抑制手段が外ヨークと溶接され
ないため、磁気干渉抑制手段が非磁性材料により形成さ
れた専用部材からなる場合、非磁性材料であれば適宜材
料を選択でき、材料選択の自由度が向上する。

【００１０】また本発明によれば、磁気干渉抑制手段が
非磁性材料により形成された環状のスペーサからなり、
このスペーサの外径を前記外ヨークの開口端部内径より
も小さく形成したことにより、各外ヨークの開口端部と
スペーサとの間にクリアランスが形成され、スペーサが
導電材からなる場合は、溶接電流の損失を抑制して溶接
が容易となり、またスペーサが合成樹脂などの非耐熱性
材料からなる場合は、溶接によるスペーサの損傷や劣化
が防止される。

【００１１】また本発明によれば、前記各外ヨークの開
口端部のうち少なくとも一方側の開口端部に他方側の開
口端部と溶接されて前記接合部を形成する突起部を形成
したことにより、接合部における各外ヨークどうしの接
触面積が減少し、そのぶん磁気干渉による影響を低減す
ることができると共に、溶接対象となる各外ヨークの開
口端部どうしが突起部により近くなるので溶接が容易と
なり、また突起部により溶接対象面積が減少し、これに
よっても溶接が容易となる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１実施例によるステッ
ピングモータの組付け状態を示す外観斜視図、図２はそ
の分解斜視図、図３は図１のＸーＸ線に沿った断面図で
あり、図１，図２において本実施例によるステッピング
モータは、概ね第１の励磁コイル10が巻装された環状ボ
ビン11を内部に収納するＳＥＣ，ＳＰＣ，パーマロイ等
の鉄系材料からなる環状ヨーク12と、第２の励磁コイル
13が巻装された環状ボビン14を内部に収納する同じくＳ
ＥＣ，ＳＰＣ，パーマロイ等の鉄系材料からなる環状の
第２の環状ヨーク15と、回転軸16が中心に固着されると
共に一定ピッチで複数の磁極が着磁されてなる永久磁石
からなるロータ17と、各環状ヨーク12，15間に介装され
る環状のスペーサ（磁気干渉抑制部材）18とから構成さ
れている。

【００１４】第１の環状ヨーク12は、略カップ状に形成
された第１の外ヨーク19と、この第１の外ヨーク19の開
口側内径よりもわずかに小さい外径を有する略平板状の
第１の内ヨーク20とからなり、これら外，内ヨーク19，
20は、外ヨーク19内に環状ボビン11を収納した状態で内
ヨーク20が外ヨーク19内の開口側に内装され、互いに密
着状態に配置される。

【００１５】また、外，内ヨーク19，20の中央には、環
状ボビン11の内周に向けて複数延設され、各々がマグネ
ットロータ17の外径よりもやや径大な環状の配列形状を
持って櫛歯型に組み合わされる複数の極歯21，22が形成
されている。

【００１６】第２の環状ヨーク15も第１の環状ヨーク12
と同様に、略カップ状に形成された第１の外ヨーク23
と、この第１の外ヨーク23の開口内径よりもわずかに小
さい外径を有する略平板状の第１の内ヨーク24とからな
り、これら外，内ヨーク23，24は、外ヨーク23内に環状
ボビン14を収納した状態で内ヨーク24が外ヨーク23内の
開口側に内装され、互いに密着状態に配置されるもの
で、またこれら外，内ヨーク23，24の中央には、環状ボ
ビン14に向けて複数延設され、各々がロータ17の外径よ
りもやや径大な環状の配列形状を持って櫛歯型に組み合
わされる複数の極歯25，26を備えている。

【００１７】これら各環状ヨーク12，15は、各外ヨーク
19，23の開口側が互いに向き合うと同時に各内ヨーク2
0，24が隣接するようにスペーサ18を介して積層配置さ
れ、その環状ヨーク12，15積層体の中心部に形成される
中空部27（図３参照）内にロータ17を収納し、ステータ
ヨーク12，15積層体を挾むように固定される一対の軸受
板28，29によりロータ17の回転軸16の両端を回転自在に
軸支して、各極歯21，22，25，26とロータ17の周面とを
所定間隔を持って対向させ、各極歯21，22，25，26に導
いた各励磁コイル10，13の励磁極と、ロータ17の磁極と
の磁気的な吸引，反発作用によりロータ17を正逆方向に
所定ピッチずつ回転させるものである。

【００１８】スペーサ18は、中央にマグネットロータ17
に対応した貫通孔30を備える環状平板型の導電性の非磁
性金属板（例えばＳＵＳ，ＡＬ）からなり、図３に示し
た各環状ヨーク12，15の積層状態において、各内ヨーク
20，24間に挟装され、互いに対向する各外ヨーク19，23
の開口端部19ａ，23ａ間に空間部31を形成するものであ
り、空間部31を隔てた状態で対向する外ヨーク19，23の
開口端部19ａ，23ａの所望箇所（この場合４カ所）が図
示しない溶接電極を当てることにより溶接されて、図
１，図３に示した接合部32を形成する。

【００１９】またスペーサ18の外径寸法Ｗ１は、各外ヨ
ーク19，23の開口端部19ａ，23ａの開口内径寸法Ｗ２よ
りも小さく形成されており、組み付け状態において、各
外ヨーク19，23の開口端部19ａ，23ａとスペーサ18との
間にクリアランスＲを形成しており、この場合クリアラ
ンスＲは、接合部32に対応した部分的な切欠きによって
も形成することができる。

【００２０】以上のように本実施例によれば、カップ状
の外ヨーク19，23に励磁コイル10，13と平板状の内ヨー
ク20，24とを内装して一対の環状ヨーク12，15を設け、
これら環状ヨーク12，15の各内ヨーク20，24間にスペー
サ18を介装して各外ヨーク19，23の開口端部19ａ，23ａ
の間に空間部31を形成し、この空間部31を隔てた状態で
各外ヨーク19，23の所望箇所を互いに溶接して接合部32
を形成したことにより、各環状ヨーク12，15の磁気干渉
を抑制しながら溶接を容易とすることができ、またスペ
ーサ18材料の選択自由度を向上させることができる。す
なわち、各環状ヨーク12，15の溶接接合が同材料からな
る各外ヨーク19，23を通じてなされるため、溶接接合し
やすく、この際、各環状ヨーク12，15は接合部32を通じ
て各外ヨーク19，23どうしが部分的に接触するが、接触
面積が小さく磁気干渉による影響を少なく抑制できる。
またスペーサ18が外ヨーク19，23と溶接されないため、
本実施例のように、磁気干渉抑制手段が非磁性材料によ
り形成された専用のスペーサ18からなる場合、非磁性材
料であれば適宜材料を選択でき、材料選択の自由度を向
上させることができ、本実施例のようにＳＵＳやＡＬ等
の金属材料のほか、例えばゴム系材料や合成樹脂材料に
よりスペーサ18を形成してもよい。

【００２１】なお、本実施例では、磁気干渉抑制手段と
して、スペーサ18を用いる場合を示したが、磁気干渉抑
制手段としては、スペーサ18のほか、例えば各環状ボビ
ン11，14のいずれか一方もしくは双方から内ヨーク20，
24を貫通して各内ヨーク20，24間及び外ヨーク間に空間
を形成する突出部、もしくは各内ヨーク20，24のいずれ
か一方もしくは双方に各内ヨーク20，24間及び外ヨーク
間に空間を形成する突出部を形成してもよい。

【００２２】また本実施例によれば、溶接前の状態にお
いて、各外ヨーク19，23の開口端部19ａ，23ａ間に形成
される空間部31の存在により、寸法誤差を吸収もしくは
調整してロータ17の回転軸17方向において各外，内ヨー
ク19，20，23，24の密着状態を良好に保ち、各環状ヨー
ク12，15による導磁効率を高めることができ、さらに空
間部31を隔てて対向する開口端部19ａ，23ａのうち所望
箇所を互いに溶接すればよいので、溶接箇所が限定され
ず溶接作業性がよいという効果もある。

【００２３】また本実施例によれば、スペーサ18の外径
寸法Ｗ１を外ヨーク19，23の開口端部19ａ，23ａの開口
内径寸法Ｗ２よりも小さく形成したことにより、接合部
32となる各外ヨーク19，23の開口端部19ａ，23ａとスペ
ーサ18との間にクリアランスＲが形成され、スペーサ18
が本実施例のように導電材からなる場合は、溶接電流の
損失を抑制して溶接をさらに容易とすることができ、ま
たスペーサ18がゴム系材料や合成樹脂材料等の非耐熱性
材料からなる場合は、溶接によるスペーサの損傷や劣化
を防止することができる。

【００２４】図４は本発明の第２実施例を示すステッピ
ングモータの正面図であり、（ａ）は溶接前、（ｂ）は
溶接後の状態をそれぞれ示している。すなわち本実施例
では、各外ヨーク19，23の開口端部19ａ，23ａ双方に一
定間隔で突起部33を形成し、これら突起部33は交互に等
間隔で配置され（図４（ａ））、それらの先端部が対応
する開口端部19ａ，23ａと溶接されて、接合部32を形成
しており（図４（ｂ））、その他の部分は前記第１実施
例と同様であるので詳しい説明は省略する。

【００２５】以上、詳述したように、本実施例によれ
ば、接合部32における各外ヨーク19，23どうしの接触面
積が減少し、そのぶん磁気干渉による影響を低減するこ
とができると共に、溶接対象となる各外ヨーク19，23の
開口端部19ａ，23ａどうしが突起部33により近くなるの
で溶接が容易となり、また突起部33により溶接対象面積
が減少し、これによっても溶接が容易となる。

【００２６】なお、本実施例では、各外ヨーク19，23の
開口端部19ａ，23ａ双方に一定間隔で突起部33を形成
し、これら突起部33を交互に等間隔で配置する場合を示
したが、いづれか一方の開口端部19ａ，23ａに設けても
よく、また双方の開口端部19ａ，23ａに形成した突起部
33どうしを互いにつき当て溶接してもよい。また、いず
れかの開口端部19ａ，23ａと接合される突起部33の突出
寸法、もしくは互いに接合される各突起部33の突出寸法
の和を空間部31の寸法よりも小さく形成して間隙を形成
すれば、この間隙により前記第１実施例のように寸法誤
差を吸収もしくは調整することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、環状に
巻回された第１，第２の励磁コイルと、これら各励磁コ
イルを収納する略カップ状の第１，第２の外ヨークとこ
れらの開口側に内装配置される略平板状の第１，第２の
内ヨークとからなる環状ヨークと、前記各外ヨークの開
口側を互いに対向させた状態で前記各環状ヨークを同心
的に積層することにより形成される中空部に回転自在に
軸支され前記各内，外ヨークを通じて導かれた前記各励
磁コイルの励磁極により回転する永久磁石からなるロー
タと、前記各環状ヨークの積層状態において前記各内ヨ
ーク間に位置して少なくとも前記各外ヨークの開口端部
間に空間部を形成させる磁気干渉抑制手段とからなり、
前記空間部を隔てた状態で前記各外ヨークの開口端部の
所望箇所を互いに溶接して接合部を形成したことによ
り、磁気干渉を抑制しながら、溶接が容易なステッピン
グモータを提供でき、また磁気干渉抑制手段が専用の非
磁性部材からなる場合は、非磁性部材形成材料の選択自
由度の高いステッピングモータを提供することができ
る。

【００２８】また、本発明は、前記磁気干渉抑制手段が
非磁性材料により形成された環状のスペーサからなり、
このスペーサの外径を前記外ヨークの開口端部内径より
も小さく形成したことにより、溶接電流の損失を抑制し
てさらに溶接を容易とすることができ、また溶接による
スペーサの損傷や劣化を防止することがでる。

【００２９】また、本発明は、前記各外ヨークの開口端
部のうち少なくとも一方側の開口端部に他方側の開口端
部と溶接されて前記接合部を形成する突起部を形成した
ことにより、接合部における各外ヨークどうしの接触面
積が減少し、そのぶん磁気干渉による影響を低減するこ
とができると共に溶接を容易とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るステッピングモータ
の組付け状態を示す外観斜視図である。

【図２】図１に示したステッピングモータの分解斜視図
である。

【図３】図１に示したステッピングモータのＸ−Ｘ線に
沿った要部断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るステッピングモータ
の正面図であり、（ａ）は溶接前の状態を示す正面図、
（ｂ）は溶接後の状態を示す正面図である。

【図５】従来例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

10 第１の励磁コイル 11 第１の環状ボビン 12 第１の環状ヨーク 13 第２の励磁コイル 14 第２の環状ボビン 15 第２の環状ヨーク 16 回転軸 17 マグネットロータ 18 スペーサ 19 第１の外ヨーク 20 第１の内ヨーク 21，22，25，26 極歯 23 第２の外ヨーク 24 第２の内ヨーク 27 中空部 28，29 軸受板 30 貫通孔 31 空間部 32 接合部 33 突起部 Ｒ クリアランス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状に巻回された第１，第２の励磁コイ
   ルと、これら各励磁コイルを収納する略カップ状の第
   １，第２の外ヨークとこれらの開口側に内装配置される
   略平板状の第１，第２の内ヨークとからなる環状ヨーク
   と、前記各外ヨークの開口側を互いに対向させた状態で
   前記各環状ヨークを同心的に積層することにより形成さ
   れる中空部に回転自在に軸支され前記各内，外ヨークを
   通じて導かれた前記各励磁コイルの励磁極により回転す
   る永久磁石からなるロータと、前記各環状ヨークの積層
   状態において前記各内ヨーク間に位置して少なくとも前
   記各外ヨークの開口端部間に空間部を形成させる磁気干
   渉抑制手段とからなり、前記空間部を隔てた状態で前記
   各外ヨークの開口端部の所望箇所を互いに溶接して接合
   部を形成したことを特徴とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記磁気干渉抑制手段が非磁性材料によ
   り形成された環状のスペーサからなり、このスペーサの
   外径を前記外ヨークの開口端部内径よりも小さく形成し
   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】 前記各外ヨークの開口端部のうち少なく
   とも一方側の開口端部に他方側の開口端部と溶接されて
   前記接合部を形成する突起部を形成したことを特徴とす
   る請求項１もしくは請求項２記載の記載のステッピング
   モータ。