JPH09252572A - ステッピングモータのステータ及びステータコア部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小径化と高トルク化とを両立させる。 【解決手段】 プレス加工にて形成される第１のステー
タコア部材５と第２のステータコア部材６にてステータ
コア３が形成され、各ステータコア部材５，６の各歯極
８，１４にて形成されるロータ孔１６の外周側に円環状
のコイル室１７が形成される。このとき、第１のステー
タコア部材５の内筒部１０、外側部１１及び外筒部１２
にて形成される拡張部にて、ロータ孔１６の周端から軸
線方向に張り出す拡大部３１がコイル室１７に形成され
る。このコイル室１７には、コイル室１７の形状に合わ
せて形成されるボビン１８に巻回された励磁コイル４が
収容される。

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（Permanent
Magnet）型ステッピングモータのステータ及びステータ
コアに係り、特にクローポール型ステッピングモータの
ステータ及びステータコア部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のクローポール側のステッ
ピングモータ５０を示す。このステッピングモータ５０
の各ステータ５１のステータコア５２は、図１１に示す
ように、プレス用板材にてカップ形状にプレス成形され
た第１のステータコア部材５３と、同じく板状にプレス
成形された第２のステータコア部材５４とが各外周端５
３ａ，５４ａ同士で接合されて形成されている。第１の
ステータコア部材５３にはロータ５５が挿通される中心
孔５６が形成され、この中心孔５６の周端には複数個の
歯極５７が軸線方向に延びるように一体的に形成されて
いる。第２ステータコア部材５４にも中心孔５８が形成
され、この中心孔５８の周端には軸線方向に延びる複数
個の歯極５９が一体的に形成されている。

【０００３】前記第１のステータコア部材５３の各歯極
５７は、プレス打ち抜き加工される中心孔５６を形成し
ていた部分にて形成される。従って、各歯極５７の長さ
は、中心孔５６の内径にて決定されている。同様に、第
２のステータコア部材５４の各歯極５９の長さは、中心
孔５８の内径にて決定されている。

【０００４】図１２に示すように、第１のステータコア
部材５３と第２のステータコア部材５４を接合すると、
各ステータコア部材５３，５４の各歯極５７，５９にて
ロータ５５が挿通されるロータ孔６０が形成される。
又、ステータコア５２の内部には、ロータ孔６０の外周
側６０ａに相対するようにコイル室６１が形成される。
このコイル室６１には、円筒状の励磁コイル６２が収容
される。このようなステータ５１を２個合体することに
より２相からなるモータ全体のステータを構成してい
る。

【０００５】従って、この各ステータ５１においては、
励磁コイル６２の巻線断面積の中心軸線方向の長さは各
歯極５６，５８の長さにて制約され、同じく径方向の長
さはロータ孔外周面６０ａとステータ外筒部５３ａとの
距離にて制約される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッピン
グモータ５０には、ステータ５１の外径が制約される一
方で高トルク化が要求されるものがある。トルクを大き
くするには、励磁コイル６２の巻線断面積を大きくし
て、ロータ５４に作用させる磁界を強くする方法が一般
的である。従って、この場合には、励磁コイル６２を中
心軸線方向に大きくすることにより、ステータ５１の外
径を大きくすることなく大きな巻線断面積を得るように
することが考えられる。

【０００７】ところが、中心軸線方向に巻線断面積を制
限する各歯極５７，５９の長さは、中心孔５６，５８の
内径にて決定されるが、その中心孔５６，５８の内径は
ロータ５５の外径から決定される。しかも、ロータ５５
は慣性モーメントが小さくなるように設計されるため、
その外径が小さくなっている。

【０００８】従って、励磁コイル６２の巻線断面積を中
心軸線方向に大きくすることができないため、ステータ
５１の外径が制約された状態ではトルクの向上を図るこ
とはできなかった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、少径化と高トルク化
とを両立させることができるステッピングモータのステ
ータ、及び、同ステータを構成するステータコア部材を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、中心部に形成される中心
孔の周端からは複数の歯極が延出形成される一対のステ
ータコア部材をその外周端同士で接合してステータコア
を形成し、同ステータコアの内部には前記一対のステー
タコア部材の各歯極にて形成されるロータ孔の外周側に
相対する円環状のコイル室を形成したステッピングモー
タのステータにおいて、前記コイル室には、前記ロータ
孔の周端からロータ孔の中心軸線方向に張り出すように
形成される拡大部を設けた。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、拡大部は、ロータ孔の中心軸線から径
方向に離れるほど同中心軸線方向に拡開するように形成
される拡開部と、同拡開部の外周側から径方向に延出さ
れるように形成され、コイル室の外周側に連絡される連
絡部からなるものとした。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、拡大部は、前記一対のステータコア部
材の少なくとも一方において、その中心孔の中心軸線方
向に延びるように形成される内筒部にて形成され、同内
筒部には、ロータを支持する軸受部材を嵌入した。

【００１３】請求項４に記載の発明は、中心部に形成さ
れる中心孔の周端からその中心軸線方向に延出形成され
る複数の歯極と、各歯極の基端から径方向に拡がるよう
に形成されるコイル室形成部とからなるステッピングモ
ータのステータコア部材において、前記コイル室形成部
には、前記各歯極の端部から前記中心孔の中心軸線方向
に張り出すように形成される拡張部を設けた。

【００１４】従って、請求項１に記載の発明によれば、
一対のステータコア部材にてステータコアが形成され、
ステータコアの内部には各ステータコア部材の各歯極に
て形成されるロータ孔の外周側に相対する円環状のコイ
ル室が形成される。このとき、コイル室において、ロー
タ孔の周端からその中心軸線方向に張り出すように形成
される拡大部にて、コイル室に収容する励磁コイルの巻
線断面積が軸線方向に拡大される。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、拡開部では中心軸線から
径方向に離れるほどコイルワイヤを巻回する外周面積が
中心軸線方向に拡開し、連絡部ではその拡開した外周面
積がコイル室の外周側まで延長される。その結果、拡開
部には連絡部を介して中心軸線方向に次第に拡がるよう
にコイルワイヤが巻回される。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、周端に複数の歯極が形成
される中心孔とともに形成される内筒部にてロータを支
持する軸受部材が位置決めされる。その結果、各歯極に
て形成されるロータ孔の中心軸線と、軸受部材の中心軸
線とが高い精度で一致する。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、コイル室
形成部にて、中心孔の周端に形成される複数の歯極の外
周側に相対するコイル室が形成される。このとき、コイ
ル室形成部には、各歯極の端部から中心孔の中心軸線方
向に張り出すように拡張部が形成されているため、この
拡張部にて中心孔の周端から中心軸線方向に張り出すよ
うにコイル室が形成される。その結果、励磁コイルの巻
線断面積を中心軸線方向に拡大することが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図４に従って説明する。

【００１９】図４は、ステッピングモータ１を示してい
る。このステッピングモータ１は、一対のステータ２及
び図示しないロータとから構成されている。図３は、一
方のステータ２を分解した状態を示している。ステータ
２は、ステータコア３と励磁コイル４にて構成されてい
る。ステータコア３は、第１のステータコア部材５及び
第２のステータコア部材６とから構成されている。各ス
テータコア部材５，６は、プレス用板材のプレス成形に
て形成されている。

【００２０】図２に示すように、第１のステータコア部
材５は、その中央部に中心孔７が形成され、この中心孔
７の周端には複数の歯極８が形成されている。各歯極８
の基端からは、径方向に拡がるように内側部９が形成さ
れ、この内側部９の外周端からは中心孔７の中心軸線方
向に延びる内筒部１０が形成されている。この内筒部１
０の外周端からは、径方向に拡がるように第１の外側部
１１が形成されている。この第１の外側部１１の外周端
からは、各歯極８の先端方向に延びるように外筒部１２
が形成されている。本実施の形態では、内側部９、内筒
部１０、外側部１１及び外筒部１２にてコイル室形成部
が構成され、その内、内筒部１０、外側部１１及び外筒
部１２にて拡張部３０が構成されている。従って、コイ
ル室形成部は、各歯極８の基端から径方向に拡がるよう
に形成されている。又、拡張部３０は、各歯極８の基端
から中心孔７の中心軸線方向に張り出すように形成され
ている。

【００２１】前記第２のステータコア部材６は、その中
央部に中心孔１３が形成され、この中心孔１３の周端に
は複数の歯極１４が形成されている。各歯極１４の基端
からは、径方向に拡がるようにコイル室形成部としての
第２の外側部１５が形成されている。本実施の形態で
は、第１のステータコア部材５及び第２のステータコア
部材６にて一対のステータコア部材が構成されている。

【００２２】図１に示すように、第１のステータコア部
材５と第２のステータコア部材６とは、各外周端５ａ，
６ａ（図２に図示）同士を接合することにより合体され
てステータコア３が形成されている。このとき、各ステ
ータコア部材５，６の各歯極８，１４が交互に配置され
る。そして、両ステータコア部材５，６の各歯極８，１
４にて、ロータが収容されるロータ孔１６が形成され
る。

【００２３】従って、ステータコア３の内部には、ロー
タ孔１６の外周側１６ａに相対する円環状のコイル室１
７が形成される。このとき、コイル室１７には、前記拡
張部３０にて、ロータ孔１６の周端から中心軸線方向に
張り出すように拡大部３１が形成される。

【００２４】励磁コイル４は、前記コイル室１７に隙間
が形成されない状態で収容されるように、コイル室１７
に合った形状のボビン１８にコイルワイヤ１９を巻回し
て形成されている。励磁コイル４がコイル室１７に収容
されると、励磁コイル４の内周面４ａがロータ孔１６の
外周側１６ａに相対する。

【００２５】又、もう一方のステータ２も同様に構成さ
れ、各第２のステータコア部材６の第２の外側部６同士
が当接するように合体される。次に、以上のように構成
されたステッピングモータのステータの作用について説
明する。

【００２６】第１のステータコア部材５と第２のステー
タコア部材６にて形成されるコイル室１７には、拡張部
３０にてロータ孔１６の周端から中心軸線方向に張り出
すように形成される拡大部３１が形成される。従って、
コイル室１７に収容される励磁コイル４の巻線断面積が
中心軸線方向に拡大される。

【００２７】以上詳述したように、本実施の形態のステ
ッピングモータのステータによれば、以下の効果を得る
ことができる。 （ａ） 第１のステータコア部材５及び第２のステータ
コア部材６にて、各歯極８，１４にて形成されるロータ
孔１６の外周側１６ａに相対するように形成されるコイ
ル室１７を有するステータコア３を形成する。このと
き、第１のステータコア部材３に設けた拡張部３０に
て、コイル室１７にロータ孔１６の周端から中心軸線方
向に張り出すように形成される拡大部３１を形成するよ
うにした。従って、コイル室１７の形状に合わせて形成
される励磁コイル４の巻線断面積を中心軸線方向に拡大
することができる。その結果、ステータ２の外径を大き
くすることなく励磁コイル４の巻線断面積を大きくする
ことができるため、ステッピングモータ１の小径化と高
トルク化を図ることができる。特に、ステータ２の外径
を大きくすることができず、高トルクが求められるステ
ッピングモータ１には有効である。

【００２８】（ｂ） 拡大部３１にてコイル室１７を中
心軸線方向に拡大することにより、従来例のように励磁
コイル４をロータ孔１６の外周側１６ａにのみ設ける場
合に比較して、巻数が等しい場合のコイルワイヤ１９の
平均巻径を小さくすることができる。つまり、励磁コイ
ル４を形成するコイルワイヤ１９全体の長さを短くする
ことができる。従って、コイルワイヤ１９全体の抵抗を
小さくすることができる。その結果、励磁コイル４に流
す励磁電流の値を大きくすることができるため、ロータ
に印加する磁界の値を大きくすることができる。ゆえ
に、上記（ａ）の効果に加えて、ステッピングモータの
高トルク化を図ることができる。

【００２９】〔第２の実施の形態〕次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態を図５〜図７に従って説明す
る。尚、本実施の形態のステッピングモータ１は、前記
第１の実施の形態のステッピングモータ１において、第
１のステータコア部材５、第２のステータコア部材６及
び励磁コイル４の形状を変更したことが第１の実施の形
態と異なる。従って、同一の構成についてはその符号を
同じにして説明を省略する。

【００３０】図６，７に示すように、第１のステータコ
ア部材５の中央部に中心孔７が形成され、この中心孔７
の周端には複数の歯極８が形成されている。各歯極８の
基端からは、径方向に拡がるように外側部２１が形成さ
れ、この外側部２１の外周端からは中心軸線方向に各歯
極８の先端側に延びるように外筒部２２が形成されてい
る。この外筒部２２は、その外周端５ａが各歯極８の先
端を越えて延出されている。本実施の形態では、外側部
２１及び外筒部２２にてコイル室形成部が形成され、外
筒部２２にて拡張部３２が形成されている。

【００３１】前記第２のステータコア部材６の中央部に
は中心孔１３が形成され、この中心孔１３の周端には複
数の歯極１４が形成されている。各歯極１４の基端から
は、その先端側と反対の方向に、かつ、外周方向に拡が
るように斜状部２３が形成されている。この斜状部２３
の外周端からは、径方向に拡がるように外側部２４が形
成されている。本実施の形態では、斜状部２３及び外側
部２４にてコイル室形成部及び拡張部３３が形成されて
いる。このコイル室形成部及び拡張部３３は、各歯極１
４の基端から径方向に拡がるように形成され、又、各歯
極１４の基端から中心孔１３の中心軸線方向に張り出す
ように形成されている。

【００３２】図５に示すように、第１のステータコア部
材５と第２のステータコア部材６とは、各外周端５ａ，
６ａ同士を接合することにより合体され、両ステータコ
ア部材５，６の各歯極８，１４にてロータ孔１６が形成
されている。ステータコア３の内部に形成される円環状
のコイル室１７には、前記拡張部３２，３３にてロータ
孔１６の周端から中心軸線方向に張り出すように拡大部
３４が形成されている。

【００３３】又、拡大部３４の内、斜状部２３にて形成
されるコイル室部分にて拡開部３５が形成され、外側部
２４にて形成されるコイル室部分にて連絡部３６が形成
されている。拡開部３５は、ロータ孔１６の中心軸線か
ら径方向に離れるほど同中心軸線方向に拡開するように
形成される。又、連絡部３６は、前記拡開部３５の外周
側から径方向に延出されるように形成され、コイル室１
７の外周側に連絡される。

【００３４】励磁コイル４は、前記コイル室１７の形状
に合った形状に形成されたボビン１８にコイルワイヤ１
９を巻回して形成されている。次に、以上のように構成
されたステッピングモータのステータの作用について説
明する。

【００３５】第１のステータコア部材５と第２のステー
タコア部材６にて形成されるコイル室１７には、拡張部
３２，３３にてロータ孔１６の周端から中心軸線方向に
張り出すように拡大部３４が形成される。従って、コイ
ル室１７に収容される励磁コイル４の巻線断面積が軸線
方向に拡大される。

【００３６】又、拡大部３４は、拡開部３５と拡開部３
５に連続する連絡部３６とから構成される。そして、拡
開部３５では、中心軸線から径方向に離れるほどコイル
ワイヤ１９を巻回する外周面積が中心軸線方向に拡開
し、連絡部３６ではその拡開した外周面積がコイル室１
７の外周側まで延長される。その結果、拡開部３５に収
容されるボビン１８の部分には、連絡部３６に収容され
るボビン１８の部分を介して中心軸線方向に次第に拡が
るようにコイルワイヤ１９が巻回される。

【００３７】以上詳述したように、本実施の形態のステ
ッピングモータのステータによれば、第１の実施の形態
の（ａ），（ｂ）に記載の効果の他に、以下の効果を得
ることができる。

【００３８】（ａ） 第２のステータコア部材６に設け
た斜状部２３と外側部２４にて形成されるコイル室１７
の拡大部３４に、ロータ孔１６の中心軸線から径方向に
離れるほど同中心軸線方向に拡開する拡開部３５と、同
拡開部３５の外周面から径方向に延出され、コイル室１
７の外周側に連絡される連絡部３６を形成した。従っ
て、コイル室１７の形状に合わせて形成されるボビン１
８の拡大部３４に収容される部分へのコイルワイヤ１９
の巻回を容易に行うことができる。

【００３９】〔第３の実施の形態〕次に、本発明を具体
化した第３の実施の形態を図８に従って説明する。尚、
本実施の形態のステッピングモータ１は、前記第１の実
施の形態のステッピングモータ１において焼結軸受２５
を設けたことのみが第１の実施の形態と異なる。

【００４０】図８に示すように、第１のステータコア部
材５において、拡大部３１を形成する内筒部１０には、
図示しないロータを支持する焼結軸受２５が嵌入されて
いる。

【００４１】さて、本実施の形態のステッピングモータ
１によれば、中心孔７に形成される各歯極８とともに形
成される内筒部１０にて焼結軸受２５が保持される。そ
の結果、焼結軸受２５にて支持されるロータの中心軸線
が、ロータ孔１６の中心軸線に良く一致する。

【００４２】従って、本実施の形態のステッピングモー
タのステータによれば、第１の実施の形態の（ａ），
（ｂ）に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることが
できる。

【００４３】（ａ） 各歯極８が形成される中心孔７と
ともに形成される内筒部１０にロータを支持する焼結軸
受２５を嵌入したので、ロータ孔１６の中心軸線と焼結
軸受２５の中心軸線とが良く一致する。その結果、ロー
タが各歯極８に対して高い精度で位置決めされる。

【００４４】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 第２の実施の形態では、外筒部２２を持たない
第２のステータコア部材６に斜状部２３を設けたが、図
９に示すように、外筒部１２を備えた第１のステータコ
ア部材５に斜状部２６を設けてもよい。この構成によっ
ても、拡張部３７に収容されるボビン１８の部分へ、コ
イルワイヤ１９を容易に巻回することができる。

【００４５】又、第１のステータコア部材５及び第２の
ステータコア部材６の両方に、斜状部２３，２６を設け
てもよい。この場合、巻線断面積を一層大きくすること
ができるとともに、コイルワイヤ１９の巻回を一層容易
にすることができる。

【００４６】（２） 第３の実施の形態で、焼結軸受２
５の代わりにベアリングを嵌入してもよい。この場合で
も、ロータを各歯極８，１４に対して高い精度で位置決
めすることができる。

【００４７】前記実施の形態から把握できる請求項以外
の技術的思想について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） 請求項１又は請求項２に記載のステッピングモ
ータのステータからなるステッピングモータ。このよう
な構成によれば、外径が小さくかつ高トルクのステッピ
ングモータとすることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、小径化と高トルク化とを両立させること
ができる。

【００４９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、励磁コイルの巻回を容易
にすることができる。請求項３に記載の発明によれば、
請求項１に記載の発明の効果に加えて、ステータに対し
てロータを高精度で位置決めすることができる。

【００５０】請求項４に記載の発明によれば、励磁コイ
ルの巻線断面積を中心軸線方向に拡大することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のステッピングモータの断
面図。

【図２】 同じく分解断面図。

【図３】 同じく分解斜視図。

【図４】 同じく斜視図。

【図５】 第２の実施の形態のステッピングモータの断
面図。

【図６】 同じく分解断面図。

【図７】 同じく分解斜視図。

【図８】 第３の実施の形態のステッピングモータの分
解断面図。

【図９】 別例のステッピングモータの分解断面図。

【図１０】 従来例のステッピングモータの正面図。

【図１１】 同じく分解斜視図。

【図１２】 同じく断面図。

【符号の説明】

３…ステータコア、４…励磁コイル、５…ステータコア
部材としての第１のステータコア部材、５ａ，６ａ…外
周端、６…ステータコア部材としての第２のステータコ
ア部材、７，１３…中心孔、８，１４…歯極、９…コイ
ル室形成部としての内側部、１０…コイル室形成部及び
拡張部としての内筒部、１１…同じく第１の外側部、１
２…同じく外筒部、１５…コイル形成部としての第２の
外側部、１６…ロータ孔、１７…コイル室、２１…コイ
ル室形成部としての外側部、２２…コイル室形成部及び
拡張部としての外筒部、２３…コイル室形成部及び拡張
部としての斜状部、２４…同じく外側部、２５…軸受部
材としての焼結軸受、３０…拡張部、３１…拡大部、３
２…拡張部、３３…拡張部、３４…拡大部、３５……拡
開部、３６…連絡部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部に形成される中心孔の周端から複
   数の歯極が前記中心孔の中心軸線方向に延出形成される
   一対のステータコア部材をその外周端同士で接合してス
   テータコアを形成し、同ステータコアの内部には前記一
   対のステータコア部材の各歯極にて形成されるロータ孔
   の外周側に相対する円環状のコイル室を形成し、前記コ
   イル室には同コイル室の形状に形成される励磁コイルを
   収容したステッピングモータのステータにおいて、 前記コイル室には、前記ロータ孔の周端からロータ孔の
   中心軸線方向に張り出すように形成される拡大部を設け
   たステッピングモータのステータ。
2. 【請求項２】 拡大部は、ロータ孔の中心軸線から径方
   向に離れるほど同中心軸線方向に拡開するように形成さ
   れる拡開部と、同拡開部の外周側から径方向に延出され
   るように形成され、コイル室の外周側に連絡される連絡
   部からなる請求項１に記載のステッピングモータのステ
   ータ。
3. 【請求項３】 拡大部は、前記一対のステータコア部材
   の少なくとも一方において、その中心孔の中心軸線方向
   に延びるように形成される内筒部にて形成され、同内筒
   部には、ロータを支持する軸受部材を嵌入した請求項１
   に記載のステッピングモータのステータ。
4. 【請求項４】 中心部に形成される中心孔の周端からそ
   の中心軸線方向に延出形成される複数の歯極と、各歯極
   の基端から径方向に拡がるように形成されるコイル室形
   成部とからなるステッピングモータのステータコア部材
   において、前記コイル室形成部には、前記各歯極の端部
   から前記中心孔の中心軸線方向に張り出すように形成さ
   れる拡張部を設けたステッピングモータのステータコア
   部材。