JPH09322517A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 一方側のステータの環状ボビンの巻線領域に
端子を固定することで各ステータにおける発生磁界がア
ンバランスとなる場合であっても、ロータを円滑に駆動
することができるステッピングモータを提供する。 【解決手段】 第１，第２のステータ１，２を構成し、
第２のステータ２の第２の環状ボビン２０の巻線領域に
は、各励磁コイル７，８に信号供給を行う端子９を埋設
固定し、これら各ステータ１，２を開口部４１が形成さ
れた磁性材料からなるカップ状の収納部材４に収納して
ステータ１，２の同心的積層体を形成し、この積層体の
互いに連通する各巻線部１２，２２内よりなる中空部Ｓ
に永久磁石３１からなるロータ３を収納して回転自在に
軸支し、収納部材４の開口部４１を磁性材料からなる蓋
部材５で閉塞してなり、第１のステータ１を収納部材４
の開口部４１側に配置すると共に第２のステータ２を収
納部材４の底壁部４４側に配置した。

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
として用いられる正逆回転が可能な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）、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組の環状ヨークとを組み合わせて２つのス
テータを構成し、これら各ステータを同心的に積層して
その積層体の中空部に回転軸を有する永久磁石よりなる
ロータを内装してなり、各励磁コイルを同時もしくは交
互に励磁し、その励磁極を環状ヨークを通じてロータの
対向面に導いてロータを正逆方向に回転制御するもの
で、各励磁コイルへの信号供給は、通常、環状ボビンに
固定された端子を通じてなされる。この端子は、例えば
特開平5-207725号公報に開示されているように、環状ボ
ビンの励磁コイルが巻線されない外周部に突設された端
子取付部に固定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
に環状ボビンの外周部に専用の端子取付部を突設する
と、端子取付部が周囲に突出するぶん、ステッピングモ
ータが大型化するので、励磁コイルの巻線領域となる環
状ボビン箇所に、インサート成形や圧入等により端子を
固定することが考えられるが、このように励磁コイルの
巻線領域に端子を固定するには、巻線領域の肉厚を厚く
する必要があり、大型化を避けるために環状ボビンの外
形を変えず巻線領域に端子を固定しようとすると、励磁
コイルの巻線容積が小さくなり、各ステータのうち一方
側のステータに端子を集中して固定する場合は、端子を
有する側のステータは励磁コイルの発生磁界が弱く、こ
れに比べ端子を有さない側のステータは、励磁コイルの
発生磁界が強くなり、従って各励磁コイルの発生磁界が
アンバランスとなり、ロータを円滑に駆動することが難
しくなるという問題がある。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、一方側のステータの環状ボビンの巻線
領域に端子を固定することで各ステータにおける発生磁
界がアンバランスとなる場合であっても、ロータを円滑
に駆動することができる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、両端が開口する円筒状の巻線部に第１の励磁
コイルを巻装する第１の環状ボビンとこの第１の環状ボ
ビンの前記巻線部内周に前記第１の励磁コイルの磁路を
導く一対の第１の環状ヨークとで構成される第１のステ
ータと、両端が開口する円筒状の巻線部に第２の励磁コ
イルを巻装すると共に前記第２の励磁コイルが巻線され
る位置に前記第１，第２の励磁コイルに信号供給を行う
端子を埋設固定してなる第２の環状ボビンとこの第２の
励磁コイルの巻線部内周に前記第２の励磁コイルの磁路
を導く一対の第２の環状ヨークとで構成される第２のス
テータと、これら第１，第２のステータを同心的且つ積
層状態に収納する一側が開口した磁性材料からなるカッ
プ状の収納部材と、この収納部材を通じて前記ステータ
を積層することにより互いに連通する前記各環状ボビン
の巻線部内に形成される中空部に回転自在に収納配置さ
れると共に前記各環状ヨークにて導かれた前記各励磁コ
イルの磁路により回転する永久磁石からなるロータと、
前記収納ケースの開口部を塞ぐ磁性材料からなる蓋部材
とを備えてなり、前記第１のステータが前記収納部材の
開口側に収納配置され、且つ前記第２のステータが前記
収納部材の閉塞側に収納配置されていることを特徴とす
る。

【０００７】また本発明は前記第２の励磁コイルの線径
よりも前記第１の励磁コイルの線径を大きくしたことを
特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を実施例の符号
を参照して説明すると、第１，第２の環状ボビン１０，
２０の各巻線部１２，２２に第１，第２の励磁コイル
７，８を巻装し、これら各環状ボビン１０，２０を各々
外，内ヨーク１５，２５，１６，２６からなる第１，第
２の環状ヨーク１１，２１間に挟装して第１，第２の励
磁コイル７，８の磁路を各巻線部１２，２２の内周に導
く第１，第２のステータ１，２を構成し、この際、第２
のステータ２の第２の環状ボビン２０の巻線領域には、
各励磁コイル７，８に信号供給を行う端子９を埋設固定
し、これら各ステータ１，２を開口部４１が形成された
磁性材料からなるカップ状の収納部材４に収納してステ
ータ１，２の同心的積層体を形成し、この積層体の互い
に連通する各巻線部１２，２２内よりなる中空部Ｓに永
久磁石３１からなるロータ３を収納して回転自在に軸支
し、収納部材４の開口部４１を磁性材料からなる蓋部材
５で閉塞してなり、第１のステータ１を収納部材４の開
口部４１側に配置すると共に第２のステータ２を収納部
材４の底壁部（閉塞部）４４側に配置したことにより、
第２のステータ２の第２の環状ボビン２０の巻線領域に
端子９を固定することで第１，第２のステータ１，２に
おける発生磁界が異なる場合であっても、ロータ３の回
転動作を円滑なものとすることができる。

【０００９】すなわち、巻線領域に端子９が埋設固定さ
れることにより巻線容積が小さく発生磁界の弱い第２の
環状ボビン２０を有する第２のステータ２が、磁気回路
効率の高い収納部材４の底壁部（閉塞部）４４側に収納
配置され、一方、巻線領域に端子９が埋設されないこと
により巻線容積が大きく発生磁界の強い第１の環状ボビ
ン１０を有する第１のステータ１が、磁気回路効率の低
い収納部材４の開口部４１側に収納配置されるので、各
ステータ１，２における発生磁界のアンバランスが相殺
され、ロータ３を円滑に駆動することができる。

【００１０】またこの際、各ステータ１，２の環状ボビ
ン１０，２０に巻線される各励磁コイル７，８のうち、
第２のステータ２の第２の励磁コイル８の線径よりも第
１のステータ１の第１の励磁コイル７の線径を大きく設
定すれば、収納部材４内の磁気回路効率の低い開口部４
１側に収納配置される第１の励磁コイル７の発生磁界を
さらに強めることができる。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は、本発明の第１実施例によるステッ
ピングモータの分解斜視図、図２は図１の組付け状態を
示す断面図、図３は後述する収納部材を断面で示した正
面図であり、本実施例によるステッピングモータは、図
１に示すように、同図中、上側に位置する第１のステー
タ１と、これと略同様の構造を有してその下側に位置す
る第２のステータ２と、これら各ステータ１，２内に配
置されるロータ３と、このロータ３及び各ステータ１，
２を収納する収納部材４と、この収納部材４の前方に配
置される蓋部材５とからなり、図２に示すように図示し
ないモータ駆動回路等を搭載したプリント基板６上に載
置固定される。

【００１３】第１のステータ１は、第１の励磁コイル７
を巻装した合成樹脂製の第１の環状ボビン１０と、ＳＥ
Ｃ，ＳＰＣ，パーマロイ等の鉄系材料により形成された
第１の環状ヨーク１１とを備えている。

【００１４】第１の環状ボビン１０は、両端が開口する
円筒状の巻線部１２と、この巻線部１２の開口側両端で
周方向に突出するフランジ状の一対の巻線ガイド部１
３，１４とを備えている。

【００１５】第１の環状ヨーク１１は、第１の環状ボビ
ン１０の巻線ガイド部１３，１４を挟んで互いに対向配
置される各々が平板状の外ヨーク１５と内ヨーク１６と
からなり、これら外，内ヨーク１５，１６には、第１の
環状ボビン１１の巻線部１２内周に延設され互いに櫛歯
状に組み合わされる複数の極歯１７，１８が形成されて
いる。

【００１６】第２のステータ２は、第２の励磁コイル８
を巻装した合成樹脂製の第２の環状ボビン２０と、ＳＥ
Ｃ，ＳＰＣ，パーマロイ等の鉄系材料により形成された
第２の環状ヨーク２１とを備えている。

【００１７】第２の環状ボビン２０は、両端が開口する
円筒状の巻線部２２と、この巻線部２２の開口側両端で
周方向に突出するフランジ状の一対の巻線ガイド部２
３，２４とを備えると共に、第１，第２の励磁コイル
７，８の末端部７ａ，８ａと電気接続される複数の端子
９を有し、これら端子９は、図２に詳しく示すように、
Ｌ字状を呈し、巻線ガイド２３と巻線部２２を含む巻線
領域にインサート成形により埋設固定されている。

【００１８】第２の環状ヨーク２１は、第２の環状ボビ
ン２０の巻線ガイド部２３，２４を挟んで互いに対向配
置される各々が平板状の外ヨーク２５と内ヨーク２６と
からなり、これら外，内ヨーク２５，２６には、第２の
環状ボビン２０の巻線部２２内周に延設され互いに櫛歯
状に組み合わされる複数の極歯２７，２８が形成されて
いる。

【００１９】ロータ３は、周面に複数の磁極がＮ，Ｓ交
互に一定ピッチで着磁された永久磁石３１と、この永久
磁石３１の中心に固着された回転軸３２を備えている。

【００２０】収納部材４は、前方に開口部４１を有する
カップ状の磁性材料よりなり、その周壁部４２には、第
２の環状ボビン２０の巻線ガイド部２３より突出する端
子９に対応する切欠部４３が形成されると共に、その底
壁部（閉塞部）４４には、ロータ３の回転軸３２の一端
を軸支する軸受部４５（図２参照）が固定されている。

【００２１】蓋部材５は、収納部材４の開口部４１を閉
塞する磁性材料よりなり、その中央部には、ロータ３の
回転軸３２の他端を軸支する軸受部５１が固定されてい
る。

【００２２】つぎに本実施例によるステッピングモータ
の組み付け例を説明すると、収納部材４の内部に、外ヨ
ーク２５，第２の環状ボビン２０，内ヨーク２６，内ヨ
ーク１６，第１の環状ボビン１０，外ヨーク１５を順次
積層状態に収納すると共に第１の励磁コイル７の末端部
７ａを端子９に電気接続して、収納部材４の底壁部４４
側に位置する第２のステータ２と、その開口部４１側に
位置する第１のステータ１とからなる同心的積層体を設
ける。つぎに、各ステータ１，２の積層体内において互
いに連通する各環状ボビン１０，２０の巻線部１２，２
２内にて形成される中空部Ｓに、ロータ３を収納し、こ
のロータ３の回転軸３２の一端を収納部材４の軸受部４
５で軸受けする。つぎに、収納部材４の開口部４１に蓋
部材５を装着してその開口部４１を閉塞し、且つ収納部
材４の軸受部５１にロータ３の回転軸３２の他端を軸支
して完成である。

【００２３】このように構成されたステッピングモータ
は、図２に示すように、プリント基板６上に載置され、
端子９の、回転軸３２の軸方向に突出する先端部分がプ
リント基板６に半田付け接続され、これによりプリント
基板６に搭載された図示しない駆動回路と第１，第２の
励磁コイル７，８との電気的な通電が果たされる。そし
て端子９を通じた各励磁コイル７，８への信号供給によ
り、各励磁コイル７，８を励磁し、その磁路を各環状ヨ
ーク１１，２１の各極歯１７，１８，２７，２８に導
き、各極歯１７，１８，２７，２８に形成される励磁極
とロータ３の永久磁石３１の磁極との磁気的吸引作用も
しくは磁気的反発作用によりロータ３を所定ピッチずつ
回転させるものである。

【００２４】ここで、収納部材４中にて互いに積層され
た各ステータ１，２に注目すると、図２中、下側に位置
する第２のステータ２の第２の環状ボビン２０は、端子
９をインサート成形により埋設固定するために、第１の
環状ボビン１０に比して厚肉に形成されており、第２の
環状ボビン２０における第２の励磁コイル８の巻線容積
は、第１の環状ボビン１０における第１の励磁コイル７
の巻線容積に比して小さくなっている。従って第２の励
磁コイル８による発生磁界は、第１の励磁コイルによる
発生磁界よりも小さくなり、各ステータ１，２における
発生磁界がアンバランスとなり、ロータ３の円滑な回転
動作を妨げる原因となる。

【００２５】しかしながら、本実施例では、発生磁界の
弱い第２の環状ボビン２０を有する第２のステータ２
を、収納部材４の底壁部４４側に配置し、一方、発生磁
界の強い第１の環状ボビン１０を有する第１のステータ
１を、収納部材４の開口部４１側に配置したので、ロー
タを円滑に駆動することができる。

【００２６】すなわち、図３示すように、第２のステー
タ２の場合、励磁コイル８による磁路は、外ヨーク２５
を基準にしたとき、外ヨーク２５→収納部材４の底壁部
４４→周壁部４２→内ヨーク２６→周壁部４２→底壁部
４４（→外ヨーク２５）を通る磁気回路を構成し、第１
のステータ１の場合も同様に、励磁コイル７による磁路
は、外ヨーク２５を基準としたとき、外ヨーク１５→蓋
部材５→収納部材４の周壁部４２→内ヨーク１６→周壁
部４２→蓋部材５（→外ヨーク１５）を通る磁気回路を
構成するが、両者を比較した場合、第２のステータ２側
は、収納部材４の周壁部４２と底壁部４４とは連続して
おり、一方、第１のステータ１側は収納部材４の周壁部
４２と蓋部材５との間にギャップＧが存在しており、こ
のギャップＧの存在により第１のステータ１側は、磁気
抵抗が高く、従って第２のステータ２側に比べて磁気回
路効率が低くなる。そこで、発生磁界の弱い第２の環状
ボビン２０を有する第２のステータ２を、磁気回路効率
の高い収納部材４の底壁部４４側に配置し、一方、発生
磁界の強い第１の環状ボビン１０を有する第１のステー
タ１を、磁気回路効率の低い収納部材４の開口部４１側
に配置したので、各ステータ１，２における発生磁界の
アンバランスが相殺され、ロータを円滑に駆動すること
ができる。

【００２７】また本実施例では、このような構成を採用
しても依然として第２のステータ２側の発生磁界が若干
強かったため、さらに第２の励磁コイル８の線径を第１
の励磁コイル７の線径よりも小さくして設定して、第１
の励磁コイル７の発生磁界が大きく、第２の励磁コイル
の発生磁界が小さくなるようにし、各ステータ１，２に
おける発生磁界が略等しくしている。

【００２８】以上のように、本実施例によれば、第１，
第２の環状ボビン１０，２０の各巻線部１２，２２に第
１，第２の励磁コイル７，８を巻装し、これら各環状ボ
ビン１０，２０を各々外，内ヨーク１５，２５，１６，
２６からなる第１，第２の環状ヨーク１１，２１間に挟
装して第１，第２の励磁コイル７，８の磁路を各巻線部
１２，２２の内周に導く第１，第２のステータ１，２を
構成し、この際、第２のステータ２の第２の環状ボビン
２０の巻線領域には、各励磁コイル７，８に信号供給を
行う端子９を埋設固定し、これら各ステータ１，２を開
口部４１が形成された磁性材料からなるカップ状の収納
部材４に収納してステータ１，２の同心的積層体を形成
し、この積層体の互いに連通する各巻線部１２，２２内
よりなる中空部Ｓに永久磁石３１からなるロータ３を収
納して回転自在に軸支し、収納部材４の開口部４１を磁
性材料からなる蓋部材５で閉塞してなり、第１のステー
タ１を収納部材４の開口部４１側に配置すると共に第２
のステータ２を収納部材４の底壁部４４側に配置したこ
とにより、第２のステータ２の第２の環状ボビン２０の
巻線領域に端子９を固定することで第１，第２のステー
タ１，２における発生磁界がアンバランスとなる場合で
あっても、ロータ３の回転動作を円滑なものとすること
ができる。

【００２９】またこの際、各ステータ１，２の環状ボビ
ン１０，２０に巻線される各励磁コイル７，８のうち、
第２のステータ２の第２の励磁コイル８の線径よりも第
１のステータ１の第１の励磁コイル７の線径を大きく設
定すれば、収納部材４内の磁気回路効率の低い開口部４
１側に収納配置される第１の励磁コイル７の発生磁界を
さらに強めることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、両端が開
口する円筒状の巻線部に第１の励磁コイルを巻装する第
１の環状ボビンとこの第１の環状ボビンの前記巻線部内
周に前記第１の励磁コイルの磁路を導く一対の第１の環
状ヨークとで構成される第１のステータと、両端が開口
する円筒状の巻線部に第２の励磁コイルを巻装すると共
に前記第２の励磁コイルが巻線される位置に前記第１，
第２の励磁コイルに信号供給を行う端子を埋設固定して
なる第２の環状ボビンとこの第２の励磁コイルの巻線部
内周に前記第２の励磁コイルの磁路を導く一対の第２の
環状ヨークとで構成される第２のステータと、これら第
１，第２のステータを同心的且つ積層状態に収納する一
側が開口した磁性材料からなるカップ状の収納部材と、
この収納部材を通じて前記ステータを積層することによ
り互いに連通する前記各環状ボビンの巻線部内に形成さ
れる中空部に回転自在に収納配置されると共に前記各環
状ヨークにて導かれた前記各励磁コイルの磁路により回
転する永久磁石からなるロータと、前記収納ケースの開
口部を塞ぐ磁性材料からなる蓋部材とを備えてなり、前
記第１のステータが前記収納部材の開口側に収納配置さ
れ、且つ前記第２のステータが前記収納部材の閉塞側に
収納配置されていることにより、一方側のステータの環
状ボビンの巻線領域に端子を固定することで各ステータ
における発生磁界がアンバランスとなる場合であって
も、ロータを円滑に駆動することができるステッピング
モータを提供することができる。

【００３１】また本発明は、前記第２の励磁コイルの線
径よりも前記第１の励磁コイルの線径を大きくしたこと
により、第１の励磁コイル７の発生磁界をさらに強める
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
の分解斜視図である。

【図２】図１に示したステッピングモータの組み付け状
態を示す断面図である。

【図３】収納部材を断面で示した正面図である。

【符号の説明】

１ 第１のステータ ２ 第２のステータ ３ ロータ ４ 収納部材 ５ 蓋部材 ６ プリント基板 ７ 第１の励磁コイル ８ 第２の励磁コイル ９ 端子 １０ 第１の環状ボビン １１ 第１の環状ヨーク ２０ 第２の環状ボビン ２１ 第２の環状ヨーク ４１ 開口部 ４２ 底壁部（閉塞部） Ｇ ギャップ Ｓ 中空部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が開口する円筒状の巻線部に第１の
   励磁コイルを巻装する第１の環状ボビンとこの第１の環
   状ボビンの前記巻線部内周に前記第１の励磁コイルの磁
   路を導く一対の第１の環状ヨークとで構成される第１の
   ステータと、両端が開口する円筒状の巻線部に第２の励
   磁コイルを巻装すると共に前記第２の励磁コイルが巻線
   される位置に前記第１，第２の励磁コイルに信号供給を
   行う端子を埋設固定してなる第２の環状ボビンとこの第
   ２の励磁コイルの巻線部内周に前記第２の励磁コイルの
   磁路を導く一対の第２の環状ヨークとで構成される第２
   のステータと、これら第１，第２のステータを同心的且
   つ積層状態に収納する一側が開口した磁性材料からなる
   カップ状の収納部材と、この収納部材を通じて前記ステ
   ータを積層することにより互いに連通する前記各環状ボ
   ビンの巻線部内に形成される中空部に回転自在に収納配
   置されると共に前記各環状ヨークにて導かれた前記各励
   磁コイルの磁路により回転する永久磁石からなるロータ
   と、前記収納ケースの開口部を塞ぐ磁性材料からなる蓋
   部材とを備えてなり、前記第１のステータが前記収納部
   材の開口側に収納配置され、且つ前記第２のステータが
   前記収納部材の閉塞側に収納配置されていることを特徴
   とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記第２の励磁コイルの線径よりも前記
   第１の励磁コイルの線径を大きく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。