WO2006109679A1 - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

　ステッピングモータは、ステータがロータマグネットのシャフト方向両端側に配設され、前記ステータがそれぞれロータマグネットの外周面に対向する複数の極歯を有した内ヨークと外ヨークを有し、前記内ヨークと外ヨークの内、少なくとも外ヨークに管状の曲げ部を有し、前記両曲げ部が磁性材からなる円筒状のコアに固着されている。

Description

明 細 書

ステッピングモータ

技術分野

[0001] 本発明は光ディスク装置やビデオカメラなどのァクチユエータ用に使用されるステツ ビングモータに係り、特に、ステータがロータのシャフト方向両端側に配設され、前記 ステータがそれぞれ極歯を有した内ヨークと外ヨークを有するステッピングモータであ つて、前記内ヨークと外ヨークが円筒状のコアに広い接触面積で安定に設けられてな るステッピングモータに関する。

背景技術

[0002] 従来から、各種電子機器の小型化の要望に伴い、その装置内に収容されるモータ につ ヽても収容スペースに併せて小型化が要求されるようになってきて!/、る。このよう な要求に対して、ロータマグネットの軸方向両端にステータを配置して小型 ·細径に 構成する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)。図 6及び 図 7にそのステッピングモータの構造を示す。図 6は分解斜視図で、図 7は断面図で ある。

[0003] これらの図において、ステッピングモータ 100のロータ 110は、外周に多極着磁を 施したロータマグネット 111とシャフト 112を有し、両端の軸受 133にて回転自在に支 持されている。ステータ 120a、 120bはそれぞれ同一形状の組立体で構成され、ロー タマグネット 111の軸方向両端側に対向配置されている。ステータ 120a、 120bは、 同一形状の内ヨーク 121、ボビン 122、外ヨーク 123よりなり、これらを軸方向に嵌合 させて組み立てられて 、る。

[0004] また、ステータ 120a、 120bはボビン 122の内径側（外径側に対する内径側の意味 )にあって、内ヨーク 121の内径と外ヨーク 123の内径とを磁気的及び機械的につな ぐ磁性材からなる円筒状のボス 124を備えて ヽる。

[0005] 内ヨーク 121及び外ヨーク 123は、磁性材で形成され、それぞれ平板部 121a、平 板部 123aから軸（シャフト 112)方向に延びてロータマグネット 111の外周面に対向 する極歯 121b、極歯 123bを備えている。 [0006] この内ヨーク 121の極歯 121bと外ヨーク 123の極歯 123bは電気角で 180度の位 相差を持つ位置に配置されている。また、両ステータ 120aと 120bは電気角で 90度 の位相差を持つ位置に配置されて 、る。

[0007] 113は榭脂製のヮッシャ、 125はボビン 122に卷回されたコイル、 126はボビン 122 に植設された端子ピン、 131はステータ 120を保持するための非磁性材カゝらなるケー ス、 134はステータ 120a、 120b間に装着される非磁性のスぺーサである。

[0008] 内ヨーク 121及び外ヨーク 123は一般にプレス加工で製作され、曲げカ卩ェによって 極歯 121b、極歯 123bが形成されると共に、内ヨーク 121の平板部 121aの開口部 1 21cと、外ヨーク 123の平板部 123aの開口部 123cも形成される。内ヨーク 121の開 口部 121cと外ヨーク 123の開口部 123cに円筒状のボス 124を嵌合させて内ヨーク 1 21と外ヨーク 123を磁気的及び機械的に結合させている。

[0009] 上記、従来のステッピングモータにおいては、内ヨーク 121の開口部 121cの周面 及び外ヨーク 123の開口部 123cの周面でボス 124と接触している構造のため、接触 面積が大きく取れない。換言すれば、平板部 12 la及び平板部 123aの板厚分が接 触面積となっている。

[0010] また、内ヨーク 121の開口部 121c及び外ヨーク 123の開口部 123cはプレス加工で 形成されるため、開口部 121c及び開口部 123cのそれぞれの端面はプレス加工時 に引きずられるように切断される。そのため、切断面が変形し易くなる。その結果、内 ヨーク 121と外ヨーク 123とボス 124との嵌合状態は図 8に示す模式図のようになる。 図 8では、内ヨーク 121とボス 124との接触面積及び外ヨーク 123とボス 124との接触 面がプレスカ卩ェ時の変形によって平板部 121a、 123aの厚みよりも小さくなつてしま い、磁気低抗が大きくなつて漏れ磁束が多くなる。また、磁気抵抗が大きくなるとこの 接触箇所で磁気飽和が起こり易くなる。この結果、モータのトルクが低下するという問 題がある。

[0011] また、ボス 124に内ヨーク 121を固定するとき、内ヨーク 121の平板部 121aの厚み（ 板厚分)で固定することになる力 この厚みが比較的薄いことから、内ヨーク 121の支 持が不安定になることがある。また、外ヨーク 123も同様のことがいえる。

特許文献 1：特開 2003— 9497号公報 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] 本発明は、上記の点に鑑み、内ヨークおよび外ヨークとボスとの接触面積を大きくし て磁気抵抗を小さくし、モータのトルクの低下がなぐ安定した小型'細径のステツピ ングモータを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 上記目的を達成するために、以下の解決手段を採用する。

(1) ステッピングモータにおいて、ステータはロータマグネットのシャフト方向（ロータ の軸方向）両端側に配設され、前記ステータはそれぞれ前記ロータマグネットの外周 面に対向する複数の極歯を有した内ヨークと外ヨークを有し、前記内ヨークと外ヨーク の内、少なくとも外ヨークは管状の曲げ部を有し、前記曲げ部は磁性材カもなる円筒 状のコアの外周面に固着されてなることを特徴とする。

(2) 上記（1)記載のステッピングモータにおいて、前記内ヨークと外ヨークはそれぞ れ前記円筒状のコアの外周面に固着されてなる管状の曲げ部を有することを特徴と する。

(3) 上記（2)記載のステッピングモータにおいて、前記円筒状のコアを前記両管状 の曲げ部内に嵌合したことを特徴とする。

(4) 上記（2)記載のステッピングモータにおいて、前記内ヨークは、平板部と、該平 板部の外周部に連設され軸方向に延びる複数の極歯を有し、前記平板部は中央に 開口部を有し、該開口部には管状の曲げ部を設け、前記外ヨークは、平板部と、該 平板部の外周部に連設され軸方向に延びる複数の極歯を有し、前記平板部は中央 に開口部を有し、該開口部には管状の曲げ部を設けたことを特徴とする。

(5) 上記 (4)記載のステッピングモータにおいて、前記内ヨークの前記曲げ部は、 前記内ヨークの前記極歯と同じ側（方向）に設けられ、前記外ヨークの前記曲げ部は 、前記外ヨークの前記極歯と反対側に設けられてなることを特徴とする。

(6) 上記（2)乃至（5)のいずれか 1項記載のステッピングモータにおいて、前記ロー タは、シャフト方向両側の前記ステータにおける前記内ヨークの前記曲げ部と対向す る部分に凹部が設けられていることを特徴とする。 発明の効果

[0014] 本発明は、少なくとも外ヨークに管状の曲げ部を形成し、この曲げ部の内周面で円 筒状のコアの外周面に面接触する構成としたため、外ヨークとコアの接触面積を大き くでき、外ヨークとコアの接触箇所の磁気抵抗を小さくできるので、漏洩磁束を少なく できる。この結果、モータトルクの低下がない小型'細径のステッピングモータを提供 できる。

[0015] また、本発明は、内ヨークと外ヨークにそれぞれ管状の曲げ部を形成し、この曲げ 部の内周面で円筒状のコアの外周面に面接触する構成としたため、内ヨークとコアの 接触面積と、外ヨークとコアの接触面積をそれぞれ大きくできるため、内ヨークとコア の接触箇所と、外ヨークとコアの接触筒所の磁気抵抗を小さくできるので、より漏洩磁 束を少なくできる。この結果、よりモータトルクの低下がない小型'細径のステッピング モータを提供することができる。

[0016] また、ロータは、シャフト方向両側のステータにおける内ヨークの曲げ部と対向する 部分に凹部が設けられているので、磁力を減少させずに、狭い空間に配置すること ができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の実施例のステッピングモータの構造を示す一部断面斜視図である。

[図 2]図 1におけるステータの分解斜視図である。

[図 3]榭脂モールドによるステータの完成状態を示した斜視図である。

[図 4]図 1における内ヨークと外ヨークとコアとの嵌合状態を示す模式図である。

[図 5]他の実施例での内ヨークと外ヨークとコアとの嵌合状態を示す模式図である。

[図 6]従来のステッピングモータの構造を示す分解斜視図である。

[図 7]図 6におけるステッピングモータの断面図である。

[図 8]図 6における内ヨークと外ヨークとボスとの嵌合状態を示す模式図である。 符号の説明

[0018] 1 ステッピングモータ

10、 10a、 10b ステータ

11 軸受 12 外ヨーク 12a 極歯

12b 平板部 12c 曲げ部 12e 開口部 13 カバーリング 14 ボビン

14a 鍔部

14b 鍔部

14c 端子台 14d 端子ピン 14e コイル

14f ボス部

15 コア

16 内ヨーク lba 極

16b 平板部 16c 曲げ部 16d 孔

16e 開口部 17 樹脂

17a 孔

17b、 17bl 突起部 0 ロータ

1 ロータマグネット 2 ヮッシャ

3 シャフト 37 エンドプレート

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

実施例 1

[0020] 図 1は本発明のステッピングモータの構造を示す一部断面斜視図、図 2は図 1にお けるステータの分解斜視図、図 3は榭脂モールドによるステータの完成状態を示した 斜視図、図 4は内ヨークとコアおよび外ヨークとコアとの嵌合部を示す模式図である。 ステッピングモータ 1は、ロータマグネット 31のシャフト方向（軸方向）両端側に同一形 状のステータ 10a、 10bを対向配置している。

[0021] ステータ 10 (10a、 10b)は、軸受 11、外ヨーク 12、カバーリング 13、ボビン 14、コア 15および内ヨーク 16から構成される。軸受 11は、ロータ 30のシャフト 33を軸支し、例 えば焼結含油軸受で形成される力 玉軸受を用いても勿論よい。

[0022] 外ヨーク 12及び内ヨーク 16は、例えば電気亜鉛めつき鋼板、珪素鋼板、電磁鋼板 などの軟磁性材で形成される。外ヨーク 12及び内ヨーク 16は、それぞれ複数の極歯 12a及び 16aを有している。

[0023] コア 15は、例えば純鉄、パーマロイなどの軟磁性材で形成され、シャフト 33が揷通 できるように円筒状の中空構造になって 、る。

[0024] ボビン 14は、例えば液晶ポリマー等の合成樹脂で形成され、鍔部 14a、 14bの間 に卷線を卷回したコイル 14eを設ける。また一方の鍔部 14aには端子ピン 14dを植設 した端子台 14cを一体に形成する。端子ピン 14dにコイル 14eのリード部をからげて 固定する。また鍔部 14aには位置決め用の突起状のボス部 14fが形成されている。こ のボス部 14fを内ヨーク 16の平板部 16bに形成した孔 16dに挿入することによってボ ビン 14が位置決めされる。コイル 14eの外周部に略円筒状のカバーリング 13を装着 する。カバーリング 13は、可撓性を有する絶縁性榭脂で形成する。

[0025] 外ヨーク 12は、例えば電気亜鉛めつき鋼板をプレスで打ち抜いて、平板部 12bと極 歯 12aと管状の曲げ部 12cを形成した後、極歯 12aの部分を平板部 12bに対し曲げ 部 12cと反対方向で、平板部 12bと直角方向に曲げて構成される。曲げ部 12cは、 開口部 12eを形成する際、平板部 12bの中央部分を押し出すようにプレスして形成 する。

内ヨーク 16も、外ヨーク 12と同様に例えば電気亜鉛めつき鋼板をプレスで打ち抜い て、平板部 16bと極歯 16aと管状の曲げ部 16cを形成した後、極歯 16aの部分を曲 げ部 16cと同方向で、平板部 16bと直角方向に曲げて構成される。曲げ部 16cは、 開口部 16eを形成する際、平板部 16bの中央部分を押し出すようにプレスして形成 する。

[0026] そして、コア 15を外ヨーク 12の管状の曲げ部 12cの内側と、内ヨーク 16の管状の曲 げ部 16cの内側にそれぞれ圧入して固着する。

[0027] このとき、図 4に示すように、内ヨーク 16の曲げ部 16cの内周面と、外ヨーク 12の曲 げ部 12cの内周面のそれぞれがコア 15の外周面と面接触するので、両者の接触面 積が大きくなり、この箇所での磁気抵抗を小さくできる。このため、漏洩磁束を少なく でき、外ヨーク 12と内ヨーク 16とロータマグネット 31からなる磁気回路の中に磁束を 効率的に透過することができる。

[0028] また、従来例と比べて、コア 15の外周面と接触する接触面積が大きくなるため、外 ヨーク 12と内ヨーク 16とコア 15の結合強度を大きくでき、より強固に結合できる。また 、外ヨーク 12の曲げ部 12cと内ヨーク 16の曲げ部 16cの方向はボビン 14と対向しな V、方向にそれぞれ曲げることによって、コイル 14eのターン数 (卷回数)を減らすこと なぐ結合することができる。

[0029] 次に、モールド成型時、図示しない金型内に片側の 1組のステータ 10a分の軸受 1 1、外ヨーク 12、カバーリング 13、ボビン 14、コア 15および内ヨーク 16を仮組立した 状態でセットする。このとき、外ヨーク 12と内ヨーク 16は電気角で 180度の位相差に なるように位置決めされる。以上のように金型内にセット後、榭脂 17を金型内に注入 し榭脂 17にて上記構成部品を一体に成形する。

[0030] このとき、榭脂 17は外ヨーク 12の極歯 12aの間、内ヨーク 16の極歯 16aの間にも充 填され、軸受 11も榭脂 17によって固定される。また、榭脂 17は外ヨーク 12の極歯 12 a及び内ヨーク 16の極歯 16aの先端部よりも長くなるように形成され、環状の突起部 1 7b 1 (図 3参照）が形成される。 17aはステータ 10を結合するためのパイプ 35を揷通 するための孔で、榭脂 17の注入時に同時に形成される。カバーリング 13は注入する 成型用の榭脂 17の圧力及び熱によるコイル 14eの損傷を防止する。

[0031] なお、他方側のステータ 10bも同様に作製される力 他方側のステータ 10bにおけ る榭脂 17の注入時にも突起部 17b2 (図示省略）が形成されるが、他方側の突起部 1 7b2は一方側のステータ 10aの突起部 17b 1と入れ子になるように形成され、これら 突起部 17b 1、 17b2を入れ子にして嵌合させる。

[0032] ステッピングモータ 1は、シャフト 33に固着したロータマグネット 31からなるロータ 30 を 2つのステータ 10a、 10bではさむようにロータマグネット 31の両端にステータ 10a、 10bを配設する。このとき、両ステータ 10a、 10b間は電気角で 90度の位相差を持つ 位置に配置される。ヮッシャ 32は、摺動性の樹脂からなり、ロータマグネット 31の両側 で、ロータマグネット 31とコア 15の間に装着して、ロータマグネット 31とコア 15の間が 所定の隙間を形成すると共にロータマグネット 31を摺動可能に保持する機能を有し ている。

[0033] 取付板 36は、ステッピングモータ 1を外部の筐体に取り付けるためのものである。パ ィプ 35は二つのステータ 10a、 10bを結合するもので、このパイプ 35をステータ 10a 、 10bと、ステータの一端側に配設した取付板 36と、ステータの他方に配置したェン ドプレート 37に挿通した後、パイプ 35を力しめて結合させる。榭脂 17の突起部 17b ( 17bl、 17b2)にてステータ 10a、 10b間での磁気干渉を防止している力 これに代 えて非磁性のスぺーサを装着しても良い。なお、パイプ 35の代わりにねじやボルトに よって固着しても勿論よい。

[0034] 本実施例では、外ヨーク 12の曲げ部 12cと内ヨーク 16の曲げ部 16cの方向はボビ ン 14と対向しな 、方向にそれぞれ設けてコイルのターン数 (卷回数)を減らさな 、よう にした構成となっているため、コア 15の軸方向の長さが曲げ部 12c、 16cの長さだけ 長くなつている。そのため、ロータマグネット 31の両端面を平面構造にすると、ロータ マグネット 31の外周面積が小さくなる結果、ロータマグネット 31の磁力が減少するの で、図 1に示すように、曲げ部 16cおよびコア 15と対向するロータマグネット 31のシャ フト 33に近い領域に凹部 34を形成し、ロータマグネット 31の外周面積が小さくならな いようにしている。 [0035] なお、構造上余裕が有る場合には、外ヨーク 12の曲げ部 12cと内ヨーク 16の曲げ 部 16cの配置方向を、ボビン 14と対向する方向に設けることもできる。その際、曲げ 部 12c又は曲げ部 16cのいずれか一方だけがボビン 14と対向する方向に設けること ちでさる。

[0036] また、極細小径のモータ構造の場合、ロータマグネット 31の外径が小さくなり、内ョ ーク 16の曲げ部 16cと対向する面に凹部 34を形成することが難しい場合には、図 5 に示すように、外ヨーク 12のみに曲げ部 12cを形成した構成としてもよい。この場合、 外側ヨーク 12のみに曲げ部 12cを形成した構成ではあるが、図 8に示す従来構造に 比して磁気効率は改善される。

[0037] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。

本出願は、 2005年 4月 6日出願の日本特許出願 (特願 2005— 110409)に基づくもの であり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0038] 本発明のステッピングモータは、光ディスク装置やビデオカメラなどのァクチユエ一 タ用に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] シャフト、及びロータマグネットを有するロータ、並びに

シャフト方向両端側力 前記ロータマグネットを挟んで配設された 1対のステータ、 を有するステッピングモータであって、

前記 1対のステータは、各々、前記ロータマグネットの外周面に対向する複数の極 歯を有する内ヨークと外ヨーク、及び磁性材カ なる円筒状のコアを有し、

前記内ヨークと外ヨークの内、少なくとも外ヨークは前記円筒状のコアの外周面に固 着された管状の曲げ部を有することを特徴とするステッピングモータ。

[2] 前記内ヨークと外ヨークは、各々、前記円筒状のコアの外周面に固着されてなる管 状の曲げ部を有することを特徴とする請求項 1に記載のステッピングモータ。

[3] 前記円筒状のコアを前記内ヨークと外ヨーク各々の前記管状の曲げ部内に嵌合し たことを特徴とする請求項 2に記載のステッピングモータ。

[4] 前記内ヨークと外ヨークは、各々、

中央に開口部を有する平板部を有し、前記複数の極歯は前記平板部の外周部に 連設され軸方向に延びる極歯であり、前記管状の曲げ部は前記開口部に設けられ ていることを特徴とする請求項 2又は 3記載のステッピングモータ。

[5] 前記内ヨークの前記管状の曲げ部は、前記内ヨークの前記平板部に対して前記極 歯と同じ側に設けられ、

前記外ヨークの前記管状の曲げ部は、前記外ヨークの前記平板部に対して前記極 歯と反対側に設けられていることを特徴とする請求項 4に記載のステッピングモータ。

[6] 前記ロータマグネットは、前記ステータにおける前記内ヨークの前記管状の曲げ部 と対向する部分に凹部を有することを特徴とする請求項 2乃至 5のいずれか 1項記載 のステッピングモータ。