JP3266517B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボビンとヨークと
が一体成形されたボビン一体型のステッピングモータに
係わり、特にスピードメータ等の指針を滑らかに駆動す
るのに好適なステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ステッピングモータは、極めて広
範囲の用途に用いられており、特に微細な動きが要求さ
れる回転駆動系機器への適用が著しい。図４は、従来の
ボビン一体型のステッピングモータの構成の一例を示し
た縦断面図である。同図において、３１は樹脂製のボビ
ンであり、その外周部にはコイル３２，３２が巻回され
ている。

【０００３】円環状の外部ヨーク３３ａ，３３ｂ、内部
ヨーク３４ａ，３４ｂは、外部ヨーク３３ａと内部ヨー
ク３４ａとが一方のコイル３２を両端から挟み込みよう
にして第１のステータ３５ａを構成するとともに、外部
ヨーク３３ｂと内部ヨーク３４ｂとが他方のコイル３２
を両端から挟み込むようにして第２のステータ３５ｂを
構成して、前記ボビン３１と一体に成形されている。

【０００４】外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨー
ク３４ａ，３４ｂの内周縁には、それぞれ、鋸歯状の極
歯３６ａ，３６ｂおよび３６ｃ，３６ｄが突設されてお
り、これら外部ヨーク３３ａ，３３ｂと内部ヨーク３４
ａ，３４ｂとは、ボビン３１の中央空間部３７において
互いの極歯３６ａ，３６ｂ、３６ｃ，３６ｄ同士が噛み
合うように周方向に位置をずらした状態で同軸上に配置
されている。そして、これら極歯３６ａ，３６ｂ、３６
ｃ，３６ｄは、前記コイル３２，３２が励磁されると、
互いに異なる磁極を構成するようになっている。

【０００５】前記中央空間部３７には、回転駆動力を伝
達するためのシャフト３８を備えたロータ３９が内挿さ
れる。このロータ３９の外周面には、周方向に交互に多
極着磁が施されており、前記極歯３６ａ，３６ｂ、３６
ｃ，３６ｄとの間に生じる磁気吸引力によって回転する
ようになっている。

【０００６】そして、ステッピングモータは、ロータ３
９の、シャフト３８の一端をプレート４０中央部の軸受
４０ａによって回転自在に支持させるとともに、シャフ
ト３８の他端側から透磁性のカップ状フレーム４１で覆
い、該シャフト３８の他端をカップ状フレーム４１に設
けられる軸受４１ａによって回転自在に支持させること
によって組み立てられている。

【０００７】この種のボビン一体型のステッピングモー
タは、コイル３２，３２の卷枠となるボビン３１を成形
すると同時に、外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨ
ーク３４ａ，３４ｂも併せて一体成形するので、組立時
における部品点数を減らすことができるという優れた構
成になっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記内部ヨ
ーク３４ａ，３４ｂ同士が互いに当接した状態でモータ
が組み立てられていると、コイル３２，３２の励磁パタ
ーンの変化によって、一方のステータ３５ａ側で形成さ
れる磁気回路と、他方のステータ３５ｂ側で形成される
磁気回路とが磁気的に干渉する場合としない場合とが生
じ、これが原因となって回転むらが生じるので、これら
内部ヨーク３４ａ，３４ｂ同士は相互に間隔をあけて、
磁気的に絶縁されていることが好ましい。

【０００９】すなわち、図５（ａ）に示すように、一方
のステータ３５ａ側の極歯３６ｂと、他方のステータ３
５ｂ側の極歯３６ｃとが同じ磁極を帯びている場合は、
互いに反発し合うので、ステータ３５ａ側に形成される
磁気回路と，ステータ３５ｂ側に形成される磁気回路と
の間に磁気的な干渉は起こらないが、励磁パターンが変
化して前記極歯３６ｂ，３６ｃが、図５（ｂ）に示すよ
うに、互いに異なる磁極を帯びると、内部ヨーク３４
ａ，３４ｂ同士が導通して極歯３６ｂから極歯３６ｃに
向かう磁界が発生し、前記両磁気回路間に磁気的な干渉
が起きる。

【００１０】このような磁気的な干渉が起きると、スピ
ードメータ等の指針を駆動するモータに使用する場合、
指針の動きが円滑にならないという不具合が生じる。そ
こで、従来は、一体型のボビン３１を成形する際、内部
ヨーク３４ａと内部ヨーク３４ｂとの間に樹脂を充填さ
せたり（図４参照）、非透磁性のスペーサを介在させる
ことによって、これら内部ヨーク３４ａ，３４ｂ間を磁
気的に絶縁していた。

【００１１】しかしながら、樹脂を充填させる場合、ボ
ビン３１成形時における成形型枠内での樹脂の流動性が
悪く、内部ヨーク３４ａと内部ヨーク３４ｂとの間に樹
脂が十分に充填されずに空隙を残した状態でボビン３１
が成形されてしまうといったことが起こり得る。

【００１２】この場合、モータ組立時の前記プレート４
０と前記カップ状フレーム４１とを係合させる際、内部
ヨーク３４ａ，３４ｂ同士が当接する方向に力が作用し
て前記空隙がつぶれ、これら内部ヨーク３４ａ，３４ｂ
同士の軸心が傾いて当接状態に組み立てられることがあ
り、前述したような磁気干渉の原因になるといった問題
が生じる。また、型枠内圧力が大きくなって、外部ヨー
ク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨーク３４ａ，３４ｂの円
環部４２全体に作用する荷重によって軸心が傾いてしま
うという問題も生じ得る。

【００１３】一方、非磁性体のスペーサを介在させる場
合、ステッピングモータを構成する部品点数が増加する
ので、工数増加に伴う生産性の低下を来すという問題が
生じる。

【００１４】また、前記カップ状フレーム４１はプレス
によって成形されているので、製造コストが高くなると
ともに、成形時にテーパになり易かった。このため、カ
ップ状フレーム４１と外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび
内部ヨーク３４ａ，３４ｂとの密着性が悪く、寸法精
度、発生トルクおよびステップ角精度を上げることがで
きなかった。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、組立部品点数を増やすことなく内部ヨーク同士を効
果的に磁気絶縁して回転むらを抑制するとともに、寸法
精度、発生トルクおよびステップ角精度も高めることの
できるステッピングモータを提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のステッピングモ
ータは、円環部の内周縁に鋸歯状の極歯が突設されてな
る外部ヨークと内部ヨークとが、互いの極歯同士が噛み
合うように向き合わされ、その間に、コイルを巻回状態
に保持する円筒状のボビンを挟持して構成される第１の
ステータと、この第１のステータと同様に構成され、該
第１のステータに対して、それぞれの内部ヨーク同士が
当接状態に並べられる第２のステータと、前記両ステー
タの外周面を覆い、前記外部ヨークおよび前記内部ヨー
クを半径方向外方から圧迫する弾性を有する円筒状の磁
性体フレームと、前記両ステータの中央空間部に内挿さ
れるロータとを備えるとともに、両ステータの内部ヨー
クのうちの少なくとも一方の円環部に、その一部を切り
起こして前記極歯の突設方向と逆向きに突出させて他方
の内部ヨークに当接させた間隔保持用爪が形成され、前
記第１のステータ側のボビンと、前記第２のステータ側
のボビンとは、これらを構成する樹脂が前記爪の切り起
こし部分に形成される孔を介して各ヨークと一体成形さ
れていることを特徴とするものである。

【００１７】本発明のステッピングモータにあっては、
極歯の突設方向と逆向きに突出させられた一方の内部ヨ
ーク側に形成された間隔保持用の爪が、他方の内部ヨー
ク側の円環部に相互に当接するので、内部ヨーク同士を
相互間隔をおいて点接触の状態で配置させることができ
るとともに、ボビンの一体成形時には、内部ヨーク同士
の相互間隔を保持する支柱として機能する。

【００１８】また、前記爪は、内部ヨークの円環部の一
部を切り起こして形成するので、この切り起こし部分に
形成された孔が、外部ヨークおよび内部ヨークをボビン
と一体成形する際の樹脂の通路となって、流路断面積が
増加して樹脂の流動性が高められるとともに、ボビン成
形型枠内の圧力を軽減させることができる。

【００１９】さらに、弾性を有する円筒状の磁性体フレ
ームが、樹脂によりボビンと一体成形させられた外部ヨ
ークおよび内部ヨークを半径方向外方から圧迫するの
で、これらヨークと容易に密着して強い磁気回路を形成
することができるとともに、寸法精度の向上が図られ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態の一例
を示した縦断面図であり、同図中、符号１は、間隔保持
用の爪、２は磁性体フレームであり、図４および図５と
同一構成または同一機能のものについては同一符号を付
すとともに説明を簡略化する。

【００２１】本発明のステッピングモータは、外部ヨー
ク３３ａ，３３ｂと内部ヨーク３４ａ，３４ｂとが、相
互間隔をおいて同軸上に並べられるとともにボビン３１
と一体に成形され、該ボビン３１の中央空間部３７にロ
ータ３９が内挿されて外周面を円筒状の磁性体フレーム
２に覆われて概略構成されている。

【００２２】この磁性体フレーム２は、中央空間部３７
内方に向けて付勢する卷きバネ等の弾性体によって構成
されており、モータ組立時には、ボビン３１と一体成形
させられた外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨーク
３４ａ，３４ｂに押圧状態に当接し、これらヨークと容
易に密着するようになっている。

【００２３】このため、組立時におけるモータの寸法精
度の向上が図られるとともに、磁性体フレーム２と各ヨ
ーク３３ａ，３３ｂ、３４ａ，３４ｂとの間には磁気回
路が強く形成され、発生トルクやステップ角精度を上げ
ることができる。

【００２４】前記外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部
ヨーク３４ａ，３４ｂの円環部４２内周縁には、鋸歯状
の極歯３６ａ，３６ｂ、３６ｃ，３６ｄが突設されてお
り、これら極歯３６ａ，３６ｂ、３６ｃ，３６ｄは互い
に噛み合うように向き合わされ、これら外部ヨーク３３
ａと内部ヨーク３４ａとの間に一方のコイル３２を、ま
た、外部ヨーク３３ｂと内部ヨーク３４ｂとの間に、他
方のコイル３２を巻回状態に保持する卷枠を形成するよ
うにボビン３１と一体に成形されている。

【００２５】内部ヨーク３４ａ，３４ｂの円環部４２に
は、その一部を切り起こすことによって前記極歯３６
ａ，３６ｂ、３６ｃ，３６ｄの突設方向と逆向きに突出
させられる間隔保持用の爪１が形成されており、モータ
組立時に、一方の内部ヨーク３４ａ（３４ｂ）側の爪１
が他方の内部ヨーク３４ｂ（３４ａ）側の円環部４２に
相互に当接して、内部ヨーク３４ａ，３４ｂ同士が相互
間隔をおいて点接触の状態で同軸上に配置されるように
なっている。

【００２６】また、爪１の切り起こし部に形成される孔
３は、外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨーク３４
ａ，３４ｂをボビン３１と一体成形する際の樹脂の通路
になるので、成形型枠内における樹脂の流動性が向上
し、一体成形時には、内部ヨーク３４ａと内部ヨーク３
４ｂとの間に空隙を形成することなく樹脂を確実に充填
させることができる。

【００２７】よって、励磁パターンが変化して一方のス
テータ３５ａ側の極歯３６ｂと他方のステータ３５ｂ側
の極歯３６ｃとが互いに異なる磁極を帯び、一方の極歯
３６ｂから他方の極歯３６ｃに向かう磁界が発生して
も、内部ヨーク３４ａと内部ヨーク３４ｂとは、前記爪
１を介して相互間隔をおいて点接触しているだけである
から、ステータ３５ａ側における磁気回路からステータ
３５ｂ側における磁気回路に向かう磁束の量を減らすこ
とができ、磁気的な干渉を抑制することができる。よっ
て、励磁パターンの変化による磁気的な干渉が原因とな
って回転むらが生じるということを回避することができ
る。

【００２８】また、前記孔３によって、樹脂の流路断面
積を拡大して成形型枠内の圧力を軽減させることができ
るので、外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨーク３
４ａ，３４ｂが前記圧力によって変形してしまうことを
防ぐことができるとともに、円環部４２に作用する荷重
を軽減して、外部ヨーク３３ａ，３３ｂおよび内部ヨー
ク３４ａ，３４ｂ同士の軸心ずれを起こしにくくし、こ
れによりステッピングモータ組立時の外部ヨーク３３
ａ，３３ｂおよび内部ヨーク３４ａ，３４ｂと磁性体フ
レーム２との密着性も高めることができる。

【００２９】また、爪１は、ボビン３１の一体成形時
に、内部ヨーク３４ａ，３４ｂ同士の相互間隔を保持す
る支柱としても機能するので、前記円環部４２に作用す
る型枠内圧力の上昇によって内部ヨーク３４ａ，３４ｂ
同士が当接してしまったり、軸心ずれを起こしてしまう
といったことを防止することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 （ａ）本発明のステッピングモータにおいては、極歯の
突設方向と逆向きに突出させられた少なくとも一方の内
部ヨーク側に形成された間隔保持用の爪が、他方の内部
ヨーク側の円環部に当接するので、内部ヨーク同士を相
互間隔をおいて点接触の状態で配置させることができ、
内部ヨーク同士の磁気的な絶縁を有効に行うことがで
き、磁気的な干渉を原因とする回転むらを回避すること
ができる。

【００３１】（ｂ）前記爪は、ボビン一体成形時に、内
部ヨーク同士の相互間隔を保持する支柱としても機能す
るので、前記円環部に大きな型枠内圧力が作用しても内
部ヨーク同士が当接してしまったり、軸心ずれを起こし
た状態でモータが組み立てられるといったことがなくな
り、製品歩留まりが向上する。

【００３２】（ｃ）また、前記爪の切り起こし部に形成
された孔によって、外部ヨークおよび内部ヨークをボビ
ンと一体成形する際、流路断面積が増加して樹脂の流動
性が高められるので、ボビン成形型枠内の圧力を軽減さ
せることができ、内部ヨーク同士が当接してしまった
り、軸心ずれを起こした状態でモータが組み立てられる
といったことを回避することができる。

【００３３】（ｄ）さらに、外部ヨークおよび内部ヨー
クを半径方向外方から圧迫する弾性を有する円筒状の磁
性体フレームは、ボビンと一体成形させられたこれらヨ
ークと容易に密着して寸法精度の向上が図られ、しかも
強い磁気回路を形成するので、発生トルクやステップ角
精度が高められるとともに製造コストを低くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるボビン一体型ステッピングモー
タの実施形態の一例を示す縦断面図である。

【図２】同ステッピングモータを構成する内部ヨークの
一部を破断した斜視図である。

【図３】同内部ヨークの底面図である。

【図４】従来のボビン一体型ステッピングモータの一例
を示す縦断面図である。

【図５】同ステッピングモータを構成する極歯の拡大展
開図である。

【符号の説明】

１ 間隔保持用爪 ２ 磁性体フレーム ３ 孔 ３１ ボビン ３２ コイル ３３ａ、３３ｂ 外部ヨーク ３４ａ、３４ｂ 内部ヨーク ３５ａ 第１のステータ ３５ｂ 第２のステータ ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ 極歯 ３７ 中央空間部 ３９ ロータ ４２ 円環部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角谷 通夫 静岡県裾野市千福46の１ 株式会社 東 富士製作所内 (56)参考文献 特開 平８−65994（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−163713（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−327166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 37/00 - 37/24 H02K 1/00 - 1/16 H02K 1/18 - 1/26 H02K 1/28 - 1/34 H02K 21/00 - 21/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円環部の内周縁に鋸歯状の極歯が突設され
   てなる外部ヨークと内部ヨークとが、互いの極歯同士が
   噛み合うように向き合わされ、その間に、コイルを巻回
   状態に保持する円筒状のボビンを挟持して構成される第
   １のステータと、 この第１のステータと同様に構成され、該第１のステー
   タに対して、それぞれの内部ヨーク同士が当接状態に並
   べられる第２のステータと、 前記両ステータの外周面を覆い、前記外部ヨークおよび
   前記内部ヨークを半径方向外方から圧迫する弾性を有す
   る円筒状の磁性体フレームと、 前記両ステータの中央空間部に内挿されるロータとを備
   えるとともに、 両ステータの内部ヨークのうちの少なくとも一方の円環
   部に、その一部を切り起こして前記極歯の突設方向と逆
   向きに突出させて他方の内部ヨークに当接させた間隔保
   持用爪が形成され、 前記第１のステータ側のボビンと、前記第２のステータ
   側のボビンとは、これらを構成する樹脂が前記爪の切り
   起こし部分に形成される孔を介して各ヨークと一体成形
   されていることを特徴とするステッピングモータ。