JP3748679B2

JP3748679B2 - ステッピングモータ

Info

Publication number: JP3748679B2
Application number: JP23840097A
Authority: JP
Inventors: 伸昭渡部; 清當摩; 信義井上
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JPH1189207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭いスペースに設置するのに有利な小型のステッピングモータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータには種々のタイプのものがあるが、本発明で対象とするステッピングモータは、回転子が、径方向に多極に着磁された円柱形の永久磁石で構成されており、固定子が、回転子の全周面を囲むようにして配置されたコイルと、回転子の周面に対向して櫛歯状に配置された複数の磁極片とで構成されているタイプのステッピングモータである。そのようなタイプのステッピングモータの従来例としては、実開平３−１１７３６７号公報に記載されたものがあるが、その構成を図８の分解斜視図によって説明する。
【０００３】
回転子２１は、径方向に多極に着磁された円柱形の永久磁石製である。また、固定子は、構成の同じ二つのブロックから成っていて、各ブロックは、夫々、軸受け２２，取付板２３，ヨークケース２４，コイル体２５，ヨークプレート２６で構成されている。このうち、各ヨークケース２４は、軸受け２２を取り付けた取付板２３と一体化されており、且つ回転子２１の周面に対向させて配置させた複数の磁極片２４ａを有している。また、各コイル体２５は、中空で環状のケース内にコイルを収容したものであって、コイルはケースの環状に沿って、即ち、回転子２１の周面を囲むようにして巻回されている。更に、各ヨークプレート２６には、上記の磁極片２４ａとは逆方向に延伸され、上記の磁極片２４ａとは交互に配置されている複数の磁極片２６ａが形成されている。そして、夫々のコイル体２５とヨークプレート２６は、回転子２１と共に二つのヨークケース２４内に収容され、それらのヨークケース２４を溶接等の適宜の手段によって相互に取り付けてある。
【０００４】
また、この従来例においては、固定子が、上記したように二つのブロックに構成されているが、一つのブロックで構成されたモータもある。即ち、その場合の構成としては二つあって、第１の構成は、図８において、回転子２１を上方のブロックのヨークケース２４とヨークプレート２６との間に配置し、下方のブロックのヨークケース２４に一体化されている軸受け２２と取付板２３（図面上、明示されていない）を、上方のブロックのヨークプレート２６に一体化させたものである。また、第２の構成は、上方のブロックのヨークプレート２６と、下方のブロックのコイル体２５とヨークプレート２６とを取り除いたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらのような構成をしたステッピングモータは、通常、光学機器，情報機器，音響機器等の比較的コンパクト性を要求される機器に用いられることが多い。そのため、機器内の狭いスペースへのレイアウトが有利となるように、小型化が要求されているが、図８に示されているような円形形状を、そのまま小型化してしまうと、回転子の直径とコイルの巻き数のいずれか一方又は両方を減少させざるを得なくなり、駆動力が大きく低下してしまうという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、回転子の直径とコイルの巻き数を減少させることなく、円形状をしたモータケースの一部を変形して小型化を可能にした構成のステッピングモータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のステッピングモータは、多極に着磁された永久磁石を有する回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され該回転子の回転軸と平行に且つ同一方向へ延伸して形成されている複数の磁極片と該複数の磁極片を囲むように形成されている筒状の壁とを有していると共に該回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が略円形の一部を直線で欠損した欠損部を有する形状をしており該欠損部には該壁を形成しておらず且つ該欠損部の該回転子側には該磁極片を形成していない第１ヨーク部材と、前記磁極片と前記壁との間に配置されていて前記回転子の全周面を囲むようにしてコイルボビンにコイルを巻回していると共に前記欠損部に対応する位置では前記欠損部と平行になるようにして該コイルを巻回してなるコイル体と、前記回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され前記回転子の回転軸と平行に且つ前記第１ヨーク部材の磁極片とは逆の方向へ延伸して形成され前記第１ヨーク部材の磁極片とは交互に配置された複数の磁極片を有していると共に前記回転子の回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が前記第１ヨーク部材と略同じ形状をしていてその欠損部を前記第１ヨーク部材の欠損部に合せて配置されており該欠損部の前記回転子側には該磁極片を形成していない第２ヨーク部材と、を備えているようにする。
また、本発明の上記のステッピングモータにおいては、好ましくは、前記第２ヨーク部材が、前記欠損部を除き、前記各磁極片を囲むようにして形成されている筒状の壁を有しているようにする。
また、本発明の上記のステッピングモータにおいては、好ましくは、前記各ヨーク部材は、前記回転子を間にして前記各欠損部とは反対側に、対称的に形成された他の欠損部を有していて、該他の欠損部には前記壁を形成しておらず、且つ該他の欠損部の前記回転子側には前記磁極片を形成していないように構成されており、前記コイルボビンは、該他の欠損部と対応する位置でも、該他の欠損部と平行になるようにして前記コイルを巻回しているようにする。
また、上記の目的を達成するために、本発明のもう一つのステッピングモータは、第１ブロックが、多極の永久磁石回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され該回転子の回転軸と平行に且つ同一方向へ延伸して形成されている複数の磁極片と該複数の磁極片を囲むように形成されている筒状の壁とを有していると共に該回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が略円形の一部を直線で欠損した欠損部を有する形状をしており該欠損部には該壁を形成しておらず且つ該欠損部の該回転子側には該磁極片を形成していない第１ヨークケースと、前記磁極片と前記壁との間に配置されていて前記回転子の全周面を囲むようにしてコイルボビンにコイルを巻回していると共に前記欠損部に対応する位置では前記欠損部と平行になるようにして該コイルを巻回してなる第１コイル体と、前記回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され前記回転子の回転軸と平行に且つ前記第１ヨークケースの磁極片とは逆の方向へ延伸して形成され前記第１ヨークケースの磁極片とは交互に配置された複数の磁極片を有していると共に前記回転子の回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が前記第１ヨークケースと略同じ形状をしていてその欠損部を前記第１ヨークケースの欠損部に合せて配置されており該欠損部の前記回転子側には該磁極片を形成していない第１ヨークプレートと、を備えており、また、第２ブロックが、第１ヨークケース，第１コイル体，第１ヨークプレートと夫々同じ構成の第２ヨークケース，第２コイル体，第２ヨークプレートを備えていて、第１ブロックと第２ブロックとは、第１ヨークプレートと第２ヨークプレートを隣接させて相互に取り付けられているようにする。
また、本発明のステッピングモータにおいては、好ましくは、前記各ヨークケースと各ヨークプレートは、前記回転子を間にして前記各欠損部とは反対側に、対称的に形成された他の欠損部を有していて、該他の欠損部には前記壁を形成しておらず、且つ該他の欠損部の前記回転子側には前記磁極片を形成していないように構成されており、前記各コイルボビンは、該他の欠損部と対応する位置でも、該他の欠損部と平行になるようにして前記各コイルを巻回しているようにする。
更に、本発明のステッピングモータは、好ましくは、前記各ヨークプレートには、夫々、一方の欠損部に切欠き部が、他方の欠損部に折曲部が形成されていて、第１ブロックと第２ブロックとは、各ヨークプレートの切欠き部と折曲部とを係合させて、相互に取り付けられているようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図７に示した実施例によって説明する。尚、図１は実施例の正面図であり、図２は図１の左側面図である。また、図１において上下の構成体を分離し、矢印Ａの方向を視たのが図３であり、矢印Ｂの方向を視たのが図４であり、それらを重ね、図１の上方から視たのが図５である。更に、図６は実施例の分解斜視図である。図７は図６に示したヨークプレートの単品図であって、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は側面図である。
【０００９】
本実施例の回転子１は永久磁石製であって、径方向に１０極に着磁されている。固定子は対称的に同じように構成した二つのブロックから成っている。そこで、先ず、主に図６を参照しながら上方のブロックから説明する。軸受け２は、回転子１の回転軸の上端を軸受けするものであって、取付板３に圧入されている。取付板３はヨークケース４の上面に溶接にて取り付けられており、その表面には商品名や型式番号等が表記されている。ヨークケース４は、円筒形を平行な二つの直線で、軸と平行に切断したような形状をしていて、平面の外形形状は小判状である。そして、上記のようにして切断された二つの欠損部の壁部４ａには夫々窓部４ｂ，４ｃが形成されている。また、図６の左側の壁部４ａには、上下寸法が窓部４ｂ，４ｃよりも小さな窓部４ｄが形成されている。更に、図６においては分かりにくいが、ヨークケース４には、折り曲げ加工によって下方に向けて曲げた磁極片４ｅが、回転子１の左側に一つ、右側に二つ形成されている。
【００１０】
ヨークケース４の壁部４ａと磁極片４ｅとの間に配置されている本実施例のコイル体は、コイルボビン５とそれに巻回されたコイルとで構成されているが、コイルの図示は省略されている。また、コイルボビン５には、コイルを外部回路に接続するための端子部５ａ，５ｂが形成されている。ヨークプレート６は、欠損部の一方に下方への折曲部６ａが形成され、欠損部の他方には切欠き部６ｂが形成されている。また、このヨークプレート６には、上方へ向けて折り曲げられた磁極片６ｃが、回転子１の左側に二つ、右側に一つ形成されている。そして、左側の二つの磁極片６ｃは、上記したヨークケース４の左側の一つの磁極片４ｅを挟むようにして配置され、ヨークプレート６の右側の一つの磁極片６ｃは、上記したヨークケース４の右側の二つの磁極片４ｅに挟まれるようにして配置され、夫々の磁極片４ｅ，６ｃは、回転子１の周面に対し、等間隔に対向されている。従って、固定子の上方のブロックは６極ということになり、欠損部には磁極片が存在しないことになる。
【００１１】
次に、図６における下方のブロックについて説明する。上記したように上方のブロックと下方のブロックは、対称的な構成をしている。回転子１の回転軸の下端を支承している軸受け７は、取付板８に圧入されており、取付板８はヨークケース９の下面に溶接されている。ヨークケース９は、上記のヨークケース４と同じように、外形形状が小判状をしている。そして、二つの欠損部の壁部９ａには夫々窓部９ｂ，９ｃが形成されており、左側の壁部９ａには窓部９ｄが形成されている。また、このヨークケース９には、上方へ向けて折り曲げた磁極片９ｅが、回転子１の左側に一つ、右側に二つ（図６においては一つだけ見えている）形成されている。
【００１２】
下方のブロックにおいても、コイル体は、コイルボビン１０とそれに巻回されたコイルとで構成され、且つコイルボビン１０には端子部１０ａ，１０ｂが形成されているが、コイルの図示は省略されている。ヨークプレート１１は、図７に明示されているように、一方の欠損部に上方への折曲部１１ａが形成され、他方の欠損部には切欠き部１１ｂが形成されている。また、このヨークプレート１１には、下方へ向けて折り曲げられた磁極片１１ｃが、回転子１の左側に二つ、右側に一つ形成されている。そして、左側の二つの磁極片１１ｃは、ヨークケース９の左側の一つの磁極片９ｅを挟むようにして、また、ヨークプレート１１の右側の一つの磁極片１１ｃは、ヨークケース９の右側の二つの磁極片１１ｅに挟まれるようにして配置され、夫々の磁極片９ｅ，１１ｃは、回転子１の周面に対し、等間隔に対向されている。従って、固定子の下方のブロックも６極ということになり、欠損部には磁極片が存在しないことになる。
【００１３】
上記の説明からも分かるように、本実施例においては、二つのブロックは全く対称的に構成されているので、各部品の共通化が図れるようになっている。そして、その最終組立時においては、ヨークプレート６の折曲部６ａをヨークプレート１１の切欠部１１ｂに係合させ、ヨークプレート１１の折曲部１１ａをヨークプレート６の切欠部６ｂに係合させることによって、二つのブロックの１２極の磁極片が、図５に示すように、左右に６極ずつ、夫々回転子１の回転方向に等間隔に配置されることになる。本実施例においては、それらの係合作業を、窓部４ｂ，９ｃと窓部４ｃ，９ｂから目視で確認しながら行えるので、極めて好都合である。
【００１４】
また、コイルボビン５，１０は、ヨークプレート６，１１を挟んでいて、図２から分かるように、端子部５ａ，５ｂ，１０ａ，１０ｂを、上下から交互に嵌め込んで、窓部４ｄ，９ｄから外部へ突き出させる。このようにして、二つのブロックを組み付けた後、ヨークケース４，９を適宜な手段によって相互に取り付けることになるが、通常の場合は、このような小型のモータにおいては、分解して修理するようなことをしないから、溶接で固定するのが普通である。尚、このようにしてモータを製作した後、各種機器に組み付ける場合には、ヨークケース４，９のいずれかを、機器に溶接してもよいが、図１に一点鎖線で示すように、取付板８を左右に張出し、ビスや溶接によって固定するようにしてもよい。
【００１５】
上記のように、本実施例によれば、ヨークケース４，９とヨークプレート６，１１とに、二つの欠損部を形成し、それらの欠損部には磁極片４ｅ，９ｅを形成しないような構成にしたから、回転子１の直径を小さくしたり、コイルボビン５，１０に巻回されているコイルの巻き数を少なくすることなしに、平面上の外形形状を小さくすることが可能である。また、ヨークケース４，９の欠損部に窓部４ｂ，４ｃ，９ｂ，９ｃを形成せず、全周に亘って壁部４ａを形成しても差し支えなく、その場合には小型化の点で、上記の実施例に若干劣るが、磁界が外部から影響され難い点で勝ることになる。更に、欠損部は一つだけであっても、上記した従来例よりは小型化が可能になる。
【００１６】
尚、上記の実施例においては、固定子が二つのブロックで構成されているが、本発明は、固定子が単一のブロックで構成されているステッピングモータにも適用することが可能である。即ち、上記の実施例において、上方のブロックのみとする場合には、一つの方法としては、ヨークプレート６の下面に取付板８と軸受け７を取り付けるようにすればよいし、もう一つの方法としては、実施例におけるヨークプレート６，１１、コイルボビン１０を取り除けば良いことになる。但し、後者の場合には、ヨークケース９に形成されている磁極片９ｅの配置を、回転子１の左側に二つ形成し、右側に一つ形成するようにする必要がある。そして、これらのように構成した場合においても、欠損部には必ずしも窓部を形成しなくても、また、欠損部を一つだけ形成するだけでも、従来例よりは小型化が可能になる。更に、上記の前者の構成の場合には、ヨークプレート６が板材であるため、そこには欠損部を形成しなくても、小型化についてはそれなりの効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来、回転子の形状に合わせて平面形状が円形をしていたヨークケースに、その円形の一部を略直線的に切断した欠損部を形成すると共に、その欠損部には、回転子の周面に対向する磁極片を形成しないようにしたから、回転子の直径を小さくしたり、コイルの巻き数を少なくすることなしに、平面上の外形形状を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の正面図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】図１において上下の構成体を分離し、矢印Ａの方向を視た図である。
【図４】図１において上下の構成体を分離し、矢印Ｂの方向を視た図である。
【図５】図３と図４を重ね、図１の上方から視た図である。
【図６】実施例の分解斜視図である。
【図７】図６に示したヨークプレートの単品図であって、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は側面図である。
【図８】従来例の分解斜視図である。
【符号の説明】
１，２１回転子
２，７，２２軸受け
３，８，２３取付板
４，９，２４ヨークケース
４ａ，９ａ壁部
４ｂ，４ｃ，４ｄ，９ｂ，９ｃ，９ｄ窓部
４ｅ，６ｃ，９ｅ，１１ｃ，５４ａ，５６ａ磁極片
５，１０コイルボビン
５ａ，５ｂ，１０ａ，１０ｂ端子部
６，１１，２６ヨークプレート
６ａ，１１ａ折曲部
６ｂ，１１ｂ切欠き部
２５コイル体

Claims

多極に着磁された永久磁石を有する回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され該回転子の回転軸と平行に且つ同一方向へ延伸して形成されている複数の磁極片と該複数の磁極片を囲むように形成されている筒状の壁とを有していると共に該回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が略円形の一部を直線で欠損した欠損部を有する形状をしており該欠損部には該壁を形成しておらず且つ該欠損部の該回転子側には該磁極片を形成していない第１ヨーク部材と、前記磁極片と前記壁との間に配置されていて前記回転子の全周面を囲むようにしてコイルボビンにコイルを巻回していると共に前記欠損部に対応する位置では前記欠損部と平行になるようにして該コイルを巻回してなるコイル体と、前記回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され前記回転子の回転軸と平行に且つ前記第１ヨーク部材の磁極片とは逆の方向へ延伸して形成され前記第１ヨーク部材の磁極片とは交互に配置された複数の磁極片を有していると共に前記回転子の回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が前記第１ヨーク部材と略同じ形状をしていてその欠損部を前記第１ヨーク部材の欠損部に合せて配置されており該欠損部の前記回転子側には該磁極片を形成していない第２ヨーク部材と、を備えていることを特徴とするステッピングモータ。
前記第２ヨーク部材が、前記欠損部を除き、前記各磁極片を囲むようにして形成されている筒状の壁を有してい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。
前記各ヨーク部材は、前記回転子を間にして前記各欠損部とは反対側に、対称的に形成された他の欠損部を有していて、該他の欠損部には前記壁を形成しておらず、且つ該他の欠損部の前記回転子側には前記磁極片を形成していないように構成されており、前記コイルボビンは、該他の欠損部と対応する位置でも、該他の欠損部と平行になるようにして前記コイルを巻回していることを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ。
第１ブロックが、多極の永久磁石回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され該回転子の回転軸と平行に且つ同一方向へ延伸して形成されている複数の磁極片と該複数の磁極片を囲むように形成されている筒状の壁とを有していると共に該回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が略円形の一部を直線で欠損した欠損部を有する形状をしており該欠損部には該壁を形成しておらず且つ該欠損部の該回転子側には該磁極片を形成していない第１ヨークケースと、前記磁極片と前記壁との間に配置されていて前記回転子の全周面を囲むようにしてコイルボビンにコイルを巻回していると共に前記欠損部に対応する位置では前記欠損部と平行になるようにして該コイルを巻回してなる第１コイル体と、前記回転子の周面に対し略等間隔となるように配置され前記回転子の回転軸と平行に且つ前記第１ヨークケースの磁極片とは逆の方向へ延伸して形成され前記第１ヨークケースの磁極片とは交互に配置された複数の磁極片を有していると共に前記回転子の回転軸に対して垂直な面で視た平面形状が前記第１ヨークケースと略同じ形状をしていてその欠損部を前記第１ヨークケースの欠損部に合せて配置されており該欠損部の前記回転子側には該磁極片を形成していない第１ヨークプレートと、を備えており、また、第２ブロックが、第１ヨークケース，第１コイル体，第１ヨークプレートと夫々同じ構成の第２ヨークケース，第２コイル体，第２ヨークプレートを備えていて、第１ブロックと第２ブロックとは、第１ヨークプレートと第２ヨークプレートを隣接させて相互に取り付けられていることを特徴とするステッピングモータ。
前記各ヨークケースと各ヨークプレートは、前記回転子を間にして前記各欠損部とは反対側に、対称的に形成された他の欠損部を有していて、該他の欠損部には前記壁を形成しておらず、且つ該他の欠損部の前記回転子側には前記磁極片を形成していないように構成されており、前記各コイルボビンは、該他の欠損部と対応する位置でも、該他の欠損部と平行になるようにして前記各コイルを巻回し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。
前記各ヨークプレートには、夫々、一方の欠損部に切欠き部が、他方の欠損部に折曲部が形成されていて、第１ブロックと第２ブロックとは、各ヨークプレートの切欠き部と折曲部とを係合させて、相互に取り付けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のステッピングモータ。