JP3768952B2 - 扁平型ステッピングモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータの構造、特に回転軸方向に薄型化した扁平型ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタ、ファクシミリ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブなどの各種機器は、機器の高性能化に伴い、高トルクなどの高性能と、低コギングで低振動などの高品質のステッピングモータが求められている。ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータは、これらの要望を満たすものとして広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【０００４】
図４に示すように、１はステンレス鋼を打ち抜いて製作されたフランジ、２は含油合金から成る上側軸受、３ａ、３ｂは軟磁性材の鋼板を打ち抜き内側に極歯１０を折り曲げて形成したステータヨーク、４はポリウレタン被覆銅線をボビン５に巻回して成るコイル、６Ａ、６Ｂはステータヨーク３ａ、３ｂの内部にコイル４を納めたステータユニットで、これら２個のステータユニット６Ａ、６Ｂは背中合わせに配置されている。
【０００５】
８はステッピングモータの回転中心となる回転軸、９はステータヨーク３ａ、３ｂの極歯１０と対向して外周に複数の磁極を有する界磁用の円筒状のマグネット、１２は円筒状のマグネット９と回転軸８を締結するスリーブであり、回転軸８と、円筒状のマグネット９とスリーブ１２でロータ１３を構成している。ロータ１３は、回転中心となる回転軸８をスリーブ１２に圧入固定し、スリーブ１２の外周に接着剤を塗布して界磁用の円筒状のマグネット９を同軸となるように挿入して接着固定したものである。
【０００６】
このように構成されたロータ１３は、円筒状のマグネット９の外周に所定の多極着磁が施され着磁面の磁極を極歯１０と微小間隙を介して対向するように、回転軸８により上側軸受２と下側軸受（図示せず）に回転自在に取り付けられている。
【０００７】
ステータユニット６Ａでは、ステータヨーク３ａの極歯１０とステータヨーク３ｂの極歯１０どうしが電気角で１８０°（半ピッチ）の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。ステータユニット６Ｂでも、同様に極歯１０どうしが電気角で１８０°の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。２つのステータユニット６Ａ、６Ｂは、高分子材料を用いたモールド成形、あるいはプラズマ溶接などの手法により一体化され、ステータユニット６Ａとステータユニット６Ｂの極歯１０どうしが互いに電気角で９０°のずれとなるように背中合わせに重ね配置されている。そのため、２つのステータユニット６Ａ、６Ｂにより、始動時に常に同一方向にロータ１３を回転駆動することができる。
【０００８】
しかしながら、従来のＰＭ型ステッピングモータは、組み込まれる電子機器が小型化や薄型化の傾向にあり、それに伴い一層の薄型化が要求されていたが、上記したごとく２つのステータユニット６Ａ、６Ｂを背中合わせに重ねた構造のため、薄型化には限界があった。さらに、従来のＰＭ型ステッピングモータは、４個のステータヨークを用いるため部品の種類が多い複雑構造となっていた。
【０００９】
また、従来のＰＭ型ステッピングモータには、ロータを軸方向に二層構造にしたものもあるが（例えば、特許文献２参照）、やはり上記したことと同様の問題があった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−１２７０２４号公報
【特許文献２】
特開平５−３３６７２９号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、回転軸方向の薄型化を部品の種類の削減を図り簡潔構造で実現する画期的な扁平型ステッピングモータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿って等しい間隔で形成された一方の側の複数の極歯と、前記半円状の周縁と対向した半円状の周縁に沿って等しい間隔で形成された他方の側の複数の極歯とを有する上部ステータヨークと、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とそれぞれ互いに向き合う複数の極歯が形成された下部ステータヨークと、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯の内側に回転自在に配置される円筒状のマグネットを有するロータと、前記一方の側の複数の極歯を励磁するコイル部と、前記他方の側の複数の極歯を励磁するコイル部を前記ロータの両側にそれぞれ備えた扁平型ステッピングモータであって、前記上部ステータヨークは前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯は等しい間隔で形成され、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯との間に切込部を形成し、該切込部を挟んで互いに隣接する前記一方の側の極歯と前記他方の側の極歯の間隔が電気角で９０°又は２７０°ずれる位置に配置されると共に、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯との中間の線を基準に前記一方の側の複数の極歯は前記他方の側の複数の極歯の隙間と対称に配置され、前記他方の側の複数の極歯は前記一方の側の複数の極歯の隙間と対称に配置された構成であって、前記下部ステータヨークは前記上部ステータヨークと同一のものを用いることとした。
【００１２】
また、前記一方の側の複数の極歯の間と、前記他方の側の複数の極歯の間に樹脂が充填されると共に、該樹脂にて軸受を装着するための樹脂プレートも同時に形成されてなることとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の扁平型ステッピングモータにつき図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の扁平型ステッピングモータは、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとが平面的に一体に設けられたステータユニット３０と、ステータユニット３０に回転自在に取り付けられるロータ５０とで構成されている。
【００１８】
第１のステータユニット３０Ａは、上下に互いに組み付けられた第１の上部ステータヨーク３１ａと第１の下部ステータヨーク３４ａと、励磁用の第１のコイル部４０Ａとで構成されている。４３ａは、駆動用の交流電圧が与えられる第１のコイル部４０Ａの電気接続端子である。
【００１９】
第１の上部ステータヨーク３１ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの上側の円筒突起４４ａが下側から取り付けられる取付穴３３ａが開けられている。第１の下部ステータヨーク３４ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの下側の円筒突起４４ａ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ａが開けられている。
【００２０】
同様に、第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａとプレス加工により一体に形成された第２の上部ステータヨーク３１ｂと、第１の下部ステータヨーク３４ａとプレス加工により一体に形成された第２の下部ステータヨーク３４ｂと、励磁用の第２のコイル部４０Ｂとで構成されている。４３ｂは、駆動用の交流電圧が与えられる第２のコイル部４０Ｂの電気接続端子である。
【００２１】
第２の上部ステータヨーク３１ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの上側の円筒突起４４ｂが下側から取り付けられる取付穴３３ｂが開けられている。第２の下部ステータヨーク３４ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ｂ１〜３５ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの下側の円筒突起４４ｂ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ｂが開けられている。
【００２２】
いずれのステータヨークにおいても、極歯はステッピングモータに要求される１回転のステップ数に対応した数の極歯が等間隔に配列されており、第１の上部ステータヨーク３１ａの極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａ１〜３５ａｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列され、また、第２の上部ステータヨーク３１ｂの極歯３２ｂ１〜３２ｂｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯３５ｂ１〜３５ｂｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列されている。
【００２３】
第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの間および、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの間に切込部３７、３８を挟んで互いに隣接する極歯どうしの極歯間隔が電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。すなわち、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの中間部で、極歯３２ａ１と極歯３２ｂ１および極歯３２ａｎと極歯３２ｂｎの極歯間隔と、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間部で、極歯３５ａ１と極歯３５ｂ１および極歯３５ａｎと極歯３５ｂｎの極歯間隔とは、電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。
【００２４】
第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとはプレス加工により一体化して上部ステータヨーク３１を製作しており、また、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂもプレス加工により一体化して下部ステータヨーク３４を製作しており、切込部３７、３８により、互いに磁気的影響を互いに及ぼさないような構造となっている。上部ステータヨーク３１と下部ステータヨーク３４とは、軟磁性材として、例えば、珪素鋼、ＳＥＣＣ（亜鉛メッキ鋼板）材、ＳＵＹ（電磁軟鉄）材などを使用する。
【００２５】
ロータ５０は、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂの極歯と微小空隙を介し回転軸５５により回転自在に配置され、外周の円筒形状の界磁用の円筒状のマグネット５１は、スリーブ５２を介して回転軸５５に取り付けられ、等間隔で着磁されている。ロータ５０は、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂに駆動用の交流電圧が与えられ、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとにより、始動時に常に同一方向に回転駆動することができる。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【００２７】
第１のコイル部４０Ａは、円筒突起４４ａが上下に設けられた金属製の円筒形状のスペーサ４５ａを有し、スペーサ４５ａの外側にはコイル４２ａが形成されたボビン４１ａが設けられており、同じく第２のコイル部４０Ｂも、円筒突起４４ｂが上下に設けられた金属製のスペーサ４５ｂを有し、外側にはコイル４２ｂが形成されたボビン４１ｂが設けられている。
【００２８】
第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとは、取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ（図１参照）に対応して上下の円筒突起４４ａ、４４ｂが嵌合され、互いに組み付けられている。
【００２９】
スペーサ４５ａは、第１の上部ステータヨーク３１ａ、第１の下部ステータヨーク３４ａと共に閉磁路の一部を形成し、同じくスペーサ４５ｂも、第２の上部ステータヨーク３１ｂ、第２の下部ステータヨーク３４ｂと共に閉磁路の一部を形成している。
【００３０】
図１に示す極歯３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎは、図２ではそれぞれ極歯３２ａ、３２ｂ（図示せず）、３５ａ（図示せず）、３５ｂを示す。
【００３１】
組み上がった状態の各極歯間には、極歯間を強固にするために極歯３２ａと極歯３５ａとの間、および極歯３２ｂと極歯３５ｂとの間に樹脂が充填され充填樹脂部６３が形成されている。その際同時に樹脂プレート６２も形成される。樹脂プレート６２に軸受５４が圧入、カシメなどにより取り付けられロータ５０の回転軸５５が軸受５４に挿入される。
【００３２】
最後に、非磁性の鋼板よりプレス加工で製造し、軸受５３が取り付けられたプレート６１が第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂに溶接、接着、カシメなどにより固定される。ロータ５０は、軸受５３、５４により回転自在に取り付けられている。
【００３３】
ロータ５０は、回転軸５５の周りにアルミ製のスリーブ５２を介して円筒状のマグネット５１が接着されて構成さている。円筒状のマグネット５１の材料はフェライトマグネット、希土類マグネットなどが用いられる。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの下部ステータヨークの図を示し、図３（ａ）は、下部ステータヨークの平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す下部ステータヨークのＡＡ断面図である。
【００３５】
図３に示すように、第１の下部ステータヨーク３４ａには、半円状の周縁に沿って複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎが間隔Ｐで形成され、第２の下部ステータヨーク３４ｂには、半円状の周縁に沿って複数の極歯３５ｂ１〜３５ｂｎが間隔Ｐで形成され、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとはプレス加工により一体化して下部ステータヨーク３４が製作されている。
【００３６】
図１で説明したように、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとは切込部３８を挟んで互いに隣接する極歯どうしの極歯間隔が間隔Ｐよりも電気角αで９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。
【００３７】
さらに、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａ１〜３５ａｎは、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間に設けられた基準線Ｙに対し、第２の下部ステータヨーク３４ｂの各極歯３５ｂ１〜３５ｂｎ間の隙間Ｓｂとは対称に配置されている。そのため、第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯３５ｂ１〜３５ｂｎも、基準線Ｙに対し第１の下部ステータヨーク３４ａの各極歯３５ａ１〜３５ａｎ間の隙間Ｓａとは対称に配置されている。例えば、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａｉは、矢印Ｒに示すように基準線Ｙに対し第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯間の隙間Ｓｂと対称に配置され、極歯３５ａ１〜３５ａｎと極歯３５ｂ１〜３５ｂｎとは、基準線Ｙに対して極歯間の間隔Ｐよりもそれぞれ電気角で４５°ずらされている。
【００３８】
従って、下部ステータヨーク３４は裏返して極歯が下方を向くようにすることにより、下部ステータヨーク３４と裏返した下部ステータヨーク３４とで上下に対向する極歯どうしが互いに電気角で１８０°ずれた配列ができ、下部ステータヨーク３４は、図１に示す上部ステータヨーク３１として使用することができる。
【００３９】
なお、説明の都合上、下部ステータヨーク３４につき説明したが、上部ステータヨーク３１についての説明も同様である。
【００４０】
また、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間に設けられた基準線Ｙは、これに限定されることなく、環状に配置された極歯の中心を通りコイル部の取付穴３６ａ、３６ｂの中心を結ぶ水平線を基準線とすることもできる。
【００４１】
以上説明したごとく、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、上部ステータヨーク３１と下部ステータヨーク３４とは共用部品として使用することができ、部品の種類の削減を図り設備投資の抑制と管理コストを低減する簡潔構造とすることができる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、プレート６１を下側に取り付けているが、上下の向きを変えプレート６１を上側にすることもできる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿って形成された一方の側の複数の極歯と、前記半円状の周縁と対向した半円状の周縁に沿って形成された他方の側の複数の極歯とを有する上部ステータヨークと、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とそれぞれ互いに向き合う複数の極歯が形成された下部ステータヨークとを備え、前記上部ステータヨークは、前記一方の側の複数の極歯が予め設けられた基準線に対し前記他方の側の複数の極歯間の隙間とそれぞれ対称に配置され、前記下部ステータヨークは、互いの前記複数の極歯どうしを向き合わせ前記上部ステータヨークと同一のものを用いることとしたため、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、部品の共有化を実現して部品の種類の削減を図る簡潔構造とすることができる。
【００４４】
また、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とは、互いに隣接する前記一方の側の極歯と前記他方の側の極歯との極歯間隔が電気角で９０°または２７０°ずらされ配置されることとしたため、確実に薄型化を実現して、部品の共有化を実現することができる。
【００４５】
また、前記基準線は、前記一方の側の極歯が設けられる第１の上部ステータヨークと前記他方の側の極歯が設けられる第２の上部ステータヨークとの中間に設けられる線とすることとしたため、基準線に対し極歯と極歯間の隙間とを確実にそれぞれ対称に配置でき、部品の共有化を実現することができる。
【００４６】
さらに、前記基準線は、前記一方の側の極歯の外側で前記上部ステータヨークと前記下部ステータヨークとの間に取り付けられるコイル部の取付穴と、前記他方の側の極歯の外側で前記上部ステータヨークと前記下部ステータヨークとの間に取り付けられるコイル部の取付穴とを結ぶ線とすることとしたため、基準線に対し極歯と極歯間の隙間とを確実にそれぞれ対称に配置でき、部品の共有化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの下部ステータヨークの図を示し、図３（ａ）は、下部ステータヨークの平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す下部ステータヨークのＡＡ断面図である。
【図４】従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
３０ ステータユニット３０
３０Ａ 第１のステータユニット
３０Ｂ 第２のステータユニット
３１ 上部ステータヨーク
３１ａ 第１の上部ステータヨーク
３１ｂ 第２の上部ステータヨーク
３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎ 極歯
３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ 取付穴
３４ 下部ステータヨーク
３４ａ 第１の下部ステータヨーク
３４ｂ 第２の下部ステータヨーク
３７、３８ 切込部
４０Ａ 第１のコイル部
４０Ｂ 第２のコイル部
４４ａ、４４ｂ 円筒突起
５０ ロータ
５１ 円筒状のマグネット
５５ 回転軸
６１ プレート
６２ 樹脂プレート
６３ 充填樹脂部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータの構造、特に回転軸方向に薄型化した扁平型ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタ、ファクシミリ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブなどの各種機器は、機器の高性能化に伴い、高トルクなどの高性能と、低コギングで低振動などの高品質のステッピングモータが求められている。ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータは、これらの要望を満たすものとして広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【０００４】
図４に示すように、１はステンレス鋼を打ち抜いて製作されたフランジ、２は含油合金から成る上側軸受、３ａ、３ｂは軟磁性材の鋼板を打ち抜き内側に極歯１０を折り曲げて形成したステータヨーク、４はポリウレタン被覆銅線をボビン５に巻回して成るコイル、６Ａ、６Ｂはステータヨーク３ａ、３ｂの内部にコイル４を納めたステータユニットで、これら２個のステータユニット６Ａ、６Ｂは背中合わせに配置されている。
【０００５】
８はステッピングモータの回転中心となる回転軸、９はステータヨーク３ａ、３ｂの極歯１０と対向して外周に複数の磁極を有する界磁用の円筒状のマグネット、１２は円筒状のマグネット９と回転軸８を締結するスリーブであり、回転軸８と、円筒状のマグネット９とスリーブ１２でロータ１３を構成している。ロータ１３は、回転中心となる回転軸８をスリーブ１２に圧入固定し、スリーブ１２の外周に接着剤を塗布して界磁用の円筒状のマグネット９を同軸となるように挿入して接着固定したものである。
【０００６】
このように構成されたロータ１３は、円筒状のマグネット９の外周に所定の多極着磁が施され着磁面の磁極を極歯１０と微小間隙を介して対向するように、回転軸８により上側軸受２と下側軸受（図示せず）に回転自在に取り付けられている。
【０００７】
ステータユニット６Ａでは、ステータヨーク３ａの極歯１０とステータヨーク３ｂの極歯１０どうしが電気角で１８０°（半ピッチ）の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。ステータユニット６Ｂでも、同様に極歯１０どうしが電気角で１８０°の間隔で等間隔に噛み合うように配置されている。２つのステータユニット６Ａ、６Ｂは、高分子材料を用いたモールド成形、あるいはプラズマ溶接などの手法により一体化され、ステータユニット６Ａとステータユニット６Ｂの極歯１０どうしが互いに電気角で９０°のずれとなるように背中合わせに重ね配置されている。そのため、２つのステータユニット６Ａ、６Ｂにより、始動時に常に同一方向にロータ１３を回転駆動することができる。
【０００８】
しかしながら、従来のＰＭ型ステッピングモータは、組み込まれる電子機器が小型化や薄型化の傾向にあり、それに伴い一層の薄型化が要求されていたが、上記したごとく２つのステータユニット６Ａ、６Ｂを背中合わせに重ねた構造のため、薄型化には限界があった。さらに、従来のＰＭ型ステッピングモータは、４個のステータヨークを用いるため部品の種類が多い複雑構造となっていた。
【０００９】
また、従来のＰＭ型ステッピングモータには、ロータを軸方向に二層構造にしたものもあるが（例えば、特許文献２参照）、やはり上記したことと同様の問題があった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−１２７０２４号公報
【特許文献２】
特開平５−３３６７２９号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、回転軸方向の薄型化を部品の種類の削減を図り簡潔構造で実現する画期的な扁平型ステッピングモータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿って等しい間隔で形成された一方の側の複数の極歯と、前記半円状の周縁と対向した半円状の周縁に沿って等しい間隔で形成された他方の側の複数の極歯とを有する上部ステータヨークと、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とそれぞれ互いに向き合う複数の極歯が形成された下部ステータヨークと、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯の内側に回転自在に配置される円筒状のマグネットを有するロータと、前記一方の側の複数の極歯を励磁するコイル部と、前記他方の側の複数の極歯を励磁するコイル部を前記ロータの両側にそれぞれ備えた扁平型ステッピングモータであって、前記上部ステータヨークは前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯は等しい間隔で形成され、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯との間に切込部を形成し、該切込部を挟んで互いに隣接する前記一方の側の極歯と前記他方の側の極歯の間隔が電気角で９０°又は２７０°ずれる位置に配置されると共に、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯との中間の線を基準に前記一方の側の複数の極歯は前記他方の側の複数の極歯の隙間と対称に配置され、前記他方の側の複数の極歯は前記一方の側の複数の極歯の隙間と対称に配置された構成であって、前記下部ステータヨークは前記上部ステータヨークと同一のものを用いることとした。
【００１２】
また、前記一方の側の複数の極歯の間と、前記他方の側の複数の極歯の間に樹脂が充填されると共に、該樹脂にて軸受を装着するための樹脂プレートも同時に形成されてなることとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の扁平型ステッピングモータにつき図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の扁平型ステッピングモータは、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとが平面的に一体に設けられたステータユニット３０と、ステータユニット３０に回転自在に取り付けられるロータ５０とで構成されている。
【００１８】
第１のステータユニット３０Ａは、上下に互いに組み付けられた第１の上部ステータヨーク３１ａと第１の下部ステータヨーク３４ａと、励磁用の第１のコイル部４０Ａとで構成されている。４３ａは、駆動用の交流電圧が与えられる第１のコイル部４０Ａの電気接続端子である。
【００１９】
第１の上部ステータヨーク３１ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの上側の円筒突起４４ａが下側から取り付けられる取付穴３３ａが開けられている。第１の下部ステータヨーク３４ａは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎが軟磁性材よりプレス加工され、第１のコイル部４０Ａの下側の円筒突起４４ａ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ａが開けられている。
【００２０】
同様に、第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａとプレス加工により一体に形成された第２の上部ステータヨーク３１ｂと、第１の下部ステータヨーク３４ａとプレス加工により一体に形成された第２の下部ステータヨーク３４ｂと、励磁用の第２のコイル部４０Ｂとで構成されている。４３ｂは、駆動用の交流電圧が与えられる第２のコイル部４０Ｂの電気接続端子である。
【００２１】
第２の上部ステータヨーク３１ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの上側の円筒突起４４ｂが下側から取り付けられる取付穴３３ｂが開けられている。第２の下部ステータヨーク３４ｂは、半円状の周縁に沿って抜き起こしにより複数の極歯３５ｂ１〜３５ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの下側の円筒突起４４ｂ（図示せず）が上側から取り付けられる取付穴３６ｂが開けられている。
【００２２】
いずれのステータヨークにおいても、極歯はステッピングモータに要求される１回転のステップ数に対応した数の極歯が等間隔に配列されており、第１の上部ステータヨーク３１ａの極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａ１〜３５ａｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列され、また、第２の上部ステータヨーク３１ｂの極歯３２ｂ１〜３２ｂｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯３５ｂ１〜３５ｂｎとの上下に対向する極歯どうしは互いに電気角で１８０°ずれて配列されている。
【００２３】
第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂは、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの間および、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの間に切込部３７、３８を挟んで互いに隣接する極歯どうしの極歯間隔が電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。すなわち、第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとの中間部で、極歯３２ａ１と極歯３２ｂ１および極歯３２ａｎと極歯３２ｂｎの極歯間隔と、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間部で、極歯３５ａ１と極歯３５ｂ１および極歯３５ａｎと極歯３５ｂｎの極歯間隔とは、電気角で９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。
【００２４】
第１の上部ステータヨーク３１ａと第２の上部ステータヨーク３１ｂとはプレス加工により一体化して上部ステータヨーク３１を製作しており、また、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂもプレス加工により一体化して下部ステータヨーク３４を製作しており、切込部３７、３８により、互いに磁気的影響を互いに及ぼさないような構造となっている。上部ステータヨーク３１と下部ステータヨーク３４とは、軟磁性材として、例えば、珪素鋼、ＳＥＣＣ（亜鉛メッキ鋼板）材、ＳＵＹ（電磁軟鉄）材などを使用する。
【００２５】
ロータ５０は、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂの極歯と微小空隙を介し回転軸５５により回転自在に配置され、外周の円筒形状の界磁用の円筒状のマグネット５１は、スリーブ５２を介して回転軸５５に取り付けられ、等間隔で着磁されている。ロータ５０は、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂに駆動用の交流電圧が与えられ、第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとにより、始動時に常に同一方向に回転駆動することができる。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【００２７】
第１のコイル部４０Ａは、円筒突起４４ａが上下に設けられた金属製の円筒形状のスペーサ４５ａを有し、スペーサ４５ａの外側にはコイル４２ａが形成されたボビン４１ａが設けられており、同じく第２のコイル部４０Ｂも、円筒突起４４ｂが上下に設けられた金属製のスペーサ４５ｂを有し、外側にはコイル４２ｂが形成されたボビン４１ｂが設けられている。
【００２８】
第１と第２の上部ステータヨーク３１ａ、３１ｂと第１と第２の下部ステータヨーク３４ａ、３４ｂとは、取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ（図１参照）に対応して上下の円筒突起４４ａ、４４ｂが嵌合され、互いに組み付けられている。
【００２９】
スペーサ４５ａは、第１の上部ステータヨーク３１ａ、第１の下部ステータヨーク３４ａと共に閉磁路の一部を形成し、同じくスペーサ４５ｂも、第２の上部ステータヨーク３１ｂ、第２の下部ステータヨーク３４ｂと共に閉磁路の一部を形成している。
【００３０】
図１に示す極歯３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎは、図２ではそれぞれ極歯３２ａ、３２ｂ（図示せず）、３５ａ（図示せず）、３５ｂを示す。
【００３１】
組み上がった状態の各極歯間には、極歯間を強固にするために極歯３２ａと極歯３５ａとの間、および極歯３２ｂと極歯３５ｂとの間に樹脂が充填され充填樹脂部６３が形成されている。その際同時に樹脂プレート６２も形成される。樹脂プレート６２に軸受５４が圧入、カシメなどにより取り付けられロータ５０の回転軸５５が軸受５４に挿入される。
【００３２】
最後に、非磁性の鋼板よりプレス加工で製造し、軸受５３が取り付けられたプレート６１が第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂに溶接、接着、カシメなどにより固定される。ロータ５０は、軸受５３、５４により回転自在に取り付けられている。
【００３３】
ロータ５０は、回転軸５５の周りにアルミ製のスリーブ５２を介して円筒状のマグネット５１が接着されて構成さている。円筒状のマグネット５１の材料はフェライトマグネット、希土類マグネットなどが用いられる。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの下部ステータヨークの図を示し、図３（ａ）は、下部ステータヨークの平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す下部ステータヨークのＡＡ断面図である。
【００３５】
図３に示すように、第１の下部ステータヨーク３４ａには、半円状の周縁に沿って複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎが間隔Ｐで形成され、第２の下部ステータヨーク３４ｂには、半円状の周縁に沿って複数の極歯３５ｂ１〜３５ｂｎが間隔Ｐで形成され、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとはプレス加工により一体化して下部ステータヨーク３４が製作されている。
【００３６】
図１で説明したように、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとは切込部３８を挟んで互いに隣接する極歯どうしの極歯間隔が間隔Ｐよりも電気角αで９０°または２７０°ずれるような位置関係で配置されている。
【００３７】
さらに、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａ１〜３５ａｎは、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間に設けられた基準線Ｙに対し、第２の下部ステータヨーク３４ｂの各極歯３５ｂ１〜３５ｂｎ間の隙間Ｓｂとは対称に配置されている。そのため、第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯３５ｂ１〜３５ｂｎも、基準線Ｙに対し第１の下部ステータヨーク３４ａの各極歯３５ａ１〜３５ａｎ間の隙間Ｓａとは対称に配置されている。例えば、第１の下部ステータヨーク３４ａの極歯３５ａｉは、矢印Ｒに示すように基準線Ｙに対し第２の下部ステータヨーク３４ｂの極歯間の隙間Ｓｂと対称に配置され、極歯３５ａ１〜３５ａｎと極歯３５ｂ１〜３５ｂｎとは、基準線Ｙに対して極歯間の間隔Ｐよりもそれぞれ電気角で４５°ずらされている。
【００３８】
従って、下部ステータヨーク３４は裏返して極歯が下方を向くようにすることにより、下部ステータヨーク３４と裏返した下部ステータヨーク３４とで上下に対向する極歯どうしが互いに電気角で１８０°ずれた配列ができ、下部ステータヨーク３４は、図１に示す上部ステータヨーク３１として使用することができる。
【００３９】
なお、説明の都合上、下部ステータヨーク３４につき説明したが、上部ステータヨーク３１についての説明も同様である。
【００４０】
また、第１の下部ステータヨーク３４ａと第２の下部ステータヨーク３４ｂとの中間に設けられた基準線Ｙは、これに限定されることなく、環状に配置された極歯の中心を通りコイル部の取付穴３６ａ、３６ｂの中心を結ぶ水平線を基準線とすることもできる。
【００４１】
以上説明したごとく、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、上部ステータヨーク３１と下部ステータヨーク３４とは共用部品として使用することができ、部品の種類の削減を図り設備投資の抑制と管理コストを低減する簡潔構造とすることができる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータは、プレート６１を下側に取り付けているが、上下の向きを変えプレート６１を上側にすることもできる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の扁平型ステッピングモータは、半円状の周縁に沿って形成された一方の側の複数の極歯と、前記半円状の周縁と対向した半円状の周縁に沿って形成された他方の側の複数の極歯とを有する上部ステータヨークと、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とそれぞれ互いに向き合う複数の極歯が形成された下部ステータヨークとを備え、前記上部ステータヨークは、前記一方の側の複数の極歯が予め設けられた基準線に対し前記他方の側の複数の極歯間の隙間とそれぞれ対称に配置され、前記下部ステータヨークは、互いの前記複数の極歯どうしを向き合わせ前記上部ステータヨークと同一のものを用いることとしたため、回転軸方向の薄型化を実現するとともに、部品の共有化を実現して部品の種類の削減を図る簡潔構造とすることができる。
【００４４】
また、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とは、互いに隣接する前記一方の側の極歯と前記他方の側の極歯との極歯間隔が電気角で９０°または２７０°ずらされ配置されることとしたため、確実に薄型化を実現して、部品の共有化を実現することができる。
【００４５】
また、前記基準線は、前記一方の側の極歯が設けられる第１の上部ステータヨークと前記他方の側の極歯が設けられる第２の上部ステータヨークとの中間に設けられる線とすることとしたため、基準線に対し極歯と極歯間の隙間とを確実にそれぞれ対称に配置でき、部品の共有化を実現することができる。
【００４６】
さらに、前記基準線は、前記一方の側の極歯の外側で前記上部ステータヨークと前記下部ステータヨークとの間に取り付けられるコイル部の取付穴と、前記他方の側の極歯の外側で前記上部ステータヨークと前記下部ステータヨークとの間に取り付けられるコイル部の取付穴とを結ぶ線とすることとしたため、基準線に対し極歯と極歯間の隙間とを確実にそれぞれ対称に配置でき、部品の共有化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の扁平型ステッピングモータの下部ステータヨークの図を示し、図３（ａ）は、下部ステータヨークの平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す下部ステータヨークのＡＡ断面図である。
【図４】従来のＰＭ型ステッピングモータの一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
３０ ステータユニット３０
３０Ａ 第１のステータユニット
３０Ｂ 第２のステータユニット
３１ 上部ステータヨーク
３１ａ 第１の上部ステータヨーク
３１ｂ 第２の上部ステータヨーク
３２ａ１〜３２ａｎ、３２ｂ１〜３２ｂｎ、３５ａ１〜３５ａｎ、３５ｂ１〜３５ｂｎ 極歯
３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ 取付穴
３４ 下部ステータヨーク
３４ａ 第１の下部ステータヨーク
３４ｂ 第２の下部ステータヨーク
３７、３８ 切込部
４０Ａ 第１のコイル部
４０Ｂ 第２のコイル部
４４ａ、４４ｂ 円筒突起
５０ ロータ
５１ 円筒状のマグネット
５５ 回転軸
６１ プレート
６２ 樹脂プレート
６３ 充填樹脂部
Claims (2)
- 半円状の周縁に沿って等しい間隔で形成された一方の側の複数の極歯と、前記半円状の周縁と対向した半円状の周縁に沿って等しい間隔で形成された他方の側の複数の極歯とを有する上部ステータヨークと、
前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯とそれぞれ互いに向き合う複数の極歯が形成された下部ステータヨークと、
前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯の内側に回転自在に配置される円筒状のマグネットを有するロータと、
前記一方の側の複数の極歯を励磁するコイル部と、前記他方の側の複数の極歯を励磁するコイル部を前記ロータの両側にそれぞれ備えた扁平型ステッピングモータであって、
前記上部ステータヨークは前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯は等しい間隔で形成され、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯との間に切込部を形成し、該切込部を挟んで互いに隣接する前記一方の側の極歯と前記他方の側の極歯の間隔が電気角で９０°又は２７０°ずれる位置に配置されると共に、前記一方の側の複数の極歯と前記他方の側の複数の極歯との中間の線を基準に前記一方の側の複数の極歯は前記他方の側の複数の極歯の隙間と対称に配置され、前記他方の側の複数の極歯は前記一方の側の複数の極歯の隙間と対称に配置された構成であって、
前記下部ステータヨークは前記上部ステータヨークと同一のものを用いることを特徴とする扁平型ステッピングモータ。 - 前記一方の側の複数の極歯の間と、前記他方の側の複数の極歯の間に樹脂が充填されると共に、該樹脂にて軸受を装着するための樹脂プレートも同時に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の扁平型ステッピングモータ。
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