JP3798354B2 - 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。
【０００３】
図３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３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周に極歯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。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。
【０００５】
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。
【０００６】
図４は、従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータユニットの断面図である。図４では、ステータユニット６Ａを示し、ステータユニット６Ａと背中合わせに配置される図３に示すステータユニット６Ｂは同一構成のため図示せず。
【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て配置されている。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（図３参照）を回転駆動することができる。
【０００８】
図５は、従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータヨークの展開図である。
【０００９】
この例では、極歯１０は空間角３６０°に１０個あり、図示していないが円筒状のマグネット９の磁極幅と同じである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年機器は小型化や薄型化の傾向にあり、それに伴い電子機器に組み込まれるＰＭ型ステッピングモータは、一層の薄型化が要求されている。
【００１１】
しかしながら、従来のＰＭ型ステッピングモータは、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。
【００１２】
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点数が多いばかりでなくステータヨークどうしの位置合わせが煩雑となっていた。
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、回転軸方向の大幅な薄型化を実現する簡潔構造の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。
【００１４】
【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複数の極歯が形成された第１の上部ステータヨークと、前記極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第１の下部ステータヨークと、前記第１の上部ステータヨークと前記第１の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有する第１のステータユニットと、前記第１の上部ステータヨークと対向し一体で形成され、半円状の周縁に沿って複数の極歯が形成された第２の上部ステータヨークと、前記第１の下部ステータヨークと対向し一体で形成され、前記第２の上部ステータヨークの極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第２の下部ステータヨークと、前記第２の上部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有し、前記第１のステータユニットの前記極歯と隣接する極歯同士の間隔を電気角で９０°または２７０°ずれるようにした第２のステータユニットと、前記第１および第２のステータユニットの前記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、前記ロータを回転自在に軸支する軸受をそれぞれ装着したフロントプレートとエンドプレートと、を備え、前記第１のステータユニットと第２のステータユニットのそれぞれの極歯の間には樹脂が充填されると共に前記エンドプレートが樹脂成形にて前記下部ステータヨークの円状の開口内に前記下部ステータヨークの厚さと略同じ厚さで一体に形成してなる構成とした。
【００１５】
また、前記第１および第２の上部ステータヨークと下部ステータヨークどうしは、予め定めた位置に設けた取付穴に予め定めたスペーサが取り付けられ固定されることとした。
【００１６】
また、前記励磁用のコイル部は、前記スペーサにコイルが形成されることとした。
【００１７】
また、前記第１の上部ステータヨークと前記第２の上部ステータヨークとの中間部および、前記第１の下部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの中間部には、切り込み部を有することとした。
【００１８】
前記切り込み部は、切り込みを行う前記中間部の幅に対し２／３以上の切り込みとすることとした。
【００１９】
さらに、前記極歯の形状が先端を切り欠いた台形状であることとした。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
第１のステータユニット３０Ａは、上下に組合わされて配置された第１の上部ステータヨーク３１ａおよび第１の下部ステータヨーク３４ａと、ボビン４１ａにコイル４２ａが形成された励磁用の第１のコイル部４０Ａとで構成されている。４３ａは第１のコイル部４０Ａの電気接続端子である。
【００２４】
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の上側円筒突起４４ａ１が下側から取付けられる取付穴３３ａが明けられている。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の下側円筒突起４４ａ２（図示せず）が上側から取付けられる取付穴３６ａが明けられている。
【００２５】
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、ボビン４１ｂにコイル４２ｂが形成された励磁用の第２のコイル部４０Ｂとで構成されている。４３ｂは第２のコイル部４０Ｂの電気接続端子である。
【００２６】
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の上側円筒突起４４ｂ１が下側から取付けられる取付穴３３ｂが明けられている。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３５ｂ〜３５ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの下側円筒突起４４ｂ２（図示せず）が上側から取付けられる取付穴３６ｂが明けられている。
【００２７】
第１の上部ステータヨーク３１ａの複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第２の上部ステータヨーク３１ｂの複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎとは同時にプレス加工され、また、第１の下部ステータヨーク３４ａの複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの複数の極歯３５ｂ〜３５ｂｎとも同時にプレス加工される。
【００２８】
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。
【００２９】
こうして製作された第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との間に切り込み部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。
【００３０】
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とはプレス加工により一体化して製作しており、互いに磁気的流れ込みを極少に押さえるべく、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と中間部に切り込み部３７、３８を形成し、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。切り込み部３７、３８の切り込みは深いほうが好ましいがある程度の強度を保つ必要があり、中間部の幅に対して２／３以上の切り込みであればスムーズな回転を得ることができる。
【００３１】
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は等間隔で着磁されている。
【００３２】
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が組み立てられたときの断面図である。
【００３３】
第１のコイル部４０Ａは、上側円筒突起４４ａ１と下側円筒突起４４ａ２とが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、上側円筒突起４４ｂ１と下側円筒突起４４ｂ２とが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。
【００３４】
第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂは、取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ（図１参照）に対応して上側円筒突起４４ａ１、４４ｂ１、下側円筒突起４４ａ２、４４ｂ２が嵌合され、位置合わせが行われて取り付けられる。併せて接着剤などで取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂと、上側円筒突起４４ａ１、４４ｂ１、下側円筒突起４４ａ２、４４ｂ２との接合を補強してもよい。スペーサ４５ａは、コイル４２ａ、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、コイル４２ｂ、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。スペーサ４５ａ、４５ｂにより、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂとの取付が容易に行われ、さらに、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との位置合わせが容易かつ確実に行われる。
【００３５】
図２の３２ａは、図１に示した極歯３２ａ１〜３２ａｎを示し、３５ｂは、図１に示した極歯３５ｂ１〜３５ｂｎを示す。組み上がった状態の各極歯間には、強度を上げるために樹脂が充填され充填樹脂部６３が形成され、耐振動性に対しても好ましいものとすることができる。
【００３６】
軸受５３がカシメなどにより取り付けられた非磁性の鋼板よりプレス加工で製造したフロントプレート６１には第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が溶接、接着、カシメなどにより固定されている。回転軸５５が軸受５３に取り付けられロータ５０が第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとの間に挿入された状態で、モールド用金型によりエンドプレート６２が成形される。樹脂成形されたエンドプレート６２には軸受５４が取り付けられ、ロータ５０は、軸受５３、５４により回転自在に取付けられている。
【００３７】
ロータ５０は、非磁性のステンレスからなる回転軸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。
【００３８】
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、ステータユニット３０の第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、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とに設けられる極歯間に上記した所定の電気角を与えるようにしたため、性能は変わることなく従来のステッピングモータに比べ２段重ねのステータを一段にすることができ、回転軸方向の厚さが従来の約半分で大幅な薄型化を実現している。
【００３９】
また、従来のＰＭ型ステッピングモータは、４枚のステータヨークを用いるため部品点数が多いばかりでなくステータヨークどうしの位置合わせが煩雑となっておりコスト高となっていたが、ステータヨークをプレス加工により打ち抜き上部ステータヨークと下部ステータヨークの２枚にしており、部品点数が少なくなるとともに、ステータヨークどうしの位置合わせも格段と容易にでき、コスト低減を図ることができる。
【００４０】
なお、エンドプレート６２は樹脂成形により形成したが、フロントプレート６１と同様に非磁性の鋼板よりプレス加工で製造し、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とに固定することもできる。
【００４１】
【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複数の極歯が形成された第１の上部ステータヨークと、前記極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第１の下部ステータヨークと、前記第１の上部ステータヨークと前記第１の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有する第１のステータユニットと、前記第１の上部ステータヨークと対向し一体で形成され、半円状の周縁に沿って複数の極歯が形成された第２の上部ステータヨークと、前記第１の下部ステータヨークと対向し一体で形成され、前記第２の上部ステータヨークの極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第２の下部ステータヨークと、前記第２の上部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有し、前記第１のステータユニットの前記極歯と隣接する極歯どうしの間隔を電気角で９０°または２７０°ずれるようにした第２のステータユニットと、前記第１および第２のステータユニットの前記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を備えた構成とした。
【００４２】
この構成により、性能は変わることなく回転軸方向の厚さが従来の約半分で大幅な薄型化を実現でき、また、部品点数を減少しておりコスト低減を図ることができる。
【００４３】
また、前記第１および第２の上部ステータヨークと下部ステータヨークどうしは、予め定めた位置に設けた取付穴に予め定めたスペーサが取り付けられ固定されることとしたため、ステータヨークどうしの位置合わせを容易かつ確実にでき、コスト低減を図ることができる。
【００４４】
また、前記励磁用のコイル部は、前記スペーサにコイルが形成されることとしたため、励磁用のコイル部の取付を容易にでき、コスト低減を図ることができる。
【００４５】
また、前記第１の上部ステータヨークと前記第２の上部ステータヨークとの中間部および、前記第１の下部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの中間部には、切り込み部を有することとしたため、ステータヨークどうしで磁気的影響を互いに及ぼさないようにすることができ、スムーズな回転を得ることができる。
【００４６】
前記切り込み部は、切り込みを行う前記中間部の幅に対し２／３以上の切り込みとすることとしたため、ステータヨークの強度を確保しスムーズな回転を得ることができる。
【００４７】
さらに、前記極歯の形状が先端を切り欠いた台形状であることとしたため、上下の互いの組合せを的確にすることができる。
【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が組み立てられたときの断面図である。
【図３】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。
【図４】従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータユニットの断面図である。
【図５】従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータヨークの展開図である。
【符号の説明】
３０ ステータユニット
３０Ａ 第１のステータユニット
３０Ｂ 第２のステータユニット
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
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 切り込み部
４０Ａ 第１のコイル部
４０Ｂ 第２のコイル部
４１ａ、４１ｂ ボビン
４２ａ、４２ｂ コイル
４４ａ１、４４ｂ１ 上側円筒突起
４４ａ２、４４ｂ２ 下側円筒突起
４５ａ、４５ｂ スペーサ
５０ ロータ
５１ 円筒状のマグネット
５５ 回転軸
６１ フロントプレート
６２ エンドプレート
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。
【０００３】
図３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３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周に極歯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。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。
【０００５】
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。
【０００６】
図４は、従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータユニットの断面図である。図４では、ステータユニット６Ａを示し、ステータユニット６Ａと背中合わせに配置される図３に示すステータユニット６Ｂは同一構成のため図示せず。
【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て配置されている。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（図３参照）を回転駆動することができる。
【０００８】
図５は、従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータヨークの展開図である。
【０００９】
この例では、極歯１０は空間角３６０°に１０個あり、図示していないが円筒状のマグネット９の磁極幅と同じである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年機器は小型化や薄型化の傾向にあり、それに伴い電子機器に組み込まれるＰＭ型ステッピングモータは、一層の薄型化が要求されている。
【００１１】
しかしながら、従来のＰＭ型ステッピングモータは、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。
【００１２】
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点数が多いばかりでなくステータヨークどうしの位置合わせが煩雑となっていた。
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、回転軸方向の大幅な薄型化を実現する簡潔構造の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。
【００１４】
【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複数の極歯が形成された第１の上部ステータヨークと、前記極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第１の下部ステータヨークと、前記第１の上部ステータヨークと前記第１の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有する第１のステータユニットと、前記第１の上部ステータヨークと対向し一体で形成され、半円状の周縁に沿って複数の極歯が形成された第２の上部ステータヨークと、前記第１の下部ステータヨークと対向し一体で形成され、前記第２の上部ステータヨークの極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第２の下部ステータヨークと、前記第２の上部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有し、前記第１のステータユニットの前記極歯と隣接する極歯同士の間隔を電気角で９０°または２７０°ずれるようにした第２のステータユニットと、前記第１および第２のステータユニットの前記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、前記ロータを回転自在に軸支する軸受をそれぞれ装着したフロントプレートとエンドプレートと、を備え、前記第１のステータユニットと第２のステータユニットのそれぞれの極歯の間には樹脂が充填されると共に前記エンドプレートが樹脂成形にて前記下部ステータヨークの円状の開口内に前記下部ステータヨークの厚さと略同じ厚さで一体に形成してなる構成とした。
【００１５】
また、前記第１および第２の上部ステータヨークと下部ステータヨークどうしは、予め定めた位置に設けた取付穴に予め定めたスペーサが取り付けられ固定されることとした。
【００１６】
また、前記励磁用のコイル部は、前記スペーサにコイルが形成されることとした。
【００１７】
また、前記第１の上部ステータヨークと前記第２の上部ステータヨークとの中間部および、前記第１の下部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの中間部には、切り込み部を有することとした。
【００１８】
前記切り込み部は、切り込みを行う前記中間部の幅に対し２／３以上の切り込みとすることとした。
【００１９】
さらに、前記極歯の形状が先端を切り欠いた台形状であることとした。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
第１のステータユニット３０Ａは、上下に組合わされて配置された第１の上部ステータヨーク３１ａおよび第１の下部ステータヨーク３４ａと、ボビン４１ａにコイル４２ａが形成された励磁用の第１のコイル部４０Ａとで構成されている。４３ａは第１のコイル部４０Ａの電気接続端子である。
【００２４】
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の上側円筒突起４４ａ１が下側から取付けられる取付穴３３ａが明けられている。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の下側円筒突起４４ａ２（図示せず）が上側から取付けられる取付穴３６ａが明けられている。
【００２５】
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、ボビン４１ｂにコイル４２ｂが形成された励磁用の第２のコイル部４０Ｂとで構成されている。４３ｂは第２のコイル部４０Ｂの電気接続端子である。
【００２６】
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の上側円筒突起４４ｂ１が下側から取付けられる取付穴３３ｂが明けられている。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３５ｂ〜３５ｂｎが軟磁性材よりプレス加工され、第２のコイル部４０Ｂの下側円筒突起４４ｂ２（図示せず）が上側から取付けられる取付穴３６ｂが明けられている。
【００２７】
第１の上部ステータヨーク３１ａの複数の極歯３２ａ１〜３２ａｎと、第２の上部ステータヨーク３１ｂの複数の極歯３２ｂ１〜３２ｂｎとは同時にプレス加工され、また、第１の下部ステータヨーク３４ａの複数の極歯３５ａ１〜３５ａｎと、第２の下部ステータヨーク３４ｂの複数の極歯３５ｂ〜３５ｂｎとも同時にプレス加工される。
【００２８】
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。
【００２９】
こうして製作された第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との間に切り込み部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。
【００３０】
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とはプレス加工により一体化して製作しており、互いに磁気的流れ込みを極少に押さえるべく、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と中間部に切り込み部３７、３８を形成し、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。切り込み部３７、３８の切り込みは深いほうが好ましいがある程度の強度を保つ必要があり、中間部の幅に対して２／３以上の切り込みであればスムーズな回転を得ることができる。
【００３１】
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は等間隔で着磁されている。
【００３２】
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が組み立てられたときの断面図である。
【００３３】
第１のコイル部４０Ａは、上側円筒突起４４ａ１と下側円筒突起４４ａ２とが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、上側円筒突起４４ｂ１と下側円筒突起４４ｂ２とが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。
【００３４】
第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂは、取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ（図１参照）に対応して上側円筒突起４４ａ１、４４ｂ１、下側円筒突起４４ａ２、４４ｂ２が嵌合され、位置合わせが行われて取り付けられる。併せて接着剤などで取付穴３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂと、上側円筒突起４４ａ１、４４ｂ１、下側円筒突起４４ａ２、４４ｂ２との接合を補強してもよい。スペーサ４５ａは、コイル４２ａ、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、コイル４２ｂ、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。スペーサ４５ａ、４５ｂにより、第１のコイル部４０Ａと第２のコイル部４０Ｂとの取付が容易に行われ、さらに、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との位置合わせが容易かつ確実に行われる。
【００３５】
図２の３２ａは、図１に示した極歯３２ａ１〜３２ａｎを示し、３５ｂは、図１に示した極歯３５ｂ１〜３５ｂｎを示す。組み上がった状態の各極歯間には、強度を上げるために樹脂が充填され充填樹脂部６３が形成され、耐振動性に対しても好ましいものとすることができる。
【００３６】
軸受５３がカシメなどにより取り付けられた非磁性の鋼板よりプレス加工で製造したフロントプレート６１には第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が溶接、接着、カシメなどにより固定されている。回転軸５５が軸受５３に取り付けられロータ５０が第１のステータユニット３０Ａと第２のステータユニット３０Ｂとの間に挿入された状態で、モールド用金型によりエンドプレート６２が成形される。樹脂成形されたエンドプレート６２には軸受５４が取り付けられ、ロータ５０は、軸受５３、５４により回転自在に取付けられている。
【００３７】
ロータ５０は、非磁性のステンレスからなる回転軸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。
【００３８】
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、ステータユニット３０の第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、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とに設けられる極歯間に上記した所定の電気角を与えるようにしたため、性能は変わることなく従来のステッピングモータに比べ２段重ねのステータを一段にすることができ、回転軸方向の厚さが従来の約半分で大幅な薄型化を実現している。
【００３９】
また、従来のＰＭ型ステッピングモータは、４枚のステータヨークを用いるため部品点数が多いばかりでなくステータヨークどうしの位置合わせが煩雑となっておりコスト高となっていたが、ステータヨークをプレス加工により打ち抜き上部ステータヨークと下部ステータヨークの２枚にしており、部品点数が少なくなるとともに、ステータヨークどうしの位置合わせも格段と容易にでき、コスト低減を図ることができる。
【００４０】
なお、エンドプレート６２は樹脂成形により形成したが、フロントプレート６１と同様に非磁性の鋼板よりプレス加工で製造し、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とに固定することもできる。
【００４１】
【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複数の極歯が形成された第１の上部ステータヨークと、前記極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第１の下部ステータヨークと、前記第１の上部ステータヨークと前記第１の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有する第１のステータユニットと、前記第１の上部ステータヨークと対向し一体で形成され、半円状の周縁に沿って複数の極歯が形成された第２の上部ステータヨークと、前記第１の下部ステータヨークと対向し一体で形成され、前記第２の上部ステータヨークの極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第２の下部ステータヨークと、前記第２の上部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有し、前記第１のステータユニットの前記極歯と隣接する極歯どうしの間隔を電気角で９０°または２７０°ずれるようにした第２のステータユニットと、前記第１および第２のステータユニットの前記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を備えた構成とした。
【００４２】
この構成により、性能は変わることなく回転軸方向の厚さが従来の約半分で大幅な薄型化を実現でき、また、部品点数を減少しておりコスト低減を図ることができる。
【００４３】
また、前記第１および第２の上部ステータヨークと下部ステータヨークどうしは、予め定めた位置に設けた取付穴に予め定めたスペーサが取り付けられ固定されることとしたため、ステータヨークどうしの位置合わせを容易かつ確実にでき、コスト低減を図ることができる。
【００４４】
また、前記励磁用のコイル部は、前記スペーサにコイルが形成されることとしたため、励磁用のコイル部の取付を容易にでき、コスト低減を図ることができる。
【００４５】
また、前記第１の上部ステータヨークと前記第２の上部ステータヨークとの中間部および、前記第１の下部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの中間部には、切り込み部を有することとしたため、ステータヨークどうしで磁気的影響を互いに及ぼさないようにすることができ、スムーズな回転を得ることができる。
【００４６】
前記切り込み部は、切り込みを行う前記中間部の幅に対し２／３以上の切り込みとすることとしたため、ステータヨークの強度を確保しスムーズな回転を得ることができる。
【００４７】
さらに、前記極歯の形状が先端を切り欠いた台形状であることとしたため、上下の互いの組合せを的確にすることができる。
【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が組み立てられたときの断面図である。
【図３】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。
【図４】従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータユニットの断面図である。
【図５】従来のＰＭ型ステッピングモータに於けるステータヨークの展開図である。
【符号の説明】
３０ ステータユニット
３０Ａ 第１のステータユニット
３０Ｂ 第２のステータユニット
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
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 切り込み部
４０Ａ 第１のコイル部
４０Ｂ 第２のコイル部
４１ａ、４１ｂ ボビン
４２ａ、４２ｂ コイル
４４ａ１、４４ｂ１ 上側円筒突起
４４ａ２、４４ｂ２ 下側円筒突起
４５ａ、４５ｂ スペーサ
５０ ロータ
５１ 円筒状のマグネット
５５ 回転軸
６１ フロントプレート
６２ エンドプレート
６３ 充填樹脂部
Claims (6)
- 半円状の周縁に沿って複数の極歯が形成された第１の上部ステータヨークと、前記極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第１の下部ステータヨークと、前記第１の上部ステータヨークと前記第１の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有する第１のステータユニットと、
前記第１の上部ステータヨークと対向し一体で形成され、半円状の周縁に沿って複数の極歯が形成された第２の上部ステータヨークと、前記第１の下部ステータヨークと対向し一体で形成され、前記第２の上部ステータヨークの極歯と電気角で１８０°ずれるように上下に互いに組み合わされる極歯が形成された第２の下部ステータヨークと、前記第２の上部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの励磁用のコイル部とを有し、前記第１のステータユニットの前記極歯と隣接する極歯同士の間隔を電気角で９０°または２７０°ずれるようにした第２のステータユニットと、
前記第１および第２のステータユニットの前記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、
前記ロータを回転自在に軸支する軸受をそれぞれ装着したフロントプレートとエンドプレートと、を備え、
前記第１のステータユニットと第２のステータユニットのそれぞれの極歯の間には樹脂が充填されると共に前記エンドプレートが樹脂成形にて前記下部ステータヨークの円状の開口内に前記下部ステータヨークの厚さと略同じ厚さで一体に形成したことを特徴とする扁平型ステッピングモータ。 - 前記第１および第２の上部ステータヨークと下部ステータヨークどうしは、予め定めた位置に設けた取付穴に予め定めたスペーサが取り付けられ固定され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。
- 前記励磁用のコイル部は、前記スペーサにコイルが形成されることを特徴とする請求項２に記載の扁平型ステッピングモータ。
- 前記第１の上部ステータヨークと前記第２の上部ステータヨークとの中間部および、前記第１の下部ステータヨークと前記第２の下部ステータヨークとの中間部には、切り込み部を有す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。
- 前記切り込み部は、切り込みを行う前記中間部の幅に対し２／３以上の切り込みとすることを特徴とする請求項４に記載の扁平型ステッピングモータ。
- 前記極歯の形状が先端を切り欠いた台形状であ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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