JP3979039B2 - 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に係り、中でも、カメラのレンズ駆動もしくは光メディア機器のフィードおよびチルト用として好適な超小型・細径のクローポールタイプステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型・細径ステッピングモータとしては、特開平１０−３２７５７０号公報に記載されたものが知られている。図４にそのステッピングモータの構造を示す。図４においてステッピングモータは、旧来の一般的なクローポール型と同様、外周に多極着磁したマグネット１１５を備えるロータと、その外周に近接対向する極歯部を備える外ヨーク１１１、内ヨーク１１２、それを励磁する励磁コイルを巻回したコイルボビン１１３などを持つステータ１１４（２組）を備える。旧来のものと異なるのは、そのコイルボビン１１３の位置が、マグネット１１５の軸方向両端側に配置されている点である。このような構造であるから、モータの外径はマグネットの外径に極歯部の厚さを加えたのに略等しい大きさにまで小さくでき、超小型・細径形状を実現できる。
【０００３】
しかしながらこの構造のモータは、旧来の一般的なクローポール型に比べて製造が困難である。ここで旧来型とは、マグネットの外周側に同一平面にステータの極歯部および励磁コイル・コイルボビンを配置したものを言う。このような構造であれば、ステータを構成する２つのヨークの位相を電気角１８０度に位置決めしながら一体に樹脂モールドし、同時に断面コの字状のコイルボビンを形成することが容易にできた。さらに、２つのステータの位相を電気角９０度に位置決めしながら一体的に形成することも容易にできた。これに励磁コイルを巻回して磁性体よりなる円筒状の外装ケースに挿入することで磁気回路が完成し、モータを構成できていた。
【０００４】
上記公報にも、図５に引用図示するように、樹脂で一体成形したものが開示されている。しかしこの構造のモータにおいては、ステータを一体成形することは容易ではなかった。励磁コイルを外ヨーク１１１の内側に収めなければならないからである。一体成形するには、励磁コイルの外部への接続を考慮し、コイルボビン１１３はあらかじめ励磁コイルの端末をターミナルピンなどに接続して外部に突出させておく。そしてそのコイルボビンをヨーク内に挿入した後にそれを埋め込むように一体成形することになる。しかしこのようにコイルボビン１１３を埋め込んで一体成形すると、励磁コイルの端末が樹脂成形圧力によって断線してしまうことがあった。
【０００５】
また、励磁コイルの線処理も問題である。旧来型では、コイルボビンがモータの最外周に配置されているので、そこにピンなどのターミナルを付加・形成することが容易である。また２組のコイルボビンが近接するのでターミナルをまとめて一括形成することができる。しかし上記公報の構造のモータにおいては、コイルボビン１１３が外ヨーク１１１の内側にあるから、線処理ターミナルを設けることが容易でない。且つまたコイルボビン１１３が軸方向両端側に分離配置されているから、一体堅固な線処理ターミナルとすることが容易でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記公報の構造のモータでは、あらかじめ外ヨーク１１１、内ヨーク１１２を樹脂モールドして一体的に形成しておくことが難しく、内ヨークと外ヨークの位相を電気角１８０度に安定して構成することが困難であった。したがって２つのステータの位相を安定して位置決めすることも困難であり、その線処理も困難であった。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、内ヨークと外ヨークの位相を、さらには２つのステータの位相を容易且つ安定に規制でき、線処理も容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載のステッピングモータは、外周に多極着磁を施したロータマグネットを持つロータとそれに近接対向する２組のステータとを備え、同ステータの励磁コイルをロータマグネットの軸方向両端側に配したクローポール型のステッピングモータであって、ステータは互いに嵌合可能な内ヨーク・コイルボビン・外ヨークを備え構成されており、コイルボビンは絶縁材よりなり、励磁コイルを巻回保持し、内ヨークは磁性材よりなり、コイルボビンの一端面側に配置された平板部とそれから延びてロータマグネットの外周面に対向する極歯部とを有し、外ヨークは磁性材よりなり、コイルボビンの他端面側に配置された平板部とそれから延びてロータマグネットの外周面に対向し内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される極歯部とを有し、またコイルボビンはその一端面側に内ヨークを一体成形してなり、さらに他端面側から外ヨークを挿入嵌合でき、外ヨークの極歯部が内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つように規制する外ヨーク係合部を設けてなる。
【０００８】
このように、コイルボビンに内ヨークを一体成形したうえ、外ヨークを挿入嵌合したとき外ヨークの極歯部が内ヨークの極歯部に対し１８０度の位相差に規制する外ヨーク係合部を設けている。これによれば、コイルボビンに内ヨークを一体成形しているから両者の間に遊びがなく、この部分の組立累積誤差を少なくできる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【０００９】
またこのようにコイルボビンの一端面側に磁性体（金属）よりなる内ヨークを一体成形している。これによれば、薄く変形しやすいコイルボビンが金属によって補強され、励磁コイルを巻きやすくなる。またこれによれば、線処理のためにコイルボビンから突出するターミナル部を設けたとき、ターミナル部に剛性が付与され、励磁コイルの端末を巻き付けやすくなる。これらによって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載のステッピングモータは、ステータは、コイルボビンの内径側に配されて内ヨークの内径側と外ヨークの内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボスを備え、コイルボビンの内径側にボスを一体成形してなる。
【００１１】
このように、内ヨークの内径側と機械的につながる円筒状のボスを、コイルボビンの内径側に一体成形している。これによれば、コイルボビンの内径側と一端面側とが一体成形され、内ヨークとコイルボビンの結合が強固となる。したがって励磁コイルを巻きやすくなり、線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載のステッピングモータは、コイルボビンには外ヨークの極歯部と略同一半径位置に外ヨーク規制部を設け、外ヨーク規制部と外ヨークの極歯部とを係合させてコイルボビンと外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる。
【００１３】
このようにコイルボビンには外ヨークの極歯部と略同一半径位置にヨーク規制部を設ける。これによれば、外ヨークの側にはことさら位置規制構造を付加する必要がない。したがって外ヨークの構造は簡素となり小型化に向き、小型・細径形状のステッピングモータを提供できる。
【００１４】
またこのようにヨーク規制部と外ヨークの極歯部とを係合させて回転方向位置を位置決めしている。これによれば、外ヨークの最外周部によって位置決めをおこなうこととなるから、精度が高く安定な位置決めをおこなうことができる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載のステッピングモータは、コイルボビンの一部を内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方に突出させてターミナル部とし、同ターミナル部に金属よりなるターミナルピンを突設して励磁コイルの端末を接続してなる。
【００１６】
このようにコイルボビンの内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方位置にターミナル部を設けている。これによれば、励磁コイルの端末線処理および外部接続が容易である。したがって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載のステッピングモータは、２組のステータのコイルボビンが互いに近接対向する側の端面には互いに係合可能なステータ係合部を設け、このステータ係合部を係合させて２つのステータ間の回転方向位置を位置決めしてなる。
【００１８】
このように、２組のコイルボビンの端面には互いに係合可能なステータ係合部を設け、２つのステータ間の回転方向位置を位置決めしている。これによれば、内ヨーク・外ヨーク間をコイルボビンによって角度規制するとき、そのコイルボビンで直接にステータ間を角度規制することとなる。したがって角度規制に関わる部材数が少なく、累積誤差を小さくできて、２つのステータの位相を容易且つ安定に規制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態のモータ構成部材の展開斜視図、図２（ａ）は本実施形態のモータのターミナル部の外観を示す平面図、図２（ｂ）は同モータの構造を示す断面図、図３（ａ）は本実施形態のモータのコイルボビンの軸線を含む断面図、図３（ｂ）は同軸線方向の平面図である。
【００２０】
本実施形態に係るモータは、たとえば外径φ６ｍｍに満たない極めて小さなものでありながら、充分なトルクを有する。それは、前に述べたように、ロータマグネットに対し励磁コイルを軸方向両端に配置し、発生トルクを保ったまま外径寸法を小さくしたからである。
【００２１】
図１および図２（ｂ）において、本モータのロータ１０は外周に多極着磁を施したロータマグネット１１とシャフト１２とで構成されている。ロータ１０は樹脂製のワッシャ１３を両側に保有しており、さらに対向面との間には若干のクリアランスを持たせている。
【００２２】
ロータに対向するステータ２０はそれぞれ同一形状の２組を備え、ロータマグネット１１の軸方向両端側に対向配置されている。ステータ２０は内ヨーク２１、コイルボビン２２、外ヨーク２３よりなり、これらを軸方向に嵌合させて組み立てられている。またステータ２０は、コイルボビン２２の内径側にあって内ヨーク２１の内径側と外ヨーク２３の内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボス２４を備える。
【００２３】
ここでコイルボビン２２は樹脂などの絶縁材で作られ、励磁コイル２５を巻回保持することを主な機能とする部材である。その一方の外周側にはターミナル部２２ａがあってターミナルピン２６を埋め込んであり、励磁コイル２５の端末を接続し保持している。
【００２４】
内ヨーク２１は磁性材で作られ、コイルボビン２２のロータマグネット１１に向かう一端面２２ｂ側に配置された平板部２１ａとそれから延びてロータマグネット１１の外周面に対向する極歯部２１ｂとを持っている。
【００２５】
外ヨーク２３も磁性材で作られ、コイルボビン２２の他端面側に配置された平板部２３ａとそれから延びてロータマグネット１１の外周面に対向する極歯部２３ｂとを持っている。この極歯部２３ｂは内ヨークの極歯部２１ｂに対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される。
【００２６】
ここでこのステータはその一部を一体成形により形成している。これをボビン組立体２７と仮称する。図３にその詳細を示した。図においてボビン組立体２７は、コイルボビン２２の一端面側に内ヨーク２１を一体成形している。また同時にコイルボビン２２の内径側には内ヨーク２１の内径側と外ヨーク２３の内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボス２４をも一体成形している。
【００２７】
そしてそのコイルボビン２２の他端面２２ｃ側から外ヨーク２３を挿入嵌合できるようになっており、５個の極歯部２３ｂと略同一半径位置に５組の外ヨーク規制部２２ｄを設けてある。この外ヨーク規制部２２ｄは、外ヨーク２３の極歯部２３ｂの回転方向両側面を挟むように係合する。このようにして、内ヨークとコイルボビン、コイルボビンと外ヨークとが係合して位置決めされ、内ヨークと外ヨークとは互いに電気角１８０°の位置に正しく保持される。
【００２８】
なおここでは、極歯部２３ｂと外ヨーク規制部２２ｄとによって内ヨークと外ヨークとの位置決めをおこなったが、コイルボビンの他端面側と外ヨークの平板部とに互いに係合可能な外ヨーク係合部を設け、同外ヨーク係合部を係合させてコイルボビンと外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてもよい。これによれば、両者を互いに対向当接する面で係合させることとなる。したがって係合を極めて容易且つ迅速におこなえ、内ヨークと外ヨークの位相を容易に規制できる。
【００２９】
ステータの外側を覆う部材がケース３１である。ケース３１は非磁性材よりなり、２組のステータ２０を同芯に保持している。またケース３１の軸方向開口端にはブラケット３２が固定され、２組のステータ２０を軸方向に保持している。ケース３１およびブラケット３２にはその中央部に軸受３３が取り付けられ、ロータ１０のシャフト１２を回転可能に支承している。
【００３０】
またこのとき２組のステータ２０が近接対向する面には非磁性材からなるスペーサ３４が挟まれ、互いの位置を保って極歯部において不要な磁気ループが生じることを防いでいる。ここでスペーサ３４には突起部３４ａが設けられていて２つのターミナル部２２ａの間を隔てているが、この突起部３４ａをターミナル部２２ａからさらに突出するようにしてもよい。そうすると、ターミナルピン２６に半田付けされる相手基板がターミナル部２２ａの表面に近づきすぎるのを防ぎ、端末の圧迫による断線を防ぐことができる。
【００３１】
ここでケース３１は２組のステータ間の回転方向位置を位置決めする役割をも果たしている。これは次のようにしておこなわれる。まず、コイルボビン２２には外周方向に突出するターミナル部２２ａがあるが、その回転方向の両側面でケース３１と略同一半径位置をステータ規制部２２ｆとしている。一方ケース３１にはステータ規制部２２ｆと嵌合可能な外周面開口部３１ａを設け、これらを嵌合させている。そしてさらに、コイルボビン２２のステータ規制部２２ｆは、その位置が、外ヨーク規制部２２ｄに対し所定のずれ角を形成するように設定してある。たとえば両ステータ間の電気的位相差を９０°に保ちたいときは、ステータ規制部２２ｆと外ヨーク規制部２２ｄとの電気的位相差を４５°とし、このステータ２０を２組対向させステータ規制部２２ｆを同位置に重ねることによって９０°の位相差を作りだす。本実施形態では、外周面開口部３１ａを略長方形状としステータ規制部２２ｆが２組並んで過不足なく嵌合するようにすることによって、その目的を達している。
【００３２】
こうして組み立てられたモータは、ターミナル部のターミナルピン２６に図示しないプリント基板などを接続し、２組の励磁コイル２５に通電して回転駆動する。
【００３３】
このように本実施形態においては、コイルボビン２２に内ヨーク２１を一体成形したうえ、外ヨーク２３を挿入嵌合したとき外ヨークの極歯部２３ｂが内ヨークの極歯部２１ｂに対し１８０度の位相差に規制する外ヨーク係合部２２ｄを設けている。これによれば、コイルボビン２２に内ヨーク２１を一体成形しているから両者の間に遊びがなく、この部分の組立累積誤差を少なくできる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００３４】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２の一端面側に磁性体（金属）よりなる内ヨーク２１を一体成形している。これによれば、薄く変形しやすいコイルボビン２２が金属によって補強され、励磁コイル２５を巻きやすくなる。またこれによれば、線処理のためにコイルボビン２２から突出するターミナル部２２ａを設けたとき、ターミナル部に剛性が付与され、ターミナルピン２６に励磁コイル２５の端末を巻き付けやすくなる。これらによって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３５】
またこのように本実施形態においては、内ヨーク２１の内径側と機械的につながる円筒状のボス２４を、コイルボビン２２の内径側に一体成形している。これによれば、内ヨーク２１とコイルボビン２２の結合がより強固となる。したがって励磁コイル２５を巻きやすくなり、線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３６】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２には外ヨーク２３の極歯部２３ｂと略同一半径位置に外ヨーク規制部２２ｄを設ける。これによれば、外ヨークの側にはことさら位置規制構造を付加する必要がない。したがって外ヨークの構造は簡素となり小型化に向き、小型・細径形状のステッピングモータを提供できる。
【００３７】
またこのように本実施形態においては、外ヨーク規制部２２ｄと外ヨークの極歯部２３ｂとを係合させて回転方向位置を位置決めしている。これによれば、外ヨークの最外周部によって位置決めをおこなうこととなるから、精度が高く安定な位置決めをおこなうことができる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００３８】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２の内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方位置にターミナル部２２ａを設けている。これによれば、励磁コイル２５の端末線処理および外部接続が容易である。したがって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３９】
またこのように本実施形態においては、２組のコイルボビン２２の端面には互いに係合可能なステータ係合部２２ｇを設け、２つのステータ２０間の回転方向位置を位置決めしている。これによれば、内ヨーク・外ヨーク間をコイルボビン２２によって角度規制するとき、そのコイルボビンで直接にステータ間を角度規制することとなる。したがって角度規制に関わる部材数が少なく、累積誤差を小さくできて、２つのステータの位相を容易且つ安定に規制できる。
【００４０】
なお、以上の説明では、シャフトをストレートシャフト、通常の軸受で構成した例で説明したが、その他シャフトをリードスクリューにし、軸受をピボット軸受にした構成についても同様に実施可能である。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、内ヨークと外ヨークの位相を、さらには２つのステータの位相を容易且つ安定に規制でき、線処理も容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のモータ構成部材の展開斜視図
【図２】（ａ）実施形態１のモータのターミナル部の外観を示す平面図
（ｂ）同モータの構造を示す断面図
【図３】（ａ）実施形態１のモータのボビン組立体の軸線を含む断面図
（ｂ）同軸線方向の平面図
【図４】従来例のモータの構造を示す斜視図
【図５】他の従来例のモータの構造を示す斜視図
【符号の説明】
１０ ロータ
１１ ロータマグネット
１２ シャフト
１３ ワッシャ
２０ ステータ
２１ 内ヨーク
２１ａ、２３ａ 平板部
２１ｂ、２３ｂ 極歯部
２２ コイルボビン
２２ａ ターミナル部（突出部）
２２ｂ 一端面
２２ｃ 他端面
２２ｄ 外ヨーク規制部、外ヨーク係合部
２２ｆ ステータ規制部
２２ｇ ステータ係合部
２３ 外ヨーク
２４ ボス
２５ 励磁コイル
２６ ターミナルピン
２７ ボビン組立体
３１ ケース
３１ａ 外周面開口部
３２ ブラケット
３３ 軸受
３４ スペーサ
３４ａ 突起部
【発明の属する技術分野】
本発明はステッピングモータに係り、中でも、カメラのレンズ駆動もしくは光メディア機器のフィードおよびチルト用として好適な超小型・細径のクローポールタイプステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型・細径ステッピングモータとしては、特開平１０−３２７５７０号公報に記載されたものが知られている。図４にそのステッピングモータの構造を示す。図４においてステッピングモータは、旧来の一般的なクローポール型と同様、外周に多極着磁したマグネット１１５を備えるロータと、その外周に近接対向する極歯部を備える外ヨーク１１１、内ヨーク１１２、それを励磁する励磁コイルを巻回したコイルボビン１１３などを持つステータ１１４（２組）を備える。旧来のものと異なるのは、そのコイルボビン１１３の位置が、マグネット１１５の軸方向両端側に配置されている点である。このような構造であるから、モータの外径はマグネットの外径に極歯部の厚さを加えたのに略等しい大きさにまで小さくでき、超小型・細径形状を実現できる。
【０００３】
しかしながらこの構造のモータは、旧来の一般的なクローポール型に比べて製造が困難である。ここで旧来型とは、マグネットの外周側に同一平面にステータの極歯部および励磁コイル・コイルボビンを配置したものを言う。このような構造であれば、ステータを構成する２つのヨークの位相を電気角１８０度に位置決めしながら一体に樹脂モールドし、同時に断面コの字状のコイルボビンを形成することが容易にできた。さらに、２つのステータの位相を電気角９０度に位置決めしながら一体的に形成することも容易にできた。これに励磁コイルを巻回して磁性体よりなる円筒状の外装ケースに挿入することで磁気回路が完成し、モータを構成できていた。
【０００４】
上記公報にも、図５に引用図示するように、樹脂で一体成形したものが開示されている。しかしこの構造のモータにおいては、ステータを一体成形することは容易ではなかった。励磁コイルを外ヨーク１１１の内側に収めなければならないからである。一体成形するには、励磁コイルの外部への接続を考慮し、コイルボビン１１３はあらかじめ励磁コイルの端末をターミナルピンなどに接続して外部に突出させておく。そしてそのコイルボビンをヨーク内に挿入した後にそれを埋め込むように一体成形することになる。しかしこのようにコイルボビン１１３を埋め込んで一体成形すると、励磁コイルの端末が樹脂成形圧力によって断線してしまうことがあった。
【０００５】
また、励磁コイルの線処理も問題である。旧来型では、コイルボビンがモータの最外周に配置されているので、そこにピンなどのターミナルを付加・形成することが容易である。また２組のコイルボビンが近接するのでターミナルをまとめて一括形成することができる。しかし上記公報の構造のモータにおいては、コイルボビン１１３が外ヨーク１１１の内側にあるから、線処理ターミナルを設けることが容易でない。且つまたコイルボビン１１３が軸方向両端側に分離配置されているから、一体堅固な線処理ターミナルとすることが容易でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記公報の構造のモータでは、あらかじめ外ヨーク１１１、内ヨーク１１２を樹脂モールドして一体的に形成しておくことが難しく、内ヨークと外ヨークの位相を電気角１８０度に安定して構成することが困難であった。したがって２つのステータの位相を安定して位置決めすることも困難であり、その線処理も困難であった。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、内ヨークと外ヨークの位相を、さらには２つのステータの位相を容易且つ安定に規制でき、線処理も容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載のステッピングモータは、外周に多極着磁を施したロータマグネットを持つロータとそれに近接対向する２組のステータとを備え、同ステータの励磁コイルをロータマグネットの軸方向両端側に配したクローポール型のステッピングモータであって、ステータは互いに嵌合可能な内ヨーク・コイルボビン・外ヨークを備え構成されており、コイルボビンは絶縁材よりなり、励磁コイルを巻回保持し、内ヨークは磁性材よりなり、コイルボビンの一端面側に配置された平板部とそれから延びてロータマグネットの外周面に対向する極歯部とを有し、外ヨークは磁性材よりなり、コイルボビンの他端面側に配置された平板部とそれから延びてロータマグネットの外周面に対向し内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される極歯部とを有し、またコイルボビンはその一端面側に内ヨークを一体成形してなり、さらに他端面側から外ヨークを挿入嵌合でき、外ヨークの極歯部が内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つように規制する外ヨーク係合部を設けてなる。
【０００８】
このように、コイルボビンに内ヨークを一体成形したうえ、外ヨークを挿入嵌合したとき外ヨークの極歯部が内ヨークの極歯部に対し１８０度の位相差に規制する外ヨーク係合部を設けている。これによれば、コイルボビンに内ヨークを一体成形しているから両者の間に遊びがなく、この部分の組立累積誤差を少なくできる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【０００９】
またこのようにコイルボビンの一端面側に磁性体（金属）よりなる内ヨークを一体成形している。これによれば、薄く変形しやすいコイルボビンが金属によって補強され、励磁コイルを巻きやすくなる。またこれによれば、線処理のためにコイルボビンから突出するターミナル部を設けたとき、ターミナル部に剛性が付与され、励磁コイルの端末を巻き付けやすくなる。これらによって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載のステッピングモータは、ステータは、コイルボビンの内径側に配されて内ヨークの内径側と外ヨークの内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボスを備え、コイルボビンの内径側にボスを一体成形してなる。
【００１１】
このように、内ヨークの内径側と機械的につながる円筒状のボスを、コイルボビンの内径側に一体成形している。これによれば、コイルボビンの内径側と一端面側とが一体成形され、内ヨークとコイルボビンの結合が強固となる。したがって励磁コイルを巻きやすくなり、線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載のステッピングモータは、コイルボビンには外ヨークの極歯部と略同一半径位置に外ヨーク規制部を設け、外ヨーク規制部と外ヨークの極歯部とを係合させてコイルボビンと外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる。
【００１３】
このようにコイルボビンには外ヨークの極歯部と略同一半径位置にヨーク規制部を設ける。これによれば、外ヨークの側にはことさら位置規制構造を付加する必要がない。したがって外ヨークの構造は簡素となり小型化に向き、小型・細径形状のステッピングモータを提供できる。
【００１４】
またこのようにヨーク規制部と外ヨークの極歯部とを係合させて回転方向位置を位置決めしている。これによれば、外ヨークの最外周部によって位置決めをおこなうこととなるから、精度が高く安定な位置決めをおこなうことができる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載のステッピングモータは、コイルボビンの一部を内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方に突出させてターミナル部とし、同ターミナル部に金属よりなるターミナルピンを突設して励磁コイルの端末を接続してなる。
【００１６】
このようにコイルボビンの内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方位置にターミナル部を設けている。これによれば、励磁コイルの端末線処理および外部接続が容易である。したがって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載のステッピングモータは、２組のステータのコイルボビンが互いに近接対向する側の端面には互いに係合可能なステータ係合部を設け、このステータ係合部を係合させて２つのステータ間の回転方向位置を位置決めしてなる。
【００１８】
このように、２組のコイルボビンの端面には互いに係合可能なステータ係合部を設け、２つのステータ間の回転方向位置を位置決めしている。これによれば、内ヨーク・外ヨーク間をコイルボビンによって角度規制するとき、そのコイルボビンで直接にステータ間を角度規制することとなる。したがって角度規制に関わる部材数が少なく、累積誤差を小さくできて、２つのステータの位相を容易且つ安定に規制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態のモータ構成部材の展開斜視図、図２（ａ）は本実施形態のモータのターミナル部の外観を示す平面図、図２（ｂ）は同モータの構造を示す断面図、図３（ａ）は本実施形態のモータのコイルボビンの軸線を含む断面図、図３（ｂ）は同軸線方向の平面図である。
【００２０】
本実施形態に係るモータは、たとえば外径φ６ｍｍに満たない極めて小さなものでありながら、充分なトルクを有する。それは、前に述べたように、ロータマグネットに対し励磁コイルを軸方向両端に配置し、発生トルクを保ったまま外径寸法を小さくしたからである。
【００２１】
図１および図２（ｂ）において、本モータのロータ１０は外周に多極着磁を施したロータマグネット１１とシャフト１２とで構成されている。ロータ１０は樹脂製のワッシャ１３を両側に保有しており、さらに対向面との間には若干のクリアランスを持たせている。
【００２２】
ロータに対向するステータ２０はそれぞれ同一形状の２組を備え、ロータマグネット１１の軸方向両端側に対向配置されている。ステータ２０は内ヨーク２１、コイルボビン２２、外ヨーク２３よりなり、これらを軸方向に嵌合させて組み立てられている。またステータ２０は、コイルボビン２２の内径側にあって内ヨーク２１の内径側と外ヨーク２３の内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボス２４を備える。
【００２３】
ここでコイルボビン２２は樹脂などの絶縁材で作られ、励磁コイル２５を巻回保持することを主な機能とする部材である。その一方の外周側にはターミナル部２２ａがあってターミナルピン２６を埋め込んであり、励磁コイル２５の端末を接続し保持している。
【００２４】
内ヨーク２１は磁性材で作られ、コイルボビン２２のロータマグネット１１に向かう一端面２２ｂ側に配置された平板部２１ａとそれから延びてロータマグネット１１の外周面に対向する極歯部２１ｂとを持っている。
【００２５】
外ヨーク２３も磁性材で作られ、コイルボビン２２の他端面側に配置された平板部２３ａとそれから延びてロータマグネット１１の外周面に対向する極歯部２３ｂとを持っている。この極歯部２３ｂは内ヨークの極歯部２１ｂに対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される。
【００２６】
ここでこのステータはその一部を一体成形により形成している。これをボビン組立体２７と仮称する。図３にその詳細を示した。図においてボビン組立体２７は、コイルボビン２２の一端面側に内ヨーク２１を一体成形している。また同時にコイルボビン２２の内径側には内ヨーク２１の内径側と外ヨーク２３の内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボス２４をも一体成形している。
【００２７】
そしてそのコイルボビン２２の他端面２２ｃ側から外ヨーク２３を挿入嵌合できるようになっており、５個の極歯部２３ｂと略同一半径位置に５組の外ヨーク規制部２２ｄを設けてある。この外ヨーク規制部２２ｄは、外ヨーク２３の極歯部２３ｂの回転方向両側面を挟むように係合する。このようにして、内ヨークとコイルボビン、コイルボビンと外ヨークとが係合して位置決めされ、内ヨークと外ヨークとは互いに電気角１８０°の位置に正しく保持される。
【００２８】
なおここでは、極歯部２３ｂと外ヨーク規制部２２ｄとによって内ヨークと外ヨークとの位置決めをおこなったが、コイルボビンの他端面側と外ヨークの平板部とに互いに係合可能な外ヨーク係合部を設け、同外ヨーク係合部を係合させてコイルボビンと外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてもよい。これによれば、両者を互いに対向当接する面で係合させることとなる。したがって係合を極めて容易且つ迅速におこなえ、内ヨークと外ヨークの位相を容易に規制できる。
【００２９】
ステータの外側を覆う部材がケース３１である。ケース３１は非磁性材よりなり、２組のステータ２０を同芯に保持している。またケース３１の軸方向開口端にはブラケット３２が固定され、２組のステータ２０を軸方向に保持している。ケース３１およびブラケット３２にはその中央部に軸受３３が取り付けられ、ロータ１０のシャフト１２を回転可能に支承している。
【００３０】
またこのとき２組のステータ２０が近接対向する面には非磁性材からなるスペーサ３４が挟まれ、互いの位置を保って極歯部において不要な磁気ループが生じることを防いでいる。ここでスペーサ３４には突起部３４ａが設けられていて２つのターミナル部２２ａの間を隔てているが、この突起部３４ａをターミナル部２２ａからさらに突出するようにしてもよい。そうすると、ターミナルピン２６に半田付けされる相手基板がターミナル部２２ａの表面に近づきすぎるのを防ぎ、端末の圧迫による断線を防ぐことができる。
【００３１】
ここでケース３１は２組のステータ間の回転方向位置を位置決めする役割をも果たしている。これは次のようにしておこなわれる。まず、コイルボビン２２には外周方向に突出するターミナル部２２ａがあるが、その回転方向の両側面でケース３１と略同一半径位置をステータ規制部２２ｆとしている。一方ケース３１にはステータ規制部２２ｆと嵌合可能な外周面開口部３１ａを設け、これらを嵌合させている。そしてさらに、コイルボビン２２のステータ規制部２２ｆは、その位置が、外ヨーク規制部２２ｄに対し所定のずれ角を形成するように設定してある。たとえば両ステータ間の電気的位相差を９０°に保ちたいときは、ステータ規制部２２ｆと外ヨーク規制部２２ｄとの電気的位相差を４５°とし、このステータ２０を２組対向させステータ規制部２２ｆを同位置に重ねることによって９０°の位相差を作りだす。本実施形態では、外周面開口部３１ａを略長方形状としステータ規制部２２ｆが２組並んで過不足なく嵌合するようにすることによって、その目的を達している。
【００３２】
こうして組み立てられたモータは、ターミナル部のターミナルピン２６に図示しないプリント基板などを接続し、２組の励磁コイル２５に通電して回転駆動する。
【００３３】
このように本実施形態においては、コイルボビン２２に内ヨーク２１を一体成形したうえ、外ヨーク２３を挿入嵌合したとき外ヨークの極歯部２３ｂが内ヨークの極歯部２１ｂに対し１８０度の位相差に規制する外ヨーク係合部２２ｄを設けている。これによれば、コイルボビン２２に内ヨーク２１を一体成形しているから両者の間に遊びがなく、この部分の組立累積誤差を少なくできる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００３４】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２の一端面側に磁性体（金属）よりなる内ヨーク２１を一体成形している。これによれば、薄く変形しやすいコイルボビン２２が金属によって補強され、励磁コイル２５を巻きやすくなる。またこれによれば、線処理のためにコイルボビン２２から突出するターミナル部２２ａを設けたとき、ターミナル部に剛性が付与され、ターミナルピン２６に励磁コイル２５の端末を巻き付けやすくなる。これらによって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３５】
またこのように本実施形態においては、内ヨーク２１の内径側と機械的につながる円筒状のボス２４を、コイルボビン２２の内径側に一体成形している。これによれば、内ヨーク２１とコイルボビン２２の結合がより強固となる。したがって励磁コイル２５を巻きやすくなり、線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３６】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２には外ヨーク２３の極歯部２３ｂと略同一半径位置に外ヨーク規制部２２ｄを設ける。これによれば、外ヨークの側にはことさら位置規制構造を付加する必要がない。したがって外ヨークの構造は簡素となり小型化に向き、小型・細径形状のステッピングモータを提供できる。
【００３７】
またこのように本実施形態においては、外ヨーク規制部２２ｄと外ヨークの極歯部２３ｂとを係合させて回転方向位置を位置決めしている。これによれば、外ヨークの最外周部によって位置決めをおこなうこととなるから、精度が高く安定な位置決めをおこなうことができる。ゆえに内ヨークと外ヨークの位相を安定に規制できる。
【００３８】
またこのように本実施形態においては、コイルボビン２２の内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方位置にターミナル部２２ａを設けている。これによれば、励磁コイル２５の端末線処理および外部接続が容易である。したがって線処理の容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【００３９】
またこのように本実施形態においては、２組のコイルボビン２２の端面には互いに係合可能なステータ係合部２２ｇを設け、２つのステータ２０間の回転方向位置を位置決めしている。これによれば、内ヨーク・外ヨーク間をコイルボビン２２によって角度規制するとき、そのコイルボビンで直接にステータ間を角度規制することとなる。したがって角度規制に関わる部材数が少なく、累積誤差を小さくできて、２つのステータの位相を容易且つ安定に規制できる。
【００４０】
なお、以上の説明では、シャフトをストレートシャフト、通常の軸受で構成した例で説明したが、その他シャフトをリードスクリューにし、軸受をピボット軸受にした構成についても同様に実施可能である。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、内ヨークと外ヨークの位相を、さらには２つのステータの位相を容易且つ安定に規制でき、線処理も容易な小型・細径形状のステッピングモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のモータ構成部材の展開斜視図
【図２】（ａ）実施形態１のモータのターミナル部の外観を示す平面図
（ｂ）同モータの構造を示す断面図
【図３】（ａ）実施形態１のモータのボビン組立体の軸線を含む断面図
（ｂ）同軸線方向の平面図
【図４】従来例のモータの構造を示す斜視図
【図５】他の従来例のモータの構造を示す斜視図
【符号の説明】
１０ ロータ
１１ ロータマグネット
１２ シャフト
１３ ワッシャ
２０ ステータ
２１ 内ヨーク
２１ａ、２３ａ 平板部
２１ｂ、２３ｂ 極歯部
２２ コイルボビン
２２ａ ターミナル部（突出部）
２２ｂ 一端面
２２ｃ 他端面
２２ｄ 外ヨーク規制部、外ヨーク係合部
２２ｆ ステータ規制部
２２ｇ ステータ係合部
２３ 外ヨーク
２４ ボス
２５ 励磁コイル
２６ ターミナルピン
２７ ボビン組立体
３１ ケース
３１ａ 外周面開口部
３２ ブラケット
３３ 軸受
３４ スペーサ
３４ａ 突起部
Claims (5)
- 外周に多極着磁を施したロータマグネットを持つロータとそれに近接対向する２組のステータとを備え、同ステータの励磁コイルをロータマグネットの軸方向両端側に配したクローポール型のステッピングモータであって、前記ステータは互いに嵌合可能な内ヨーク・コイルボビン・外ヨークを備え構成されており、前記コイルボビンは絶縁材よりなり、前記励磁コイルを巻回保持し、前記内ヨークは磁性材よりなり、前記コイルボビンの一端面側に配置された平板部とそれから延びて前記ロータマグネットの外周面に対向する極歯部とを有し、前記外ヨークは磁性材よりなり、前記コイルボビンの他端面側に配置された平板部とそれから延びて前記ロータマグネットの外周面に対向し前記内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置される極歯部とを有し、また前記コイルボビンはその一端面側に前記内ヨークを樹脂モールドして一体に成形してなり、さらに他端面側から前記外ヨークを挿入嵌合でき、同外ヨークの極歯部が前記内ヨークの極歯部に対し電気角で１８０度の位相差を持つように規制する外ヨーク係合部を設けてなる、ステッピングモータ。
- ステータは、コイルボビンの内径側に配されて内ヨークの内径側と外ヨークの内径側とを磁気的および機械的につなぐ円筒状のボスを備え、前記コイルボビンの内径側に前記ボスを一体成形してなる、請求項１記載のステッピングモータ。
- コイルボビンには外ヨークの極歯部と略同一半径位置に外ヨーク規制部を設け、同外ヨーク規制部と前記外ヨークの極歯部とを係合させて前記コイルボビンと前記外ヨークの極歯部との回転方向位置を位置決めしてなる、請求項１記載のステッピングモータ。
- コイルボビンの一部を内ヨーク・外ヨークの外径よりも外方に突出させてターミナル部とし、同ターミナル部に金属よりなるターミナルピンを突設して励磁コイルの端末を接続した、請求項１記載のステッピングモータ。
- ２組のステータのコイルボビンが互いに近接対向する側の端面には互いに係合可能なステータ係合部を設け、同ステータ係合部を係合させて前記２組のステータ間の回転方向位置を位置決めしてなる、請求項１記載のステッピングモータ。
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