JP4033332B2

JP4033332B2 - ステッピングモータ

Info

Publication number: JP4033332B2
Application number: JP2002018106A
Authority: JP
Inventors: 孝夫厚木
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-01-28
Also published as: JP2003224956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型円筒形状のモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のステッピングモータとして、図３に示すものがある。この構造のモータは、特開平１０−０７５５５８号公報に開示されている。
【０００３】
図３において、１０は非磁性材料からなる円筒形状の連結リングであり、この連結リング１０の内側には溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが設けられ、溝１０ａ、１０ｂに第１のステータ１８の外側磁極１８ａ、１８ｂを嵌合し、溝１０ｃ、１０ｄに第２のステータ１９の外側磁極１９ａ、１９ｂを嵌合し、これら嵌合部分を接着剤により固定して、連結リングに第１のステータ及び第２のステータが取り付けられ、ステータの位置決めを行う機能とモータ本体の連結リングの変形による同軸を確保する機能とを備えているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、外側磁極ステータの外周と連結リングの内周面が嵌合する構成となるため以下の様な欠点があった。外側磁極ステータがモータ外径よりも連結リングの厚み分だけ小さくならざるを得ないため、モータ外径いっぱいまで外側磁極ステータの径を大きくしたモータよりもトルクが劣る。
また、櫛刃状を成す外側磁極ステータが連結リングとの嵌合時に内側に曲がり易くマグネットとの干渉を引き起こすことがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、第１に、外側磁極ステータの外径をモータ外径と同等にして、従来構造の同一外径モータよりも大きなトルクを得ることである。
【０００６】
本発明の目的は、第２に、櫛刃状を成す外側磁極ステータを結合部材に嵌合する際、櫛刃状を成す外側磁極ステータの内側への曲がり変形を防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の外側磁極と第２の外側磁極とを嵌合する結合部材が、内周に極薄非磁性金属板を円筒状にインサート成形した位置決め部材で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、内周に円筒状にインサート成形された極薄金属板は櫛刃状を成す外側磁極ステータの内側への曲がり変形を防止するように働き、尚かつ円筒状にインサート成形された極薄金属板は、強固に成型部材で支持されているので、モータの同軸を出すために作用する。また、櫛刃状を成す外側磁極ステータと嵌合するように溝形状を成形された結合部材は、第１の外側磁極と第２の外側磁極との位置決めを行うように作用する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の実施例のモータの分解斜視図である。図１において、１は第１のステータ及び第２のステータを位置決め結合するための結合部材である。結合部材１は、内周に極薄非磁性金属板１ａをインサート成形したものであり、成形部材１ｂは、櫛刃状を成す外側磁極ステータ相互の位置を出すための位置決め溝が成形されている。さらに、成形部材１ｂの溝の底面は極薄非磁性金属板１ａにより形成されている。５及び６は、軟磁性材料からなる第１のステータ及び第２のステータであり、第１のステータ及び第２のステータの位相は、１８°ずらして配置される。結合部材１はこれらの第１の外側磁極と第２の外側磁極との同軸度と位相の位置決めを行う位置決め部材として機能する。
【００１０】
上記構成において、結合部材１に永久磁石回転子３、回転軸４、第１のステータ５及び第２のステータ６を組み込む。この時、第１のステータ５及び第２のステータ６の櫛刃状を成す外側磁極ステータは、結合部材１の成形部材１ｂの形成する溝に沿って相互の位相が位置決めされるとともに、第１のステータ５及び第２のステータ６の櫛刃状を成す外側磁極ステータの内周面とインサート成形された極薄非磁性金属板１ａの外周面が嵌合されてステータ相互の同軸性を出すようになっているモータである。このような構成を取ることにより、ステータの外周がモータの外径と同一にすることが出来るため、ステータの内側に内蔵される永久磁石回転子３の外径も大きくすることが出来る。そのため、モータ外径が同一の従来構造のモータより大きなトルクを発生する事が可能となる。
【００１１】
また、従来構造では、連結リングの内周面と外側磁極ステータの外周面が嵌合するため、櫛刃状を成す外側磁極ステータの先端が組立時に内側に曲がりやすく、永久磁石回転子３と接触する恐れがあるため、外側磁極ステータ内面と永久磁石回転子３の外周面の間隙を小さくすることが出来なかった。
【００１２】
しかし、本実施例では成型部材１ｂにインサート成型された極薄非磁性金属板１ａの外周面と外側磁極ステータの内周面が嵌合するため櫛刃状を成す外側磁極ステータの先端は内側に曲がる事がないため、外側磁極ステータ内面と永久磁石回転子３の外周面の間隙を小さくすることが出来る。
【００１３】
そのため、本発明では、外側磁極ステータと永久磁石回転子３の外周面との間に極薄金属板１ａが存在するにも関わらず、従来構造のモータと同等の外側磁極ステータ内面と永久磁石回転子３の外周面の間隙とすることが出来る。
【００１４】
（実施例２）
実施例２は、実施例１において結合部材１にインサート成型された極薄非磁性金属板１ａの外周面とそこに嵌合される第１のステータ５及び第２のステータ６の櫛刃状を成す外側磁極ステータの内周面を圧入公差として、第１のステータ５及び第２のステータ６のステータ相互の同軸性を向上させたモータである。
【００１５】
実施例１と同様に、成型部材１ｂにインサート成型された極薄非磁性金属板１ａの外周面と外側磁極ステータの内周面が嵌合するため圧入を行っても、櫛刃状を成す外側磁極ステータの先端は内側に曲がる事なく、外側磁極ステータの内面が結合部材１にインサート成型された極薄非磁性金属板１ａの外周面に沿って正確に円筒形状を構成する様になるため、各々の外側磁極ステータの内面と永久磁石回転子３の外周面との間隙のバラツキが従来構造よりも少なくなる。そのため、より滑らかな回転が得られる。
【００１６】
また、従来構造では、櫛刃状を成す外側磁極ステータの先端が仮に内側に曲がることなく組み込まれたとしても、ステータを形成する軟磁性板の厚みのバラツキが各々の外側磁極ステータの内面と永久磁石回転子３の外周面との間隙のバラツキとして発生するため本発明の様な効果は得られない。
【００１７】
（実施例３）
実施例３は、実施例１或いは２において、結合部材１にインサート成型された極薄非磁性金属板１ａの外周面とそこに嵌合される第１のステータ５及び第２のステータ６の櫛刃状を成す外側磁極ステータの内周面を接着して締結を行ったモータである。
【００１８】
結合部材１にインサート成型された極薄非磁性金属板１ａと軟磁性板からなる櫛刃状を成す外側磁極ステータは、金属同士の接着となるため安定した強度が得られる。また、図２に示すような嵌合関係に結合部材１と第１のステータ及び第２のステータがあり、結合部材１にインサート成型された極薄非磁性金属板１ａが永久磁石回転子３を覆うようにあるため、従来構造で問題となっていた接着材の内面へのはみ出しが構造上起こらないといった効果がある。
【００１９】
さらに、軟磁性板からなる櫛刃状を成す外側磁極ステータはその磁気的な特性を満足させるために磁気焼鈍が施されているため非常に柔らかく変形しやすいのだが、結合部材１と接着することにより、接着樹脂が硬化し変形強度が飛躍的に向上する。その結果、結合部材１と一体になり剛性の高いモータとなる効果がある。
【００２０】
また、櫛刃状を成す外側磁極ステータが強固に接着固定されているため、モータを回転させるために発生する櫛刃状を成す外側磁極ステータの励磁振動が極めて小さくなり、回転音が非常に小さいモータを提供することが出来る。
【００２１】
（実施例４）
実施例４は、実施例１から３において、結合部材１が極薄非磁性金属板１ａをメタルインジェクションモールドインサート成形で、成形されるものである。その結果、成形部材１ｂの材質が非磁性金属となる。このような結合部材１を用いたモータが第４の実施例である。成形部材１ｂが、非磁性金属となることにより、結合部材１の機械的強度が向上するだけでなく、熱伝導性が向上し放熱性の良いモータとなる効果がある。
【００２２】
また、結合部材１に成形された櫛刃状を成す外側磁極ステータ相互の位置を出すための位置決め溝とその溝に嵌合した櫛刃状を成す外側磁極ステータとの合わせ目を突き合わせ溶接することが可能となる。溶接による締結を行うことによりより高温下でも使用可能なモータを提供できる効果がある。
【００２３】
そして、本発明の構造により非磁性金属からなる成形部材１ｂと櫛刃状を成す外側磁極ステータをレーザ溶接或いは、プラズマスポット溶接する際に極薄非磁性金属板１ａが永久磁石回転子３への溶接スパッタの飛散を防止する効果がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果がある。
従来構造の同一外径のモータより大きなトルクを発生出来る。
櫛刃状を成す外側磁極ステータのモータ内側への倒れ込みの発生しない構造を提供することが出来る。
従来構造よりも外側磁極ステータの内面と永久磁石回転子の外周面との間隙のバラツキが少なく滑らかな回転が出来るモータを提供することが出来る。
結合部材１と外側磁極ステータを接着するとき、従来構造の様に永久磁石回転子のある内側に接着材のはみ出しのないモータ構造を提供することが出来る。
結合部材１の極薄金属板１ａと軟磁性板からなる櫛刃状を成す外側磁極ステータは、金属同士の接着となるため極めて安定した接着強度が得られる。
結合部材１と外側磁極ステータを接着する事により、剛性の高いモータを提供出来る。
結合部材１と外側磁極ステータを接着する事により、回転音が非常に小さなモータを提供することが出来る。
結合部材１の成形部材１ｂをメタルインジェクションモールド成形により非磁性金属とすることにより、放熱性良いモータを提供することが出来る。
結合部材１の成形部材１ｂをメタルインジェクションモールド成形により非磁性金属として、外側磁極ステータをレーザ溶接或いは、プラズマスポット溶接する際に極薄非磁性金属板１ａが永久磁石回転子３への溶接スパッタの飛散を防止する効果があるため、容易に溶接構造の高温下でも使用可能なモータを提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のモータとして機能するための部品すべてを示した分解斜視図である。
【図２】図２は本発明のモータの第１ステータ及び第２ステータと位置決め部材との嵌合関係を示した図である。
【図３】図３は従来例のステッピングモータの構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１・・・結合部材
１ａ・・・インサート成形された極薄金属板
１ｂ・・・インサート成形部材
２・・・巻き線
３・・・永久磁石回転子
４・・・回転軸
５・・・第１のステータ
６・・・第２のステータ
１０・・・連結リング
１８・・・第１のステータ
１９・・・第２のステータ

Claims

円筒形状に形成されると共に、周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁されたロータを備え、該ロータの軸方向に第１のコイルと前記ロータと第２のコイルとを順に配置し、第１コイルにより励磁される第１の外側磁極及び第１の内側磁極を前記ロータの一端側の外周面及び内周面に対向させてロータの一端側を挟み込むと共に、第２コイルにより励磁される第２の外側磁極及び第２の内側磁極を前記ロータの他端の外周面及び内周面に対向させてロータの他端を挟み込むようにし、かつ、前記第１外側磁極と第２外側磁極の内周面で嵌合し同軸を確保すると同時に第１の外側磁極と第２の外側磁極との位置決めを行い連結する結合部材を備えたモータにおいて、第１の外側磁極と第２の外側磁極とを嵌合する結合部材が、内周に０．１ｍｍ以下の極薄非磁性金属板をインサート成形した位置決め部材で構成されていることを特徴とするモータ。
請求項１記載のモータにおいて、第１の外側磁極と第２の外側磁極との位置決め精度を上げるために結合部材に第１の外側磁極と第２の外側磁極を圧入することを特徴とするモータ。
請求項１及び２記載のモータにおいて、第１の外側磁極と第２の外側磁極とを結合部材に接着することを特徴とするモータ。