JP4051543B2 - ブラケット及びステッピングモータ - Google Patents

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おいてステータを挟む様にして装着されるブラケットに関する。また、本発明は、該ブラケットを備えたステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは種々の機器に用いられ、例えば、記録装置の一つとしてのインクジェットプリンタにはハイブリッド型のステッピングモータが用いられている。このステッピングモータは、ステータと、該ステータを挟む様にして装着される一対のブラケットと、該ブラケットに設けられた滑り軸受によって軸支されるロータによって大略構成されている。
【０００３】
図６は、この様な従来のハイブリッド型ステッピングモータ（以下「ステッピングモータ」と言う）５０の分解斜視図である。ステッピングモータ５０は、ロータ３１、ステータ３２、上下のブラケット８ａ、８ｂを有している。ロータ３１は、１本のシャフト９と、２つのロータコア１１および１つのマグネット６で構成されている。ロータコア１１は、珪素鋼板を積層したものであり、ロータ３１が組み込まれるステッピングモータ５０に要求される諸特性に応じて積層枚数が調整される。マグネット６はフェライトおよびネオジミウムの比率をステッピングモータの必要トルクに応じて調整したものが使用される。
【０００４】
ステータ３２は、略リング状の形状をなす珪素鋼板を積層することにより構成され、多数の腕部を持ったステータコア（鉄心）１３と、該腕部に巻かれる巻線１５（図１参照）と、ステータコア１３と巻線１５の間を絶縁するための上下のインシュレータ１２ａ、１２ｂから構成されている。また、巻線１５は、基板３およびリード線５からなるハーネスユニットと接続されている。
【０００５】
ステッピングモータ５０の組立時には、ロータ３１およびステータ３２をそれぞれ別個に組み立てた後、ステータ３２内の空間にロータ３１を嵌め込み、上ブラケット８ａおよび下ブラケット８ｂで挟持してねじ１４によって封止する。ロータ３１のシャフト９は、軸受２、２を介して上下のブラケット８ａ、８ｂの中央部の穴に挿通され、シャフト９の一端にはプーリ１０を装着する。尚、符号７は、ロータコア１１の両側部に設けられる数枚のワッシャーを示していて、ワッシャー７により、ロータ３１がステータ３２に設けられた際の、当該ロータ３１の軸方向位置が調整される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のブラケット８ａ、８ｂは、従来は例えば以下の様な方法によって作製されていた。先ず第１の方法としてアルミダイキャストを切削加工する方法があり、これによると、ブラケット８ａ、８ｂの剛性が向上し、また、重量が増加する為にロータ３１回転時の騒音及び振動を低減させることができる。また、第２の方法として金属板にプレス加工を施す方法があり、これによると、ブラケット８ａ、８ｂを簡単且つ低コストに製造することができる。
【０００７】
しかし、前記第１の方法（アルミダイキャストの切削加工）では、ロータ３１回転時の低騒音化及び低振動化を実現できる一方で、材料費及び加工費が高く、ブラケット８ａ、８ｂのコストを著しくアップさせてしまうといった欠点がある。また、前記第２の方法（金属板のプレス加工）では、ブラケット８ａ、８ｂを低コスト化できる反面、軽量であることからロータ３１回転時の騒音及び振動が顕著になるとともに、剛性が低いことから、軸受２をブラケット８ａ、８ｂに設けた場合に、変形等によってステータコア１３の中心にロータ３１が配置されず、ステッピングモータ５０の特性が損なわれるといった欠点があった。
【０００８】
そこで本発明はこの様な問題に鑑みなされたものであり、その課題は、低コスト化を実現しながら騒音及び振動を可能な限り低減させることのできるブラケットを得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るブラケットは、ステッピングモータにおいてステータを挟む様にして装着されるブラケットであって、補強材と樹脂材との複合構造によって構成されていることを特徴とする。
本態様によれば、ブラケットは金属等の高い剛性を有する材料からなる補強材と樹脂材との複合構造によって構成されているので、前記樹脂材によりブラケットの低コスト化を図りながら、前記補強材によってブラケット全体の重量を増加させることができ、騒音及び振動の増加を低減させることが可能となる。また、前記補強材によってブラケット全体の剛性を向上させることができる為、ブラケットにロータの軸受を設ける場合でも、ブラケットの変形によってステータとロータとの間の位置関係が損なわれることが無く、ステッピングモータの特性の低下を防止することができる。
【００１０】
また、ステッピングモータを例えば金属製のフレーム材に取り付ける様な場合には、ステッピングモータから前記フレーム材への振動の伝達を防止する為に、場合によってはステッピングモータと前記フレーム材との間に防振材等を介在させる必要があるが、ブラケットは樹脂材からなることから、当該樹脂材部分が振動吸収機能を発揮し、従ってブラケットを金属材料で形成する様な場合と比してステッピングモータの取り付け構造の単純化及び低コスト化を図ることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係るブラケットは、第１の態様において、前記樹脂材を用いた樹脂成形によって前記補強材と前記樹脂材とが一体的に形成されていることを特徴とする。
本態様によれば、ブラケットは前記樹脂材を用いた樹脂成形によって前記補強材と前記樹脂材とが一体的に形成されているので、製造簡単にして且つ安価にブラケットを製造することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係るブラケットは、第１のまたは第２の態様において、前記樹脂材がポリブチレンテレフタレートからなることを特徴とする。
本態様によれば、ブラケットはポリブチレンテレフタレートからなるので、低コストにブラケットを構成することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様に係るブラケットは、第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記ステータが、内周に歯部を有する略リング状の鋼板を複数枚積層してなるステータコアによってその基体が構成され、前記ステータコアにおける前記歯部を押圧することにより、複数枚積層された前記鋼板を密着させる押圧部を有していることを特徴とする。
ステータは略リング状の形状をなす鋼板を複数枚積層することにより成されるステータコア（鉄心）によってその基体が構成されている。前記鋼板は内周に歯部を有し、前記鋼板が複数枚積層されることにより、ステータコアの内側に配置されたロータの外周に対向する様に、ロータの軸方向に延びる歯極（前記歯部が積層されることによって形成される突条）が周方向に沿って所定間隔で形成される。
【００１４】
ここで、ロータの回転に伴って発生する騒音は、主に積層された前記鋼板が相互に接触することによって発生し、また、当該騒音は、略リング状の形状において外周部よりも内周部、即ち前記歯部によって顕著に発生することが判明している。そこで、本態様に係るブラケットにおいては、前記ステータコアにおける内周部、即ち、前記歯部の部分を押圧することによって複数枚積層された前記鋼板を密着させる押圧部を設けた。従って当該押圧部により、複数枚積層された前記鋼板の内周部が特にしっかりと密着され、これによって積層された前記鋼板同士が接触することにより発生する騒音を効果的に低減させることが可能となる。
【００１５】
本発明の第５の態様に係るブラケットは、第４の態様において、前記押圧部が、前記歯部の内周に嵌入する様に形成されたことにより、前記ステータコアに対する前記ブラケットの径方向位置を規制する位置規制手段を兼ねていることを特徴とする。
本態様によれば、前記押圧部が、前記歯部の内周に嵌入する様に形成されたことにより、前記ステータコアに対する前記ブラケットの径方向位置を規制する位置規制手段を兼ねているので、構造簡単にして且つ安価に前記ステータコアに対する前記ブラケットの径方向位置、即ち前記ステータコアの中心と、ロータの軸心とを正確に一致させることができる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係るブラケットは、第１から第５の態様のいずれかにおいて、前記ステッピングモータにおけるロータシャフトの軸受が、前記樹脂材を用いた樹脂成形によって一体的に設けられていることを特徴とする。
本態様によれば、前記ステッピングモータにおけるロータシャフトの軸受が、前記樹脂材を用いた樹脂成形によってブラケットに一体的に設けられているので、ロータシャフトの軸受を簡易に且つ安価にブラケットに設けることが可能となる。
【００１７】
本発明の第７の態様に係るステッピングモータは、第１から第６の態様のいずれかに係るブラケットを備えたことを特徴とする。
本態様によれば、ステッピングモータは、第１から第６の態様のいずれかに係るブラケットを備えているので、前述した第１から第６の態様のいずれかと同様な作用効果を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。ここで、図１は、本発明に係るステッピングモータ５１の側断面図、図２はブラケット６０を構成する補強材７０の外観斜視図、図３はブラケット６０の外観斜視図、図４はステータコア１３を構成する珪素鋼板２０の平面図（ステータコア１３の平面図でもある）、図５はステッピングモータ５１の側断面図拡大図（図１の部分拡大図）である。
【００１９】
図１において、ステッピングモータ５１はハイブリッド型のステッピングモータであり、ステータ３２と、ステータ３２を挟む様にして図１の左右両側に設けられる、本発明に係るブラケット６０、６０と、ステータ３２の内側に設けられたロータ３１と、から大略構成されている。尚、図１において図６に示した従来技術に係るステッピングモータ５０と同一の構成要素については同一の符号を付し、以下、適宜その説明は省略する。
【００２０】
ステータ３２は、略リング状の形状をなす珪素鋼板２０（図４）を複数枚積層することにより構成され、多数の腕部（磁極）を持ったステータコア（鉄心）１３と、該腕部に巻かれる巻線１５と、ステータコア１３と巻線１５の間を絶縁するための上下のインシュレータ１２ａ、１２ｂから構成されている。
【００２１】
図４に示す様に、珪素鋼板２０は、平面視において略リング状の形状をなしていて、その内周には、８つの磁極２１が周方向に沿ってほぼ同一間隔を置いて形成されている。１つの磁極２１の内周側には、平面視において略方形をなす歯部２２が、周方向に所定の間隔を置いて複数形成されていて、これにより、珪素鋼板２０の内周においては、周方向に沿って所定の間隔を置いて複数の歯部２２が形成された状態となっている。従って、珪素鋼板２０が複数枚積層されることによってステータコア１３が構成されると、ステータコア１３の内周面には、歯部２２によって珪素鋼板２０の積層方向（図４では紙面表裏方向）に延びる突条（歯極）が形成される。
【００２２】
次に、符号３１及び仮想線で示す円形状はロータ３１（図６参照）であり、図示する様にステータ３２内にロータ３１が配設された状態において、ロータ３１の外周面と、歯部２２との間には、所定の間隔（例えば、０．０４〜０．０８ｍｍ）が形成される様に、ロータ３１の外径及びステータコア１３の内径が決定されている。また、周方向に沿って均一に前記所定の間隔となる様に、ステータコア１３の内部にロータ３１が配置される。
【００２３】
珪素鋼板２０は、図４に示す様にその外形は略方形の形状をなしていて、その角部には、ねじ１４（図１）を挿通させる通し穴２３が形成されている。また、符号２４は図４の紙面表側に凸となる様な位置決め用凸部を示していて、該位置決め用凸部２４の裏側（図４の紙面裏側）は、図示しない位置決め用凹部となっている。そして、珪素鋼板２０が積層された場合には、上下の位置決め用凸部２４と図示しない位置決め用凹部とが係合して、珪素鋼板２０同士がずれることなく互いに保持（位置決め）される様になっている。
【００２４】
続いて、ブラケット６０の構成について詳説する。図３に示す様に、ブラケット６０は、その外形がステータコア１３と略同形状をなし、その角部にはねじ１４を挿通させる通し穴６１が形成されている。尚、図１に示す様にブラケット６０は一対となって用いられるが、図１の左側に装着されるブラケット６０においては、通し穴６１の代わりにねじ穴（図示せず）が形成され、これにより、ねじ１４によってブラケット６０、６０と、ステータ３２とが密着する様にして組み立てられる。
【００２５】
ブラケット６０の一方の面には溝穴６３が形成されていて、ブラケット６０がステータ３２に装着された際に、該溝穴６３にインシュレータ１２ａ、１２ｂ（図６）が入り込む様になっている。
【００２６】
溝穴６３が形成された側には、円筒部６４が形成されている。円筒部６４の上部は、周方向に沿って段差形状となっていて、これにより、円筒部６４よりも径方向寸法の小なる突出部６６が形成されている。また、突出部６６の中心には、ロータ３１を構成するシャフト９を挿通させる挿通穴６２が形成されている。
【００２７】
円筒部６４及び突出部６６は、ステータコア１３の内周面、つまり、歯部２２と係合することにより、ステッピングモータ５１から発生する騒音を低減させると共に、ステータコア１３の中心とロータ３１の軸心とを一致させる機能を果たす。以下、図５を参照しつつ説明する。
【００２８】
図５は、図１における巻線１５付近の拡大図である。円筒部６４と突出部６６とで形成された段差は、図示する様にブラケット６０がステータ３２に装着された際、ステータコア１３の内周に形成された歯部２２（複数枚積層された珪素鋼板２０のうち、最上位及び最下位のものにおける歯部２２）と係合し、歯部２２を押圧して、複数枚積層された珪素鋼板２０（図４）を隙間が空くことなくしっかりと密着させる機能を果たす。つまり、ステータコア１３を挟む様に装着される２つのブラケット６０、６０により、歯部２２の部分が特に隙間が空くことなくしっかりと密着される。
【００２９】
一方、ステッピングモータ５１においてロータ３１の回転に伴って発生する騒音は、主として積層された珪素鋼板２０が相互に接触することによって発生し、特に、当該騒音は、歯部２２の部分において顕著に発生することが判明している。しかし、上述の様に２つのブラケット６０、６０によって歯部２２がしっかりと密着する様に両側から押圧されるので、これによって前記騒音を効果的に低減することができる様になっている。加えて、歯部２２を押圧する部分は金属よりも弾性率の低い樹脂材であるので、当該樹脂材部分によって歯部２２から発生する振動を吸収でき、これによっても前記騒音を効果的に低減することができる様になっている。
【００３０】
一方、歯部２２を密着させる機能を「押圧部」としての円筒部６４上面が果たすのに対し、突出部６６は、歯部２２の内周側と係合することにより、ブラケット６０の中心とステータコア１３の中心とを一致させ、これによってロータ３１の軸心とステータコア１３の中心とを一致させる「位置規制手段」としての機能を果たす。即ち、ブラケット６０にはロータ３１を構成するシャフト９を軸支する滑り軸受２、２が設けられている。従って、ブラケット６０の中心とステータコア１３の中心とがずれると、ロータ３１（シャフト９）の軸心とステータコア１３との中心がずれ、図４を参照しつつ説明したロータ３１外周面と歯２２との間の距離が周方向に沿って不均一となり、ステッピングモータ５１の回転特性を低下させることになる。しかし、ブラケット６０には突出部６６が設けられ、該突出部６６がステータコア１３の内周に圧接する様にして嵌入するので、これによってロータ３１（シャフト９）の軸心とステータコア１３との中心が一致し、もって前述の様な不具合の発生を防止することができる様になっている。
【００３１】
次に、図３に戻ってブラケット６０は、樹脂材（本実施形態では、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート））からなる本体部６０ａと、該本体部６０ａと一体的に設けられた補強材７０の複合構造によって構成されている。
【００３２】
補強材７０は金属材料からなり、図２に示す様に平面視において方形の形状をなす板状の基部７１に、円筒部７２が立設されてなる。基部７１の角部には通し穴７３が穿設されていて、これにより、通し穴６１（図３）とともにねじ１４（図１）を挿通させる。
【００３３】
そして、補強材７０は、本実施形態ではインサート成形によってブラケット６０の樹脂成形時に一体的に設けられる。この様に、ブラケット６０は補強材７０と樹脂材との複合構造によって構成される為、樹脂材によりブラケット６０の低コスト化を図りながら、補強材７０によって重量が増加し、騒音及び振動を低減させることが可能となる。
【００３４】
加えて、ブラケット６０の成形時には、補強材７０のみならず滑り軸受２、２も同時にインサートされることから、ブラケット７０の剛性が低いと変形等によってステータコア１３の中心とロータ３１（シャフト９）の軸心とがずれる虞があるが、本発明に係るブラケット６０においては補強材７０によって剛性が向上することから、前述の様なブラケット６０の変形に伴う不具合の発生を防止することができ、もってロータ３１の円滑な回転を確保することができる。
【００３５】
更に、ステッピングモータ５１を例えば金属製のフレーム材に取り付ける様な場合には、ステッピングモータ５１から前記フレーム材への振動の伝達を防止する為に、場合によってはステッピングモータ５１と前記フレーム材との間に防振材等を介在させる必要があるが、ブラケット６０は樹脂材からなることから、当該樹脂材部分が振動吸収機能を発揮し、従ってブラケット６０を金属材料で形成する様な場合と比してステッピングモータ５１の取り付け構造の単純化及び低コスト化を図ることができる。
【００３６】
更に加えて、樹脂材のみによってブラケット６０を構成した場合には、高い剛性が得られず、前述した歯部２２を押圧する効果（騒音防止効果）が充分に得られない場合があり、或いは、長期的な使用によって歯部２２を押圧する効果が低減する虞があるが、高い剛性を有する補強材７０を用いたことにより、この様な問題を効果的に解消することができる。
【００３７】
尚、本実施形態においては補強材７０をブラケット６０の樹脂成形時にインサート成形によって一体的に設けているが、例えばブラケット６０の本体部６０ａを樹脂成形した後に、補強材７０を圧入等の他の手段によってブラケット６０に設けても構わない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、ブラケットは金属等の高い剛性を有する材料からなる補強材と樹脂材との複合構造によって構成されているので、前記樹脂材によりブラケットの低コスト化を図りながら、前記補強材によってブラケット全体の重量を増加させることができ、騒音及び振動の増加を低減させることが可能となる。
また、前記補強材によってブラケット全体の剛性を向上させることができる為、ブラケットにロータの軸受を設ける場合でも、ブラケットの変形によってステータとロータとの間の位置関係が損なわれることが無く、ステッピングモータの特性の低下を防止することができる。
また、ステッピングモータを例えば金属製のフレーム材に取り付ける様な場合には、ステッピングモータから前記フレーム材への振動の伝達を防止する為に、場合によってはステッピングモータと前記フレーム材との間に防振材等を介在させる必要があるが、ブラケットは樹脂材からなることから、当該樹脂材部分が振動吸収機能を発揮し、従ってブラケットを金属材料で形成する様な場合と比してステッピングモータの取り付け構造の単純化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステッピングモータの側断面図である。
【図２】本発明に係るブラケットを構成する補強材の外観斜視図である。
【図３】本発明に係るブラケットの外観斜視図である。
【図４】ステータコアを構成する鋼板材の平面図である。
【図５】本発明に係るステッピングモータの側断面拡大図である。
【図６】従来技術に係るステッピングモータの分解斜視図である。
【符号の説明】
２ 軸受
９ シャフト
１２ａ 上インシュレータ
１２ｂ 下インシュレータ
１３ ステータコア
１５ 巻線
２０ 珪素鋼板
３１ ロータ
３２ ステータユニット
５１ ステッピングモータ
６０ ブラケット
７０ 補強材

Claims (5)

1. ステータと、
   前記ステータを挟む様にして装着される一対のブラケットと、を備えたステッピングモータであって、
   前記ステータは、内周に歯部を有する略リング状の鋼板を複数枚積層してなるステータコアによって基体が構成され、
   前記ブラケットは、円筒部を有する補強材と、当該補強材を覆う樹脂材と、の複合構造によって構成され、
   前記ブラケットの装着状態において前記円筒部が、前記ステータコアにおける前記歯部を、前記樹脂材を介して押圧することにより、複数枚積層された前記鋼板を密着させることを特徴とするステッピングモータ。
2. 請求項１に記載のステッピングモータにおいて、前記樹脂材を用いた樹脂成形によって前記ブラケットの前記補強材と前記樹脂材とが一体的に形成されている、
   ことを特徴とするステッピングモータ。
3. 請求項１または２に記載のステッピングモータにおいて、前記樹脂材がポリブチレンテレフタレートからなることを特徴とするステッピングモータ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のステッピングモータにおいて、前記ブラケットにおいて前記歯部を押圧する押圧部が、前記歯部の内周に嵌入する様に形成されたことにより、前記ステータコアに対する前記ブラケットの径方向位置を規制する位置規制手段を兼ねている、
   ことを特徴とするステッピングモータ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のステッピングモータにおいて、ロータシャフトを軸支する軸受が、前記ブラケットに、前記樹脂材を用いた樹脂成形によって一体的に設けられている、
   ことを特徴とするステッピングモータ。

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