JP5207921B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用されるＰＭ（パーマネントマグネット）型ステッピングモータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００２−１４２４３１号公報がある。この公報に記載されたステッピングモータはケースを備え、このケースは、第１のステータと第２のステータとを収容し、さらに、ケース部の一部は、第１のステータと第２のステータの端子台を露出させるための矩形のカット部が形成され、端子台同士は、ケースの中央で突き合わされている。

特開２００２−１４２４３１号公報

前述した従来のステッピングモータにあっては、ケースのカット部が深くなっているため、ケースの強度が低下し、しかもカットの精度が悪くなる虞が高い。さらに、長さ方向において、端子同士が非常に近い位置にあるため、機械により端子に巻線を結線する際に、高い精度が要求され、端子台同士の僅かな位置ズレが、機械による端子への巻線の結線工程に不具合が生じる虞が高くなる。そして、ケースのサイズが長くなればなる程、前述した不具合が顕著になってしまう。従って、このような構成のステッピングモータにあっては、ケースを長くすることが極めて困難であるといった問題点がある。

本発明は、ケースを容易に長くでき、しかも巻線を端子に結線させ易くしたステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明は、回転軸に固定されてＮ極とＳ極とが交互に着磁されてなるロータと、ロータを包囲する磁極歯が設けられた前後一対の第１及び第２のステータと、第１及び第２のステータを包囲するケースとを備えたステッピングモータにおいて、
ケースは、
第１のステータを収容すると共に、回転軸の軸線方向で前側に配置された第１のケース部と、
第２のステータを収容して、回転軸の軸線方向で後側に配置されると共に、第１のケース部の後端に当接される前端を有する第２のケース部と、からなり、
第１のケース部の前端側には、第１の端子台を突出させる第１の端子台口が形成され、第２のケース部の後端側には、第２の端子台を突出させる第２の端子台口が形成され、
第１のケース部の前端には、第１の開口部が設けられ、
第１のケース部の後端には、第１のケース部の内径より縮径された第２の開口部を有するリング状の第１の絞り部が形成され、
第２のケース部の後端には、第３の開口部が設けられ、
第２のケース部の前端には、第２のケース部の内径より縮径された第４の開口部を有するリング状の第２の絞り部が形成され、
第１の絞り部には、第２の開口部の縁部の一部を径方向に拡大してなる第１の位置決め溝が形成され、
第２の絞り部には、第４の開口部の縁部の一部を径方向に拡大してなる第２の位置決め溝が形成され、
第２の開口部と第４の開口部とが同形をなし、第１の位置決め溝と第２の位置決め溝とが同形をなすことを特徴とする。

１本でケースを製作する場合、ケースを長くすると、深絞りの加工精度を高める必要があるので、材質によっては、ケースの長さに関し、サイズ拡大に限界があった。これに対して、本発明では、第１のケース部と第２のケース部とでケースを構成しているので、各ケース部を長くすることで、径を維持しつつ長いケースを容易に成形することができ、これに伴ってステータを長くすることができ、ステッピングモータの大トルク化に極めて有効である。さらに、第１のケース部の前端には、第１の端子台を突出させる第１の端子台口が形成され、第２のケース部の後端には、第２の端子台を突出させる第２の端子台口が形成されているので、第１及び第２の端子台口によるケースの強度低下が起き難く、しかも端子台同士を目一杯離すことができるので、機械により端子に巻線を結線する際に、高い精度を要求する必要がなく、結線の不具合の発生を非常に小さくすることができ、製品の歩留まり率を高めることができる。

更に、第１のケース部の前端には、第１の開口部が設けられ、第１のケース部の後端には、第１のケース部の内径より縮径された第２の開口部を有するリング状の第１の絞り部が形成され、第２のケース部の後端には、第３の開口部が設けられ、第２のケース部の前端には、第２のケース部の内径より縮径された第４の開口部を有するリング状の第２の絞り部が形成され、第１の絞り部には、第２の開口部の縁部の一部を径方向に拡大してなる第１の位置決め溝が形成され、第２の絞り部には、第４の開口部の縁部の一部を径方向に拡大してなる第２の位置決め溝が形成され、第２の開口部と第４の開口部とが同形をなし、第１の位置決め溝と第２の位置決め溝とが同形をなす。
このような形状のケースにあっては、第２及び第４の開口部と略同形の棒状部と、棒状部から突出して第１及び第２の位置決め溝と略同形の凸部とを有するケース組立て治具を利用することで、第１のケース部の第１の端子台口と第２のケース部の第２の端子台口とを、容易かつ正確に位置決めさせることができ、端子台の位置ズレを防止して、端子に巻線を結線させる際の不具合の発生を抑制することができ、第１のステータと第２のステータとの周方向の位置ズレを防止することができる。

また、第１のケース部と第２のケース部とは、同一形状を有していると好適である。
このような構成を採用すると、部品の共通化が図られ、これによってコスト低減が可能になり、部品の種類の削減化を促進させることができる。

本発明によれば、ケースを容易に長くでき、しかも巻線を端子に結線させ易くできる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図４に示すように、ステッピングモータ１は、円筒形状であり、その外径が約４ｍｍ、全長が約１０ｍｍであって小型化が図られており、カメラのレンズ駆動、メディア関連機器のピックアップレンズの駆動などに利用される。このステッピングモータ１は、回転軸３の外周にＮ極とＳ極とが周方向に等間隔で交互に着磁された永久磁石からなるロータ５を有しており、回転軸３の軸線L方向において、ロータ５を前後で挟むように一対のステータ７Ａ，７Ｂが配置されている。そして、ロータ５の一端面と前側のステータ（第１のステータ）７Ａとの間及び後側のロータ５の他端面と後側のステータ（第２のステータ）７Ｂとの間には、ワッシャ４ａ，４ｂが配置され、電気的な絶縁を図っている。

前側のステータ７Ａは、コイル９Ａと、コイル９Ａを収容するヨーク１１Ａとで磁気回路を構成する。ヨーク１１Ａは、鉄からなる外側ヨーク１３Ａ及び内側ヨーク１５Ａからなり、外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとは、回転軸３を回転可能に支持するための軸受３０のスリーブ３０ａを介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ａは、円板状のベース部１４Ａの縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１７Ａを有し、内側ヨーク１５Ａは、円板状のベース部１６Ａの縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１９Ａを有している。

そして、コイル９Ａに近接してヨーク１１Ａが配置され、外側ヨーク１３Ａのベース部１４Ａ及び内側ヨーク１５Ａのベース部１６Ａは、軸線Ｌ方向におけるコイル９Ａの外側及び内側にそれぞれ平行に位置し、磁極歯１７Ａと磁極歯１９Ａとは、ロータ５を包囲するように略同一円周上で交互に配置されている。このような構成のモータ１では、軸線Ｌ方向においてコイル９Ａとロータ５と並設させているので、ステッピングモータ１の外径を小さくすることができる。

さらに、第１のステータ７Ａには端子ユニット２１Ａが配置され、端子ユニット２１Ａの樹脂製の第１の端子台２２Ａから突出する端子２３Ａには、コイル９Ａから飛び出させた巻線９ａが巻回されている。このコイル９Ａは、端子ユニット２１Ａの第１の端子台２２Ａに一体的に形成された樹脂製のボビン２０Ａに巻回されている。そして、端子ユニット２１Ａの端子２３Ａを介してコイル９Ａに外部電源から電流が供給される。

次に、ステータ７Ｂの構成は、ステータ７Ａの構成と同様であるため、ステータ７Ｂについては簡単に説明する。後側のステータ７Ｂは、コイル９Ｂと、コイル９Ｂを収容するヨーク１１Ｂとで磁気回路を構成する。ヨーク１１Ｂは、鉄からなる外側ヨーク１３Ｂ及び内側ヨーク１５Ｂからなり、外側ヨーク１３Ｂと内側ヨーク１５Ｂとは、軸受３３のスリーブ３３ａを介して磁気回路的に連結されている。外側ヨーク１３Ｂ及び内側ヨーク１５Ｂは、円板状のベース部１４Ｂ及びベース部１６Ｂの縁部から軸線Ｌ方向に延びて櫛歯状をなす４本の磁極歯１７Ｂ及び４本の磁極歯１９Ｂを有している。

さらに、第２のステータ７Ｂには端子ユニット２１Ｂが配置され、端子ユニット２１Ｂの樹脂製の第２の端子台２２Ｂから突出する端子２３Ｂには、コイル９Ｂから飛び出させた巻線９ｂが巻回されている。このコイル９Ｂは、端子ユニット２１Ｂの第２の端子台２２Ｂに一体的に形成された樹脂製のボビン２０Ｂに巻回されている。

このように構成された前後一対の第１及び第２のステータ７Ａ，７Ｂにおいて、磁極歯１７Ａ，１９Ａ，１７Ｂ，１９Ｂは、ロータ５の外周面に対向するように配置され、第１のステータ７Ａの磁極歯１７Ａと第２のステータ７Ｂの磁極歯１７Ｂとは、軸線L方向に一致しておらず、所定角度だけズレている。第１のステータ７Ａの磁極歯１９Ａと第２のステータ７Ｂの磁極歯１９Ｂも所定角度だけずれている。そして、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂの端子２３Ａ，２３Ｂを介してコイル９Ａ，９Ｂへ流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ５をステップ状に回転させることができ、それに伴い、回転軸３もステップ状に回転させることができる。

さらに、図５〜図７に示すように、ステッピングモータ１は、一対の第１及び第２のステータ７Ａ，７Ｂ及びロータ５を収容する非磁性のケース２５を有している。ステンレス材からなるケース２５は、第１のステータ７Ａを収容する円筒状の第１のケース部２５Ａと、第２のステータ７Ｂを収容する円筒状の第２のケース部２５Ｂとからなる。

そして、前側に配置される第１のケース部２５Ａと後側に配置される第２のケース部２５Ｂとは、互いに同一形状を有している。このように部品の共通化を図ることで、コスト低減が可能になり、部品の種類の削減化を促進させることができる。

第１のケース部２５Ａの前端には第１の開口部３１が設けられ、第１のケース部２５Ａの後端には、第１のケース部２５Ａの内径より縮径された第２の開口部３２を有するリング状の第１の絞り部３３が形成されている。そして、この第１の絞り部３３には、第１のケース部２５Ａ内で第１のステータ７Ａの先端が突き当てられ、第１のステータ７Ａの軸線Ｌ方向の位置決めが図られると共に、第２のステータ７Ｂの磁気と分断される（図２参照）。さらに、第１のケース部２５Ａの前端側には、第１の開口部３１に連通して軸線Ｌ方向に延在する矩形の第１の端子台口３４が形成されている。

端子台２２Ａには、第１の端子台口３４の幅Ｗと略同幅の首部２２Ａａ（図４参照）が設けられ、首部２２Ａａは第１の端子台口３４内に外方から軸線Ｌ方向に差し込まれる。これによって、第１のステータ７Ａの周方向の位置決めが達成される。また、第１の絞り部３３には、第２の開口部３２の縁部の一部を径方向に拡大してなる第１の位置決め溝３５が形成され、第１の位置決め溝３５の外形は円弧をなしている。

さらに、図１及び図３に示すように、第１のケース部２５Ａの第１の開口部３１内には、第１のステータ７Ａの抜け止めを防止するためのドーナツ形状の蓋板３６が挿入されている。この蓋板３６には、第１のケース部２５Ａの前端に設けられた切り込み部３７内に挿入される第１の爪片３８と、第１の端子台口３４内に挿入される第２の爪片３９とが設けられている。

第１の爪片３８を切り込み部３７内に挿入することで、蓋板３６の回り止めが達成されている。さらに、第２の爪片３９を第１の端子台口３４内に挿入することで、端子台２２Ａに第２の爪片３９が押し付けられ、樹脂からなる端子台２２Ａを金属からなる第２の爪片３９で補強することができる。また、爪片３８，３９が露出しているので、蓋板３６の各爪片３８，３９を第１のケース部２５Ａに溶接することができ、蓋部３６を容易に固定させることができる。

第１のケース部２５Ａと同形状をなす第２のケース部２５Ｂの後端には第３の開口部４１が設けられ、第２のケース部２５Ｂの前端には、第２のケース部２５Ｂの内径より縮径された第４の開口部４２を有するリング状の第２の絞り部４３が形成されている。そして、この第２の絞り部４３には、第２のケース部２５Ｂ内で第２のステータ７Ｂの先端が突き当てられ、第２のステータ７Ｂの軸線Ｌ方向の位置決めが図られると共に、第１のステータ７Ａの磁気と分断される（図２参照）。さらに、第２のケース部２５Ｂの後端側には、第３の開口部４１に連通して軸線Ｌ方向に延在する矩形の第２の端子台口４４が形成されている。

端子台２２Ｂには、第２の端子台口４４の幅Ｗと略同幅の首部２２Ｂａ（図１参照）が設けられ、首部２２Ｂａは、第２の端子台口４４内に外方から軸線Ｌ方向に差し込まれる。これによって、第２のステータ７Ｂの周方向の位置決めが達成される。また、第２の絞り部４３には、第４の開口部４２の縁部の一部を径方向に拡大してなる第２の位置決め溝４５が形成され、第２の位置決め溝４５の外形は円弧をなしている。

さらに、図１及び図３に示すように、第２のケース部２５Ｂの第３の開口部４１内には、第２のステータ７Ｂの抜け止めを防止するためのドーナツ形状の蓋板４６が挿入されている。この蓋板４６には、第２のケース部２５Ｂの後端に設けられた切り込み部４７内に挿入される第３の爪片４８と、第２の端子台口４４内に挿入される第４の爪片４９とが設けられている。

第３の爪片４８を切り込み部４７内に挿入することで、蓋板４６の回り止めが達成されている。さらに、第４の爪片４９を第２の端子台口４４内に挿入することで、端子台２２Ｂに第４の爪片４９が押し付けられ、樹脂からなる端子台２２Ｂを金属からなる第４の爪片４９で補強することができる。また、爪片４８，４９が露出しているので、蓋板４６の各爪片４８，４９を第２のケース部２５Ｂに溶接することができ、蓋部４６を容易に固定させることができる。

このように構成された第１のケース部２５Ａと第２のケース部２５Ｂとは、図７に示すように、第１の絞り部３３と第２の絞り部４３とを突き合わせた状態で、レーザ溶接によって互いに接合される。ケース２５の組立てには、図８に示すように、ケース組立て治具５０が利用される。

このケース組立て治具５０は、第２及び第４の開口部３２，４２と略同径の棒状部５１と、棒状部５１から突出して第１及び第２の位置決め溝３５，４５と略同形の凸部５２とを有している。そして、ケース組立て治具５０の先端を第１のケース部２５Ａの第１の開口部３１から差し込んで、第１及び第２の位置決め溝３５，４５内に凸部５２を通すことで、第１のケース部２５Ａの第１の端子台口３４と第２のケース部２５Ｂの第２の端子台口４４との周方向の位置決めが容易に達成される。

それに伴って、第１の端子台２２Ａと第２の端子台２２Ｂとの周方向の位置ズレが防止される。従って、各端子２３Ａ，２３Ｂに巻線９ａ，９ｂを結線させる際の不具合の発生を抑制することができ、第１のステータ７Ａと第２のステータ７Ｂとの周方向の位置ズレを防止することができる。

このように、第１のケース部２５Ａと第２のケース部２５Ｂとでケース２５を構成しているので、各ケース部２５Ａ，２５Ｂを長くすることで、径を維持しつつ長いケース２５を容易に成形することができ、これに伴ってステータ７Ａ，７Ｂを長くすることができ、ステッピングモータ１の大トルク化に極めて有効である。

さらに、第１のケース部２５Ａの前端には、第１の端子台２２Ａを突出させる第１の端子台口３４が形成され、第２のケース部２５Ｂの後端には、第２の端子台２２Ｂを突出させる第２の端子台口４４が形成されているので、第１及び第２の端子台口３４，４４によるケース２５の強度低下が起き難く、しかも端子台２２Ａ，２２Ｂ同士を目一杯離すことができるので、機械により端子２３Ａ，２３Ｂに巻線９ａ，９ｂを結線する際に、高い精度を要求する必要がなく、結線の不具合の発生を非常に小さくすることができ、製品の歩留まり率を高めることができる。

本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す斜視図である。 図１の縦断面図である。 本発明に係るステッピングモータの分解斜視図である。 第１のステータを示す斜視図である。 第１のケース部を示す斜視図である。 第１のケース部を示す斜視図である。 第１のケース部と第２のケース部とを接合した状態を示す斜視図である。 ケース組立て治具を示す断面図である。

符号の説明

１…ステッピングモータ、３…回転軸、５…ロータ、７Ａ…第１のステータ、７Ｂ…第２のステータ、１７Ａ，１９Ａ，１７Ｂ，１９Ｂ…磁極歯、２２Ａ…第１の端子台、２２Ｂ…第２の端子台、２５…ケース、２５Ａ…第１のケース部、２５Ｂ…第２のケース部、３１…第１の開口部、３２…第２の開口部、３３…第１の絞り部、３４…第１の端子台口、３５…第１の位置決め溝、４１…第３の開口部、４２…第４の開口部、４３…第２の絞り部、４４…第２の端子台口、４５…第２の位置決め溝、Ｌ…軸線。

Claims (2)

1. 回転軸に固定されてＮ極とＳ極とが交互に着磁されてなるロータと、前記ロータを包囲する磁極歯が設けられた前後一対の第１及び第２のステータと、前記第１及び第２のステータを包囲するケースとを備えたステッピングモータにおいて、
   前記ケースは、
   前記第１のステータを収容すると共に、前記回転軸の軸線方向で前側に配置された第１のケース部と、
   前記第２のステータを収容して、前記回転軸の前記軸線方向で後側に配置されると共に、前記第１のケース部の後端に当接される前端を有する第２のケース部と、からなり、
   前記第１のケース部の前端側には、第１の端子台を突出させる第１の端子台口が形成され、前記第２のケース部の後端側には、第２の端子台を突出させる第２の端子台口が形成され、
   前記第１のケース部の前記前端には、第１の開口部が設けられ、
   前記第１のケース部の前記後端には、前記第１のケース部の内径より縮径された第２の開口部を有するリング状の第１の絞り部が形成され、
   前記第２のケース部の前記後端には、第３の開口部が設けられ、
   前記第２のケース部の前記前端には、前記第２のケース部の内径より縮径された第４の開口部を有するリング状の第２の絞り部が形成され、
   前記第１の絞り部には、前記第２の開口部の縁部の一部を径方向に拡大してなる第１の位置決め溝が形成され、
   前記第２の絞り部には、前記第４の開口部の縁部の一部を径方向に拡大してなる第２の位置決め溝が形成され、
   前記第２の開口部と前記第４の開口部とが同形をなし、前記第１の位置決め溝と前記第２の位置決め溝とが同形をなすことを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記第１のケース部と前記第２のケース部とは、同一形状を有していることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。

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