JPH0698520A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フレームの歪の発生を防止するとともに、作業
時間を短縮しコスト低減を図る。 【構成】一対のコイル部１０ａを構成するそれぞれのフ
ィールドプレート５ａの外周縁に他方のコイル部１０ｂ
を構成するフレーム３ｂ方向に切り起された切り起し部
２２を形成し、該切り起し部２２を他方のコイル部１０
ｂを構成するフレーム３ｂの外周縁に形成されたカシメ
部２３でカシメる。加熱接合による接合でないので、フ
レーム等の熱歪の発生を防止でき、接合工程も簡略化さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータに
関し、特にロータおよびステータを収容するフレームの
接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、入力パルス信号
で励磁の状態が変化する毎に一定の角度だけ歩進し、励
磁の状態が変化しなければ一定の一を保持して静止する
モータである。そして、開ループ制御が可能であるので
システム構成が簡略化され、起動・停止・正転・逆転が
容易で応答性に優れており、また、位置決め分解能に優
れているとともに、ブラシなどの機械的摩耗をともなわ
ないので長寿命であるという種々の長所を備えている。

【０００３】かかるステッピングモータは、基本的構造
の相違によってＶＲ形（バリアブル・リラクタンス）、
ＰＭ形（パーマネント・マグネット）、ＨＢ形（ハイブ
リッド）、また、ロータの移動方向の相違によって回転
形とリニア形に分類され、さらに、コイルの巻回方法に
よっても単巻形と分布形に分類される。

【０００４】図５は、従来の回転ＰＭ単巻形ステッピン
グモータを示す一部破断斜視図であり、構造的には、ス
テータ１、ロータ２、フレーム３、および軸受ブラケッ
ト４から構成されている。

【０００５】ステータ１は、フィールドプレート５の爪
片６を励磁する磁界を発生させるコイル７と、該コイル
を保持するとともに磁路を形成するフィールドプレート
５からなり、ロータ２は、磁界を発生させるマグネット
（不図示）と、トルクを取り出すためのシャフト９から
構成されている。

【０００６】フレーム３は、その一部が磁路を形成する
爪片８となり、ステータ１とロータ２を保護するととも
に、モータとしての剛性を高める機能を司る。また、軸
受ブラケット４は、シャフト９を支持する軸受を保持す
るとともに機器への取り付け部となる。

【０００７】そして、図示するように、２つのコイル
７，７を上下に配置するとともに、上下のフィールドプ
レート５，５の爪片６，６を円周方向に若干ずらすこと
により、１つのコイルにより構成されたステッピングモ
ータに比べて、細かい間隔で停止させることができるよ
うになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２つのコイ
ルを上下に配置したステッピングモータにおいては、図
５に示すように、上下のフレーム３，３の端部を互いに
突き合わせて、この突き合わせ部Ｓを例えばプラズマ溶
接などの溶接法を用いて接合していた。

【０００９】しかしながら、溶接によるフレームの接合
法では、熱影響によってフレームが歪み、例えば、マグ
ネットと爪片との間に形成されるべき隙間（エアーギャ
ップ）の寸法精度や、爪片の間隔精度に悪影響を与える
という問題があった。その結果、ステッピングモータの
回転位置精度が低下し、特に、ステッピングモータの仕
様に高精度が要求されればされる程、これは深刻な問題
となった。

【００１０】また、フレームの突き合わせ部の全周をプ
ラズマ溶接することは時間的にも多大な作業時間を必要
とし、コスト的にも不利であった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、フレームを接合するにあた
り熱影響のない接合方法を採用することによりフレーム
の歪の発生を防止するとともに、簡素な接合構造を採用
することにより作業時間を短縮しコスト低減を図ること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のステッピングモータは、シャフトを軸受ブ
ラケットに回転自在に設け、前記シャフトの回転方向に
対して異なる磁極が交互に配置された永久磁石を前記シ
ャフトに取り付け、励磁状態が変更されるコイルをフィ
ールドプレートとフレームで挟持して一対のコイル部を
構成し、該コイル部を前記永久磁石の周囲に、前記シャ
フトの軸方向に対して少なくとも２段に設け、前記フィ
ールドプレートと前記フレームのそれぞれに、前記コイ
ルと前記永久磁石との隙間に向かって、それぞれ交互に
所定間隔で突出する複数の爪片を形成してなるＰＭ形ス
テッピングモータにおいて、前記一対のコイル部を構成
するそれぞれのフィールドプレートの外周縁に他方のコ
イル部を構成するフレーム方向に切り起された切り起し
部を形成し、該切り起し部を他方のコイル部を構成する
フレームの外周縁でカシメることを特徴としている。

【００１３】

【作用】例えば、２対のコイル部を上下に配設したステ
ッピングモータでは、上側のコイル部を構成するフィー
ルドプレートの切り起し部を下側のコイル部を構成する
フレームの外周縁でカシメるとともに、下側のコイル部
を構成するフィールドプレートの切り起し部を上側のコ
イル部を構成するフレームの外周縁でカシメるので、両
コイル部は強固に固定されることになる。しかも、接合
にあたっては加熱要素を含んでいないので、熱影響によ
るフレームの歪の発生を防止することができ、また、溶
接接合に比べて接合に必要な作業時間を短縮することが
できる。

【００１４】

【実施例】本発明のステッピングモータについて、好ま
しい一実施例を挙げ、具体的に図面に基づいて説明す
る。ただし、以下に説明する実施例は、本発明の理解を
容易にするために記載されたものであって、本発明を限
定するために記載されたものではない。したがって、以
下の実施例に開示された各要素は、本発明の技術的範囲
に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

【００１５】図１は本発明のステッピングモータの一実
施例を示す縦断面図、図２（Ａ）は同実施例に係るフィ
ールドプレートを示す半平面図、図２（Ｂ）は図２
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３（Ａ）は同実施例に係る
フィールドプレートを示す半平面図、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）のＢ矢視図、図３（Ｃ）はＣ矢視図、図３（Ｄ）
はＤ−Ｄ線断面図、図３（Ｅ）はＥ矢視図、図４は同実
施例の組み立て手順を説明する分解断面図である。

【００１６】図１に示すように、本実施例のステッピン
グモータは、ＰＭ形ステッピングモータであって、ステ
ータ、ロータ、フレーム、および軸受ブラケットから構
成されている。

【００１７】ステータは、フィールドプレート５ａ，５
ｂの爪片６を励磁する磁界を発生させるコイル７ａ，７
ｂと、該コイルを保持するとともに磁路を形成するフィ
ールドプレート５ａ，５ｂ、およびコイル７ａ，７ｂを
保護してモータの剛性を高めるためのフレーム３ａ，３
ｂからなり、一つのコイル７ａ，７ｂをフレーム３ａ，
３ｂとフィールドプレート５ａ，５ｂで挟持することに
より、１対のコイル部１０ａ，１０ｂを構成している。

【００１８】つまり、電流が供給される巻線が、シャフ
ト９の円周方向に複数回巻回されたコイルに対し、下側
のコイル部１０ｂであれば、図４に示すように、上部か
らフィールドプレート５ｂを、下部からフレーム３ｂを
それぞれコイル７ｂを挟持するように組み付け、フレー
ム３ｂとフィールドプレート５ｂのそれぞれに形成され
た爪片６，８が交互に等間隔で位置するように挟み込
む。逆に、上側のコイル部１０ａであれば、図４に示す
コイル部１０ｂとは上下逆に組み付け、上下両コイル部
１０ａ，１０ｂのフィールドプレート５ａ，５ｂを背中
合わせに組み合わせて、図１に示すようにシャフト９に
挿入する。

【００１９】フィールドプレート５ａ，５ｂは、図２に
示すように、中心にシャフト９およびマグネット（永久
磁石）１１が挿通する開口１２が形成されており、この
開口１２に所定間隔で爪片６が形成されている。爪片６
は、マグネット１１に対して対向して組み付けられるよ
うにフィールドプレート５ａ，５ｂの一般面から直角に
折り曲げられて形成されている。

【００２０】一方、図３に示すように、フレーム３ａ，
３ｂにも中心にシャフト９とマグネット１１が挿通する
開口１３が形成されており、この開口１３に爪片８がフ
ィールドプレート５ａ，５ｂに形成された爪片６の間隔
と等しい間隔で形成されている。したがって、図４に示
すようにフィールドプレート５ａ，５ｂとフレーム３
ａ，３ｂとを組み付ければ、両者にそれぞれ形成された
爪片６，８が交互に等間隔で噛み合うことになる。

【００２１】ちなみに、フィールドプレート５ａ，５ｂ
に形成された位置決め用突起１４は、フレーム３ａ，３
ｂに形成された位置決め用切欠き１５に係合し、その結
果、１対のコイル部１０ａ，１０ｂを構成するフィール
ドプレートとフレームとの円周方向の位置が定まるよう
になっている。

【００２２】また、フィールドプレート５ａ，５ｂおよ
びフレーム３ａ，３ｂにそれぞれ形成された切欠き部１
６，１７は、コイル７ａ，７ｂの巻線を取り出すための
切欠きである。

【００２３】このようなコイル部１０ａ，１０ｂは、上
下２段に積層されており、これらのコイル部１０ａ，１
０ｂは互いに円周方向にずらして組み付けられている。
両コイル部１０ａ，１０ｂの円周方向に対する位置決め
は、図２に示すように、上下のフィールドプレート５
ａ，５ｂに形成された通孔１８と突起１９とを両フィー
ルドプレート５ａ，５ｂを背中合わせにしたときに、係
合することにより行われるようになっている。

【００２４】このように、コイル部を２層に重ねること
により、後述するようにマグネット１１のＳ極およびＮ
極の間隔は上下のコイル部１０ａ，１０ｂに対して一定
であるため、シャフト９の停止位置が一つのコイル部で
ステッピングモータを構成した場合に比べて細かくする
ことが可能となる。なお、これらの各爪片６，８が、入
力パルス信号でその励磁状態が変化することになる。

【００２５】一方、ロータ２は、磁界を発生させるマグ
ネット１１と、トルクを取り出すためのシャフト９から
構成されており、このマグネット１１は、シャフト９に
嵌装されたスペーサ２０を介して、該シャフト９ととも
に回転するように取り付けられている。

【００２６】マグネット１１は、シャフト９の円周方向
に対して、所定間隔で交互にＳ極とＮ極が着磁されてお
り、この互いに相違する着磁間隔と、上述した上下コイ
ル部１０ａ，１０ｂの爪片６，８の間隔とによって、ス
テッピングモータの停止間隔が決定される。

【００２７】シャフト９は、軸受２１を介して上下の軸
受ブラケット４ａ，４ｂに取り付けられており、この上
下の軸受ブラケット４ａ，４ｂは、上下のフレーム３
ａ，３ｂに圧入などの手段によってそれぞれ固定され
る。

【００２８】図２に示すように、本実施例のフィールド
プレート５ａ，５ｂには、その外周縁に都合４つの切り
起し部２２が形成されており、一方、フレーム３ａ，３
ｂには、このフィールドプレート５ａ，５ｂを組み付け
た際における、切り起し部２２に応じた位置に、カシメ
部２３が形成されている。図３（Ｂ）（Ｄ）に示すよう
に、カシメ部２３には、折り曲げてカシメる方向にＶ溝
２４が形成されており、これによってカシメが円滑に行
われることになる。

【００２９】ただし、フィールドプレート５ａ，５ｂに
形成する切り起し部２２と、フレーム３ａ，３ｂに形成
するカシメ部２３との位置関係は、一対のコイル部を構
成するようにフィールドプレートとフレームとを嵌合さ
せた場合（図４参照）に、切り起し部２２とカシメ部２
３とが一致するのではなく、図１の左側に示すように、
２対のコイル部１０ａ，１０ｂを組み付けた場合に、一
方のコイル部１０ｂを構成するフィールドプレート５ｂ
の切り起し部２２と、他方のコイル部１０ａを構成する
フレーム３ａのカシメ部２３とが、一致するようになっ
ている。

【００３０】すなわち、２対のコイル部１０ａ，１０ｂ
を互いに固定するために、従来のプラズマ溶接に代え
て、切り起し部２２とカシメ部２３とをカシメるように
している。したがって、一方のコイル部を構成するフィ
ールドプレートの切り起し部の近傍（特に近傍には限定
されないが、本実施例では上下のフレームおよび上下の
フィールドプレートを共用化するために、フィールドプ
レートの切り起し部と切欠き部を近傍に設定している）
には、図２に示すように、他方のコイル部の切り起し部
との干渉を避けるための切欠き部２５が形成されてい
る。

【００３１】一方、フレーム３ａ，３ｂに形成されるカ
シメ部２３は、図３に示すように（図３および図２から
明らかなように）、切り起し部２２より幅広に形成され
ている。すなわち、一つのカシメ部２３の幅は、フィー
ルドプレート５ａ，５ｂに形成される切り起し部２２と
切欠き部２５とを合計した幅に対して僅かに小さく設定
されている。

【００３２】これは、上下のフレーム３ａ，３ｂを共用
化するためである。すなわち、図２に示すような形状の
フィールドプレート５ａ，５ｂを背中合わせに適正な位
置（両フィールドプレート５ａ，５ｂに形成した通孔１
８と突起１９を一致させる）に位置決めすると、一方の
フィールドプレート（例えば、５ａ）の切り起し部２２
は他方のフィールドプレート（例えば、５ｂ）の切欠き
部２５に位置することになる。したがって、フレーム３
ａ，３ｂに形成するカシメ部２３を、切り起し部２２と
切欠き部２５とをほぼ包含するような幅に形成しておけ
ば、上下何れのフレーム３ａ，３ｂとして使用しても、
切り起し部２２に対してカシメを行うことができるので
ある。

【００３３】次に作用を説明する。本実施例のように、
２対のコイル部１０ａ，１０ｂを上下に配設したステッ
ピングモータを組み立てる場合は、例えば、下側のフレ
ーム３ｂにコイル７ｂを挿入したのち、これに下側のフ
ィールドプレート５ｂを組み付ける。ついで、この下側
のフィールドプレート５ｂに対して円周方向の位置を決
めながら、上側のフィールドプレート５ａを組み付けた
のち、コイル７ａを挿入し、上側のフレーム３ａを組み
付ける。このとき、上側のフィールドプレート５ａの切
り起し部２２を下側のフレーム３ｂのカシメ部２３でカ
シメるとともに、下側のフィールドプレート５ｂの切り
起し部２２を上側のフレーム３ａのカシメ部２３でカシ
メる。その後、上下の軸受ブラケット４ａ，４ｂをシャ
フト９とともに組み付ける。

【００３４】このように、上側のコイル部１０ａを構成
するフィールドプレート５ａの切り起し部２２を下側の
コイル部１０ｂを構成するフレーム３ｂのカシメ部２３
でカシメるとともに、下側のコイル部１０ｂを構成する
フィールドプレート５ｂの切り起し部２２を上側のコイ
ル部１０ａを構成するフレーム３ａのカシメ部２３でカ
シメるので、両コイル部１０ａ，１０ｂは強固に固定さ
れることになる。しかも、接合にあたっては加熱要素を
含んでいないので、熱影響によるフレーム等の歪の発生
を防止することができ、また、溶接接合に比べて接合に
必要な作業時間を短縮することができる。

【００３５】さらに、本実施例のフィールドプレート５
ａ，５ｂおよびフレーム３ａ，３ｂでは、それぞれ上下
の構成部品が共用化できる構造となっているので、フィ
ールドプレートおよびフレームをプレス成形するための
成形形もそれぞれ１種類で足り、その結果、部品点数の
削減と、製品のコストダウンを図ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のステッピン
グモータは、一対のコイル部を構成するそれぞれのフィ
ールドプレートの外周縁に他方のコイル部を構成するフ
レーム方向に切り起された切り起し部を形成し、該切り
起し部を他方のコイル部を構成するフレームの外周縁で
カシメるように構成しているので、コイル部は強固に固
定され、しかも、接合にあたって、熱影響によるフレー
ムの歪の発生を防止することができる。その結果、ステ
ッピングモータに要求される構成部品の組付精度が高ま
り、高性能のステッピングモータを提供することができ
る。また、溶接接合に比べて接合に必要な作業時間を短
縮できるので、コストダウンを図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステッピングモータの一実施例を示す
縦断面図である。

【図２】（Ａ）は同実施例に係るフィールドプレートを
示す半平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図で
ある。

【図３】（Ａ）は同実施例に係るフィールドプレートを
示す半平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ矢視図、（Ｃ）
はＣ矢視図、（Ｄ）はＤ−Ｄ線断面図、（Ｅ）はＥ矢視
図である。

【図４】同実施例の組み立て手順を説明する分解断面図
である。

【図５】従来のステッピングモータを示す一部破断斜視
図である。

【符号の説明】

３ａ，３ｂ …フレーム ４ａ，４ｂ …軸受ブラケット ５ａ，５ｂ …フィールドプレート ６，８ …爪片 ７ａ，７ｂ …コイル ９ …シャフト １０ａ，１０ｂ…コイル部 １１ …マグネット（永久磁石） ２２ …切り起し部 ２３ …カシメ部（フレームの外周縁）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフトを軸受ブラケットに回転自在に設
   け、前記シャフトの回転方向に対して異なる磁極が交互
   に配置された永久磁石を前記シャフトに取り付け、励磁
   状態が変更されるコイルをフィールドプレートとフレー
   ムで挟持して一対のコイル部を構成し、該コイル部を前
   記永久磁石の周囲に、前記シャフトの軸方向に対して少
   なくとも２段に設け、前記フィールドプレートと前記フ
   レームのそれぞれに、前記コイルと前記永久磁石との隙
   間に向かって、それぞれ交互に所定間隔で突出する複数
   の爪片を形成してなるＰＭ形ステッピングモータにおい
   て、 前記一対のコイル部を構成するそれぞれのフィールドプ
   レートの外周縁に他方のコイル部を構成するフレーム方
   向に切り起された切り起し部を形成し、該切り起し部を
   他方のコイル部を構成するフレームの外周縁でカシメる
   ことを特徴とするステッピングモータ。