KR100511696B1 - How to Assemble Stepping Motor and Stepping Motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 간이한 구조로, 내요크와 외요크의 위치어긋남을 방지하고, 스테핑 모터의 모든 특성을 향상시키는 것을 과제로 하고 있다. 그를 위해 스테핑 모터(1)는, 고정자(2)와, 고정자(2)의 양단에 각각 고착된 저판(7) 및 설치판, 베어링(9a,9b)과, 설치판(8)에 고착된 홀더(10)와, 회전자(6)의 회전축(61)에 설치된 리드 스크루(14)로 구성되어 있다. 고정자(2)는 1세트의 내요크(3)와, 외요크(4) 및 이들 사이에 설치되는 코일(5)을 2세트 준비하고, 이들을 내요크(3)의 기부(31)끼리가 접합되도록 고착되어 있는 것이다. 내요크(3)와 외요크(4)는 내요크(3)의 기부(31)가 외요크(4)의 외주부(42)의 단부(421)에 맞닿고, 또한 기부(31)의 외주 모서리부(32)가 외요크(4)의 외주면 부분에 노출하도록 접합되어 있다.This invention is a simple structure, It aims at preventing the position shift of an inner yoke and an outer yoke, and improving all the characteristics of a stepping motor. For this purpose, the stepping motor 1 is a stator 2, a bottom plate 7 and a mounting plate fixed to both ends of the stator 2, a holder 9a and 9b and a holder fixed to the mounting plate 8, respectively. 10 and a lead screw 14 provided on the rotating shaft 61 of the rotor 6. The stator 2 prepares one set of the inner yoke 3, the outer yoke 4, and two sets of coils 5 provided therebetween, and the bases 31 of the inner yoke 3 are bonded to each other. It is stuck as much as possible. The inner yoke 3 and the outer yoke 4 have the base 31 of the inner yoke 3 abutting the end 421 of the outer circumferential portion 42 of the outer yoke 4, and the outer circumferential edge of the base 31. The part 32 is joined so that it may expose to the outer peripheral surface part of the outer yoke 4.
Description
본 발명은 스테핑 모터 특히, 카메라나 비디오 카메라 등의 광학 기기에 있어서의 포커싱이나 주밍을 위한 렌즈 구동에 사용되는 스테핑 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a stepping motor, in particular, a stepping motor used for driving a lens for focusing or zooming in an optical device such as a camera or a video camera.
카메라나 비디오 카메라의 포커싱이나 주밍을 위한 렌즈 구동에는, 회전축에 리드 스크루가 설치된 소형 스테핑 모터가 사용되고 있다. 이러한 종류의 스테핑 모터에는 그 용도에 관련된 이유로부터, 저소비 전력인 것, 가능한 한 낮은 입력치(전류)로 렌즈 구동에 필요한 소정의 토크가 얻어지는 것, 렌즈 구동의 고속화를 위해 고주파수 영역까지 회전이 가능한 것, 각도 정밀도가 좋은 것 등의 특성이 요구된다.A small stepping motor in which a lead screw is provided on a rotating shaft is used for lens driving for focusing or zooming a camera or a video camera. This type of stepping motor has a low power consumption, a predetermined torque required to drive the lens at the lowest input value (current) as possible, and can be rotated to a high frequency region for the high speed driving of the lens. Characteristics, such as a good angular precision, are required.
도 12 및 도 13에, 종래의 스테핑 모터의 구조를 나타낸다. 이들 도면에 나타내는 종래의 스테핑 모터(100)는 고정자(120)와, 해당 고정자(120)의 안쪽에 회전 가능하게 삽입된 회전자(160)를 구비하고 있다. 고정자(120)는 1세트의 내(內)요크(130),외(外)요크(140) 및 그들 사이에 설치되는 코일(150)을 2세트 준비하고, 그것을 내요크(130)의 기부(基部)(131)끼리가 접합되도록 고착하여 이루어진 것이다.12 and 13 show the structure of a conventional stepping motor. The conventional stepping motor 100 shown in these figures is provided with the stator 120 and the rotor 160 rotatably inserted in the inside of the stator 120. The stator 120 prepares two sets of the inner yoke 130, the outer yoke 140, and two sets of coils 150 provided therebetween, and the bases of the inner yoke 130 The base station 131 is made to adhere to each other.
내요크(130) 및 외요크(140)에는 각각, 다수의 자극(磁極)(134,144)이 형성되며, 각 요크(130,140)의 자극(134,144)이 회전자(160)의 회전축(161)에 고착된 원통상 영구 자석(162)의 외주면을 따라서 번갈아, 또한 서로 비접촉으로 배치되어 있다. 또한, 내요크(130) 및 외요크(140)의 각 자극은 회전자(160)의 영구 자석(162)의 외주면과 소정의 간극(갭)(170)을 두고 대면하고 있다.A plurality of magnetic poles (134,144) are formed in the inner yoke 130 and the outer yoke 140, respectively, and the magnetic poles 134,144 of each yoke 130,140 are fixed to the rotating shaft 161 of the rotor 160. Alternatingly along the outer circumferential surface of the cylindrical permanent magnet 162, and arranged in a non-contact with each other. In addition, each magnetic pole of the inner yoke 130 and the outer yoke 140 faces the outer circumferential surface of the permanent magnet 162 of the rotor 160 with a predetermined gap (gap) 170.
이러한 종래의 스테핑 모터(100)의 고정자(120)에 있어서, 내요크(130)와 외요크(140)는 그들 자체 형상에 의해 위치 맞춤을 할 수 있도록 되어 있었다.In the stator 120 of the conventional stepping motor 100, the inner yoke 130 and the outer yoke 140 can be aligned by their own shapes.
즉, 도 13에 나타내는 바와 같이, 외요크(140)의 단부(내요크(130)끼리의 맞댐면(139)측)의 안쪽에, 단차부(145)가 형성되며, 내요크(130)의 기부(131)의 외주 가장자리부(132)를 이 단차부(145)에 걸어맞추고, 내요크(130)를 외요크(140)에 결합하여, 양 요크(130,140)의 위치 맞춤이 이루어진다. 그로 인해, 도 12에 나타내는 바와 같이 스테핑 모터(100)의 외주면의 맞댐면(139) 부근에는 내요크(130)의 외주 가장자리부(131)는 노출되어 있지 않다. 그렇지만, 이러한 구조로서는, 내요크(130)의 외주 가장자리부(132)가 외요크(140)의 단차부(145)와 걸어맞추어지기 때문에, 내요크(130)와 외요크(140)에 치수 오차(걸어맞춤 부분의 내경, 외경의 치수 오차 등)가 있으면, 그 오차는 모두 고정자(120)의 내부 공간에 내요크(130)와 외요크(140)의 위치 어긋남으로 나타난다. 즉, 내요크(130) 및 외요크(140)의 각 자극(134,144)과, 영구 자석(162)의 외주면의 간극(갭)(170)의 치수(갭 길이)가 불균일하게 된다.That is, as shown in FIG. 13, the step part 145 is formed in the inside of the edge part (the side of the contact surface 139 of the inner yoke 130 comrades) of the outer yoke 140, and the The outer circumferential edge portion 132 of the base 131 is engaged with the stepped portion 145, and the inner yoke 130 is coupled to the outer yoke 140, thereby positioning the yokes 130 and 140. Therefore, as shown in FIG. 12, the outer peripheral edge part 131 of the inner yoke 130 is not exposed in the vicinity of the mating surface 139 of the outer peripheral surface of the stepping motor 100. As shown in FIG. However, as such a structure, since the outer circumferential edge portion 132 of the inner yoke 130 is engaged with the stepped portion 145 of the outer yoke 140, there is a dimensional error between the inner yoke 130 and the outer yoke 140. If there is (an error of the inner diameter of the engaging portion, a dimensional error of the outer diameter, etc.), the errors are all caused by the positional displacement of the inner yoke 130 and the outer yoke 140 in the inner space of the stator 120. That is, the dimensions (gap length) of the magnetic poles 134 and 144 of the inner yoke 130 and the outer yoke 140 and the gap 170 of the outer circumferential surface of the permanent magnet 162 become uneven.
또한, 내요크(130)의 기부(131)의 외경이 설계치보다 모자라든가, 또는 단차부(145)의 내경이 설계치를 초과한 경우, 외주 가장자리부(132)와 단차부(145)의 내주면 사이에 틈이 생겨, 내요크(130)와 외요크(140)의 결합·고정을 정확하게 할 수 없으며, 또한, 이 틈으로부터 자기 누설이 발생하여, 자기 성능에 악영향을 미친다.In addition, when the outer diameter of the base 131 of the inner yoke 130 is less than the designed value, or the inner diameter of the stepped portion 145 exceeds the designed value, between the outer peripheral edge portion 132 and the inner circumferential surface of the stepped portion 145. A gap is generated in the gap, and the coupling and fixing of the inner yoke 130 and the outer yoke 140 cannot be performed accurately. Moreover, magnetic leakage occurs from this gap, which adversely affects magnetic performance.
따라서, 종래의 스테핑 모터(100)에서는 내요크(130)와 외요크(140)의 치수 오차나 그것에 의거하는 위치 어긋남이 원인으로, 스테핑 모터의 구동 속도 토크 특성이 열화하거나, 고속 영역에서의 자기동전류(自起動電流)의 증가가 발생하기도 하며, 또한, 각도 정밀도도 저하하기 때문에, 상술한 요구를 충분히 만족할 수 없는 문제가 있었다.Therefore, in the conventional stepping motor 100, the driving speed torque characteristic of the stepping motor is deteriorated due to the dimensional error of the inner yoke 130 and the outer yoke 140 or the positional shift based thereon. Increasing the number of coins and the degree of angular accuracy also decreases, and there is a problem in that the above-mentioned requirements cannot be sufficiently satisfied.
또, 기부(131)의 외경 치수, 단차부(145)의 내경 치수 및 각 자극(134,144)의 위치 정밀도의 모두가 설계치대로라면, 상기 문제는 발생하지 않지만, 이들을 적정 치수로 정밀하게 가공하는 것은 곤란하며, 또한, 이러한 정밀 가공을 하는 것은 제조 공정의 복잡화와, 제조 비용의 대폭적 상승을 초래하여, 실현성이 부족하다.Moreover, if all of the outer diameter dimension of the base 131, the inner diameter dimension of the step part 145, and the positional precision of each magnetic pole 134,144 are according to a design value, the said problem does not arise, but processing these to an appropriate dimension accurately In addition, it is difficult to perform such precision processing, which leads to complexity of the manufacturing process and a significant increase in the manufacturing cost, resulting in a lack of practicality.
본 발명의 목적은 간이한 구조로, 조립 시의 내요크와 외요크의 위치 어긋남을 방지할 수 있으며, 이것에 의해 스테핑 모터의 여러 가지 특성을 향상시킬 수 있는 스테핑 모터 및 이러한 스테핑 모터를 용이하게 조립할 수 있는 스테핑 모터의 조립 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is a simple structure, it is possible to prevent the positional displacement of the inner yoke and the outer yoke at the time of assembly, thereby to facilitate the stepping motor and such a stepping motor that can improve various characteristics of the stepping motor It is providing the assembly method of the stepping motor which can be assembled.
도 1은 본 발명의 스테핑 모터의 실시예를 나타내는 평면도.1 is a plan view showing an embodiment of the stepping motor of the present invention.
도 2는 도 1중의 II-II 선 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
도 3은 내요크 및 외요크의 구성을 나타내는 분해 사시도.3 is an exploded perspective view showing the configuration of the inner yoke and the outer yoke.
도 4는 외요크의 구성을 나타내는 평면도.4 is a plan view showing the configuration of the outer yoke;
도 5는 도 4중의 V-V 선 단면도(끝면도).FIG. 5 is a sectional view taken along the line V-V in FIG. 4 (end view). FIG.
도 6은 내요크의 구성을 나타내는 평면도.6 is a plan view showing the configuration of the inner yoke;
도 7은 도 6중의 VII-VII 선 단면도(끝면도).FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6 (end view). FIG.
도 8은 본 발명의 스테핑 모터의 조립 방법을 나타내는 부분 단면 측면도.8 is a partial cross-sectional side view showing a method for assembling the stepping motor of the present invention.
도 9는 본 발명의 스테핑 모터의 조립 방법을 나타내는 부분 단면 측면도,9 is a partial cross-sectional side view showing the assembling method of the stepping motor of the present invention;
도 10은 스테핑 모터의 구동 속도와 토크의 관계를 나타내는 도면.10 is a diagram illustrating a relationship between a drive speed and a torque of a stepping motor.
도 11은 스테핑 모터의 구동 속도와 자기동전류의 관계를 나타내는 도면.11 is a diagram showing a relationship between a drive speed of a stepping motor and a magnetic dynamic current.
도 12는 종래의 스테핑 모터의 구조를 나타내는 평면도.12 is a plan view showing the structure of a conventional stepping motor.
도 13은 도 12중의 XIII-XIII 선 단면도.13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII in FIG. 12.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 스테핑 모터 2: 고정자1: stepping motor 2: stator
3,3': 내요크 31,31': 기부3,3 ': My York 31,31': Donation
32: 외주 가장자리부 33: 개구32: outer edge 33: opening
34: 자극 35,36: 노치34: Stimulation 35, 36: Notch
37,37': 돌출부 38,38': 구멍37,37 ': projection 38,38': hole
39: 맞댐면 4: 외요크39: butt 4: outer yoke
41: 저면부 42: 외주부41: bottom part 42: outer periphery
421: 단부 43: 개구421: end 43: opening
44: 자극 45,46: 노치44: stimulation 45,46: notch
5: 코일 51: 보빈5: coil 51: bobbin
52: 권선 53: 단자부52: winding 53: terminal portion
531,532: 단자 54: 위치 결정용 돌출부531,532: terminal 54: projection for positioning
6: 회전자 60: 축선6: rotor 60: axis
61: 회전축 62: 영구 자석61: rotating shaft 62: permanent magnet
63: 홈 7: 저면판63: home 7: bottom plate
71: 리드 스러스트 스프링 72: 판 스프링71: lead thrust spring 72: leaf spring
8: 설치판 9a, 9b: 베어링8: mounting plate 9a, 9b: bearing
91,92: 원형 개구 10: 홀더91,92: circular opening 10: holder
11,12: 지지부 13: 설치 구멍11, 12: support portion 13: mounting hole
14: 리드 스크루 15: 간극(갭)14: lead screw 15: gap (gap)
20: 지그 21: 위치 결정용 원주부20: Jig 21: Circumference for Positioning
22: 지그 23: 위치 결정용 원통부22: jig 23: cylindrical portion for positioning
24,25: 측면 구멍 26: 저면부 개구24, 25: side hole 26: bottom opening
100: 스테핑 모터 120: 고정자100: stepping motor 120: stator
130: 내요크 131: 기부130: My York 131: donation
132: 외주 가장자리부 134: 자극132: outer edge 134: magnetic pole
139: 맞댐면 140: 외요크139: butt 140: outer yoke
144: 자극 145: 단차부144: stimulus 145: step
150: 코일 160: 회전자150: coil 160: rotor
161: 회전축 162: 영구 자석161: rotating shaft 162: permanent magnet
170: 간극(갭)170: gap (gap)
(발명의 개시)(Initiation of invention)
(1) 본 발명은 적어도 1세트의 내요크, 외요크 및 그들 사이에 설치되는 코일을 갖는 고정자와, 그 고정자의 내측에 회전 가능하게 삽입된 회전자를 가지며, 상기 내요크에 형성된 복수의 자극과, 상기 외요크에 형성된 다수의 자극이, 상기 회전자의 외주면을 따라서 교호로 배치된 스테핑 모터에 있어서, 상기 내요크는 그 외경이 상기 외요크의 외경과 거의 동일한 원반상의 기부(基部)를 가지며, 이 기부의 외주 가장자리부가 상기 외요크의 외주면 부근에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.(1) The present invention has a stator having at least one inner yoke, an outer yoke and a coil provided therebetween, and a rotor rotatably inserted inside the stator, the plurality of magnetic poles formed on the inner yoke. And a stepping motor in which a plurality of magnetic poles formed in the outer yoke are alternately disposed along the outer circumferential surface of the rotor, wherein the inner yoke has a disk-shaped base having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the outer yoke. And the outer peripheral edge of the base is exposed to the vicinity of the outer peripheral surface of the outer yoke.
(2) 상기 고정자는 2세트의 내요크, 외요크 및 그들 사이에 설치되는 코일을 상기 각 내요크의 상기 기부끼리가 접합되도록 고착되어 구성되는 것이 바람직하다.(2) The stator is preferably configured by fixing two sets of inner yokes, outer yokes and coils provided therebetween such that the bases of the respective inner yokes are joined.
(3) 상기 내요크 및 외요크의 각 자극이 상기 회전자의 외주면과 비접촉이며, 또한 상기 회전자의 회전 중심으로부터 등거리의 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다.(3) Preferably, the magnetic poles of the inner yoke and the outer yoke are in contact with the outer circumferential surface of the rotor and are provided at a position equidistant from the center of rotation of the rotor.
(4) 상기 회전자는 영구 자석을 가지며, 상기 영구 자석의 상기 기부부근의 외경이 감소하고 있는 것이 바람직하다.(4) It is preferable that the rotor has a permanent magnet, and the outer diameter of the base portion of the permanent magnet is decreasing.
(5) 상기 회전자의 회전축에 리드 스크루가 설치되어 있는 것이 바람직하다.(5) It is preferable that the lead screw is provided in the rotating shaft of the said rotor.
(6) 또한, 상기에 기재된 스테핑 모터를 조립하는 스테핑 모터의 조립 방법으로서,(6) Furthermore, as a method of assembling a stepping motor for assembling the stepping motor described above,
내요크와 외요크 사이에 코일을 삽입하여, 상기 내요크와 상기 외요크의 위치 맞춤을 행하면서, 이들을 결합하여 고정자를 조립하는 제 1 공정과,A first step of inserting a coil between the inner yoke and the outer yoke and aligning the stator while assembling the inner yoke and the outer yoke;
회전자를 상기 고정자의 내측에 삽입하는 제 2 공정을 가지며,And a second step of inserting the rotor inside the stator,
상기 제 1 공정에서의 상기 내요크와 상기 외요크의 위치맞춤은 상기 고정자의 내경을 기준으로 행해지는 것을 특징으로 하는 것이다.Positioning of the inner yoke and the outer yoke in the first step is performed based on the inner diameter of the stator.
(7) 상기 위치 맞춤은 상기 고정자의 내부 공간에 지그(jig)를 삽입함으로써 행해지는 것이 바람직하다.(7) Preferably, the positioning is performed by inserting a jig into the internal space of the stator.
(8) 또한, 상기에 기재된 스테핑 모터를 조립하는 스테핑 모터의 조립 방법으로서,(8) Furthermore, as a method of assembling a stepping motor for assembling the stepping motor described above,
내요크와 외요크의 사이에 코일을 삽입하며, 상기 내요크와 상기 외요크의 위치맞춤을 행하면서, 이들을 결합하여 고정자를 조립하는 제 1 공정과,A first step of inserting a coil between the inner yoke and the outer yoke and aligning the stator by assembling the inner yoke and the outer yoke;
회전자를 상기 고정자의 내측에 삽입하는 제 2 공정을 가지며,And a second step of inserting the rotor inside the stator,
상기 제 1 공정에서의 상기 내요크와 상기 외요크의 위치맞춤은 상기 고정자의 외경을 기준으로 행해지는 것을 특징으로 하는 것이다.The positioning of the inner yoke and the outer yoke in the first step is performed based on the outer diameter of the stator.
(9) 상기 위치 맞춤은 상기 고정자를 지그의 내부 공간에 삽입함으로써 행해지는 것이 바람직하다.(9) Preferably, the positioning is performed by inserting the stator into the inner space of the jig.
(10) 상기 내요크와 상기 외요크의 결합은 상기 지그에 형성된 구멍부를 통하여 행해지는 것이 바람직하다.(10) The coupling of the inner yoke and the outer yoke is preferably performed through a hole formed in the jig.
(11) 또한, 내요크, 외요크 및 그들 사이에 설치되는 코일을 갖는 고정자와, 회전자를 가지며, 상기 내요크 및 외요크는 이들 자체의 형상에 의해 위치맞춤을 행할 수 없는 스테핑 모터를 조립하는 스테핑 모터의 조립 방법으로서,(11) Moreover, it has a stator which has an inner yoke, an outer yoke, and a coil provided between them, and a rotor, and the inner yoke and the outer yoke assemble a stepping motor which cannot be aligned by their own shapes. As a method of assembling a stepping motor
상기 내요크와 상기 외요크의 사이에 상기 코일을 삽입하고, 지그를 사용하여 상기 내요크와 상기 외요크의 위치 맞춤을 행하면서, 이들을 결합하여 고정자를 조립하는 제 1 공정과,A first step of inserting the coil between the inner yoke and the outer yoke, aligning the inner yoke and the outer yoke with a jig, and assembling the stator while assembling the stator;
상기 회전자를 상기 고정자의 내측에 삽입하는 제 2 공정을 가지며,And a second step of inserting the rotor inside the stator,
상기 제 1 공정에 있어서의 상기 내요크와 상기 외요크의 위치맞춤은 고정자의 내경 또는 외경을 기준으로 행해지는 것을 특징으로 하는 것이다.The positioning of the inner yoke and the outer yoke in the first step is performed based on the inner or outer diameter of the stator.
이하, 본 발명의 스테핑 모터 및 스테핑 모터의 조립 방법을 첨부 도면에 나타내는 최적 실시예에 의거하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the stepping motor of this invention and the assembly method of a stepping motor are demonstrated in detail based on the optimal embodiment shown in an accompanying drawing.
도 1은 본 발명의 스테핑 모터의 실시예를 나타내는 평면도, 도 2는 도 1중의 II-II 선 단면도, 도 3은 내요크 및 외요크의 구성을 나타내는 분해 사시도, 도 4는 외요크의 구성을 나타내는 평면도, 도 5는 도 4중의 V-V선 단면도(끝면도), 도 6은 내요크의 구성을 나타내는 평면도, 도 7은 도 6중의 VII-VII선 단면도(끝면도)이다. 또, 이하의 설명에서는 도 1 및 도 2중의 우측을 「기단(基端)」, 좌측을 「선단(光端)」이라고 한다.1 is a plan view showing an embodiment of the stepping motor of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the inner yoke and the outer yoke, and FIG. 4 is a configuration of the outer yoke. 5 is a sectional view taken along the line VV in FIG. 4 (end view), FIG. 6 is a plan view showing the structure of the inner yoke, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6 (end view). In addition, in the following description, the right side in FIG. 1 and FIG. 2 is called "base", and the left side is called "tip".
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 스테핑 모터(1)는 PM형의 스테핑 모터로서, 주로, 고정자(2)와, 이 고정자(2)의 안쪽에 회전 가능하게 삽입된 회전자(6)와, 고정자(2)의 기단에 고착된 저면판(커버)(7)과, 고정자(2)의 선단에 고착된 설치판(8)과, 베어링(9a,9b)과, 설치판(8)에 고착된 홀더(10)와, 회전자(6)의 회전축(61)에 설치된 리드 스크루(14)로 구성되어 있다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the stepping motor 1 of the present embodiment is a stepping motor of the PM type, and mainly includes a stator 2 and a rotor rotatably inserted inside the stator 2. 6), a bottom plate (cover) 7 fixed to the base end of the stator 2, a mounting plate 8 fixed to the tip of the stator 2, bearings 9a and 9b, and a mounting plate ( It consists of the holder 10 fixed to 8) and the lead screw 14 provided in the rotating shaft 61 of the rotor 6. As shown in FIG.
고정자(2)는 1세트의 내요크(3), 외요크(4) 및 그들 사이에 설치된 코일(5)로 구성되는 단위체(單位休)를 2세트 준비하고, 이것을 양 내요크(3)의 기부(31)끼리가 접합되도록 고착되어 구성되는 것이다. 양 단위체는 거의 동일한 구조이기 때문에, 이하, 한쪽(기단측)의 단위체에 대해서 대표적으로 설명한다.The stator 2 prepares two sets of unit pieces composed of one set of the inner yoke 3, the outer yoke 4 and the coils 5 provided therebetween, The bases 31 are fixed to be bonded to each other. Since both units have almost the same structure, one unit (base end side) of the unit will be described below.
도 2 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 외요크(4)는 연자성 재료로 구성된 저면부가 있는 통상(筒狀)의 부재이며, 저면부(41)와, 저면부(41)로부터 세워 설치된 원통상의 외주부(42)와, 저면부(41)의 중심부에 형성된 개구(43)의 가장자리로부터 외주부(42)와 동일 방향을 향하여 세워 설치된 다수의 자극(44)으로 구성되어 있다.As shown in FIGS. 2-5, the outer yoke 4 is a normal member with a bottom part comprised from a soft magnetic material, and is a cylindrical shape standing up from the bottom part 41 and the bottom part 41. FIG. It consists of the outer periphery 42 and the many poles 44 which were set up in the same direction as the outer periphery 42 from the edge of the opening 43 formed in the center part of the bottom part 41. FIG.
또한, 외주부(42)에는 개구(43)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 노치(45 및 46)가 형성되어 있다. 노치(45)에는 후술하는 보빈(51)에 형성된 단자부(53)가 삽입되어 외측으로 돌출하며, 노치(46)에는 보빈(51)에 형성된 위치 결정용 돌출부(54)가 결합되며, 이것에 의해 보빈(51)의 외요크(4)에 대한 위치 결정이 이루어진다.The outer circumferential portion 42 is provided with notches 45 and 46 at positions facing each other with the opening 43 therebetween. The notch 45 is inserted with a terminal portion 53 formed on the bobbin 51, which will be described later, to protrude outwards, and the notch 46 is coupled with a positioning protrusion 54 formed on the bobbin 51, whereby Positioning with respect to the outer yoke 4 of the bobbin 51 is made.
본 실시예에 있어서, 자극(44)의 수는 5개이며, 각 자극(44)은 회전자(6)의 회전 중심(축선(60))으로부터 등거리에, 즉, 동심원상에 등각도 간격으로 배치되어 있다. 또한, 각 자극(44)의 폭은 저면부(41)로부터 멀어지는 방향을 향하여 점점 감소하고 있다.In the present embodiment, the number of magnetic poles 44 is five, and each magnetic pole 44 is equidistant from the center of rotation (axis 60) of the rotor 6, i.e., at equiangular intervals on concentric circles. It is arranged. In addition, the width of each magnetic pole 44 is gradually decreasing toward the direction away from the bottom face 41.
인접하는 자극(44)끼리의 사이에는 후술하는 내요크(3)의 자극(34)이 비접촉으로 삽입된다. 이 경우, 자극(34)과 자극(44)은 서로 반대 방향을 향하고 있다.Between the adjacent magnetic poles 44, the magnetic pole 34 of the inner yoke 3 mentioned later is inserted non-contact. In this case, the magnetic pole 34 and the magnetic pole 44 face in opposite directions to each other.
도 2, 도 3, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 내요크(3)는 연자성 재료로 구성된 부재이며, 원반상(원환판상)의 기부(31)와, 기부(31)의 중심부에 형성된 개구(33)의 가장자리부로부터 세워 설치된 복수의 자극(34)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 6, and FIG. 7, the inner yoke 3 is a member comprised of a soft magnetic material, and is located in the central part of the disk-shaped base (ring plate shape) and the base part 31. As shown in FIG. It consists of the some magnetic pole 34 provided upright from the edge of the formed opening 33. As shown in FIG.
기부(31)의 외경은 외요크(4)의 외경(보다 상세하게는, 외주부(42)의 단부(421) 부근의 외경)과 거의 동일하다.The outer diameter of the base 31 is substantially the same as the outer diameter of the outer yoke 4 (more specifically, the outer diameter near the end 421 of the outer circumferential portion 42).
또한, 기부(31)의 외주부에는 개구(33)를 사이에 두고 서로 마주 보는 위치에 노치(35 및 36)가 형성되어 있다. 노치(35)에는 보빈(51)에 형성된 단자부(53)가 삽입되어 외측으로 돌출하며, 노치(36)에는 보빈(51)에 형성된 위치 결정용 돌출부(54)가 결합되며, 이들에 의해 보빈(51)의 내요크(3)에 대한 위치 결정이 이루어진다.In addition, notches 35 and 36 are formed in the outer circumferential portion of the base 31 so as to face each other with the opening 33 interposed therebetween. The notch 35 has a terminal portion 53 formed on the bobbin 51 inserted thereinto protrudes outward, and the positioning projection 54 formed on the bobbin 51 is coupled to the notch 36, whereby the bobbin ( The positioning with respect to the inner yoke 3 of 51) is made.
또한, 기부(31)에는 개구(33)를 사이에 두고 서로 마주 보는 위치에 돌출부(37) 및 구멍(38)이 형성되어 있다. 이 돌출부(37) 및 구멍(38)은 각각 도 7중의 점선으로 나타내는 다른쪽의 내요크(3')의 구멍(38') 및 돌출부(37')와 결합하여, 내요크(3,3')끼리의 위치 결정, 즉 단위체끼리의 위치 결정을 하는 것이다.The base 31 is provided with a protrusion 37 and a hole 38 at positions facing each other with the opening 33 interposed therebetween. The protrusions 37 and the holes 38 respectively engage with the holes 38 'and the protrusions 37' of the other inner yoke 3 'indicated by the dotted lines in Fig. 7, respectively, and the inner yokes 3 and 3'. ) Positioning of each other, that is, positioning of units.
본 실시예에 있어서, 자극(34)의 수는 상기 자극(44)과 동수인 5개이며, 각 자극(34)은 상기 자극(44)과 같이 축선(60)으로부터 등거리에, 즉, 동심원상에 등각도 간격으로 배치되어 있다. 또한, 각 자극(34)의 폭은 기부(31)로부터 도 7중의 아래쪽을 향하여 점점 감소하고 있다.In this embodiment, the number of magnetic poles 34 is five equal to the magnetic poles 44, and each magnetic pole 34 is equidistant from the axis 60, i.e., concentrically, like the magnetic poles 44. Are arranged at equiangular intervals. In addition, the width of each magnetic pole 34 is gradually decreasing from the base 31 toward the lower side in FIG.
이러한 내요크(3) 및 외요크(4)는 상기 종래의 스테핑 모터(100)에 있어서의 내요크(130) 및 외요크(140)와 다르며, 그 자체에는 위치 맞춤을 하기 위한 수단(단차부(145))이 설치되어 있지 않다. 따라서, 고정자(2)의 조립 시에는 예를 들면 후술하는 바와 같이 지그(20 또는 22)를 사용하여 내요크(3)와 외요크(4)의 위치 맞춤을 하여, 이들을 조립한다.The inner yoke 3 and the outer yoke 4 are different from the inner yoke 130 and the outer yoke 140 in the conventional stepping motor 100, and themselves have means for positioning (stepped portions). (145) is not installed. Therefore, when assembling the stator 2, the inner yoke 3 and the outer yoke 4 are aligned by using the jig 20 or 22, for example, as described later.
외요크(4)와 내요크(3)를 조합한 상태에 있어서는, 5개의 자극(44)과, 5개의 자극(34)이 동심원상에 번갈아, 또한 서로 비접촉으로 배치되며, 합계 10극의 자극이 형성된다. 또한, 이 상태에서는 내요크(3)의 기부(31)가 외주부(42)의 단부(421)에 접촉하며, 기부(31)의 외주 가장자리부(32)는 외요크(4)의 외주면 부근에 노출된다.In the state where the outer yoke 4 and the inner yoke 3 are combined, the five magnetic poles 44 and the five magnetic poles 34 are alternately arranged on the concentric circles and non-contacted with each other, and a total of ten poles are provided. Is formed. In this state, the base 31 of the inner yoke 3 is in contact with the end portion 421 of the outer circumferential portion 42, and the outer circumferential edge portion 32 of the base 31 is near the outer circumferential surface of the outer yoke 4. Exposed.
이와 같이, 본 발명에서는 기부(31)의 외주 가장자리부(32)는 외주부(42)에 접촉하지 않으므로, 가령, 기부(31)의 외경과 외주부(42)의 단부(421) 부근의 외경에 치수 오차가 있었다고 하더라도, 그 치수 오차는 외주 가장자리부(32)와 외주부(42)의 단부(421) 부근의 외주면과의 어긋남으로써 흡수될 뿐이고, 고정자(2)의 안쪽에서의 자극(34)과 자극(44)의 위치 관계에는 영향을 미치지 않는다. 따라서, 간극(갭)(15)의 치수 정밀도가 극히 높다.As described above, in the present invention, the outer circumferential edge portion 32 of the base 31 does not contact the outer circumferential portion 42. Even if there is an error, the dimensional error is only absorbed by the deviation of the outer circumferential edge portion 32 and the outer circumferential surface near the end portion 421 of the outer circumferential portion 42, and the magnetic pole 34 and the magnetic pole inside the stator 2 are absorbed. It does not affect the positional relationship of (44). Therefore, the dimensional accuracy of the gap 15 is extremely high.
또한, 외요크(4)와 내요크(3)를 조합한 상태에서, 외주부(42)와 각 자극(34,44)의 사이에 형성되는 고리 형상의 공간에는 코일(5)이 삽입된다. 코일(5)은 합성 수지와 같은 절연성 재료로 구성되는 보빈(51)에 권선(52)을 설치하여 구성되는 것이다. 보빈(51)에 형성된 단자부(53)는 보빈(51)의 구성 재료(합성 수지)중에, 한쌍의 단자(531,532)를 서로 비접촉으로 매설하여 구성되는 것이다. 그리고, 권선(52)의 양단은 단자부(53)의 단자(531,532)에 각각 전기적으로 접속된다.Moreover, in the state which combined the outer yoke 4 and the inner yoke 3, the coil 5 is inserted in the annular space formed between the outer peripheral part 42 and each magnetic pole 34,44. The coil 5 is comprised by providing the winding 52 to the bobbin 51 which consists of insulating materials, such as a synthetic resin. The terminal portion 53 formed on the bobbin 51 is constructed by embedding a pair of terminals 531 and 532 in a non-contact manner in a constituent material (synthetic resin) of the bobbin 51. Both ends of the winding 52 are electrically connected to terminals 531 and 532 of the terminal portion 53, respectively.
스테핑 모터(1)의 구동 회로(도시하지 않음)에 의해 이 단자(531,532)를 통하여 권선(52)에 펄스 신호를 통전하면, 코일(5)이 여자(勵磁)되어, 회전자(6)를 회전 구동하는 토크가 발생한다. 그리고, 회전자(6)는 입력된 펄스 신호의 펄스수에 따라서, 소정의 스텝수, 즉 소정 각도 회전한다.When a pulse signal is applied to the windings 52 through these terminals 531 and 532 by a drive circuit (not shown) of the stepping motor 1, the coil 5 is excited and the rotor 6 The torque to drive the rotation is generated. Then, the rotor 6 rotates by a predetermined number of steps, that is, by a predetermined angle, in accordance with the number of pulses of the input pulse signal.
이상과 같은 단위체는 내요크(3,3')의 기부(31,31') 끼리가 접합되도록, 예를 들면 용접에 의해 고착된다. 기부(31,31') 끼리의 맞댐면(39)은 가능한 한 틈 없이, 즉 밀착하여 접합되는 것이 바람직하다.The unit as described above is fixed by, for example, welding so that the bases 31 and 31 'of the inner yokes 3 and 3' are joined to each other. The abutment surface 39 between the bases 31 and 31 'is preferably joined as closely as possible without any gaps.
이 경우, 양 단위체는 한쪽의 단위체에 있어서의 각 자극(34,44)과, 다른쪽의 단위체에 있어서의 각 자극이, 둘레 방향으로 반극분 어긋나는 위치 관계로 고착된다. 따라서, 상기 돌출부(37) 및 구멍(38)과, 구멍(38') 및 돌출부(37')는 양단위체가 이러한 위치 관계가 되는 위치에 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 스테핑 모터(1)의 스텝수는 합계 20 스텝이 된다. 또, 스테핑 모터(1)의 상기 구동 회로에 의해, 또한 마이크로 스텝 구동을 해도 된다.In this case, both units are fixed in a positional relationship in which the respective magnetic poles 34 and 44 in one unit and the magnetic poles in the other unit are shifted by half poles in the circumferential direction. Therefore, the protrusion 37 and the hole 38, and the hole 38 'and the protrusion 37' are formed at positions where both units have such a positional relationship. With this structure, the number of steps of the stepping motor 1 is 20 steps in total. Moreover, you may perform micro step driving by the said drive circuit of the stepping motor 1 further.
또한, 본 발명에 있어서, 자극수나 스텝수는 본 실시예에서 예를 든 것에 한정되지 않는 것은 물론이다.In addition, of course, in this invention, the number of magnetic poles and the number of steps are not limited to what was illustrated in the present Example.
회전자(6)는 회전축(61)과, 회전축(61)의 외주에 설치된 원통상의 영구 자석(62)으로 구성되어 있다. 이 경우, 회전축(61)과 영구 자석(62)은 영구 자석(62)의 내부 공간(축 구멍)에 회전축(61)을 압입하는 것, 또는 영구 자석(62)의 내부 공간에 회전축(61)을 삽입(끼워넣기)하고, 이들을 접착제로 접착함으로써 고정되어 있다.The rotor 6 is comprised from the rotating shaft 61 and the cylindrical permanent magnet 62 provided in the outer periphery of the rotating shaft 61. As shown in FIG. In this case, the rotary shaft 61 and the permanent magnet 62 press the rotary shaft 61 into the internal space (axial hole) of the permanent magnet 62, or the rotary shaft 61 into the internal space of the permanent magnet 62. It is fixed by inserting (inserting) and adhering these with an adhesive agent.
영구 자석(62)은 방사상 방향으로 다극착자(着磁)(10극)되어 있다. 또한, 영구 자석(62)의 긴쪽 방향의 거의 중앙부, 즉 내요크(3)의 기부(31) 부근에는 그 외주를 따라서 홈(63)이 형성되며, 영구 자석(62)의 외경이 다른 곳과 비교하여 감소하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 자기동전류를 개선할 수가 있으며, 후술하는 스테핑 모터의 모든 특성의 향상 효과가 보다 현저하게 된다.The permanent magnet 62 is a multipolar magnet (10 poles) in the radial direction. In addition, a groove 63 is formed along the outer circumference of the substantially central portion of the permanent magnet 62 in the longitudinal direction, that is, near the base 31 of the inner yoke 3, and the outer diameter of the permanent magnet 62 is different from that of the other portion. It is decreasing in comparison. By such a configuration, the magnetic dynamic current can be improved, and the effect of improving all the characteristics of the stepping motor described later becomes more remarkable.
또, 영구 자석(62)으로서는 자기 특성이 우수한 것을 사용하며, 예를 들면, 희토류 원소와 천이 금속을 기본 성분으로 하는 희토류 자석, 또는 희토류 원소와 천이 금속과 붕소를 기본 성분으로 하는 희토류 자석이 적합하게 사용된다. 또한, 영구 자석(62)의 형태(종류)는 예를 들면 본드 자석, 소결 자석 등, 어떠한 것이라도 좋다.As the permanent magnets 62, those having excellent magnetic properties are used. For example, rare earth magnets based on rare earth elements and transition metals, or rare earth magnets based on rare earth elements, transition metals and boron are suitable. Is used. In addition, the form (type) of the permanent magnet 62 may be anything, such as a bonded magnet and a sintered magnet, for example.
회전자(6)를 고정자(2)의 내부 공간(안쪽의 구멍)에 삽입한 상태에서는 영구 자석(62)의 홈(63)을 제외한 부분의 외주면에 상기 각 자극(34,44)이 비접촉으로 대면한다. 이 경우, 영구 자석(62)의 외주면과 각 자극(34,44) 사이에는 바람직하게는 0.05 내지 0.25 mm 정도, 더욱 바람직하게 0.10 내지 0.20 mm 정도의 간극(갭)(15)이 형성된다.In the state where the rotor 6 is inserted into the inner space (inner hole) of the stator 2, the magnetic poles 34 and 44 are not in contact with the outer circumferential surface of the portion other than the groove 63 of the permanent magnet 62. Face to face. In this case, a gap 15 is preferably formed between the outer circumferential surface of the permanent magnet 62 and the magnetic poles 34 and 44, preferably about 0.05 to 0.25 mm, more preferably about 0.10 to 0.20 mm.
고정자(2)의 기단에는 고정자(2)의 내부 공간을 차폐하도록 리드 스러스트 스프링(71)을 통하여 저면판(7)이 고착되어 있다. 리드 스러스트 스프링(71)은 박판링상의 부재 중앙부에 판 스프링(72)을 가지며, 해당 판 스프링(72)에 의해 회전축(61)을 선단 방향으로 가압(예압)하고 있다.The bottom plate 7 is fixed to the base end of the stator 2 via a lead thrust spring 71 so as to shield the internal space of the stator 2. The lead thrust spring 71 has a leaf spring 72 at the center of the member on the thin plate ring, and presses (preloads) the rotary shaft 61 in the tip direction by the leaf spring 72.
또한, 고정자(2)의 선단에는 설치판(8)이 고착되고, 또한 그 선단에는 홀더(10)가 그 지지부(11)에 있어서 고착되어 있다. 고정자(2)와 설치판(8)의 고착은 예를 들면 플라즈마 용접과 같은 용접에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the mounting plate 8 is fixed to the tip of the stator 2, and the holder 10 is fixed to the support 11 of the tip. The fixing of the stator 2 and the mounting plate 8 is preferably performed by welding such as plasma welding.
또한, 홀더 지지부(11)와 설치판(8)의 고착은 예를 들면 플라즈마 용접과 같은 용접이라든가 또한 나사 체결에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the fixing of the holder support 11 and the mounting plate 8 is preferably performed by welding such as plasma welding or by screwing.
홀더(10)는 판상의 부재로서, 그 기단측 및 선단측에 각각, 직각 방향으로 구부려 형성된 지지부(11 및 12)를 갖고 있다. 지지부(11) 및 설치판(8)에는 원형 개구(91)가 형성되며, 이 원형 개구(91)에는 베어링(9a)이 압입되어 있다. 또한, 지지부(12)에는 원형 개구(92)가 형성되고, 이 원형 개구(92)에는 베어링(9b)이 압입되어 있다.The holder 10 is a plate-shaped member, and has the support parts 11 and 12 which were bent in the orthogonal direction, respectively, in the base end side and the front end side. The circular opening 91 is formed in the support part 11 and the mounting plate 8, The bearing 9a is press-fitted in this circular opening 91. FIG. Moreover, the circular opening 92 is formed in the support part 12, and the bearing 9b is press-fitted in this circular opening 92. As shown in FIG.
또한, 홀더(10)에는 홀더(10)를 소정 부위에 설치하기 위한 설치 구멍(13)이 형성되어 있다.Moreover, the holder 10 is provided with the installation hole 13 for attaching the holder 10 to a predetermined site | part.
회전축(61)은 선단 방향으로 지지부(12) 부근까지 연장되고, 베어링(9a 및 9b)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 본 실시예에 있어서, 베어링(9a, 9b)은 소결체로 구성되는 미끄럼 베어링을 사용하고 있지만, 수지 성형에 의한 미끄럼 베어링 또는 구름 베어링(축받이)이라도 가능하다.The rotating shaft 61 is extended to the support part 12 vicinity in the front-end direction, and is rotatably supported by the bearings 9a and 9b. In addition, in this embodiment, although the bearings 9a and 9b use the sliding bearing which consists of a sintered compact, it may be a sliding bearing or rolling bearing by a resin molding.
회전축(61)의 베어링(9a,9b)간의 위치에는 리드 스크루(14)가 설치되어 있다, 회전자(6)의 회전에 의해 리드 스크루(14)가 회전하면, 리드 스크루(14)의 나사에 결합하는 결합부를 갖는 이동체(도시하지 않음)가 회전축(61)의 긴쪽 방향으로 리드 스크루(14)의 회전량에 따른 거리를 이동한다. 이 이동체의 이동은 예를 들면 카메라, 비디오 카메라, 복사기 등의 각종 광학 기기에 있어서의 광학계의 포커싱이나 주밍을 위한 렌즈 구동에 이용할 수 있다.The lead screw 14 is provided in the position between the bearings 9a and 9b of the rotating shaft 61. When the lead screw 14 rotates by the rotation of the rotor 6, the screw of the lead screw 14 will be provided. A moving body (not shown) having a coupling portion to engage moves the distance according to the rotation amount of the lead screw 14 in the longitudinal direction of the rotation shaft 61. The movement of the movable body can be used for lens driving for focusing and zooming of optical systems in various optical devices such as cameras, video cameras, and copiers, for example.
또, 내요크(3) 및 외요크(4)는 순철과 같은 연자성 재료 외에, 아연 도금 강판, Fe-Cr 합금 등의 금속 재료로 구성된 것이라도 좋다.The yoke 3 and the outer yoke 4 may be made of a metal material such as a galvanized steel sheet or a Fe-Cr alloy, in addition to a soft magnetic material such as pure iron.
다음에, 스테핑 모터(1)의 조립 방법의 일례에 대하여 설명한다.Next, an example of the assembling method of the stepping motor 1 is demonstrated.
도 8은 본 발명의 스테핑 모터의 제 1 조립 방법을 나타내는 부분 단면 측면도이다.Fig. 8 is a partial cross-sectional side view showing the first assembling method of the stepping motor of the present invention.
제 1 조립 방법은 내요크(3)와 외요크(4)의 위치 맞춤을 고정자(2)의 내경(고정자(2)의 내부 공간의 내경)을 기준으로 행하는 것을 특징으로 하는 방법이다.The first assembling method is characterized in that the alignment of the inner yoke 3 and the outer yoke 4 is performed based on the inner diameter of the stator 2 (inner diameter of the inner space of the stator 2).
이하 상술하면, 우선, 보빈(51)에 권선(52)을 설치하여 코일(5)을 조립하고, 이 코일(5)을 내요크(3)와 외요크(4)의 사이, 즉 외주부(42)와 각 자극(34,44)의 사이에 형성되는 고리 형상의 공간에 삽입한다. 이 때, 보빈(51)의 단자부(53) 및 위치 결정용 돌출부(54)를 각각 대응하는 노치(35,36,45,46)에 삽입한다. 또, 이 작업은 1세트의 내요크(3), 외요크(4) 및 코일(5)로 구성되는 단위체의 2세트에 대하여 행한다.In detail below, first, the winding 52 is attached to the bobbin 51 to assemble the coil 5, and the coil 5 is placed between the inner yoke 3 and the outer yoke 4, that is, the outer circumferential portion 42. ) And an annular space formed between the magnetic poles 34 and 44. At this time, the terminal portion 53 and the positioning projection 54 of the bobbin 51 are inserted into corresponding notches 35, 36, 45, 46, respectively. This operation is performed on two sets of units composed of one set of inner yoke 3, outer yoke 4, and coil 5.
다음에, 양 단위체의 내요크(3,3')의 기부(31,31')끼리를, 돌출부(37)와 구멍(38') 및 구멍(38)과 돌출부(37')가 각각 결합하도록 위치 결정하면서 접합하여, 이 고정자(2)의 내부 공간에 지그(20)의 위치 결정용 원주부(21)를 삽입한다. 이때, 내요크(3,3')의 기부(31,31')의 외주 가장자리부(32)가 외요크(4)의 외주면 부근에 노출되어 있으므로, 내요크(3,3')의 외요크(4)에 대한 이동이 가능하다. 따라서, 양 단위체의 내요크(3)와 외요크(4)는 각 자극(34,44)이 축선(60)으로부터 등거리에, 즉, 동심원상에 배치되도록 위치 맞춤이 이루어진다.Next, the protrusions 31 and 31 'of the inner yokes 3 and 3' of both units are joined so that the protrusions 37 and the holes 38 'and the holes 38 and the protrusions 37' are respectively engaged. Joining is carried out while positioning, and the positioning circumferential part 21 of the jig 20 is inserted in the internal space of the stator 2. At this time, since the outer peripheral edges 32 of the bases 31, 31 'of the inner yoke 3, 3' are exposed near the outer circumferential surface of the outer yoke 4, the outer yoke of the inner yoke 3, 3 '. It is possible to move on (4). Accordingly, the inner yoke 3 and the outer yoke 4 of both units are aligned so that each magnetic pole 34, 44 is equidistant from the axis 60, that is, concentrically.
또, 지그(20)의 위치 결정용 원주부(21)에는 미리 설치판(8)이 삽입되어 있고, 고정자(2)와 설치판(8)의 위치 맞춤도 동시에 이루어진다.In addition, the mounting plate 8 is inserted in advance in the positioning circumferential portion 21 of the jig 20, and the alignment of the stator 2 and the mounting plate 8 is simultaneously performed.
다음에, 고정자(2)에 축선(60) 방향의 가압력을 가하여 맞댐면(39)의 틈을 가능한 한 작게 하고, 이 상태에서, 맞댐면(39)의 외주 부근, 기부(31)와 외주부(42)의 경계부(외주의 경계부) 및 외요크(4)와 설치판(8)의 경계부(외주의 경계부)를 각각 예를 들면 플라즈마 용접에 의해 용접하여, 이들을 고착(결합)한다. 또한, 고정자(2)의 설치판(8)과 반대측에 저면판(7)을 놓고, 동일하게 하여 고정자(2)와 저면판(7)을 고착한다. 이상과 같이 하여, 고정자(2)를 조립하는 제 1 공정이 완료한다.Next, a pressing force in the direction of the axis line 60 is applied to the stator 2 to make the gap of the butting surface 39 as small as possible. In this state, the vicinity of the outer circumference of the butting surface 39, the base 31 and the outer circumference portion ( The boundary portion (outer boundary portion) of 42 and the boundary portion (outer portion boundary portion) of the outer yoke 4 and the mounting plate 8 are respectively welded by, for example, plasma welding, and fixed (coupling) them. Further, the bottom plate 7 is placed on the side opposite to the mounting plate 8 of the stator 2, and the stator 2 and the bottom plate 7 are fixed in the same manner. As described above, the first step of assembling the stator 2 is completed.
다음에, 고정자(2)를 지그(20)로부터 떼어내고, 미리 조립되어 있는 회전자(6)를 고정자(2)의 내부 공간에 삽입한다(제 2 공정). 또, 베어링(9a,9b)은 홀더(10)의 지지부(11,12)에 고정되어 있다.Next, the stator 2 is removed from the jig 20, and the rotor 6, which is assembled in advance, is inserted into the internal space of the stator 2 (second step). In addition, the bearings 9a and 9b are fixed to the support portions 11 and 12 of the holder 10.
베어링(9a)이 설치판(8)에 결합된 상태에서 설치판(8)과 홀더(10)의 지지부(11)를 예를 들면 용접, 나사 체결 등의 방법으로 고착한다. 이것에 의해, 본 발명의 스테핑 모터(1)를 완성한다.In a state where the bearing 9a is coupled to the mounting plate 8, the mounting plate 8 and the support 11 of the holder 10 are fixed by, for example, welding or screwing. This completes the stepping motor 1 of this invention.
도 9는 본 발명의 스테핑 모터의 제 2 조립 방법을 나타내는 부분 단면 측면도이다. 이하, 이 제 2 조립 방법에 대하여 설명하지만, 상기 제 1 조립 방법과 같은 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.9 is a partial cross-sectional side view showing a second assembling method of the stepping motor of the present invention. Hereinafter, although this 2nd assembling method is demonstrated, the description about the same matter as the said 1st assembling method is abbreviate | omitted.
제 2 조립 방법은 내요크(3)와 외요크(4)의 위치 맞춤을 고정자(2)의 외경을 기준으로 행하는 것을 특징으로 하는 방법이다.The second assembling method is a method characterized in that alignment of the inner yoke 3 and the outer yoke 4 is performed based on the outer diameter of the stator 2.
우선, 상기와 같이 하여, 내요크(3)와 외요크(4)의 사이에 코일(5)을 삽입한 2세트의 단위체를 준비한다.First, as described above, two sets of units in which the coil 5 is inserted between the inner yoke 3 and the outer yoke 4 are prepared.
다음에, 양 단위체의 내요크(3,3')의 기부(31,31')끼리를 돌출부(37)와 구멍(38') 및 구멍(38)과 돌출부(37')와 각각 결합하도록 위치 결정하면서 접합하여, 이 고정자(2)를 지그(22)의 위치 결정용 원통부(23)의 내부 공간에 삽입한다. 이것에 의해, 양 단위체의 내요크(3)와 외요크(4)는 각 자극(34,44)이 축선(60)으로부터 등거리에, 즉, 동심원상에 배치되도록 위치 맞춤이 이루어진다.Next, the bases 31 and 31 'of the inner yokes 3 and 3' of both units are positioned so as to engage the protrusions 37 and the holes 38 'and the holes 38 and the protrusions 37', respectively. The stator 2 is joined while determining, and the stator 2 is inserted into the internal space of the positioning cylindrical portion 23 of the jig 22. Thereby, the inner yoke 3 and the outer yoke 4 of both units are aligned so that each magnetic pole 34, 44 is disposed equidistant from the axis 60, that is, on a concentric circle.
또, 지그(20)의 위치 결정용 원통부(23)내에는 미리 설치판(8)이 삽입되어 있고, 고정자(2)와 설치판(8)의 위치 맞춤도 동시에 이루어진다.In addition, the mounting plate 8 is inserted into the cylindrical portion 23 for positioning of the jig 20 in advance, and the stator 2 and the mounting plate 8 are aligned at the same time.
다음에, 고정자(2)에 축선(60) 방향의 가압력을 가하여 맞댐면(39)의 틈을 가능한 한 작게 하고, 이 상태에서, 맞댐면(39)의 외주 부근, 기부(31)와 외주부(42)의 경계부(외주의 경계부) 및 외요크(4)와 설치판(8)의 경계부(외주의 경계부)를 각각 지그(22)의 위치 결정용 원통부(23)에 형성된 측면 구멍(구멍부)(24,25)을 통하여, 예를 들면 플라즈마 용접에 의해 용접하여, 이들을 고착(결합)한다. 또한, 고정자(2)의 설치판(8)과 반대측에, 저면판(7)을 놓고, 동일하게 하여 고정자(2)와 저면판(7)을 고착한다. 이상과 같이 하여, 고정자(2)를 조립하는 제 1 공정이 완료한다.Next, a pressing force in the direction of the axis line 60 is applied to the stator 2 to make the gap of the butting surface 39 as small as possible. In this state, the vicinity of the outer circumference of the butting surface 39, the base 31 and the outer circumference portion ( Side hole (hole part) formed in the cylindrical part 23 for positioning of the jig 22 by the boundary part (outer periphery boundary part) of 42, and the boundary part (outer periphery boundary part) of the outer yoke 4 and the mounting plate 8, respectively. (24) and (25), for example, by plasma welding, to fix (bond) them. Further, the bottom plate 7 is placed on the side opposite to the mounting plate 8 of the stator 2, and the stator 2 and the bottom plate 7 are fixed in the same manner. As described above, the first step of assembling the stator 2 is completed.
다음에, 고정자(2)를 지그(22)로부터 떼어내고, 상기와 같이 하여, 회전자(6)를 고정자(2)의 내부 공간에 삽입하며(제 2 공정), 설치판(8)과 홀더(10)의 지지부(11)를 예를 들면 용접, 나사 체결 등의 방법으로 고착한다. 이것에 의해, 본 발명의 스테핑 모터(1)가 완성된다.Next, the stator 2 is removed from the jig 22, and the rotor 6 is inserted into the inner space of the stator 2 as described above (second step), and the mounting plate 8 and the holder are The support 11 of 10 is fixed by, for example, welding or screwing. Thereby, the stepping motor 1 of this invention is completed.
또, 고정자(2)의 내부 공간으로의 회전자(6)의 삽입은 고정자(2)를 지그(22)에 장착한 상태 그대로, 지그(22)의 저면부 개구(26)를 통하여 행할 수도 있다.In addition, the insertion of the rotor 6 into the internal space of the stator 2 may be performed through the bottom opening 26 of the jig 22 as it is with the stator 2 mounted on the jig 22. .
이상과 같은 본 발명의 스테핑 모터(1)의 효과를 확인하기 위해서, 스테핑 모터의 구동 속도-토크의 관계 및 스테핑 모터의 구동 속도-자기동전류의 관계를 조사하였다. 또한, 비교예로서, 도 12 및 도 13에 나타내는 종래의 스테핑 모터(100)에 대해서도, 같은 특성을 조사하였다. 이들의 결과를 도 10 및 도 11의 그래프에 나타낸다.In order to confirm the effects of the stepping motor 1 of the present invention as described above, the relationship between the drive speed and torque of the stepping motor and the drive speed and the self starting current of the stepping motor was investigated. In addition, as a comparative example, the same characteristic was investigated also about the conventional stepping motor 100 shown to FIG. 12 and FIG. These results are shown in the graph of FIG. 10 and FIG.
또, 각 스테핑 모터(1,100)에 대한 모든 조건 및 측정 조건은 다음과 같다.In addition, all conditions and measurement conditions with respect to each stepping motor 1,100 are as follows.
고정자의 외경 : 10 mmOuter diameter of stator: 10 mm
고정자의 내경(본 발명) : 4.3 mm(설계치)Inner diameter of the stator (invention): 4.3 mm (design value)
고정자의 내경(비교예) : 5.3 mm(설계치)Stator inner diameter (comparative example): 5.3 mm (design value)
고정자의 높이 : 10 mmHeight of the stator: 10 mm
갭의 간격 : 0.15 mm(설계치)Gap spacing: 0.15 mm (design value)
갭의 간격 오차(본 발명) : ± 0.05 mnm 이내Gap spacing error (invention): within ± 0.05 mnm
갭의 간격 오차(비교예) : ± 0.11 mm 이내Gap gap error (comparative example): within ± 0.11 mm
영구 자석: Sm-Co 계 자성 분말에 의한 본드 자석Permanent Magnet: Bond Magnet by Sm-Co Magnetic Powder
자극수 : 10극x 2개(합계 20스텝)Number of poles: 10 poles x 2 (total 20 steps)
코일 스펙 : 45ΩCoil Specification: 45Ω
지정 전압 : 5.2 VSpecified voltage: 5.2 V
구동 방법 : 바이폴러 2W1-2상여기Driving method: bipolar 2W1-2 phaseClick here
상기한 바와 같이, 본 발명의 스테핑 모터는 비교예와 비교하여, 갭의 간격의 오차가 작고, 그 치수 정밀도가 높다.As mentioned above, compared with the comparative example, the stepping motor of this invention has a small gap error and its dimensional precision is high.
또, 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 스테핑 모터는 비교예와 비교하여 고속 영역에서의 풀인 토크 및 풀아웃 토크가 높다. 특히, 비교예의 스테핑 모터의 최대 자기동주파수가, CK 입력으로 6140 Hz 정도인 데 대하여, 본 발명의 스테핑 모터의 최대 자기동주파수는 CK 입력으로 7680 Hz 정도이고, 최대 자기동주파수가 향상하고 있다. 또한, 비교예의 스테핑 모터의 최대 연속 응답 주파수가, CK 입력으로 16130 Hz 정도인 데 대하여, 본 발명의 스테핑 모터의 최대 연속응답주파수는 CK 입력으로 17280 Hz 이상을 달성하고 있으며, 최대 연속 응답 주파수가 향상하고 있다.As shown in Fig. 10, the stepping motor of the present invention has a higher pull-in torque and pull-out torque in the high speed region than in the comparative example. In particular, while the maximum magnetic dynamic frequency of the stepping motor of the comparative example is about 6140 Hz at the CK input, the maximum magnetic dynamic frequency of the stepping motor of the present invention is about 7680 Hz at the CK input, and the maximum magnetic dynamic frequency is improving. . In addition, while the maximum continuous response frequency of the stepping motor of the comparative example is about 16130 Hz at the CK input, the maximum continuous response frequency of the stepping motor of the present invention achieves 17280 Hz or more at the CK input, and the maximum continuous response frequency is Improving.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 스테핑 모터는 비교예와 비교하여 고속 영역으로의 자기동전류(전압)가 낮다. 특히, CK 입력으로 4000 Hz 에서의 본 발명의 스테핑 모터의 자기동전류가, 21 mA 정도인 데 대하여, 상기 주파수에 있어서의 비교예의 스테핑 모터의 자기동전류는, 28 mA 이상이고, 본 발명은 자기동전류가 25% 이상이나 저감하고 있다.11, the stepping motor of the present invention has a lower magnetic dynamic current (voltage) in the high speed region than in the comparative example. In particular, while the magnetizing current of the stepping motor of the present invention at 4000 Hz at the CK input is about 21 mA, the magnetizing current of the stepping motor of the comparative example at the frequency is 28 mA or more. The magnetic dynamic current is reduced by 25% or more.
이상, 본 발명의 스테핑 모터 및 스테핑 모터의 조립 방법을 도시한 실시예에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 특히, 스테핑 모터를 구성하는 각 구성 요소는 같은 기능을 발생할 수 있는 임의의 것으로 적당히 치환할 수 있다.As mentioned above, although the stepping motor of this invention was demonstrated based on the Example which showed the assembly method of a stepping motor, this invention is not limited to this, In particular, each component which comprises a stepping motor can produce the same function. Any may be appropriately substituted.
또한, 상기 실시예에서는 구조상 및 자기 회로상의 안정성(밸런스)을 향상시키기 위해서, 고정자(2)로서 2세트의 단위체를 사용하고 있지만, 1세트 또는 3세트 이상의 단위체를 사용한 것이라도 좋다.In the above embodiment, two sets of units are used as the stator 2 in order to improve the stability (balance) of the structure and the magnetic circuit, but one set or three or more sets of units may be used.
또한, 스테핑 모터의 용도도, 상술한 각종 광학 기기에 있어서의 광학계의 포커싱이나 주밍을 위한 렌즈 구동에 한정되지 않으며, 어떠한 것이라도 좋다.In addition, the use of the stepping motor is not limited to the lens driving for focusing and zooming of the optical system in the above-mentioned various optical devices, and any may be used.
또한, 도시한 실시예에서는 PM 형의 스테핑 모터에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, VR 형 또는 하이브리드형의 스테핑 모터라도 가능하다.In addition, although the PM type stepping motor was demonstrated in the Example shown, this invention is not limited to this, A VR type or a hybrid type stepping motor is possible.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 스테핑 모터에 의하면 내요크 기부의 외주 가장자리부가 외요크의 외주면 부근에 노출되어 있는 것에 의해, 내요크와 외요크의 위치 맞춤을 예를 들면 내경 기준으로 행할 수 있다. 이것에 의해, 고정자의 각 자극과 회전자 사이의 갭의 치수 정밀도가 향상되고, 또한, 자기 누설도 방지되며, 따라서, 스테핑 모터의 모든 특성이 향상된다.As described above, according to the stepping motor of the present invention, the outer circumferential edge portion of the inner yoke base is exposed to the vicinity of the outer circumferential surface of the outer yoke, whereby the inner yoke and the outer yoke can be aligned, for example, based on the inner diameter. . This improves the dimensional accuracy of the gap between each magnetic pole of the stator and the rotor, and also prevents magnetic leakage, thereby improving all the characteristics of the stepping motor.
특히, 보다 낮은 입력치(전류)로 소정의 토크가 얻어지므로 소비 전력을 절약할 수 있으며, 배터리의 수명이 길어지는 동시에, 보다 고주파수 영역까지 회전이 가능하기 때문에, 구동의 고속화가 가능하게 되며, 또한, 각도 정밀도도 향상한다.In particular, since a predetermined torque is obtained at a lower input value (current), power consumption can be saved, and a battery can be extended, and the rotation can be made to a higher frequency region, thereby speeding up driving. In addition, angular accuracy is also improved.
또한, 본 발명의 스테핑 모터에 의하면, 내요크 및 외요크에 상기 단차부와 같은 그들 자체에서 위치 맞춤을 행하기 위한 수단을 설치할 필요가 없으며, 또한, 정밀 가공과 같은 특수한 가공 공정을 필요로 하지 않으므로, 이들 부품의 제조(가공)가 용이하며, 염가로 제조할 수 있다.Further, according to the stepping motor of the present invention, it is not necessary to provide a means for aligning itself in the inner yoke and the outer yoke, such as the stepped portion, and also does not require a special machining process such as precision machining. Therefore, manufacture (processing) of these parts is easy and can be manufactured in low cost.
또한, 본 발명의 스테핑 모터의 조립 방법에 의하면 이상과 같은 우수한 특성의 스테핑 모터를 제조 공정의 복잡화를 발생하지 않고, 용이하면서도 확실하게 제조할 수 있으며, 대량 생산에도 대응할 수 있다.Further, according to the assembling method of the stepping motor of the present invention, the stepping motor having the above excellent characteristics can be manufactured easily and reliably without causing complicated manufacturing processes, and can cope with mass production.
본 발명의 스테핑 모터는 포커싱 또는 주밍 등의 렌즈 구동에 사용할 수 있으므로, 카메라나 비디오 카메라 등의 광학 기기에 탑재하여 사용하기에 적합하다.Since the stepping motor of the present invention can be used for driving a lens such as focusing or zooming, it is suitable for mounting on an optical device such as a camera or a video camera.
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