(57)【要約】【課題】コイルの巻回可能領域を増加させ、コイル巻数を増やしてモータトルクを増大させ、更なる小型化を可能としたステッピングモータを提供する。【解決手段】各々複数の極歯４ａ、５ａを有する内、外ステータヨークコア４、５と、コイル６とを備え、内ステータヨークコア４の極歯４ａと外ステータヨークコア５の極歯５ａが互いに噛み合うように配置され、コイル６が極歯４ａ、５ａの外周側であって内、外ステータヨークコア４、５間に配設されてなるステータ２（２Ａ、２Ｂ）を備えたステッピングモータ１において、コイル６の内周面に非磁性の金属製パイプ７を装着し、同パイプ７を極歯４ａ、５ａの外周に配置する構成とした。コイル６の内周面に樹脂製パイプを装着する場合よりも肉厚を薄くしてコイル巻回可能領域を増加させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の極歯を有する内ステータヨークコアと、複数の極歯を有する外ステータヨークコアと、コイルとを備え、前記内ステータヨークコアの極歯と前記外ステータヨークコアの極歯が互いに噛み合うように配置され、前記コイルが前記極歯の外周側であって前記内ステータヨークコアと前記外ステータヨークコアとの間に配設されてなるステータを備えたステッピングモータにおいて、
前記コイルの内周面に非磁性の金属製パイプが装着され、該金属製パイプが前記極歯の外周に配置されていることを特徴するステッピングモータ。
【請求項２】
前記コイルは空芯コイルであって、該空芯コイルの内周面に前記金属製パイプが挿通されてなることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
【請求項３】
前記コイルが前記金属製パイプの外周面に直接巻回されてなることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、光ピックアップ、ＯＡ機器等に用いられる小型のＰＭ（パーマネントマグネット：永久磁石）型のステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、爪状の極歯（クローポール）を用いた小型のＰＭ型ステッピングモータは、ボビンにコイルが巻回された構成となっている。
この種のステッピングモータにおいては、ステータヨークコアとボビンとの密着性による省スペース化の向上やボビンの装着作業の省略を図る等の点から、ステータヨークコアを樹脂による一体成形で結合すると共に、成形後の樹脂がそのままコイルボビンとなる、例えば図３に示すステータ組立体を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１の図８に示されたステータ組立体の一部破断側面図である。
図３に示すステータ組立体においては、キャビティーの内部に合成樹脂１０５を注入し、合成樹脂１０５を結合体として３つのステータ１０７、１０８、１０９をステータ組立体１０４として一体化する。極歯１０７ａ、１０８ａ（特許文献１の図４中、８ａ参照）、１０９ａの間及びその外周面は、合成樹脂１０５によって完全に満たされ、かつ包囲され、コイルボビンの巻き胴となる。
このようにコイルボビンを樹脂成形にて一体成形することによって、コイルボビンの装着が不要となるため、組み立て時の作業性が向上する。
【０００４】
しかしながら、このようなインサート成形による構成では、コイルボビンの巻き胴となる樹脂部分が厚くならざるを得ず、この巻き胴となる樹脂部分を薄く、例えば０．１ｍｍ以下にするのは困難である。
このため、モータ径が小さな、特に６ｍｍ以下の小型のステッピングモータでは、コイルの巻数を増してモータトルクを大きくすることができず、ステッピングモータの更なる小型化、小径化を妨げている。
【０００５】
これに対して、コイルボビンを省略しても、空芯コイルに断線や絶縁不良等が生じにくく組立作業性のよい、例えば図４に示すステッピングモータが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
図４は、特許文献２の図１に示されたモータ１１０の断面図であり、図５は同特許文献２の図４に示されたモータケース１１８に空芯コイル１２０を固着した状態を示す図である。
図５に示すように、空芯コイル１２０とモータケース１１８との間には絶縁部材が介設されている。そして、空芯コイル１２０の内周面には、上記絶縁部材である絶縁性スリーブ１２４ｂが嵌着されている。
この絶縁性スリーブ１２４ｂは絶縁性を有する非磁性の樹脂材料であって、両端が開口した薄肉の円筒形状を有しており、熱膨張加工が施されている。また、この絶縁性スリーブ１２４ｂは、加熱前は空芯コイル１２０の内径と略同一か若干小さい外径を有しており、加熱によって膨張する。したがって、加熱前の絶縁性スリーブ１２４ｂを空芯コイル１２０の内周に挿入してから加熱することで、絶縁性スリーブ１２４ｂが膨張して空芯コイル１２０の内周に嵌着される。この絶縁性スリーブ１２４ｂとしては、例えば、フッ素樹脂のＰＦＡや、ＦＥＰ等が適用できる。
このような絶縁性及び耐熱性の非磁性樹脂材料を、例えば押し出し成形や引き抜き成形して、所定の外径及び肉厚を有する長尺の円筒に形成し、この長尺の円筒を所定の長さにカットして絶縁性スリーブ１２４ｂを得ることができる。
【０００７】
このように予め熱膨張性の絶縁性スリーブ１２４ｂ等で空芯コイル１２０の内周面を保護した状態で空芯コイル１２０をモータケース１１８内に装着すると、空芯コイル１２０の内周面とステータコア１１６あるいはモータケース１１８の極歯１２２との接触による短絡を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１５３４８５号公報（図８）
【特許文献２】特開２００８−１３６３１９号公報（図１、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の絶縁性スリーブ１２４ｂは、絶縁性及び耐熱性の非磁性樹脂材料を押し出し成形や引き抜き成形して、所定の外径及び肉厚を有する長尺の円筒に形成する工程により製造されるため、その肉厚を０．１ｍｍ以下とした場合には、寸法精度、形状維持が難しくなる。
このため、特許文献１の場合と同様に、モータ径が小さな、特に６ｍｍ以下の小型のステッピングモータでは、コイルの巻数を増してモータトルクを大きくすることができず、ステッピングモータの更なる小型化、小径化を妨げていた。
【００１０】
本発明は上記のような実情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、モータ径が小さな、特に６ｍｍ以下のステッピングモータのコイルの巻回可能領域を増加させ、巻数増加によるモータトルクの増大を図り、更なる小型化、小径化を可能としたステッピングモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の極歯を有する内ステータヨークコアと、複数の極歯を有する外ステータヨークコアと、コイルとを備え、前記内ステータヨークコアの極歯と前記外ステータヨークコアの極歯が互いに噛み合うように配置され、前記コイルが前記極歯の外周側であって前記内ステータヨークコアと前記外ステータヨークコアとの間に配設されてなるステータを備えたステッピングモータにおいて、前記コイルの内周面に非磁性の金属製パイプが装着され、該金属製パイプが前記極歯の外周に配置されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コイルは空芯コイルであって、該空芯コイルの内周面に前記金属製パイプが挿通されてなることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コイルが前記金属製パイプの外周面に直接巻回されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、複数の極歯を有する内ステータヨークコアと、複数の極歯を有する外ステータヨークコアと、コイルとを備え、内ステータヨークコアの極歯と外ステータヨークコアの極歯が互いに噛み合うように配置され、コイルが極歯の外周側であって内ステータヨークコアと外ステータヨークコアとの間に配設されてなるステータを備えたステッピングモータにおいて、コイルの内周面に非磁性の金属製パイプを装着し、この金属製パイプを極歯の外周に配置する構成とした。金属製パイプは樹脂製パイプ（スリーブ）よりも寸法精度や形状維持をし易く、薄く成型することができる。したがって、コイルの内周面に樹脂製パイプを装着する場合よりもその肉厚を薄くし、コイル巻回可能な領域を増加させてコイルの巻数を増やすことができ、モータトルクを大きくすることが可能となって、ステッピングモータの更なる小型化、小径化が可能となる。例えば、モータ径が６ｍｍ以下のステッピングモータを製作できる。
請求項２に係る発明によれば、コイルを空芯コイルとし、この空芯コイルの内周面に金属製パイプを挿通する構成としたので、コイル製造が巻芯部の寸法のバラツキに影響されずに標準化できる。したがって、品質が均一なコイルを得ることができると共に、モータ製作時の作業効率を改善できる。
請求項３に係る発明によれば、コイルを金属製パイプの外周面に直接巻回してなるので、巻線機を用いたコイルの密着巻回によりコイル巻数を増やせ、したがって、モータトルクを更に大きくすることができ、ステッピングモータの一層の小型化、小径化が可能となる。また、巻線機による自動巻きを施すことができるので作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＭ型ステッピングモータを示す断面図である。
【図２】図１中のステータ部２Ａの分解斜視図である。
【図３】従来のステッピングモータのステータ組立体の一部破断側面図である。
【図４】他の従来のステッピングモータの断面図である。
【図５】図４に示されたモータケースに空芯コイルを固着した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＭ型ステッピングモータを示す断面図、図２は図１中のステータ部２Ａの分解斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のＰＭ型ステッピングモータ１は、回転軸方向に積み重ねた２組のステータ部（ステータ部２Ａ、ステータ部２Ｂ）からなるステータ２と、このステータ２の内側に所定のエアーギャップを介して回転自在に配置されるロータ３と、このロータ３を回転自在に支持する一対の軸受１０、１１とから概略構成されている。
【００１６】
ステータ部２Ａは、略円環板状の基板部の内周縁に所定の間隔を置いて複数の極歯４ａが起立形成されてなる内ステータヨークコア４と、略円環状の底板部の内周縁に所定の間隔を置いて複数の極歯５ａが上記極歯４ａ方向に起立形成されたカップ状の外ステータヨークコア５と、これら内、外ステータヨークコア４、５相互間に配設されたコイル６と、非磁性の金属製パイプ７とを備えてなる。
ここで、内、外ステータヨークコア４、５は、軟磁性材、例えば電磁鋼板、ケイ素鋼板からなる。また、内ステータヨークコア４の極歯４ａと外ステータヨークコア５の極歯５ａとは交互に噛み合うように配置されている。
【００１７】
コイル６は空芯コイルからなり、空芯コイル６の内周面には非磁性の金属製パイプ（以下、単に金属製パイプとも記す。）７が挿通され、装着されている。空芯コイル６は接着剤にて金属製パイプ７に固着される。この金属製パイプ７は、交互に噛み合った各々複数の極歯４ａ、極歯５ａの外周に嵌着して配置され、これにより、極歯４ａ、極歯５ａは金属製パイプ７の内周面に密着して配置される。
【００１８】
非磁性の金属製パイプ７としては、例えばステンレス鋼からなるパイプが用いられ、その肉厚は０．０５ｍｍ程度まで容易に製作可能であり、樹脂によるパイプ（樹脂製パイプ）の肉厚＝０．１ｍｍ程度に比べて、約１/２の肉厚となし得る。
小型のＰＭ型ステッピングモータ１ではコイル６に直径０．０５ｍｍ以下の銅線を使用するため、パイプ肉厚を約１/２にすることが可能であれば、１層ないし２層分、コイル巻数を増やせる（コイル巻回可能領域を増加させ得る）。したがって、その分、モータトルクを大きくすることができ、その結果、ＰＭ型ステッピングモータの小型化、小径化が可能となる。
また、金属製パイプ７は、その肉厚が０．０５ｍｍ程度であっても、形状が変形し難いため、樹脂製パイプに比べて取り扱い易くなる。
【００１９】
ステータ部２Ｂは、ステータ部２Ａと同様に構成され、同ステータ部２Ａと回転軸方向に背中合わせに、つまり内ステータヨークコア４同士が当接された状態で、積み重ねられる。
【００２０】
ロータ３は、丸棒状のシャフト８と、希土類ボンド磁石等からなる円筒状のロータマグネット（永久磁石）９とから構成されている。ロータマグネット９は、その中空部に挿通されたシャフト８に接着剤にて固着されており、その外周面には周方向に多極着磁が施されている。
【００２１】
以下、図１に示すＰＭ型ステッピングモータ１の組立手順について説明する。
まず、ステータ部２Ａの組立手順について図１及び図２を参照して説明する。
空芯コイル６の内周面に非磁性の金属製パイプ７を挿通して装着し、この金属製パイプ７を内ステータヨークコア４の複数の極歯４ａの外周に嵌着して配置する。
次に、外ステータヨークコア５の複数の極歯５ａを金属製パイプ７の内周に挿通して配置する。このとき、内ステータヨークコア４の極歯４ａと外ステータヨークコア５の極歯５ａが互いに電気角で１８０°の位相差となるように位置調整しながら交互に噛み合わせる。
その後、内ステータヨークコア４と外ステータヨークコア５とをレーザ溶接等によって固着する。
ステータ部２Ｂの組立手順についてはステータ部２Ａと同じであるため、その説明を省略する。
【００２２】
ステータ部２Ａとステータ部２Ｂとの組立て、つまりステータ２の組立ては、次の手順で行われる。
すなわち、図１に示すように、ステータ部２Ａの内ステータヨークコア４とステータ部２Ｂの内ステータヨークコア４同士を背中合わせにして軸方向に積み重ねる。そして、ステータ部２Ａとステータ部２Ｂが互いに電気角で９０°の位相差となるように位置調整した上で、ステータ部２Ａとステータ部２Ｂとをレーザ溶接等によって固着し、ステータ２を得る。
【００２３】
その後、大径部と小径部からなる軸受１１の小径部の外周縁を加締めて軸受１１を装着したエンドプレート１３を、ステータ部２Ｂの外ステータヨークコア５下面に重ね、軸受１１とステータ２との芯出しを行った後、レーザ溶接等によってエンドプレート１３をステータ部２Ｂの外ステータヨークコア５に固着する。なお、ステータ２は上下対称の形状となっているため、エンドプレート１３を固着する側は図中、ステータ部２Ａの外ステータヨークコア５であってもよい。
【００２４】
次に、ロータ３をステータ２内に挿入し、大径部と小径部からなる軸受１０の小径部の外周縁を加締めてフロントプレート１２に装着した軸受１０をシャフト８の他方側に挿通させ、フロントプレート１２をステータ部２Ａの外ステータヨークコア５上面に載置する。
【００２５】
そして、ステータ２との芯出しを行った後、レーザ溶接等によってフロントプレート１２をステータ部２Ａの外ステータヨークコア５に固着する。
【００２６】
以上述べた本実施形態によれば、各々複数の極歯４ａ、５ａを有する内、外ステータヨークコア４、５と、コイル６とを備え、内ステータヨークコア４の極歯４ａと外ステータヨークコア５の極歯５ａが互いに噛み合うように配置され、コイル６が極歯４ａ、５ａの外周側であって内、外ステータヨークコア４、５間に配設されてなるステータ２（ステータ部２Ａ、２Ｂ）を備えたステッピングモータ１において、コイル６の内周面に非磁性の金属製パイプ７を装着し、この金属製パイプ７を極歯４ａ、５ａの外周に配置する構成とした。したがって、コイル６の内周面に樹脂製パイプを装着する場合よりもその肉厚を薄くし、コイル巻回可能な領域を増加させてコイル６の巻数を増やすことができ、モータトルクを大きくすることが可能となって、ステッピングモータを更に小型化、小径化できる。例えば、モータ径が６ｍｍ以下のステッピングモータを製作できる。
更に、コイル６を空芯コイルとし、この空芯コイル６の内周面に金属製パイプを挿通する構成としたので、コイル製造が巻芯部の寸法のバラツキに影響されずに標準化でき、その結果、品質が均一なコイル６を得ることができると共に、モータ製作時の作業効率を改善できる。
【００２７】
なお、本実施形態では、コイル６を空芯コイルで構成したが、空芯コイルの代わりに金属製パイプ７の外周面に直接、マグネットワイヤを巻回した構成であってもよい。これによれば、金属製パイプ７を巻線機にセットし、金属製パイプ７の外周面に直接、所定の巻数を巻回することができる。
この場合、巻芯が金属製パイプ７となるため、巻線作業時のテンションによっても巻芯が樹脂製パイプである場合の剛性不足による寸法変化や真円度・円筒度の悪化は生じにくい。したがって、コイル６を巻回した金属製パイプ７を巻線機から容易に取り外すことができると共に、金属製パイプ７を複数の極歯４ａ、５ａの外周に容易に嵌着し配置させることができる。
【００２８】
更に、金属製パイプ７の外周面に直接、コイル６を巻回することができることによれば、コイル６の装着作業が改善できると共に、コイル６を金属製パイプ７の外周面に密着して巻回することができるため、空芯コイルを用いた場合よりも更にコイル６の巻数を増やすことができる。空芯コイルをパイプに無傷で挿入するためには、適正な隙間設定が必要であり、空芯コイル内径＞パイプ外径の関係が必要である。一方、巻線機による自動巻線では、空芯コイル内径≒パイプ外径でよい。このため、自動巻線では隙間設定を省ける分だけコイル外径を抑制すことができ、更なる巻線量追加も可能となって、モータトルクを更に大きくすることができる。あるいは同じ性能を求める場合は小型化、小径化が可能となる。
【００２９】
また、金属製パイプ７の表面に、スプレー塗装、電着塗装等の公知の技術にて数μｍ厚の絶縁被膜を形成しても勿論よい。この金属製パイプ７表面の絶縁被膜によれば、金属製パイプ７とコイル６との間の絶縁強度を増すことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１：ＰＭ型ステッピングモータ、  ２：ステータ、  ２Ａ、２Ｂ：ステータ部、  ４：内ステータヨークコア、  ５：外ステータヨークコア、  ４ａ、５ａ：極歯、  ６：コイル、  ７：非磁性の金属製パイプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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