(57)【要約】【課題】既存のステッピングモータの構造を変えることなく実現でき、また回転方向に関係なく冷却が行える冷却構造を有するステッピングモータ得る。【解決手段】外ステータ２０２、内ステータ２０４およびコイルを有し、円環状に配されたステータ１１０と、ステータ１１０の内周部に回転自在な状態で配置され、多極着磁された永久磁石と軸１３０を有するロータ５００とを備え、軸１３０に平行な貫通孔１３３を有する円盤状の板１３１が軸１３０に取り付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外ステータ、内ステータおよびコイルを有し、円環状に配されたステータと、
前記ステータの内側に回転自在な状態で配置され、多極着磁された永久磁石と軸を有するロータとを備え、
前記軸に平行な貫通孔を有する円盤状の板が前記軸に取り付けられていることを特徴するステッピングモータ。
【請求項２】
クローポール型ステッピングモータであ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】
前記貫通孔の内周面は回転軸に平行な方向に延在していることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。
【請求項４】
前記貫通孔は、複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記円盤状の板は、モータのフロント側、エンド側、あるいは両側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記円盤状の板は、モータ外径寸法と同じもしくは小径であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項７】
前記円盤状の板が、軸方向に並んで複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項８】
軸方向で隣接する前記円盤状の板それぞれにおける前記貫通孔の位置が、軸方向から見て少なくとも一部が重なる位置であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項９】
前記貫通孔は複数が設けられており、
前記複数の貫通孔は、軸中心に対して放射状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項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、冷却の構造に特徴があるステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータの冷却の構造に関する従来技術として、特許文献１〜３に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０２８２９５号公報
【特許文献２】特開２００１−９５２２３号公報
【特許文献３】実開平３−１６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、既存のステッピングモータの構造を変えることなく実現でき、また回転方向に関係なく冷却が行える冷却構造を有するステッピングモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、外ステータ、内ステータおよびコイルを有し、円環状に配されたステータと、前記ステータの内側に回転自在な状態で配置され、多極着磁された永久磁石と軸を有するロータとを備え、前記軸に平行な貫通孔を有する円盤状の板が前記軸に取り付けられていることを特徴するステッピングモータである。
【０００６】
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、当該ステッピングモータがクローポール型ステッピングモータであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記貫通孔の内周面は回転軸に平行な方向に延在していることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記貫通孔は、複数設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記
円盤状の板は、モータのフロント側、エンド側、あるいは両側に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記円盤状の板は、モータ外径寸法と同じもしくは小径であることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記円盤状の板が、軸方向に並んで複数配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発明において、軸方向で隣接する前記円盤状の板それぞれにおける前記貫通孔の位置が、軸方向から見て少なくとも一部が重なる位置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発明において、前記貫通孔は複数が設けられており、前記複数の貫通孔は、軸中心に対して放射状に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、既存のステッピングモータの構造を変えることなく実現でき、また回転方向に関係なく冷却が行える冷却構造を有するステッピングモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の斜視図（Ａ）と分解斜視図（Ｂ）である。
【図２】実施形態の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
【図３】実施形態の分解斜視図である。
【図４】冷却効果を測定した実測データのグラフである。
【図５】円盤状の板のバリエーションを示す正面図（Ａ）〜（Ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（構造）
図１および２には、発明の実施形態であるステッピングモータ１００が示されている。図１（Ａ）には、ステッピングモータ１００の斜視図が示され、図１（Ｂ）には、図１（Ａ）における一部の部品を取り外した状態の分解斜視図が示されている。図２には、実施形態１００の上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）が示されている。
【００１７】
ステッピングモータ１００は、クローポール型のステッピングモータであり、外ステータ、内ステータおよび駆動コイルを有し、円環状の構造を持つステータ１１０を有している。ステータ１１０の内側には、後述するロータがステータ１１０に対して回転自在な状態で配置されている。ロータは、その中心に軸（シャフト）１３０を備え、軸１３０を回転中心として回転する。軸１３０は、ステータ１１０の前後に突出しており、ステータ１１０のエンド側に突出した部分に円盤状の板１３１が取り付けられている。軸１３０が回転すると、円盤状の板１３１が共に回転する。
【００１８】
円盤状の板１３１は、モータ外径寸法と同じもしくは小径とすることが好ましい。こうすることで、軸方向から見たステッピングモータ１００の外径寸法の増大を抑えることができる。円盤状の板１３１の中心には、軸１３０が貫通するための軸孔１３２が設けられている。
【００１９】
円盤状の板１３１には、軸方向に貫通する貫通孔１３３が設けられている。貫通孔１３３は、軸中心から放射状に等角な位置に６個設けられており、そのそれぞれは軸中心から離れる方向に延在した長孔形状を有している。また、6個の貫通孔１３３のそれぞれは、その内周面が軸に平行な方向に延在している。
【００２０】
ステータ１１０の外周には、配線基板１１１が取り付けられている。配線基板１１１には、ステータ１１０内に配置された駆動コイルからのリード線が接続されている。配線基板１１１に外部からの駆動電流を供給する配線が接続される。
【００２１】
ステータ１１０には、ステッピングモータ１００を機器等に取り付けるためのフランジ１７１が設けられ、フランジ１７１には、機器等への固定を行うためのネジを通すためのネジ孔１７２が設けられている。
【００２２】
以下、ステータ１１０の内部の構造について説明する。図３には、ステッピングモータ１００の分解斜視図が示されている。図３に示すように、ステータ１１０は、フロント側ステータ２００とエンド側ステータ３００により構成されている。フロント側ステータ２００とエンド側ステータ３００は、軸方向の向きが反転しているだけで同じ構造を有している。
【００２３】
フロント側ステータ２００は、フロントプレート２０１、外ステータ２０２、図示省略した駆動コイルが巻回されたボビン２０３、および内ステータ２０４を備えている。外ステータ２０２の軸中心側には、軸方向に延在し、周方向に沿って複数が配置された極歯２０２ａが設けられている。内ステータ２０４には、軸方向に延在し、周方向に沿って複数が配置された極歯２０４ａが設けられている。組み上げた状態において、極歯２０２ａと２０４ａは、接触せず隙間を有した状態で互い違いに噛み合う位置関係を有している。また、外ステータ２０２と内ステータ２０４の間のドーナツ状の空間に駆動コイル（図示省略）が巻回されたボビン２０３が収められている。
【００２４】
エンド側ステータ３００は、フロント側ステータ２００と同じ構造であり、エンドプレート３０１、外ステータ３０２、図示省略した駆動コイルが巻回されたボビン３０３、および内ステータ３０４を備えている。
【００２５】
フロント側ステータ２００とエンド側ステータ３００の内側の円柱状の空間には、ロータ５００が回転自在な状態で配置されている。ロータ５００は、周方向に沿ってＳＮＳＮ・・と極性が反転する状態で着磁された円筒状の永久磁石であるロータマグネット５０１を備え、その中心には、軸１３０が固定されている。
【００２６】
軸１３０は、軸受４０１によりフロントプレート２０１に回転自在な状態で保持され、更に軸受４０２によりエンドプレート３０１に回転自在な状態で保持されている。
【００２７】
ボビン２０３と３０３に巻回された駆動コイル（図示省略）に駆動電流を供給すると、極歯２０２ａと２０４ａの隙間に極性が周期的に反転する磁力が生成され、ロータマグネット５０１にロータ５００を回転させようとする磁力が作用する。この作用は、エンド側ステータ３００でも同様に生じ、ロータ５００が回転する。前述したように、軸１３０のエンド側の外側に突出した部分には、円盤状の板１３１が取り付けられており、ロータ５００が回転すると、同時に円盤状の板１３１も回転する。なお、駆動信号の極性やタイミングを調整することで、ロータ５００の回転速度や回転方向を変更することができる。
【００２８】
（作用）
貫通孔１３３が設けられた円盤状の板１３１が回転することで、気流が生じ、ステータ１１０の冷却が行われる。加えて、貫通孔１３３があることで回転する円盤状の板１３１からの放熱が行われ、軸１３０に伝導するステータ１１０内部の熱が外部に放熱される。
【００２９】
（評価）
以下のサンプル（実施例１、実施例２、比較例１〜３）を用意し、駆動時におけるエンド側ステータ３００の側面の温度を測定した。
【００３０】
（実施例１）
モータ外径  ：５１ｍｍ
円盤状の板１４０として、外径を３０ｍｍ、厚みを１．６ｍｍ。
貫通孔：放射状に６つ
（実施例２）
実施例１において、円盤状の板１３１を２枚張り合わせ、貫通孔１３３同士の位置を一致させたもの。
（比較例１）
実施例１において、円盤状の板１３１がないもの。
（比較例２）
実施例２において、円盤状の板１３１はあるが、貫通孔１３３がないもの。
（比較例３）
実施例１において、６つの貫通穴１３１の部分に孔でなく、貫通孔１３３と同様な形状の高さ１ｍｍのリブ（盛り上がった突部）を設けたもの。
【００３１】
回転数を１７５０ｒｐｍとした場合における回転開始からの経過時間と外ステータ３０２外周面の温度変化（上昇温度）を測定した結果を表１に示す。また、表１に基づくグラフを図４に示す。なお、測定環境の温度は、２５℃である。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１および図４から明らかなように、回転が継続してゆくのに従って、外ステータ３０２の外周面の温度は上昇するが、軸方向に貫通した貫通孔１４１を設けた円盤状の板１４０を軸１３０に取り付けることで、円盤状の板１４０がない場合や貫通孔１４１がない場合に比較して、温度の上昇が抑えられる。また、貫通孔１４１を設けた円盤状の板１４０を２枚重ねることで、更に温度の上昇を抑えることができる。
【００３４】
（優位性）
円盤状の板に複数の貫通孔を設けた構造は、軸流を発生するための羽根を形成する場合に比較して、軸方向における占有寸法を抑えることができる。また、貫通孔の内周面を軸に平行な方向に延在する構造とすることで、円盤状の板の回転の方向が右回転であっても左回転であっても、同様の冷却効果を得ることができる。例えば、プロペラ形状の冷却ファン構造を採用した場合、回転の方向によって、生成される気流の状態が異なるので、冷却機能に違い生じるが、本実施形態の構造の場合、この問題が生じない。
【００３５】
また、円盤状の板１４０は、打ち抜き加工で形成することができる。このため、最も効率の良い形状、数量が容易に選択でき、製造コストを抑えることができる。また、上述したように回転方向に関係なく冷却効果が得られ、更に軸方向の占有寸法が抑えられるので、取り付け位置に自由度がある。
【００３６】
（その他）
円盤状の板は、モータのフロント側、エンド側、あるいは両側に配置することが可能である。また、軸方向において、円盤状の板を複数並べて配置することも可能である。この際、軸方向で隣接する円盤を接触させてもよいし、軸方向で離してもよい。なお、軸方向において、円盤状の板を複数並べて配置する構造とした場合、軸方向で隣接する円盤状の板それぞれにおける貫通孔の位置が、軸方向から見て少なくとも一部で重なる関係とすることが好ましい。
【００３７】
貫通孔１４１の形状としては、円形、楕円形、円弧形、長方形、扇形、多角形等が採用可能である。図５には、円盤状の板のバリエーションが示されている。
【００３８】
図５（Ａ）には、円盤状の板１４０が示されている。円盤状の板１４０は、軸方向で貫通する略扇形の貫通孔１４１を4つ設けた構造を有している。図５（Ｂ）には、円盤状の板１５０が示されている。円盤状の板１５０は、軸方向で貫通する円形の貫通孔１５１を4つ設けた構造を有している。図５（Ｃ）には、円盤状の板１６０が示されている。円盤状の板１６０は、軸方向で貫通する相対的に大きな円形の貫通孔１６１を６つ設け、さらにその内側に軸方向で貫通する相対的に小さな円形の貫通孔１６２を６つ設けた構造を有している。
【００３９】
これらの構造において、４つの貫通孔１４１は、軸方向から見て、等角な位置関係となる位置に設けられている。また、４つの貫通孔１５１は、軸方向から見て、等角な位置関係となる位置に設けられている。また、６つの貫通孔１６１および１６２のぞれぞれは、軸方向から見て、等角な位置関係となる位置に設けられている。また、各貫通孔の内周面は、軸方向に平行な方向に延在しており、回転方向に関係なく同様な冷却効果が得られるように設定されている。なお、図５において、符合１４２、１５２、１６３は、軸が貫通する軸孔である。
【００４０】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ステッピングモータに利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００…ステッピングモータ、１１０…ステータ、１１１…配線基板、１３０…軸、１３１…円盤状の板、１３２…軸孔、１３３…貫通孔、１４０…円盤状の板、１４１…貫通孔、１４２…軸孔、１５０…円盤状の板、１５１…貫通孔、１５２…軸孔、１６０…円盤状の板、１６１…貫通孔、１６２…貫通孔、１６３…軸孔、１７１…フランジ、１７２…ネジ孔、２００…フロント側ステータ、２０１…フロントプレート、２０２…外ステータ、２０２ａ…極歯、２０３…ボビン、２０４…内ステータ、３００…エンド側ステータ、３０１…エンドプレート、３０２…外ステータ、３０２ａ…極歯、３０３…ボビン、３０４…内ステータ、４０１…軸受、４０２…軸受、５００…ロータ、５０１…ロータマグネット。
【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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