(57)【要約】【課題】コストアップを抑えながら低騒音・低振動なクローポール型ステッピングモータを提供する。【解決手段】ロータ１６と、コイルボビン５に巻回したコイル６と、コイルボビン５の内側に配置された軸方向に延在した複数の極歯８ａとを備えたクローポール型ステッピングモータ１であって、コイルボビン５の内周面と極歯８ａとの間に膨張性接着シート７が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットおよび該マグネットが固定される回転軸を有するロータと、
コイルボビンと該コイルボビンに巻回したコイルと、
前記コイルボビンの内側に配置された軸方向に延在した複数の極歯と
を備えたクローポール型ステッピングモータであって、
前記コイルボビン内周面と前記極歯との間に膨張性接着シートが設けられていることを特徴とするクローポール型ステッピングモータ。
【請求項２】
前記膨張性接着シートは、コイルボビン内周面のほぼ全面を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクローポール型ステッピングモータ。
【請求項３】
前記膨張性接着シートは、加熱膨張性接着シートであることを特徴とする請求項１または２に記載のクローポール型ステッピングモータ。
【請求項４】
前記コイルボビン内周面と前記ステータ極歯との間の隙間をＤ、前記ステータ極歯の板厚をｔとした時に、
１．５Ｄ≦（シート膨張率×膨張前のシート厚）≦（Ｄ＋ｔ）
を満たすように設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクローポール型ステッピングモータ。
【請求項５】
前記ステータを構成する外ヨークの極歯と内ヨークの極歯の歯厚さ（板厚）に差異がある場合、
前記コイルボビン内周面に対向するステータ極歯面とコイルボビン内周面のすき間を均一化するための凹凸を前記コイルボビン内周面につけたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクローポール型ステッピングモータ。
【請求項６】
前記複数の極歯は、周方向に沿って所定の隙間を有して配置されており、
前記所定の隙間の少なくとも一部が前記膨張性接着シートによって埋められてい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クローポール型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、クローポール型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は、速度可変制御特性、位置決め制御特性、或いは定速特性等に優れ、制御回路が簡易であるといった特徴を有しており、速度や回転角度、正逆回転、起動停止等の動作を精度よく制御・実行できる。ステッピングモータは、例えばＯＡ機器、産業機器、医療機器など幅広く使用されている。ところで、近年、プリンタ等のＯＡ機器の低騒音化が図られており、これに伴い静音化が求められている。
【０００３】
このような背景において、接着、溶接、モールド等により、すき間やガタつきを無くし振動・騒音を抑える対策が行われている。例えば、特許文献１には、ステータを収納するケースとステータヨークの接触面を接着固定し、接着剤は組立後、端子引き出し口の隙間より塗布（注入）する構造が記載されている。特許文献２には、ステータをモータ組立時に溶接固定しガタつきを抑制する構造が記載されている。特許文献３には、ステータヨーク（４枚）と外周を囲うケース（フレームヨーク）とコイルを樹脂で一体モールドする構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５９９６０号公報
【特許文献２】特開２００５−５７８５０号公報
【特許文献３】特開平１１−２３５００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の接着による方法、および特許文献２に記載の溶接による方法は、外周の部品接触部を固定するものであり、励磁切り替えにより発生する極歯振動を抑えることは出来ない。また、特許文献３のモールドにより樹脂で極歯を固定する方法では、極歯振動を抑えることは可能であるが、一体成形の工数、成形圧によるステータヨークの変形、成形バリによる悪影響等から生産性が悪化しコストアップとなる問題がある。
【０００６】
このような背景において、本発明は、コストアップを抑えながら低騒音・低振動なクローポール型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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、マグネットおよび該マグネットが固定される回転軸を有するロータと、コイルボビンと該コイルボビンに巻回したコイルと、前記コイルボビンの内側に配置された軸方向に延在した複数の極歯とを備えたクローポール型ステッピングモータであって、前記コイルボビン内周面と前記極歯との間に膨張性接着シートが設けられていることを特徴とするクローポール型ステッピングモータである。
【０００８】
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、前記膨張性接着シートは、コイルボビン内周面のほぼ全面を覆うように設けられていることを特徴とする。
【０００９】
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、前記膨張性接着シートは、加熱膨張性接着シートであることを特徴とする。
【００１０】
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、前記コイルボビン内周面と前記ステータ極歯との間の隙間をＤ、前記ステータ極歯の板厚をｔとした時に、１．５Ｄ≦（シート膨張率×膨張前のシート厚）≦（Ｄ＋ｔ）を満たすように設定されることを特徴とする。
【００１１】
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、前記ステータを構成する外ヨークの極歯と内ヨークの極歯の歯厚さ（板厚）に差異がある場合、前記コイルボビン内周面に対向するステータ極歯面とコイルボビン内周面のすき間を均一化するためにコイルボビン内周面に凹凸をつけたことを特徴とする。
【００１２】
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、前記複数の極歯は、周方向に沿って所定の隙間を有して配置されており、前記隙間の少なくとも一部が前記膨張性接着シートによって埋められていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によればコストアップを抑えながら低騒音・低振動なクローポール型ステッピングモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の分解斜視図である。
【図２】実施形態の断面図である。
【図３】膨張性接着シートの状態を説明する概念図である。
【図４】膨張性接着シートの状態を説明する概念図である。
【図５】膨張性接着シートの状態を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（構成）
図１には、実施形態のモータの分解斜視図が示されている。図２は、実施形態のモータを軸方向で切断した断面図が示されている。図１および図２には、モータ１が示されている。モータ１は、クローポール型（爪形磁極型）ステッピングモータである。モータ１は、フロントプレート２を有している。フロントプレート２には、軸受３が取り付けられている。また、フロントプレート２は、軸方向の長さの短い筒状の磁性材料により構成された外ヨーク４と結合している。外ヨーク４は、後述する外ヨーク１４と同じ構造を有し、内側に軸方向に突出した複数の極歯４ａ（図２参照）を有している。極歯４ａは、周方向に沿って特定の間隔を有して複数が配置されている。外ヨーク４の筒状の部分と極歯４ａとの間には、樹脂製のコイルボビン５が収められている。
【００１６】
コイルボビン５は、軸方向の両端にフランジ部分を有した軸方向の長さの短い略筒状の構造を有し、筒状の部分にコイル（ステータコイル）６が巻回されている。コイルボビン５は、外ヨーク４と後述する内ヨーク８に挟まれて保持されている。コイルボビン５の内周面の全域には、膨張性接着シート７が貼り付けられている。
【００１７】
膨張性接着シート７は、加熱すると２〜６倍に膨張すると共に、接触した部材に固着する性質を有している。膨張性接着シート７は市販されており（例えば、３Ｍ社から販売されている）、その技術は、例えば特開２００７−１０６８６３号公報や特開２０１３−２３５５９号公報に記載されている。
【００１８】
間にコイルボビン５を挟んだ状態で、外ヨーク４と内ヨーク８は結合している。この結合は、締結部材、カシメ、接着等により行われている。内ヨーク８は、磁性材料により構成され、円環状の部材の内周の縁の部分から軸方向に複数の極歯８ａが延在した構造を有している。複数の極歯８ａは、周方向に沿って特定の間隔を有して配置されている。極歯８ａは、外ヨーク４内側の極歯４ａと互い違いに隙間を有した状態で噛み合う。極歯８ａと４ａは、膨張性接着シート７の内周面側に接触し、そこに固定されている。
【００１９】
内ヨーク８には、同じ構造の内ヨーク９が背中合わせに（向きを反転させて）結合している。内ヨーク９は、内ヨーク８と同様に極歯９ａを備えている。極歯９ａは、ステータ１４の極歯１４ａと隙間を有した状態で噛み合っている。極歯９ａと１４ａは、膨張性粘着シート１２の内周面側に接触し、そこに固定されている。極歯９ａは極歯８ａと向きが逆であるが同じものであり、極歯１４ａは極歯４ａと向きが逆であるが同じものである。
【００２０】
符号１０は、コイルボビン５と同じ構造のコイルボビンであり、コイルボビン１０には、コイル１１が巻回されている。コイルボビン１０は、内ヨーク９と外ヨーク１４とに挟まれた状態で保持されている。外ヨーク１４は、外ヨーク４と同じ構造を有し、外ヨーク４と向きを反転させた状態で用いられている。
【００２１】
外ヨーク１４には、エンドプレート１３が固定され、エンドプレート１３の中央は、軸受１５が取り付けられている。軸受１５は、ロータ１６の回転軸１７を回転自在な状態で保持する。なお、ロータ１６のフロントプレート２側は、軸受３によってフロントプレート２に回転自在な状態で保持され、またその端部は、フロントプレート２から外側に突出している。
【００２２】
モータ１では、外ヨーク４の極歯４ａと内ヨーク８の極歯８ａとがコイルボビン５の内に膨張性接着シート７によって接着固定されている。言い換えると、外ヨーク４の極歯４ａと内ヨーク８の極歯８ａの外側には、膨張性接着シート７が貼り付き、コイルボビン５と一体化されることで、極歯４ａと８ａが補強された状態となっている。また、極歯４ａと極歯８ａは、隙間を有した状態で噛み合った状態にあるが、この隙間の少なくとも一部が膨張した膨張性接着シート７によって埋められている。この隙間が膨張した膨張性接着シートによって埋められることで、極歯４ａおよび８ａの振動が生じ難い構造が得られている。また、膨張性接着シート７は、樹脂材料であるので、振動を吸収する効果も得られる。
【００２３】
ロータ１６は、円筒状のマグネット１７、マグネット１７内側の円柱状のロータ部材１８、ロータ部材１８の軸中心に固定された回転軸（シャフト）１９を有している。マグネット１８の外周は、極歯４ａ，８ａ，９ａ，１４ａに接触しない状態（わずかな隙間を有した状態）で向き合っており、周方向に沿ってＳＮＳＮ・・と交互に着磁されている。
【００２４】
（製造工程）
モータ１を組み立てる際に、コイルボビン５の内側と極歯４ａおよび８ａとの間に膨張性接着シート７の膨張前の状態のものを挿入した状態とする。この状態において、加熱を行い、膨張性接着シート７を膨張させる。膨張性接着シート７が膨張することで、極歯４ａ，８ａ，９ａ，１４ａに膨張した膨張性接着シート７が接触し、極歯４ａ，８ａ，９ａ，１４ａが膨張性接着シート７によって補強された構造が得られる。
【００２５】
以下、具体的な製造条件の一例を示す。なお、温度条件等は、使用する膨張性接着シートの特性に応じて適宜設定される。また、ここでは、外ヨーク４と内ヨーク８の部分の組み立てについて説明するが、外ヨーク１４と内ヨーク９の部分の組み立ても同じである。
【００２６】
まず、コイルボビン５の内側に膨張性接着シート７を貼り付ける。この際、８０℃に加熱しつつ加圧し、膨張性接着シート７の膨張を抑えつつ、膨張性接着シート７をコイルボビン５の内周面に固定する。次に、コイルボビン５を間に挟んだ状態で外ヨーク４と内ヨーク８を軸方向で結合させる。この際、極歯４ａと８ａが隙間を有して噛み合い、その外側にコイルボビン５が位置する状態とする。この状態で１５０℃，３０分の加熱を行い、膨張性接着シート７を膨張させる。この際、極歯４ａ，８ａに膨張した膨張性接着シート７が外側から接触し、膨張性接着シート７によって、極歯４ａ，８ａがコイルボビン５と共に一体化された構造が得られる。また、同様な工程によって、膨張性接着シート１２によってコイルボビン１０と極歯９ａ，１４ａが一体化された構造が得られる。
【００２７】
（条件について）
膨張性接着シートによる極歯の補強構造は、膨張した膨張性接着シートが極歯に接触し、適切な圧力が極歯に加わるようにする必要がある。他方において、膨張性接着シートの膨張が過度であると、膨張性接着シートの極歯内側へのはみ出しが生じ、ロータとの干渉が生じる。このため、膨張性接着シートの膨張を適切なものとし、膨張性接着シートから極歯に適切な圧力が加わるようにする条件が重要となる。以下、この条件について説明する。
【００２８】
図３および図４には、膨張性接着シートの状態を説明する概念図である。図３（Ａ）には、膨張性接着シートが膨張する前の状態が示され、図３（Ｂ），図４（Ａ），図４（Ｂ）には、膨張性接着シートが膨張した後の状態が示されている。ここで、膨張前の膨張性接着シートの厚みをＡ、極歯とボビンとの隙間寸法をＤ、ボビンに貼り付けられた膨張前の膨張性接着シートと極歯との隙間寸法をＥ、膨張後の膨張性接着シートの厚みをＢ、膨張性接着シートの膨張寸法をＣとする。
【００２９】
図３（Ｂ）には、膨張性接着シートの膨張が適切に行われた場合が示されている。この場合、極歯の厚み寸法の途中の部分にまで膨張性接着シートが膨張し、極歯の隙間に膨張性接着シートが浸透し、極歯が補強される。また、極歯に適切な圧力が加わる。
【００３０】
図４（Ａ）には、膨張性接着シートの膨張が足りなかった場合が示されている。この場合、膨張した膨張性接着シートが極歯に届かず、極歯は補強されない。図４（Ｂ）には、膨張性接着シートの膨張が過度であった場合が示されている。この場合、膨張した膨張性接着シートが極歯から、ロータ側にはみ出し、膨張性接着シートと図示しないロータとの干渉が問題となる。
【００３１】
本発明者らは、図４（Ａ）および（Ｂ）の状態とならず、図３（Ｂ）に示すような適切な状態が得られる条件について実験を行った。この実験の結果を下記表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１から、膨張後の膨張性接着シートの厚みＢと隙間Ｄの関係として、Ｂ／Ｄ≧１．５とすることで、騒音低減効果が得られることが分かる。騒音は、極歯の振動に起因するので、騒音が低減されるということは、極歯の補強効果が表れていることを意味する。なお、膨張性接着シートを膨張させ過ぎて、図４（Ｂ）に示すように、ステータ極歯内周面を越えたはみ出しが生じると、ロータとの接触が生じる問題が発生する。このため、膨張後の膨張性接着シートの厚みは、コイルボビン内周面と極歯外周面との隙間Ｄの１．５倍以上で、隙間Ｄ+ステータ極歯板厚ｔ以下の範囲とすることが好ましい。この条件を以下数１に示す。
【００３４】
【数１】
2015023694.tif 000004
【００３５】
シート膨張率は、（膨張後のシート厚／膨張前のシート厚）であり、膨張前のシート厚は、Ｄの最小寸法以下である。ここで、膨張率は加熱条件を調整することで調整することができる。したがって、適用する接着シートの厚み（加熱前の厚み）と加熱条件を調整し、数１が満たされるようにすればよい。
【００３６】
（変形例）
種々の条件から外ヨークと内ヨークの極歯の板厚に差をつける設計をする場合がある（例えば、外ヨークｔ＝０．８ｍｍ、内ヨークｔ＝０．７ｍｍなど）。その場合にはステータ極歯外周面とコイルボビン内周面との隙間が、外ヨーク極歯対向面部と内ヨーク極歯対向面部の部分で差異が発生する。その隙間が膨張性接着シートの膨張範囲内であっても膨張率の差異がステータ極歯への押圧力の差となり、押圧力の差が振動抑制効果にも影響してくる。
【００３７】
これを改善する策として、極歯の板厚差に応じて、コイルボビン内周面に凹凸をつけて、ステータ極歯外周面とコイルボビン内周面との隙間が一定になるようにする構造が挙げられる。図５にこの構造の一例を示す。図５は、軸方向から見た断面の構造が示されている。この例では、コイルボビンの内周面に周方向に沿った凹凸構造を付与し、コイルボビンと極歯との距離が略一定となるようにする。すなわち、板厚の薄い極歯（本例では内ヨーク極歯）に対向するコイルボビン内周面に板厚差に応じて凸面を設けることにより、内ヨーク極歯対向面部も外ヨーク極歯対向面部もコイルボビン内周面とのすき間Ｄを同一にしている。こうすることで、極歯をしっかりと補強する構造が得られ、良好な振動低減効果を得ることができる。
【００３８】
（優位性）
従来の構造に加えて、膨張性接着シートが付加されるだけであるので、コストの増加を抑えることができる。そして、ステータ極歯が膨張性接着シートにより固定されるので、動作時の振動が抑えられ、低騒音化することができる。
【００３９】
膨張性接着シートを使用することで、ステータ極歯とコイルボビン内周面との隙間を大きめにすることが可能になり、ステータの組立て作業が容易になるので作業性が向上し製造コストを抑えることができる。
【００４０】
（その他）
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、クローポール型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】
１…モータ、２…フロントプレート、３…軸受、４…外ヨーク、４ａ…極歯、５…コイルボビン、６…コイル、７…膨張性接着シート、８…内ヨーク、８ａ…極歯、９…内ヨーク、９ａ…極歯、１０…コイルボビン、１１…コイル、１２…膨張性接着シート、１３…エンドプレート、１４…外ヨーク、１４ａ…極歯、１５…軸受、１６…ロータ、１７…マグネット、１８…ロータ部材、１９…回転軸。
【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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