(57)【要約】【課題】騒音を低減したクローポール型のＰＭ型ステッピングモータを提供する。【解決手段】励磁用コイル３４０が巻回され内周に窪みが形成されている略筒状の部分を有するボビン３３０を有し、２組のステータは、ボビン３３０を挟み込むように配置され、ステータは、ボビン３３０の内側に位置する複数の極歯３１１，３２３を有するステータ内ヨーク３１０およびステータ外ヨーク３２０を有し、ボビン３３０の窪みに極歯３１１，３２３が収納され、窪み内部で極歯３１１，３２３がボビン３３０に接着剤により固定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁用コイルが巻回され内周に窪みが形成されている略筒状の部分を有するボビンを挟み込むように配置され、それぞれが前記ボビンの内側に位置する複数の極歯を有する内ヨークおよび外ヨークを備え、前記ボビンの前記窪みに前記内ヨークの複数の極歯と前記外ヨークの複数の極歯が収納される２組のステータと、
シャフト、前記シャフトに固着されるロータコアおよび前記ロータコアの外周に配置されるマグネットを有し、前記２組のステータに対して回転自在な状態のロータと
を備え、
前記窪みにおいて、前記ボビンの内周面と、前記内ヨークの複数の極歯の外周面および前記外ヨークの複数の極歯の外周面とが接着剤により接着されていることを特徴とするＰＭ型ステッピングモータ。
【請求項２】
前記窪みにおける前記ボビンの内周面と、前記内ヨークの複数の極歯の外周面および前記外ヨークの複数の極歯の外周面との間には、クリアランスが設けられており、前記クリアランスに前記接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のＰＭ型ステッピングモータ。
【請求項３】
前記ボビンの軸方向両面と、前記内ヨークおよび前記外ヨークが接する面が接着により固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＰＭ型ステッピングモータ。
【請求項４】
前記２組のステータの各内ヨークの対向する面が接着により固定さ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ＰＭ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、騒音を低減したＰＭ型ステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
クローボール型のＰＭ型ステッピングモータは安価に製造できることから、多方面に使用されている。このモータは、構造がシンプルであり、製造コストが抑えられるが、他方において、品質を安定させるための対策、更に騒音が発生することへの対策が必要であった。特許文献１には、クローポール型のＰＭ型ステッピングモータにおける騒音を抑制する方法が示されている。特許文献１には、コイルボビンの内周面にステータの極歯と略同形状の極歯収納部を形成し、そこに極歯を収め、騒音を抑える技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８９５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者は、特許文献１に記載している方法を実施しても騒音に対しては、効果が十分には得られないことを実験により見出した。そこで、本発明は、騒音を下げることができるクローポール型のＰＭ型ステッピングモータを得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、励磁用コイルが巻回され内周に窪みが形成されている略筒状の部分を有するボビンを挟み込むように配置され、それぞれが前記ボビンの内側に位置する複数の極歯を有する内ヨークおよび外ヨークを備え、前記ボビンの前記窪みに前記内ヨークの複数の極歯と前記外ヨークの複数の極歯が収納される２組のステータと、シャフト、前記シャフトに固着されるロータコアおよび前記ロータコアの外周に配置されるマグネットを有し、前記２組のステータに対して回転自在な状態のロータとを備え、前記窪みにおいて、前記ボビンの内周面と、前記内ヨークの複数の極歯の外周面および前記外ヨークの複数の極歯の外周面とが接着剤により接着されていることを特徴とするＰＭ型ステッピングモータである。請求項１に記載の発明によれば、極歯がボビンに接着により固定されるので、極歯の振動が抑えられ、騒音の発生が抑えられる。なお、窪みへの極歯の収容は、極歯の一部であっても良いし、全部であっても良い。
【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、前記窪みにおける前記ボビンの内周面と、前記内ヨークの複数の極歯の外周面および前記外ヨークの複数の極歯の外周面との間には、クリアランスが設けられており、前記クリアランスに前記接着剤が充填されていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、極歯の交差が吸収され、またボビンの内径が小さめに仕上がった場合に、極歯が軸側に倒れこむように変形する問題の発生が抑えられる。
【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、前記ボビンの軸方向両面と、前記内ヨークおよび前記外ヨークが接する面が接着により固定されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、騒音の発生が更に抑えられる。
【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２組のステータの各内ヨークの対向する面が接着により固定されていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、内ヨーク同士を接着剤で固定しない場合に比較して、振動の発生を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、騒音が低減されたクローポール型のＰＭ型ステッピングモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の分解斜視図である。
【図２】実施形態の側断面図である。
【図３】一方のステータの側断面図である。
【図４】ボビンの側断面図である。
【図５】実施形態１におけるヨークとボビンの接着部分を示す図である。
【図６】実施形態２におけるヨークとボビンの接着部分を示す図である。
【図７】比較例におけるヨークとボビンの接着部分を示す図である。
【図８】騒音値を測定したデータとグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態）
図１および図２には、本発明を利用したクローポール型のＰＭ型ステッピングモータ１００が示されている。ＰＭ型ステッピングモータ１００は、ステータ４００、ロータ５００、ステータ４００の前面に取り付けられたフロントプレート６００、およびステータ４００の背面に取り付けられたエンドプレート７００を有している。
【００１２】
ステータ４００は、Ａ相ステータ２００とＢ相ステータ３００とにより構成されている。Ａ相ステータ２００とＢ相ステータ３００とは、同じものであり、互いに軸方向で反転させたものを背中合わせに結合することで、ステータ４００が構成されている。
【００１３】
Ａ相ステータ２００とＢ相ステータ３００とは同じものであるので、以下、Ｂ相ステータ３００について説明する。図３には、Ｂ相ステータ３００を軸方向で切断した側面断面図が示されている。Ｂ相ステータ３００は、ステータヨークを構成するステータ内ヨーク３１０およびステータ外ヨーク３２０を有し、更にボビン３３０を有している。
【００１４】
ステータ内ヨーク３１０は、電磁鋼鈑等の軟磁性材料で構成された平たい円環形状を有し、その内側の縁から軸方向に突出する複数の極歯３１１を有している。ステータ外ヨーク３２０は、電磁鋼鈑等の軟磁性材料で構成され、円筒部３２１、円筒部３２１の他端側にある平たい円環形状の円環部３２２、円環部３２２の内側の縁から軸方向に突出する複数の極歯３２３を有している。
【００１５】
ステータ内ヨーク３１０の外縁がステータ外ヨーク３２０の円筒部３２１の縁に接触する状態で、ステータ内ヨーク３１０とステータ外ヨーク３２０とが結合している。この状態において、極歯３１１と３２３が周方向において互いに交互に隙間を有した状態で噛み合う位置関係となっている。また、極歯３１１，３２３と円筒部３２１の間のドーナツ状の空間に励磁用のコイル３４０（図２参照）が巻回されたボビン３３０が収められる。ボビン３３０の軸方向における端面には、円環部３２２に設けられた孔部に嵌合する凸部が設けられている。この孔部への凸部の嵌合により、ボビン３３０の位置決めが行われている。
【００１６】
図４には、ボビン３３０を軸方向で切断した側面断面図が示されている。ボビン３３０は、樹脂製であり、円筒部３３１、円筒部３３１両端のフランジ部３３２，３３３を有している。ボビン３３０の円筒部３３１の内周には、極歯３１１と３２３が収まる窪み３３１ａ，３３１ｂが設けられている。
【００１７】
Ｂ相ステータ３００として組み上げた状態、すなわち、ステータ内ヨーク３１０とステータ外ヨーク３２０とが結合し、ステータ外ヨーク３２０の内側にコイル３４０が巻回されたボビン３３０が収められた状態において、ボビン３３０内側の窪み３３１ａには、極歯３１１の厚み方向における一部が収まり、窪み３３１ｂには、極歯３２３の厚み方向における一部が収まる。なお、窪み３３１ａ，３３１ｂに極歯３１１，３２３の完全に収める構造も可能であるが、ボビン３３０の肉厚をその分厚くする必要がある。
【００１８】
軸に垂直な方向から見た窪み３３１ａの正面形状は、極歯３１１に合わせた形状を有し、同様な視点から見た窪み３３１ｂの形状は、極歯３３２に合わせた形状を有している。極歯３１１，３２３は、プレス成型により形成され、窪み３３１ａ，３３１ｂは、樹脂で構成されたボビン３３０を射出成型法で形成する際に形成されている。中央に複数の極歯が突設されたステータ外ヨーク３２０とステータ内ヨーク３１０は、ボビン３３０を挟み込むように配置され、それぞれの極歯３１１，３２３がボビン３３０の内周面の窪み３３１ａ，３３１ｂに嵌る構造となっている。極歯３１１，３２３の外周面とボビン３３０の内周面（窪み３３１ａ，３３１ｂの底面：軸中心側の面）との間には、クリアランス（隙間）が設けてあり、極歯３１１，３２３の側面と窪み３３１ａ，３３１ｂの側面とはクリアランス無く嵌り込む構造となっている。
【００１９】
極歯３１１，３２３とボビン３３０の内周面との間に僅かなクリアランスが設けてあるのは、極歯３１１，３２３は板金のプレス加工により形成されるため、極歯３１１，３２３を折り曲げる際の公差を吸収し、かつボビン３３０の成型時の公差により極歯３１１，３２３がロータマグネット５０１との間に設定されたギャップ内に入り込まないようにするためである。すなわち、ボビン３３０の内径と軸方向から見た極歯３１１，３２３の外径をクリアランスなく設計した場合、ボビン３３０の成型時に内径が小さめに仕上がった場合に、極歯３１１，３２３が内側に倒れこむように変形し、極歯３１１，３２３とロータマグネット５０１間のギャップを狭める可能性、および極歯３１１，３２３の噛み合いにズレが生じる可能性が生じる。この問題が生じないようにするために、上述したクリアランスを設け、極歯３１１，３２３の上述した変形が生じないようにしている。
【００２０】
極歯３１１，３２３の外周面とボビン３３０の内周面（窪み３３１ａ，３３１ｂの底面：軸中心側の面）との間に設けられたクリアランスには、接着剤が充填され、この接着剤により極歯３１１，３２３がボビン３３０に固着されている。接着剤は、例えばエポキシ系の接着剤が使用されるが、硬化後のヒケが小さく、ある程度の柔軟性のある接着剤であれば種類は問わない。接着剤としては、ある程度の柔軟性を有し、ショア硬度が５０以下のものが好ましい。
【００２１】
また、上述した極歯３１１，３２３とボビン３３０との接着に加えて、ボビン３３０のフランジ部３３２とステータ内ヨーク３１０との接着、ボビン３３０のフランジ部３３３とステータ外ヨーク３２０の円環部３２２との接着を行ってもよい。この状態が図６に示されている。なお、図５には、極歯３１１，３２３とボビン３３０との接着を行い、ステータヨークとフランジ部３３２，３３３の接着を行わなかった場合の例が示されている。
【００２２】
以上がＢ相ステータ３００の構造であるが、Ａ相ステータ２００とＢ相ステータ３００は同じ構造を有している。Ａ相ステータ２００とＢ相ステータ３００とが背中合わせで結合されてステータ４００が構成されている。ここで、Ａ相ステータ２００のステータ内ヨーク２１０とＢ相ステータ３００のステータ内ヨーク３１０との対向する接触面には、凸部と凹部が設けられており、この凸部と凹部を嵌合させることで、Ａ相ステータ２００とＢ相ステータ３００との位置合わせが行われている。また、この位置合わせが行われた状態において、Ａ相ステータ２００のステータ内ヨーク２１０とＢ相ステータ３００のステータ内ヨーク３１０の対向する接触面は、接着剤により相互に固着されている。そしてＡ相ステータ２００とＢ相ステータ３００はステータ外ヨーク同士の外周部を複数個所溶接で固定している。
【００２３】
ステータ４００の内側には、ロータ５００が回転自在な状態で収められている。ロータ５００は、円筒形状のロータマグネット５０１を有している。ロータマグネット５０１は、周方向に沿ってＳＮＳＮ・・と極性が交互に反転するように着磁された永久磁石である。ロータマグネット５０１は、円柱形状のロータコア５０２の外周に固定されている。ロータコア５０２の軸中心には、スリーブ５０４を介して、回転軸となるシャフト５０３が固定されている。
【００２４】
シャフト５０３は、軸受６０１によりフロントプレート６００に回転自在な状態で保持され、軸受７０１によりエンドプレート７００に回転自在な状態で保持されている。なお、フロントプレート６００は、Ａ相ステータ２００のステータ外ヨークの円環部に固定され、エンドプレート７００は、Ｂ相ステータ３００のステータ外ヨーク３２０の円環部３２２に固定されている。
【００２５】
また、ロータコア５０２は、スペーサ５０５，ホルダー５０６，５０７により、軸方向における位置が調整されている。ホルダー５０６、５０７は、有底筒状のカップ形状を有し、互いに向い合せで組み合わされ、その内側にコイルばね５０８が収められている。コイルばね５０８により、軸受６０１，７０１に予圧が与えられている。
【００２６】
（測定データ）
サンプルとして、極歯３１１，３２３とボビン３３０との接着を行い、ステータヨークとフランジ部３３２，３３３の接着を行わなかった場合の実施形態１のサンプル（図５の構造）、極歯３１１，３２３とボビン３３０との接着を行い、更にステータヨークとフランジ部３３２，３３３の接着を行った場合の実施形態２のサンプル（図６の構造）、極歯３１１，３２３とボビン３３０との接着およびボビン３３０とステータヨークとの接着を行わなかった比較例のサンプル（図７の構造）を作製し、その他はすべて同じ構造で作製した。そして、同一条件で駆動し、その際の騒音を測定した。この測定の結果を図８に示す。また、下記表１に各サンプルの違いをまとめたものを示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
図８から、実施形態１の構造とすることで、比較例に比較して６．８ｄＢもの騒音低減効果が得られることが分かる。また、実施形態２の構造とすると更に実施形態１の構造に比較して２．０ｄＢ（比較例に対して８．８ｄＢ）の騒音低減効果が得られることが分かる。
【００２９】
実験では、ボビンに溝はあるが極歯を接着していない状態（比較例）に比較して、更に極歯を接着した状態のもの（第１の実施形態）で、騒音値が大きく改善されている（図８参照）。これは、ボビン内周面に極歯を収納できる溝が形成されることによって、溝内で極歯が固定されるが、ボビン内周面と極歯外周面にはわずかなクリアランスがあるため、振動の原因となり騒音を招くものと考えられる。よって、極歯を収納する溝を付けただけでは、騒音改善効果は十分ではなく、極歯の外周面をボビンに接着により固定することにより、極歯が振動しなくなり、騒音に対する大きな改善効果が得られたものと推察される。
【００３０】
なお、比較例における内ヨークの同士の背中合わせ面の接着を行わず、単にＡ相ステータ２００の内ヨーク２１０とＢ相ステータ３００の内ヨーク３１０同士を押し付けて接触させただけの構造とした場合、比較例よりも更に騒音が増加することが判明している。
【００３１】
（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。
【符号の説明】
【００３２】
１００…ＰＭ型ステッピングモータ、２００…Ａ相ステータ、２１０…ステータ内ヨーク、３００…Ｂ相ステータ、３１０…ステータ内ヨーク、３１１…極歯、３２０…ステータ外ヨーク、３２１…円筒部、３２２…円環部、３２３…極歯、３３０…ボビン、３３１…円筒部、３３１ａ…窪み、３３１ｂ…窪み、３３２…フランジ部、３３３…フランジ部、３４０…コイル、４００…ステータ、５００…ロータ、５０１…マグネット、５０２…ロータコア、５０３…シャフト、５０４…スリーブ、５０５…スペーサ、５０６…ホルダー、５０７…ホルダー、５０８…コイルばね、６００…フロントプレート、６０１…軸受、７００…エンドプレート、７０１…軸受。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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