(57)【要約】【課題】ステッピングモータにおいて、省スペース化を達成し、密閉構造とし、かつ、組立性を向上させる。【解決手段】コネクタ１０を装備した円筒状のケース２内にモータ固定子３およびレゾルバ固定子４を設け、シャフト５にモータ回転子６およびレゾルバ回転子７を固定し、ケース２の両端部にフロントフランジ８およびリヤカバー９を取付けてケース２を密閉する。モータ固定子３の内周部を基準として、フロントフランジ８の支持部３５およびブッシュ２５によって、ボールベアリング２８，２９およびレゾルバ固定子４を位置決めして、モータ固定子３とモータ回転子６およびレゾルバ固定子４とレゾルバ回転子７の位置決め精度を高める。コネクタ１０を装備したケース２内にレゾルバを配置したので、省スペース化を達成することができる。ケース２は、両端部から内部にアクセス可能であり、組立性に優れる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケース内の一端側にモータ固定子を設け、他端側にセンサ固定子を設け、前記モータ固定子および前記センサ固定子にそれぞれ対向するモータ回転子およびセンサ回転子を前記ケースに対して回転可能に支持されるシャフトに固定し、前記ケースの両端部に蓋部材を装着したことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記蓋部材の一方に、前記モータ固定子の内周部に嵌合する内インロー部を設け、前記モータ固定子と前記センサ固定子との間に、これらの内周部に嵌合する内インロー部材を設け、前記インロー部および前記内インロー部材によって前記シャフトの軸受を支持す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】
前記ケースと蓋部材との間にシール手段を設けた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】
前記モータ固定子またはセンサ固定子の少なくとも一方に接続されるコネクタを前記ケースの側面部に一体的に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車のエンジン制御等に用いられるステッピングモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは、パルス信号に基づいてドライバからの入力に応じて、各パルス毎に一定の角度で回転するので、別途、レゾルバ等の回転位置センサを設けることなく、高精度の回転位置制御を行うことができる。
【０００３】
しかしながら、例えば、自動車のエンジンの冷却水、吸排気等の制御を行うための車載用のステッピングモータでは、必要な精度を確保することはもちろん、走行中の振動等の過酷な環境の下で、あらゆる状況において車両の機能を維持することが要求されるため、脱調等による制御不能の状態を確実に防止する必要がある。
【０００４】
そこで、従来、かかる車載用のステッピングモータにおいては、別途、レゾルバ等の回転位置センサを設けて、シャフトの実際の回転位置を監視して、適宜、フィードバック制御を行うようにすることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の低エミッション化、省燃費化の更なる要請によって、エンジン制御装置等の車載機器は、ますます複雑、高度化しており、車載スペース上の制約も大きくなってきている。このため、車載用のステッピングモータに対して、別途、レゾルバ等の回転位置センサを設けることは、省スペース化の要請上、問題となる。
【０００６】
さらに、自動車のエンジンルーム内で使用される車載機器は、高温、低温、粉塵、水分、油分にさらされる過酷な環境に耐える必要があり、また、一方では、製造コストの低減をも要求されている。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、省スペース化を達成し、組立性に優れ、かつ、車載に適したステッピングモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るステッピングモータは、円筒状のケース内の一端側にモータ固定子を設け、他端側にセンサ固定子を設け、前記モータ固定子および前記センサ固定子にそれぞれ対向するモータ回転子およびセンサ回転子を前記ケースに対して回転可能に支持されるシャフトに固定し、前記ケースの両端部に蓋部材を装着したことを特徴とする。
このように構成したことにより、センサ固定子およびセンサ回転子からなる回転センサをケースに内蔵して、省スペース化を図り、ケースの両端部の蓋部材によって、ケース内部へのアクセスを容易にする。
請求項２の発明に係るステッピングモータは、上記請求項１の構成において、
前記蓋部材の一方に、前記モータ固定子の内周部に嵌合する内インロー部を設け、前記モータ固定子と前記センサ固定子との間に、これらの内周部に嵌合する内インロー部材を設け、前記インロー部および前記内インロー部材によって前記シャフトの軸受を支持することを特徴とする。
このように構成したことにより、蓋部材の内インロー部および内インロー部材によって、モータ固定子の内周部を基準として、シャフトに固定されたモータ回転子およびセンサ回転子、さらに、センサ固定子が位置決めされる。
請求項３の発明に係るステッピングモータは、上記請求項１または２の構成において、前記ケースと蓋部材との間にシール手段を設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、シール手段によって、ケース内が密閉される。
また、請求項４の発明に係るステッピングモータは、上記請求項１ないし３の構成において、前記モータ固定子またはセンサ固定子の少なくとも一方に接続されるコネクタを前記ケースの側面部に一体的に設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、コネクタをケースに一体化して省スペース化を図る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るステッピングモータ１は、円筒状のケース２内に、その一端側に固定されたモータ固定子３と、他端側に固定されたレゾルバ固定子４（センサ固定子）と、これらにそれぞれ対向するようにシャフト５に固定されたモータ回転子６およびレゾルバ回転子７（センサ回転子）とを収容し、ケース２の両端部に、フロントフランジ８（蓋部材）およびリヤカバー９（蓋部材）を取付けてシャフト５の一端部を外部に突出させ、ケース２の側面部にコネクタ１０を取付けてケース２の内部を密閉した構造となっている。
【００１０】
円筒状のケース２には、一端側の側面部に、コネクタ１０を取付けるための切欠部１１が形成されている。また、ケース２の両端部には、それぞれフロントフランジ８およびリヤカバー９を取付けるための爪部１２，１３が円周方向に沿って複数箇所に設けられている。
【００１１】
モータ固定子３は、磁性体からなる薄板を積層して円筒状に形成したステータコア１４を含み、ステータコア１４の内周部には、所定数の磁極が放射状に配置されており、さらに各磁極の先端部には、円周方向に沿って所定数の小歯が所定のピッチで形成されている。ステータコア１４には、合成樹脂等の絶縁体からなるコイルボビン１５，１６が装着され、各磁極にコイルボビン１５，１６を介してコイル１７が巻線されている。各磁極に巻線されたコイル１７は、一方のコイルボビン１５の突出部１８において、コネクタ１０に設けられた対応するコネクタピン１９に励磁相毎に接続されている。
【００１２】
モータ固定子３は、ケース２の一端側に嵌合されて、ケース２の内周面に形成された段部２０に当接して固定され、また、ケース２の内周面に掲載された凸部２Ａによって回り止めがなされている。
【００１３】
レゾルバ固定子４は、モータ固定子３と同様、磁極および小歯を有する積層構造のステータコア２１に、ボビン２２を介してコイル２３が巻線された構造となっている。レゾルバ固定子４は、ケース２の他端側に嵌合されて、ケース２の内周面に形成された段部２４に当接して固定され、適当な回り止めがなされている。なお、レゾルバ固定子４のコイル２３の巻線は、例えば、ケース２の側面またはリアカバー９を貫通するコネクタ、端子、リード線等（図示せず）を介して、外部の検出回路に結線することができ、また、コネクタ１０にコイル２３に接続するコネクタピンを追加するようにしてもよい。
【００１４】
モータ固定子３のステータコア１４とレゾルバ固定子４のステータコア２１との間には、円筒状のブッシュ２５（内インロー部材）が介装されており、ブッシュ２５の両端の外周縁部に形成された段部２６，２７に、それぞれステータコア１４，２１の端部および内周部が当接してモータ固定子３とレゾルバ固定子４とが互いに軸方向および径方向に位置決めされている。
【００１５】
モータ回転子６は、積層された磁性体からなる２つのロータコア３０，３１及びこれらの間に挟まれたリング状のマグネット３２からなり、フロントフランジ８に嵌合されたボールベアリング２８（軸受）およびブッシュ２５に嵌合されたボールベアリング２９（軸受）に支持されたシャフト５に圧入されて固定されている。ロータコア３０，３１の外周部には、モータ固定子３の磁極の小歯に対向するこれと同ピッチの小歯が形成されており、２つのロータコア３０，３１の小歯は、互いに１／２ピッチずらして配置されている。ステータコア１４とロータコア３０，３１とのギャップは、４０〜５０μｍ程度となっている。
【００１６】
レゾルバ回転子７は、モータ回転子６のロータコア３０と同様、磁性体であるロータコア３３からなり、シャフト５に圧入されて固定されている。レゾルバのステータコア２１とロータコア３３とのギャップは、１００〜１５０μｍ程度となっている。
【００１７】
フロントフランジ８は、ケース２の一端部に嵌合され、爪部１２をかしめることによってケース２に固定されている。ケース２とフロントフランジ８との間は、Ｏリング３４（シール手段）によってシールされている。フロントフランジ８の内側中央部には、円筒状の支持部３５（内インロー部）が突出され、支持部３５内に一方のボールベアリング２８が嵌合されている。他方のボールベアリング２９とブッシュ２５との間には、スプリングシム３７が設けられており、スプリングシム３７によって、これらのボールベアリング２８，２９が予圧されている。支持部３５の先端外周縁部に形成された段部３６に、ステータコア１４の端部及び内周部が当接して、モータ固定子３が軸方向及び径方向に位置決めされてケース２に固定されている。
【００１８】
リヤカバー９は、ケース２の他端部に嵌合され、爪部１３をかしめることによってケース２に固定されている。ケース２とリヤカバー９との間は、Ｏリング３８（シール手段）によってシールされている。リヤカバー９の端部がステータコア２１に当接して、レゾルバ固定子４がケース２に固定されている。
【００１９】
コネクタ１０は、防水型コネクタであり、ケース２の側面の切欠部１１に気密的に嵌合され、爪部１２によってケース２に取付けられたフロントフランジ８に係合して固定されている。
【００２０】
なお、フロントフランジ８とシャフト５との間には、ステッピングモータ１が装着される装置（図示せず）によってシールされることを想定して、シール手段が設けられていないが、別途、Ｏリング等のシール手段を設けるようにしてもよい。
【００２１】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
車載のワイヤリングハーネス等の配線側コネクタ（図示せず）をコネクタ１０に接続して、コネクタピン１９を介してモータ固定子３のコイル１７に通電する。そして、モータ固定子３の磁極を励磁し、ドライバによって励磁相を順次切換えることにより、モータ回転子６すなわちシャフト５を小歯のステップで回転させることができる。このとき、シャフト５と共にレゾルバ回転子７が回転することにより、レゾルバ固定子４のコイル２３の出力巻線に電圧変化が生じる。この電圧変化を外部の検出回路（図示せず）よって検出することにより、シャフト５の回転位置を検出することができる。これにより、ステッピングモータ１のシャフト５の実際の回転位置を監視して、適宜、フィードバック制御を行うことができる。
【００２２】
レゾルバ固定子及びレゾルバ回転子からなるレゾルバ（回転位置センサ）をケース２に内蔵し、コネクタ１０をケース２に一体的に取付け、フロントフランジ８及びリヤカバー９によってケース２を密閉したことにより、取付スペースを大幅に削減することができ、また、粉塵、油分、水分等の異物の侵入を確実に防止することができる。
【００２３】
モータ固定子３のステータコア１４の内周部を基準として、ボールベアリング２８を嵌合するフロントフランジ８の支持部３５と、ボールベアリング２９を嵌合するブッシュ２５とを径方向に位置決めするので、これらの同心度を高めることができ、モータ固定子３とモータ回転子６とのギャップを充分小さくすることができ、ステッピングモータ１のトルクを大きくすることで小型化（省スペース化）を達成することができる。また、レゾルバ回転子３３のシャフト５をベアリング２９によって支持し、ベアリング２９を嵌合するブッシュ２５によって、レゾルバ固定子４のステータコア２１がその内周部を基準として径方向に位置決めされるので、レゾルバ固定子４とレゾルバ回転子７の同心度を高めることができ、検出精度を高めることができる。
【００２４】
次に、ステッピングモータ１の組立手順の一例について説明する。
コイル１７の巻線とコネクタピン１９とが結線されたモータ固定子にコネクタ１０を取付ける。ケース２の切欠部にコネクタ１０を合わせ、モータ固定子３を嵌合する。ケース２の一端部に、ベアリング２８をセットしたフロントフランジ８を取付けて、爪部１２をかしめて固定する。モータロータ６を取付けたシャフト５をケース２の他端側からモータ固定子３内に挿入する。スプリングシム３７およびボールベアリング２９をセットしたブッシュ２５をケース２の他端側から挿入して、モータ固定子３のステータコア１４に当接させる。ケース２の他端側からレゾルバ固定子４を挿入し、ステータコア２をブッシュ２５に当接させる。レゾルバ固定子４のコイル２３の巻線をコネクタ、端子等（図示せず）に適宜結線する。シャフト５にレゾルバ回転子７を圧入する。ケース２の他端部に、リヤカバー９を嵌合して爪部１３のかしめて固定する。このようにして、ステッピングモータを容易に組立てることができる。
【００２５】
ケース２の両端部にフロントフランジ８およびリヤカバー９を取付けるようにしたことにより、両端部からケース２の内部に容易にアクセスすることができ、モータ固定子３、モータ回転子６、レゾルバ固定子４、レゾルバ回転子３３等のケース２内に収容される部品をケース２の両端側から適宜組付けることができるので、組立の自由度が高く、組立性に優れる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、回転センサとして、レゾルバを用いたものについて説明しているが、本発明はこれに限らず、エンコーダ、電磁式回転センサ等、固定子および回転子を有するものであれば、他の形式の回転センサも同様に用いることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係るステッピングモータによれば、センサ固定子およびセンサ回転子からなる回転センサをケースに内蔵して、省スペース化を図ることができる。また、ケースの両端部の蓋部材によって、ケース内部へのアクセスを容易にすることができ、組立性を向上させることができる。
請求項２の発明に係るステッピングモータによれば、蓋部材の内インロー部および内インロー部材によって、モータ固定子の内周部を基準として、シャフトに固定されたモータ回転子およびセンサ回転子、さらに、センサ固定子が位置決めされるので、モータ固定子とモータ回転子およびセンサ固定子とセンサ回転子の位置決め精度を高めることができ、これらのギャップを小さくして、モータのトルクを大きくすることで小型化（省スペース化）および同心度を高めることによりセンサの検出精度を高めることができる。
請求項３の発明に係るステッピングモータによれば、シール手段によって、ケース内を密閉することができ、異物の侵入を確実に防止することができる。
また、請求項４の発明に係るステッピングモータによれば、コネクタをケースに一体化して省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るステッピングモータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
１　ステッピングモータ
２　ケース
３　モータ固定子
４　レゾルバ固定子（センサ固定子）
５　シャフト
６　モータ回転子
７　レゾルバ回転子（センサ回転子）
８　フロントフランジ（蓋部材）
９　リヤカバー（蓋部材）
１０　コネクタ
２５　ブッシュ（内インロー部材）
２８，２９　ボールベアリング（軸受）
３５　支持部（内インロー部）
３４，３８　　Ｏリング（シール手段）
【図１】
2004015889.tif 000003