(57)【要約】【課題】ワイヤを高度に保護可能なボビンを提供する。【解決手段】ボビン１７は、マグネットワイヤＷの巻線部Ｗ２を保持するボビン本体１９と、引き出し部Ｗ２が接続される外部電極端子２１が固定されたコイル端末処理部２０と、を備える。コイル端末処理部２０は、ボビン本体１９の円筒状部分の側面から略垂直に突出する。カバーリング１８は略鍵穴状に形成され、ボビン本体１９の巻線部Ｗ２を保持する部分と重なるとともに、コイル端末処理部２０と重なる。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを構成するワイヤの巻線部分を保持する円筒部分と、コイル端面を保護するフランジ部分と、を持つ本体部と、
前記ワイヤの巻線部分の外周をカバーするように設けられるカバーリングと、
を備える、ことを特徴とするボビン。
【請求項２】
前記カバーリングは、前記本体部のフランジ部分と同径の円筒状部分を有する、請求項１に記載のボビン。
【請求項３】
前記円筒状部分の軸方向の長さは、前記本体部の軸方向の長さとほぼ同じか、または、これよりもやや短い、ことを特徴とする請求項２に記載のボビン。
【請求項４】
前記カバーリングは、前記円筒状部分を断ち切るスリットを有する、ことを特徴とする請求項２または３に記載のボビン。
【請求項５】
前記カバーリングは、弾性を有する樹脂材料から構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のボビン。
【請求項６】
前記本体部と前記カバーリングとは、互いに係合する位置決め部をそれぞれ備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のボビン。
【請求項７】
さらに、前記コイルの引き出し線を構成する前記ワイヤの引き出し部分が接続される外部電極端子が設けられる端子部を備え、
前記カバーリングは、前記ワイヤの前記巻線部分と前記引き出し部分とをカバーするように設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のボビン。
【請求項８】
前記端子部は、前記本体部から、その軸方向に略垂直に延伸するように設けられ、その先端部には、前記コイルの端部が接続され、外部電極に接続される外部電極端子が設けられ、
前記カバーリングは、前記円筒状部分に設けられ、前記端子部をカバーする端子保護部分と、を備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のボビン。
【請求項９】
前記端子部は、所定の幅で延伸し、
前記端子保護部分の幅は、前記端子部の幅とほぼ同じか、または、これよりも大きい、ことを特徴とする請求項８に記載のボビン。
【請求項１０】
前記端子保護部分の長さは、前記外部電極端子の、前記コイルの端部が接続された部分の長さよりも長い、ことを特徴とする請求項８または９に記載のボビン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータ等のモータに用いられるボビンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＡ機器や自動車の回転部分等に使用されるモータとしてステッピングモータが広く使用されている。ステッピングモータは、デジタル制御などにより指示される電気信号にあわせて一定の角度ずつ回転し、位置決めを行う。このようなステッピングモータとして、ロータ部分に永久磁石を使用した、ＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）型ステッピングモータがある。
【０００３】
ＰＭ型ステッピングモータの製造方法として、特許文献１等に開示されるように、ステータヨーク、コイル等のステータ部を構成する部品を成型用金型内に位置決めして、樹脂モールドにより一体化する方法が知られている。上記公報に開示された方法では、さらに、ロータ部とステータ部の中心軸を高精度に一致させることができ、高いモータ特性が実現される。このように、上記方法は、樹脂モールドによる一体化により、各部品の位置決めが同時に行えることが特長である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−２７４３５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記樹脂モールド工程においては、溶融樹脂を高圧で注入するため、ボビンに巻回されたマグネットワイヤが変形する可能性が高く、マグネットワイヤの被覆材が劣化し、レアショートなどが発生しやすくなるおそれがある。また、モールド樹脂工程の前においても、コイルの取り扱い時に接触等により、マグネットワイヤが損傷しやすくなるおそれがある。
【０００６】
また、ステッピングモータに限らず、コイルを用いる他のモータについても、ボビンに保持されたワイヤ（コイル）の十分な保護が図れないという同じ問題がある。このように、従来のコイルを備えたモータは、コイルが十分に保護されないおそれがあり、モータの十分に高い堅牢性および信頼性が得られないおそれがあった。
【０００７】
上記事情を鑑みて、本発明は、コイルが十分に保護されたボビン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】
上記目的を達成するため、本発明の観点に係るボビンは、
コイルを構成するワイヤの巻線部分を保持する円筒部分と、コイル端面を保持するフランジ部分と、を持つ本体部と、
前記ワイヤの巻線部分の外周をカバーするように設けられるカバーリングと、
を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
上記構成のボビンにおいて、前記カバーリングは、例えば、前記本体部のフランジ部分と同径の円筒状部分を有する。
【００１０】
上記構成のボビンにおいて、前記円筒状部分の軸方向の長さは、例えば、前記本体部の軸方向の長さとほぼ同じか、または、これよりもやや小さい。
【００１１】
上記構成のボビンにおいて、前記カバーリングは、前記円筒状部分を断ち切るスリットを有してもよい。
【００１２】
上記構成のボビンにおいて、前記カバーリングは、例えば、弾性を有する樹脂材料から構成されている。
【００１３】
上記構成のボビンにおいて、前記本体部と前記カバーリングとは、互いに係合する位置決め部をそれぞれ備えてもよい。
【００１４】
上記構成のボビンは、さらに、前記コイルの引き出し線を構成する前記ワイヤの引き出し部分が接続される外部電極端子が設けられる端子部を備えてもよく、前記カバーリングは、前記ワイヤの前記巻線部分と前記引き出し部分とをカバーするように設けられてもよい。
【００１５】
上記構成のボビンにおいて、前記端子部は、前記本体部から、その軸方向に略垂直に延伸するように設けられ、その先端部には、前記コイルの端部が接続され、外部電極に接続される外部端子が設けられてもよく、
前記カバーリングは、前記円筒状部分に設けられ、前記端子部をカバーする端子保護部分と、を備えてもよい。
【００１６】
上記構成のボビンにおいて、前記端子部は、例えば、所定の幅で延伸し、
前記端子保護部分の幅は、例えば、前記端子部とほぼ同じか、または、これよりも大きい。
【００１７】
上記構成のボビンにおいて、前記端子保護部分の長さは、例えば、前記外部電極端子の、前記コイルの端部が接続された部分の長さよりも長い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかるボビンについて、以下図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明に係るボビンを、ＯＡ機器や自動車の回転部分等に使用され、永久磁石を用いるＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）型のステッピングモータに用いた場合を例として説明する。
【００１９】
図１に、本実施の形態に係るステッピングモータ１１の断面構成を示す。
図１に示すように、実施の形態のステッピングモータ１１は、ステータ部１２と、ロータ部１３と、を備える。
【００２０】
ステータ部１２の斜視図を図２に示す。図２に示すように、ステータ部１２は、背中合わせに重ねられた２つのステータサブアセンブリ１４から構成されている。図３の分解図に示すように、ステータサブアセンブリ１４は、外ステータヨーク１５と、内ステータヨーク１６と、ボビン１７と、から構成されている。ボビン１７は、後述する、コイル保護用のカバーリング１８を備える。
【００２１】
外ステータヨーク１５は、ステータサブアセンブリ１４の外周および上面を構成する。外ステータヨーク１５は、軟磁性材の鋼板等からなる、環状の有底円筒状部材から構成される。外ステータヨーク１５の内周縁には、複数の第１の極歯１５ａが板状に形成されている。第１の極歯１５ａは、例えば、切り欠きが形成された鋼板を折り曲げて形成される。
【００２２】
また、外ステータヨーク１５には、後述するカバーリング１８の保護部２２が露出可能な切り欠き部１５ｂが形成されている。
【００２３】
内ステータヨーク１６は、軟磁性材の鋼板等から構成される、外ステータヨーク１５の内周とほぼ同じ径の外周を有する環状板状に形成されている。内ステータヨーク１６は、外ステータヨーク１５の開放部分と嵌合して、ステータサブアセンブリ１４の底面を形成する。
【００２４】
内ステータヨーク１６は、外ステータヨーク１５の内周と同径の内周を有する。内ステータヨーク１６の内周縁には、複数の第２の極歯１６ａが板状に形成されている。第２の極歯１６ａは、例えば、切り欠きが形成された鋼板を折り曲げて形成される。
【００２５】
第１の極歯１５ａと第２の極歯１６ａとは、外ステータヨーク１５と内ステータヨーク１６とが位置決めされて嵌合した状態で、互いにかみ合うように配置される。図４に、外ステータヨーク１５と内ステータヨーク１６とが嵌合した状態の部分図を示す。図４に示すように、例えば、略台形状に形成された第１の極歯１５ａと第２の極歯１６ａとは、外ステータヨーク１５と内ステータヨーク１６とが嵌合した状態で、等間隔で互いにかみ合う。
【００２６】
図３に戻り、内ステータヨーク１６には、後述するボビン１７のコイル端末処理部２０と嵌合可能な切り欠き部１６ｂが形成されている。
【００２７】
ボビン１７は、例えば、プラスチック材料から構成され、ボビン本体１９と、コイル端末処理部２０と、を備える。
ボビン本体１９は、円筒部分１９ａと、上下一対のフランジ部分１９ｂと、から構成されている。ボビン本体１９の円筒部分１９ａの周囲には、マグネットワイヤＷが多重に巻回され、円筒部分１９ａはフランジ部分１９ｂに保持されている。ボビン本体１９に保持されたマグネットワイヤＷの巻線部Ｗ１がコイルを構成する。
【００２８】
コイル端末処理部２０は、例えば、ボビン本体１９のマグネットワイヤＷの端面を保持するフランジ部分１９ｂから、その軸方向に略垂直に延伸するように設けられている。コイル端末処理部２０は、例えば、所定の幅および所定の長さでボビン本体１９の外側に向かって延伸し、略方形の平面形状を有する。
【００２９】
コイル端末処理部２０は、ボビン本体１９の下側のフランジ部分１９ｂの一端から突出する、ある程度の軸方向の高さ（厚さ）を有する。コイル端末処理部２０がボビン本体１９の一端から突出する高さは、内ステータヨーク１６の厚さとほぼ同じに設定されている。従って、ボビン１７と内ステータヨーク１６とを組み合わせたときに、コイル端末処理部２０と内ステータヨーク１６とにより略同一の平面が形成される。また、内ステータヨーク１６の切り欠き部１６ｂは、コイル端末処理部２０の突出部分とほぼ同じ平面形状を有し、コイル端末処理部２０と嵌合する位置決め穴として機能する。
【００３０】
略方形のコイル端末処理部２０は、ボビン本体１９の軸方向に対して略平行な面を有し、この面には導体金属からなる棒状の２本の外部電極端子２１が略垂直に起立するように固定されている。
【００３１】
ボビン本体１９に巻回されたマグネットワイヤＷの両端、すなわち、引き出し部分Ｗ２は、コイル端末処理部２０の一面上を通って外部電極端子２１まで引き出される。ワイヤの両端は、それぞれ、外部電極端子２１に絡げられてはんだ付けされている。
【００３２】
外部電極端子２１は、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）の接続穴等に接続可能に構成されている。外部電極端子２１を介して、マグネットワイヤＷに制御電流が供給され、コイルから磁束が発生する。
【００３３】
カバーリング１８は、プラスチック材料等の弾性材料からなる、所定の幅と厚さとを有する円筒状部材から構成されている。カバーリング１８の内径は、例えば、ボビン本体１９のフランジ部分１９ｂの外径とほぼ同径に形成されている。
【００３４】
カバーリング１８は、円筒状部分を断ち切るスリット１８ａを有する。弾性材料からなるカバーリング１８は、スリット１８ａを開放することにより、ボビン本体１９の側部（マグネットワイヤＷの保持部）に容易に嵌合可能となっている。
【００３５】
カバーリング１８は、例えば、円筒部１９ａの側面（ワイヤ保持部分）とほぼ同じ高さか、あるいは、これよりも少し低い高さを有する。これにより、ボビン本体１９と嵌合したカバーリング１８は、マグネットワイヤＷの巻線部Ｗ１をカバーし、これを保護する。
【００３６】
カバーリング１８には、ボビン位置決め用爪１８ｂが複数、例えば、３つ形成されている。ボビン１７のフランジ部１９ｂには、カバーリング位置決め用切り欠き部１７ａが形成されており、ボビン１７に嵌められたカバーリング１８は、ボビン位置決め用爪１８ｂがカバーリング位置決め用切り欠き部１７ａに嵌合することによって位置決め固定される。なお、位置決め用切り欠き部は両フランジに設けても良いし、カバーリング１８に位置決め用切り欠きを、ボビン本体１９に位置決め用爪を設ける構成としてもよい。
【００３７】
また、カバーリング１８には、円筒状部分の側面から、軸方向に対して略垂直に延伸する保護部２２が設けられている。保護部２２は、ボビン１７にカバーリング１８が取り付けられ、位置決めされた状態で、ボビン１７のコイル端末処理部２０をカバーするように形成されている。
【００３８】
保護部２２は、所定の幅および長さで延伸しており、略方形の平面形状を有する。従って、カバーリング１８は、全体として略鍵穴状の平面形状を有する。保護部２２は、例えば、ボビン１７のコイル端末処理部２０の幅と略同一の幅を有する。これにより、カバーリング１８がボビン１７と嵌合した状態で、保護部２２は平面的に見てコイル端末処理部２０と幅方向で重なる。
【００３９】
図１を参照して、保護部２２は、例えば、カバーリング１８の円筒状部分の幅とほぼ同じ厚さ（高さ）で形成されている。勿論、保護部２２の高さは、コイルから外部電極端子２１まで走るマグネットワイヤＷの引き出し線が通過可能な高さであればよい。
【００４０】
また、保護部２２は、コイル端末処理部２０の突出長さよりも長く形成され、少なくとも、外部電極端子２１の、マグネットワイヤＷのはんだ付け部分と重なる長さを有する。略方形の保護部２２は、その主面に略垂直に２つの脚２２ａ（図３参照）を有し、脚２２ａの間から外部電極端子２１が露出するようになっている。
【００４１】
このように、カバーリング１８は、マグネットワイヤＷの巻線部Ｗ１だけでなく、外部電極端子２１に接続された引き出し部Ｗ２とをカバーするように形成されている。従って、マグネットワイヤＷのほぼ全体がカバーリング１８によって保護され、モールド工程、組み立て工程等におけるマグネットワイヤＷの劣化、損傷は防止される。
【００４２】
外ステータヨーク１５の切り欠き部１５ｂは、ステータサブアセンブリ１４として一体化された状態で、保護部２２が露出するように形成されている。切り欠き部１５ｂは、また、位置決め穴として機能する。
【００４３】
図２に戻り、ステッピングモータ１１のステータ部１２は、上記構成のステータサブアセンブリ１４が、コイル端末処理部２０が隣接するように、互いに背中合わせに配置されて構成される。２つのステータサブアセンブリ１４は、樹脂モールドにより一体化して形成される。
【００４４】
重ねて配置されたステータサブアセンブリ１４の各一面には、図１に示すように、第１および第２のフランジ２３、２４がプロジェクション溶接などの方法で固定されている。第１および第２のフランジ２３、２４は、例えば、ステンレス鋼板を打ち抜いて形成される。
【００４５】
ロータ部１３は、金属製のホルダ２５に嵌挿されるシャフト２６と、第１および第２のフランジ２３、２４にカシメなどにより固定され、シャフト２６を回転自在に保持する軸受２７と、ホルダ２５の外周に配置される磁石２８と、から構成される。磁石２８は、シャフト２６と同軸で、かつ、ステータ部１２の第１および第２の極歯１５ａ、１６ａと微少間隔離間して同軸で対向するように固定されている。磁石２８の固定は、インサート成型あるいは嵌合接着によって行われる。
【００４６】
磁石２８の表面は、その周方向に沿って所定の間隔でＳまたはＮの極性で交互に着磁されている。ステータ部１２のコイル（巻線部Ｗ１）に、所定電圧のパルス状の駆動電圧が印加されると、例えば、第１の極歯１５ａは、例えば、Ｓ極に磁化される。これにより、マグネットの表面のＮ極部分は第１の極歯１５ａに引き寄せられ、所定角度、例えば、Ｎ極部分が第１の極歯１５ａと重なる程度、ロータ部１３は回転する。
【００４７】
次いで、先ほどとは反対極性のパルス状の駆動電圧がコイルに印加されると、第１の極歯１５ａは、今度はＮ極に磁化される。これにより、マグネットの表面のＳ極部分は第１の極歯１５ａに引き寄せられ、所定角度、例えば、Ｓ極部分が第１の極歯１５ａと重なる程度、ロータ部１３は回転する。
このように、コイルに極性の異なるパルス電圧を交互に印加することにより、ロータ部１３は回転駆動される。
【００４８】
以下、上記構成のステッピングモータ１１の組み立て方法を説明する。
まず、シャフト２６をホルダ２５に嵌挿させ、次いで、ホルダ２５の周囲に磁石２８を固定する。これにより、ロータ部１３が形成される。
【００４９】
ロータ部１３を上記のように形成する一方で、ステータ部１２を形成する。まず、マグネットワイヤＷを巻回させたボビン１７を用意する。ここで、マグネットワイヤＷの太さ、巻数、長さ等は、ステッピングモータ１１の用途に応じて任意に決定される。
【００５０】
次いで、用意したボビン１７（ボビン本体１９とコイル端末処理部２０）にカバーリング１８を取り付ける。すなわち、スリット１８ａを開いてカバーリング１８をボビン１７の側部（マグネットワイヤＷの保持部分）に嵌め込む。ここで、ボビン１７のカバーリング用切り欠き部１７ａと、カバーリング１８のボビン用位置合わせ爪１８ｂと、によって、ボビン１７とカバーリング１８とは所定の相対位置で固定される。このとき、カバーリング１８の保護部２２は、ボビン１７のコイル端末処理部２０と重なる位置で固定される。
【００５１】
次いで、内ステータヨーク１６と、カバーリング１８で被覆されたボビン１７と、外ステータヨーク１５と、を嵌合し、ステータサブアセンブリ１４を組み立てる。このとき、ボビン１７のコイル端末処理部２０と、外ステータヨーク１５の切り欠き部１５ｂと、内ステータヨーク１６の切り欠き部１６ｂと、がそれぞれ重なることにより位置決めされる。
【００５２】
さらに、上述のように組み立てた２つのステータサブアセンブリ１４を、図示しない金型で挟持してモールド成型する。これにより、一体化したステータ部１２が得られる。
【００５３】
ここで、ステータ部１２内の空間を樹脂が流れるが、略鍵穴状のカバーリング１８によって、マグネットワイヤＷは、そのほぼ全体が保護されている。このため、モールド工程を行っても、成形圧力によるマグネットワイヤＷの劣化は、実質的に防止される。また、組み立て工程においても、他の部品との接触などによるマグネットワイヤＷの損傷は避けられる。よって、製造工程の信頼性の向上が図られる。
【００５４】
続いて、上述のようにして形成したステータ部１２の一面に、軸受２７が固定された第２のフランジ２４を溶接等により固定する。次いで、シャフト２６の一端が軸受２７を貫通するように、ロータ部１３を環状のステータ部１２の内側に収容する。次いで、軸受２７が固定された第１のフランジ２３を、シャフト２６の他端が軸受２７を貫通するように配置し、この状態でステータ部１２の他面と第１のフランジ２３とを溶接等により固定する。以上で、本実施の形態のステッピングモータ１１が完成する。ステッピングモータ１１は、ＦＰＣ等に接続され、駆動される。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態では、ボビン１７のコイル端末処理部２０と重なる保護部２２を備えたカバーリング１８をボビン１７に取り付けている。カバーリング１８により、マグネットワイヤＷの巻線部Ｗ１（コイル形成部）だけでなく、外部接続用の外部電極端子２１に接続される引き出し部分（コイル引き出し線）Ｗ２も、その露出が制限され、保護される。従って、モールド工程等におけるマグネットワイヤＷの劣化、損傷は防止され、ステッピングモータ１１の堅牢性と信頼性の向上が図れる。
【００５６】
また、上記カバーリング１８は、スリット１８ａを有する弾性部材から構成され、ボビン１７に容易に取り付けることができる。このため、作業性を低下させることなく、製造品質を向上させることができる。
【００５７】
さらにまた、コイル端末処理部２０をカバーリング１８の保護部２２で覆うことによって、外ステータヨーク１５と外部電極端子２１との絶縁を確実に保つことができ、取り扱いによるマグネットワイヤの断線防止が図れ、ステッピングモータ１１の信頼性の一層の向上が図られる。
【００５８】
本発明は、上記実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。
【００５９】
上記実施の形態では、カバーリング１８は、コイル端末処理部２０を保護するための保護部２２を備える構成とした。保護部２２を設けない、図５に示すような形状であってもよい。
【００６０】
上記実施の形態では、ＰＭ型ステッピングモータを例として説明した。しかし、本発明は、他のステッピングモータ、あるいは、スピンドルモータ、サーボモータ等のワイヤが巻回されるボビンを用いるいかなるモータにも適用することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルが十分に保護されたボビンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るステッピングモータの断面を示す図である。
【図２】図１に示すステータ部の斜視図である。
【図３】図２に示すステータサブアセンブリの分解図である。
【図４】外ステータヨークと内ステータヨークとがかみ合った状態を示す部分図である。
【図５】本実施の形態のカバーリングの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１１　ステッピングモータ
１２　ステータ部
１３　ロータ部
１４　ステータサブアセンブリ
１５　外ステータヨーク
１６　内ステータヨーク
１７　ボビン
１８　カバーリング
１８ａ　スリット
１９　ボビン本体
２０　コイル端末処理部
２１　外部電極端子
２２　保護部
２３、２４　第１および第２のフランジ
２５　ホルダ
２６　シャフト
２７　軸受
２８　磁石
【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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