(57)【要約】【課題】  各相のヨーク板を一体化する構成を採り、組み付け完了後における連結部の切断加工がいらず、部品点数を少なくできて組み立て性が良好であり、磁気回路の効率を高く保つことができ、ヨーク板が極めて小さい超小型モータに好ましく適用できるステッピングモータを提供すること【解決手段】  Ａ相，Ｂ相のヨーク部を有する上ヨーク板３，下ヨーク板４を向き合わせて中央の開口にロータ１を配置し、両側にコイル２，２を挟み合わせて中央の開口縁の極歯３０（４０）を上下で噛み合う状態にする。上下のヨーク板３，４は帯板形状で一方がＡ相のヨーク部３１（４１）、他方がＢ相のヨーク部３２（４２）になり、Ａ相，Ｂ相は互いの向き合い縁の両端部を延長した連結部３３，３４（４３，４４）により一体になる。これらの連結部は断面積Ａｃを小さく設定して磁束の他相側への回り込みを抑える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多極に着磁した永久磁石によるロータを有し、Ａ相，Ｂ相のステータを前記ロータの両側に張り出させて配置するステッピングモータであって、
前記ステータは、前記ロータ軸に沿う向きにコイルを有し、
前記ロータに対面する櫛歯状の極歯を有する上ヨーク板および下ヨーク板を前記コイルの両端に挟み合わせて前記極歯を上下で噛み合う状態とし、
前記Ａ相ステータと前記Ｂ相ステータとは上下のヨーク板それぞれについて互いの向き合い縁の端部を延長した連結部により一体に形成することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記連結部は、前記ロータを間にして対向する２ヶ所について隣り合う極歯の間隔が広い側だけに形成し、
前記ヨーク板における磁束に向き合う断面に関して、当該連結部における最小の断面積Ａｃと、前記極歯根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．６
に設定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】
前記連結部は、前記ロータを間にして対向する２ヶ所について隣り合う極歯の間隔が狭い側だけに形成し、前記ヨーク板における磁束に向き合う断面に関して、当該連結部における最小の断面積Ａｃと、前記極歯根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．５
に設定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４】
前記連結部は前記ロータを間にして対向する２ヶ所について両所に形成し、前記ヨーク板における磁束に向き合う断面に関して、それら各連結部における最小の断面積Ａｃと、前記極歯根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．４
にそれぞれ設定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５】
前記連結部は磁気特性を劣化させた部位あるいは磁性の低い部位であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記連結部は、当該ヨーク板に対する熱処理の後に歪み加工を行うことで磁気特性を調整することを特徴とする請求項５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、ロータの両側にステータを張り出す構成のステッピングモータに関するもので、より具体的には、上ヨーク板および下ヨーク板をコイルの両端に挟み合わせてそれらヨーク板の極歯を上下で噛み合う状態にするステータの構成の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばスチルビデオカメラ，ビデオカメラおよびその交換レンズ，カメラのシャッター，絞り装置およびフォーカスレンズ，ズームレンズなどを駆動させるためのステッピングモータの一例として、特許文献１に開示された扁平のクローポール式のステッピングモータがある。
【０００３】
この特許文献１に開示されたステッピングモータは、薄厚，小型化を図るためにロータの両側にステータを配置し、各相のステータは、上ヨーク板および下ヨーク板をコイルの両端に挟み合わせてそれらヨーク板の極歯を上下で噛み合う状態にする構成をとっている。そして、上下のヨーク板は、ロータの両側で各相について分離させるのではなく、それぞれ連結部を介して一体に形成し、組み付けが完了した後に各連結部を切断して除去するようになっている。このため、部品点数を少なくでき、ロータの両側に張り出す各相のヨーク板が上下でそれぞれ一体であるので、位置ズレを防止でき、各相ステータを正しく位置決めできて組み立て性がよい。また、組み付けが完了した後に各連結部を切断するので各相のステータは分離し、磁束が連結部を介して他相側へ回り込むことによる損失を防止でき、磁気回路の効率を高く保ち得るメリットがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９４２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、係る従来のステッピングモータでは以下に示す問題がある。すなわち、連結部を切断することにより当該部分に歪みが起きてしまう。係る歪みは、ヨーク板が極めて小さい超小型モータでは影響が大きくなるばかりでなく、切断時の圧力により、正しく位置決めして組み立てたものでも部材間の相対位置関係の狂いが生じ、不良を招くおそれがある。
【０００６】
また、連結部を切断するに際し、受け治具を裏側に当てて切り刃により押し切るようにすれば切断による歪みを少なく抑え得ることができる。しかしながら、超小型モータの場合は受け治具をあてがうスペースを確保できないので、組み付け完了後における切断加工が難しい。さらに、ヨーク板は表面にメッキしてあることから、連結部を切断することで部材断面が露出してしまい、さびの発生など品質の劣化が問題になる。
【０００７】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、各相のヨーク板を一体化する構成を採り、組み付け完了後における連結部の切断加工がいらず、部品点数を少なくできて組み立て性が良好であり、さらに、磁気回路の効率を高く保つことができ、ヨーク板が極めて小さい超小型モータにも適用できるステッピングモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係るステッピングモータは、多極に着磁した永久磁石によるロータを有し、Ａ相，Ｂ相の少なくとも２つのステータを前記ロータの両側に張り出させて配置するステッピングモータであって、前記ステータは、前記ロータ軸に沿う向きにコイルを有し、前記ロータに断面する極歯を有する上ヨーク板および下ヨーク板を前記コイルの両端に挟み合わせて前記極歯を上下で噛み合う状態とし、前記Ａ相ステータと前記Ｂ相ステータとは上下のヨーク板それぞれについて互いの向き合い縁の端部を延長した連結部により一体に形成する。
【０００９】
また、前記連結部は前記ロータを間にして対向する２ヶ所について隣り合う極歯の間隔が広い側だけに形成し、前記ヨーク板における磁束に向き合う断面に関して、当該連結部における最小の断面積Ａｃと、前記極歯根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．６
に設定する。
【００１０】
また、前記連結部は前記ロータを間にして対向する２ヶ所について隣り合う極歯の間隔が狭い側だけに形成し、前記ヨーク板における磁束に向き合う断面に関して、当該連結部における最小の断面積Ａｃと、前記極歯根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．５
に設定する。
【００１１】
また、前記連結部は前記ロータを間にして対向する２ヶ所について両所に形成し、前記ヨーク板における磁束に向き合う断面に関して、それら各連結部における最小の断面積Ａｃと、前記極歯根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．４
にそれぞれ設定する。
【００１２】
また、前記連結部は磁気特性を劣化させた部位あるいは磁性の低い部位にすることができる。また、前記連結部は、当該ヨーク板に対する熱処理の後に歪み加工を行うことで磁気特性を調整することもできる。
【００１３】
係る構成にすることにより本発明では、各相のヨーク板が一体になるので、部品点数を少なくでき、組み立ての工数を減らすことができる。そして、各相ステータを正しく位置決めできて組み立て性がよく、生産性を向上できる。しかしその一方、ヨーク板では磁束が連結部を介して他相側へ回り込んで通り、そのことによる損失があって磁気回路の効率が低下する不利がある。この損失は連結部の断面積を小さく設定することで低く抑えることができる。
【００１４】
すなわち、Ａｃ／Ａｔについて上記した設定を採ることではトルク減少率が１０％以下になることを確認してあり、動トルクにおいては摩擦，熱の影響が大きいので、トルク減少率が１０％以下であれば誤差に含まれてしまい、トルク減少の影響は無視できる程に小さくなる。
【００１５】
また、連結部にあっては、ロータを間にした一方の１ヶ所にだけ設けることでは磁気回路の損失を低減する面で有利性があり、ロータを間にした両方の２ヶ所に設けることでは剛性を高くでき、ヨーク板の歪みを防いで位置決めの精度を向上できる。
【００１６】
また、連結部について、当該ヨーク板に対する熱処理の後に歪み加工を行うことでは、当該部位を磁気特性を劣化させた部位あるいは磁性の低い部位にすることができ、連結部の磁気抵抗が大きくなることから、磁束が連結部を介して他相側へ回り込むことを十分に抑止でき、磁気回路の効率を高く保ち得る。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明に係るステッピングモータでは、ヨーク板がＡ相，Ｂ相について一体になるので、組み付け完了後における連結部の切断加工がいらない。このため、部品点数を少なくできて組み立て性が良好であり、連結部の断面積を小さく設定することで磁気回路の効率を高く保つことができ、その結果、ヨーク板が極めて小さい超小型モータに好ましく適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示している。本実施の形態において、ステッピングモータは、多極に着磁した永久磁石によるロータ１を有し、Ａ相，Ｂ相の２つのステータＳ１，Ｓ２をロータ１の両側に張り出させて配置する構成をとる。そして、各ステータＳ１，Ｓ２は、ロータ１の軸に沿う向きにコイル２を有し、ロータ１に対面する櫛歯状の極歯（３０，４０）を有する上ヨーク板３および下ヨーク板４をコイル２の両端に挟み合わせて極歯（３０，４０）を上下で噛み合う状態とし、いわゆるクローポール式のステッピングモータになっている。
【００１９】
上ヨーク板３，下ヨーク板４は形状，構成が同一であり、図２に示すように、同じものを上下に向き合わせに組み付ける構成になっている。つまり、ヨーク板３（４）は、略円弧形状に湾曲した帯板形状で中央の開口縁に極歯３０（４０）の並び列を有し、中央の開口から見て一方がＡ相側のヨーク部３１（４１）、他方がＢ相側のヨーク部３２（４２）になり、Ａ相，Ｂ相は互いの向き合い縁の両端部を延長した連結部３３，３４（４３，４４）により一体になっている。
【００２０】
したがって、上下のヨーク板３，４を向き合わせて、中央の開口にはロータ１を配置すると共に、Ａ相，Ｂ相について両側にコイル２，２を配置して組み付けることでロータ１の外周でそれら極歯３０，４０が噛み合って磁極（誘導子）をなすクローポール式となり、２つのステータＳ１，Ｓ２がロータ軸１０の両側に張り出る扁平形状のステッピングモータとなる。ロータ１の軸１０は図示しない軸受けに嵌め合わせて支持する構成であり、ステータＳ１，Ｓ２はその軸受けと相対位置を保つ支持部に取り付けることになる。さらに、コイル２の軸部には、鉄心２ａが挿入配置されている。
【００２１】
Ａ相側のヨーク部３１（４１）とＢ相側のヨーク部３２（４２）は、ロータ１を間にして向き合うので、連結部はロータ１を囲う２ヶ所に設定でき、ここではそれら２ヶ所について連結部３３，３４（４３，４４）を形成する構成を採る。そして、上下のヨーク板３，４における磁束に向き合う断面に関して、それら各連結部３３，３４（４３，４４）における最小の断面積Ａｃと、極歯３０（４０）の根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．４
にそれぞれ設定する。
【００２２】
ヨーク板３，４は、Ａ相側のヨーク部３１（４１）とＢ相側のヨーク部３２（４２）とが連結部３３，３４（４３，４４）により一体化しているので、磁束がそれら連結部３３，３４（４３，４４）を介して他相側へ回り込んで通り、そのことによる損失があって磁気回路の効率が低下する。この損失は、連結部３３，３４（４３，４４）の断面積Ａｃを小さく設定することで低く抑えることができ、誘導子側との断面積の比率（Ａｃ／Ａｔ）に関してトルク減少率が図３に示すような特性であることを確認している。すなわち、Ａｃ／Ａｔについて上記した設定を採ることではトルク減少率が１０％以下になり、動トルクにおいては摩擦，熱の影響が大きいので、トルク減少率が１０％以下であれば誤差に含まれてしまい、トルク減少の影響は無視できる程に小さくなる。
【００２３】
そこで、連結部３３，３４（４３，４４）は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁束に向き合う断面に関して断面積の小さい部位を設けて形成する。つまり、ヨーク板３，４の連結部３３，３４（４３，４４）は、図４（ａ）に示すように、プレス加工または引張加工によって薄厚部位５を設けたり、図４（ｂ）に示すように、一部を切欠く加工により薄厚部位５を設けたり、図４（ｃ）に示すように、半抜き加工を施して凹凸を設けて磁束に向き合う断面部位６を小さくするなど、適宜な加工を施すことにより、磁束に向き合う断面に関して断面積の小さい部位を有する構成にする。
【００２４】
また、連結部３３，３４（４３，４４）は、図５（ａ），（ｂ）に示すように形成することもできる。つまり、図５（ａ）に示すように当該部分の幅を狭く形成したり、図５（ｂ）に示すように当該部分に貫通孔７を設けることでもよく、磁束に向き合う断面に関して断面積を適宜に小さくできればよい。
【００２５】
さらに、連結部３３，３４（４３，４４）は、磁気特性を劣化させた部位、あるいは磁性の低い部位としてもよく、磁気抵抗が高くなることから磁気飽和を起こし、当該部位を仮想的には空気程度の透磁率として取り扱い得る。磁気特性の劣化あるいは磁性の低い部位とするには、上下のヨーク板３，４に対する熱処理（アニール処理）の後に歪み加工を行うことで磁気特性を調整することができる。歪み加工は、前述した図４（ａ）〜（ｃ）に示す各加工を行うことで良い。これにより、各相の連結部３３，３４（４３，４４）には残留応力が残り、磁気特性が劣化する。
【００２６】
このように、ヨーク板３，４がＡ相，Ｂ相について一体になるので、部品点数を少なくでき、組み立ての工数を減らすことができる。そして、各相ステータＳ１，Ｓ２を正しく位置決めできて組み立て性がよく、生産性を向上できる。また、連結部３３，３４（４３，４４）は、ロータ１を間にした両方の２ヶ所に設けるので剛性を高くでき、ヨーク板３，４の歪みを防いで位置決めの精度を向上できる。
【００２７】
また、連結部３３，３４（４３，４４）について、当該ヨーク板３，４に対する熱処理の後に歪み加工を行うので、当該部位を磁気特性を劣化させた部位あるいは磁性の低い部位にすることができ、連結部３３，３４（４３，４４）の磁気抵抗が大きくなることから、磁束が連結部３３，３４（４３，４４）を介して他相側へ回り込むことを十分に抑止でき、磁気回路の効率を高く保ち得る。
【００２８】
また、Ａ相，Ｂ相について一体化したヨーク板３，４は、上下で同形状のものなので同一部品を２つ使用すればよく、コストを低減できて生産性を向上することができる。すなわち、ヨーク板３，４がＡ相，Ｂ相について一体になるので、組み付け完了後における連結部の切断加工がいらず、組み立て性が良好であり、連結部３３，３４（４３，４４）の断面積Ａｃを小さく設定することで磁気回路の効率を高く保つことができ、その結果、ヨーク板が極めて小さい超小型モータに好ましく適用することができる。
【００２９】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態では、上下のヨーク板３，４について連結部は、Ａ相，Ｂ相の向き合い縁の端部の一方だけに形成して他方は切除する構成を採る。また、前述した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
つまり、上下のヨーク板３，４は、前述したように略円弧状に湾曲させてあり、中央の開口縁では各相で極歯３０（４０）の位置関係を調整してあることから、２つの連結部３３，３４（４３，４４）は、隣り合う極歯３０（４０）の間隔が狭い側ｄ３と広い側ｄ４との２つになり、ここでは広い側ｄ４に連結部３４（４４）を設けて狭い側ｄ３では切除した構成にする。そして、上下のヨーク板３，４における磁束に向き合う断面に関して、当該連結部３４（４４）における最小の断面積Ａｃと、極歯３０（４０）の根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．６
に設定する。
【００３１】
この場合、連結部３４（４４）は、ロータ１を間にした一方の１ヶ所にだけ設けるので、磁気回路の損失を低減する面で有利性があり、高トルクを発現し得ることから超小型モータへの適用が好ましい。
【００３２】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示している。この第３の実施の形態では、上下のヨーク板３，４について連結部は、Ａ相，Ｂ相の向き合い縁の端部の一方だけに形成して他方は切除する構成を採るが、第２の実施の形態とは逆に狭い側ｄ３だけに設けている。また、前述した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
つまり、連結部３３（４３）は、ロータ１を間にして対向する２ヶ所ついて隣り合う極歯３０（４０）の間隔が狭い側ｄ３だけに形成し、広い側ｄ４では切除した構成にする。そして、上下のヨーク板３，４における磁束に向き合う断面に関して、当該連結部３３（４３）における最小の断面積Ａｃと、極歯３０（４０）の根元の断面積Ａｔとの関係を、
Ａｃ／Ａｔ  ≦  ０．５
に設定する。
【００３４】
この場合も第２の実施の形態と同様であり、連結部３３（４３）にあっては、ロータ１を間にした一方の１ヶ所にだけ設けるので、磁気回路の損失を低減する面で有利性があり、高トルクを発現し得ることから超小型モータへの適用が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るステッピングモータの好適な一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１のステッピングモータを分解して示す斜視図である。
【図３】連結部の断面積とトルク減少率との関係を示すグラフ図である。
【図４】連結部の形状例であり連結方向について切断面を示す断面図である。
【図５】連結部の形状例であり当該部分を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明に係るステッピングモータの第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るステッピングモータの第３の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ロータ
２  コイル
２ａ  鉄心
３  上ヨーク板
４  下ヨーク板
５  薄厚部位
６  磁束に向き合う断面部位
７  貫通孔
１０  ロータ軸
３０，４０  極歯
３１，４１  Ａ相側のヨーク部
３２，４２  Ｂ相側のヨーク部
３３，３４，４３，４４  連結部
Ｓ１，Ｓ２  ステータ
ｄ３  狭い側
ｄ４  広い側
【図１】
2005102449.tif 000003
【図２】
2005102449.tif 000004
【図３】
2005102449.tif 000005
【図４】
2005102449.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005102449.tif 000008
【図７】
2005102449.tif 000009