(57)【要約】  【課題】薄型で、高精度で比較的高いトルクを出力することが可能な構造を得る。  【解決手段】  中心側に向かって真っ直ぐ延びる複数個の極歯１９を有する一対の円板状をしたステータヨーク(１６ａ〜１６ｄ)と、該一対のステータヨーク(１６ａ〜１６ｄ)の間に配設された環状のコイル１７，１８と、同一平面内で円周方向にＳ極とＮ極が交互に並ぶように着磁されて円板状に形成されていると共に該着磁面を前記ステータヨーク１６ａ〜１６ｄの極歯１９と面対向させて前記コイル１７，１８の環状空間内に回転可能に配設されているマグネット２４を有するロータ１３とで構成した。【選択図】図１
2005110376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心側に向かって真っ直ぐ延ばされた複数個の極歯を有する少なくとも一対の平板状をしたステータヨークと、
該一対のステータヨークの間に配設された環状のコイルと、
同一平面内で円周方向にＳ極とＮ極が交互に並ぶように着磁されて円板状に形成されていると共に該着磁面を前記ステータヨークの極歯と面対向させて前記コイルの環状空間内に回転可能に配設されているマグネットを有するロータ、
とを備えることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
上記コイルが、整列巻された平面コイルであることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
【請求項３】
上記ステータヨークに上記コイルの位置決め用手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
【請求項４】
上記ステータヨークに上記コイルより引き出されたリード端が接続される端子ピンを有する端子部を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載のステッピングモータ。
【請求項５】
上記ステータヨークは、珪素鋼板を打ち抜き加工して形成されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４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、ステッピングモータに関するものであり、特に、ロータに永久磁石を用いたステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータに永久磁石を用いたＰＭ型のステッピングモータは、ファクシミリ，ビデオカメラ，フレキシブルディスクドライブ等の各種機器に組み込まれており、従来より数多く知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
図４は特許文献１で知られるステッピングモータの構成を示す一部破断斜視図である。図に於いて、ステッピングモータ１は、ケース２内の周囲に配設された中空のステータアッセンブリ３と、このステータアッセンブリ３の中空部内で回動し得るように支持されたリング状のマグネット４とを備えるロータ５とを備えている。ここで、該ロータ５は、その回転軸６が、ケース２に対して固定されている軸受７により回転可能に支持されている。
【０００４】
前記ステータアッセンブリ３は、それぞれ二つづつ対抗して配置された、上側のステータヨーク８ａとステータヨーク８ｂの間と、下側のステータヨーク８ｃとステータヨーク８ｄの間に、ボビンに巻装されたコイル９をそれぞれ配設している。又、各ステータヨーク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、環状のフランジ部からそれぞれ略直角に起立するようにして折り曲げられた複数の極歯８Ａ，８Ａ…を等角度間隔で有し、上側のステータヨーク８ａとステータヨーク８ｂの間、及び下側のステータヨーク８ｃとステータヨーク８ｄの間の、各極歯８Ａ，８Ａ…を互い違いに入り込ませて、該各極歯８Ａ，８Ａ…を回転軸６と沿う方向、すなわちロータ５の周面に沿わせて配置して成る。
【０００５】
このように構成されたステッピングモータ１は、各コイル９に対して、所定の方向及び順序で通電することにより、ステータヨーク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの各極歯８Ａ，８Ａ…に磁極が発生され、ロータ５が回転駆動されるようになっている。
【特許文献１】特開平８−８８９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように構成された従来のステッピングモータ１においては、ステータヨーク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの各極歯８Ａ，８Ａ…を回転軸６と沿う方向に曲げ加工して形成されているが、モータの回転軸６に沿う方向の長さを小さくした、所謂、扁平薄型のステッピングモータを実現しようとした場合は、モータの軸方向の長さが短くなる分だけ極歯８Ａ，８Ａ…の長さも短くなる。しかし、極歯８Ａ，８Ａ…の長さが短くなるとトルクも小さくなるという問題があった。
【０００７】
又、ステータヨーク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、極歯８Ａ，８Ａ…が曲げ加工又は深絞り加工等によって形成される。このため、ステッピングモータを小型化すると、極歯８Ａ，８Ａ…の加工精度に限界が生じ、加工が難しくなる。
【０００８】
更に、珪素鋼板等の鉄損の少ない材料は、急激な曲げ加工が困難であるために使用することができないという問題があった。
【０００９】
そこで、薄型で、高精度で比較的高いトルクを出力することが可能な構造を得るために解決すべき技術課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、中心側に向かって真っ直ぐ延びる複数個の極歯を有する少なくとも一対の平板状をしたステータヨークと、該一対のステータヨークの間に配設された環状のコイルと、同一平面内で円周方向にＳ極とＮ極が交互に並ぶように着磁されて円板状に形成されていると共に該着磁面を前記ステータヨークの極歯と面対向させて前記コイルの環状空間内に回転可能に配設されているマグネットを有するロータ、とを備えるステッピングモータを提供することにある。
【００１１】
この構成によれば、ステータヨークが平板状に構成されているので、打ち抜き加工等により形成することができる。従って、曲げ加工や深絞り加工等の複雑な工程が不要となり、容易に形成される。又、極歯を軸と沿う方向に折り曲げていないので、極歯の長さは直径寸法で規制され、例えモータの軸方向の長さを短くしても、極歯が短くなることはなく、高トルクを維持することができる。更に、一対のステータヨークの間に配設されるコイルが環状コイルであることから、ステータアッセンブリが薄型に構成されることになり、ステッピングモータ全体の薄型化が図れる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記コイルが、整列巻された平面コイルである請求項１記載のステッピングモータを提供する。
【００１３】
この構成によれば、コイルが平面コイルであるので、ステータアッセンブリが更に薄型化される。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記ステータヨークに上記コイルの位置決め用手段を設けた請求項１又は２記載のステッピングモータを提供する。
【００１５】
この構成によれば、コイルをステータヨークの所定位置に組み付ける時、コイルを位置決め用手段に対してコイルを位置合わせすると、コイルをステータヨークに対して容易に、且つ正確に組み付けることが可能になる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記ステータヨークに上記コイルより引き出されたリード端が接続される端子ピンを有する端子部を設けた請求項１，２又は３記載のステッピングモータを提供する。
【００１７】
この構成によればステータヨークに設けた端子部を用いて、コイルから引き出されているリード線の端末処理を、容易に、かつ正確に行うことができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記ステータヨークが、珪素鋼板を打ち抜き加工することにより形成されている請求項１，２，３又は４記載のステッピングモータを提供する。
【００１９】
この構成によれば、曲げ加工を用いないことにより、急激な曲げ加工が困難な鉄損の少ない珪素鋼板の使用が可能になる。従って、珪素鋼板を打ち抜き加工してステータヨークを作ることにより、動作時における鉄損が少ない、低損失のステッピングモータが得られ、高トルクを出力させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１記載のステッピングモータは、複数個の極歯を内側に向かって延ばし、ステータヨークを円板状に形成しているので、曲げ加工や深絞り加工等の複雑な加工を用いずに、加工が容易で、高精度が得られる打ち抜き加工等で簡単に形成することが出来るという利点がある。又、極歯を軸と沿う方向に折り曲げていないので、モータの軸方向の長さを短くしても、極歯が短くなることはなく、高トルクを維持することができるという利点がある。更に、一対のステータヨークの間に配設されるコイルが環状コイルであることから、ステータアッセンブリが薄型に構成されることになり、ステッピングモータ全体が薄型化されるという利点がある。
【００２１】
本発明の請求項２記載のステッピングモータは、請求項１記載の発明の効果に加えて、コイルが整列巻された平面コイルを使用しているので、ステータアッセンブリが更に薄型化されるという利点がある。
【００２２】
本発明の請求項３記載のステッピングモータは、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、コイルをステータヨークの所定位置に組み付ける時に、位置決め用手段にコイルを合わせることによって、コイルをステータヨークに対して容易に、且つ正確に組み付けることが出来る。これにより、作業性の向上並びに品質精度を向上させることができるという利点がある。
【００２３】
本発明の請求項４記載のステッピングモータは、請求項１，２又は３記載の発明の効果に加えて、コイルから導出されているリード線の端末処理を、ステータヨークに設けた端子部を用いて、容易に、かつ正確に行うことができるので、作業性が向上するという利点がある。
【００２４】
本発明の請求項５記載のステッピングモータは、請求項１，２，３又は４記載の発明の効果に加えて、珪素鋼板を打ち抜き加工してステータヨークを作ることにより、動作時における鉄損が少ない、低損失のステッピングモータが得られ、トルクの向上に寄与することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
高精度で比較的高いトルクを出力することが可能な構造を得るという目的を達成するために、中心側に向かって真っ直ぐ延びる複数個の極歯を有する少なくとも一対の平板状をしたステータヨークと、該一対のステータヨークの間に配設された環状のコイルと、同一平面内で円周方向にＳ極とＮ極が交互に並ぶように着磁されて円板状に形成されていると共に該着磁面を前記ステータヨークの極歯と面対向させて前記コイルの環状空間内に回転可能に配設されているマグネットを有するロータとで構成した。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明に係るステッピングモータの一実施例を示している縦断面図である。図１において、ステッピングモータ１０は、扁平形状のケース１１と、該ケース１１内の周囲に配設された中空のステータアッセンブリ１２と、該ステータアッセンブリ１２の中空部内で回動できるように配設されたロータ１３とから構成されている。
【００２７】
前記ケース１１は、環状のケース本体１１ａと、該ケース本体１１ａを下側から閉塞する底板１１ｂ及び上側から閉塞するフランジ１１ｃとで成る。又、底板１１ｂとフランジ１１ｃの中央には、互いに同心的に配設されている軸受部１４ａ，１４ｂが設けられている。ここで、ロータ１３は、その回転軸１５が軸受部１４ａ，１４ｂにより回転可能に支持されている。又、ケース本体１１ａには、フランジ１１ｃが取り付けられる一端側から連続した状態にして、端子部突出用開口２７が形成されている。
【００２８】
図２は前記ステータアッセンブリ１２の分解斜視図である。図２を加えて、ステータアッセンブリ１２の細部構造を説明すると、該ステータアッセンブリ１２は、それぞれ２つづつ対向して配置された４枚のステータヨーク１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから成り、それぞれ対を成すステータヨーク１６ａ，１６ｂの間に環状をした平面コイル１７が配設され、又、ステータヨーク１６ｃ，１６ｄの間に環状をした平面コイル１８が配設されている。
【００２９】
前記ステータヨーク１６ａ〜１６ｄのうち、ステータヨーク１６ａ，１６ｄは、例えば亜鉛メッキ鋼板又は珪素鋼板をプレス加工により打ち抜きされる。特に、珪素鋼板は、磁束が通り易いことから、ステッピングモータの特性向上には有利であるので、好ましくは珪素鋼板を使用する。又、その打ち抜き時には、中心に向かって真っ直ぐ延びる複数の極歯１９，１９…が一体に形成され、各ステータヨーク１６ａ，１６ｄがそれぞれ一枚の平坦な円板として形成されている。尚、中心にはロータ１３の回転軸１５が通される孔２０が形成されている。
【００３０】
又、ステータヨーク１６ａ，１６ｄは、打ち抜き後は、表面に図示せぬ絶縁層が設けられる。該絶縁層は例えば樹脂材であり、打ち抜き後に塗布したり、或いは打ち抜きされた鋼板を射出成型機にセットし、インサート成形する形を用いる。更に、プレス加工時には、位置決め用手段としての突起２１が、平面コイル１７，１８が配置される面側に対応して作られる。該位置決め用突起２１は、本実施例では各ステータヨーク１６ａ，１６ｄに３つづつ、円周方向に等間隔で設けられており、平面コイル１７，１８がステータヨーク１６ａ，１６ｄに対して取り付けられるとき、該３つの位置決め用突起２１，２１，２１が各平面コイル１７，１８の内縁に当接係合されて、各平面コイル１７，１８の位置決めを行うことができるようになっている。尚、該位置決め用突起２１，２１，２１は、例えば、鋼板をプレス加工するときに該鋼板の一部を打ち出して同時に形成する、或いは絶縁層を射出成形する時に絶縁層と一体に形成する、等の方法を用いる。又、平面コイル１７，１８の位置決めができれば、突起以外の方法であってもよい。
【００３１】
又、同様に、ステータヨーク１６ｂ，１６ｃは、亜鉛鋼板又は珪素鋼板をプレス加工により打ち抜きされる。本実施例では珪素鋼板を打ち抜き、その打ち抜き時には、中心に向かって真っ直ぐ延びる複数の極歯１９，１９…が一体に形成され、各ステータヨーク１６ｂ，１６ｃがそれぞれ一枚の平坦な円板として形成されている。尚、中心にはロータ１３の回転軸１５が通される孔２０が形成されている。
【００３２】
更に、打ち抜き後はステータヨーク１６ａ，１６ｄの場合と同様に、表面に図示せぬ絶縁層が設けられる。ここでの絶縁層も例えば樹脂材である。この樹脂層は、例えば打ち抜きされた鋼板を射出成型機にセットし、インサート成形により作られるが、その成形時に端子ピン２２をインサートさせた端子部２３が一体に作られる。又、プレス加工時には、ステータヨーク１６ａ，１６ｄの場合と同様に、平面コイル１７，１８を位置決めするための位置決め用突起２１が、平面コイル１７，１８が配置される面側に対応して、同じく３つづつ作られる。該位置決め用突起２１，２１，２１も、鋼板をプレス加工するときに、該鋼板の一部を打ち出して同時に形成する、或いは絶縁層を射出成形する時に絶縁層と一体に形成する方法を用いる。又、平面コイル１７，１８の位置決めができれば、突起以外の方法であってもよい。
【００３３】
平面コイル１７，１８は、図２に示すように、例えば前もって整列巻されたコイルであり、各平面コイル１７，１８から引き出されたリード端は端子部２３の端子ピン２２に絡げられ、その後、はんだ付けされて取り付けられる。
【００３４】
前記ロータ４は、回転軸１５と、該回転軸１５上に取り付けられる一対のマグネット２４，２４とで構成されている。各マグネット２４，２４は、図３に示すように、環状を成し、内周には回転軸１５が圧入されて、該回転軸１５と一体に回転する環状の樹脂製コア２５が一体回転可能に取り付けられている。尚、各マグネット２４，２４は、同一平面内で円周方向にＳ極，Ｎ極が交互に並ぶように、面方向に多極着磁されている。又、コア２５，２５と共に一体化されているマグネット２４，２４は、平面コイル１７，１８の環状空間内で、且つ、一対のステータヨーク１６ａ，１６ｂ及び一対のステータヨーク１６ｃ，１６ｄとの間に配置され、平面コイル１７，１８及び一対のステータヨーク１６ａ，１６ｂ、一対のステータヨーク１６ｃ，１６ｄと接触することなく、回転軸１５と一体に回転可能になっている。
【００３５】
次に、このように構成されたステッピングモータ１０の組立手順の一例を説明する。まず、下側が底板１１ｂで閉塞されたケース本体１１ａを用意し、該ケース本体１１ａ内に回転軸１５を挿入して、該回転軸１５の下端を底板１１ｂの中心に取り付けられている軸受部１４ａに差し込む。次いで、ステータヨーク１６ｄを底板１１ｂと当接する迄挿入し、続いて平面コイル１８をケース本体１１ａ内に挿入して、該平面コイル１８をステータヨーク１６ｄ上に配置する。このとき、ステータヨーク１６ｄの３つの位置決め用突起２１，２１，２１が平面コイル１８の内周縁の内側にそれぞれ当接配置されるようにし、ステータヨーク１６ｄに対して平面コイル１８を位置決める。
【００３６】
続いて、回転軸１５の所定の位置に下側のマグネット２４をコア２５と共に取り付ける。この取り付けでは、コア２５の取付孔２６に回転軸１５が圧入され、回転軸１５とコア２５とマグネット２４が一体に回転する状態になる。次に、端子部突出用開口２７で端子部２３を逃がした状態にして、ケース本体１１ａ内にステータヨーク１６ｃを挿入する。又、挿入されたら、ステータヨーク１６ｃに設けている端子部２３の端子ピン２２に平面コイル１８から引き出されたリード端を絡げて接続する。次に、ケース本体１１ａ内に、例えば樹脂製の環状をしたスペーサ２８を挿入し、これをステータヨーク１６ｃ上に配置する。
【００３７】
次いで、端子部突出用開口２７で端子部２３を逃がした状態にして、ケース本体１１ａ内にステータヨーク１６ｂを挿入し、該ステータヨーク１６ｂをスペーサ２８上に当接配置させる。続いて、平面コイル１７をケース本体１１ａ内に挿入して、該平面コイル１７をステータヨーク１６ｂ上に配置する。このとき、平面コイル１８の時と同様に、ステータヨーク１６ｄの３つの位置決め用突起２１，２１，２１が平面コイル１７の内周縁の内側にそれぞれ当接配置されるようにし、ステータヨーク１６ｄに対して平面コイル１７を位置決める。又、平面コイル１７から引き出されたリード端をステータヨーク１６ｂに設けている端子部２３の端子ピン２２に絡げて接続する。
【００３８】
次に、回転軸１５の所定の位置に上側のマグネット２４をコア２５と共に取り付ける。この取り付けでは、コア２５の取付孔２６に回転軸１５が圧入され、回転軸１５とコア２５とマグネット２４が一体に回転する状態になる。続いて、ケース本体１１ａ内にステータヨーク１６ａを挿入し、平面コイル１７上に配置する。次いで、軸受部１４ｂに回転軸１５を通すと共に、フランジ１１ｃの内面でステータヨーク１６ａを平面コイル１７に押し付けた状態にして、フランジ１１ｃをケース本体１１ａの上側に取り付け、該フランジ１１ｃをケース本体１１ａに固定すると組立が完了する。図１は、この組立後の状態を示している。又、この組立後、必要に応じて、ケース本体１１ａの端子部突出用開口２７には防塵カバー２９が取り付けられる。図１は、該防塵カバー２９を取り付けた状態を示している。
【００３９】
従って、このように組み立てられたステッピングモータ１０では、ステータヨーク１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの各極歯１９，１９…が、マグネット２４の多極着磁されている端面と、軸方向に於いてそれぞれ面対向した状態になっている。
【００４０】
このように構成されたステッピングモータ１０では、各平面コイル１７，１８に対して、所定の方向及び順序で通電することにより、磁束がステータヨーク１６ａ，１６ｃの極歯１９，１９…から、マグネット２４，２４、ステータヨーク１６ｂ，１６ｄの極歯１９，１９…、ケース本体１１ａを介して再び、ステータヨーク１６ａ，１６ｃに戻るように磁束経路が構成される。斯くして、ロータ１３が回転駆動される。
【００４１】
上述したように、本実施例のステッピングモータ１０は、複数個の極歯１９，１９…を中心側に向かって真っ直ぐ延ばして、ステータヨーク１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを平坦な円板状に形成している。従って、ステータヨーク１６ａ〜１６ｄを作る場合に、曲げ加工や深絞り加工等の複雑な加工を用いずに、加工が容易で、高精度が得られる打ち抜き加工等で形成することが出来る。これにより、製造コストの低下と高品質化が期待できるという利点がある。又、極歯１９，１９…を軸と沿う方向に折り曲げていないので、モータの軸方向の長さを短くしても、極歯１９，１９…が短くなることはなく、高トルクを維持することができるという利点がある。更に、一対のステータヨークの間に配設されるコイルが環状コイルであることから、ステータアッセンブリを薄型に構成することができ、これに伴いステッピングモータ全体が薄型化されるという利点がある。
【００４２】
又、コイルとして、整列巻された平面コイル１７，１８を使用しているので、ステータアッセンブリ１２が更に薄型化されるという利点がある。
【００４３】
更に、平面コイル１７，１８をステータヨーク１６ａ〜１６ｄの所定位置に組み付ける時に、位置決め用突起２１，２１，２１に平面コイル１７，１８の内周縁を合わせることによって、平面コイル１７，１８をステータヨーク１６ａ〜１６ｄに対して容易に、且つ正確に組み付けることが出来るので、作業性の向上並びに品質精度を向上させることができるという利点がある。
【００４４】
又、更に平面コイル１７，１８から導出されているリード線の端末処理を、ステータヨーク１６ｂ，１６ｃに設けた端子部２３を用いて、容易に、かつ正確に行うことができるので、作業性が向上するという利点がある。
【００４５】
更に、珪素鋼板を打ち抜き加工してステータヨーク１６ａ〜１６ｄを作った場合には、動作時における鉄損が少なく、高トルクの出力が得られるステッピングモータが実現できるという利点がある。
【００４６】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るステッピングモータの一実施例を示している縦断面図。
【図２】本実施例に係るステッピングモータに於けるステータアッセンブリの分解斜視図。
【図３】本実施例に係るステッピングモータに於けるマグネットの解斜視図。
【図４】従来例として示すステッピングモータの一部破断斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１０      ステッピングモータ
１３      ロータ
１５      回転軸
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  ステータヨーク
１７，１８  平面コイル
１９      極歯
２１      位置決め用突起
２２      端子ピン
２３      端子部
２４      マグネット
【図１】
2005110376.tif 000003
【図２】
2005110376.tif 000004
【図３】
2005110376.tif 000005
【図４】
2005110376.tif 000006