(57)【要約】【課題】  ステッピングモータを小型化する。【解決手段】  ロータ４０の外周を囲繞するステータアセンブリ５０において、ヨーク５１とヨーク５２とに挟持されたボビン５３は、内周及び外周がその両側の胴部よりも細くなった中央胴部５３ａを持っている。その中央胴部５３ａを持つボビンは、中央胴部のないボビンに比べてマグネットワイヤ５４を巻回する部分を多く持つことになる。その分、ボビン５３の鍔径を小さくでき、ステッピングモータを小型化できる。【選択図】  図１
2005073344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状をなす中央胴部と、
円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第１の胴部と、
円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第２の胴部と、
前記第１の胴部の一端と前記中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部と、
前記第２の胴部の一端と前記中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部と、
前記第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部と、
前記第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部と、
を備えることを特徴とするボビン。
【請求項２】
前記第１の支持部は、前記第１の胴部の内周面及び前記中央胴部の外周面に対して垂直な円環状をなし、
前記第２の支持部は、前記第２の胴部の内周面及び前記中央胴部の外周面に対して垂直な円環状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のボビン。
【請求項３】
前記第１の支持部は、テーパーを持つ外周面を有し、前記第１の胴部の外周と前記中央胴部の外周との間の段差を該テーパーによりなくして該第１の胴部と該中央胴部との間を連結し、
前記第２の支持部は、テーパーを持つ外周面を有し、前記第２の胴部の外周と前記中央胴部の外周との間の段差を該テーパーによりなくして該第２の胴部と該中央胴部との間を連結している、
ことを特徴とする請求項１に記載のボビン。
【請求項４】
円柱状をなし、中心に回転軸が固定され外周面に複数の磁極が取付けられたロータと、
軟磁性体の板状部材で形成され、中心部には前記ロータが回転可能に通された孔が形成され、該孔を囲む内端部の一面側には前記複数の磁極に所定の距離を隔てて対峙する任意数の極歯が立つ第１のヨークと、
前記第１のヨークの一面と対向する一面を持つ軟磁性体の板状部材で形成され、中心部には前記ロータが回転可能に通された孔が形成され、該孔を囲む内端部の該一面側には前記複数の磁極に所定の距離を隔てて対峙する任意数の極歯が立った第２のヨークと、
円筒状の中央胴部、該中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ円筒状の第１の胴部、該中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ円筒状の第２の胴部、該第１の胴部の一端と該中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部、該第２の胴部の一端と該中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部、該第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部、及び該第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部を備え、該第１の胴部、該中央胴部及び該第２の胴部の外周面にはマグネットワイヤが巻回され、前記第１のヨークと前記第２のヨークとにより共軸に挟持され、該第１の胴部の内周面と前記ロータの外周面との間に前記第１のヨークの複数の極歯を収容し、該第２の胴部の内周面と該ロータの外周面との間に前記第２のヨークの複数の極歯を収容し、該中央胴部の内周面と該ロータの外周面とが近接して対向するボビンと、
前記第１のヨークと前記第２のヨークとの間を磁気的に接続する磁気パス手段とを、
備えることを特徴とするモータ。
【請求項５】
前記第１のヨークと前記第２のヨークと前記ボビンとを含むステータアセンブリを複数備えることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
円筒状の中央胴部と、円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第１の胴部と、
円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第２の胴部と、前記第１の胴部の一端と前記中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部と、前記第２の胴部の一端と前記中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部と、前記第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部と、前記第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部とを備えるボビンにマグネットワイヤを巻回するマグネットワイヤ巻回方法であって、
前記第１の胴部の前記第１の鍔部側から前記マグネットワイヤを巻始め、該巻く位置をずらしながら該第１の胴部の外周面に該マグネットワイヤを一層巻回し、
前記中央胴部の外周面上に前記マグネットワイヤを巻回し、
前記中央胴部に前記マグネットワイヤを巻回することにより、前記中央胴部の外周面の径と前記第１の胴部及び前記第２の胴部の外周面の径との差によって生じる円環状の凹部が前記マグネットワイヤによって埋まった後、前記第２の胴部の外周面、該凹部に巻回されたマグネットワイヤの上層及び該第１の胴部に巻回されたマグネットワイヤの上層にマグネットワイヤを巻回する個とを特徴とするマグネットワイヤ巻回方法。
【請求項７】
円筒状の中央胴部と、円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第１の胴部と、
円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第２の胴部と、前記第１の胴部の一端と前記中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部と、前記第２の胴部の一端と前記中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部と、前記第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部と、前記第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部とを備えるボビンにマグネットワイヤを巻回するマグネットワイヤ巻回方法であって、
前記中央胴部の外周面上に前記マグネットワイヤを巻回し、
前記中央胴部の外周面の径と前記第１の胴部及び前記第２の胴部の外周面の径の差によって生じる円環状の凹部が前記マグネットワイヤによって埋まった後、該第１の胴部の外周面と該第２の胴部の外周面と該凹部に巻回されたマグネットワイヤの上層とに、該マグネットワイヤを巻回することを特徴とするマグネットワイヤ巻回方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットワイヤが巻回されるボビン、そのボビンが組込まれたモータ、及びマグネットワイヤ巻回方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の一般的なステッピングモータを示す断面図である。
従来のステッピングモータは、ロータ１０と、例えば２組のステータアセンブリ２０，３０からなるステータとを、備えている。
【０００３】
ロータ１０は、概ね円柱状をなし、外周面には永久磁石からなる複数の磁極１１が配置され、中心には回転軸１２が貫通している。各ステータアセンブリ２０，３０は中心孔を持ち、それらの中心孔が連通するように固着されている。ステータアセンブリ２０，３０の中心孔中に、ロータ１０が回転可能に収納されている。
ステータアセンブリ２０は、対向するヨーク部材２１及びヨーク部材２２を備え、該ヨーク部材２１とヨーク部材２２との間で、マグネットワイヤ２３が巻回されたボビン２４を挟持している。
【０００４】
ヨーク部材２１には、ステータアセンブリ２０の中心孔に相当する孔が形成され、ヨーク部材２１のその孔に面する縁端部からは、ロータ１０の磁極に対向する複数の極歯がヨーク部材２２に向かって立設されている。同様に、ヨーク部材２２には、ステータアセンブリ２０の中心孔に相当する孔が形成され、ヨーク部材２２のその孔に面する縁端部からは、ロータ１０の磁極に対向する複数の極歯がヨーク部材２１に向かって立設されている。
【０００５】
ボビン２４は、胴部２４ａとその胴部２４ａの両側の鍔部２４ｂ，２４ｃとで構成されている。胴部２４ａ及び各鍔部２４ｂ，２４ｃには、径が一定の中心孔が形成されている。ヨーク部材２１の極歯とヨーク部材２２の極歯は、ボビン２４の中心孔に挿入され、該中心孔内でヨーク部材２１の極歯とヨーク部材２２の極歯とが互い違いになるように、ヨーク部材２１とヨーク部材２２とが合掌している。
【０００６】
ヨーク部材２２の外周側の縁端２２ａは、ヨーク部材２１側に向けて折り曲げられ、該縁端２２ａによってステータアセンブリ２０の外周側が覆われている。
【０００７】
ステータアセンブリ３０は、対向するヨーク部材３１及びヨーク部材３２を備えている。ヨーク部材３１及びヨーク部材３２とは、ステータアセンブリ２０のヨーク部材２１，２２と同様の構成であり、ヨーク部材２１，２２と同様、ヨーク部材３１とヨーク部材３２との間で、マグネットワイヤ２３が巻回されたボビン２４を挟持している。
【０００８】
ヨーク部材３１とヨーク部材３２とが嵌合され、ヨーク部材３２の縁端３２ａは、ヨーク部材３１側に向けて折り曲げられ、該縁端３２ａによってステータアセンブリ３０の外周側が覆われている。
【０００９】
ヨーク部材２２のヨーク部材２１とは反対側に、フロントプレートＦＰが取付けられている。フロントプレートＦＰに、ロータ１０から露出している回転軸１２の一端が、回転自在に支持されている。ヨーク部材３２のヨーク部材３１とは反対側に、エンドプレートＥＰが取付けられている。エンドプレートＥＰに、ロータ１０から露出している回転軸１２の他端が、回転自在に支持されている。
【００１０】
機器の小型化が進むにつれて、図５に示すようなステッピングモータも、小型化が要求されている。
ステッピングモータの小型化を実現するために、ロータ１０の小径化が行われてきたが、モータの角度分解能の関係からロータ１０の小径化に限界が来ている。また、モータの特性の１つであるトルクも微少となり、トルクの点からみても限界に来ている。
【００１１】
これに対し、次に示す特許文献１では、ステータアセンブリ２０，３０のヨーク部材２２，３２の外周側の縁端２２ａ，３２ａの厚みを薄くしている。縁端２２ａ，３２ａの厚みを薄くすることで、マグネットワイヤ２３の巻回数を増やすことが可能になり、トルクを上げることができる。また、マグネットワイヤ２３の巻回数を固定した場合には、モータの小型化が可能になる。
【特許文献１】特開平７−１２３６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１の技術を用いてヨーク部材２２，３２の縁端部２２ａ，３２ａの肉厚を減じることは、機械的強度が弱くなるという問題があり、外部から与えられる予測しづらい力に対して、信頼性が低下することになっていた。また、トルクを増強する場合には、ボビン２４の鍔部２４ｂの径が増加するのでモータの小型化は、困難であった。つまり、モータの小型化とトルクの増強との両立ができなかった。
【００１３】
本発明は、以上のような現状に鑑みてなされた発明であり、モータのトルクを確保しつつ、モータの小型化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るボビンは、円筒状をなす中央胴部と、
円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第１の胴部と、
円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第２の胴部と、
前記第１の胴部の一端と前記中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部と、
前記第２の胴部の一端と前記中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部と、
前記第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部と、
前記第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
このような構成を採用したボビンは、中央胴部の外周面の径が第１の胴部及び第２の胴部の外周面の径と等しいボビンよりも、マグネットワイヤを巻く領域が増加する。従って、同じ巻回数であれば、巻き上がったマグネットワイヤの外周の径を小さくでき、鍔径も小さくでき、各種機器の小型化に寄与できる。また、巻き上がったマグネットワイヤの外周の径を固定して考える場合には、マグネットワイヤの巻回数が増加するので、通電したときの励磁力が増加する。
【００１６】
さらに、これらの小型化と励磁力の増加は、中央胴部を第１の胴部及び第２の胴部より小さくすることで可能になるため、小型化と励磁力の増加とが競合関係にはならず、小型化及び励磁力の増加を両方満足させることも可能である。
【００１７】
なお、前記第１の支持部は、前記第１の胴部の内周面及び前記中央胴部の外周面に対して垂直な円環状をなし、前記第２の支持部は、前記第２の胴部の内周面及び前記中央胴部の外周面に対して垂直な円環状をなしてもよい。
【００１８】
また、前記第１の支持部は、テーパーを持つ外周面を有し、前記第１の胴部の外周と前記中央胴部の外周との間の段差を該テーパーによりなくして該第１の胴部と該中央胴部との間を連結し、前記第２の支持部は、テーパーを持つ外周面を有し、前記第２の胴部の外周と前記中央胴部の外周との間の段差を該テーパーによりなくして該第２の胴部と該中央胴部との間を連結してもよい。
【００１９】
本願の第２の観点に係るモータは、円柱状をなし、中心に回転軸が固定され外周面に複数の磁極が取付けられたロータと、
軟磁性体の板状部材で形成され、中心部には前記ロータが回転可能に通された孔が形成され、該孔を囲む内端部の一面側には前記複数の磁極に所定の距離を隔てて対峙する任意数の極歯が立つ第１のヨークと、
前記第１のヨークの一面と対向する一面を持つ軟磁性体の板状部材で形成され、中心部には前記ロータが回転可能に通された孔が形成され、該孔を囲む内端部の該一面側には前記複数の磁極に所定の距離を隔てて対峙する任意数の極歯が立った第２のヨークと、
円筒状の中央胴部、該中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ円筒状の第１の胴部、該中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ円筒状の第２の胴部、該第１の胴部の一端と該中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部、該第２の胴部の一端と該中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部、該第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部、及び該第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部を備え、該第１の胴部、該中央胴部及び該第２の胴部の外周面にはマグネットワイヤが巻回され、前記第１のヨークと前記第２のヨークとにより共軸に挟持され、該第１の胴部の内周面と前記ロータの外周面との間に前記第１のヨークの複数の極歯を収容し、該第２の胴部の内周面と該ロータの外周面との間に前記第２のヨークの複数の極歯を収容し、該中央胴部の内周面と該ロータの外周面とが近接して対向するボビンと、
前記第１のヨークと前記第２のヨークとの間を磁気的に接続する磁気パス手段とを、
備えることを特徴とする。
【００２０】
このような構成を採用したことにより、ボビンの中央胴部の外径は、第１の胴部及び第２の胴部の外径よりも小さい。そのため、第１の胴部及び第２の胴部の外径と中央胴部の外径が等しい一般的なボビンよりも、マグネットワイヤを巻く領域が増加している。その分、第１の鍔及び第２の鍔の径を小さくできる。よって、モータの外径を小さくできる。
なお、第１のヨークに形成された極歯は、ロータと第１の胴部の内周との間に収納され、第２のヨークに形成された極歯は、ロータと第２の胴部の内周との間に収納されるので、ボビンの中央胴部の内径が小さくなっても、ロータの外径には影響を与えずに済み、モータ特性を犠牲にしなくてもよい。ロータと第１の胴部の内周及び第２の胴部の内周との間に収納された極歯と、ロータの磁極との間に発生する力により、モータが回転する。
なお、前記第１のヨークと前記第２のヨークと前記ボビンとを含むステータアセンブリを複数備えてもよい。
【００２１】
本発明の第３の観点に係るマグネットワイヤ巻回方法は、円筒状の中央胴部と、円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第１の胴部と、円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第２の胴部と、前記第１の胴部の一端と前記中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部と、前記第２の胴部の一端と前記中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部と、前記第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部と、前記第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部とを備えるボビンにマグネットワイヤを巻回するマグネットワイヤ巻回方法であって、
前記第１の胴部の前記第１の鍔部側から前記マグネットワイヤを巻始め、該巻く位置をずらしながら該第１の胴部の外周面に該マグネットワイヤを一層巻回し、前記中央胴部の外周面上に前記マグネットワイヤを巻回し、前記中央胴部に前記マグネットワイヤを巻回することにより、前記中央胴部の外周面の径と前記第１の胴部及び前記第２の胴部の外周面の径との差によって生じる円環状の凹部が前記マグネットワイヤによって埋まった後、前記第２の胴部の外周面、該凹部に巻回されたマグネットワイヤの上層及び該第１の胴部に巻回されたマグネットワイヤの上層にマグネットワイヤを巻回することを特徴とする。
【００２２】
中央胴部の径が第１の胴部及び第２の胴部の径よりも小さいボビンにマグネットワイヤを巻回するときには、１ターンでボビンに巻回される量（条長）が径の変化に応じて変化する。そのため、マグネットワイヤの繰り出し量と巻取量のアンバランスが生じて巻不良が出やすい。しかしながら、本願の第３の観点に係る発明及び第４の観点に係る発明のマグネットワイヤ巻回方法によれば、第１の胴部に一層のマグネットワイヤを巻回し、続いて、中央胴部の外周に先にマグネットワイヤを巻回し、凹部が無くなってから、第１の胴部に巻回された一層のマグネットの上層と中央胴部のマグネットワイヤの上層と第２の胴部の外周面上とにマグネットワイヤを巻回するので、巻不良が発生しない。
【００２３】
本発明の第４の観点に係るマグネットワイヤ巻回方法は、円筒状の中央胴部と、円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第１の胴部と、円筒状をなし、前記中央胴部の内周面よりも径が大きい内周面と該中央胴部の外周面よりも径が大きい外周面とを持つ第２の胴部と、前記第１の胴部の一端と前記中央胴部の一端とを連結し、該第１の胴部と該中央胴部を共軸に支持する第１の支持部と、前記第２の胴部の一端と前記中央胴部の他端とを連結し、該中央胴部と該第２の胴部とを共軸に支持する第２の支持部と、前記第１の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第１の鍔部と、前記第２の胴部の他端の外周面から放射方向に立設された第２の鍔部とを備えるボビンにマグネットワイヤを巻回するマグネットワイヤ巻回方法であって、
前記中央胴部の外周面上に前記マグネットワイヤを巻回し、前記中央胴部の外周面の径と前記第１の胴部及び前記第２の胴部の外周面の径の差によって生じる円環状の凹部が前記マグネットワイヤによって埋まった後、該第１の胴部の外周面と該第２の胴部の外周面と該凹部に巻回されたマグネットワイヤの上層とに、該マグネットワイヤを巻回することを特徴とする。
【００２４】
本願の第４の観点に係るマグネットワイヤ巻回方法によれば、中央胴部の外周に先にマグネットワイヤを巻回し、凹部が無くなってから、第１の胴部の外周面上と中央胴部のマグネットワイヤの上層と第２の胴部の外周面上とにマグネットワイヤを巻回するので、巻不良が発生しない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ボビンの中央胴部の外径が両側の第１の胴部及び第２の胴部の外径よりも小さくなって、中央胴部の外周に環状の凹部が形成される。その凹部にもマグネットワイヤが巻回される。同じ量のマグネットワイヤをボビンに巻回する場合には、ボビンの鍔の径が小さくなる。また、ボビンの径が同じならば、励磁力を高めることができる。さらに、鍔の径が小さくなると共に励磁力を高めることができる。
このようなボビンを用いることにより、必要な励磁力を確保するとともに、外径が小さいモータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータの要部を示す断面図である。図２は、ボビンの形状を説明するための断面図である。
【００２７】
このステッピングモータは、２相駆動が可能なモータであり、ロータ４０と、２組のステータアセンブリ５０，６０とを、有する。
ロータ４０は、円柱状をなし、その中心には回転軸４１が固定されている。ロータ４０の外周面には、着磁された永久磁石の磁極４２が複数個取付けられている。
【００２８】
ステータアセンブリ５０は、互いに対向する第１のヨーク５１及び第２のヨーク５２と、ボビン５３とを備えている。ボビン５３にはマグネットワイヤ５４が巻回されている。ボビン５３に巻かれたマグネットワイヤ５４のさらに上層に、インシュレータ５５が巻かれている。ヨーク５１とヨーク５２とに、ボビン５３が挟持されている。
【００２９】
ヨーク５１は、軟磁性体の円板状部材で形成され、中央部にはロータ４０が通された円形の孔が形成されている。ヨーク５１の中央部の孔を囲むヨーク５１の内端部の一面から、複数の極歯５１ａがヨーク５２に向かって垂直に立っている。極歯５１ａは、ヨーク５１の内端部を折り曲げて形成されており、ロータ４０の磁極４２と対峙する。
【００３０】
ヨーク５２は、軟磁性体の円板状部材で形成され、中央部にはロータ４０が通される円形の孔が形成され、ボビン５３を介してヨーク５１と対向している。ヨーク５２の中央部の孔を囲む内端部のヨーク５１側の面には複数の極歯５２ａが垂直に立っている。極歯５２ａの孔を向く面は、ロータ４０の磁極４２に対峙する。極歯５２ａの先端が、ヨーク５１に向いている。ヨーク５２の外端部５２ｂはヨーク５１側に折り曲げられ、ヨーク５１と嵌合されている。このヨーク５２の外端部５２ｂは、ヨーク５１とヨーク５２とを磁気的に接続する磁気パス手段となる。ヨーク５２の極歯５２ａは、ヨーク５１の極歯５１ａに対して位相が１８０度ずれている。
【００３１】
ボビン５３は、合成樹脂等で形成され、図２のように、円筒状の中央胴部５３aと、中央胴部５３aに共軸の円筒状をなす第１の胴部５３ｂ及び第２の胴部５３ｃとを、備えている。以下、第１の胴部５３ｂを単に胴部５３ｂと呼び、第２の胴部５３ｃを単に胴部５３ｃと呼ぶ。
【００３２】
中央胴部５３ａの一端と、胴部５３ｂの一端とは、支持部５３ｄによって連結されている。中央胴部５３ａの他端と胴部５３ｃの一端とが、支持部５３ｅによって連結されている。各中央胴部５３ａ、胴部５３ｂ及び胴部５３ｃの中心孔の軸は一致している。支持部５３ｄは、中央胴部５３ａの外周面に直角をなすと共に、胴部５３ｂの内周面に対して直角になっている。支持部５３ｅは、中央胴部５３ａの外周面に直角をなすと共に、胴部５３ｃの内周面に対して直角になっている。
【００３３】
中央胴部５３ａの中心孔の内径Ｄ１は、ロータ４０の外径よりも大きく、また、ヨーク５１，５２，６１，６２に形成されている各孔の内径とほぼ等しい。これに対し、胴部５３ｂ及び胴部５３ｃの中心孔の内径Ｄ３は、内径Ｄ１よりも大きく、複数の極歯５１ａ或いは複数の極歯５２ａが収納可能になっている。中央胴部５３ａの外径Ｄ２は、胴部５３ｂ及び胴部５３ｃの外径Ｄ４よりも小さい。このため、中央胴部５３ａの外側に、従来のボビンにはなかった環状の凹部５３ｈが形成される。
【００３４】
胴部５３ｂの他端の外周面から、鍔５３ｆが放射方向に延び、胴部５３ｃの他端の外周面から、鍔５３ｇが放射方向に延びている。鍔５３ｆの内側面と鍔５３ｇの内側面とは、平行に対向している。鍔５３ｆ及び鍔５３ｇは、同じ外径Ｄ５を有する。
【００３５】
鍔５３ｆの外側面から支持部５３ｄまでの距離は、極歯５２ａの長さよりも長く、鍔５３ｇの外側面から支持部５３ｅまでの距離は、極歯５１ａの長さよりも長い。
ステータアセンブリ６０は、互いに対向する第１のヨーク６１及び第２のヨーク６２を備えている。
【００３６】
ヨーク６１は、ヨーク５１と同様な構成であり、中央部には孔が形成され、その孔を囲むヨーク６１の内端部の一面からヨーク６２に向けて複数の極歯６１ａが垂直に立っている。ヨーク６２は、ヨーク５２と同様な構成であり、その中央部には孔が形成され、その孔を囲むヨーク６２の内端部の一面からヨーク６１に向けて複数の極歯６２ａが垂直に立っている。
【００３７】
ヨーク６１とヨーク６２とは、ヨーク５１，５２と同様に、ボビン５３を挟持している。このボビン５３にも、マグネットワイヤ５４が巻回され、さらに、インシュレータ５５が巻かれている。
【００３８】
ステータアセンブリ５０のヨーク５１とステータアセンブリ６０のヨーク６１とが、溶接で共軸に接合されている。ヨーク５２のヨーク５１とは反対側に、フロントプレート７１が取付けられている。フロントプレート７１には、回転軸４１を回転自在に支持する軸受７２が取付けられている。
【００３９】
ヨーク６２のヨーク６１とは反対側に、エンドプレート７３が取付けられている。エンドプレート７３には、回転軸４１を回転自在に支持する軸受７４が取付けられている。
【００４０】
軸受７２及び軸受７４により、回転軸４１及びロータ４０とステータアセンブリ５０，６０とは共軸に保たれている。この状態で、２つのボビン５３の中央胴部５３ａの内周面と、ロータ４０の外周面とは近接して対向する。そして、極歯５１ａは、ヨーク５１，５２に挟持されたボビン５３の胴部５３ｃ及び支持部５３ｅとロータ４０との間に収納され、極歯５１ａと磁極４２とが近接して対向する。極歯５２ａは、ヨーク５１，５２に挟持されたボビン５３の胴部５３ｂ及び支持部５３ｄとロータ４０との間に収納され、極歯５２ａと磁極４２とが近接して対向する。
【００４１】
極歯６１ａ及び極歯６２ａは、極歯５１ａ，５２ａと同様に、ヨーク６１，６２に挟持されたボビン５３の胴部５３ｃ及び支持部５３ｅとロータ４０との間、或いは胴部５３ｂと支持部５３ｄとロータ４０との間に収納され、極歯６１ａ及び極歯６１ｂがロータ４０の磁極４２に近接して対向する。
【００４２】
以上のような構成のステッピングモータは、マグネットワイヤ５４に通電することにより、各ヨーク５１，５２，６１，６２の極歯５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａが励磁される。各極歯５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａとロータ４０の磁極４２との間に働く吸引力と反発力とによって、ロータ４０が回転し、回転軸４１が回転する。
【００４３】
ここで、ボビン５３では、中央胴部５３ａの回りに、従来には無い環状の凹部５３ｈが形成されている。マグネットワイヤ５４は、凹部５３ｈにも巻回されている。凹部５３ｈの分だけ、マグネットワイヤ５４が巻回される場所が増加したことになる。
【００４４】
従って、図１のステッピングモータは、次のような利点を有する。
（１）例えば、鍔５３ｆの内側面と鍔５３ｇの内側面との間隔をＷ２、凹部５３ｈの軸方向の幅をＷ１とし、マグネットワイヤ５４の素線径をｄ１とし、インシュレータ５５の厚みを無視し、マグネットワイヤ５４を整列巻すると仮定したときの、ボビン５３に巻けるマグネットワイヤ５４の条長は、次のようになる。
【００４５】
まず、凹部５３ｈに巻けるマグネットワイヤ５４の列数Ｎ１は、Ｗ１／ｄ１を計算して小数点以下を切り捨てることにより、求められる。
凹部５３ｈに巻かれるマグネットワイヤ５４の層数Ｍ１は、（Ｄ４−Ｄ２）／２／ｄ１を計算して小数点以下を切り捨てることにより、求められる。
【００４６】
これにより、凹部５３ｈのマグネットワイヤ５４の巻回数Ｔ１は、Ｎ１＊Ｍ１となる。
よって、凹部５３ｈに巻回されるマグネットワイヤ５４の条長Ｌ１は、次の数１で求められる。
（数１）
Ｌ１＝Ｎ１＊（Ｄ２＋１＊ｄ）π＋Ｎ１＊（Ｄ２＋２ｄ）π＋…
…＋Ｎ１＊（Ｄ２＋Ｍ１＊ｄ）π
＝Ｎ１＊Ｍ１＊π＊（Ｄ２＋（Ｍ１＋１）＊ｄ／２）
【００４７】
これに対し、胴部５３ｂ、胴部５３ｃ及び凹部５３ｈの上側に巻かれるマグネットワイヤ５４の列数Ｎ２は、Ｗ２／ｄ１を計算して小数点以下を切り捨てることにより、求めることができる。また、胴部５３ｂ、胴部５３ｃ及び凹部５３ｈの上に巻かれるマグネットワイヤ５４の層数Ｍ２は、（Ｄ５−Ｄ４）／２／ｄ１を計算して小数点以下を切り捨てることにより求められる。
これにより、胴部５３ｂ、胴部５３ｃ及び凹部５３ｈの上側のマグネットワイヤ５４の巻回数Ｔ２は、Ｎ２＊Ｍ２となる。
【００４８】
よって、胴部５３ｂ，胴部５３ｃ及び凹部５３ｈの上側に巻回されるマグネットワイヤ５４の条長は、次の数２となる。
（数２）
Ｌ２＝Ｎ２＊（Ｄ４＋１＊ｄ）π＋Ｎ２＊（Ｄ４＋２ｄ）π＋…
…＋Ｎ２＊（Ｄ４＋Ｍ２＊ｄ）π
＝Ｎ２＊Ｍ２＊π＊（Ｄ４＋（Ｍ２＋１）＊ｄ／２）
ここで、数式２で求められるマグネットワイヤ５４の条長Ｌ２は、凹部５３ｈが無い従来のボビンに巻回されるマグネットワイヤ５４の条長と同じであり、ボビン５３に巻回されるマグネットワイヤ５４の条長は、概略（Ｌ１＋Ｌ２）となる。則ち、巻回数Ｔ１の分だけ余分にマグネットワイヤ５４が巻回され、励磁力を高めることが可能になる。
【００４９】
（２）  前記（１）では、ボビン５３の鍔５３ｆ，５３ｇの外径Ｄ５を固定して考えた場合の効果であるが、ボビン５３に巻回されるマグネットワイヤ５４の巻回数を従来のボビンに巻回されるマグネットワイヤの巻回数と同じと考えると、胴部５３ｂ，胴部５３ｃ及び凹部５３ｈの上に巻かれる分のマグネットワイヤ５４の巻回数は（Ｔ２−Ｔ１）となる。則ち、鍔５３ｆ，５３ｇの外径Ｄ５を小さくすることが可能になる。よって、ステッピングモータの外径を小さくできる。
【００５０】
（３）  前記（１），（２）の効果は、凹部５３ｈを設けたことにより得られる効果である。凹部５３ｈを設けてマグネットワイヤ５４を巻く領域を増加させても、鍔５３ｆ，５３ｇの外径Ｄ５に影響を与えない。従って、凹部５３ｈのディメンジョンを適宜に設定することにより、マグネットワイヤ５４の励磁力を高めることと、鍔５３ｆ，５３ｇの外径Ｄ５を小さくすることの両方を実現することが可能になる。
【００５１】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係るボビンの形状を示す断面図である。
前記第１の実施形態のボビン５３では、支持部５３ｄ，５３ｅが、中央胴部５３ａから垂直に立って胴部５３ｂ，５３ｃと中央胴部５３ａとを連結していた。そのため、中央胴部５３ａと胴部５３ｂ，５３ｃとの間に段差ができていた。
このようなボビン５３では、同じ一周を巻回するのに、中央胴部５３ａと胴部５３ｂ，５３ｃとでは、マグネットワイヤ５４の必要長が異なる。そのため、例えば鍔５３ｆ側から鍔５３ｇへ向けて巻回する位置をずらしながらマグネットワイヤ５４を巻回する際に、マグネットワイヤ５４の繰り出し量と巻取量のアンバランスが生じ、マグネットワイヤ５４のたるみやテンション変動が発生しやすく、巻不良等の不具合が生じることが想定される。
【００５２】
図３のボビン８１は、ボビン５３の代わりにステッピングモータに組込まれるものであり、ボビン５３と同様に、合成樹脂等で形成されている。
ボビン８１は、円筒状の中央胴部８１aと、中央胴部８１aに共軸の円筒状をなす第１の胴部８１ｂ及び第２の胴部８１ｃとを、備えている。中央胴部８１ａの一端と、胴部８１ｂの一端とは、支持部８１ｄによって連結されている。支持部８１ｄは、中央胴部８１ａと胴部８１ｂを、外径上の段差が生じないように滑らかに連結している。
【００５３】
中央胴部８１ａの他端と胴部８１ｃの一端とが、支持部８１ｅによって連結されている。支持部８１ｅは、中央胴部８１ａと胴部８１ｃを、外径上の段差が生じないように滑らかに連結している。各中央胴部８１ａ、胴部８１ｂ及び胴部８１ｃの中心孔の軸は一致している。胴部８１ｂの他端の外周面から垂直に鍔８１ｆが延びている。胴部８１ｃの他端の外周面から垂直に鍔８１ｇが延びている。
【００５４】
このようなボビン８１では、中央胴部８１ａと胴部８１ｂ，８１ｃの外径は異なるが、支持部８１ｄ，８１ｅがその間を滑らかに連結している。そのため、例えば鍔８１ｆ側から鍔８１ｇへ向けてマグネットワイヤをずらして巻回する際に、マグネットワイヤ５４を巻回する量と繰り出し量とのアンバランスが急激には現れないので、それを吸収することが可能であり、巻不良等の不具合が生じることを防止できる。
【００５５】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係るボビンの巻回方法を示す説明図である。
本実施形態では、ボビン５３に対して巻不良等の発生を抑制するマグネットワイヤ巻回方法を説明する。
【００５６】
まず、ボビン５３を巻取装置の回転機構９１にセットし、マグネットワイヤ５４の巻始端５４Ｓを鍔５３ｆに図示しないテープ等で固定する。巻取装置の回転機構９１は、ボビン５３の軸を中心にして回転させるものである。
【００５７】
次に、マグネットワイヤ５４が胴部５３ｂの鍔５３ｆ側の端部から巻回されるように、トラバースロール９２を鍔５３ｆの内側面に対応する位置に合わせる。トラバースロール９２は、図示しない機構により回転機構９１と連動してマグネットワイヤ５４の位置をボビン５３の軸方向に往復移動させるロールである。なお、巻取装置には、回転機構９１やトラバースロール９２の他に、複数の図示しないセンサが設けられている。各種センサとしては、トラバースロール９２の移動方向を切替えるために、トラバースロール９２の位置を検出するセンサや、ボビン５３の凹部５３ｈに巻回されたマグネットワイヤ５４の量（その時点での巻回されたマグネットワイヤ５４の最上層の外径）を検知するセンサ等が設けられている。
【００５８】
トラバースロール９２の位置を合わせた後、巻取装置の回転機構９１を駆動し、ボビン５３を軸中心にして回転させる。回転機構９１を回転させ始めると、胴部５３ｂの鍔５３ｆ側端部からマグネットワイヤ５４が巻回され始める。トラバースロール９２は、中央胴部５３ａの一端側に移動し、マグネットワイヤ５４が中央胴部５３ａの外周に一層巻回される。トラバースロール９２は、中央胴部５３ａの一端側から中央胴部５３ａの他端側に移動する。これにより、マグネットワイヤ５４が中央胴部５３ａの外周に一層巻回される。
マグネットワイヤ５４の巻回される位置が、中央胴部５３ａの他端になったことをセンサが検知したときには、トラバースロール９２の移動方向を反転させる。これにより、マグネットワイヤ５４が巻回される位置が、中央胴部５３ａの他端側から一端側へ移動する。
【００５９】
マグネットワイヤ５４の巻回される位置が、再び中央胴部５３ａの一端になったことをセンサが検知したときには、トラバースロール９２の移動方向を再び反転させる。同様に、マグネットワイヤ５４の巻回される位置が中央胴部５３ａの一端及び中央胴部５３ａの他端になるごとに、トラバースロール９２の移動方向を変化させる。これにより、マグネットワイヤ５４が、ボビン５３の凹部５３ｈに巻回される。
【００６０】
凹部５３ｈに巻回されたマグネットワイヤ５４の最上層の外径が、胴部５３ｂに一層巻回されたマグネットワイヤ５４の外径と等しくなったことをセンサが検知した以降、即ち、凹部５３ｈがマグネットワイヤ５４で満たされた以降には、鍔５３ｆの内側面、鍔５３ｇの内側面でトラバースロール９２の移動方向を反転させる。
【００６１】
これにより、未巻回の胴部５３ｃの外周面と凹部５３ｈに巻回されたマグネットワイヤ５４の上層と胴部５３ｂに巻回されたマグネットワイヤ５４の上層とに、マグネットワイヤ５４が多層に巻回される。
【００６２】
以上のように、この第３の実施形態のマグネットワイヤ巻回方法によれば、胴部５３ｂに一層のマグネットワイヤ５４が巻回された後、ボビン５３の凹部５３ｈにマグネットワイヤ５４が巻回されて凹部５３ｈを満たし、環状の凹部５３ｈがマグネットワイヤ５４で満たされてから、胴部５３ｂ及び胴部５３ｃの外周にマグネットワイヤ５４が巻回される。よって、凹部５３ｈで生じる段差がない状態で、マグネットワイヤ５４を巻回することができ、巻不良等の不具合の発生を抑制できる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、２相駆動型のステッピングモータ以外の単相駆動型ステッピングモータ或いは多相駆動型ステッピングモータに適応してもよい。
【００６４】
また、第３の実施形態では、最初に胴部５３ｂに一層分だけマグネットワイヤ５４を巻回するが、これに限定されるものではない。最初に中央胴部５３ａからマグネットワイヤ５４を巻始め、凹部５３ｈがマグネットワイヤ５４で満たされた後に、胴部５３ｂと、胴部５３ｃと、凹部５３ｈに巻回されたマグネットワイヤ５４の上層とに、マグネットワイヤ５４を巻回してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータを示す断面図である。
【図２】図１中のボビンを示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るボビンを示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るマグネットワイヤ巻回方法を示す説明図である。
【図５】従来のステッピングモータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
４０      ロータ
４１      回転軸
４２      磁極
５０，６０  ステータアセンブリ
５１，６１  第１のヨーク
５２，６２  第２のヨーク
５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａ  極歯
５３，８１                      ボビン
５３ａ，８１ａ                  中央胴部
５３ｂ，８１ｂ                  第１の胴部
５３ｃ，８１ｃ                  第２の胴部
５３ｄ，８１ｄ                  第１の支持部
５３ｅ，８１ｅ                  第２の支持部
５３ｆ，５３ｇ，８１ｆ，８１ｇ  鍔
５３ｈ                          凹部
５４                            マグネットワイヤ
【図１】
2005073344.tif 000003
【図２】
2005073344.tif 000004
【図３】
2005073344.tif 000005
【図４】
2005073344.tif 000006
【図５】
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