(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に支柱と小歯部からなる複数の磁極が周方向に所定の間隔で設けられたステータコア、及び前記磁極に巻回された巻線を具備するステータと、
該ステータの内周側に挿入されて軸受を介して回転可能に支持されたロータと、
前記ステータの軸方向の両端部にそれぞれ嵌合された一対のブラケットとを備えたステッピングモータであって、
前記ステータの軸方向の両端部にそれぞれ配設され、該ステータの端部内周面に内嵌される第１の嵌合部を有する一対の内嵌部材を備え、該内嵌部材の前記第１の嵌合部と、前記一対のブラケットにそれぞれ設けられて前記ステータの軸方向の端部外周面に外嵌される第２の嵌合部とによって前記ステータを径方向に挟み込み、且つ、前記内嵌部材と前記ブラケットとを別体に形成して該ブラケットの前記内嵌部材に対する径方向の位置関係を拘束しないようにしたことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記ブラケットと前記内嵌部材との軸方向の当接面に両者の間の摩擦を低減する摩擦低減手段を設けた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】
前記ブラケットと前記内嵌部材との軸方向の当接面に振動吸収部材を介在させ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】
前記ステータの磁極の支柱の径方向の延長線上で該ステータに前記ブラケット対をボルトによって固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記軸受を前記内嵌部材に取り付けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記ブラケット対に前記第２の嵌合部を補強するためのリブを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【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に関し、特にインクジェットプリンタやスキャナ等に用いられるハイブリッド型ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のハイブリッド型ステッピングモータとしては、例えば図７に示すものが知られている。
【０００３】
このステッピングモータ１は、三相６極のステータ６と、該ステータ６の軸方向の両端部にそれぞれ外嵌された一対のブラケット７ａ，７ｂと、ステータ６の内周側に挿入されてブラケット対７ａ，７ｂに軸受８ａ，８ｂを介して回転可能に支持されたロータ９とを備える。
【０００４】
ロータ９は、回転軸１０、該回転軸１０に固定された円盤状の永久磁石１１及び該永久磁石１１の軸方向の両端部に固定された歯車状のロータコア１２ａ，１２ｂによって構成されている。
【０００５】
ロータコア１２ａはロータコア１２ｂに対して半ピッチ分だけ周方向にずれており、従って、ロータコア１２ａの互いに隣り合う歯極（図示せず。）の間にロータコア１２ｂの歯極（図示せず。）が位置するようになっている。なお、図において符号１５は、ステータ６にブラケット対７ａ，７ｂを固定するためのボルトである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリッド型ステッピングモータは、騒音が大きく、振動も多いモータであることはよく知られているが、かかる騒音や振動を効果的に低減させる技術については未だ提案されていないのが実状である。
【０００７】
そこで、本発明者等がハイブリッド型ステッピングモータの騒音や振動の原因について解析した結果、標準的なエアギャップ５０μｍのハイブリッド型ステッピングモータでは、発生トルク１に対しステータ６とロータ９との間の半径方向の吸引・反発力（加振力）は１０を超え、軸方向の力（ステータ鋼板間の磁気反発力）は０．１程度であることを解析により見い出し、この半径方向の加振力によるステータの径方向の振動を抑えることにより、騒音や振動を効果的に低減することができるという知見を得た。
【０００８】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、ステータとロータとの間の半径方向の加振力によるステータの径方向の振動を抑えることにより騒音や振動を確実且つ効果的に低減することができるステッピングモータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に係るステッピングモータは、内周部に支柱と小歯部からなる複数の磁極が周方向に所定の間隔で設けられたステータコア、及び前記磁極に巻回された巻線を具備するステータと、
該ステータの内周側に挿入されて軸受を介して回転可能に支持されたロータと、
前記ステータの軸方向の両端部にそれぞれ嵌合された一対のブラケットとを備えたステッピングモータであって、
前記ステータの軸方向の両端部にそれぞれ配設され、該ステータの端部内周面に内嵌される第１の嵌合部を有する一対の内嵌部材を備え、該内嵌部材の前記第１の嵌合部と、前記一対のブラケットにそれぞれ設けられて前記ステータの軸方向の端部外周面に外嵌される第２の嵌合部とによって前記ステータを径方向に挟み込み、且つ、前記内嵌部材と前記ブラケットとを別体に形成して該ブラケットの前記内嵌部材に対する径方向の位置関係を拘束しないようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この手段によれば、軸方向の力の１００倍程度ある径方向の加振力によるステータの径方向の振動をステータの内径側及び外径側の両方から抑制することができるので、騒音や振動を効果的に低減することができる。
【００１１】
また、ステータの外径に対するブラケットの位置決めと、ステータの内径に対する内嵌部材の位置決めとをそれぞれ独立して行うことができるので、ステータと内嵌部材、又はステータとブラケットの各々の挟持を高精度に行うことが可能となってステータの径方向の挟持を内周面及び外周面の両方から確実に行うことができる。
【００１２】
請求項２に係るステッピングモータは、請求項１において、前記ブラケットと前記内嵌部材との軸方向の当接面に両者の間の摩擦を低減する摩擦低減手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
この手段によれば、ブラケットを組付ける際に、ブラケットを内嵌部材に対して滑らせることができるので、内嵌部材によるブラケットの拘束が避けられ、ブラケットの組付け性の容易化と、ステータの内側及び外側からの挟持位置決めの独立性の保持とを図ることができる。
【００１４】
請求項３に係るステッピングモータは、請求項１又は２において、前記ブラケットと前記内嵌部材との軸方向の当接面に振動吸収部材を介在させたことを特徴とする。
【００１５】
この手段によれば、内嵌部材側の振動とブラケット側の振動とが互いに干渉しないようにすることができるので、騒音・振動をより効果的に低減することができる。
【００１６】
請求項４に係るステッピングモータは、請求項１〜３のいずれか一項において、前記ステータの磁極の支柱の径方向の延長線上で該ステータに前記ブラケット対をボルトによって固定したことを特徴とする。
【００１７】
この手段によれば、支柱から伝達される径方向の振動をボルトの締め付け位置で抑制することができるので、騒音・振動の低減効果のより向上を図ることができる。
【００１８】
請求項５に係るステッピングモータは、請求項１〜４のいずれか一項において、前記軸受を前記内嵌部材に取り付けたことを特徴とする。
【００１９】
この手段によれば、軸受をブラケットで保持する場合に比べて、ステータの内径とロータとの同軸度を向上させることができるので、ロータとステータとの間のエアギャップの均一化を図ることができる。
【００２０】
請求項６に係るステッピングモータは、請求項１〜５のいずれか一項において、前記ブラケット対に前記第２の嵌合部を補強するためのリブを設けたことを特徴とする。
【００２１】
この手段によれば、ブラケットの第２の嵌合部の剛性が増して、該第２の嵌合部と内嵌部材の第１の嵌合部とによるステータの径方向の挟持をより確実なものとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態の一例であるハイブリッド型ステッピングモータを説明するための説明的斜視図、図２は該ハイブリッド型ステッピングモータの断面図、図３はステータコアを示す軸方向から見た平面図、図４はステータコアの変形例を示す軸方向から見た平面図、図５及び図６はブラケット対の変形例を示す平面図である。
【００２４】
図１〜図３を参照して、このハイブリッド型ステッピングモータ１００は、三相６極のステータ１０１と、該ステータ１０１の軸方向の両端部にそれぞれ配設された一対の内嵌部材１０３ａ，１０３ｂと、ステータ１０１の内周側に挿入されて内嵌部材１０３ａ，１０３ｂに軸受１０４ａ，１０４ｂを介して回転可能に支持されたロータ１０５と、ステータ１０１の軸方向の両端部にそれぞれ嵌合された一対のブラケット１０６ａ，１０６ｂとを備える。
【００２５】
ステータ１０１は断面略正方形状の外形を有するステータコア１０７を備えており、ステータコア１０７の内周部には支柱１０８と小歯部１０９からなる６個の磁極Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２が周方向に等間隔で設けられている。小歯部１０９は複数の小歯１０９ａにより構成されており、小歯部１０９の周方向の中央部に支柱１０８が配置され、該支柱１０８に巻線１１０が巻回されている。
【００２６】
また、ステータコア１０７の外周部の四隅の角部にはそれぞれ円弧状の面取り部１０７ａが形成されており、該面取り部１０７ａの近傍にはステータ１０１の軸方向に沿って延びるボルト挿通孔１０７ｂが形成されている。
【００２７】
内嵌部材１０３ａ，１０３ｂは、ステータ１０１の内径より若干大径の大径部１１１と、ステータ１０１の内径と略同径の小径部（第１の嵌合部）１０２とを備えた円筒状部材からなっており、小径部１０２がステータ１０１の端部内周面に内嵌された状態で該ステータ１０１の軸方向の両端部にそれぞれ同心に配設されている。
【００２８】
また、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの内周部には、ロータ１０５の回転軸１１２を回転可能に支持する軸受１０４ａ，１０４ｂがそれぞれ圧入等により嵌め込まれている。
【００２９】
ロータ１０５は、回転軸１１２、該回転軸１１２に固定された円盤状の永久磁石１１３及び該永久磁石１１３の軸方向の両端部に固定された歯車状のロータコア１１４ａ，１１４ｂによって構成されており、永久磁石１１３及びロータコア１１４ａ，１１４ｂが内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの間に位置してステータ１０１の内周側に５０〜１００μｍ程度の極めて小さいエアギャップを介して配設されている。
【００３０】
また、ロータコア１１４ａはロータコア１１４ｂに対して半ピッチ分だけ周方向にずれており、従って、ロータコア１１４ａの互いに隣り合う歯極（図示せず。）の間にロータコア１１４ｂの歯極（図示せず。）が位置するようになっている。
【００３１】
ブラケット１０６ａ，１０６ｂはステータ１０１と略同形の外形の有底四角筒状をなしており、底壁の中心部にはロータ１０５の回転軸１１２の挿通穴１１５が形成されている。また、ブラケット１０６ａ，１０６ｂの外周部の四隅の角部にはそれぞれ面取り部１１６ａがステータ１０１の面取り部１０７ａに対応して形成されている。
【００３２】
ブラケット１０６ａ，１０６ｂの面取り部１１６ａにはステータ１０１の面取り部１０７ａに外嵌される嵌合突起（第２の嵌合部）１１７が該ステータ１０１の軸方向に沿って延設されており、該嵌合突起１１７と上述した内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの小径部１０２とによってステータ１０１を径方向に挟み込むようになっている。
【００３３】
また、ブラケット１０６ａの底壁の四隅にはねじ孔１１８がステータコア１０７のボルト挿通孔１０７ｂと同心に形成され、ブラケット１０６ｂの底壁の四隅にはボルト挿通孔１１９がボルト挿通孔１０７ｂと同心に形成されており、ボルト挿通孔１１９及び１０７ｂに挿入した固定ボルト１２０をねじ孔１１８にねじ込むことにより、ステータ１０１にブラケット１０６ａ，１０６ｂが固定されるようになっている。
【００３４】
かかる固定状態においては、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの大径部１１１のステータ１０１側の端面がステータ１０１の端面に当接すると共に、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂのステータ１０１から離間する側の端面の周縁部がブラケット１０６ａ，１０６ｂの底壁に当接するようになっており、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂとブラケット１０６ａ，１０６ｂとの当接面にはフッ素樹脂コート（摩擦低減手段）１２１等が被覆されて両者の間の摩擦低減が図られている。
【００３５】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、ブラケット１０６ａ，１０６ｂの嵌合突起１１７と内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの小径部１０２とによってステータ１０１を径方向に挟持するようにしているので、軸方向の力の１００倍程度ある径方向の加振力によるステータ１０１の径方向の振動をステータ１０１の内径側及び外径側の両方から抑制することができ、この結果、騒音や振動を効果的に低減することができる。
【００３６】
本実施例のステッピングモータと図７に示す従来構造のステッピングモータとを使用し、ステッピングモータを１０２０ｒｐｍで回転させ、ステッピングモータから１０ｃｍ離れた位置でステッピングモータから発せられる騒音を測定したところ、次の表１に示す結果が得られた。表１によれば、本実施例の構造を採用することにより、ステッピングモータ単体であれ、ステッピングモータをプリンタの紙送り用として実装した場合であっても、騒音を大幅に低減させることができた。
【００３７】
【表１】
0003736166.tif 000002
【００３８】
また、ブラケット１０６ａ，１０６ｂと内嵌部材１０３ａ，１０３ｂとを別体に形成してブラケット１０６ａ，１０６ｂの内嵌部材１０３ａ，１０３ｂに対する径方向の位置関係を拘束しないようにしているので、ステータ１０１の外径に対するブラケット１０６ａ，１０６ｂの位置決めと、ステータ１０１の内径に対する内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの位置決めとをそれぞれ独立して行うことができ、この結果、ステータ１０１と内嵌部材１０３ａ，１０３ｂ、又はステータ１０１とブラケット１０６ａ，１０６ｂの各々の挟持を高精度に行うことが可能となってステータ１０１の径方向の挟持を内周面及び外周面の両方から確実に行うことができる。
【００３９】
更に、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂとブラケット１０６ａ，１０６ｂとの当接面にフッ素樹脂コート１２１等を被覆して両者の間の摩擦低減を図るようにしているので、ブラケット１０６ａ，１０６ｂを組付ける際に、ブラケット１０６ａ，１０６ｂを内嵌部材１０３ａ，１０３ｂに対して滑らせることができ、この結果、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂによるブラケット１０６ａ，１０６ｂの拘束を避けられ、ブラケット１０６ａ，１０６ｂの組付け性の容易化とステータ１０１の内側及び外側からの挟持位置決めの独立性の保持とを図ることができる。
【００４０】
更に、ロータ１０５の回転軸１１２を支持する軸受１０４ａ，１０４ｂをステータ１０１の内径に嵌合された内嵌部材１０３ａ，１０３ｂによって直接保持するようにしているので、軸受１０４ａ，１０４ｂをブラケット１０６ａ，１０６ｂで保持する場合に比べて、ステータ１０１の内径とロータ１０５の回転軸１１２との同軸度を向上させることができ、この結果、ロータ１０５とステータ１０１との間のエアギャップの均一化を図ることができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂとブラケット１０６ａ，１０６ｂとの当接面の摩擦を低減する手段として、フッ素樹脂コート１２１を例に採ったが、これに限定されず、該当接面の接触面積を小さくするような表面加工を施して摩擦を低減するようにしてもよい。
【００４２】
また、摩擦低減手段に代えて又は摩擦低減手段に加えて、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂとブラケット１０６ａ，１０６ｂとの当接面に弾性部材や低反発性ゴム等の振動吸収部材（図示せず。）を介在させるようにしてもよい。
【００４３】
このようにすると、内嵌部材１０３ａ，１０３ｂ側の振動とブラケット１０６ａ，１０６ｂ側の振動とが互いに干渉しないようにすることができるので、騒音・振動をより効果的に低減することができ、また、振動吸収部材の弾性に固定ボルト１２０の弛み止めとしての機能を持たせることができる。
【００４４】
更に、上記実施の形態では、三相６極のステータ１０１を備えたハイブリッド型ステッピングモータを例に採ったが、これに代えて、例えば図４に示すように、二相８極のステータを備えたハイブリッド型ステッピングモータに本発明を適用してもよいのは勿論であり、更に、相数、極数の如何を問わず、ハイブリッド型ステッピングモータ一般に本発明を適用してもよい。
【００４５】
図４に示すステータのステータコア２００は固定ボルト１２０のボルト挿通穴１０７ｂが全て磁極Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の支柱１０８の径方向の延長線上に配置されているため、支柱１０８から伝達される径方向の振動を固定ボルト１２０の締め付け位置で抑制することができ、この結果、騒音・振動の低減効果のより向上を図ることができる。
【００４６】
更に、図５に示すように、ブラケット１０６ａ，１０６ｂの四隅の嵌合突起１１７を対角線状にリブ２０１でつなぐようにしたり、或いは図６に示すように、ブラケット１０６ａ，１０６ｂの四隅の嵌合突起１１７を対角線状にリブ２０２でつなぐと共に四隅の嵌合突起１１７を周方向にリブ２０３でつなぐことにより、各嵌合突起１１７の剛性が増して、ブラケット１０６ａ，１０６ｂの嵌合突起１１７と内嵌部材１０３ａ，１０３ｂの小径部１０２とによるステータ１０１の径方向の挟持をより確実なものとすることができる。
【００４７】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ステータとロータとの間の半径方向の加振力によるステータの径方向の振動を抑えることにより騒音や振動を確実且つ効果的に低減することができるステッピングモータを提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるハイブリッド型ステッピングモータを説明するための説明的斜視図である。
【図２】該ハイブリッド型ステッピングモータの断面図である。
【図３】ステータコアを示す軸方向から見た平面図である。
【図４】ステータコアの変形例を示す軸方向から見た平面図である。
【図５】ブラケット対の変形例を示す平面図である。
【図６】ブラケット対の他の変形例を示す平面図である。
【図７】従来のハイブリッド型ステッピングモータの断面図である。
【符号の説明】
１００…ハイブリッド型ステッピングモータ
１０１…ステータ
１０２…小径部（第１の嵌合部）
１０３ａ，１０３ｂ…内嵌部材
１０４ａ，１０４ｂ…軸受
１０５…ロータ
１０６ａ，１０６ｂ…ブラケット
１０７…ステータコア
１０８…支柱
１０９…小歯部
１１０…巻線
１１２…回転軸
１１３…永久磁石
１１４ａ，１１４ｂ…ロータコア
１１７…嵌合突起（第２の嵌合部）
１２０…固定ボルト
１２１…フッ素樹脂コート（摩擦低減手段）
２０１，２０２，２０３…リブ
【図１】
0003736166.tif 000003
【図２】
0003736166.tif 000004
【図３】
0003736166.tif 000005
【図４】
0003736166.tif 000006
【図５】
0003736166.tif 000007
【図６】
0003736166.tif 000008
【図７】
0003736166.tif 000009