(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータギアと噛み合うギアを介して出力軸を駆動するための動力源となるロータと、ステータと、上記ステータに取り付けられるコイルと、上記ギア、上記ロータ、上記ステータ及び上記コイルを収容するケース部材とを有するステッピングモータであって、
上記ケース部材の内部に固定され、上記ロータを回転自在に取り付けるためのロータ用軸部材と、
上記ロータの近傍における上記ケース部材の周壁の一部を切り欠いて形成され、上記ステータの外形の一部を嵌合する切り欠き部と、
上記ケース部材の内部であって上記ロータ用軸部材を中心として上記切り欠き部と対向する位置に固定された位置決め部材とを備え、
上記ステータには、上記位置決め部材に対応する位置に位置決め用穴が形成されており、
上記ステータの位置決め用穴に上記位置決め部材が挿入されていると共に、上記位置決め部材には、上記ロータギアと噛み合う上記ギアが回転自在に取り付けられており、
上記ステータは、その外形の一部の上記切り欠き部への嵌合により、上記切り欠き部の幅方向である、上記ロータ用軸部材を中心とする座標のｘ軸方向の位置が規制され、かつ、上記位置決め用穴への上記位置決め部材の挿入により、上記ロータ用軸部材と上記ギヤの軸間距離方向である、上記座標のｙ軸方向の位置が規制されている
ことを特徴とする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、コイルボビンのステータへの取り付けを改善したステッピングモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステッピングモータは、各種ＯＡ機器、家電製品、自動車等の分野におけるアクチュエータ部品として利用されている。例えば、車両には車両速度及びエンジン回転数等の計測値を表示する車両用計器装置が搭載されており、この車両用計器装置においては、文字板の前面に配置される指針を駆動する内機としてステッピングモータが用いられている。
【０００３】
ここで、車両用計器装置に用いられる従来のステッピングモータの一例を、図５を参照して説明する。
【０００４】
図５は、従来のステッピングモータの構造例を示す断面図である。図５において、ステッピングモータ５０は、車両用計器装置の配線板４０に取り付けられる取付面５２ｃを有するケース部材を有している。このケース部材は、合成樹脂製の上部ケース５１と下部ケース５２から構成されており、下部ケース５２の底面が取付面５２ｃに相当している。また、ケース部材内には、ギア５８を介して指針軸（出力軸）５７を駆動するための動力源となるロータ５６と、ステータ５４の伸長部５４ａ，５４ｂに固定されてロータ５６を励磁するコイル５５が収容されている。
【０００５】
このコイル５５は、下部ケース５２の取付面５２ｃの裏側に位置する第１の内面５２ｄに、この第１の内面５２ｄに対向する上部ケース５１の第２の内面５１ｄとの間に空間を有して配置されている。そして、下部ケース５２の取付面５２ｃから突出した端子５５ｃ、５５ｄの一端を、配線板４０に設けられた貫通孔４１から貫通させることで、ステッピングモータ５０を車両用計器装置の配線板４０に取り付けている。
【０００６】
ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されている。また、ステータ５４は、２つのコイル５５を取り付けるために、フレーム内側に直交する位置関係に形成された２つの伸長部５４ａ，５４ｂを備えている。
【０００７】
コイル５５は、合成樹脂等で形成されたコイルボビン５５ａと、コイルボビン５５に巻回された銅線等からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。
【０００８】
ロータ５６は、ステッピングモータ５０の駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネットによって形成しており、下部ケース５２に固定されたロータ用軸部材５３ａが貫通する貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通孔を有するロータギア５６ａが装着されている。
【０００９】
指針軸５７は、金属部材によって形成されており、その先端に指針（図示しない）が取り付けられると共に、その中ほどに例えばプラスチックで形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着されている。そして、指針軸５７の一端は、上部ケース５１の凸部５１ｃから突出し、他端を下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合している。
【００１０】
ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、下部ケース５２においてステータ５４の外側の位置に固定されたギア用軸部材５３ｃが貫通する貫通孔（図示しない）を有し、ロータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギアとを一体的に形成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の構造を有するステッピングモータ５０は、小型部品が必要であり、部品の位置出しを精度良く行う必要がある。特に、ステータ５４とロータ５５の中心との位置出しや、ロータ５６とギア５８の軸間距離の位置出しが重要であるが、従来では、ロータ５５、ステータ５４及びギア５８の３点の部品を、それぞれ、合成樹脂製の下部ケース５２によって位置出しするような構造であった。
【００１２】
そのため、ロータ５５、ステータ５４及びギア５８の３部品間の位置関係が、下部ケース５２の成型誤差の影響を受けて、精度が悪くなることがあった。
【００１３】
また、ギア用軸部材５３ｃが、下部ケース５２においてステータ５４の外側の位置にあるため、ギア径が大きくなり、結果的にステッピングモータ５０の外形が大きくなってしまうという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、各部品の位置出しを精度良くすると共により小型化が可能なステッピングモータを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明によりなされた請求項１記載のステッピングモータは、
ロータギアと噛み合うギアを介して出力軸を駆動するための動力源となるロータと、ステータと、上記ステータに取り付けられるコイルと、上記ギア、上記ロータ、上記ステータ及び上記コイルを収容するケース部材とを有するステッピングモータであって、
上記ケース部材の内部に固定され、上記ロータを回転自在に取り付けるためのロータ用軸部材と、
上記ロータの近傍における上記ケース部材の周壁の一部を切り欠いて形成され、上記ステータの外形の一部を嵌合する切り欠き部と、
上記ケース部材の内部であって上記ロータ用軸部材を中心として上記切り欠き部と対向する位置に固定された位置決め部材とを備え、
上記ステータには、上記位置決め部材に対応する位置に位置決め用穴が形成されており、
上記ステータの位置決め用穴に上記位置決め部材が挿入されていると共に、上記位置決め部材には、上記ロータギアと噛み合う上記ギアが回転自在に取り付けられており、
上記ステータは、その外形の一部の上記切り欠き部への嵌合により、上記切り欠き部の幅方向である、上記ロータ用軸部材を中心とする座標のｘ軸方向の位置が規制され、かつ、上記位置決め用穴への上記位置決め部材の挿入により、上記ロータ用軸部材と上記ギヤの軸間距離方向である、上記座標のｙ軸方向の位置が規制されている
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、ステッピングモータは、ロータギアと噛み合うギアを介して出力軸を駆動するための動力源となるロータと、ステータと、ステータに取り付けられるコイルと、ギア、ロータ、ステータ及びコイルを収容するケース部材とを有する。また、ステッピングモータは、ケース部材の内部に固定され、ロータを回転自在に取り付けるためのロータ用軸部材と、ロータの近傍におけるケース部材の周壁の一部を切り欠いて形成され、ステータの外形の一部を嵌合する切り欠き部と、ケース部材の内部であってロータ用軸部材を中心として切り欠き部と対向する位置に固定された位置決め部材とを備えている。ステータには、位置決め部材に対応する位置に位置決め用穴が形成されている。ステータの位置決め用穴に位置決め部材が挿入されていると共に、位置決め部材には、ロータギアと噛み合うギアが回転自在に取り付けられている。ステータは、その外形の一部の切り欠き部への嵌合により、切り欠き部の幅方向である、ロータ用軸部材を中心とする座標のｘ軸方向の位置が規制され、かつ、位置決め用穴への位置決め部材の挿入により、ロータ用軸部材とギヤの軸間距離方向である、上記座標のｙ軸方向の位置が規制されている。
【００１７】
それにより、ステッピングモータの各部品の位置出しを精度良く行うことができる。また、位置決め部材がステータとギアの位置出しに兼用されているので、ステータとギアを重ねてレイアウトすることができ、ステッピングモータをより小型にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステッピングモータを車両用計器装置に適用した場合の一実施の形態を、図１〜図４の図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付して説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るステッピングモータの外観を示す斜視図であり、図２は、図１のステッピングモータの分解斜視図であり、図３は、図１におけるＡ−Ａ線を通る矢印方向の拡大断面図であり、図４は、図１のステッピングモータの部分拡大平面図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、ステッピングモータ５０は、合成樹脂などで形成された上部ケース５１と下部ケース５２とを有して構成している。上部ケース５１と下部ケース５２は、上部ケース５１の一対の嵌合孔５１ａに、それぞれに対応する下部ケース５２の嵌合突起５２ａを嵌合して位置決めするとともに、上部ケース５１の一対の係合孔５１ｂを、下部ケース５２の外壁に設けている係合突起５２ｂに係合して固定している。
【００２１】
上部ケース５１の上面には、後述する指針軸（出力軸）５７が貫通する貫通孔を有する凸部５１ｃが設けられている。また、上部ケース５１の側壁には、アーム状のフック５１ｅが設けられており、フック５１ｅの端部には配線板４０を貫通してその表面と係合する係合部を有している。また、下部ケース５２を構成する底板の外面が、車両用計器装置の配線板４０に固定される取付面５２ｃになっており、この取付面５２ｃの裏側に位置する下部ケース５２の内面が第１の内面５２ｄとなっている。
【００２２】
下部ケース５２はさらに、後述する指針軸５７を回転自在に嵌合する軸受部５２ｅと、ロータ用軸部材５３ａの一端が固定されるロータ用軸受部５２ｆと、位置決め部材５３ｂの一端が固定される軸受部５２ｇとを有している。なお、ロータ用軸部材５３ａ及び位置決め部材５３ｂの下部ケース５２に固定される部分をローレット加工することで、ロータ用軸部材５３ａ及び位置決め部材５３ｂが回転することを防止している。
【００２３】
ステータ５４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚（例えば、３枚）の金属板を積層して、下部ケース５２の形状に応じたフレーム状に形成されている。また、ステータ５４は、２つのコイル５５を取り付けるために、フレーム内側に直交する位置関係に形成された２つの伸長部５４ａ，５４ｂを備えている。さらに、ステータ５４には、位置決め部材５３ｂに対応する位置に位置決め部材５３ｂを挿入するための位置決め用穴５４ｃが設けられている。
【００２４】
コイル５５は、合成樹脂等で形成され、コイルボビン５５ａと、コイルボビン５５に巻回された銅線等からなるコイル線５５ｂと、コイルボビン５５ａに圧入され、それぞれコイル線５５ｂの両端すなわち巻き始めと巻き終わりに半田付け等の手段により電気的に接続された端子５５ｃ、５５ｄとから構成されている。端子５５ｃ、５５ｄの一端は、下部ケース５２に設けられた端子用貫通孔５２ｈを貫通して下部ケース５２の取付面５２ｄから突出している。
【００２５】
ロータ５６は、ステッピングモータ５０の駆動源となるものであり、プラスチック及びマグネットによって形成しており、ロータ用軸部材５３ａが貫通する貫通孔（図示しない）を有している。また、ロータ５６の上部表面には、ロータ５６の貫通孔に連結する貫通孔を有するロータギア５６ａが装着されている。
【００２６】
指針軸５７は、金属部材によって形成されており、その先端に指針（図示しない）が取り付けられると共に、その中ほどに例えばプラスチックで形成された指針ギア５７ａが圧入によって固着されている。そして、指針軸５７の一端は、上部ケース５１の凸部５１ｃから突出し、他端を下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合している。
【００２７】
ギア５８は、ロータ５６の回転を指針軸５７に伝達するものであり、例えば合成樹脂で作られ、ロータ５６のロータギア５６ａと噛み合う大ギアと、指針ギア５７ａと噛み合い、かつ大ギアより径の小さい小ギアを一体的に形成している。
【００２８】
次に、ステッピングモータ５０の組み立てについて説明する。
【００２９】
まず、ステータ５４の伸長部５４ａ、５４ｂに、それぞれ、コイル５５を装着する。次に、下部ケース５２のロータ用軸受部５２ｆ及び軸受部５２ｇに、それぞれ、ロータ用軸部材５３ａの一端及び位置決め部材５３ｂの一端を装着する。そして、この状態で、位置決め部材５３ｂにステータ５４の穴５４ａを貫通させかつステータ５４の外形の一部を周壁５２ｉの一部を切り欠いて形成された切り欠き部５２ｉ１に嵌合することにより、ステータ５４を位置決めしながら、コイル５５の端子５５ｃ、５５ｄを下部ケース５２の端子用貫通孔５２ｈから貫通させることにより、ステータ５４を下部ケース５２の周壁５２ｉ内に装着する。
【００３０】
次に、ロータ５６を、ロータ用軸部材５３ａに回転自在に嵌合するとともに、指針ギア５７ａが固着された指針軸５７を、回転自在に下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合する。そして、ギア５８の大ギアがロータ５６のロータギア５６ａと噛み合い、かつ小ギアが指針ギア５７ａと噛み合うように、ギア５８を位置決め部材５３ｂに回転自在に取り付ける。
【００３１】
次に、ロータ５６を、ロータ用軸部材５３ａに回転自在に嵌合するとともに、指針ギア５７ａが固着された指針軸５７を、回転自在に下部ケース５２の軸受部５２ｅに嵌合する。そして、ギア５８の大ギアがロータ５６のロータギア５６ａと噛み合い、かつ小ギアが指針ギア５７ａと噛み合うように、ギア５８を位置決め部材５３ｂに回転自在に取り付ける。
【００３２】
この段階で、ステータ５４、ロータ５６及びギア５８の装着後の相互の位置出しは、精度良く行われている。
【００３３】
すなわち、図４に示すように、ロータ５６の近傍における下部ケース５２の周壁５２ｉの一部を幅ｄ1 だけ切り欠いて形成された切り欠き部５２ｉ１と、位置決め部材５３ｂとは、ロータ５６の中心、すなわちロータ用軸部材５３ａを中心として、互いに対向する位置にある。また、位置決め部材５３ｂは、ロータ５６の中心とギア５８の軸間距離ｄ2 に一致する位置にある下部ケース５２の軸受部５２ｇに固定されており、切り欠き部５２ｉ１の幅ｄ1 方向とロータ５６の中心とギア５８の軸間距離ｄ2 方向は、交差する関係にある。
【００３４】
したがって、ギア５８は、位置決め部材５８に回転自在に取り付けられるため、ロータの中心から軸間距離ｄ2 をもって正確に位置決めされる。
【００３５】
また、ステータ５４は、その外形の一部が下部ケース５２の周壁５２ｉの切り欠き部５２ｉ１に嵌合されているため、切り欠き部５２ｉ１の幅ｄ1 方向（すなわち、ロータ５６の中心またはロータ用軸部材６３ａを中心とする座標のｘ軸方向）の位置が規制される。また、ステータ５４は、位置決め用穴５４ｃに、位置決め部材５３ｂが挿入されているため、軸間距離ｄ2 方向（すなわち、ロータ５６の中心またはロータ用軸部材６３ａを中心とする座標のｙ軸方向）の位置が規制される。その結果、ステータ５４は、ロータ５６及びギア５８に対して正確に位置決めされる。
【００３６】
次に、指針軸５７の先端を上部ケース５１の凸部５１ｃから突出させ、ロータ用軸部材５３ａの他端及び位置決め部材５３ｂの他端を、上部ケース５１の第２の内面に設けた軸支部（図示しない）に嵌合する。それと同時に、下部ケース５２の嵌合突起５２ａを上部ケース５１の嵌合孔５１ａに嵌合して位置決めし、上部ケース５１の係合孔５１ｂを下部ケース５２の係合突起５２ｂに係合させることにより、上部ケース５１と下部ケース５２とを合わせ固定する。
【００３７】
次に、ステッピングモータの配線板（固定部材）４０への取り付けについて説明する。
【００３８】
上述のように組み立てられたステッピングモータ５０の配線板４０への取り付けは、上部ケース５１の側壁に設けたフック５１ｅを配線板４０の取付孔（図示しない）に、かつ、下部ケース５１の取付面５２ｃから突出した端子５５ｃ、５５ｄのそれぞれの一端を配線板４０に設けられた貫通孔４１に貫通させて、配線板４０の表面とステッピングモータ５０の取付面５２ｃを接触させて固定する。そして、配線板４０の裏面から突出した端子５５ｃ、５５ｄを半田付けすることで、電気的に接続されることとなる。
【００３９】
配線板４０に取り付けられたステッピングモータ５０は、配線板４０に設けられた配線パターンを通じて端子５５ｃ、５５ｄへの電気信号の供給が可能となり、計測量に応じた電気信号をコイル５５に供給させることで、計測量に応じたロータ５６の回転がギア５８を介して指針軸５７に伝達され、この指針軸５７の先端に取り付けた指針を計測量に応じて駆動させることとなる。
【００４０】
以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００４１】
また、上述の実施の形態では、ステッピングモータ５０を配線板４０に取り付ける場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ステッピングモータ５０を取り付ける対象が車両用計器装置の文字板、導光板、ケース等でも良い。
【００４２】
さらに、上述した本実施の形態では、ステッピングモータ５０の取付面５２ｃを下部ケース５２に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、指針軸５７が突出した上部ケース５１に設けるようにすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載した本発明のステッピングモータによれば、ステッピングモータの各部品の位置出しを精度良く行うことができる。また、位置決め部材がステータとギアの位置出しに兼用されているので、ステータとギアを重ねてレイアウトすることができ、ステッピングモータをより小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステッピングモータの外観を示す斜視図である。
【図２】図１のステッピングモータの分解斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線を通る矢印方向の拡大断面図である。
【図４】図１のステッピングモータの部分拡大平面図である。
【図５】従来のステッピングモータの構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
５０  ステッピングモータ
５１  上部ケース（ケース部材）
５２  下部ケース（ケース部材）
５２ｉ  周壁
５２ｉ１  切り欠き部
５３ａ  ロータ用軸部材
５３ｂ  位置決め部材
５４  ステータ
５４ｃ  位置決め用穴
５５  コイル
５６  ロータ
５７  指針軸（出力軸）
５８  ギア
【図１】
0003828714.tif 000002
【図２】
0003828714.tif 000003
【図３】
0003828714.tif 000004
【図４】
0003828714.tif 000005
【図５】
0003828714.tif 000006