JP2009005486A

JP2009005486A - Ｐｍ型ステッピングモータ

Info

Publication number: JP2009005486A
Application number: JP2007163659A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Takayuki Yamawaki; 孝之山脇; Hiroyuki Furusaki; 浩幸古崎; Masaki Kagawa; 正樹加川
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP5172225B2; US20080315699A1; US8304955B2

Abstract

【課題】ロータを支持する軸受とステータとの間を同軸にできると共に軸受が傾くことなく安定して保持することによって、ステータとロータとの間のエアーギャップをより小さくする。
【解決手段】複数の極歯を有する内ヨーク６と複数の極歯を有する外ヨーク７とを備えた２組のステータ２と、シャフト９に固着してなるロータマグネット１０を備えて、ステータの内側に回転自在に配置したロータ３と、ロータを回転自在に支持する一対の軸受１９，２０とからなり、ボビン１３が一対の内ヨークを背合わせに重ねて樹脂成形にて一体に成形されてなるＰＭ型ステッピングモータ１であって、一対の内ヨークを背合わせに重ねて樹脂成形して両端面にフランジ１４を成形すると共に、内ヨークの極歯はロータマグネットと対向する面を除いて樹脂１２で覆われ、かつ内ヨークの極歯の先端にフランジの端面より突出し、フランジに連接する突起部１７を同時に成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、光ピックアップ、ＯＡ機器などに用いられる小型のＰＭ型ステッピングモータに関する。

従来、爪状の極歯（クローポール）を用いた小型のＰＭ型ステッピングモータとして、ボビンを樹脂成形にて一体成形したＰＭ型ステッピングモータが知られている。このような構造として、たとえば、図３に示すようなステッピングモータがある（たとえば、特許文献１の図９参照）。

図３は、特許文献１の図９に示されたステッピングモータを示す側断面図である。

図３のステッピングモータにおいては、２個一対のステータコア１１１、これらステータコア１１１の磁極片１３１、この磁極片１３１を囲繞にて樹脂で一体成形されたコイル巻枠１０６、そのフランジ部１６１、端子１１３およびその保持部１６２などによってステータ組立体が構成され、コイル巻枠１０６には励磁コイル巻線１２１が巻回されており、ステータ組立体を軸線方向の両側から挟み込むようにして一対のケース体１２２が嵌められている。

各ケース体１２２は、ステータコア１１１の磁極片１３１と同様に形成された磁極片１２３とを有し、この磁極片１２３はステータコア１１１の磁極片１３１の間に嵌められ、磁極片１３１と磁極片１２３とが同一円周内で周方向に交互に配置され、このようにしてステータが構成されている。

ステータには、その両端のケース体１２２に取付け板１２４および底板１２５が固定されている。取付け板１２４および底板１２５の中央部には軸受１２７、１２８が取り付けられ、軸受１２７、１２８によって回転軸１２９が回転可能に支持されている。ロータ１３０を構成するロータマグネット１３２は周方向に交互に着磁されており、磁極片１３１、１２３はロータマグネット１３２の外周面に対向している。

図３に示す特許文献１に記載のステッピングモータにおいては、一対のステータコア１１１は樹脂で一体成形しているため、一対のステータコア１１１での芯出しは精度よくできるが、ロータ１３０を支持する軸受１２７、１２８を取り付けた取付け板１２４および底板１２５はケース体１２２にそれぞれ固定された構成となっているため、一対のステータコア１１１と軸受１２７、１２８との芯出しを精度良く一致させることが難しく、そのためロータ１３０と磁極片１２３、１３１との間のギャップをより小さくできないという問題がある。

この特許文献１における一対のステータコア１１１と軸受１２７、１２８との芯出しを精度良くできる手段として、磁極片１２３を有するケース体１２２の磁極片１２３の根元部内側に軸受を圧入固定したＰＭ型ステッピングモータが知られている（たとえば、特許文献２参照）。

図４は特許文献２に記載のＰＭ型ステッピングモータの一部断面図であり、図５は図４における軸受部周辺の構成を示す断面図である。

図４および図５のステッピングモータにおいては、軸受２４１のフランジ部２４１ｂをヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａの根元部内側に圧入して、ヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａと軸受２４１の内径中心とを直接位置あわせできる。このため、軸受２４１をヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａで直接位置決めして、軸受２４１とヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａとの芯出し精度を向上することができる。

特開平４−２２２４５４号公報実開平６−０２９３８８号公報

しかしながら、特許文献２のＰＭ型ステッピングモータにあっては、軸受２４１をヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａで直接位置決めして、軸受２４１とヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａとの芯出し精度の向上を図っているが、櫛歯状突極２１４ａは根元を内側に折り曲げて形成しているため、櫛歯状突極２１４ａの折り曲げ状態にバラツキが生じる。このため軸受２４１をヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａの根元部内側に圧入したとき、軸受２４１のフランジ部２４１ｂの外周面と櫛歯状突極２１４ａとの接触状態にバラツキが生じ易く、場合によっては、圧入状態が不十分であるために軸受２４１の保持力が不足してしまうという問題や、圧入した軸受２４１の姿勢に傾きが生じて軸受２４１とヨーク２１４の櫛歯状突極２１４ａとの間で芯ずれが生じる虞があり、その結果、ロータと櫛歯状突極との間のギャップが均一にならないという問題が生じる。

本発明は係る問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ロータを回転可能に支持する軸受とステータとの間を同軸にできると共に軸受が傾くことなく安定して保持できることによって、ステータとロータとの間のエアーギャップをより小さくできる小型のＰＭ型ステッピングモータを提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するために、複数の極歯を有する内ヨークと複数の極歯を有する外ヨークとコイルを巻回してなるボビンとを備えた２組のステータと、シャフトと該シャフトに固着してなるロータマグネットとからなり、前記ステータの内側に回転自在に配置したロータと、前記ロータを回転自在に支持する一対の軸受とからなり、前記ボビンが前記一対の内ヨークを背合わせに重ねて樹脂成形にて一体に成形されてなるＰＭ型ステッピングモータであって、前記一対の内ヨークを背合わせに重ねて樹脂成形して両端面にフランジを成形すると共に、前記内ヨークの極歯は前記ロータマグネットと対向する面を除いて樹脂で覆われ、かつ前記内ヨークの極歯の先端に前記フランジの端面より突出し前記フランジに連接する突起部を同時に成形してなることを特徴とする。

また本発明は、前記突起部の少なくとも一方側の内周に前記ロータを回転自在に支持する軸受を装着してなることを特徴とする。

また本発明は、前記外ヨークは内周縁に複数の極歯を有するカップ状であって、前記内ヨークの極歯の間に形成された凹部に、前記外ヨークの極歯を配置してなることを特徴とする。

本発明によれば、ロータを回転可能に支持する軸受とステータとの間を同軸にできると共に軸受が傾くことなく安定して保持できることによって、ステータとロータとの間のエアーギャップをより小さくできる小型のＰＭ型ステッピングモータを提供することができる。

すなわち本願請求項１に係る発明によれば、一対の内ヨークを背合わせで重ね、内径基準で樹脂成形してボビンを一体成形する際に、同時に軸受を保持するための突起部を内ヨークの極歯の先端部に一体成形するため、内ヨークと突起部は芯ずれを生じることなく同軸にできる。また、突起部は金型にて樹脂成形で一体に成形しているため、突起部の形状を全て精度良く均一に形成できる。

また、本願請求項２に係る発明によれば、突起部の形状を全て精度良く均一に形成できるので、突起部に装着した軸受とステータとは芯ずれを生じることなく同軸にできると共に軸受が傾くことなく安定して保持できる結果、ステータとロータとの間のエアーギャップをより小さくできる。

また、本願請求項３に係る発明によれば、外ヨークは内周縁に複数の極歯を有するカップ状であるため、別部品としてのモータケースを省くことができ、さらに外ヨークの極歯を樹脂成形した内ヨークの極歯の間に形成された凹部に配置できるため、外ヨークの極歯の装着が容易になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態によるＰＭ型ステッピングモータの構成を示す側断面図である。

また、図２は、図１における内ヨーク同士を樹脂で一体成形した状態を示した斜視図である。

図１および図２において、本実施の形態のＰＭ型ステッピングモータ１は、軸方向に積層した２組のステータＡ、Ｂからなるステータ２と、このステータ２の内側に所定のエアーギャップを介して回転可能に配置されるロータ３と、このロータ３を回転可能に支持する一対の軸受１９、２０とから概略構成されている。

ステータＡは、内周縁に複数の極歯６ａを有する円板状の軟磁性材（たとえば、電磁鋼板）からなる内ヨーク６と、内周縁に複数の極歯（図示省略）を有するカップ状の軟磁性材（たとえば、電磁鋼板）からなる外ヨーク７と、コイル８とを備え、内ヨーク６の極歯６ａと外ヨーク７の極歯（図示省略）とは交互に噛み合って外周にコイル８が巻回されている。

ステータＢは、ステータＡと同様に、内周縁に複数の極歯６ａを有する円板状の軟磁性材（たとえば、電磁鋼板）からなる内ヨーク６と、内周縁に複数の極歯（図示省略）を有するカップ状の軟磁性材（たとえば、電磁鋼板）からなる外ヨーク７と、コイル８とを備え、内ヨーク６の極歯６ａと外ヨークの極歯（図示省略）とは交互に噛み合って外周にコイル８が巻回されている。

このステータＡとステータＢとは、内ヨーク６同士が背合わせで軸方向に重ね合わされて積層されている。

ロータ３は、金属製で丸棒状のシャフト９と、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類ボンド磁石からなる円筒状のロータマグネット１０とから構成され、ロータマグネット１０は接着剤にてシャフト９に固着されており、ロータマグネット１０の外周面には周方向に多極着磁が施されている。

ロータ３は、ステータ２の内側に所定のエアーギャップを介して回転可能に配置されており、ステータ２の内ヨーク６の極歯６ａや外ヨーク７の極歯（図示省略）は、ロータ３のロータマグネット１０の外周面にエアーギャップを介して対向している。

続いて、本実施の形態のＰＭ型ステッピングモータ１の組立手順について説明する。

まず、ステータＡの内ヨーク６とステータＢの内ヨーク６とを図示しない金型内に背合わせに重ねてセットする。このとき、ステータＡとステータＢとは電気角で９０°の位相差となるように位置合わせされる。

金型内にセットさせた後、樹脂注入ゲート１１から金型内に合成樹脂１２（たとえば液晶ポリマー材）を注入してステータＡの内ヨーク６とステータＢの内ヨーク６とを一体成形する。このとき、合成樹脂１２にて両端部にフランジ１４、１４と内ヨーク６同士の背合わせ部分に端子台１５がそれぞれ同時に一体成形されると共に、極歯６ａ、６ａの外周も合成樹脂１２で覆われ、この箇所がコイル８を巻回してなるボビン１３の巻芯部１６を形成し、ボビン１３が樹脂成形にて一体成形される。また、極歯６ａ、６ａは、ロータマグネット１０と対向する面を除いて合成樹脂１２で覆われ、その先端部にはフランジ１４、１４と連接し、その端面から軸方向にそれぞれ突出する突起部１７が一体に成形される。

なお、図２では一方側の極歯６ａの先端部に一体成形した突起部１７のみ図示しているが、他方側にも同様に突起部１７が成形されており、構造は上下対称の形状となっている。

金型に合成樹脂１２を注入した後、金型から取り出すと、図２に示す成形品４が得られる。

その後、巻芯部１６、１６にそれぞれコイル８が巻回され、コイル８のリード部８ａは端子台１５に植設された端子ピン１８に絡げられる。

フランジ１４、１４は、巻芯部１６、１６にコイル８，８を巻回するとき、コイル８、８の巻き崩れを防止すると共に、後述する外ヨーク７、７を装着したときのコイル８と外ヨーク７との間の絶縁を確保する。

次に、外ヨーク７の極歯を一方側の内ヨーク６の極歯６ａ間に形成された凹部５に配置して、内ヨーク６の極歯６ａと外ヨーク７の極歯とを交互に噛み合わせて芯出しを行う。

外ヨーク７の極歯と内ヨーク６の極歯６ａとを電気角で１８０°の位置に調整した上で、外ヨーク７の外周と内ヨーク６の外周とをレーザ溶接にて固着する。

また、他方側も同様に外ヨーク７の極歯を凹部５に配置して芯出しを行った後、位置調整した上で外ヨーク７の外周と内ヨーク６の外周とをレーザ溶接にて固着する。

その後、予め、大径部と小径部からなる軸受２０の小径部の外周縁を加締めて軸受２０を装着した鉄板からなるフロントプレート２１を、一方側の外ヨーク７上に載置し、軸受２０とステータ２との芯出しを行った後、レーザ溶接にてフロントプレート２１を外ヨーク７に固着する。なお、成形品４は上下対称の形状となっているため、フロントプレート２１を固着する側としてはどちら側でも選択することができる。

次に、ロータ３をステータ２内に挿入して配置し、シャフト９の一方側を軸受２０に挿通させ、シャフト９の他方側に軸受１９を挿通させ、軸受１９の大径部を突起部１７の内周面に圧入して軸受１９を装着する。

最後に、鋼板からなる円板状の薄板のエンドプレート２２を外ヨーク７上に載置し、軸受１９の小径部の外周縁を加締めてエンドプレート２２を軸受１９に装着し、エンドプレート２２と外ヨーク７とをレーザ溶接にて固着する。このエンドプレート２２は、軸受１９の保持や、ステータ２内部への塵埃等の侵入を防止する役割を果たす。

２３、２３は、ロータマグネット１０と軸受１９、２０と間にそれぞれ介装した摺動性を有する樹脂ワッシャであり、軸受１９、２０とロータマグネット１０との摺動性を向上させる。

このように、本実施の形態によれば、一対の内ヨーク６を背合わせで重ね、内径基準で樹脂成形してボビン１３を一体成形する際に、同時に軸受１９を装着し保持するための突起部１７を、内ヨーク６の極歯６ａの先端部に一体成形するため、突起部１７の内周に装着保持される軸受１９と一対の内ヨーク６とは芯ずれを生じることなく、同軸に保たれる。

また、本実施の形態によれば、軸受１９を装着し保持するための突起部１７は、金型にて内ヨーク６の極歯６ａの先端部に樹脂成形で一体に成形しているため、突起部１７の形状を全て精度良く均一に形成することができ、軸受１９が傾くことなく安定して保持することができる。このため、ステータ２とロータ３との間のエアーギャップをより小さくすることができ、その結果、モータ特性を向上することができると共にモータ外径を小径化することができる。

また、本実施の形態によれば、ボビン１３が一体成形にて形成されているため、ボビン１３の巻芯部１６の剛性が上がることにより巻芯部１６の薄肉化が図れる。このため、コイル８と極歯との間隔をより小さくして密着させることができる結果、モータ特性が向上する。

本発明の一実施の形態によるＰＭ型ステッピングモータの構成を示す側断面図である。図１における内ヨーク同士を樹脂で一体成形した状態を示した斜視図である。特許文献１の図９に示されたステッピングモータを示す側断面図である。特許文献２に記載のＰＭ型ステッピングモータの一部断面図である。図４における軸受部周辺の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ＰＭ型ステッピングモータ
２ステータ
３ロータ
４成形品
５凹部
６内ヨーク
６ａ極歯
７外ヨーク
８コイル
８ａリード部
９シャフト
１０ロータマグネット
１１ゲート
１２合成樹脂
１３ボビン
１４フランジ
１５端子台
１６巻芯部
１７突起部
１８端子ピン
１９軸受
２０軸受
２１フロントプレート
２２エンドプレート
２３樹脂ワッシャ

Claims

複数の極歯を有する内ヨークと複数の極歯を有する外ヨークとコイルを巻回してなるボビンとを備えた２組のステータと、
シャフトと該シャフトに固着してなるロータマグネットとからなり、前記ステータの内側に回転自在に配置したロータと、
前記ロータを回転自在に支持する一対の軸受と
からなり、
前記ボビンが前記一対の内ヨークを背合わせに重ねて樹脂成形にて一体に成形されてなるＰＭ型ステッピングモータであって、
前記一対の内ヨークを背合わせに重ねて樹脂成形して両端面にフランジを成形すると共に、前記内ヨークの極歯は前記ロータマグネットと対向する面を除いて樹脂で覆われ、かつ前記内ヨークの極歯の先端に前記フランジの端面より突出し前記フランジに連接する突起部を同時に成形してなることを特徴とするＰＭ型ステッピングモータ。
前記突起部の少なくとも一方側の内周に前記ロータを回転自在に支持する軸受を装着してなることを特徴とする請求項１に記載のＰＭ型ステッピングモータ。
前記外ヨークは内周縁に複数の極歯を有するカップ状であって、前記内ヨークの極歯の間に形成された凹部に、前記外ヨークの極歯を配置してなることを特徴とする請求項１または２に記載のＰＭ型ステッピングモータ。