JPH09117123A

JPH09117123A - ステッピングモータ

Info

Publication number: JPH09117123A
Application number: JP26594595A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hanatsumi; 寛花積
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】カップ状に形成されたケーシングまたはヨー
クを用いた構成では、磁束の漏洩による発生トルクおよ
び回転角度位置精度の低下や製品コストの増大等の種々
の問題が生じていた。【解決手段】各ステータ３，４を、巻線６を巻き付け
た環状のボビン５の筒状部内に極歯を挿入しそのボビン
５を軸方向に挟む一対のリング板状のヨーク２５，２６
によってそれぞれ構成し、ロータ２を内側に挿入した配
列状態のステータ３，４の軸方向の外周に、全てのヨー
ク２５，２６に圧接させられる内面を有する枠体状のフ
レーム２１をロータ２の径方向から圧入する構成のステ
ッピングモータ２０を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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、ＯＡ機器、家電製品、自動車等の
広い分野におけるアクチュエータ部品として、入力パル
ス信号に応じて一定角度の回転を行うステッピングモー
タが使用されている。かかるステッピングモータにおい
ては、ステップ角を減少させて分解能を向上するため
に、複数相励磁方式を採用することが一般的である。

【０００３】例えば、２相励磁方式のステッピングモー
タ１は、図１０および図１１に示すように、外周に多数
極着磁されたロータ２と、このロータ２の外側に配され
ロータ２の磁極とそれぞれ同数の極歯３ａ，４ａを有す
る２組のステータ３，４とを備えている。これら２組の
ステータ３，４は、ロータ２の軸方向に並べて配置され
るとともに、その極歯３ａ，４ａの位相が１／２ピッチ
だけずらされている。

【０００４】各ステータ３，４は、一対のフランジ５
ａ，５ｂを有し断面コ字状に形成される円環状のボビン
５と、該ボビン５の筒状部５ｃに巻き付けられる巻線６
と、前記ボビン５を軸方向に挟むように組み立てられ該
ボビン５の筒状部５ｃ内に挿入される極歯３ａ，４ａを
有する一対のヨーク７，８，９，１０とを具備してい
る。また、ステータ３，４には、ヨーク７，８，９，１
０の形態によって、図１０に示す１カップ方式と、図１
１に示す２カップ方式とに区分することができる。

【０００５】１カップ方式は、絞り加工によってカップ
状に形成された底部にロータを回転自在に支持する軸受
（図示略）を有するケーシング１１内に、一方のステー
タ４のヨーク１０、ボビン５、ヨーク９、他方のステー
タ３のヨーク８、ボビン５、ヨーク７の順に嵌め込んで
いき、ヨーク７，８，９，１０の極歯３ａ，４ａ内にロ
ータ２を収納した状態で軸受１２を有する蓋体１３によ
ってケーシング１１を閉塞する構造のものである。ケー
シング１１には、軸方向に沿う位置決め溝１４が形成さ
れており、該溝１４内にボビン５に形成した端子部５ｄ
を挿入状態に配置することによって、ステータ３，４相
互の位相関係を保持するようになっている。

【０００６】他方、２カップ方式は、各ステータ３，４
の一方のヨーク７，１０をプレス成形によってカップ状
に形成し、他方のヨーク８，９を前記カップ状のヨーク
７，１０に嵌め込むようにしてそれぞれ組み立てられ
る。ヨーク７，１０にはボビン５の端子部５ｄを嵌合さ
せる位置決め溝１４が形成されている。ステータ３，４
相互間の位置決めは、接触するヨーク８，９のそれぞれ
に凹凸１５，１６を形成しておき、それらを嵌合させる
ことによって行なうようにしている。なお、図中符号１
３，１７は、軸受部１２を有する端板である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなカップ方式のステッピングモータ１には、以下の
問題点があった。

【０００８】第１に、カップ状に形成されたケーシング
１１あるいはヨーク７，１０に、他のヨーク８，９等を
嵌め込む構成であるために、嵌め合い精度が出し難く、
組み付け容易性の観点からもカップ状のケーシング１１
等とヨーク８，９等との嵌め合いを緩く設定しなければ
ならないことが挙げられる。その結果、カップ状のケー
シング１１等とヨーク８，９等との嵌め合い部分に微少
間隙が形成されてしまうことがある。

【０００９】このような間隙では、磁束が各方向に漏洩
するために、各ステータ３，４における強力な磁気回路
の形成が妨害され、磁気結合力が弱められてステッピン
グモータ１のトルクが低減してしまう不都合があった。
さらに、一方のステータ３（４）の磁束が、他方のステ
ータ４（３）にも漏洩する結果、ロータ２の回転角度の
精度が低下してしまうという不都合も考えられる。

【００１０】かかる場合に漏洩磁束の形成を回避するた
め、ステータ３，４間に磁気的な絶縁材（図示略）を介
在させることも考えられる。しかし、部品点数の増大を
招く不都合の他、例えば、２カップ方式のステッピング
モータ１では、各ステータ３，４と絶縁材との間でステ
ータ３，４間の位相合わせを行なう必要があり、位置決
めがさらに困難になるという不都合があった。

【００１１】また、カップ方式を採用するには、ケーシ
ング１１あるいはヨーク７，１０をカップ状に絞り加工
しなければならず、高コストになり易いうえに、ボビン
５からの端子部５ｄをカップ状のケーシング１１等の外
側に突出させあるいはカップ状のケーシング１１等とス
テータ３，４とを位置決めするための溝１４を、ケーシ
ング１１等をカップ状に形成した後に加工する必要があ
り、価格の低廉化はきわめて困難であった。

【００１２】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、漏洩磁束の発生を防止して、各ステータ
における磁気結合力の向上、回転角度精度の向上等を図
るとともに、簡易かつ製造容易な構成により、価格の低
廉化を図り得るステッピングモータを提供することを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、円筒状の外面に軸方向に沿う複数の磁極
が周方向に沿って交互に異極に着磁されてなるロータ
と、該ロータの周囲に軸方向に沿って配列される複数の
ステータとからなるステッピングモータであって、前記
各ステータが、平行間隔を空けた一対のリング板状のフ
ランジを連結する筒状部を有する環状のボビンと、前記
筒状部の外周に巻き付けられる巻線と、リング板状のフ
ランジ部と前記筒状部の内側に挿入される極歯を有し前
記ボビンを軸方向に挟む一対のヨークと、これらを一体
的に固定するフレームとからなり、該フレームが、ロー
タを内側に挿入した配列状態のステータの軸方向の外周
に、ロータの径方向から圧入され、全てのヨークに圧接
させられる内面を有する枠体状に形成されているステッ
ピングモータを提案している。

【００１４】また、請求項２に係る発明は、上記ステッ
ピングモータにおいて、全てのヨークの軸心を挟んだ両
外縁に、ボビンのフランジの外縁より径方向外方に突出
し、かつ、フレームの内面に密接させられる相互に平行
な嵌合部が設けられるとともに、各ステータの少なくと
も１つのヨークに、圧入されるフレームを当接させる位
置決め突起が設けられているステッピングモータを提案
している。

【００１５】

【作用】本発明に係るステッピングモータによれば、各
ステータを一対のリング板状のヨークによってボビンを
軸方向に挟む構造とし、これらステータを軸方向に並べ
た状態で枠体状のフレームを軸方向の外周にステータの
側方から圧入するものであるから、簡易な構成のステッ
ピングモータを得ることができる。また、フレームは、
配列状態の複数のステータを巻き締めるように固定する
とともに、その内面を全てのヨークに圧接させるように
配されるので、漏洩磁束の発生を有効に防止することが
可能となる。したがって、各ステータにおいて強力な磁
気結合力が達成され、トルクの低下を有効に防止するこ
とが可能となる。

【００１６】また、請求項２に係るステッピングモータ
によれば、ヨークの両外縁に設けた嵌合部にフレームの
内面を密接させることによって、全てのヨークの相対的
な位相がフレームによって位置決め状態に保持される。
また、各ステータの少なくとも１つのヨークに設けた突
起に、圧入されたフレームを当接させることにより、該
ヨークのフレームの圧入方向への変位が拘束される。こ
れにより、全てのステータをフレームによって確実に位
置決め状態に保持することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステッピング
モータの一実施形態について、図１から図９を参照して
説明する。なお、本実施形態においては、図１０および
図１１に示した従来のステッピングモータ１と構成を共
通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

【００１８】図１に示すように、本実施形態に係るステ
ッピングモータ２０も、例えば、２相励磁方式のもので
あって、ロータ２と、該ロータ２の周囲に軸方向に並べ
て配される２つのステータ３，４とを具備している点で
従来のステッピングモータ１と共通している。しかし、
本実施形態のステッピングモータ２０は、従来のような
カップ状に形成されるケーシング１１やヨーク７，１０
を有せず、これに代えて、ステータ３，４を相互に固定
する一対のフレーム２１が設けられ、該フレーム２１に
ロータ２を回転自在に支持する一対の軸受部２２，２３
と巻線６を外部に接続するための端子部２４とが取り付
けられている点において相違している。

【００１９】前記ステータ３，４は、図２に示すよう
に、それぞれ、平行間隔を空けて配される一対のリング
板状のフランジ５ａ，５ｂを円筒状部５ｃ（筒状部）で
連結してなるボビン５と、該ボビン５に巻回される巻線
６と、前記ボビン５を軸方向に挟むように配される一対
のヨーク２５，２６とから構成されている。前記ヨーク
２５，２６は、リング板状に形成されたフランジ部２５
ａ，２６ａと該フランジ部２５ａ，２６ａの内周縁から
一方向に直角に立ち上がる複数の極歯２５ｂ，２６ｂと
から構成されている。すなわち、ヨーク２５，２６は、
磁性材よりなる平板を単にプレス加工によって打ち抜
き、かつ、極歯２５ｂ，２６ｂの部分を折り曲げただけ
で形成されている。

【００２０】また、各ヨーク２５，２６の外縁には、中
央孔を挟んで両側に中心から等距離に配される平行な切
欠面（嵌合部）２７，２８が設けられている。また、各
ステータ３，４のヨーク２５，２６のうち、組み上げら
れたときに軸方向の端部に配されることとなるヨーク２
５の切欠面２７には、その中央近傍に、一定の幅寸法の
突起２９が半径方向外方に向けて突出状態に形成されて
いる。これら切欠面２７，２８および突起２９もプレス
加工によって打ち抜かれることにより精度良く形成され
ている。

【００２１】また、前記一対のフレーム２１は、図４に
示すように、それぞれ同一形状に形成されている。すな
わち、各フレーム２１は、略長方形状の外径寸法を有
し、かつ、その内部を略長方形状に取り除いた枠体状に
形成されており、例えば、磁性材よりなる平板を打ち抜
いて形成されている。

【００２２】このフレーム２１の内面のうち、一方の対
向する内面間寸法は、前記ステータ３，４の軸方向寸法
のちょうど２倍の寸法を有している。また、他方の対向
する内面間寸法は、ステータ３，４のボビン５の外径寸
法より大きく、かつ、ヨーク２５，２６の外径寸法より
小さい寸法を有している。

【００２３】前記フレーム２１の他方の対向する内面に
は、それぞれが対向する三対の溝３０，３１，３２が形
成されている。各内面の溝３０，３１，３２は、等間隔
を空けて形成されており、両端の溝３０，３２は、前記
一方の対向する内面を溝壁の１つとし、かつ、前記ヨー
ク２５のフランジ部２５ａの厚さ寸法に等しい溝幅寸法
を有している。また、中央の溝３１は、前記ヨーク２６
のフランジ部２６ａの厚さ寸法の２倍の溝幅寸法を有し
ている。さらに、対となる各溝３０，３１，３２どうし
の溝底３０ａ，３１ａ，３２ａ間寸法は、前記ヨーク２
５，２６の切欠面２７，２８間寸法と等しい寸法とされ
ている。

【００２４】また、前記ロータ２の軸方向に配されるこ
ととなる前記フレーム２１の外縁には、前記軸受部２
２，２３を位置決めするための突起３３がそれぞれ形成
されている。軸受部２２，２３は、例えば、図５に示さ
れるように、ロータ２の軸２ａを回転自在に嵌合させる
軸受孔２２ａ，２３ａの両側に、前記ヨーク２５の突起
２９の幅寸法と等しい間隔を空けた一対のフレーム２１
を圧入可能な２筋の溝２２ｂ，２３ｂを有するブロック
状に形成されている。

【００２５】この場合、前記突起３３は、前記軸受部２
２，２３の幅寸法と同等の間隔を空けて２箇所に突出す
るものでよい。すなわち、軸受部２２，２３をフレーム
２１の突起３３間に圧入することにより、軸受部２２，
２３の溝２２ｂ，２３ｂ内にフレーム２１を圧入した状
態で、軸受部２２，２３をフレーム２１の中央位置に取
り付けることができるようになっている。

【００２６】また、前記端子部２４も前記軸受部２２，
２３と同様に、前記ヨーク２５の突起２９の幅寸法と等
しい間隔を空けた一対のフレーム２１を圧入可能な２筋
の溝２４ａを有するブロック状に形成されており、その
中央近傍に厚さ方向に貫通する４本の端子２４ｂを有す
るものを採用することとすればよい。

【００２７】これらの構成部品により、本実施形態に係
るステッピングモータ２０を組み立てるには、まず、２
つのボビン５にそれぞれ巻線６を巻き付ける。そして、
図３に示すように、巻線６を巻かれた各ボビン５の軸方
向の両側から、それぞれのボビン５の中央孔内に極歯２
５ｂ，２６ｂを挿入するようにヨーク２５，２６を組み
付ける。これにより、一対のヨーク２５，２６の極歯２
５ｂ，２６ｂは交互に噛み合わせられるように配置さ
れ、かつ、両ヨーク２５，２６の切欠面２７，２８が同
一位相に配された２つのステータ３，４が形成される。

【００２８】このようにして構成された２つのステータ
３，４を、図４に示すように、突起２９を有するヨーク
２５が外側に配され、かつ、全ての切欠面２７，２８が
同一位相に配されるように軸方向に配列し、その中央孔
にロータ２を挿入する。この状態で、一対のフレーム２
１を突起２９の両側から切欠面２７，２８に沿って該切
欠面２７中央の突起２９に当接するまで圧入する。

【００２９】これにより、図５に示されるように、フレ
ーム２１の各溝３０，３１，３２には、ヨーク２５，２
６のフランジ部２５ａ，２６ａが圧入され、ヨーク２
５，２６とフレーム２１とが圧着状態に配される。ま
た、フレーム２１の溝底３０ａ，３１ａ，３２ａとヨー
ク２５，２６の切欠面２７，２８との当接によって全て
のヨーク２５，２６が所望の位相に位置決めされる。ま
た、フレーム２１とヨーク２５の突起２９との当接によ
って、両ステータ３，４が半径方向に位置決めされる。

【００３０】その後、ロータ２の軸端方向から、該ロー
タ２の回転軸２ａを軸受孔２２ａ，２３ａに合わせなが
ら、フレーム２１の突起３３間に軸受部２２，２３を圧
入する。これにより、軸受部２２，２３の溝２２ｂ，２
３ｂ内にフレーム２１が圧入されて、軸受部２２，２３
はフレーム２１の中央に精度良く取り付けられて、ロー
タ２の正確な回転を支持することができる。

【００３１】また、フレーム２１の側方から引き出した
巻線６の端部をそれぞれ端子部２４の端子２４ｂに半田
付等によって接続した状態で、端子部２４をフレーム２
１の側方に圧入する。これにより、図１に示すように、
本実施形態のステッピングモータ２０が完成する。

【００３２】このように構成された本実施形態のステッ
ピングモータ２０によれば、ボビン５を除く各構成部品
は、高コストとなる絞り加工を行なうことなく、プレス
機による打ち抜きあるいは曲げ加工のみによって製造す
ることができる。したがって、ステッピングモータ２０
を低廉化することができる。

【００３３】また、打ち抜き加工によって形成されたヨ
ーク２５，２６の切欠面２７，２８およびフレーム２１
の溝３０，３１，３２とを圧入するので、両者の確実な
圧着状態と位置決め状態の達成をきわめて簡易に図るこ
とができる。したがって、各ステータ３，４によって発
生される磁束が、形成されるべき磁気回路の外部に漏洩
することが防止され、強力な磁気結合力を達成して、ス
テッピングモータ２０のトルクの増大を図ることができ
る。また、他のステータ３，４への磁束の漏洩を防止す
ることにより、ロータ２の回転角度位置の精度を向上す
ることができる。

【００３４】なお、本発明に係るステッピングモータ２
０は、上記実施形態に限定されるものではない。例え
ば、軸受部２２，２３の取付方法は、図６に示すよう
に、フレーム２１の突起３３に代えて段部３４を形成す
ること、あるいは、フレーム２１に形成された切欠（図
示略）に軸受部２２，２３を嵌合させることとしてもよ
い。また、図７に示すように、軸受部２２，２３を有す
る端板３５を各ステータ３，４の端部のヨーク２５とと
もに、フレーム２１の溝３０，３２内に圧入して固定す
る方法を採用することとしてもよい。

【００３５】さらに、フレーム２１にモータ取付部３６
を設けるには、例えば、図８に示すように、プレス加工
により構成できる範囲で適宜設計することとすればよ
い。また、上記実施形態では、フレーム２１に端子部２
４を取り付ける構成としたが、これに代えて、図９に示
すように、ボビン５の一フランジ５ａに一体的に端子部
３７を設け、該端子部３７の端子３７ａをフレーム２１
の外方に突出させる構成としてもよい。この場合には、
ボビン５への巻線工程における巻線６の端末処理を容易
に実施することができ、また端子部２４を別部品とする
場合に比較して部品点数を減らし、コストの低減を図る
ことができる。

【００３６】また、フレーム２１に端子部２４を取り付
ける場合には、フレーム２１側方のみならず、モータ２
０を固定する相手方の状態に応じて、フレーム２１の任
意の位置に取り付けることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ッピングモータは、枠体状のフレームによって複数のス
テータを一体的に固定する構造であるから、カップ状に
絞り加工されたケーシングあるいはヨークによって構成
される従来技術のものと比較して、きわめて簡素な構成
部品を採用することができ、部品単価を低廉化すること
ができるという効果を奏する。

【００３８】また、ステータの側方から圧入されるフレ
ームによって、ステータを相互に固定するので、全ての
ヨークとフレームとを確実に圧着させて、ステータにお
いて発生される磁束の漏洩を確実に防止することができ
る。その結果、各ステータにおける磁気結合力を増大さ
せて発生トルクの高いステッピングモータを構成するこ
とができるという効果を奏する。

【００３９】また、上記のように漏洩磁束を防止するこ
とができる結果、ステータ相互間に絶縁材を介在させる
ことが不要となり、部品点数を削減することもできる。
したがって、製品コストをさらに低減することができる
とともに、フレームによってステータ相互間の位相合わ
せを精度よく確実に行なうことができる。

【００４０】また、上記ステータ相互間の位相合わせを
ヨークに設けた嵌合部へのフレームの圧入により行な
い、複数のステータの固定を嵌合部に設けた位置決め突
起とフレームとの当接により行なうことにより、上記効
果を簡易かつ低価格で実現することができる。

【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一実施形態
を示す斜視図である。

【図２】図１のステッピングモータのステータを示す分
解斜視図である。

【図３】図２のステータを組み立てた状態を示す斜視図
である。

【図４】図１のステッピングモータにおいてフレームを
組み付ける前の状態を示す斜視図である。

【図５】図１のステッピングモータにおいて端子部およ
び軸受部を組み付ける前の状態を示す斜視図である。

【図６】本発明に係るステッピングモータの他の実施形
態を示す斜視図である。

【図７】本発明に係るステッピングモータであって、端
板を取り付けた他の実施形態を示す斜視図である。

【図８】本発明に係るステッピングモータであって、モ
ータ取付部を設けた他の実施形態を示す斜視図である。

【図９】本発明に係るステッピングモータであって、ボ
ビンに端子部を設けた他の実施形態を示す斜視図であ
る。

【図１０】従来の１カップ方式のステッピングモータを
示す分解斜視図である。

【図１１】従来の２カップ方式のステッピングモータを
示す分解斜視図である。

【符号の説明】

２ロータ３，４ステータ５ボビン５ａ，５ｂフランジ５ｃ筒状部６巻線２０ステッピングモータ２１フレーム２５，２６ヨーク２５ａ，２６ａフランジ部２５ｂ，２６ｂ極歯２７，２８切欠面（嵌合部）２９突起（位置決め突起）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の外面に軸方向に沿う複数の磁極
が周方向に沿って交互に異極に着磁されてなるロータ
と、該ロータの周囲に軸方向に沿って配列される複数の
ステータとからなるステッピングモータであって、前記各ステータが、平行間隔を空けた一対のリング板状
のフランジを連結する筒状部を有する環状のボビンと、
前記筒状部の外周に巻き付けられる巻線と、リング板状
のフランジ部と前記筒状部の内側に挿入される極歯とか
らなり前記ボビンを軸方向に挟む一対のヨークと、これ
らを一体的に固定するフレームとからなり、該フレームが、ロータを内側に挿入した配列状態のステ
ータの軸方向の外周に、ロータの径方向から圧入され、
全てのヨークに圧接させられる内面を有する枠体状に形
成されていることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】全てのヨークの軸心を挟んだ両外縁に、
ボビンのフランジの外縁より径方向外方に突出し、か
つ、フレームの内面に密接させられる相互に平行な嵌合
部が設けられるとともに、各ステータの少なくとも１つのヨークに、圧入されるフ
レームを当接させる位置決め突起が設けられていること
を特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。