JPH09289767A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の加工性を向上させて生産性を高めると
共に、角度精度や発生トルクを高めたステッピングモー
タを提供する。 【解決手段】 シャフト２０と同軸に固定されるマグネ
ット７０の軸方向の両端に空洞７２Ａ、７２Ｂを形成
し、フランジ部３０を有しシャフトが貫通するボビン２
７Ａの極歯部５１Ａを空洞７２Ａ内に緩入させるととも
にケース７１内部に固定し、同様ボビン２７Ｂの極歯部
５１Ｂを空洞７２Ｂ内に緩入させるとともにケース７１
内部に固定し、空洞７２Ａに離間したマグネット７０の
外縁部からボビン２７Ａが有するフランジ部３０に亙り
シャフト２０に対して回転対称に位置する長い極歯５２
Ａ、５２Ａと空洞７２Ｂに離間したマグネット７０の外
縁部からボビン２７Ｂが有するフランジ部３０に亙りシ
ャフト２０に対して回転対称に位置する極歯５２Ｂ、５
２Ｂとをケース７１内面に固定された極歯支持体７６に
よって互いに所定の角度分ずらして支持する。

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、時計、カメラあ
るいは医療機器等に用いて好適な小径のステッピングモ
ータであって、特に加工性を損なうことなく小型化が可
能なステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来技術による小径のステッピ
ングモータの一例について、その構成を示す斜視図であ
る。この図３に示すステッピングモータでは、シャフト
１に同軸に固定された円柱状のマグネット２の軸方向の
両側に、各々コイル６Ａあるいは６Ｂを巻回したボビン
４、４を配置されている。このような構成によれば、例
えばマグネットの外周にコイルが配置された従来のステ
ッピングモータに比べ、外観の小径化が可能である。

【０００３】図４は図３に示すようなステッピングモー
タの詳細な構成を示す図であり、図４（ａ）は縦断面図
である。図４（ａ）中、シャフト２０の軸方向の中央部
には、周方向４極に着磁された円柱状のマグネット２１
が同軸に固定されている。

【０００４】このシャフト２０は、ステッピングモータ
の外郭を形成する円筒状のケース７１の両端部内面に形
成された支持部材４０Ａ、４０Ｂの各々の軸中心に形成
された軸受用圧入凹部４５に嵌入された軸受２４によっ
て、回動自在に支持されている。

【０００５】マグネット２１の両側に隣接して、互いに
同一の中空形状をなす一対のボビン２６Ａ（Ａ相、図４
（ａ）中の左側）、２６Ｂ（Ｂ相、図４（ａ）中の右
側）がそれぞれ配置され、シャフト２０が貫通してい
る。また、マグネット２１の両軸端側には回転摺動性を
高めるワッシャ２３、２３をシャフト２０に対して回動
自在に挿入してある。

【０００６】図４（ｂ）は、上述のボビン２６Ｂの外観
構成を示す斜視図である。なお、ボビン２６Ａはボビン
２６Ｂと同一形状であるので、図示ならびに説明は省略
する。

【０００７】ボビン２６Ｂは、シャフト２０の外径より
も大きな内径を有する円筒状の巻線部３６と、巻線部３
６の基端部（図４（ｂ）では下方）に一体形成されたフ
ランジ部３０と、フランジ部３０から軸方向に突出する
圧入用凸部２８とを有し、全体が純鉄等の軟磁性材料で
一体に形成されている。この巻線部３６に、コイル３８
Ｂが巻回される。

【０００８】ボビン２６Ｂの先端部（図４（ｂ）では上
方）には、コの字状をなすヨーク３４が取り付けられて
いる。このヨーク３４は純鉄等の軟磁性材料で形成され
たもので、底板部６７Ｂおよびその両端から起立する一
対の短い極歯５０Ｂ、５０Ｂからなり、底板部６７Ｂの
中心には貫通孔が形成されている。

【０００９】圧入用凸部２８は、巻線部３６よりも大径
でかつ同軸な円筒形をなし、上述の支持部材４０Ａ、４
０Ｂにおける軸受用圧入凹部４５と同軸に形成された圧
入凹部４２に嵌入されている。

【００１０】ケース７１の軸方向の中央部内面には、マ
グネット２１の外周を非接触且つ同軸に包囲する極歯支
持体４６が形成されている。この極歯支持体４６は樹脂
等の非磁性材料によって形成され、２組の長い極歯４８
Ａ（図示省略）、４８Ｂ（図４（ａ）参照）を一体的に
固定する。

【００１１】図４（ｃ）は、図４（ａ）におけるＡＡ'線
断面図である。同図に示すように極歯支持体４６は、長
い極歯４８Ｂ同士あるいは短い極歯５０Ｂ同士を、それ
ぞれシャフト２０の軸に対して軸対称に、且つ長い極歯
４８Ｂと短い極歯５０Ｂとを互いに９０°ずらして支持
する。また図示省略したが上述の極歯支持体４６は、軸
方向に対向するヨーク３４、３４同士を互いに４５°ず
らして支持する構成となっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図５は、図４に示すス
テッピングモータにおける磁気回路を示す図であり、図
５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）における
Ａ面ならびにＢ面の縦断面図である。また矢印Ｆは、こ
のステッピングモータにおける磁流を示している。

【００１３】図５（ｂ）から解るように従来のステッピ
ングモータでは、全長中に底板部６７Ａ（６７Ｂ）によ
る長さを必要とする。このため、全長が長くなる、ある
いはコイルの巻数が制限させる等の問題があり、さらに
磁流が複雑になる等の問題もあった。

【００１４】また上述したようなステッピングモータで
は、ヨーク３４は部分円筒状の短い極歯と平面板状の底
板部との組み合わせにより構成されているため、生産性
が低く、高い加工精度を得にくい。

【００１５】また各極歯は、マグネット２１の外周に対
向した状態で固定される。このため、ヨークとマグネッ
トとの対向面積は円周方向に関してはマグネット２１の
外周長に制限される。

【００１６】一方、一般にステッピングモータの発生ト
ルクはヨークとマグネットとの対向面積に比例するの
で、この発生トルクもマグネット２１の外周長に左右さ
れ、ステッピングモータの外観を小径化すると、発生ト
ルクも減少してしまう。

【００１７】さらにステッピングモータにあっては、マ
グネット外周における各極歯相互の位置決め精度が重要
な要素となる。このため、従来はステッピングモータの
組立に際して細心の注意を要し、生産性を高めることが
困難であった。

【００１８】また各極歯相互の位置誤差は、ステッピン
グモータの回転子（マグネットあるいはシャフト）の停
止位置の誤差原因ともなるという問題も生じた。この発
明は、このような背景の下になされたもので、部品の加
工性を向上させて生産性を高めると共に、角度精度や発
生トルクを高めたステッピングモータを提供することを
目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、回転駆動力
を出力するシャフトと同軸に固定され軸方向の一端に第
１の円筒部と他端に第２の円筒部とを有し円周方向に多
数極着磁された円柱状のマグネットと、内部に前記シャ
フトを回動自在に支持するケースと、前記ケース内に固
定され巻線部と軸方向にこれを挟む非巻線部とフランジ
部とからなり前記第１の円筒部に前記非巻線部が緩入さ
れ且つ軸中心を前記シャフトが回動自在に貫通する第１
のボビンと、前記ケース内に固定され巻線部と軸方向に
これを挟む非巻線部とフランジ部とからなり前記第２の
円筒部に前記非巻線部が緩入さ且つ軸中心を前記シャフ
トが回動自在に貫通する第２のボビンと、前記ケース内
に固定され前記シャフトに対して回転対称の位置で前記
第１のボビンが有する前記フランジ部に当接し一端が前
記第１の円筒部から離間した外縁部に到達する前記マグ
ネットの着磁数に比例する数の第１の極歯組と、前記ケ
ース内に固定され前記シャフトに対して回転対称の位置
で前記第２のボビンが有する前記フランジ部に当接し一
端が前記第２の円筒部から離間した外縁部に到達する前
記マグネットの着磁数に比例する数の第２の極歯組とを
具備し、前記第１の極歯組と前記第２の極歯組とは前記
シャフトに対して前記マグネットの着磁数に対応した位
相角を有して支持されていることを特徴とする。

【００２０】また、請求項２に記載の発明にあっては、
請求項１に記載のステッピングモータでは、前記ケース
は、内面に前記第１の極歯組と前記第２の極歯組とを前
記シャフトに対して前記マグネットの着磁数に対応した
位相角を有して支持する極歯支持体を具備することを特
徴とする。

【００２１】この発明によれば、シャフトと同軸に固定
され円周方向に多数極着磁されたマグネットの軸方向の
一端に第１の円筒部ならびに他端に第２の円筒部を形成
し、フランジ部を有し軸中心をシャフトが回動自在に貫
通する第１のボビンには一部を除いて巻線を施して非巻
線部をマグネットの第１の円筒部内に緩入させるととも
にケース内部に固定し、フランジ部を有し軸中心をシャ
フトが回動自在に貫通する第２のボビンには一部を除い
て巻線を施して非巻線部をマグネットの第２の円筒部内
に緩入させるとともにケース内部に固定し、第１の円筒
部に離間した外縁部から第１のボビンが有するフランジ
部に亙りシャフトに対して回転対称に位置するマグネッ
トの着磁数に比例する数の第１の極歯組と第２の円筒部
に離間した外縁部から第２のボビンが有するフランジ部
に亙りシャフトに対して回転対称に位置するマグネット
の着磁数に比例する数の第２の極歯組とをケース内面に
固定された極歯支持体によってシャフトに対して互いに
マグネットの着磁数に対応した位相角分ずらして支持す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態にか
かるステッピングモータについて説明する。図１は、本
実施の形態にかかるステッピングモータの構成を示す図
であり、図１（ａ）は縦断面図である。なお図１におい
て、図４に示す各部と対応する部分には同一の符号を付
し、その説明は省略する。

【００２３】図１（ａ）において、シャフト２０の軸方
向の中央部には、周方向４極に着磁されたマグネット７
０が同軸に固定されている。このマグネット７０の両軸
端は、シャフト２０と同軸に各々空洞７２Ａ、７２Ｂを
有する円筒状に成形されている。この空洞７２Ａ、７２
Ｂの内径は、後述するボビン２７Ａ、２７Ｂが有する各
々極歯部５１Ａあるいは５１Ｂより大きくなっている。

【００２４】マグネット７０の両側に隣接して、互いに
同一の中空形状をなす一対のボビン２７Ａ（Ａ相、図１
（ａ）中の左側）、２７Ｂ（Ｂ相、図１（ａ）中の右
側）がそれぞれ配置され、シャフト２０が貫通してい
る。また、マグネット７０の両軸端側には回転摺動性を
高めるワッシャ６５、６５をシャフト２０に対して回動
自在に挿入してある。

【００２５】図１（ｂ）は、上述のボビン２７Ｂの外観
構成を示す斜視図である。なお、ボビン２７Ａはボビン
２７Ｂと同一形状であるので、図示ならびに説明は省略
する。

【００２６】ボビン２７Ｂは、シャフト２０の外径より
も大きな内径を有する円筒状の巻線部３７と、巻線部３
７の基端部（図１（ｂ）では下方）に一体形成されたフ
ランジ部３０と、フランジ部３０から軸方向に突出する
圧入用凸部２８とを有し、全体が純鉄等の軟磁性材料で
一体に形成されている。この巻線部３７に、コイル３８
Ｂが巻回される。

【００２７】上述の巻線部３７の先端は極歯部５１Ｂ
（ボビン２７Ａでは極歯部５１Ａ）となっており、この
ステッピングモータの組立時には、上述のマグネット７
０が有する空洞７２Ｂ（極歯部５１Ａは空洞７２Ａ）の
内側に緩入される。

【００２８】ケース７１の軸方向の中央部内面には、マ
グネット７０の外周を非接触且つ同軸に包囲する極歯支
持体７６が形成されている。この極歯支持体７６は樹脂
等の非磁性材料によって形成され、２組の長い極歯５２
Ａ（図示省略）、５２Ｂ（図１（ａ）参照）を一体的に
固定する。

【００２９】図１（ｃ）は、図１（ａ）におけるＢＢ'線
断面図である。同図に示すように極歯支持体７６は、長
い極歯５２Ｂ同士をシャフト２０の軸に対して軸対称に
支持する。

【００３０】また図示省略したが上述の極歯支持体７６
は、長い極歯５２Ａ同士をシャフト２０の軸に対して軸
対称に支持し、且つ長い極歯５２Ａ、５２Ａと長い極歯
５２Ｂ、５２Ｂとを外周方向に４５°ずらし、軸方向に
対向させて支持する。

【００３１】図２は、図１に示すステッピングモータに
おける磁気回路を示す図であり、図２（ａ）は横断面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ面ならびにＢ面
の縦断面図である。また矢印Ｆは、このステッピングモ
ータにおける磁流を示している。

【００３２】このように本実施の形態によれば、ボビン
２７Ａあるいは２７Ｂの先端部に複雑な形状のヨークを
形成する必要がない。また、長い極歯５２Ａ、５２Ａと
５２Ｂ、５２Ｂとは極歯支持体７６によって、外周方向
に４５°のずれを有し、且つ軸方向に対向して支持され
る。従って加工や位置決めが容易であり、ステッピング
モータの生産性を向上させることができる。

【００３３】また、極歯部５１Ａあるいは５１Ｂの外周
面と、これに対応するマグネット７０の空洞７２Ａある
いは７２Ｂの内周面との対向面積を大きくとることが可
能となり、発生トルクを増大させることもできる。

【００３４】なお本実施の形態では、マグネットが４極
に着磁された場合の例を挙げて説明しているが、本発明
はこの極数に限定されたものではない。従って、長い極
歯の数ならびに軸方向に対向する長い極歯同士の外周方
向に対するずれ角度は、当該ステッピングモータの相
数、極数に対応して決定される。

【００３５】また本実施の形態では、ボビンにおいてフ
ランジと巻線部とを一体に形成しているが、本発明はこ
れに限らず、例えばフランジ部を極歯と一体に形成する
ことも可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、シャフトと同軸に固定され円周方向に多数極着磁さ
れたマグネットの軸方向の一端に第１の円筒部ならびに
他端に第２の円筒部を形成し、フランジ部を有し軸中心
をシャフトが回動自在に貫通する第１のボビンには一部
を除いて巻線を施して非巻線部をマグネットの第１の円
筒部内に緩入させるとともにケース内部に固定し、フラ
ンジ部を有し軸中心をシャフトが回動自在に貫通する第
２のボビンには一部を除いて巻線を施して非巻線部をマ
グネットの第２の円筒部内に緩入させるとともにケース
内部に固定し、第１の円筒部に離間した外縁部から第１
のボビンが有するフランジ部に亙りシャフトに対して回
転対称に位置するマグネットの着磁数に比例する数の第
１の極歯組と第２の円筒部に離間した外縁部から第２の
ボビンが有するフランジ部に亙りシャフトに対して回転
対称に位置するマグネットの着磁数に比例する数の第２
の極歯組とをケース内面に固定された極歯支持体によっ
てシャフトに対して互いにマグネットの着磁数に対応し
た位相角分ずらして支持するので、部品の加工性を向上
させて生産性を高めると共に、角度精度や発生トルクを
高めたステッピングモータが実現可能であるという効果
が得られる。

【００３７】即ちこの発明によれば、複雑な形状のヨー
クが不要となり、製造コストが低減され加工精度が向上
し、コイルスペースを増やすか、あるいはステッピング
モータ自体の短軸化が可能となる。また、マグネットと
極歯との対向面積が増大し、これに伴って発生トルクも
増大する。

【００３８】さらに、組立時における極歯相互の位置決
めが不要となり、この結果、ロータの回転精度が向上
し、また組立精度が向上することによって製品間の性能
のばらつきが小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかるステッピングモ
ータの構成を示す図である。

【図２】同実施の形態のステッピングモータにおける磁
気回路を示す図である。

【図３】従来技術による小径のステッピングモータの一
例について、その構成を示す斜視図である。

【図４】図３に示すようなステッピングモータの詳細な
構成を示す図である。

【図５】図４に示すステッピングモータにおける磁気回
路を示す図である。

【符号の説明】 ２０ シャフト ２７Ａ、２７Ｂ ボビン（第１、第２のボビン） ３０ フランジ（フランジ部） ３７ 巻線部 ５１Ａ、５１Ｂ 極歯部（非巻線部） ５２Ａ、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｂ 長い極歯（第１、第
２の極歯組） ７０ マグネット ７１ ケース ７２Ａ、７２Ｂ 空洞（第１、第２の円筒部） ７６ 極歯支持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動力を出力するシャフト（２０）
   と同軸に固定され軸方向の一端に第１の円筒部（７２
   Ａ）と他端に第２の円筒部（７２Ｂ）とを有し円周方向
   に多数極着磁された円柱状のマグネット（７０）と、 内部に前記シャフトを回動自在に支持するケース（７
   １）と、 前記ケース内に固定され巻線部（３７）と軸方向にこれ
   を挟む非巻線部（５１Ａ、５１Ｂ）とフランジ部（３
   ０）とからなり前記第１の円筒部に前記非巻線部が緩入
   され且つ軸中心を前記シャフトが回動自在に貫通する第
   １のボビン（２７Ａ）と、 前記ケース内に固定され巻線部と軸方向にこれを挟む非
   巻線部とフランジ部とからなり前記第２の円筒部に前記
   非巻線部が緩入さ且つ軸中心を前記シャフトが回動自在
   に貫通する第２のボビン（２７Ｂ）と、 前記ケース内に固定され前記シャフトに対して回転対称
   の位置で前記第１のボビンが有する前記フランジ部に当
   接し一端が前記第１の円筒部から離間した外縁部に到達
   する前記マグネットの着磁数に比例する数の第１の極歯
   組（５２Ａ、５２Ａ）と、 前記ケース内に固定され前記シャフトに対して回転対称
   の位置で前記第２のボビンが有する前記フランジ部に当
   接し一端が前記第２の円筒部から離間した外縁部に到達
   する前記マグネットの着磁数に比例する数の第２の極歯
   組（５２Ｂ、５２Ｂ）とを具備し、 前記第１の極歯組と前記第２の極歯組とは前記シャフト
   に対して前記マグネットの着磁数に対応した位相角を有
   して支持されていることを特徴とするステッピングモー
   タ。
2. 【請求項２】 前記ケースは、 内面に前記第１の極歯組と前記第２の極歯組とを前記シ
   ャフトに対して前記マグネットの着磁数に対応した位相
   角を有して支持する極歯支持体を具備することを特徴と
   する請求項１に記載のステッピングモータ。