JP2001078419A

JP2001078419A - ステッピングモータ

Info

Publication number: JP2001078419A
Application number: JP24949699A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Matsui; 隆之松井; Yasunobu Nakagiri; 康伸中桐
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】容易でかつ正確にヨークを位置決めでき、停
止精度の高いステッピングモータを提供すること【解決手段】円周方向に多極着磁された円筒状永久磁
石３を有するロータ４と、ロータと同軸上で対向するよ
うに設けられた櫛歯状磁極部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂを
有する複数個のステータヨーク５〜８と、ステータヨー
クの櫛歯状磁極部の外周囲に装着した励磁コイル９と、
励磁コイル並びにステータヨーク部を囲繞する筒状のフ
レームヨーク１０とを備えたステッピングモータであ
り、フレームヨークの内側面に、位置決め用突起１６を
設け、ステータヨークの周縁に形成した位置決め用切欠
部１５と、前記位置決め用突起を符合させることにより
前記各ステータヨークの櫛歯状磁極部の相対角度位置を
決定するように構成した。

Description

【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
タに関するもので、より具体的には、クローポール型ス
テッピングモータにおけるステータヨークの相対位置関
係の位置決め機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】クローポール型ステッピングモータは、
プリンタの紙送りや印字ヘッド駆動などのＯＡ機器の駆
動源として用いられている。係るクローポール型ステッ
ピングモータの従来の構造としては、例えば図１のよう
なものがある。

【０００３】同図に示すように、シャフト１の周囲に筒
状の永久磁石３を固着一体化してロータ４（回転子）が
形成されている。この永久磁石３の外周囲は、円周方向
に多数分割着磁されている。また、図示省略するが、軽
量化を図るため、シャフト１と永久磁石３の間には、樹
脂性の連結部材を挿入配置することもある。

【０００４】このロータ４の周囲には、本例では２相タ
イプであるため、第１〜第４のステータヨーク５〜８が
同心円状に配置される。具体的には、第１，第２のステ
ータヨーク５，６で第１相を構成し、第３，第４のステ
ータヨーク７，８で第２相を構成している。そして、各
ステータヨーク５〜８は、平板のリング状のフランジ部
５ａ〜８ａの内周囲を、所定方向に９０度折り曲げるこ
とにより、櫛歯状磁極部５ｂ〜８ｂを形成している。こ
の対となるステータヨーク（５と６，７と８）は、共
に、櫛歯状磁極部５ｂと６ｂ，７ｂと８ｂの先端側を向
い合わせるとともに、互いの櫛歯状磁極部の各歯の未形
成部位に挿入配置する。

【０００５】さらに、このステータヨーク対（５と６，
７と８）の外周囲に、コイルボビン９ａに巻き付けたコ
イル部９ｂからなる励磁コイル９を装着する。これによ
り、励磁コイル９は、フランジ部（５ａと６ａ，７ａと
８ａ）間に介在する。コイルボビン９ａは、コイル巻き
付け部の両端に円板状の鍔部９ａを有し、鍔部９ａ′の
外周縁は、ほぼ真円状になっている。

【０００６】そして、上記ロータ４，ステータヨーク５
〜８並びに励磁コイル９を囲繞するように、その外周囲
に同心円状に有底のカップ状のフレームヨーク１０を配
置する。換言すれば、フレームヨーク１０内に上記各部
品を挿入配置する。その状態で、フレームヨーク１０の
開放側をキャップ１１で被覆する。

【０００７】なお、シャフト１の両端は、フレームヨー
ク１０の底面中央及びキャップ１１の中央に形成した透
孔１０ａ，１１ａ内を挿通して外部に突出し、軸受け支
持されるとともに、一方端は出力軸として機能する。

【０００８】ところで、スムーズに等間隔（同一回転角
度）でステップ駆動させるためには、ステータヨーク５
〜８の櫛歯状磁極部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂは、その相
対角度を所望の位置関係に置く必要が有る。つまり、同
一相を構成する第１，第２ステータヨーク５，６の櫛歯
状磁極部５ｂと６ｂは、［３６０°／ｎ／２］°の間隔
になるようにずらされている。ここでｎは、櫛歯状磁極
部の極数（歯の数）である。同様のことが、同一相を構
成する第３，第４ステータヨーク７，８の櫛歯状磁極部
７ｂと８ｂの間でもある。これにより、各櫛歯状磁極部
は、相手方の隣接する櫛歯状磁極部の中間地点に位置す
ることになる。さらに、第１相側と第２相側電気角は９
０度ずれている（機械的には［３６０°／ｎ／４］°ず
れている）。

【０００９】そこで、同一相を構成するステータヨーク
（５と６，７と８）間の位置決めは、コイルボビン９ａ
の鍔部９ａ′の表面（フランジ部５ａ，６ａ，７ａ，８
ａとの対向面）に設けた突起９ｃと、各ステータヨーク
５，６，７，８のフランジ部５ａ，６ａ，７ａ，８ａに
設けた孔部５ｄ，６ｄ，７ｄ，８ｄとを符合させること
により行う。つまり、コイルボビン９ａの両鍔部９ａ′
に形成する突起９ｃの相対位置や、孔部５ｄ，６ｄ，７
ｄ，８ｄと櫛歯状磁極部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂの位置
関係を適宜に設定することにより、上記のように孔部５
ｄ，６ｄ，７ｄ，８ｄと突起９ｃを符合させるだけで、
対応する櫛歯状磁極部５ｂと６ｂ，７ｂと８ｂは、［３
６０°／ｎ／２］°の間隔になる。

【００１０】また、第１相側と第２相側のステータヨー
ク同士の位置決めは、接触する第２，第３ステータヨー
ク６，７のフランジ部６ａ，７ａにそれぞれ突起と孔部
を設けることにより位置決めすることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のステッピングモータでは、以下に示す問題を有
している。すなわち、コイルボビン９ａに設けた突起９
ｃで、櫛歯状磁極部の位置を決める場合、位置の精度が
２つのコイルボビン９ａの精度に依存し、４枚のステー
タヨーク５〜８の櫛歯状磁極部の位置基準がそれぞれバ
ラバラになり正確な位置決めができない。

【００１２】また、コイルボビン９は、導線の絶縁目的
のため、通常ＰＢＴ等の樹脂がその素材として使用され
る。樹脂で形成された突起９ｃは、通常ＳＥＣ等の鉄で
できたステータヨーク５〜８に設けた孔部５ｄ，６ｄ，
７ｄ，８ｄに対して、非常に強度が弱く、製造工程に於
いて上手くはまらないと、つぶれたり、削れたりして正
確な位置決めができない。さらに、使用する材質にもよ
るが樹脂は、環境や経時変化に対して寸法精度が左右さ
れやすいという問題もある。

【００１３】またさらに、コイルボビン９は、先に述べ
たように絶縁目的でありモータのトルク特性から見ると
できる限りその肉厚を薄くした方が良いため、通常０．
８ｍｍ以下程度と非常に薄くする。ヨーク位置決めのた
めの突起９ｃは、構成上コイルボビン９ａの鍔部９ａ′
に設けるため、その肉厚の薄さが災いして巻線後のコイ
ルボビン９ａの鍔部９ａ′が変形することがあり、当然
突起９ｃの位置も変化することになる。

【００１４】一方、カップ状のフレームヨーク５〜８に
は、励磁コイル９を通電するためのリード線を引き出す
ための切欠部１０ｂがある。ステータヨーク５〜８を位
置決めするため、上記のようなボビンに設けた突起とヨ
ークに設けた孔部の組み合わせだけでなく、先に示した
フレームヨーク１０の切欠部１０ｂを用い、ステータヨ
ーク５〜８側に切欠部１０ｂにあわせる突起５ｃ，６
ｃ，７ｃ，８ｃを設けて位置を決める構成のものも存在
する。

【００１５】またさらに、先に示した切欠部とは別にヨ
ークの位置決め目的に、フレームヨークに切欠部を設け
て位置決めをする構成のものも存在する。フレームヨー
クは、通常平板の鋼板をプレスにて絞り加工を施すこと
で作製される。絞り加工後にフレームヨーク側面に切欠
部を入れると、加工により溜まった応力が解放され、フ
レームヨークの内径が広がる。従って、切欠部の寸法
は、加工応力によって変化するため、これをヨークの位
置決めに用いれば、正確な位置を安定して出すことが困
難となる。さらに、切欠部が多くなれば、フレームヨー
ク自体の剛性が失われ、同じくヨークの位置決めが正確
に、かつ、安定して出せなくなる。

【００１６】以上の理由から、樹脂部材による位置決め
や、切欠部を利用した位置決めでは、ばらつきが大き
く、正確に、また、安定した位置にヨークを固定できな
いため、ステッピングモータの特徴である停止精度が悪
くなってしまう。

【００１７】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、容易でかつ正確にヨークを位置決めでき、停止精度
の高いステッピングモータを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係るステッピングモータでは、円周方向
に多極着磁された円筒状永久磁石を有するロータと、前
記ロータと同軸上で対向するように設けられた櫛歯状磁
極部を有する複数個のステータヨークと、前記ステータ
ヨークの前記櫛歯状磁極部の外周囲に装着した励磁コイ
ルと、前記励磁コイル並びに前記ステータヨーク部を囲
繞する筒状のフレームヨークとを備えたステッピングモ
ータを前提とする。そして、前記フレームヨークの内側
面に、位置決め用突起を設け、前記ステータヨークの周
縁に形成した位置決め用切欠部と、前記位置決め用突起
を符合させることにより前記各ステータヨークの前記櫛
歯状磁極部の相対角度位置を決定するように構成した
（請求項１）。

【００１９】カップ状のフレームヨークの側面に、内側
が凸になるように少なくとも１箇所以上の位置決め用突
起を備え、複数の櫛歯状磁極部（極歯）を有する円環状
のステータヨークの外周部に、フレームヨークの突起に
嵌め合う形状の切欠部を設けたため、その突起と切欠部
を符合させることにより、ステータヨークの回転角度の
位置が決まる。

【００２０】フレームヨークにステータヨークの位置決
め用の突起を設けることにより、複数のステータヨーク
が同一位置基準となり、正確な位置決めができる。ま
た、フレームヨークもステータヨークも鉄等の金属磁性
体であり、強度的にどちらかが変形しやすいと言った問
題によって極歯の位置が不安定になることも無く、部材
自体の加工精度も樹脂部品より高精度に加工でき、加工
後の経時変化も少なくなる。

【００２１】また、好ましくは、前記位置決め用切欠部
の内形状を凹状に形成し、その凹状の両側縁に符合する
前記位置決め用突起の側面を、平坦面状のストレート部
に構成することである（請求項２）。このようにする
と、位置決め精度がさらに高くなる。

【００２２】さらに好ましくは、前記ステータヨークの
個数は４枚である２相タイプのステッピングモータであ
って、前記位置決め用突起は、前記フレームヨークの開
口部側，中央部並びに底部側の３箇所に設けることであ
る（請求項３）。

【００２３】フレームヨークに設けた位置決め用突起
を、それぞれ４枚のステータヨークが位置する３箇所に
分けることにより、例えばハーフパンチ工法が金型の磨
耗や設定ミスにより、突起の側面（ストレート部）がフ
レームヨークから切り離れても突起の強度が保たれ、変
形などの心配もない。

【００２４】そして、前記３箇所に設けた各位置決め用
突起は、軸方向に沿って一列に配置するとなおよい（請
求項４）。このように、３箇所の突起を１列にすること
で、金型構造が容易になるばかりでなく、位置精度もよ
り高くなる。さらに、ヨークの切欠部やボビンの切欠部
も、高さ方向に１列になることから、より組立てやすく
なる。

【００２５】さらにまた、前記フレームヨークの底部の
周縁に一段低くなった逃がし部を設け、前記位置決め用
突起を前記逃がし部近傍にプレス加工して形成した際
に、前記底部の周縁部が盛り上がることを抑制するよう
に構成するとよい（請求項５）。

【００２６】また、フレームヨークに設けた最も底部側
の突起は、そのまま加工すると、フレームヨークの底部
が外側に膨れ上がり、その底部の平面度が損なわれてし
まうか、または、平面度を守ろうとすれば、フレームヨ
ークの内側の最も下部まで位置決め用突起が形成され
ず、挿入したステータヨークがしっかり収まらず浮き上
がってしまうおそれがある。しかし、フレームヨークの
底部の周縁に逃がし部を設け、底部よりやや下まで位置
決め用突起が出るようにすることで、挿入したステータ
ヨークが収まり、かつ、底部の平面度が損なわれない。

【００２７】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るステッピン
グモータの好適な一実施の形態を示している。同図に示
すように、本形態のステッピングモータは、基本的な構
成は図１に示した従来のものと同様であるので、対応す
る部材については同一符号を付しその詳細な説明を省略
する。

【００２８】ここで、本発明では、カップ状（筒状）の
フレームヨーク１０の内側面に、高さ方向に３箇所のヨ
ーク位置決め用突起１６を設ける。そして、円環状のス
テータヨーク５〜８のフランジ部５ａ，６ａ，７ａ，８
ａの外周縁の一部に、凹状の位置決め用切欠部１５を設
ける。そして、位置決め用突起１６の外形状と、位置決
め用切欠部１５の内形状をほぼ一致させる。

【００２９】これにより、フレームヨーク１０内にステ
ータヨーク５〜８を挿入配置するに際し、位置決め用切
欠部１５と位置決め用突起１６を符合させることによ
り、位置決め用突起１６に対する各ステータヨーク５〜
８の櫛歯状磁極部５ｂ〜８ｂの角度位置も一義的に決ま
る。よって、上記の角度位置を適宜に設定しておくこと
により、各ステータヨーク５〜８間の相対角度位置も精
度よく決定される。

【００３０】また、図示するように、本形態では、フレ
ームヨーク１０に形成したコイルのリード線を外部に取
り出すための切欠部１０ｂに対し、１８０度の位置に上
記した位置決め用突起１６を設けている。これにより、
応力解放による影響を極力受けないようになる。但し、
突起の形状は、金型の形状によって、加工後の形状が決
まるため、位置決め用突起１６の設置位置を切欠部１０
ｂから１８０度の位置に限定するものではない。また、
位置決め用突起１６は、周方向に複数箇所設けても良
い。その場合には、位置決め用切欠部１５も、対応する
位置に複数箇所設けることになる。

【００３１】位置決め用切欠部１５と位置決め用突起１
６の具体的な形状としては、例えば図３に示すようにす
ることができる。すなわち、カップ状のフレームヨーク
１０に設けた位置決め用突起１６は、フレームヨーク１
０の円周方向の両端（側面）が、平坦面状のストレート
部１６ａとなっている。このとき、フレームヨーク１０
の板厚ｔに対し、位置決め用突起１６の出寸法Ｔが、ｔ
≧Ｔの関係にある。ステータヨーク５〜８をフレームヨ
ーク１０に装着した状態では、このストレート部１６ａ
が、位置決め用切欠部１５の内周面の両側縁１５ａに接
触し、回り止めされ、回転方向（回転角度）の位置決め
がなされる。

【００３２】また、Ａ断面に表すように、ステータヨー
ク５〜８が当たらない位置決め用突起１６の上下端部位
１６ｂは、肉厚があまり薄くならない（ほぼ板厚ｔのま
まとする）ようにしている。これにより、位置決め用突
起１６自体の強度を強く保たせている。

【００３３】そして、係る形状の位置決め用突起１６を
製造するには、例えば、フレームヨーク１０の側面所定
位置に対し、プレス加工によって平板から絞った後に、
ハーフパンチと呼ばれる工法で、ステータヨークの位置
決め用切欠部１５と嵌合する部位がストレートになるよ
うに加工する。この工法では、板厚以上のストレートは
得られないものの、加工によるダレや切り離した場合の
バリが無いため、ステータヨーク５〜８と嵌合する部分
のストレート１６ａが確保でき、ステータヨークの位置
決め用切欠部と同じ形状の突起となる。

【００３４】図４に示すように、高さ方向に並ぶように
設けた３つの位置決め用突起１６は、フレームヨーク１
０の上下端近傍と、高さ方向中央位置にそれぞれ設けて
いる。そして、中央位置に設けた位置決め用突起１６
は、第２，第３ステータヨーク６，７を２枚一緒に位置
決めするようにしているので、それに併せて、高さ方向
の長さも中央の位置決め用突起１６の方が、他のものに
比べて長く設定している。

【００３５】さらに、フレームヨーク１０の底面１０ｃ
の外周縁近傍には、縦断面が略平行四辺形状の、逃がし
部１０ｄが備えている。この逃がし部１０ｄは、本形態
では、全周にわたってリング状に形成しているが、少な
くとも位置決め用突起を形成する領域の内側に設ければ
良い。この逃がし部１０ｄの幅ｔ１は、位置決め用突起
１６の出寸法Ｔよりも長く設定している。そして、この
逃がし部１０ｄは、位置決め用突起１６を形成する前に
行う。

【００３６】すなわち、図５（ａ）に示すように逃がし
部１０ｄを形成後に、位置決め用突起１６を形成すべく
フレームヨーク１０の側面所定位置をプレスすると、同
図（ｂ）に示すように、位置決め用突起１６の加工の際
に肉が逃げても外側の底に出ないようにしている。これ
により、通常はこのフレームヨーク１０の底面１０ｃの
外側に、取り付け用のフランジ（平板状の板部材）を接
合するが、位置決め用突起１６の加工にともない上記の
ように外側に突出することがないので、簡単かつ確実に
フランジを接合することができる。

【００３７】また、逃がし部１０ｄを設けたことによ
り、フレームヨーク１０の底面１０ｃの周縁が盛り上が
ることもなく、底面１０ｃのほぼ全面を面一にし、その
面一の底面１０ｃ上に第４のステータヨーク８を配置で
きるというメリットもある。しかも、位置決め用突起１
６の上下端部１６ｂは、肉厚があまり薄くならないよう
にすることから、傾斜面となるが、下端位置は逃がし部
１０ｄの底面に位置させることができるので、位置決め
用突起１６の垂直面１６ｃは、フレームヨーク１０の底
面１０ｃとほぼ同一高さか、若干高い位置（ステータヨ
ーク８のフランジ部８ａの板厚ｄよりも短い距離）に設
定できる。よって、その垂直面１６ｃに第４のステータ
ヨーク８の位置決め用切欠部１５を接触させることがで
きる。

【００３８】上記した実施の形態では、円周方向に設け
る位置決め用突起１６と位置決め用切欠部１５の数を一
致（共に１個ずつ）させたが、ステータヨークに設ける
位置決め用切欠部の方を多く設定してもよい。そのよう
にすると、位置決め用突起と符合させる位置決め用切欠
部を変えることにより、同一のステータヨークを４枚使
用して構成することができる。

【００３９】また、ステータヨーク同士があわさる部
分、つまり、第２，第３のステータヨーク６，７のフラ
ンジ部６ａ，７ａの接合面の所定位置に、それぞれ突起
・孔部を設け、それらを符合させることにより第１相と
第２相の櫛歯状磁極部の相対角度位置につき、さらなる
位置精度の向上も期待できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るステッピン
グモータでは、ステータヨークとフレームヨークの間で
直接的に回転角度の位置決めがなされるので、容易でか
つ正確にヨークを位置決めでき、停止精度の高いステッ
ピングモータが得られる。そして、請求項２のように構
成すると、位置決め精度がさらに高くなる。

【００４１】また、請求項３のように構成すると、各位
置決め用突起の強度が確保され、変形のおそれが可及的
に抑制され、結果として位置決め制度が確保できる。そ
して、請求項４のように構成すると、上記効果に加えて
加工・組立てが容易に行える。

【００４２】さらに請求項５のように構成すると、フレ
ームヨークの底部の平面度を確実に確保しつつ、底部側
の位置決め用突起と、底部側に位置するステータヨーク
の位置決め用切欠部をしっかりと符合させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す図である。

【図２】本発明に係るステッピングモータの好適な一実
施の形態を示す分解斜視図である。

【図３】その要部を示す図である。

【図４】外周縁側を示す縦断面図である。

【図５】下方の位置決め用突起の製造プロセスを示す図
である。

【符号の説明】

１シャフト３永久磁石４ロータ５〜８ステータヨーク５ｂ〜８ｂ櫛歯状磁極部９励磁コイル１０フレームヨーク１０ｄ逃がし部１５位置決め用切欠部１５ａ側縁１６位置決め用突起１６ａストレート部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円周方向に多極着磁された円筒状永久磁
石を有するロータと、前記ロータと同軸上で対向するように設けられた櫛歯状
磁極部を有する複数個のステータヨークと、前記ステータヨークの前記櫛歯状磁極部の外周囲に装着
した励磁コイルと、前記励磁コイル並びに前記ステータヨーク部を囲繞する
筒状のフレームヨークとを備えたステッピングモータに
おいて、前記フレームヨークの内側面に、位置決め用突起を設
け、前記ステータヨークの周縁に形成した位置決め用切欠部
と、前記位置決め用突起を符合させることにより前記各
ステータヨークの前記櫛歯状磁極部の相対角度位置を決
定する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】前記位置決め用切欠部の内形状を凹状に
形成し、その凹状の両側縁に符合する前記位置決め用突起の側面
を、平坦面状のストレート部とした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。
【請求項３】前記ステータヨークの個数は４枚である
２相タイプのステッピングモータであって、前記位置決め用突起は、前記フレームヨークの開口部
側，中央部並びに底部側の３箇所に設けたことを特徴と
する請求項１または２に記載のステッピングモータ。
【請求項４】前記３箇所に設けた各位置決め用突起
は、軸方向に沿って一列に配置したことを特徴とする請
求項３に記載のステッピングモータ。
【請求項５】前記フレームヨークの底部の周縁に一段
低くなった逃がし部を設け、前記位置決め用突起を前記逃がし部近傍にプレス加工し
て形成した際に、前記底部の周縁部が盛り上がることを
抑制したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
に記載のステッピングモータ。