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JP2008193798A - Stepping motor and manufacturing method of stepping motor - Google Patents

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JP2008193798A
JP2008193798A JP2007025065A JP2007025065A JP2008193798A JP 2008193798 A JP2008193798 A JP 2008193798A JP 2007025065 A JP2007025065 A JP 2007025065A JP 2007025065 A JP2007025065 A JP 2007025065A JP 2008193798 A JP2008193798 A JP 2008193798A
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Japan
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stator
phase
rotor
stepping motor
phase stator
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JP2007025065A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kawamura
賢次 川村
Kenji Shinohara
賢治 篠原
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Tokyo Micro KK
Original Assignee
Tokyo Micro KK
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stepping motor which is improved in balance between magnetic fields in each phase, thereby stably and uniformly rotates a rotor, and can achieve low vibration and silence. <P>SOLUTION: The stepping motor 1 includes the rotor 10 and a stator 20 arranged in the external peripheral region of the rotor 10. The stator 20 has a stator 21 composed of an A-phase stator 21A and a B-phase stator 21B which are arranged in the direction of a rotating shaft. Each of the A-phase stator and the B-phase stator includes a pair of pole-toothed stator yokes 22, 23 which is arranged in a substantial mirror symmetry in the direction of the rotating shaft, and a bobbin 25 having a recess into which a pole tooth is accommodated. The stator yokes 22, 23 are constituted of casings composed of cylindrical external peripheral parts 22a, 23a, flanges 22b, 23b overhanging from one-side ends of the cylindrical external peripheral parts, and a plurality of pole teeth 22c, 23c protruding in the direction of the rotating shaft from internal peripheral edges of the flanges. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズやアイリスの駆動などに使用される小型の2相PM型ステッピングモータに関する。特には、各相の磁力のバランスをとり、その結果、相間の磁力のバランスを良好としたステッピングモータ及びそのようなステッピングモータを製造する方法に関する。   The present invention relates to a small two-phase PM type stepping motor used for driving a lens or an iris. In particular, the present invention relates to a stepping motor that balances the magnetic force of each phase and, as a result, has a good balance of magnetic force between phases, and a method of manufacturing such a stepping motor.

従来の2相PM型ステッピングモータの構造の一例を説明する。
図9は、従来の2相PM型ステッピングモータの構造を示す分解斜視図である。
図10は、図9のステッピングモータの断面図である。
ステッピングモータ101は、回転子110と、同回転子110の外周域に配置される固定子120を含む。
回転子110は、外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石111と、回転軸112とを有する。回転軸112の一端は、固定子120の一端に取り付けられた軸受129に支持されるとともに、スラストバネ130で軸方向に付勢されている。
固定子120は、永久磁石111の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ121と、ステータ121の磁極を磁化するコイル127(図9には図示されず)とを有する。
An example of the structure of a conventional two-phase PM type stepping motor will be described.
FIG. 9 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional two-phase PM type stepping motor.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the stepping motor of FIG.
The stepping motor 101 includes a rotor 110 and a stator 120 disposed in the outer peripheral area of the rotor 110.
The rotor 110 has a permanent magnet 111 having a plurality of N poles and S poles alternately magnetized on the outer periphery, and a rotating shaft 112. One end of the rotating shaft 112 is supported by a bearing 129 attached to one end of the stator 120 and is urged in the axial direction by a thrust spring 130.
The stator 120 includes a stator 121 having a plurality of magnetic poles facing the magnetic poles of the permanent magnet 111, and a coil 127 (not shown in FIG. 9) that magnetizes the magnetic poles of the stator 121.

ステータ121は、回転軸方向に並んだA相ステータ121AとB相ステータ121Bとからなる。各相ステータは、極歯(クローポール)123が設けられたヨーク(ステータヨーク)122と、極歯124が設けられたステータフランジ126と、コイル127が収容されるボビン125と、を有する。ステータヨーク122は、円筒状のヨーク(ケーシング)122aと、同部の内周縁から内方向に張り出したフランジ部122bとを有し、フランジ部122bの内縁から複数の極歯123が回転軸方向に突出している。中央ヨーク126はリング状で、内縁から複数の極歯124が回転軸方向に突出している。極歯123、124は、回転軸方向の両側から突き合わされて、円周方向に等間隔で交互に重なるように配置されている。各相ステータにおいて、ステータヨーク122は回転軸方向外側に配置されており、ステータフランジ126は同方向内側に配置されている。   The stator 121 includes an A-phase stator 121A and a B-phase stator 121B arranged in the rotation axis direction. Each phase stator includes a yoke (stator yoke) 122 provided with pole teeth (claw pole) 123, a stator flange 126 provided with pole teeth 124, and a bobbin 125 in which a coil 127 is accommodated. The stator yoke 122 has a cylindrical yoke (casing) 122a and a flange portion 122b projecting inward from the inner peripheral edge of the same portion, and a plurality of pole teeth 123 extend in the rotational axis direction from the inner edge of the flange portion 122b. It protrudes. The central yoke 126 has a ring shape, and a plurality of pole teeth 124 project from the inner edge in the direction of the rotation axis. The pole teeth 123 and 124 are abutted from both sides in the rotation axis direction, and are arranged so as to alternately overlap at equal intervals in the circumferential direction. In each phase stator, the stator yoke 122 is disposed on the outer side in the rotation axis direction, and the stator flange 126 is disposed on the inner side in the same direction.

コイルボビン125に内周面には、略三角形状の凹部125aが形成されており、同凹部内に極歯123、124が収容されている。
また、コイルボビン125の外周面には、円周方向に延びる凹部125bが形成され、同凹部125b内にコイル127(図10参照)が収容されている。
The coil bobbin 125 is formed with a substantially triangular recess 125a on the inner peripheral surface, and the pole teeth 123 and 124 are accommodated in the recess.
Moreover, the recessed part 125b extended in the circumferential direction is formed in the outer peripheral surface of the coil bobbin 125, and the coil 127 (refer FIG. 10) is accommodated in the recessed part 125b.

ステータ121A、121Bは、コイルボビン125を両側から挟んで、極歯123、124が互いに1/2ピッチ円周方向にずれるように配置され、溶接などにより固定される。ここで、極歯123、124の位置関係は、組立精度に依存している。
また、図10に示すように、ステータフランジ126の端面は、ステータヨーク122の端部の内面に接している。
The stators 121A and 121B are arranged such that the pole teeth 123 and 124 are displaced from each other in the 1/2 pitch circumferential direction with the coil bobbin 125 sandwiched from both sides, and are fixed by welding or the like. Here, the positional relationship between the pole teeth 123 and 124 depends on the assembly accuracy.
As shown in FIG. 10, the end surface of the stator flange 126 is in contact with the inner surface of the end portion of the stator yoke 122.

コイル127に通電されて形成される磁界は、ヨーク122やステータフランジ126によって強められる。この際、上述のように、ステータヨーク側の極歯123周りの構造は、ステータフランジ側の極歯124周りの構造と異なっているため、両者の磁路の構造が異なる。つまり、一方の極歯123はステータヨーク122と一体に形成されているが、他方の極歯124はステータヨーク122とステータフランジ126で接触する構成となっている。この原因により、相内の磁場のバランスが良好でなくなり、回転子の回転が不均一になったり、振動や騒音が発生することが予想される。   A magnetic field formed by energizing the coil 127 is strengthened by the yoke 122 and the stator flange 126. At this time, as described above, since the structure around the pole teeth 123 on the stator yoke side is different from the structure around the pole teeth 124 on the stator flange side, the structures of the magnetic paths of the two are different. That is, one pole tooth 123 is formed integrally with the stator yoke 122, but the other pole tooth 124 is configured to contact the stator yoke 122 and the stator flange 126. For this reason, it is expected that the balance of the magnetic fields in the phase will not be good, the rotation of the rotor will become non-uniform, and vibration and noise will occur.

また、ステータフランジ126の端面は、ステータヨーク122の端部の内面に接しているが、接触面積の度合いにより磁気の伝達量が変化し、励磁される極歯の磁場の強さに影響することも予想される。   The end surface of the stator flange 126 is in contact with the inner surface of the end portion of the stator yoke 122. However, the amount of magnetic transmission varies depending on the degree of contact area, which affects the strength of the magnetic field of the pole teeth to be excited. Is also expected.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、各相内の磁場のバランスを良好とし、これにより、回転子のステップ密度が向上するとともに、低振動や静音化を達成することのできるステッピングモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and makes it possible to improve the balance of the magnetic field in each phase, thereby improving the step density of the rotor and achieving low vibration and noise reduction. It is an object of the present invention to provide a stepping motor that can be used.

本発明の第1のステッピングモータは、 外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石及び回転軸を有する回転子と、 該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、を備え、 前記ステータが、前記回転軸方向に配列されたA相ステータとB相ステータとからなるステッピングモータであって、 前記A相ステータとB相ステータの各々が、前記回転軸方向において実質的にミラー対称に形成された、一対の極歯付きのステータヨーク及び、前記極歯が収容される凹部の形成されたボビンを含み、 前記ステータヨークが、円筒状の外周部及び該外周部の一端から内側に張り出すフランジ部からなるケーシング部、並びに、該フランジ部の内周縁から前記回転軸方向に突き出た複数の極歯からなることを特徴する。   A first stepping motor according to the present invention includes a rotor having a permanent magnet and a rotating shaft that are alternately magnetized with a plurality of N poles and S poles on the outer periphery, and a stator having a plurality of magnetic poles facing the magnetic poles of the rotor. And a stator that has a coil that magnetizes the magnetic poles of the stator and that is disposed in an outer peripheral area of the rotor, and the stator is an A-phase stator and a B-phase stator that are arranged in the direction of the rotation axis. A pair of stator yokes with pole teeth, wherein each of the A-phase stator and the B-phase stator is substantially mirror-symmetrical in the rotational axis direction, and the pole teeth A casing portion including a bobbin having a recessed portion to be accommodated, wherein the stator yoke includes a cylindrical outer peripheral portion and a flange portion projecting inwardly from one end of the outer peripheral portion, and the furan It consists of a plurality of pole teeth protruding in the direction of the rotation axis from the inner peripheral edge of the flange portion.

本発明においては、 前記AステータとBステータもミラー対称に構成されていることとできる。   In the present invention, the A stator and the B stator can also be configured in mirror symmetry.

さらに、本発明においては、 前記一対のステータヨークが溶接にて固定されていることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the pair of stator yokes are fixed by welding.

本発明によれば、各相ステータを構成するステータヨークとボビンとが、回転軸方向において実質的にミラー対称に形成されているので、相内の磁場のバランスをとることができる。そして、A相ステータとB相ステータとを同じ構成とすることができるので、両相ステータ間の磁場のバランスを安定化できる。また、ステータヨークを溶接で固定することにより、ステータの磁路が安定し、励磁される極歯の磁気バランスが安定する。これらのことにより、モータの低振動化や静音化に効果がある。特に、モータを位置決め装置として使用した場合、位置決め精度を向上できる。   According to the present invention, since the stator yoke and the bobbin constituting each phase stator are formed substantially in mirror symmetry in the rotation axis direction, the magnetic fields in the phases can be balanced. Since the A-phase stator and the B-phase stator can have the same configuration, the balance of the magnetic field between the two-phase stators can be stabilized. Further, by fixing the stator yoke by welding, the magnetic path of the stator is stabilized, and the magnetic balance of the excited pole teeth is stabilized. These are effective in reducing the vibration and noise of the motor. In particular, when a motor is used as a positioning device, positioning accuracy can be improved.

本発明の第2のステッピングモータは、 外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石及び回転軸を有する回転子と、 該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、を備え、 前記ステータが、前記回転軸方向に配列されたA相ステータとB相ステータとからなるステッピングモータであって、 前記A相ステータとB相ステータの電気角の位相のズレが90°となるように、両ステータの回転軸周りの位置を調整した後、前記A相ステータとB相ステータとが固定されていることを特徴とする。   A second stepping motor according to the present invention includes a rotor having a permanent magnet and a rotating shaft that are alternately magnetized with a plurality of N poles and S poles on the outer periphery, and a stator having a plurality of magnetic poles facing the magnetic poles of the rotor. And a stator that has a coil that magnetizes the magnetic poles of the stator and that is disposed in an outer peripheral area of the rotor, and the stator is an A-phase stator and a B-phase stator that are arranged in the direction of the rotation axis. And adjusting the position of the stator around the rotation axis so that the phase shift of the electrical angle between the A-phase stator and the B-phase stator is 90 °. The B-phase stator is fixed.

従来では、部品の精度や組立精度の誤差により、A相ステータとB相ステータとは、厳密にいえば理想的な位置関係である、電気角の位相が90°ずれた位置に配置されていない場合があった。本発明によれば、A相ステータとB相ステータとを独立して構成し、両相ステータを固定する前に両相ステータの電気角の位相のズレを計測するので、電気角の位相のズレが90°となるように確実に調整できる。   Conventionally, due to errors in parts accuracy and assembly accuracy, the A-phase stator and the B-phase stator are not arranged at positions where the phase of the electrical angle is shifted by 90 °, which is strictly an ideal positional relationship. There was a case. According to the present invention, the A-phase stator and the B-phase stator are configured independently, and the phase shift of the electrical angle of the two-phase stator is measured before the both-phase stator is fixed. Can be reliably adjusted to be 90 °.

本発明においては、 前記コイルが平角のコイル線を巻き回したものであることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the said coil winds a flat coil wire.

コイルを平角のコイル線で形成することにより、断面におけるコイル線の密度を高くすることができるので、線積が多くなる。したがって、形成される磁場の強度を高くすることができ、トルクが向上する。   By forming the coil with a rectangular coil wire, the density of the coil wire in the cross section can be increased, and the line product increases. Therefore, the strength of the formed magnetic field can be increased and the torque is improved.

本発明のステッピングモータの製造方法は、 外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石及び回転軸を有する回転子と、 該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、を備え、 前記ステータが、前記回転軸方向に配列されたA相ステータとB相ステータとからなるステッピングモータの製造方法であって、 前記A相ステータとB相ステータを前記回転軸の周りに独立して回転可能に構成し、 該各相ステータの前記回転軸周りの位置を調整するための、以下のア)〜オ)を有する治具を用い、 ア)前記A相ステータとB相ステータとを回転軸を中心に位置決めする芯筒、 イ)前記回転子が回転可能にセットされ、前記各相ステータのうちの一方のステータ(固定ステータ)が移動不能にセットされる台座、 ウ)前記各相ステータのうちの他方のステータ(可動ステータ)を、前記回転軸を中心にして回転移動させる移動部材、 エ)前記回転子を一定速度で回転させる回転手段、 オ)該回転子の回転によって前記各相ステータで発生した電流を計測する手段、 該電流計測手段で計測された各相ステータの電気角の位相のズレが90°となるように、前記移動部材で前記可動ステータの前記固定ステータに対する位置を調整した後、両ステータを固定することを特徴とする。   A stepping motor manufacturing method according to the present invention includes a rotor having a permanent magnet and a rotating shaft, each having a plurality of N poles and S poles alternately magnetized on the outer periphery, and a stator having a plurality of magnetic poles opposed to the magnetic poles of the rotor. And a stator that has a coil that magnetizes the magnetic poles of the stator and that is disposed in an outer peripheral area of the rotor, and the stator is an A-phase stator and a B-phase stator that are arranged in the direction of the rotation axis. A stepping motor manufacturing method, wherein the A-phase stator and the B-phase stator are configured to be independently rotatable around the rotation axis, and the positions of the respective phase stators around the rotation axis are adjusted. For this purpose, a jig having the following a) to o) is used, and a) a core cylinder for positioning the A-phase stator and the B-phase stator around the rotation axis, and b) the rotor is set to be rotatable. , Each phase A pedestal on which one of the stators (fixed stator) is set immovably; c) a moving member that rotates and moves the other stator (movable stator) of the respective phase stators around the rotation axis; D) rotating means for rotating the rotor at a constant speed; e) means for measuring the current generated in each phase stator by the rotation of the rotor; and the electrical angle of each phase stator measured by the current measuring means. Both the stators are fixed after adjusting the position of the movable stator with respect to the fixed stator by the moving member so that the phase shift is 90 °.

本発明の治具を使用すれば、比較的簡単にA相ステータとB相ステータの電気角の位相のズレを90°に調整することができる。   If the jig of the present invention is used, the phase shift of the electrical angle between the A-phase stator and the B-phase stator can be adjusted to 90 ° relatively easily.

本発明においては、 前記一対のステータヨークを溶接にて固定することが好ましい。   In the present invention, the pair of stator yokes are preferably fixed by welding.

以上の説明から明らかなように、A相ステータとB相ステータとを略ミラー対称に構成することにより、各相内の磁場のバランスがとれていて、相間の磁場のバランスの良好なステッピングモータを提供できる。このようなステッピングモータにより、低振動や静音化が図れ、位置決め装置に使用した場合にも、送り精度を向上できるステッピングモータを提供できる。また、本発明のステッピングモータの製造方法によれば、A相ステータとB相ステータとの電気角の位相のズレを90°に正確に設定できる。   As is apparent from the above description, a stepping motor in which the A-phase stator and the B-phase stator are substantially mirror-symmetrical so that the magnetic fields in each phase are balanced and the magnetic field balance between the phases is good. Can be provided. With such a stepping motor, low vibration and noise reduction can be achieved, and a stepping motor that can improve feed accuracy even when used in a positioning device can be provided. Moreover, according to the manufacturing method of the stepping motor of the present invention, the phase shift of the electrical angle between the A-phase stator and the B-phase stator can be accurately set to 90 °.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータの分解斜視図である。
図2は、図1のステッピングモータの固定子の断面図である。
ステッピングモータ1は、回転子10と、回転子10の外周域に配置される固定子20を有する。
回転子10は、外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石11と、回転軸12とを有する。回転軸12の一端は、固定子20の一端に取り付けられた軸受29に支持されるとともに、スラストバネ30で軸方向に付勢されている。
固定子20は、永久磁石11の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ21と、ステータ21の磁極を磁化するコイル27(図1には図示されず)とを有する。ステータ21は、回転軸方向に配列されたA相ステータ21AとB相ステータ21Bとからなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a stepping motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the stator of the stepping motor of FIG.
The stepping motor 1 has a rotor 10 and a stator 20 disposed in the outer peripheral area of the rotor 10.
The rotor 10 has a permanent magnet 11 in which a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized on the outer periphery, and a rotating shaft 12. One end of the rotating shaft 12 is supported by a bearing 29 attached to one end of the stator 20 and is urged in the axial direction by a thrust spring 30.
The stator 20 includes a stator 21 having a plurality of magnetic poles facing the magnetic poles of the permanent magnet 11, and a coil 27 (not shown in FIG. 1) that magnetizes the magnetic poles of the stator 21. The stator 21 includes an A-phase stator 21A and a B-phase stator 21B arranged in the rotation axis direction.

A相ステータ21AとB相ステータ21Bは同じ形状で、各相ステータは、実質的にミラー対称に形成された一対の極歯(クローポール)付きのヨーク(ステータヨーク)22、23と、極歯が収容される凹部の形成されたボビン25と、からなる。ステータヨーク22、23は、短い円筒状の外周部22a、23aと、外周部の一端から内側に張り出したフランジ部22b、23bとからなるケーシング部と、同ケーシング部のフランジ部22b、23bの内周縁から回転軸方向に突き出した複数の略三角形状の極歯22c、23cからなる。   The A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B have the same shape, and each phase stator has a pair of pole teeth (claw pole) yokes (stator yokes) 22 and 23 formed substantially mirror-symmetrically and pole teeth. And a bobbin 25 in which a recess is formed. The stator yokes 22 and 23 are composed of a casing portion composed of short cylindrical outer peripheral portions 22a and 23a, flange portions 22b and 23b projecting inward from one end of the outer peripheral portion, and flange portions 22b and 23b of the casing portion. It consists of a plurality of substantially triangular pole teeth 22c, 23c protruding from the periphery in the direction of the rotation axis.

ステータヨーク22、23は、各ケーシング部の外周部22a、23aの反フランジ部側の端部同士が嵌合して組み合わされて、溶接により固定される。この際、ステータヨーク22、23の極歯22c、23cは、図2にわかりやすく示すように、円周方向に等間隔で交互に並ぶ。   The stator yokes 22 and 23 are fixed by welding, with the end portions of the outer peripheral portions 22a and 23a of the casing portions on the opposite flange side being fitted together and combined. At this time, the pole teeth 22c and 23c of the stator yokes 22 and 23 are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction as clearly shown in FIG.

ボビン25は、図1に示すように、外形が回転軸方向において略ミラー対称な形状を有し、組み合わされたステータヨーク22、23のケーシング部(外周部22a、23aとフランジ部22b、23b)、及び、極歯22c、23cで囲まれる空間内に配置される。ボビン25の内周面には、各極歯22c、23cが収容される略三角形状の凹部25aが形成されている。また、ボビン25の外周面には、環状の凹部25bが形成されており、図2に示すように、同凹部25bにコイル27が配置されている。   As shown in FIG. 1, the bobbin 25 has a substantially mirror-symmetric outer shape in the rotation axis direction, and the casing portions (outer peripheral portions 22 a and 23 a and flange portions 22 b and 23 b) of the combined stator yokes 22 and 23. And in the space surrounded by the pole teeth 22c and 23c. On the inner peripheral surface of the bobbin 25, a substantially triangular recess 25a for accommodating the respective pole teeth 22c and 23c is formed. Further, an annular recess 25b is formed on the outer peripheral surface of the bobbin 25, and a coil 27 is disposed in the recess 25b as shown in FIG.

コイル27は、断面形状が平角の細線(径が100μm以下)を、ボビン25の凹部25b内に巻き回したものである。このような平角の細線を使用することにより、コイルと比べて、線積が約10%アップし、トルクを向上させることができる。このコイル27は、ボビン25により極歯22c、23cと絶縁されている。   The coil 27 is obtained by winding a thin wire having a flat cross-sectional shape (diameter of 100 μm or less) in the recess 25 b of the bobbin 25. By using such a flat thin wire, the line product is increased by about 10% compared to the coil, and the torque can be improved. The coil 27 is insulated from the pole teeth 22c and 23c by the bobbin 25.

つまり、A相ステータ121AとB相ステータ121Bの各々においては、ステータヨーク22、23の接合面を中心にして略ミラー対称な構造となる(極歯22c、23cやコイルボビン凹部25aについてはミラー対称ではない)。
そして、このように構成されたA相ステータ21AとB相ステータ21Bとは、図2に示すように、各相の極歯22c、23cが、1/2ピッチ円周方向にずれるように配置されて、軸方向に固定されている。これにより、A相ステータ121AとB相ステータ121Bとは、両ステータの接合面を中心にして略ミラー対称な構造となる(極歯22c、23cやコイルボビン凹部25aについてはミラー対称ではない)。
In other words, each of the A-phase stator 121A and the B-phase stator 121B has a substantially mirror-symmetric structure around the joint surface of the stator yokes 22 and 23 (the pole teeth 22c and 23c and the coil bobbin recess 25a are not mirror-symmetrical). Absent).
The A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B configured as described above are arranged such that the pole teeth 22c and 23c of each phase are shifted in the 1/2 pitch circumferential direction as shown in FIG. And fixed in the axial direction. As a result, the A-phase stator 121A and the B-phase stator 121B have a substantially mirror-symmetric structure with the joint surface of both stators as the center (the pole teeth 22c and 23c and the coil bobbin recess 25a are not mirror-symmetric).

以上説明したように、このステッピングモータ1においては、A相ステータ21AとB相ステータ21Bのそれぞれを構成するステータヨーク22、23とボビン25とが、回転軸方向において実質的にミラー対称に形成されているので、各極歯22c、23cの周りの構造を同じにできる。そして、A相ステータ21AとB相ステータ21Bとを同じ構成としているので、両相ステータ間の磁場のバランスを安定化することができる。   As described above, in this stepping motor 1, the stator yokes 22 and 23 and the bobbin 25 constituting the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B are substantially mirror-symmetrical in the rotational axis direction. Therefore, the structure around each pole tooth 22c, 23c can be made the same. Since the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B have the same configuration, the balance of the magnetic field between the two-phase stators can be stabilized.

図3は、本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。
図4は、図3のステッピングモータの固定子の断面図である。
このステッピングモータ1´は、図1のステッピングモータ1とほぼ同様の構成を有するが、以下の構造が付加されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of a stepping motor according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the stator of the stepping motor of FIG.
This stepping motor 1 'has substantially the same configuration as the stepping motor 1 of FIG. 1, but has the following structure added thereto.

A相ステータ21A及びB相ステータ21Bのうちの一方のステータ(この例ではA相ステータ21A)の、内側のステータヨーク22に、中間板31が固定されている。中間板31は、ステータヨーク22のフランジ部22bに固定されるリング状部31aと、同部の外周から外方向に突き出すレバー31bを有する。もう一方のステータ(B相ステータ21B)の、内側のステータヨーク22のフランジ部22bには、リング状の中間板32が固定されている。中間板31、32は、ステータヨーク22の端面に形成された凸部(プロジェクション)に電気溶接されており、これらの凸部が、後述するステータの回転時の妨げにならないように設けられたものである。   An intermediate plate 31 is fixed to an inner stator yoke 22 of one of the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B (A-phase stator 21A in this example). The intermediate plate 31 has a ring-shaped portion 31a fixed to the flange portion 22b of the stator yoke 22 and a lever 31b protruding outward from the outer periphery of the same portion. A ring-shaped intermediate plate 32 is fixed to the flange portion 22b of the inner stator yoke 22 of the other stator (B-phase stator 21B). The intermediate plates 31 and 32 are electrically welded to projections (projections) formed on the end face of the stator yoke 22, and these projections are provided so as not to interfere with the rotation of the stator described later. It is.

また、各ボビン25に、端子台25cが立設されている。この端子台25cは、内側のステータヨーク22の外周に形成された窓から外方向に突き出ている。端子台25cには、各コイル27の両端に接続する端子26が立設されている。
さらに、図3に示すように、B相ステータ21Bの外側のステータヨーク23のフランジ部23bの内周縁には、後述する治具へセットする際の位置決め用の複数の切り欠き23dが形成されている。なお、フランジ部23bに設けられている複数の凸部は、電気溶接用のプロジェクションである。
Each bobbin 25 is provided with a terminal block 25c. The terminal block 25 c protrudes outward from a window formed on the outer periphery of the inner stator yoke 22. Terminals 26 connected to both ends of each coil 27 are erected on the terminal block 25c.
Further, as shown in FIG. 3, a plurality of notches 23d for positioning when set on a jig to be described later are formed on the inner peripheral edge of the flange portion 23b of the stator yoke 23 outside the B-phase stator 21B. Yes. In addition, the some convex part provided in the flange part 23b is a projection for electric welding.

この段階では、A相ステータ21AとB相ステータ21Bとは独立しており、軸方向に並んで固定されていない。そこで、以下に説明する治具を使用して、A相ステータ21AとB相ステータ21Bとの回転軸周り方向における適宜な位置を求める。   At this stage, the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B are independent and are not fixed side by side in the axial direction. Therefore, using jigs described below, appropriate positions of the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B in the direction around the rotation axis are obtained.

図5は、治具の全体の構成を示す斜視図である。
この治具50は、両相ステータの電気角の位相差調整用のものである。
治具50は、一方のステータ(固定ステータ、この例ではB相ステータ)を回転不能にセットする台座(固定部材)51と、他方のステータ(可動ステータ、この例ではA相ステータ)を、回転軸を中心にして回転移動させる回転ステージ(移動部材)55と、を備える。
FIG. 5 is a perspective view showing the overall configuration of the jig.
This jig 50 is for adjusting the phase difference between the electrical angles of the two-phase stators.
The jig 50 rotates a pedestal (fixed member) 51 for setting one stator (fixed stator, B-phase stator in this example) to be non-rotatable, and the other stator (movable stator, A-phase stator in this example). A rotating stage (moving member) 55 that rotates around an axis.

台座51のほぼ中心には、モータ1の回転子10が回転可能にセットされるセット孔51aが形成されている。台座51の、セット孔51aの周囲には、固定ステータ位置決め用の突起51bが形成されている。これらの突起51bは、B相ステータ21Bの外側のステータヨーク23のフランジ部23bに形成された固定用の穴23dに嵌合し、B相ステータ21Bがセット孔51aの軸芯(回転子10の回転軸)を中心にしてセットされる。   A set hole 51a in which the rotor 10 of the motor 1 is rotatably set is formed substantially at the center of the pedestal 51. Around the set hole 51a of the pedestal 51, a fixed stator positioning projection 51b is formed. These protrusions 51b are fitted into fixing holes 23d formed in the flange portion 23b of the stator yoke 23 outside the B-phase stator 21B, and the B-phase stator 21B has the shaft core (of the rotor 10) of the set hole 51a. Set around the rotation axis).

また、台座51には、各ボビン25の端子台25cに立設された端子に接続するプローブ52が設けられている。プローブ52は、オシロスコープ(図示されず)に接続しており、同オシロスコープで、各コイル25に流れる逆起電圧による交流電流が計測される。さらに、台座51には、回転子10を回転させる回転ディスク59が回転可能に設けられている。回転ディスク59の外周には弾性体61が取り付けられており、同ディスク59は、弾性体61が、台座51のセット孔51aにセットされた回転子10の外周に接するように配置される。回転ディスク59が回転すると、回転子10は、弾性体61との摩擦により回転する。   The pedestal 51 is provided with a probe 52 that connects to a terminal erected on the terminal block 25 c of each bobbin 25. The probe 52 is connected to an oscilloscope (not shown), and an alternating current due to a counter electromotive voltage flowing through each coil 25 is measured by the oscilloscope. Further, the pedestal 51 is rotatably provided with a rotating disk 59 that rotates the rotor 10. An elastic body 61 is attached to the outer periphery of the rotating disk 59, and the disk 59 is disposed so that the elastic body 61 contacts the outer periphery of the rotor 10 set in the set hole 51 a of the pedestal 51. When the rotary disk 59 rotates, the rotor 10 rotates due to friction with the elastic body 61.

回転ステージ55は、固定部56と、固定部56に対してダイヤル58で回転するステージ部57からなる。ステージ部57は、回転中心が、台座51のセット孔51aの軸芯となるように配置されている。ステージ部57には縦溝57aが形成されている。この縦溝57aに、A相ステータ21Aのステータヨーク22に固定された中間板31のレバー31bが噛み合う。これにより、ダイヤル58でステージ部57を回転させると、A相ステータ21Aが、ステージ部57の回転中心、すなわち、セット孔51aの軸芯を中心に回転する。固定部56とステージ部57には、台座51のセット孔51aの軸芯を中心にした、ステージ部57の回転角度(機械角)を示す目盛り56aが記されている。   The rotary stage 55 includes a fixed portion 56 and a stage portion 57 that rotates with a dial 58 with respect to the fixed portion 56. The stage unit 57 is arranged such that the center of rotation is the axis of the set hole 51 a of the pedestal 51. A vertical groove 57 a is formed in the stage portion 57. The lever 31b of the intermediate plate 31 fixed to the stator yoke 22 of the A-phase stator 21A is engaged with the vertical groove 57a. Accordingly, when the stage portion 57 is rotated by the dial 58, the A-phase stator 21A rotates around the rotation center of the stage portion 57, that is, the axis of the set hole 51a. The fixed portion 56 and the stage portion 57 are provided with a scale 56a indicating the rotation angle (mechanical angle) of the stage portion 57 around the axis of the set hole 51a of the pedestal 51.

次に、この治具50を使用して、A相ステータとB相ステータとを回転軸周りに位置決めする方法を説明する。
まず、モータ1´を治具50にセットする方法を説明する。
図6は、モータを治具にセットする状態を示す図である。
図7は、セットされたモータの断面図である。
まず、回転子10を台座51のセット孔51aに挿入してセットする。次に、固定子20を回転子10の外周域に配置するが、A相ステータ21AとB相ステータ21Bとを同軸上に配置するため、固定子20の内孔に芯筒63を嵌め込む(芯筒63と磁石11との間には、回転子10が回転可能なように少しスキマが開いている)。芯筒63は、例えば厚さが0.3mm程度で、非磁性の材料(例えばオーステナイト系ステンレス鋼など)で作製される。
Next, a method for positioning the A-phase stator and the B-phase stator around the rotation axis using the jig 50 will be described.
First, a method for setting the motor 1 ′ on the jig 50 will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the motor is set on the jig.
FIG. 7 is a sectional view of the set motor.
First, the rotor 10 is inserted and set in the set hole 51 a of the base 51. Next, the stator 20 is disposed in the outer peripheral area of the rotor 10, but the core cylinder 63 is fitted into the inner hole of the stator 20 in order to arrange the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B coaxially ( A gap is slightly opened between the core cylinder 63 and the magnet 11 so that the rotor 10 can rotate). The core cylinder 63 has a thickness of, for example, about 0.3 mm and is made of a nonmagnetic material (for example, austenitic stainless steel).

回転子10の外側に芯筒63を挿入した後、B相ステータ21Bを芯筒63の外側に挿入して、切り欠き23dと突起51bとにより、B相ステータ21Bを台座51に回転不能にセットする。そして、A相ステータ21Aを、レバー31bを回転ステージ55のステージ部57の縦溝57aに噛み合わせながら芯筒63の外側に挿入し、軸受29に回転軸12の端部を嵌合させる。これにより、A相ステータ21AとB相ステータ21Bは、図7に示すように、回転軸方向に整列し、B相ステータ21Bは回転不能にセットされ、A相ステータ21Aは軸中心の周りを回動可能にセットされる。   After inserting the core cylinder 63 on the outer side of the rotor 10, the B-phase stator 21B is inserted on the outer side of the core cylinder 63, and the B-phase stator 21B is set on the pedestal 51 so as not to rotate by the notch 23d and the protrusion 51b. To do. Then, the A-phase stator 21 </ b> A is inserted outside the core tube 63 while engaging the lever 31 b with the vertical groove 57 a of the stage portion 57 of the rotary stage 55, and the end of the rotary shaft 12 is fitted to the bearing 29. As a result, as shown in FIG. 7, the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B are aligned in the rotational axis direction, the B-phase stator 21B is set to be non-rotatable, and the A-phase stator 21A rotates around the axis center. Set to be movable.

次に、A相ステータとB相ステータとの回転軸周りの位置を決める方法を説明する。
図8は、位置決め方法を説明するフローチャートである。
まず、S1で、前述のように、回転子10、A相ステータ21A、B相ステータ21Bを台座51にセットする。
次に、S2に進み、回転ディスク59を一定の速度で回転させて、固定子10を回転させる。こうして回転子10の永久磁石11が回転すると、その周囲にある各相ステータ21A、21Bの磁極(極歯)と永久磁石11との間の磁場の強さが変化し、各コイル27に電流が流れる。そこで、S3で、この電流を端子26、プローブ52を通して取り出しオシロスコープで計測する。そして、S4で、A相ステータ21Aのコイル27で計測された逆起電圧による交流電流波形と、B相ステータ21Bのコイル27で計測された逆起電圧による交流電流波形の電気角の位相を調べる。A相、B相の位相差が90°でなければ、S5に進み、回転ステージ55を回転させて、A相ステータ21Aの回転軸周りの位置を変える。
Next, a method for determining the positions of the A-phase stator and the B-phase stator around the rotation axis will be described.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the positioning method.
First, in S1, the rotor 10, the A-phase stator 21A, and the B-phase stator 21B are set on the base 51 as described above.
Next, in S2, the rotating disk 59 is rotated at a constant speed, and the stator 10 is rotated. When the permanent magnet 11 of the rotor 10 rotates in this manner, the strength of the magnetic field between the magnetic poles (pole teeth) of the respective phase stators 21A and 21B around the rotor 10 and the permanent magnet 11 changes, and current flows to each coil 27. Flowing. Therefore, in S3, this current is taken out through the terminal 26 and the probe 52 and measured with an oscilloscope. In S4, the phase of the electrical angle between the alternating current waveform caused by the counter electromotive voltage measured by the coil 27 of the A phase stator 21A and the alternating current waveform caused by the counter electromotive voltage measured by the coil 27 of the B phase stator 21B is examined. . If the phase difference between the A phase and the B phase is not 90 °, the process proceeds to S5, where the rotary stage 55 is rotated to change the position around the rotation axis of the A phase stator 21A.

この際、以下のように調整する。20ステップのステッピングモータの場合、各相ステータの極数は10個なので、電気角が機械角の5倍になる。つまり、オシロスコープで計測された各相ステータのコイルの逆起電圧による交流電流波形の電気角の位相の差と、90°との差の絶対値(α)を1/5倍した角度が、両者の機械角の差になる。そこで、回転ステージをα/5°回転させて、A相ステータをB相ステータに対して回転させ、両ステータの位相の差を90°とする。例えば、計測された位相の差が95°の場合、90°との差である5°を、1/5倍した1°が機械角の差になる。そこで、回転ステージ55においては、目盛り56aを見ながら、ダイヤル58でステージ部57を所定の方向に1°回転させる。   At this time, the adjustment is made as follows. In the case of a 20-step stepping motor, the number of poles of each phase stator is 10, so the electrical angle is five times the mechanical angle. That is, the difference between the phase of the electrical angle of the alternating current waveform due to the counter electromotive voltage of each phase stator coil measured by the oscilloscope and the absolute value (α) of the difference from 90 ° is multiplied by 1/5. The difference in mechanical angle. Therefore, the rotary stage is rotated by α / 5 °, the A-phase stator is rotated with respect to the B-phase stator, and the phase difference between the two stators is set to 90 °. For example, when the measured phase difference is 95 °, 1 °, which is 1/5 times 5 ° which is the difference from 90 °, is the mechanical angle difference. Therefore, in the rotary stage 55, the stage portion 57 is rotated by 1 ° in a predetermined direction with the dial 58 while looking at the scale 56a.

この作業を、各相ステータ21A、21Bの電気角の位相差が90°となるまで繰り返し、位相差を90°に調整した後、S6に進み、A相ステータ21AとB相ステータ21Bを固定する。この際、例えば、両ステータのステータヨークの外周部同士を数箇所でレーザーによるスポット溶接等により固定する。その後、固定子20を治具50から外し、S7で、固定子20と回転子10を組み立ててモータを組み立て、最後に、S8で、オプション(取付け板など)を取り付けて完成させる。   This operation is repeated until the phase difference between the electrical angles of the phase stators 21A and 21B reaches 90 °, and after adjusting the phase difference to 90 °, the process proceeds to S6, and the A-phase stator 21A and the B-phase stator 21B are fixed. . At this time, for example, the outer peripheral portions of the stator yokes of both stators are fixed at several locations by laser spot welding or the like. Thereafter, the stator 20 is removed from the jig 50, and in S7, the stator 20 and the rotor 10 are assembled to assemble the motor. Finally, in S8, an option (such as a mounting plate) is attached and completed.

本発明の実施の形態に係るステッピングモータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the stepping motor which concerns on embodiment of this invention. 図1のステッピングモータの固定子の断面図である。It is sectional drawing of the stator of the stepping motor of FIG. 本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the stepping motor which concerns on other embodiment of this invention. 図3のステッピングモータの固定子の断面図である。It is sectional drawing of the stator of the stepping motor of FIG. 治具の全体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of a jig | tool. モータを治具にセットする状態を示す図である。It is a figure which shows the state which sets a motor to a jig | tool. セットされたモータの断面図である。It is sectional drawing of the set motor. 位置決め方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the positioning method. 従来の2相PM型ステッピングモータの構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the conventional 2 phase PM type | mold stepping motor. 図9のステッピングモータの断面図である。It is sectional drawing of the stepping motor of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステッピングモータ
10 回転子 11 永久磁石
12 回転軸
20 固定子 21 ステータ
22、23 ステータヨーク 25 ボビン
26 端子 27 コイル
29 軸受 30 スラストバネ
31 中間板 32 中間板
50 治具 51 台座
52 端子 55 回転ステージ
56 基部 57 ステージ部
58 ダイヤル 59 回転ディスク
61 弾性体 63 芯筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stepping motor 10 Rotor 11 Permanent magnet 12 Rotating shaft 20 Stator 21 Stator 22, 23 Stator yoke 25 Bobbin 26 Terminal 27 Coil 29 Bearing 30 Thrust spring 31 Intermediate plate 32 Intermediate plate 50 Jig 51 Base 52 Terminal 55 Rotation stage 56 Base 57 Stage part 58 Dial 59 Rotating disk 61 Elastic body 63 Core cylinder

Claims (7)

外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石及び回転軸を有する回転子と、
該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、
を備え、
前記ステータが、前記回転軸方向に配列されたA相ステータとB相ステータとからなるステッピングモータであって、
前記A相ステータとB相ステータの各々が、前記回転軸方向において実質的にミラー対称に形成された、一対の極歯付きのステータヨーク及び、前記極歯が収容される凹部の形成されたボビンを含み、
前記ステータヨークが、円筒状の外周部及び該外周部の一端から内側に張り出すフランジ部からなるケーシング部、並びに、該フランジ部の内周縁から前記回転軸方向に突き出た複数の極歯からなることを特徴するステッピングモータ。
A permanent magnet having a plurality of alternating N and S poles on the outer periphery and a rotor having a rotation shaft;
A stator having a plurality of magnetic poles opposed to the magnetic poles of the rotor, a stator for magnetizing the magnetic poles of the stator, and a stator disposed in an outer peripheral area of the rotor;
With
The stator is a stepping motor composed of an A-phase stator and a B-phase stator arranged in the rotation axis direction,
Each of the A-phase stator and the B-phase stator is substantially mirror-symmetrical in the rotational axis direction, and a pair of pole-toothed stator yokes and a bobbin having a recess for receiving the pole teeth Including
The stator yoke includes a cylindrical outer peripheral portion, a casing portion including a flange portion extending inward from one end of the outer peripheral portion, and a plurality of pole teeth protruding in the rotation axis direction from the inner peripheral edge of the flange portion. Stepping motor characterized by that.
前記AステータとBステータもミラー対称に構成さ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。   2. The stepping motor according to claim 1, wherein the A stator and the B stator are also mirror-symmetrical. 前記一対のステータヨークが溶接にて固定さ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。   The stepping motor according to claim 1, wherein the pair of stator yokes are fixed by welding. 外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石及び回転軸を有する回転子と、
該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、
を備え、
前記ステータが、前記回転軸方向に配列されたA相ステータとB相ステータとからなるステッピングモータであって、
前記A相ステータとB相ステータの電気角の位相のズレが90°となるように、両ステータの回転軸周りの位置を調整した後、前記A相ステータとB相ステータとが固定されていることを特徴とするステッピングモータ。
A permanent magnet having a plurality of alternating N and S poles on the outer periphery and a rotor having a rotation shaft;
A stator having a plurality of magnetic poles opposed to the magnetic poles of the rotor, a stator for magnetizing the magnetic poles of the stator, and a stator disposed in an outer peripheral area of the rotor;
With
The stator is a stepping motor composed of an A-phase stator and a B-phase stator arranged in the rotation axis direction,
The A-phase stator and the B-phase stator are fixed after adjusting the position around the rotation axis of both stators so that the phase shift of the electrical angle between the A-phase stator and the B-phase stator is 90 °. Stepping motor characterized by that.
前記コイルが平角のコイル線を巻き回したものであることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のステッピングモータ。   The stepping motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the coil is formed by winding a rectangular coil wire. 外周にN極とS極が交互に複数着磁された永久磁石及び回転軸を有する回転子と、
該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、
を備え、
前記ステータが、前記回転軸方向に配列されたA相ステータとB相ステータとからなるステッピングモータの製造方法であって、
前記A相ステータとB相ステータを前記回転軸の周りに独立して回転可能に構成し、
該各相ステータの前記回転軸周りの位置を調整するための、以下のア)〜オ)を有する治具を用い、
ア)前記A相ステータとB相ステータとを回転軸を中心に位置決めする芯筒、
イ)前記回転子が回転可能にセットされ、前記各相ステータのうちの一方のステータ(固定ステータ)が移動不能にセットされる台座、
ウ)前記各相ステータのうちの他方のステータ(可動ステータ)を、前記回転軸を中心にして回転移動させる移動部材、
エ)前記回転子を一定速度で回転させる回転手段、
オ)該回転子の回転によって前記各相ステータで発生した電流を計測する手段、
該電流計測手段で計測された各相ステータの電気角の位相のズレが90°となるように、前記移動部材で前記可動ステータの前記固定ステータに対する位置を調整した後、両ステータを固定することを特徴とするステッピングモータの製造方法。
A permanent magnet having a plurality of alternating N and S poles on the outer periphery and a rotor having a rotation shaft;
A stator having a plurality of magnetic poles opposed to the magnetic poles of the rotor, a stator for magnetizing the magnetic poles of the stator, and a stator disposed in an outer peripheral area of the rotor;
With
The stator is a method for manufacturing a stepping motor including an A-phase stator and a B-phase stator arranged in the rotation axis direction,
The A-phase stator and the B-phase stator are configured to be independently rotatable around the rotation axis,
Using a jig having the following a) to o) for adjusting the position of each phase stator around the rotation axis,
A) A core cylinder that positions the A-phase stator and the B-phase stator around the rotation axis;
A) A pedestal on which the rotor is set to be rotatable and one of the stators (fixed stator) is set to be immovable.
C) A moving member that rotates and moves the other stator (movable stator) of the respective phase stators around the rotation axis;
D) rotating means for rotating the rotor at a constant speed;
E) means for measuring the current generated in each phase stator by the rotation of the rotor;
After adjusting the position of the movable stator with respect to the fixed stator by the moving member so that the phase shift of the electrical angle of each phase stator measured by the current measuring means is 90 °, both the stators are fixed. A stepping motor manufacturing method characterized by the above.
前記一対のステータヨークを溶接にて固定することを特徴とする請求項6記載のステッピングモータの製造方法。   The method of manufacturing a stepping motor according to claim 6, wherein the pair of stator yokes are fixed by welding.
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