JP5141861B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータに関し、特にＰＭ（パーマネントマグネット）型のステッピングモータに関するものである。

図１０、図１１には、従来から一般的な、ＰＭ（パーマネントマグネット）型のステッピングモータ３０が示されている。このステッピングモータ３０は、ボビン３３ａにコイル３４ａが巻回され、ボビン３３ａの外周が外側ヨーク３１ａ及び内側ヨーク３２ａに覆われ、第１のステータ部が構成されている。又、ボビン３３ｂにコイル３４ｂが巻回され、ボビン３３ｂの外周が外側ヨーク３１ｂ及び内側ヨーク３２ｂに覆われ、第２のステータ部が構成されている。更に、第１のステータ部と第２のステータ部が固定されることによってステータ部が構成されている。

又、外周に多極着磁されたマグネット（永久磁石）３８と、シャフト３９と、ロータスリーブ３７とで、ロータ部が構成されている。一方、外側ヨーク３１ａの軸方向外側には、フロントプレート２０が固定され、フロントプレート２０には、ロータのシャフト３９を支持する軸受３５ａが固定されている。同様に、外側ヨーク３１ｂの軸方向外側には、エンドプレート２１が固定され、エンドプレート２１には、シャフト３９を支持する軸受３５ｂが固定されている。そして、ロータ部のシャフト３９が、軸受３５ａ、３５ｂに軸支されることにより、ロータ部は、ステータ部の中心に形成された円筒状スペース内で回転する構造となっている。なお、符号３６ａ、３６ｂで示される部分は、摺動性を有するスペーサである。

第１のステータ部と第２のステータ部には、それぞれマグネット３８の外周に近接対向した複数の極歯が、前記各ヨークから交互に噛み合うような状態で配設されている。この、図１０、図１１に示されるステッピングモータ３０は、コイル３４ａ、３４ｂに印加されるパルス電圧により、外側ヨーク３１ａ及び内側ヨーク３２ａと、外側ヨーク３１ｂ及び内側ヨーク３２ｂの各極歯に磁界が発生し、この磁界と、着磁されたマグネット３８の磁界とにより駆動力が発生し、その結果、ロータ部が回転する機構となっている。

しかしながら、図１０、図１１に示される従来のステッピングモータ３０は、フロントプレート２０に軸受３５ａが固定され、エンドプレート２１に軸受３５ｂが固定された構成となっているため、フロントプレート２０とエンドプレート２１の厚みの分だけ、モータ全長が長くなっている。このため、ステッピングモータ３０の全長が規制されている場合、モータ全長に対するコイル３４ａ、３４ｂの占有体積の割合が小さくなり、出力トルクの増加が見込めないという問題がある。また、フロントプレート２０はモータ取り付けプレートとして機能するが、モータ取り付けプレートは客先によって形状が異なる結果、フロントプレート２０を取付けた状態でステッピングモータ３０が完成するため、フロントプレート２０の形状毎にモータの製造工程が必要となり、製造工程の標準化、ひいてはモータ構造の標準化が難しいという問題がある。

かかる問題の対処法として、フロントプレート２０及びエンドプレート２１を用いることなく、軸受３５ａ、３５ｂを、直接的に、外側ヨーク３１ａ、３１ｂの内周に装着する構成のステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１２には、フロントプレート及びエンドプレートを廃したステッピングモータ４０の分解斜視図が示されている。ステッピングモータ４０は、ロータマグネット４１、シャフト４２、周方向に交互に配設された複数の極歯４３ａ、４４ａを有し軟磁性材からなる内ヨーク４３、４４、励磁コイル４５、４６、周方向に交互に配設された複数の極歯４７ａ、４８ａを有して軟磁性材からなる外ヨーク４７、４８を備えている。そして、これらの構成要素によって、ステータ４９、５０が構成されている。又、シャフト４２を支持する軸受５１、５２は、各々、外ヨーク４７、４８に固着された焼結含油軸受である。

又、図１２から明らかなように、焼結含油軸受５１は大径部５１ａと小径部５１ｂとを有する二段階形状となっている（焼結含油軸受５２も同様である。）。そして、焼結含油軸受５１、５２の各小径部が、外ヨーク４７、４８の内周に嵌合挿入されることにより、各々外ヨーク４７、４８に固着され、なおかつ、大径部が外ヨーク４７、４８の軸方向外側面に当接することで、軸受５１、５２の軸方向の位置決めがなされる。

特開２００６−２５４５５７号公報（第３頁、図１）

しかしながら、上記従来のステッピングモータ４０の構成では、シャフト４２に軸方向荷重が掛かった場合や、外部からの衝撃を受けた場合に、軸受５１、５２が外ヨーク４７、４８から脱落する虞がある。又、焼結含油軸受５１、５２の小径部を外ヨーク４７、４８の内周に嵌合させ、接着剤にて外ヨーク４７、４８にそれぞれ固着した場合であっても、温度変化や経時変化により接着剤が劣化し、劣化の度合いによっては軸受５１、５２が外ヨーク４７、４８から脱落する虞がある。

一方、焼結含油軸受５１、５２を鉄系の焼結含油軸受で構成し、小径部を外ヨーク４７、４８の内周に嵌合させ、溶接によって外ヨーク４７、４８にそれぞれ固着した場合には、上記脱落の問題が生じる虞はない。しかしながら、軸受５１（５２）は、大径部５１ａと小径部５１ｂからなる二段軸構造であり、大径部５１ａが外ヨーク４７、４８の軸方向外側面に当接する構成のため、軸受５１（５２）の大径部５１ａの厚さの分だけ、軸受５１（５２）は外ヨーク４７、４８の軸方向外側へとそれぞれ突出し、ステッピングモータ４０の全長の増加を来たしている。ステッピングモータ４０の外径が小径になる程、ステッピングモータ４０の外径に対する軸受５１の大径部５１ａの外径の比率が大きくなるため、ステッピングモータ４０の全長が規制されている場合には、図１０、図１１の例と同様に、モータ全長に対するコイル占有体積の割合が小さくなり、モータトルクを大きくすることが困難となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステッピングモータにおいて、モータ全長が規制されている場合であっても、コイル占有体積の割合を増大させて、可能な限りモータトルクの向上を図ることにある。

上記課題を解決するために、本発明のステッピングモータは、同一円周上に交互に配置される複数の極歯を備える外ヨーク及び内ヨークの内部に、ボビンに巻回されたコイルが格納されたステータの、外ヨークの底板に形成される切欠きと嵌合するように、ロータの軸受にフランジが設けられ、該フランジが前記切欠きに嵌合することにより、外ヨークに軸受が固定されるものである。かかる構成により、外ヨークに対する軸受の位置決め及び固定が確実に行われ、なおかつ、外ヨークの底板から軸方向外側への突起物が無くなり、モータ全長の増大が回避される。
よって、モータ全長が規制されている場合であっても、コイル占有体積の割合を増大させ、可能な限りモータトルクの向上を図ることが可能となる。
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。なお、各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。よって、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）筒状の外周フレーム及び該外周フレームの一端部を塞ぐ底板を含み、前記底板の中央に開口が形成され、該開口の周縁に沿って前記外周フレームと平行に設けられた複数の極歯を備える外ヨークと、該外ヨークの複数の極歯と同一円周上に交互に配置される複数の極歯を備える内ヨークとによって円環状のスペースが形成され、該円環状のスペースに、ボビンに巻回されたコイルが格納されてなるステータと、
シャフト及び該シャフトに固定されるマグネットからなり、前記ステータの、複数の極歯に囲まれた円筒状のスペースに回転可能に配置されるロータと、
該ロータのシャフトを、前記マグネットを挟んで前記ステータの外ヨークに軸着する一対の軸受とを有し、
前記外ヨークの底板の、前記極歯の間に、前記底板の開口の周縁から更に半径方向外側へと広がる切欠きが形成され、
前記軸受が、中空円筒状の焼結含油合金からなるボス部と、該ボス部の外周から突出し前記外ヨークの底板の切欠きに嵌合するフランジ部とを備え、前記ボス部と前記フランジ部は別体の部品で形成され、かつ、該フランジ部が前記外ヨークの底板の切欠きに嵌合されて軸受が装着されているステッピングモータ。

本項に記載のステッピングモータは、軸受のフランジ部が、外ヨークの底板の切欠きに嵌合することで、外ヨークに対する軸受の回転が阻止される。又、外ヨークの底板の切欠きに嵌合した軸受のフランジ部が、外ヨークと内ヨークとによって形成された円環状のスペースに格納された、ボビンと当接することで、外ヨークに対する軸受の軸方向の位置も、正確に位置決めされる。

（２）前記（１）項において、前記外ヨークの底板の極歯の間に、前記底板の開口の周縁から更に半径方向外側へと広がる複数の切欠きが形成され、前記軸受が、前記ボス部の外周から突出し前記外ヨークの底板の切欠きに嵌合する複数のフランジ部を備えるステッピングモータ（請求項１）。
本項に記載のステッピングモータは、軸受の複数のフランジ部が、外ヨークの底板の複数の切欠きに嵌合することで、外ヨークに対する軸受の回転が、ボス部の外周の複数位置において、より確実に阻止される。又、外ヨークの底板の複数の切欠きに嵌合した軸受の複数のフランジ部が、外ヨークと内ヨークとによって形成された円環状のスペースに格納されたボビンに当接することで、外ヨークに対する軸受の軸方向の位置も、ボス部の外周の複数位置において、より確実に位置決めされる。

又、ボス部が、中空円筒状の焼結含油合金からなることから、ロータのシャフトの回転時における、必要な潤滑性を確保することが可能である。なお、焼結含油合金として、銅系の焼結含油合金を用いることにより、鉄系の焼結含油合金を用いる場合に比べ、シャフトの摺動騒音を小さく抑えることができる。
しかも、本項に記載のステッピングモータは、軸受のボス部とフランジ部とが別体に形成されていることから、ボス部及びフランジ部の各々に適した製造方法及び材料を用いることが容易となる。

（３）前記軸受のボス部は、前記外ヨークの極歯の内周面に嵌合挿入される外径に形成され、前記軸受のフランジ部は、その厚みが前記外ヨークの底板の厚み以下で、なおかつ、前記外ヨークの底板の切欠きに嵌合し、前記外ヨークと前記内ヨークとによって形成された円環状のスペースに格納された前記コイルのボビンと当接した状態で、前記ボス部の軸方向一側端面が、前記底板から軸方向外側へと突出しない位置に形成されているステッピングモータ。
本項に記載のステッピングモータは、軸受のボス部が、外ヨークの極歯の内周面に嵌合挿入されることで、外ヨークに対して軸受が安定保持される。又、軸受のフランジ部が、外ヨークの底板の切欠きに嵌合し、外ヨークに対する軸受の回転が阻止され、かつ、軸方向の位置が位置決めされた状態で、ボス部及びフランジ部の何れも、外ヨークの底板から軸方向外側へと突出しないものとなる。

（４）前記軸受のボス部は、前記外ヨークの極歯の内周面に嵌合挿入される外径に形成され、前記軸受のフランジ部は、前記外ヨークの底板と同等もしくはそれ以下の厚みを有し、かつ、前記外ヨークの底板から軸方向外側へと突出しないように前記ボス部の軸方向一端面と面一に形成されているステッピングモータ（請求項２）。
本項に記載のステッピングモータは、軸受のボス部が、外ヨークの極歯の内周面に嵌合挿入されることで、外ヨークに対して軸受が安定保持される。又、軸受のフランジ部が、外ヨークの底板の切欠きに嵌合し、外ヨークに対する軸受の回転が阻止され、かつ、軸方向の位置が決められた状態で、外ヨークの底板の軸方向外側面と、軸受の軸方向外側面とが面一（フラット）となり、ボス部及びフランジ部の何れも、外ヨークの底板から軸方向外側へと突出しないものとなる。その結果として、外ヨークと内ヨークとにより形成される円環状のスペースの全長が増大し、かかるスペースに格納されるコイルの占有体積の割合を増大させることができるため起磁力を大きくすることができる結果、モータトルクを大きくできる。

（５）前記軸受のボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなり、前記フランジ部が、前記ボス部の外周に嵌合する円環部を備える金属材料からなるステッピングモータ（請求項３）。
本項に記載のステッピングモータは、軸受のボス部とフランジ部とが別体に形成されていることから、ボス部及びフランジ部の各々に適した製造方法によって別々に製造して各部の製造を容易とし、それらを固定することで、軸受を構成することができる。又、ここで、ボス部が、中空円筒状の焼結含油合金からなることから、ロータのシャフトの回転時における、必要な潤滑性を確保することが可能である。しかも、焼結含油合金として、銅系の焼結含油合金を用いることにより、鉄系の焼結含油合金を用いる場合に比べ、シャフトの摺動騒音を小さく抑えることができる。一方、フランジ部が、ボス部の外周に嵌合する円環部を備える金属材料からなり、例えば、板材を打ち抜くことにより形成されるものである。又、金属材料として鉄系金属を用いることにより、鉄系金属で形成された外ヨークに対し、軸受を固定する際に、溶接により両者を固定する作業が容易、かつ、確実に固定されるものとなるとなる。なお、軸受のボス部とフランジ部との固定は、フランジ部に設けられた円環部をボス部の外周に嵌合することによって行われる。

（６）前記軸受のボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなり、前記フランジ部が、前記ボス部の外周に嵌合する円環部を備える樹脂材料からなるステッピングモータ（請求項４）。
本項に記載のステッピングモータは、軸受のボス部とフランジ部とが別体に形成され、ボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなることから、ロータのシャフトの回転時における、必要な潤滑性を確保することが可能である。なお、焼結含油合金として、銅系の焼結含油合金を用いることにより、鉄系の焼結含油合金を用いる場合に比べ、シャフトの摺動騒音を小さく抑えることができる。一方、フランジ部が、ボス部の外周に嵌合する円環部を備える樹脂材料からなり、フランジ部を樹脂モールドにて一体成形することにより形状のバラツキを減少できる。また、軸受のフランジ部が樹脂にて形成されているため、外ヨークの底板の切欠きが軸受のフランジ部によって完全に塞がれることとなり、ゴミ等異物のステータ内部への侵入が確実に防止される。
（７）前記軸受のボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなり、前記フランジ部が、前記ボス部の外周に嵌合する円環部を備えるバネ性の金属薄板からなるステッピングモータ（請求項５）。
本項に記載のステッピングモータは、軸受のボス部とフランジ部とが別体に形成され、ボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなることから、ロータのシャフトの回転時における、必要な潤滑性を確保することが可能である。なお、焼結含油合金として、銅系の焼結含油合金を用いることにより、鉄系の焼結含油合金を用いる場合に比べ、シャフトの摺動騒音を小さく抑えることができる。一方、フランジ部が、ボス部の外周に嵌合する円環部を備えるバネ性の金属薄板から形成されているため、溶接を用いることなく軸受を外ヨークに装着できる。

（８）前記フランジ部の先端を結ぶ円の直径が、前記外ヨークの底板の切欠きの基端を結ぶ円の直径を若干上回るように形成されているステッピングモータ（請求項６）。
本項に記載のステッピングモータは、フランジ部の先端を結ぶ円の直径が、外ヨークの底板の切欠きの基端を結ぶ円の直径を若干上回るように、例えば、外ヨークの切欠きを結ぶ円の直径より０．１ｍｍ程度大きく設定する等、締まり嵌め状態に形成されている。従って、軸受を外ヨークに装着する際には、外ヨークの切欠きにフランジ部の外周が変形して押込まれる。その結果、軸受に軸方向で外向きの力が掛かった時、変形したフランジ部がツッパリ状態（弾性変形状態）となり、外ヨークからの軸受の抜けを防止する。
（９）前記軸受のフランジ部の外形が、前記外ヨークの底板の切欠きと同一形状をなしているステッピングモータ（請求項７）。
本項に記載のステッピングモータは、軸受のフランジ部が、外ヨークの底板の切欠きに嵌合した状態で、外ヨークの底板の切欠きが軸受のフランジ部によって塞がれることとなり、ゴミ等異物のステータ内部への侵入が、確実に防止される。

（１０）前記一対の軸受の少なくとも一方のフランジ部が、前記外ヨークの底板に溶接されているステッピングモータ（請求項８）。
本項に記載のステッピングモータは、外ヨークからの軸受の脱落を確実に防ぐことができる。

本発明はこのように構成したので、ステッピングモータにおいて、モータ全長が規制されている場合であっても、コイル占有体積の割合を増大させて、可能な限りモータトルクの向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１、図２に示されるように、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ１は、外ヨーク２と内ヨーク３の各々に、複数の極歯２ａ、３ａが設けられ、各極歯２ａ、３ａが交互に噛み合うようにして外ヨーク２と内ヨーク３が組み合わされることによって、円環状のスペースが形成されている。そして、その円環状のスペースに、ステータ６が構成されている。ステータ６は、ボビン４に巻回されたコイル５が格納されてなるステータ６Ａ、６Ｂ（すなわち、ステータ６Ａ、６Ｂは同一構造をなしている。）が、電気角で９０度の位相差となるようにして互いに背中合わせに当接することによって、２相の磁界を形成するものである。

又、シャフト８及びシャフト８に固定されるロータマグネット７Ａ、７Ｂによって、ロータ９が構成されている。
ロータマグネット７Ａ、７Ｂの外周面は、各々周方向に多極着磁されている。そして、ロータ９は、ステータ６Ａ、６Ｂの、複数の極歯２ａ、３ａに囲まれた円筒状のスペースに配置され、ステータ６Ａの極歯２ａ、３ａとステータ６Ｂの極歯２ａ、３ａは、ロータマグネット７Ａ、７Ｂの外周面にそれぞれ所定の空隙（ギャップ）を隔てて対向配置されている。そして、シャフト８は、ステータ６Ａの外ヨーク２に装着した軸受１０Ａと、ステータ６Ｂの外ヨーク２に装着した軸受１０Ａとによって、回転可能に支持されている。

なお、ステータ６Ａの外ヨーク２と内ヨーク３、ステータ６Ｂの外ヨーク２と内ヨーク３は全て同一材料にて形成されており、いずれも軟磁性の板材（例えば、電磁鋼板、ケイ素鋼板、純鉄板など）を絞り加工又はプレスにて所定形状に形成し、なおかつ、極歯部分を軸方向に折り曲げることにより形成されている。
一方、ボビン４は合成樹脂（例えば、液晶ポリマー）にて形成され、ボビン４の巻芯部にはマグネットワイヤが所定のターン数で巻回されてコイル５を構成している。ボビン４の巻芯部の両端には、フランジ４ｃが一体成形で形成され、一方端のフランジには端子ピン４ｂを植設した端子４ａがフランジと一体に形成されており、コイル５のリードは端子ピン４ｂにそれぞれ絡げられている。また、端子４ａは外ヨーク２の外周フレームに形成された切欠部２ｄからそれぞれ外部に引き出されている。

図３には、ステータ６Ｂの外ヨーク２と、外ヨーク２に装着される軸受１０Ａとが、分解斜視図として示されている。なお、ステータ６Ａについては、ステータ６Ｂと同一構造であるため、詳しい説明を省略する。
外ヨーク２は、筒状の外周フレーム２ｆ及び外周フレーム２ｆの一端部を塞ぐ底板２ｃを含むカップ状をなし、底板２ｃの中央に開口２ｅが形成され、開口２ｅの周縁に沿って、外周フレーム２ｆと平行に設けられた複数の極歯２ａを備えている。又、外ヨーク２の底板２ｃの、極歯２ａの間に、外ヨーク２の強度を考慮しつつ、底板２ｃの開口の周縁から更に半径方向外側へと広がる複数の切欠き２ｂが形成されている。
また、外周フレーム２ｆには端子用切欠部２ｄが形成され、この切欠部２ｄを介して、ボビン４の端子４ｂが外部に引き出されている。

軸受１０Ａは、中空円筒状のボス部１１と、ボス部１１の外周から突出し外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合する複数のフランジ部１２ａとを備えている。ここで、ボス部１１は、外ヨーク２の極歯２ａの内周面に嵌合挿入される外径に形成されている。そして、軸受１０Ａのボス部１１が、外ヨーク２の極歯の内周面（開口２ｅ）に嵌合挿入される。それと共に、フランジ部１２ａが外ヨーク２の極歯２ａ間に形成された切欠部２ｂに嵌め合わされ、フランジ部１２ａと外ヨーク２の底板２ｃとの間をスポット溶接することにより、軸受１０Ａが外ヨーク２に固着される。なお、ステータ６Ａ、６Ｂにそれぞれ装着された軸受１０Ａは、互いに同一構造となっている。
ここで、軸受１０Ａのフランジ部１２ａの外形は、外ヨーク２の極歯２ａ間に形成された切欠部２ｂから、ステータ６の内部への、ごみの侵入を防止するという観点より、外ヨーク２の極歯２ａ間に形成された切欠部２ｂの形状に合わせることが好ましい。

さらに、図４には軸受１０Ａが斜視図で、図５には図４に示された軸受１０ＡのＡ−Ａ断面図が示されている。軸受１０Ａは、小径部及び大径部からなる中空円筒状のボス部１１と、ボス部１１の小径部の外周に嵌合するフランジ形成部１２とからなる、別体構造を有している。そして、ボス部１１は銅系の焼結含油合金から形成され、フランジ形成部１２は鉄系の金属材料から形成されている。
又、フランジ部１２ａは、その厚みが外ヨーク２の底板２ｃの厚み以下で、なおかつ、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合し、外ヨーク２と内ヨーク３とによって形成された円環状のスペースに格納された、コイル５のボビン４のフランジ４ｃと当接した状態で、ボス部１１の軸方向一側端面が、底板２ｃから軸方向外側へと突出しない位置に形成されている。

具体的には、フランジ形成部１２は、円環部１２ｂの外周から、放射状に突出する複数のフランジ部１２ａを備えた構造である。なお、フランジ部１２ａは、外ヨーク２の底板２ｃと同じか、それ以下の厚みを有している。そして、図５に示されるように、ボス部１１の小径部の外周縁には、加締め用縁部１１ａが設けられており、円環部１２ｂの内周１２ｃは、ボス部１１の小径部に嵌め込まれた後、冶具（図示せず）を用いて加締め用縁部１１ａを加締めることにより、ボス部１１は円環部１２ｂの内周に固定される。しかも、ボス部１１がフランジ形成部１２より飛出すことがないように、すなわち、フランジ部１２ａがボス部１１の軸方向一端面と面一となるように、両者は固定されている。なお、ボス部１１の中央の穴１１ｂは、シャフト８を挿通するための穴である。
なお、本実施の形態においては、フランジ形成部１２は鉄系の金属材料にて形成しているが、鉄系の金属材料に代えて樹脂材料（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など）から形成してもよく、フランジ形成部１２を樹脂材料で形成する場合には、樹脂モールドにてボス部１１と一体成形できる。

ここで、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、ステータ内径基準で製作された冶具（図示せず）に、ステータ６Ｂの、外ヨーク２の極歯２ａの内周を挿通させ、コイル５が巻回されたボビン４を、外ヨーク２に収容する。この時、外周フレーム２ｆに形成された端子用切欠部２ｄから、ボビン４の端子４ｂが外部に引き出される。そして、ステータ６Ｂの内ヨーク３の極歯３ａの内周を、冶具（図示せず）に挿通させることにより、外ヨーク２の極歯２ａと内ヨーク３の極歯３ａとが、同一円周上に交互に噛み合うように、外ヨーク２と内ヨーク３とを組み合わせる。この時、外ヨーク２の極歯２ａと内ヨーク３の極歯３ａは、電気角で１８０度の位相差となるように位置決めされる。

次に、ステータ６Ａの内ヨーク３の極歯３ａの内周を冶具（図示せず）に挿通させ、コイル５が巻回されたボビン４を、内ヨーク３に収容する。そしてステータ６Ａの外ヨーク２の極歯２ａの内周を冶具（図示せず）に挿通させることにより、内ヨーク３の極歯３ａと外ヨーク２の極歯２ａとが、同一円周上に交互に噛み合うように、外ヨーク２と内ヨーク３とを組み合わせる。この時、外ヨーク２の極歯２ａと、内ヨーク３の極歯３ａは、電気角で１８０度の位相差となるように位置決めする。また、ステータ６Ｂと同様に、ボビン４の端子４ｂは、外周フレームに形成した端子用切欠部２ｄから、外部に引き出される。そして、ステータ６Ａとステータ６Ｂとが、電気角で９０度の位相差となるように、背中合わせに積層位置決めし、ステータ６Ａの外ヨーク２の外周フレーム２ｆと、ステータ６Ｂの外ヨーク２の外周フレーム２ｆとの間を溶接して、両者を固着することにより、２相からなるステータ６を得る。以上により、ステータ６Ａとステータ６Ｂは同軸にて形成される。

次に、軸受１０Ａをステータ６Ｂの外ヨーク２に装着する。この際、図３に示された軸受１０Ａのボス部１１の大径部を、外ヨーク２の極歯２ａの内周面（開口２ｅ）に嵌合挿入し、なおかつ、軸受１０Ａのフランジ部１２ａを、外ヨーク２の極歯２ａの間に形成した切欠部２ｂに嵌合させる。この時、軸受１０Ａのボス部１１が、ボビン４のフランジ４ｃに当接することで、フランジ４ｃが、軸受１０Ａの軸方向のストッパとして機能し、軸受１０Ａの移動を規制する。
更に、フランジ部１２ａと外ヨーク２の底板２ｃとの間を、溶接することにより、軸受１０Ａを外ヨーク２に固着する。

次に、ロータマグネット７Ａ、７Ｂを、シャフト８の中間部に固着し、外周に多極着磁を施す。そして、ロータのシャフト８を、ステータ６Ａの外ヨーク２の極歯２ａの内周面（開口２ｅ）に挿入し、シャフト８の一方端を軸受１０Ａに挿通し、ロータ９を、ステータ６Ａ、６Ｂの、複数の極歯２ａ、３ａに囲まれた円筒状のスペースに収容する。
又、他方の軸受１０Ａをシャフト８の他方端に挿通させた後、軸受１０Ａのボス部１１を外ヨーク２の極歯２ａの内周面（開口２ｅ）に嵌合挿入し、図３に示された軸受１０Ａのフランジ部１２ａを外ヨーク２の極歯２ａの間に形成した切欠部２ｂに嵌合させて、軸受１０Ａをステータ６Ａの外ヨーク２に装着する。この時も、軸受１０Ａのボス部１１が、ボビン４のフランジ４ｃに当接することで、フランジ４ｃが軸方向のストッパとして機能し、軸受１０Ａの移動を規制する。なお、図示の例では、ロータマグネット７Ａ、７Ｂを２個用いた構成となっているが、これを１個で構成しても勿論よい。

ステータ６Ｂの場合については、軸受１０Ａのフランジ部１２ａと外ヨーク２の底板２ｃとの間を溶接して固着しても良い。一方、ステータ６Ａの外ヨーク２の底板２ｃの上にモータ取り付け板であるフロントプレート（図示せず）を固着する場合には、このフロントプレートによって、ステータ６Ａ側の軸受１０Ａを押さえることになるため、軸受１０Ａのフランジ部１２ａと外ヨーク２の底板２ｃとの間を溶接する必要はない。
以上の工程により、ステッピングモータ１の組立が完了する。これによってステータ６の極歯２ａ、３ａはロータマグネット７Ａ、７Ｂと所定の空隙（ギャップ）を介してロータマグネット７Ａ、７Ｂの外周面に対向配置される。

上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
まず、軸受１０Ａのフランジ部１２ａが、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合することで、外ヨーク２に対する軸受１０Ａの回転が阻止される。又、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合した軸受１０Ａのフランジ部１２ａが、外ヨーク２と内ヨーク３とによって形成された円環状のスペースに格納された、ボビン４のフランジ４ｃと当接することで、外ヨーク２に対する軸受１０Ａの軸方向の位置も、正確に位置決めされる。しかも、軸受１０Ａは、フランジ部１２ａが外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合した状態で、ボス部１１及びフランジ部１２ａの何れも、外ヨーク２の底板２ｃから軸方向外側へと突出しない形状に形成されていることから、モータ全長が規制されている場合であっても、外ヨーク２の底板２ｃの軸方向外側面を、許容されるモータ全長の軸方向両端位置に配置することが可能となる。その結果として、外ヨーク２と内ヨーク３とにより形成される円環状のスペースの全長が増大し、かかるスペースに格納されるコイル４の占有体積の割合を増大させることとなる。

しかも、軸受１０Ａの複数のフランジ部１２ａが、外ヨーク２の底板２ｃの複数の切欠き２ｂに嵌合することで、外ヨーク２に対する軸受１０Ａの回転が、ボス部１１の外周の複数位置における、フランジ部１２ａと切欠き２ｂの嵌合より、確実に阻止される。又、外ヨーク２の底板２ｃの複数の切欠き２ｂに嵌合した、軸受１０Ａの複数のフランジ部１２ａが、外ヨーク２と内ヨーク３とによって形成された円環状のスペースに格納されたボビン４のフランジ４ｃに当接することで、外ヨーク２に対する軸受１０Ａの軸方向の位置も、ボス部１１の外周の複数位置における、フランジ部１２ａとフランジ４ｃとの当接により、確実に位置決めされることとなる。

又、軸受１０Ａのボス部１１が、外ヨーク２の極歯２ａの内周面（開口２ｅ）に嵌合挿入されることで、外ヨーク２に対して軸受１０Ａが安定保持される。又、軸受１０Ａのフランジ部１２ａが、外ヨーク１の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合し、外ヨーク２に対する軸受１０Ａの回転が阻止され、かつ、軸方向の位置が位置決めされた状態で、ボス部１１及びフランジ部１２ａの何れも、外ヨーク２の底板２ｃから軸方向外側へと突出しないものとなる。

より具体的には、軸受１０Ａのフランジ部１２ａは、外ヨーク２の底板２ｃと同じ厚みを有し、なおかつ、ボス部１１の軸方向一端面と面一に形成されているので、図１に示されるように、外ヨーク２の底板２ｃの軸方向外側面と、軸受１０Ａの軸方向外側面とが面一（フラット）となり、ボス部１１及びフランジ形成部１２（フランジ部１２ａ）の何れも、外ヨーク２の底板２ｃから軸方向外側へと突出しないものとなる。

又、軸受１０Ａのボス部１１とフランジ部１２ａとが別体に形成されていることから、ボス部１１及びフランジ部１２ａの各々に適した製造方法によって別個に製造して、各部の製造を容易とすることができる。そして、各部を互いに固定することで、軸受１０Ａを構成することができる。ここで、ボス部１１が、中空円筒状の焼結含油合金からなることから、ロータ９のシャフト８の回転時における、必要な潤滑性を確保することが可能である。しかも、銅系の焼結含油合金を用いることにより、鉄系の焼結含油合金を用いる場合に比べ、シャフト８の摺動騒音を小さく抑えることができる。
一方、フランジ部１２ａが、ボス部１１の外周に嵌合する円環部１２ｂを備える鉄系金属材料からなることにより、鉄系金属で形成された外ヨーク２に対し、軸受１０Ａを固定する際に、溶接により両者を固定する作業が容易、かつ、確実に固定されるものとなるとなる。

又、軸受１０Ａのフランジ部１２ａの外形が、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂと同一形状をなしていることから、軸受１０Ａのフランジ部１２ａが、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合した状態で、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂが、軸受１０Ａのフランジ部１２ａによって塞がれることとなり、ゴミ等異物のステータ内部への侵入が、防止されることとなる。なお、異物の侵入を他の手段によって防止することとすれば、軸受１０Ａのフランジ部１２ａの外形が、外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂと同一形状でなくとも良い。

更には、一対の軸受１０Ａの少なくとも一方のフランジ部１２ａが、外ヨーク２の底板２ｃに溶接されていることから、外ヨーク２からの軸受１０Ａの脱落を確実に防ぐことができる。

なお、本実施の形態においては、軸受１０Ａのフランジ形成部１２は鉄系の金属材料にて形成しているが、鉄系の金属材料に代えて樹脂材料（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など）から形成してもよく、フランジ形成部１２を樹脂材料で形成する場合には、樹脂モールドにてボス部１１と一体成形できる。フランジ形成部１２を樹脂材料にて形成した場合、外ヨーク２への装着は、軸受１０Ａのフランジ部１２ａを外ヨーク２の底板２ｃの切欠き２ｂに嵌合させ、フランジ部１２ａを加熱押圧してフランジ部１２ａを変形させることにより切欠き２ｂを完全に塞ぐことができると共に軸受１０Ａを強固に装着できる。

また、図６は本発明の実施形態に係る前記軸受１０Ａと異なる軸受１０Ｃが示され、図７は軸受１０Ｃを装着した状態のステッピングモータを示した部分断面図である。この軸受１０Ｃのボス部１１は軸受１０Ａと同じ構造で、小径部がフランジ形成部１２にカシメ固定されている。一方、フランジ形成部１２は、軸受１０Ａにおけるフランジ形成部１２とほぼ同じ形状であって、バネ性を有した０．１ｍｍ程度の板厚のステンレス鋼板などの金属薄板にて形成され、外ヨーク２の切欠き２ｂの径より０．１ｍｍ程度大きく設定されている。そして、軸受１０Ｃを外ヨーク２に装着する際には、外ヨーク２の切欠き２ｂにフランジ部１２ａの外周が変形して押込まれる。そのため、軸受１０Ｃに軸方向で外向きの力が掛かった時、変形したフランジ部１２ａがツッパリ状態となり、軸受１０Ｃの抜けを防ぐ効果を発揮する。

また、図８、図９には、本発明の参考例に係る、上記軸受１０Ａと構造が異なる軸受１０Ｂが示されている。
軸受１０Ｂは中空円筒状のボス部１０ａと、ボス部１０ａの一方側に放射状に突出する複数のフランジ部１０ｂを備えた構成を有している。中央の穴１０ｃはシャフト８を挿通するための穴である。この軸受１０Ｂはボス部１０ａとフランジ部１０ｂが一体構造物であって、鉄系の焼結含油合金から形成されている。そして、軸受１０Ａと同様に、ボス部１０ａを外ヨーク２の極歯２ａの内周（開口２ｅ）に嵌合挿入し、フランジ部１０ｂを外ヨーク２の極歯２ａの間に形成した切欠部２ｂに嵌合させ、フランジ部１０ｂと外ヨーク２の底板２ｃとの間を溶接することにより、軸受１０Ｂが外ヨーク２に固着される。

このように、軸受１０Ｂはボス部１０ａとフランジ部１０ｂを鉄系の焼結含油合金にて一体構造で形成しているため、部品点数を削減することができる。又、鉄系金属で形成された外ヨーク２に対し軸受１０Ｂを固定する際に、溶接により両者を固定する作業が容易、かつ、確実に固定されるものとなる。

ステッピングモータを筐体に取付けるためのモータ取り付けプレート（図示せず）をステッピングモータに取付ける場合には、シャフト８に冶具（図示せず）を装着し、この冶具を基準にてステータ６Ａの上面（外ヨーク２の底板２ｃの上面）にモータ取り付けプレートを載置した後、溶接にて外ヨーク２に固着する。したがって、ステッピングモータが完成した後にモータ取り付けプレートを装着するため、モータ取り付けプレート形状が異なっても製造工程の標準化ができると共にモータ構造の標準化ができる。
以上、本発明のステッピングモータについて説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲において変更できることは理解されるであろう。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの断面図である。 図１に示されたステッピングモータの平面図である。 図１に示されたステッピングモータの、外ヨークと軸受とを示す分解斜視図である。 図１に示されたステッピングモータの、軸受の斜視図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 図１に示されたステッピングモータの、別構造の軸受の断面図である。 図６に示された軸受を用いたステッピングモータの部分断面図である。 図１に示されたステッピングモータの、別構造の軸受の斜視図である。 図８のＢ−Ｂ断面図である。 従来のステッピングモータの部分断面斜視図である。 図１０に示されたステッピングモータの断面図である。 従来の他のステッピングモータの分解斜視図である。

符号の説明

１：ステッピングモータ、２：外ヨーク、２ａ：極歯、２ｂ：切欠き部、２ｃ：底板、 ２ｅ：開口、２ｆ：外周フレーム、３：内ヨーク、３ａ：極歯、４：ボビン、４ｃ：フランジ、５：コイル、 ６、６Ａ、６Ｂ：ステータ、 ７Ａ、７Ｂ：ロータマグネット、８：シャフト、９：ロータ、 １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：軸受、 １０ａ：ボス部、１０ｂ：フランジ部、１１：ボス部、１２ａ：フランジ部、１２ｂ：円環部

Claims (8)

1. 筒状の外周フレーム及び該外周フレームの一端部を塞ぐ底板を含み、前記底板の中央に開口が形成され、該開口の周縁に沿って前記外周フレームと平行に設けられた複数の極歯を備える外ヨークと、該外ヨークの複数の極歯と同一円周上に交互に配置される複数の極歯を備える内ヨークとによって円環状のスペースが形成され、該円環状のスペースに、ボビンに巻回されたコイルが格納されてなるステータと、
   シャフト及び該シャフトに固定されるマグネットからなり、前記ステータの、複数の極歯に囲まれた円筒状のスペースに回転可能に配置されるロータと、
   該ロータのシャフトを、前記マグネットを挟んで前記ステータの外ヨークに軸着する一対の軸受とを有し、
   前記外ヨークの底板の、前記極歯の間に、前記底板の開口の周縁から更に半径方向外側へと広がる複数の切欠きが形成され、
   前記軸受が、中空円筒状の焼結含油合金からなるボス部と、該ボス部の外周から突出し前記外ヨークの底板の切欠きに嵌合する複数のフランジ部とを備え、前記ボス部と前記フランジ部は別体の部品で形成され、かつ、該複数のフランジ部が前記外ヨークの底板の切欠きに嵌合されていることを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記軸受のボス部は、前記外ヨークの極歯の内周面に嵌合挿入される外径に形成され、
   前記軸受のフランジ部は、前記外ヨークの底板と同等もしくはそれ以下の厚みを有し、かつ、前記外ヨークの底板から軸方向外側へと突出しないように前記ボス部の軸方向一端面と面一に形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。
3. 前記軸受のボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなり、前記フランジ部が、前記ボス部の外周に嵌合する円環部を備える金属材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
4. 前記軸受のボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなり、前記フランジ部が、前記ボス部の外周に嵌合する円環部を備える樹脂材料からなり、前記フランジ部が樹脂モールドにて前記ボス部の外周に一体成形されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
5. 前記軸受のボス部が、中空円筒状の銅系焼結含油合金からなり、前記フランジ部が、前記ボス部の外周に嵌合する円環部を備えるバネ性の金属薄板からなることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
6. 前記フランジ部の先端を結ぶ円の直径が、前記外ヨークの底板の切欠きの基端を結ぶ円の直径を若干上回るように形成されていることを特徴とする請求項５記載のステッピングモータ。
7. 前記軸受のフランジ部の外形が、前記外ヨークの底板の切欠きと同一形状をなしていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のステッピングモータ。
8. 前記一対の軸受の少なくとも一方のフランジ部が、前記外ヨークの底板に溶接されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のステッピングモータ。

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