JP5673174B2

JP5673174B2 - ステッピングモータ

Info

Publication number: JP5673174B2
Application number: JP2011027023A
Authority: JP
Inventors: 山本　茂樹; 茂樹山本
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: JP2012170175A

Description

本発明は、ステッピングモータに関わり、より詳細には、ディテントトルクを抑制する構造に関するものである。

ステッピングモータは、円筒形状に形成されたハウジングの内部に、第一ステータと第二ステータとを上下に配設する一方、永久磁石からなる円筒形状に形成されたロータの外周面を所定の隙間で第一ステータ及び第二ステータの内周面と離間させるよう回転軸に固着して構成されている。

第一ステータ及び第二ステータは、複数の磁極歯を立設した円環状のステータコアと、同ステータコアの外周面に被着される、断面コ字状に形成されたボビンと、同ボビンに巻回されたコイルからなり、同コイルに駆動パルスが印加されると、第一ステータ及び第二ステータと、回転軸に固着されたロータとの間に磁気回路が形成され、ロータを固着した回転軸がパルス数に従って、正逆回転するようになっている。

また、第一ステータ及び第二ステータとの間には円環状に形成された非磁性体からなるスペーサが設けられている。第一ステータ及び第二ステータの端部からは、同第一ステータ及び同第二ステータとロータの間とで発生する磁束の一部が漏れ磁束となって互いの磁束に影響しあい、ロータの回転負荷となるディテントトルクが生じる。

第一ステータと第二ステータのステータコアには、スペーサと対向する面に突部が複数設けられ、スペーサにはステータコアの突部に対応して円弧状の凹部に形成されたガイド溝が設けられている。スペーサを回転させて突部をガイド溝に摺動させることにより、第一ステータと第二ステータの距離を調整することができ、これにより漏れ磁束による影響を最小にしてディテントトルクを抑制することができるようになっている。（特許文献１参照）。

しかしながら、突部の先端を所謂、点接触によりガイド溝に接触させ、第一ステータと第二ステータとの距離を調整する構造であるためステッピングモータに衝撃力あるいは振動が加わると、突部とガイド溝との点接触位置がずれる虞があり、その場合にはステータ間の距離が変動してディテントトルクの抑制を維持することができなかった。

特開平６−２２５３２号（４頁、図４）

本発明は、上記問題点に鑑み、衝撃力あるいは振動が加わったとしても、ステータ間の距離を適正に保持できディテントトルクを抑制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。

本発明は、上記課題を解決するため、ハウジングに回動自在に軸支されロータマグネットを固着した回転軸と、前記ハウジングの内部に前記ロータマグネットの外周面と所定の隙間を介して配置され、上部ステータコアと下部ステータコアとを夫々備えた第一ステータ及び第二ステータと、同第一ステータと第二ステータの間に設けられた非磁性体のスペーサとからなるステッピングモータにおいて、前記スペーサの上下面の少なくとも一方にステータ間調整突起を複数設け、前記第一ステータの下部ステータコア、あるいは、前記第二ステータの上部ステータコアに、前記ステータ間調整突起に対応する調整突起受部を設けるとともに、前記ステータ間調整突起に少なくとも一箇所の突部を設け、前記調整突起受部に前記突部が係合する複数の係合溝を設けて係合手段とした構成となっている。

また、前記ステータ間調整突起及び前記調整突起受部が相互に接する階段状に夫々形成されるか、あるいは、いずれか一方が階段状に形成され、これに嵌め合わされる他方が直方体状に形成されてなる構成となっている。

請求項１の発明によれば、運転中にステッピングモータに衝撃力あるいは振動が加わったとしても、ステータ間調整突起と調整突起受部との係合手段により、漏れ磁束が最小となるように設定した第一ステータと第二ステータ間の距離を確実に保持できディテントトルクの抑制を適切に維持することができるようになっている。

請求項２の発明によれば、ステータ間調整突起及び調整突起受部のいずれか一方または両者が階段状に形成され、ステータ間調整突起とこれに対応する調整突起受部とを段階的にずらすことにより第一ステータと第二ステータ間の距離調整が容易に行えるようになっている。

本発明によるステッピングモータを示す外観斜視図と断面図である。第一ステータ及び第二ステータとスペーサとを示す分解斜視図である。第一ステータの下部ステータコアとスペーサとを示す分解斜視図である。ステータコアとスペーサとを示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

本発明によるステッピングモータは、図１（Ａ）の外観斜視図で示すように、円筒形状に形成され上部ハウジング１ａと下部ハウジング１ｂとで上下に分割されたハウジング１の中央部に回転軸２を設け、ハウジング１からは後述する第一コイル１２及び第二コイル１３に接続される配線１５が導出されている。また、ハウジング１の上面一側には、円弧状のガイド孔１ｃが設けられ、同ガイド孔１ｃからは、ステータ間調整レバー６ａが突設されている。

回転軸２は、図１（Ｂ）の断面図で示すように、ハウジング１の上下に備えられた上部軸受５ａ及び下部軸受５ｂにより回動自在に軸支されるとともに、ハウジング１内の中央部に、樹脂材からなる円環状のスリーブ３を介して永久磁石からなるロータマグネット４を固着しており、同ロータマグネット４は周方向において複数のＮ極とＳ極とに分割されている。

ハウジング１の内周面にはロータマグネット４の外周面と所定の隙間を介して、第一ステータ６と第二ステータ７とが上下に配設されている。上部に設けられた第一ステータ６は、第一ステータコア８と、同第一ステータコア８の内周面に被着される断面コ字状に形成された第一ボビン１０と、同第一ボビン１０に巻回された第一コイル１２とからなり、第一ステータコア８の上面には上記したステータ間調整レバー６ａが設けられている。第二ステータ７は、第二ステータコア９と、同第二ステータコア９の内周面に被着される断面コ字状に形成された第二ボビン１１と、同第二ボビン１１に巻回された第二コイル１３とからなっている。

配線１５を介して第一コイル１２と第二コイル１３とに駆動パルスが印加されると、第一ステータ６及び第二ステータ７とロータマグネット４との間に磁気回路が形成され、ロータマグネット４を固着した回転軸２がパルス数に従って正転方向及び逆転方向に回転するようになっている。

また、第一ステータ６と第二ステータ７との間には円環状に形成された非磁性体からなるスペーサ１４が設けられている。第一ステータ６及び第二ステータ７の端部からは夫々漏れ磁束が発生し互いの後述するステータコアとロータマグネット４との間に存在する磁束を打ち消す方向に作用することによりロータマグネット４の回転負荷となるディテントトルクが生じる。スペーサ１４はこの漏れ磁束の影響を低減するために設けられている。

第一ステータ６を構成する第一ステータコア８は、図２の分解斜視図で示すように、上下に分割された上部ステータコア８ａと下部ステータコア８ｂとからなっており、同様に、第二ステータ７を構成する第二ステータコア９は、上下に分割された上部ステータコア９ａと下部ステータコア９ｂとからなっている。

上部ステータコア８ａは円環状に形成され、内周縁側に先細状の複数の磁極歯８ｃを下方に向けて垂下させており、下部ステータコア８ｂも円環状に形成され、内周縁側に先細状の複数の磁極歯８ｄを立設しており、第一ステータコア８は上部ステータコア８ａの磁極歯８ｃと下部ステータコア８ｂの磁極歯８ｄとを噛み合わせるよう交互に配置して組み合わされている。同様に、上部ステータコア９ａは円環状に形成され、内周縁側に先細状の複数の磁極歯９ｃを下方に向けて垂下させており、下部ステータコア９ｂも円環状に形成され、内周縁側に先細状の複数の磁極歯９ｄを立設しており、第二ステータコア９は上部ステータコア９ａの磁極歯９ｃと下部ステータコア９ｂの磁極歯９ｄとを噛み合わせるよう交互に配置して組み合わされている。

円環状に形成されたスペーサ１４の上面には、ステータ間調整突起１４ａが略１２０度の間隔で３箇所に設けられている。また、図４に示すように、第一ステータコア８を構成する下部ステータコア８ｂの下面には、スペーサ１４の上面に設けられたステータ間調整突起１４ａに対応する調整突起受部８ｅが略１２０度の間隔で３箇所に設けられている。

図３は、スペーサ１４と、下部ステータコア８ｂ及び上部ステータコア９ａとを示す分解斜視図であり、これらが組合わさった側面図を図４（A）に示す。図４（A）に示すように、スペーサ１４の上面に設けられたステータ間調整突起１４ａは下部ステータコア８ｂの下面に設けられた複数の調整突起受部８ｅに噛み合い、スペーサ１４と、第一ステータコア８を構成する下部ステータコア８ｂとの距離を調整するようになっている。

ステータ間調整突起１４ａは、図４（Ｂ）のＡ部詳細で示すように、階段状に形成されており、下部ステータコア８ｂに設けられた調整突起受部８ｅは、ステータ間調整突起１４ａの各階段部に嵌め合わされる方向に階段状に形成されている。

スペーサ１４の上面に設けられたステータ間調整突起１４ａの最上位の階段部には、断面三角状に形成された突部１４ｃが設けられており、下部ステータコア８ｂに設けられた調整突起受部８ｅの各階段部には、突部１４ｃに対応する断面三角形状の係合溝８ｆが複数設けられており、突部１４ｃと複数の係合溝８ｆとで係合手段を構成するようになっている。

スペーサ１４のステータ間調整突起１４ａと下部ステータコア８ｂの調整突起受部８ｅとにおいて、ステータ間調整突起１４ａの階段部位と調整突起受部８ｅの階段部位とが接する面を一段ずつずらすことにより、スペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの距離、つまり第一ステータ６と第二ステータ７との距離が調整できるようになっている。また、ステータ間調整突起１４ａの突部１４ｃが調整突起受部８ｅの係合溝８ｆに嵌入されると、スペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの円周方向のズレは規制されるようになっている。

例えば、スペーサ１４のステータ間調整突起１４ａの最上位階段部と、下部ステータコア８ｂの調整突起受部８ｅの最上位階段部とが嵌め合わされるように調整すれば、スペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの距離が最大となり、ステータ間調整突起１４ａの最上位階段部が、調整突起受部８ｅで最も低い最下部の階段部と嵌め合わされるように調整すれば、スペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの距離が最小となる。このように一段ずつずらしてスペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの距離調整を行うことにより、スペーサ１４と下部ステータコア８ｂと位置決めを、つまりスペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの距離設定を行い易くなっている。

調整作業を行う最は、第一ステータコア８の上部ステータコア８ａの上面に設けられ、ハウジング１のガイド孔１ｃから突設されたステータ間調整レバー６ａを上方に引き上げることにより、調整突起受部８ｅと、スペーサ１４のステータ間調整突起１４ａとを離間させる。次に、ステータ間調整レバー６ａをガイド孔１ｃに沿って移動させることにより、第一ステータコア８を回動させ、調整突起受部８ｅの階段部とステータ間調整突起１４ａの階段部とが嵌め合わされる位置をずらしてステータ間調整レバー６ａを下ろす。

以上、説明したように、スペーサ１４に設けられたステータ間調整突起１４ａが階段状に形成され、下部ステータコア８ｂに設けられた調整突起受部８ｅがステータ間調整突起１４ａに対応して階段状に形成され、ステータ間調整突起１４ａと調整突起受部８ｅとの階段部を段階的にずらすことによりスペーサ１４と下部ステータコア８ｂと位置決めが行い易く、スペーサ１４と第一ステータコア８ｂとの距離設定が行い易くなっている。これにより、第一ステータ６と第二ステータ７との距離設定が的確に行える一方、ステータ間調整突起１４ａの突部１４ｃが調整突起受部８ｅの係合溝８ｆｃに嵌入されると、スペーサ１４と下部ステータコア８ｂとの円周方向のズレは規制され、ステッピングモータに衝撃力あるいは振動が加わったとしても、設定した第一ステータ６と第二ステータ７間の距離を的確に保持でき、ディテントトルクの抑制を維持することができるようになっている。

尚、本発明においては、スペーサ１４の上面にステータ間調整突起１４ａを設け、第一ステータ６に備えられた下部ステータコア８の下面に調整突起受部８ｅを設けているが、これに限定されるものではなく、スペーサ１４の下面にステータ間調整突起１４ａと同様なステータ間調整突起を設け、第二ステータ７に備えられた上部ステータコア９ａの上面に、調整突起受部８ｅと同様な調整突起受部を設けてもよく、また、これら両者を同時に設けても良い。また、ステータ間調整突起１４ａと調整突起受部８ｅを共に階段状に形成しているが、これに限定されるものではなく、いずれか一方を階段状に形成し、他方を直方体状に形成して相互に噛み合わせてもよい。

１ハウジング
１ａ上部ハウジング
１ｂ下部ハウジング
２回転軸
３スリーブ
４ロータマグネット
５ａ上部軸受
５ｂ下部軸受
６第一ステータ
７第二ステータ
８第一ステータコア
８ａ上部ステータコア
８ｂ下部ステータコア
８ｃ磁極歯
８ｄ磁極歯
８ｅ調整突起受部
８ｆ係合溝
９第二ステータコア
９ａ上部ステータコア
９ｂ上部ステータコア
９ｃ磁極歯
９ｄ磁極歯
１０第一ボビン
１１第二ボビン
１２第一コイル
１３第二コイル
１４スペーサ
１４ａステータ間調整突起
１４ｃ突部
１５配線

Claims

ハウジングに回動自在に軸支されロータマグネットを固着した回転軸と、前記ハウジングの内部に前記ロータマグネットの外周面と所定の隙間を介して配置され、上部ステータコアと下部ステータコアとを夫々備えた第一ステータ及び第二ステータと、同第一ステータと第二ステータの間に設けられた非磁性体のスペーサとからなるステッピングモータにおいて、
前記スペーサの上下面の少なくとも一方にステータ間調整突起を複数設け、前記第一ステータの下部ステータコア、あるいは、前記第二ステータの上部ステータコアに、前記ステータ間調整突起に対応する調整突起受部を設けるとともに、前記ステータ間調整突起に少なくとも一箇所の突部を設け、前記調整突起受部に前記突部が係合する複数の係合溝を設けて係合手段としたことを特徴とするステッピングモータ。
前記ステータ間調整突起及び前記調整突起受部が相互に接する階段状に夫々形成されるか、あるいは、いずれか一方が階段状に形成され、これに接する他方が直方体状に形成されてな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。