JPH08322230A - 縦列コイル式ステッピングモータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造工程を複雑化することなくコネクタピンや
コイル端巻付け端子間の接続が容易な縦列コイル式ステ
ッピングモータ及びその製造方法を提供する。製造工程
を複雑化することなく各相のステータコアの各誘導極間
の周方向相対角度のばらつきを低減可能な縦列コイル式
ステッピングモータ及びその製造方法を提供する。 【構成】ステータコア２、３が相コイル４１〜４４を個
別に囲包して各相コイル毎に独立の磁気回路を形成す
る。ボビン１の円筒部１１の外周面に並立された輪板状
の側壁部１２は、多数のコイル収容溝１３を区画形成
し、各コイル収容溝１３に各相コイル１４が個別に巻装
されるとともにステータコアの継鉄部３が収容される。
コイル収容溝１３の軸方向両側にはステータコアの側板
部２が最適位置にて回動不能に収容され、側板部２の径
方向内端部は誘導極２１すなわち相コイルにより励磁さ
れる磁極を構成する。複数の側壁部１２の外周面から一
方向へ突出する多数のコネクタピン５１〜５６は隣接す
る相コイル４２、４３のコイル端巻付け端子を兼ねる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦列コイル式ステッピ
ングモータ（以下、単にステッピングモータともいう）
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の４相縦列コイル式ステッピングモ
ータの一例を示す軸方向模式断面図を図８の（ａ）に示
す。リング状の左コア１０１及び右コア１０２でボビン
（図示せず）に巻装された相コイル１０３を挟んで１相
分のステータが形成され、非磁性輪板からなるスペーサ
１０４を挟んでこの１相分のステータを４相分、軸方向
に並べてステータ１００全体が形成される。１０５は左
コア１０１及び右コア１０２の内周面に形成される誘導
極であり、１０６はロータ、１０７はロータの外周面に
形成されるポール（誘導極又は永久磁石極）であり、１
０８は回転軸である。

【０００３】１相分のステータの一部破断分解斜視図を
図９に示し、そのボビン２００の軸方向断面図を図１０
に示す。ボビン２００は、相コイル１０３が巻装される
コイル収容溝２０１を有する輪板状の樹脂部材であっ
て、ボビン２００の側板部２０２から径外方向へ一体成
形によりホルダ部２０３が突設され、ホルダ部２０３に
は相コイル１０３の端部が巻付けられる一対のコイル端
巻付け端子２０４がインサート成形により固定されてい
る。

【０００４】実開平２ー１１４３７９号公報は、２相縦
列コイル式ステッピングモータにおいて、第１相のボビ
ンの一方の側板部から径外方向へ一体成形により形成さ
れた第１相用のホルダ部と、第２相のボビンの一方の側
板部から径外方向へ一体成形により形成された第２相の
ホルダ部とを軸方向に隣接させることにより、これら両
ホルダ部から突出するコネクタピンにコイル巻線の端部
を巻き付けることを提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報のように２個のボビンを軸方向に連装する場合に
は両ホルダ部を隣接させてコネクタピン間の軸方向距離
を精密に設定することができるが、図８〜図１０に示し
た多連装形式の従来の縦列コイル式ステッピングモータ
では、多数の部材を軸方向に重ねる必要があり、各コネ
クタピンやコイル端巻付け端子間の軸方向距離や周方向
相対角度の累積公差が増大し、このために上記公報の２
連装形式のボビンの場合に比べてコネクタピンやコイル
端巻付け端子の接続の自動化が難化するという問題があ
った。

【０００６】特に、各コネクタピン間の相対位置のばら
つきは数十μｍ以下に抑えないと、相手側の雌コネクタ
との嵌合が困難となり、このために、図８〜図１０に示
した多連装形式の従来の縦列コイル式ステッピングモー
タでは、コネクタピンを異なる複数のボビンに分散する
という上記公報の手法を採用することは困難であった。
もし、無理にそれを行えば、それぞれコネクタピンを有
する複数のボビンの間の軸方向距離や周方向相対角度を
予め精密に位置合わせしておかねばならず、この位置合
わせ作業の負担が大きくなってしまう。

【０００７】次に、上記した図８〜図１０に示すような
従来の多連装形式の縦列コイル式ステッピングモータで
は、各相のステータコア間の周方向相対角度のばらつき
（公差）をできるだけ（例えばステータコアの各誘導極
（図示省略されている）の周方向ピッチの十分の一以下
に）低減する必要があるが、このような各相のステータ
コア間の周方向相対角度のばらつきの低減は簡単ではな
かった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、製造工程を複雑化することなくコネクタピンや
コイル端巻付け端子間の接続が容易な縦列コイル式ステ
ッピングモータ及びその製造方法を提供することをその
目的としている。また、本発明は、製造工程を複雑化す
ることなく各相のステータコアの各誘導極間の周方向相
対角度のばらつきを低減可能な縦列コイル式ステッピン
グモータ及びその製造方法を提供することを他の目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
コイル端巻付け端子が固定されるボビンに巻装されて軸
方向に配列されるとともに端部が前記コイル端巻付け端
子に巻付けられる多数の相コイルと、前記相コイルの両
側に配設されて径方向内端部が誘導極をなす一対の側板
部と前記相コイルの外周側にて前記両側壁部を磁気結合
する継鉄部とからなるとともに前記相コイルに等しい数
だけ配設される多数の対をなすステータコアと、外周面
が前記ステータコアの内端面に対面する回転自在のロー
タとを備える縦列コイル式ステッピングモータにおい
て、前記ボビンは、ロータが内部に回転自在に収容され
る電気絶縁性の円筒部と、前記円筒部と一体成形されて
なるとともに前記円筒部の外周面から径外方向へ輪板状
に多数並立される電気絶縁性の側壁部と、前記各側壁部
により前記円筒部の外周側に区画形成されて前記相コイ
ルを収容する多数のコイル収容溝と、前記コイル収容溝
の両側に形成されて前記ステータコアの前記側板部を相
対回動不能に保持する略環状のコア収容空間とを備え、
多数の前記コイル端巻付け端子は、互いに隣接する複数
の側壁部の外周の所定位置から所定の一方向へ平行に突
設されるとともにコネクタピンを兼ねることを特徴とす
る縦列コイル式ステッピングモータである。

【００１０】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記コネクタピンを持たない前記側壁部の
外周面から前記一方向へ突出して前記相コイルの端部が
巻付けられるコイル端巻付け端子を有し、互いに周方向
同一角度位置に突出する前記コネクタピン及び前記コイ
ル端巻付け端子は、軸方向に延設される導体棒により短
絡されることを特徴としている。

【００１１】本発明の第３の構成は、上記第１の構成の
縦列コイル式ステッピングモータの製造方法であって、
インサート成形により前記ステータコアの前記側板部を
前記ボビンと一体成形した後、前記相コイルを前記コイ
ル収容溝にそれぞれ個別に巻装することを特徴としてい
る。本発明の第４の構成は、上記第１の構成の縦列コイ
ル式ステッピングモータの製造方法であって、前記ボビ
ンを成形後、前記コア収容溝に前記ステータコアの前記
側板部を分割して相対回動不能に収容し、その後、前記
コイル収容溝に前記相コイルをそれぞれ個別に巻装する
ことを特徴としている。

【００１２】本発明の第５の構成は、上記第１の構成の
縦列コイル式ステッピングモータの製造方法であって、
前記コネクタピン及び前記コイル端巻付け端子が、イン
サート成形により前記側壁部に固定されることを特徴と
している。本発明の第６の構成は、上記第１の構成の縦
列コイル式ステッピングモータの製造方法であって、前
記コネクタピン及び前記コイル端巻付け端子は、前記側
壁部に成形時に形成された孔に差し込まれて固定される
ことを特徴としている。

【００１３】

【作用及び発明の効果】第１の構成の縦列コイル式ステ
ッピングモータでは、ステータコアが多数（本明細書で
は３個以上をいう）の相コイルを個別に囲包して各相コ
イル毎に独立の磁気回路を形成する。ボビンの円筒部の
外周面に並立された輪板状の側壁部は、多数のコイル収
容溝を区画形成し、各コイル収容溝に各相コイルが個別
に巻装されるとともにステータコアの継鉄部が収容され
る。コイル収容溝の軸方向両側にはステータコアの側板
部が最適位置にて回動不能に収容されるコア収容空間が
形成され、側板部の径方向内端部は誘導極すなわち相コ
イルにより励磁される磁極を構成する。そして、複数の
側壁部の外周面から一方向へ突出する多数のコネクタピ
ンは隣接する相コイルのコイル端巻付け端子を兼ねる。

【００１４】このようにすれば、以下の作用効果を奏す
る。第１に、円筒部及び多数の側壁部からなる単一のボ
ビンにコネクタピンを固定するので、多数のボビンを軸
方向に並べて固定する場合に比較して、多数のコネクタ
ピンを互いに隣接する複数の側壁部の外周に分散配置し
ても各コネクタピン間の軸方向距離及び周方向相対角度
のばらつきを格段に低減することができる。すなわち、
このボビンにコネクタピンを固定するには、コネクタピ
ンをボビンとともにインサート成形するか、又は、ボビ
ンの側壁部の外周に設けた孔にコネクタピンを差し込ん
で固定することが考えられる。

【００１５】どちらの方式を採用するにしても各コネク
タピン間の相対位置（軸方向距離及び周方向相対角度）
のばらつきは、上記従来の多数ボビンの組合せ固定方式
より格段に低減され、コネクタ嵌合精度を向上すること
ができる。第２に、上記したコネクタピン間の相対位置
精度の向上により既存のコイル端巻付け端子でコネクタ
ピンを構成することができ、端子構成を簡単化すること
ができる。

【００１６】第３に、径方向内端部に誘導極が周方向に
所定ピッチで形成されるステータコアの側板部はコイル
収容溝の両側に形成されるコア収容空間に相対回動不能
に保持されるので、各誘導極の位置合わせが極めて容易
かつ正確となる。すなわち、ステータコアの側板部をボ
ビンに固定するには、側板部をボビンとともにインサー
ト成形するか又は、ボビンの側壁部の外周に設けた溝に
分割されたステータコアの側板部を挿入することが考え
られるが、どちらにしてもボビンのコア収容空間に側板
部を回動不能に固定することは容易であり、その結果、
各側板部の誘導極の周方向相対角度のばらつきを上記従
来の多数ボビンの組合せ固定方式より格段に低減でき、
ロータの回動精度を向上することができる。

【００１７】結局、本構成によれば、本発明は、製造工
程を複雑化することなくコネクタピンの接続を容易化す
ることができる。本発明の第２の構成では、上記第１の
構成において更に、コネクタピンを持たない側壁部の外
周面からコネクタピンと同一方向へコイル端巻付け端子
を突設し、互いに周方向同一角度位置に突出するコネク
タピンとコイル端巻付け端子とを軸方向に延設される導
体棒により短絡する。

【００１８】このようにすれば、予めコネクタピン及び
コイル端巻付け端子が固定された多数のボビンを軸方向
に並べて固定する場合に比較して、コネクタピンとコイ
ル端巻付け端子との間の軸方向距離及び周方向相対角度
のばらつきを格段に低減することができ、導体棒（短絡
バーともいう）の自動取り付けが容易となる。すなわ
ち、このボビンにコイル端巻付け端子を固定するには、
コイル端巻付け端子をボビンとともにインサート成形す
るか、又は、ボビンの側壁部の外周に設けた孔にコイル
端巻付け端子を差し込んで固定することが考えられる。

【００１９】どちらの方式を採用するにしても各コネク
タピン間の相対位置（軸方向距離及び周方向相対角度）
のばらつきは、上記従来の多数ボビンの組合せ固定方式
より格段に低減でき、その結果として、製造工程を複雑
化することなくコイル端巻付け端子の接続を容易化する
ことができる。本発明の第３の構成では、上記第１の構
成の縦列コイル式ステッピングモータの製造方法であっ
て、インサート成形によりステータコアの側板部をボビ
ンと一体成形する。各ステータコアの側板部の径方向内
端部は周方向に一定ピッチで誘導極が形成されており、
各ステータコアの誘導極間の周方向相対角度のばらつき
は、ステップ毎の回動精度を低下させる。本構成によれ
ば、誘導極間の周方向相対角度のばらつきは、金型にイ
ンサートした側板部の保持精度により確保でき、上記従
来の多数ボビンの組合せ固定方式のように、各ボビンや
ステータコアの周方向相対角度のばらつきの影響を受け
ないので、製造工程を複雑化することなくステップ毎の
回動精度を格段に向上することができる。

【００２０】本発明の第４の構成では、上記第１の構成
の縦列コイル式ステッピングモータの製造方法であっ
て、ボビンに成形されたコア収容溝にステータコアの側
板部を分割して相対回動不能に嵌め込む。このようにす
れば、各側板部間の周方向相対角度のばらつきは第３の
構成とどうように低減できる。

【００２１】本発明の第５の構成では、上記第１の構成
の縦列コイル式ステッピングモータの製造方法において
更に、コネクタピン及びコイル端巻付け端子が、インサ
ート成形により側壁部に固定されるので、製造工程が簡
素としつつ上記効果を奏することができる。本発明の第
６の構成では、上記第１の構成の縦列コイル式ステッピ
ングモータの製造方法において更に、コネクタピン及び
コイル端巻付け端子が、側壁部に成形時に形成された孔
に差し込まれて固定されるので、ボビン成形装置を簡素
としつつ上記効果を奏することができる。

【００２２】

【実施例】この実施例の４相縦列コイル式ステッピング
モータのステータを図１〜図５を参照して説明する。４
相縦列コイル式ステッピングモータ自体の基本構造は、
図８と同じであり、周知であるので説明を省略する。図
１はステータの斜視図を示し、図２はステータの軸方向
断面図を示し、図３はステータを樹脂からなるケーシン
グで囲覆した状態を示し、図４は上記ケーシングに付設
されたコネクタ部の一部平面図を示し、図５は相コイル
の等価回路図を示す。

【００２３】このステータは、ボビン１と、ステータコ
アの側板部２と、ステータコアの継鉄部３と、相コイル
４１〜４４と、コネクタピン５１〜５６と、コイル端巻
付け端子６１〜６４とからなり、インサート樹脂成形に
よりケーシング７に一体に囲覆されている。ボビン１
は、樹脂インサート成形により形成されるものであり、
ロータ１０が内部に回転自在に収容される円筒部１１を
有し、円筒部１１の外周面から径外方向へ輪板状に５個
の側壁部１２が形成されている。各側壁部１２は、軸方
向に等間隔を隔てて配設され、互いに隣接する一対の側
壁部１２の間の環状溝がコイル収容溝１３となってい
る。また、各側壁部１２の両端面には、コイル収容溝１
３に面してステータコアの側板部２がインサート成形に
より埋設される略環状のコア収容空間１４が存在する。
５個の側壁部１２の内、一端側の１個を除く残り４個の
側壁部１２の所定部位には、側壁部１２の一部として同
一の径外方向へブロック状のホルダ部１５が突設されて
おり、ホルダ部１５の平坦な径内方向外端面にはこの外
端面に直角にコイル端巻付け端子６１〜６４又はコイル
端巻付端子兼用のコネクタピン５１〜５６が突出してい
る。

【００２４】ステータコアの側板部２は、輪板形状の軟
鉄からなり、例えば図８の（ｂ）に示されるように、内
周面に多数の誘導極２１が径内方向へ突設されており、
同一の側板部２の各誘導極２１は周方向へ一定ピッチで
配列されている。各側板部２の各誘導極２１は図２に示
すように円筒部１１の内周面に露出して、ロータ１０の
外周面の磁極１０ａに対面している。なお、図２では合
計８個の側板部２の各誘導極２１は周方向角度位置が一
致して配列されているが、各誘導極２１は相コイル４１
〜４４毎に周方向へ所定の相対角度だけずらして配設す
ることも可能である。また、側板部２の外周面は、ホル
ダ部１５以外の部分で側壁部１２の外周面に露出してい
る。

【００２５】各コイル収容溝１３にはそれぞれ異なる相
電圧が印加される合計４個の相コイル４１〜４４が個別
に収容されており、それらの端部は、隣接するコネクタ
ピン５１〜５６及びコイル端巻付け端子６１〜６４に個
別に巻付けられている。ボビン１の各側壁部１２の外周
面には、一対の半割り円筒からなる継鉄部３が嵌着され
ており、軟鉄からなる継鉄部３の両端面は側板部２の露
出表面に密接してコイル収容溝１３の両側の一対の側壁
部１２を磁気結合している。

【００２６】コネクタピン５２、５５とコイル端巻付け
端子６１、６３は、図１に示すようにホルダ部１５近傍
において、渡りバーをなす導体棒８１で互いに短絡され
ており、コネクタピン５３とコイル端巻付け端子６２も
導体棒８２で互いに短絡されており、コネクタピン５６
とコイル端巻付け端子６４も導体棒８３で互いに短絡さ
れている。ケーシング７の外周面には断面長方形の角筒
形状のコネクタ筒部７１がコネクタピン５１〜５６を囲
んで立設されている。各相コイル４の回路図を図５に示
す。コネクタピン５２、５５は正の電源端に接続され、
コネクタピン５３、５１、５４、５６はそれぞれ異なる
エミッタ接地のトランジスタのコレクタ（図示せず）に
接続され、これらトランジスタの断続により各相コイル
４１〜４４への一方向への通電が断続される。これによ
りロータ１０が１ステップづつ回動される。

【００２７】以下、上記構成のステータの製造工程を説
明する。まず、コネクタピン５１〜５６、コイル端巻付
け端子６１〜６４、側板部２を金型内の所定位置にイン
サートした状態で、樹脂を注入してボビン１を成形し、
次に、相コイル４１〜４４を巻装して、それらの端部を
隣接するコネクタピン５１〜５６又はコイル端巻付け端
子６１〜６４のどれかに巻き付ける。次に、できたアセ
ンブリを再度、金型にセットし、その外周面に沿って継
鉄部３を保持し、インサート樹脂成形によりコネクタ筒
部７１をもつケーシング７を成形する。ケーシング７の
底部の穴７２はロータ１０の回転軸（図示せず）を回転
自在に保持する軸受け孔である。

【００２８】なお、上記実施例では、コネクタピン５１
〜５６及びコイル端巻付け端子６１〜６４はインサート
成形によりホルダ部１５に固定されたが、ホルダ部１５
に設けた穴に後から挿入、固定されてもよい。 （実施例２）他の実施例を図６に示す。この実施例で
は、ステータコアの側板部２に軸方向に貫通孔２４を設
けて側板部２とボビン１との結合力を向上させた例を示
す。 （実施例３）他の実施例を図７に示す。この実施例で
は、ボビン１の側壁部１２には、その外周面から略環状
のコア収容空間１４ａが凹設されており、このコア収容
空間１４ａは円筒部１１のロータ収容空間１５０に達し
ている。ただし、この実施例ではボビン１の強度確保の
ためホルダ部１５の位置にて側壁部１２にはコア収容空
間１４ａは凹設されない。

【００２９】ステータコアの側板部２ａ、２ｂはそれぞ
れ略半割り円板形状を有し、コア収容空間１４ａにそれ
ぞれ圧入される。側板部２ａ、２ｂの周方向の一端面２
２はホルダ部１５の周方向両端面に個別に当接され、そ
れらの周方向の他端面２３は互いに当接される。これに
より、側板部２ａ、２ｂの回動及び軸方向変位が規制さ
れ、正常位置に整合されることになる。

【００３０】この後、コイル端巻付け端子６１〜６４及
びコネクタピン５１〜５６がホルダ部１５の上端面の孔
（図示せず）に圧入され、実施例１と同様に相コイル
（図示せず）が巻装され、端末処理されて、金型内に継
鉄部（図示せず）とともに収容され、ケーシング（図示
せず）が成形されてステータが完成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の縦列コイル式ステッピングモータの
ステータの斜視図である。

【図２】図１のステータの軸方向断面図である。

【図３】図１のステータを樹脂からなるケーシングで囲
覆した状態を示す軸方向断面図である。

【図４】図３のケーシング７に付設されたコネクタ筒部
７１を示す平面図である。

【図５】図３の相コイル４１〜４４の回路図である。

【図６】実施例２の縦列コイル式ステッピングモータの
のステータの断面図である。

【図７】実施例３の縦列コイル式ステッピングモータの
ステータの斜視図である。

【図８】（ａ）は、従来の４相縦列コイル式ステッピン
グモータの一例を示す軸方向模式断面図である。（ｂ）
はその径方向模式断面図である。

【図９】図８のステータの一部破断分解斜視図である。

【図１０】図８のボビン２００の軸方向断面図である。

【符号の説明】

６１〜６４はコイル端巻付け端子、１はボビン、４１〜
４４は相コイル、２１は誘導極、２はステータコアの側
板部、３はステータコアの継鉄部、１１はボビン１の円
筒部、１２はボビン１の側壁部、１０はロータ、１３は
コイル収容溝、１４はコア収容空間、５１〜５６はコネ
クタピン、８１〜８３は導体棒である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイル端巻付け端子が固定されるボビンに
   巻装されて軸方向に配列されるとともに端部が前記コイ
   ル端巻付け端子に巻付けられる多数の相コイルと、前記
   相コイルの両側に配設されて径方向内端部が誘導極をな
   す一対の側板部と前記相コイルの外周側にて前記両側壁
   部を磁気結合する継鉄部とからなるとともに前記相コイ
   ルに等しい数だけ配設される多数の対をなすステータコ
   アと、外周面が前記ステータコアの内端面に対面する回
   転自在のロータとを備える縦列コイル式ステッピングモ
   ータにおいて、 前記ボビンは、ロータが内部に回転自在に収容される電
   気絶縁性の円筒部と、前記円筒部と一体成形されてなる
   とともに前記円筒部の外周面から径外方向へ輪板状に多
   数並立される電気絶縁性の側壁部と、前記各側壁部によ
   り前記円筒部の外周側に区画形成されて前記相コイルを
   収容する多数のコイル収容溝と、前記コイル収容溝の両
   側に形成されて前記ステータコアの前記側板部を相対回
   動不能に保持する略環状のコア収容空間とを備え、 多数の前記コイル端巻付け端子は、互いに隣接する複数
   の側壁部の外周の所定位置から所定の一方向へ平行に突
   設されるとともにコネクタピンを兼ねることを特徴とす
   る縦列コイル式ステッピングモータ。
2. 【請求項２】前記コネクタピンを持たない前記側壁部の
   外周面から前記一方向へ突出して前記相コイルの端部が
   巻付けられるコイル端巻付け端子を有し、 互いに周方向同一角度位置に突出する前記コネクタピン
   及び前記コイル端巻付け端子は、軸方向に延設される導
   体棒により短絡される請求項１記載の縦列コイル式ステ
   ッピングモータ。
3. 【請求項３】インサート成形により前記ステータコアの
   前記側板部を前記ボビンと一体成形した後、前記相コイ
   ルを前記コイル収容溝にそれぞれ個別に巻装する請求項
   １記載の縦列コイル式ステッピングモータの製造方法。
4. 【請求項４】前記ボビンを成形後、前記コア収容溝に前
   記ステータコアの前記側板部を分割して相対回動不能に
   収容し、その後、前記コイル収容溝に前記相コイルをそ
   れぞれ個別に巻装する請求項１記載の縦列コイル式ステ
   ッピングモータの製造方法。
5. 【請求項５】前記コネクタピン及び前記コイル端巻付け
   端子は、インサート成形により前記側壁部に固定される
   請求項１記載の縦列コイル式ステッピングモータの製造
   方法。
6. 【請求項６】前記コネクタピン及び前記コイル端巻付け
   端子は、前記側壁部に成形時に形成された孔に差し込ま
   れて固定される請求項１記載の縦列コイル式ステッピン
   グモータの製造方法。