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Title:
STEPPING MOTOR AND INSTRUMENT DEVICE USING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/084344
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a stepping motor in which its output shaft can be reliably held at a predetermined position and which can be produced at reduced cost, and an instrument device using the stepping motor. The stepping motor (1) has a rotor magnet (2) magnetized with multiple poles, a rotor gear (3) provided coaxial with the rotor magnet (2) and rotating as the rotor magnet (2) rotates, an intermediate gear (4) having a first gear (4a) that meshes with the rotor gear (3) and also having a second gear (4b) that is provided coaxial with the first gear (4a), an output gear (5) meshing with the second gear (4b) of the intermediate gear (4), an excitation coil (9) located around the rotor magnet (2) and receiving an input of a drive waveform, outputted from control means, to generate a rotation magnetic field, applying rotation force to the rotor magnet (2), a first rotation shaft (10) about which the rotor magnet (9) rotates, a second rotation shaft (11) about which the intermediate gear (4) rotates, and an output shaft (6) about which the output gear (5) rotates. Either the second rotation shaft (11) or the output shaft (6) is a magnetic member. When the rotation magnetic field is not generated in the excitation coil (9), the either of the shafts (11, 6) and the rotor magnet (2) attract each other to hold the output shaft (6) at a predetermined position.

Inventors:
SASAKI KATSUHIRO
Application Number:
PCT/JP2008/071272
Publication Date:
July 09, 2009
Filing Date:
November 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NIPPON SEIKI CO LTD (JP)
SASAKI KATSUHIRO
International Classes:
G01D13/22; G01D11/00; G01D11/16; G01R5/16
Foreign References:
JPH0557672U1993-07-30
JP2003214911A2003-07-30
JP2001041981A2001-02-16
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Claims:
多極着磁されたロータ磁石と、前記ロータ磁石に同軸上に設けられ前記ロータ磁石の回転に伴って回転するロータ歯車と、前記ロータ歯車と噛み合う第1の歯車とこの第1の歯車と同軸上に設けられた第2の歯車とを有する中間歯車と、前記中間歯車の前記第2の歯車と噛み合う出力歯車と、前記ロータ磁石の周囲に配置され制御手段から出力される駆動波形を入力されることによって回転磁界を発生して前記ロータ磁石に回転力を与える励磁コイルと、前記ロータ磁石の回転中心となる第1の回転軸と、前記中間歯車の回転中心となる第2の回転軸と、前記出力歯車の回転中心となる出力軸と、を有するステッピングモータにおいて、前記第2の回転軸または出力軸は磁性部材からなり、前記励磁コイルに前記回転磁界が発生していない際に、前記ロータ磁石と引き合うことによって、前記出力軸を所定の位置に留めておくことを特徴とするステッピングモータ。
多極着磁されたロータ磁石と、前記ロータ磁石に同軸上に設けられ前記ロータ磁石の回転に伴って回転するロータ歯車と、前記ロータ歯車と噛み合う第1の歯車とこの第1の歯車と同軸上に設けられた第2の歯車とを有する中間歯車と、前記中間歯車の前記第2の歯車と噛み合う出力歯車と、前記ロータ磁石の周囲に配置され制御手段から出力される駆動波形を入力されることによって回転磁界を発生して前記ロータ磁石に回転力を与える励磁コイルと、前記ロータ磁石の回転中心となる第1の回転軸と、前記中間歯車の回転中心となる第2の回転軸と、前記出力歯車の回転中心となる出力軸と、を有するステッピングモータを用いた計器装置であって、前記出力軸に装着される指針と、前記指針の背後に配設される表示板と、前記指針を前記表示板の所定の位置に留めるストッパ手段とを備え、前記第2の回転軸または出力軸は磁性部材からなり、前記励磁コイルに前記回転磁界が発生していない際に、前記ロータ磁石と引き合うことによって、前記指針を前記ストッパ手段によって定められる前記所定の位置に留めておくことを特徴とするステッピングモータを用いた計器装置。
少なくとも前記出力軸を収容するケース部材を設け、前記ストッパ手段は、前記出力歯車に設けた第1の突起部と、前記ケース部材に設けた第2の突起部とから構成されることを特徴とする請求項2に記載のステッピングモータを用いた計器装置。
前記ストッパ手段は、前記表示板に設けられた突起部からなることを特徴とする請求項2に記載のステッピングモータを用いた計器装置。
前記指針が前記所定の位置に当接している状態において、前記第2の回転軸または出力軸と引き合っている前記ロータ磁石の磁極ピーク位置は、第1の回転軸と第2の回転軸または出力軸とを結ぶ直線に対して、前記指針が前記所定の位置から離れる方向に、前記ロータ磁石の磁極数をn(nは整数)とすると、(360/2n)度以内の角度に設けられていることを特徴とする請求項3、4に記載のステッピングモータを用いた計器装置。
Description:
ステッピングモータ及びそのス ッピングモータを用いた計器装置

 本発明は、ステッピングモータ及びその テッピングモータを用いた計器装置に関す もので、特に出力軸を確実に所定の位置に めることが可能なステッピングモータ及び のステッピングモータを用いた計器装置に するものである。

 従来のステッピングモータは、ロータ磁石 所定の位置に留めておくために、ロータ磁 の周辺に固定磁石を設けたものがあった(例 えば、特許文献1参照)。

特開2001-41981号公報

 しかしながら、このようなステッピング ータは、専用の固定磁石を必要とするため 製品コストを高くしてしまうという問題点 有していた。

 そこで、本発明は前述した問題点に着目 、出力軸を確実に所定の位置に留めること 可能で、かつ、製品コストを低く抑えるこ が可能なステッピングモータ及びそのステ ピングモータを用いた計器装置を提供する とを目的とする。

 本発明は、多極着磁されたロータ磁石と 前記ロータ磁石に同軸上に設けられ前記ロ タ磁石の回転に伴って回転するロータ歯車 、前記ロータ歯車と噛み合う第1の歯車とこ の第1の歯車と同軸上に設けられた第2の歯車 を有する中間歯車と、前記中間歯車の前記 2の歯車と噛み合う出力歯車と、前記ロータ 磁石の周囲に配置され制御手段から出力され る駆動波形を入力されることによって回転磁 界を発生して前記ロータ磁石に回転力を与え る励磁コイルと、前記ロータ磁石の回転中心 となる第1の回転軸と、前記中間歯車の回転 心となる第2の回転軸と、前記出力歯車の回 中心となる出力軸と、を有するステッピン モータにおいて、前記第2の回転軸または出 力軸は磁性部材からなり、前記励磁コイルに 前記回転磁界が発生していない際に、前記ロ ータ磁石と引き合うことによって、前記出力 軸を所定の位置に留めておくものである。

 また、本発明は、多極着磁されたロータ 石と、前記ロータ磁石に同軸上に設けられ 記ロータ磁石の回転に伴って回転するロー 歯車と、前記ロータ歯車と噛み合う第1の歯 車とこの第1の歯車と同軸上に設けられた第2 歯車とを有する中間歯車と、前記中間歯車 前記第2の歯車と噛み合う出力歯車と、前記 ロータ磁石の周囲に配置され制御手段から出 力される駆動波形を入力されることによって 回転磁界を発生して前記ロータ磁石に回転力 を与える励磁コイルと、前記ロータ磁石の回 転中心となる第1の回転軸と、前記中間歯車 回転中心となる第2の回転軸と、前記出力歯 の回転中心となる出力軸と、を有するステ ピングモータを用いた計器装置であって、 記出力軸に装着される指針と、前記指針の 後に配設される表示板と、前記指針を前記 示板の所定の位置に留めるストッパ手段と 備え、前記第2の回転軸または出力軸は磁性 部材からなり、前記励磁コイルに前記回転磁 界が発生していない際に、前記ロータ磁石と 引き合うことによって、前記指針を前記スト ッパ手段によって定められる前記所定の位置 に留めておくものである。

 また、本発明は、少なくとも前記出力軸 収容するケース部材を設け、前記ストッパ 段は、前記出力歯車に設けた第1の突起部と 、前記ケース部材に設けた第2の突起部とか 構成されるものである。

 また、本発明は、前記ストッパ手段は、 記表示板に設けられた突起部からなるもの ある。

 また、本発明は、前記指針が前記所定の 置に当接している状態において、前記第2の 回転軸または出力軸と引き合っている前記ロ ータ磁石の磁極ピーク位置は、第1の回転軸 第2の回転軸または出力軸とを結ぶ直線に対 て、前記指針が前記所定の位置から離れる 向に、前記ロータ磁石の磁極数をn(nは整数) とすると、(360/2n)度以内の角度に設けられて るものである。

 本発明によれば、所期の目的を達成する とができ、出力軸を確実に所定の位置に留 ることが可能で、かつ、製品コストを低く えることが可能なステッピングモータ及び のステッピングモータを用いた計器装置を 供することができる。

 請求項1に記載の発明は、第2の回転軸ま は出力軸を磁性部材としたことによって、 力軸を確実に所定の位置に留めることでき また、製品コストを低く抑えることが可能 ステッピングモータを提供することができ 。

 請求項2に記載の発明は、第2の回転軸ま は出力軸を磁性部材としたことによって、 力軸を確実に所定の位置に留めることでき また、製品コストを低く抑えることが可能 ステッピングモータを用いた計器装置を提 することができる。

 請求項3に記載の発明は、ストッパ手段が 所定の位置に指針を物理的に留めることがで き、また、指針がストッパ手段に当接して跳 ね上がることを防止できる。また、ストッパ 手段をステッピングモータ内部で構成してい るため、計器装置の表示板に突起部を設ける 必要がなく、表示板を簡素なデザインにする ことができ、また、専用の突起部を設ける必 要がないため製品コストを低く抑えることが できる。

 請求項4に記載の発明は、ストッパ手段が 所定の位置に指針を物理的に留めることがで き、また、指針がストッパ手段に当接して跳 ね上がることを防止できる。また、表示板に ストッパ手段を設けるため、ストッパ手段に よって定められる所定の位置の精度を容易に 向上させることができる。

 請求項5に記載の発明は、ストッパ手段に よって指針が所定の位置に留められている状 態でさらに所定の位置方向に指針を回転させ る方向に回転力が与えられているため、指針 を確実に所定の位置に留めておくことができ る。

本発明の一実施形態のステッピングモ タの上面図。 図1中のA-A線の断面図。 同実施形態の上ケースを取り外したス ッピングモータの上面図。 同実施形態のステッピングモータを用 た計器装置の正面図。 同実施形態の説明図。

符号の説明

  1   ステッピングモータ
  2   ロータ磁石
  3   ロータ歯車
  4   中間歯車
  4a  第1の歯車
  4b  第2の歯車
  5   出力歯車
  6   出力軸
  9   励磁コイル
 10   第1の回転軸
 11   第2の回転軸
 12   ケース部材
 14   指針
 15   ストッパ手段
 15a  第1の突起部
 15b  第2の突起部
 17   表示板
  M   計器装置

 以下、本発明の実施形態を、ステッピン モータを用いた計器装置に基づいて説明す 。図1から図5は、本発明の一実施形態を示 ものである。

 本実施形態の計器装置Mに用いられるステ ッピングモータ1は、多極着磁されたロータ 石2と、ロータ磁石2に固定されたロータ歯車 3と、ロータ歯車3と噛み合う第1の歯車4aとこ 第1の歯車4aと同軸上に設けられた第2の歯車 4bとを有する中間歯車4と、中間歯車4の第2の 車4bと噛み合う出力歯車5と、回転磁界を発 してロータ磁石2に回転力を与える2つの励 コイル9と、ロータ磁石2の回転中心となる金 属製の第1の回転軸10と、中間歯車4の回転中 となる金属製の第2の回転軸11と、出力歯車5 回転中心となる出力軸6と、ロータ磁石2、 ータ歯車3、中間歯車4、出力歯車5、出力軸6 励磁コイル9、第1の回転軸10、第2の回転軸11 を収容するケース部材12とを有するものであ 。

 ロータ磁石2は、いわゆるプラスチックマ グネットと呼ばれる磁性を有する合成樹脂か らなり、その形状は円形で、中心に貫通孔を 備えたドーナツ形状である。この貫通孔を、 ロータ歯車3と第1の回転軸10が貫通している ロータ磁石2は、その回転軸を中心として、 射方向に均等となるように、多くの磁極を えている。本実施形態では、N極が2つ、S極 2つの計4つの磁極を備えている。従って、 1の回転軸10を中心の軸として、回転すると ロータ磁石2の外周面に回転方向に沿って多 着磁されている。

 ロータ歯車3は、磁性を備えていない合成 樹脂からなり、前述したように、ロータ磁石 2の回転に伴って回転する。また、第1の回転 10がロータ歯車3を貫通している。

 中間歯車4は、磁性を備えていない合成樹 脂からなり、第1の歯車4aと第2の歯車4bとを一 体に備えている。第1の歯車4aは、ロータ歯車 3と噛み合う。また、第2の歯車4bは、出力歯 5と噛み合う。第1の歯車4aと第2の歯車4bとは 同軸上に設けられている。また、中間歯車4 には、回転中心となる第2の回転軸11が設けら れている。第2の回転軸11は、磁性部材からな り、磁力によってロータ磁石2を引きつける のである。

 出力歯車5も、ロータ歯車3、中間歯車4と 様に、磁性を備えていない合成樹脂からな 、中間歯車4の第2の歯車4bと噛み合う。出力 歯車5には、回転中心となる出力軸6が設けら ている。

 また、図2中、出力歯車5の下側の面には ストッパ手段15を構成する第1の突起部15aが 体に設けられている。この第1の突起部15aは 後述する、ケース部材12に設けた第2の突起 15bと当接し、出力歯車5の回転を所定の位置 で止めるものである。

 本実施形態では、中間歯車4、出力歯車5 、ロータ磁石2の回転を減速させて伝達する のである。

 励磁コイル9は、銅などの導電性を有する 金属線を、合成樹脂からなるボビン9aに巻き けて形成したものである。励磁コイル9は、 ボビン9aに設けた端子9bを介して、制御手段 接続されている。

 ボビン9aは、断面形状が長方形の貫通孔 備えた筒体である。そして、励磁コイル9は ロータ磁石2の周囲に配置され、ボビン9aの 記貫通孔内に、ロータ磁石2の一部が入り込 んだ状態で、ロータ磁石2の円盤面の一部と 記貫通孔の内周面が対向している。

 そして、2つの励磁コイル9には、図示し い制御手段から出力される駆動波形が、そ ぞれ入力されることによって、ロータ磁石2 回転磁界が発生し、ロータ磁石2に回転力を 与えるものである。

 ケース部材12は、磁性を備えていない合 樹脂からなり、上下に分割されている。各 ース部材12に設けた係止爪12aを引っ掛けるこ とで、上下に分割したケース部材12を固定し いる。このケース部材12には、出力歯車5に けた第1の突起部15aに当接する第2の突起部15 bが一体に設けられている。ケース部材12は、 第1の回転軸10、第2の回転軸11及び出力軸6を 転可能に支持している。

 図4は、ステッピングモータ1を計器装置M 用いたものである。本実施形態の計器装置M は、車両の速度を指針14を用いて表示するも である。

 指針14は、出力軸6に装着されるものであ 。この指針14の背後には、指針14が指示する 目盛や文字などの指標部17aを備えた表示板17 設けられている。指針14は、ステッピング ータ1に設けたストッパ手段15によって、所 の位置、本実施形態では、車速の「0」を示 位置に留められている。

 図5は、ストッパ手段15を構成する第1の突 起部15aと第2の突起部1bとが当接することによ って、指針14が所定の位置に当接している状 である。

 ロータ磁石3には、4つの磁極が設けられ いる。図5中では、各磁極の境界線Bを点線で 示してある。この境界線Bと境界線Bとの間が 各磁極のピーク位置である。図5中では、ロ ータ磁石3の左上と右下がN極で、左下と右上 S極である。

 本実施形態では、ストッパ手段15の第1の 起部15aを第2の突起部15bに押しつけた当接状 態を維持するために、第2の回転軸11がロータ 磁石2の図5中の右下のN極を図5中の矢印R1方向 に引きつけている。そして、第1の回転軸10と 第2の回転軸11とを結ぶ直線S1に対して、第2の 回転軸11に引きつけられているロータ磁石2の 右下のN極のピーク位置のなす角度rは、指針1 4が所定の位置(ストッパ手段15の当接位置)か 離れる方向(矢印R1と逆方向)に、45度以内の 置に配置されている。この45度という角度 、ロータ磁石2の磁極数をn(nは整数)とすると 、(360/2n)で求められる角度である。本実施形 では、nは4となるので、360/2・4という式と り、45度が求められる。第2の回転軸11に引き つけられる磁極のピーク位置を前記の式で求 められる値としたことで、第1の突起部15aを 2の突起部15bに押しつける方向に回転力が与 られているため、指針14を確実に所定の位 に留めておくことができる。

 なお、本実施形態では、第2の回転軸11を 性部材から形成したが、本実施形態に限定 れるものではなく、出力軸6を磁性部材から 形成してもよい。この場合も、前記実施形態 と同様の作用効果を得ることができる。

 また、本実施形態では、ストッパ手段15 、出力歯車5に設けた第1の突起部15aとケース 部材12に設けた第2の突起部15bであったが、本 実施形態に限定されるものではなく、表示板 17に指針14が当接する突起部を設けたもので ってもよい。このように構成したことによ て、前記突起部によって定められる所定の 置の精度を容易に向上させることができる

 本発明は、ステッピングモータ及びその テッピングモータを用いた計器装置への利 が可能である。




 
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