特許 5653746 メータ用ステッピングモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5653746

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】メータ用ステッピングモータ

(51)【国際特許分類】

   G01D 11/24 20060101AFI20141218BHJP

   G01D 11/16 20060101ALI20141218BHJP

   H02K 37/14 20060101ALI20141218BHJP

【ＦＩ】

   G01D11/24 A

   G01D11/16 S

   H02K37/14 K

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-287399(P2010-287399)

(22)【出願日】2010年12月24日

(65)【公開番号】特開2012-132880(P2012-132880A)

(43)【公開日】2012年7月12日

【審査請求日】2013年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077827

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 弘男

(72)【発明者】

【氏名】吉冨 昌治

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 克敏

(72)【発明者】

【氏名】小槇 正朋

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０４８８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−００９５７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ １１／２４

Ｇ０１Ｄ １１／１６

Ｈ０２Ｋ ３７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メータの指針を回動させるメータ用ステッピングモータにおいて、
円筒状マグネットと、前記円筒状マグネットの周囲に該円筒状マグネットと同軸に成形された中空で樹脂製の回転軸とから構成されるロータ部と、
前記ロータ部を内側に収容し、励磁コイルを備えたステータ部と、
樹脂製のフロントプレートと、
樹脂製のエンドプレートと、
を備え、
前記回転軸の成形時に、前記円筒状マグネットを固定する固定部を該回転軸とともに成形し、前記固定部によって該円筒状マグネットを固定して該円筒状マグネットと該回転軸とを一体化し、
前記フロントプレートに設けた孔および前記エンドプレートに設けた孔が、前記回転軸を軸支する軸受である、
ことを特徴とするメータ用ステッピングモータ。

【請求項2】

前記回転軸の中空は、軸方向と垂直な面の形状が多角形である中空孔を有し、
前記回転軸の中空孔に前記指針を嵌挿して該指針を該回転軸に固定することを特徴とする請求項１に記載のメータ用ステッピングモータ。

【請求項3】

前記回転軸にストッパ部を設け、
前記回転軸の回転に伴って回転する前記ストッパ部の軌道上にストッパピンを設け、
前記ストッパピンに前記ストッパ部が当接して前記回転軸の回転を規制することを特徴とする請求項１または２に記載のメータ用ステッピングモータ。

【請求項4】

前記ストッパ部が軸方向外側に突出する凸部であり、
前記ストッパピンは、樹脂製であり、前記フロントプレートまたはエンドプレートに設けた孔に対し軸方向内側に突出するように挿入されて溶着されることを特徴とする請求項３に記載のメータ用ステッピングモータ。

【請求項5】

前記回転軸の中空は、内周面に光反射材をコーティングしてなることを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のメータ用ステッピングモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はメータ用ステッピングモータに関し、詳しくは、車両の速度計やエンジン回転数計などの指針式メータの指針を回動させるメータ用ステッピングモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のメータ用ステッピングモータとして、その回転軸を中空にするとともにその内側に光反射層をコーティングすることによって、高効率で回転軸の先端に導光可能なものが知られている（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載のモータによれば、回転軸の先端に取り付けた指針を発光させ、指針の視認性を向上させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４１４５０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このようなモータにおいては、低コスト化の実現に向け、部品点数の削減や製造工程の短縮などが必要とされる。

【0006】

これに対し、特許文献１に記載のモータでは、この観点での検討はされておらず、コストパフォーマンスのよい構成とすることが望まれる。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、メータ用ステッピングモータにおいて、コストパフォーマンスを向上した構成を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、メータの指針を回動させるメータ用ステッピングモータにおいて、円筒状マグネットと、前記円筒状マグネットの周囲に該円筒状マグネットと同軸に成形された中空で樹脂製の回転軸とから構成されるロータ部と、前記ロータ部を内側に収容し、励磁コイルを備えたステータ部と、樹脂製のフロントプレートと、樹脂製のエンドプレートと、を備え、前記回転軸の成形時に、前記円筒状マグネットを固定する固定部を該回転軸とともに成形し、前記固定部によって該円筒状マグネットを固定して該円筒状マグネットと該回転軸とを一体化し、前記フロントプレートに設けた孔および前記エンドプレートに設けた孔が、前記回転軸を軸支する軸受である、ことを特徴とする。

【0009】

また本発明は、前記回転軸の中空は、軸方向と垂直な面の形状が多角形である中空孔を有し、前記回転軸の中空孔に前記指針を嵌挿して該指針を該回転軸に固定することを特徴とする。

【0010】

また本発明は、前記回転軸にストッパ部を設け、前記回転軸の回転に伴って回転する前記ストッパ部の軌道上にストッパピンを設け、前記ストッパピンに前記ストッパ部が当接して前記回転軸の回転を規制することを特徴とする。

【0011】

また本発明は、前記ストッパ部が軸方向外側に突出する凸部であり、前記ストッパピンは、樹脂製であり、前記フロントプレートまたはエンドプレートに設けた孔に対し軸方向内側に突出するように挿入されて溶着されることを特徴とする。

【0013】

また本発明は、前記回転軸の中空は、内周面に光反射材をコーティングしてなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、以下（１）〜（５）の効果を奏する。

【0015】

（１）ロータ構造を一体化することにより、部品点数を低減できコストパフォーマンス性に優れたモータを提供することができる。

【0016】

（２）また、モータの回転軸を中空軸にすることにより、直接的な光の導光だけではなく、中空に光ファイバ等を挿入するなどさまざまな方法により導光が可能となる。また、回転軸の内周面は反射材などを塗装して効率よく導光する方法も可能となる。

【0017】

（３）また、中空回転軸内周面を多角形にすることにより、モータを計器盤の裏に取り付けた後に容易に指針が取り付けられ、また修理などにより取り外すことも可能で、指針の中空回転軸への固定およびその締め付け力も安定する。

【0018】

（４）また、ロータ成形時にストッパ部を同時に配置することで、工数が削減でき、位置精度が向上し、生産性の向上に寄与する。

【0019】

（５）また、受け側のストッパピンは、例えば樹脂製であり、モータ回転検査（問題なく回転するかどうか）後に、樹脂製のフロントプレートまたはエンドプレートに溶着にて固定することで、製造中に不具合（モータが回転しない等）を検出でき、不良品の流出防止が可能である。

【0020】

すなわち、本願発明によれば、メータ用ステッピングモータにおいて、コストパフォーマンスを向上した構成を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明によるメータ用ステッピングモータの一実施の形態を示す斜視図である。

【図2】図１のメータ用ステッピングモータを指針側から見た正面図である。

【図3】図２のメータ用ステッピングモータのＩＩＩ−ＩＩＩ側断面図である。

【図4】図１に示したメータ用ステッピングモータ１のロータマグネット３２を示す図であり、（ａ）はロータマグネット３２の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ断面図である。

【図5】図１に示したメータ用ステッピングモータ１のロータ３を示す図であり、（ａ）はフロントプレート５が取り付けられる側から見た側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＢ−ＶＢ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＶＣ−ＶＣ断面図である。

【図6】図５に示したロータ３に、ステータ２と、フロントプレート５と、エンドプレート６と、を組み付けた状態を示す側面図であり、ロータ３と指針１００との嵌合部分については切り欠いて側断面図にして示している。

【図7】図１に示したメータ用ステッピングモータ１を基板に実装した状態を示す図であり、（ａ）は指針１００の側から見た正面図であり、（ｂ）は側面図である。

【図8】図１に示したメータ用ステッピングモータ１をメータ盤面に取り付けた様子を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0023】

図１は、本発明によるメータ用ステッピングモータの一実施の形態を示す斜視図である。

【0024】

また図２は、図１のメータ用ステッピングモータを指針側から見た正面図である。

【0025】

また図３は、図２のメータ用ステッピングモータのＩＩＩ−ＩＩＩ側断面図である。

【0026】

本実施の形態のメータ用ステッピングモータ１は、例えば、スピードメータ、タコメータ等の指示計器の可動部にアクチュエータ部品として用いられる。

【0027】

このメータ用ステッピングモータ１は、ステータ２と、ロータ３と、フロントプレート５と、エンドプレート６と、を備え、ロータ３の回転軸３１に対して指針１００を嵌挿してなる。

【0028】

ステータ２は、端子４から給電される励磁コイル２１を有し、ロータ３を内包する。ステータ２の構成は従来と同様であるので、詳しい説明は省略する。

【0029】

ロータ３は、回転軸３１と、ロータマグネット３２と、から構成される。

【0030】

ロータマグネット３２は、例えば、焼結フェライト磁石、希土類焼結磁石、希土類ボンド磁石などを用いることができ、インサートモールド時の樹脂の溶融温度に耐えうる材質であればよく、円筒状の形状を有する。

【0031】

回転軸３１は、樹脂等の熱可塑性樹脂から構成され、中空の円筒形状を有する。この回転軸３１の材質は、主にＰＣ（ポリカーボネート）を使用することができるが、耐熱材料としてＬＣＰ（液晶ポリマー）を使用し、中空の内周面での反射率が不十分な場合は、反射材の塗装を行う方法もある。したがって、回転軸３１の樹脂の詳細については特に限定するものではない。

【0032】

ロータマグネット３２は、樹脂製の回転軸３１の成形時に、回転軸３１とモールド一体化されている。

【0033】

回転軸３１の中空の内周面には、例えば、光反射材（例えば銀、アルミ等）をコーティングしてもよい。このようにすることによって、回転軸３１の中空の内周面で光を反射して効率のよい導光を行うことができる。なお、回転軸３１の樹脂材料の種類により、その色が例えば白色等の反射率の高い色であれば、光反射材をコーティングせずとも十分な光反射をし、効率のよい導光を行うことができる場合がある。

【0034】

ロータ３を内包するステータ２の前方にはフロントプレート５が設けられ、後方にはエンドプレート６が設けられる。フロントプレート５およびエンドプレート６はともに樹脂製であり、フロントプレート５はほぼ中央に貫通孔である軸穴５１を有するとともに、軸穴５１の径方向外側に貫通孔５２を有し、エンドプレート６はほぼ中央に貫通孔である軸穴６１を有する。エンドプレート６は、固定具７によって基板に固定される。

【0035】

フロントプレート５の軸穴５１およびエンドプレート６の軸穴６１のそれぞれには、回転軸３１の両端部のそれぞれが貫通し、この軸穴５１および軸穴６１と回転軸３１との接触部にグリース等を供給し、軸穴５１および軸穴６１が軸受の役割を果たす。

【0036】

貫通孔５２には、詳しくは後述する、樹脂製のストッパピン１０を挿入して溶着する。なお、本実施の形態では、ストッパピン１０を樹脂製としたが、本発明はこれに限られるものではなく、ストッパピン１０の材質は、例えば金属やセラミック等であってもかまわない。ストッパピン１０の材質が、例えば金属やセラミック等の場合には、溶着以外の従来知られた結合方法によってストッパピン１０を固定すればよい。

【0037】

指針１００は、回転軸３１に挿入する軸部１０１と、軸部１０１を中心に径方向に延びる針部１０２と、を有する。軸部１０１は円柱状に延びる断面円形の軸であり、その先端には小径の小径部１０１ｂを有し、根元には大径の大径部１０１ａを有する。

【0038】

回転軸３１の中空の内周面は、フロントプレート５側に大径で開口する大径部３１ａを有し、その深部には小径で開口する小径部３１ｂを有する。大径部３１ａの開口は断面円形であるが、小径部３１ｂの開口は断面多角形である。本実施の形態では、この小径部３１ｂの開口の断面形状を八角形にしているが、本発明はこれに限られるものではない。

【0039】

指針１００の軸部１０１は、回転軸３１の中空の大径部３１ａから挿入され、断面円形の指針１００の小径部１０１ｂが、開口断面多角形の回転軸３１の小径部３１ｂに嵌挿し、指針１００が回転軸３１に固定される。この嵌挿によれば、小径部３１ｂの開口断面形状は多角形であり、小径部１０１ｂの断面形状は円形であるため、小径部３１ｂの内面と小径部１０１ｂの外面とが密着し過ぎず、指針１００と回転軸３１との間に適切な固定力を生じる。すなわち、指針１００は回転軸３１の回動に伴って回動可能としながら、修理、交換などで回転軸３１から指針１００を抜き外したいときには、密着し過ぎていないので、容易に抜き外すことができる。

【0040】

以下に、ロータ３の構成についてさらに詳しく説明する。

【0041】

図４は、図１に示したメータ用ステッピングモータ１のロータマグネット３２を示す図であり、（ａ）はロータマグネット３２の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ断面図である。

【0042】

このロータマグネット３２は上述のように円筒形状であり、その内周面の両端部にはテーパ部３２ａを設けている。このテーパ部３２ａによって、ロータマグネット３２と一体に回転軸３１を成形する際の樹脂の供給しやすさを向上し、また、ロータマグネット３２と回転軸３１との軸方向の抜けを防止することができる。

【0043】

ロータマグネット３２と回転軸３１とは、インサートモールド成形方法によって一体構造にて成形され、ロータ３と成る。このロータ３について図５を参照してさらに説明する。

【0044】

図５は、図１に示したメータ用ステッピングモータ１のロータ３を示す図であり、（ａ）はフロントプレート５が取り付けられる側から見た側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＢ−ＶＢ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＶＣ−ＶＣ断面図である。

【0045】

本実施の形態のロータ３は、ロータマグネット３２をＰＣやＬＣＰ等の樹脂である回転軸３１を用いてモールド一体化して形成する。このとき、本実施の形態では、図５に示すようにロータマグネット３２の内周に回転軸３１を形成しているが、本発明はこれに限られるものではなく、ロータマグネット３２と同軸になるように、ロータマグネット３２の周囲に回転軸３１を形成するものであればよい。

【0046】

本実施の形態のロータ３では、ロータマグネット３２の内周に合致するように回転軸３１を形成し、この回転軸３１には、ロータマグネット３２の軸方向両端部のテーパ部３２ａに対向する位置に爪部３１ｄを設けている。このテーパ部３２ａと爪部３１ｄとの当接によってロータマグネット３２と回転軸３１との軸方向の抜けを防止している。

【0047】

回転軸３１の中空の内周面は、上述のように、大径で開口する大径部３１ａと、大径部３１ａよりも奥側にて小径で開口する小径部３１ｂを有する。小径部３１ｂの開口は断面八角形であり、大径部３１ａの大径から小径部３１ｂの小径への切り替わりはテーパを設けて緩やかにしてもよい。

【0048】

また、回転軸３１は、フロントプレート５が取り付けられる側において、周方向の所定箇所でフロントプレート５側に突出するストッパ部３１ｃを有する。このストッパ部３１ｃも回転軸３１のモールド成形時に一体に形成される。

【0049】

図６は、図５に示したロータ３に、ステータ２と、フロントプレート５と、エンドプレート６と、を組み付けた状態を示す側面図であり、ロータ３と指針１００との嵌合部分については切り欠いて側断面図にして示している。

【0050】

フロントプレート５およびエンドプレート６は、ステータ２に固定されており、ロータ３の回転軸３１はフロントプレート５の軸穴５１およびエンドプレート６の軸穴６１に回転可能に軸支されている。

【0051】

フロントプレート５の、ストッパ部３１ｃの径方向位置と対応する位置には貫通孔５２を設けており、このフロントプレート５の貫通孔５２にはストッパピン１０が挿入されて溶着される。このときストッパピン１０の挿入先端は、ほぼロータマグネット３２のフロントプレート５側の端部に達しており、ロータ３が回転してストッパ部３１ｃが周回し、ストッパ部３１ｃの周方向位置がストッパピン１０の突出位置に達すると、突き当たってこれ以上の回転が不可能となる。メータ用のモータとしては、１周以上の回転が必要ではないため、本実施の形態では、この構造によって、ロータ３（指針１００）の電気的位置の検出を可能とし、例えばメータのゼロ位置を規定可能にしている。

【0052】

なお、ストッパピン１０は、モータ回転検査（問題なく回転するかの検査）の後に、フロントプレートに溶着にて固定するので、製造中にモータ回転検査にて不具合（モータが回転しない、回転ムラ等）を検出でき、不良品の流出防止が可能である。

【0053】

指針１００のロータ３への取付けは、指針１００の軸部１０１の先端である小径部１０１ｂを、ロータ３の回転軸３１の中空の奥側にて小径で開口する小径部３１ｂに挿入することによって行われる。上述のように小径部３１ｂの開口断面形状は、八角形等の多角形であるため、小径部１０１ｂの外周面が小径部３１ｂの内周面に固定はされるものの密着しすぎず、指針１００の抜き差しを容易に行うことができる。

【0054】

図７は、図１に示したメータ用ステッピングモータ１を基板に実装した状態を示す図であり、（ａ）は指針１００の側から見た正面図であり、（ｂ）は側面図である。

【0055】

基板１５には、メータ用ステッピングモータ１の端子４を接続するためのピン穴１５ａを有し、さらに固定具７による固定を行うための貫通孔１５ｂを有する。

【0056】

端子４はピン穴１５ａに挿入後、半田付けにて接続、固定される。

【0057】

メータ用ステッピングモータ１のエンドプレート６は、固定具７によって基板１５に固定される。固定具７はスタッドピン７ａおよびアンカー７ｂからなる。本実施の形態では、メータ用ステッピングモータ１を精度よく基板１５に固定するために、複数個所（本実施の形態では２箇所）にアンカー７ｂを設けている。アンカー７ｂは複数割れ（本実施の形態では４つ割れ）の爪であり、爪を閉じた状態で、貫通孔１５ｂに挿入し、その後、スタッドピン７ａを挿入してアンカー７ｂを押し広げて、エンドプレート６を基板１５に固定する。このとき、指針１００の抜き差しで加わる力では、アンカー７ｂが抜けない程度の力で固定している。

【0058】

基板１５の、エンドプレートの軸穴６１に対応する位置には、例えばＬＥＤ等の光源を搭載し、回転軸３１の中空を介し指針１００を発光させることが可能である。このとき、軸穴６１はこの光源を内包可能な大きさであることが望ましい。

【0059】

図８は、図１に示したメータ用ステッピングモータ１をメータ盤面に取り付けた様子を示す正面図である。

【0060】

メータ盤面２０には、指針１００の指示位置に応じて、例えば速度等の指示する値を表記している。

【0061】

以上、本発明によるメータ用ステッピングモータを説明したが、本発明は、この説明に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で数々の変形および組み合わせが出来ることは勿論である。

【符号の説明】

【0062】

１ メータ用ステッピングモータ
２ ステータ
３ ロータ
４ 端子
５ フロントプレート
６ エンドプレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】