JP2010226923A - Air core stepping motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空芯ステッピングモータに関し、特には、２相構造のステッピングモータにおいて、２個のマグネットの着磁部の位相差を適切に設定できる空芯ステッピングモータに関する。 The present invention relates to an air-core stepping motor, and more particularly to an air-core stepping motor that can appropriately set the phase difference between magnetized portions of two magnets in a two-phase stepping motor.
２相構造のステッピングモータにおいては、軸方向に延びる同じ直線上に着磁されたマグネットに対し、Ａ相ステータとＢ相ステータとが、電気角の位相が９０°ずれるように配置されている。 In a stepping motor having a two-phase structure, the A-phase stator and the B-phase stator are arranged so that the electrical angle phase is shifted by 90 ° with respect to the magnet magnetized on the same straight line extending in the axial direction.
空芯型のステッピングモータにおいては、マグネットは円筒状であり、Ａ相ステータ及びＢ相ステータの各々に対して、クローポールと同じピッチで着磁された１個のマグネットが準備される。そして、２個のマグネットは各々円筒状のスリーブ（バックヨーク）に固定され、さらに、このスリーブを軸方向に並べて固定されて使用される。この際、マグネットの各々は、着磁部が軸方向に延びる同じ軸上となるように配置されて固定される。 In the air-core type stepping motor, the magnet is cylindrical, and one magnet magnetized at the same pitch as the claw pole is prepared for each of the A-phase stator and the B-phase stator. Each of the two magnets is fixed to a cylindrical sleeve (back yoke), and further, the sleeves are arranged and fixed in the axial direction. At this time, each of the magnets is arranged and fixed so that the magnetized portions are on the same axis extending in the axial direction.
しかしながら、各部品の寸法精度やマグネットの着磁角度の精度、磁気回路上のパワーバランスにより、位相角度が９０°に対してずれる場合がある。ズレ角度を管理するには、部品寸法や着磁の精度を向上させたり、パワーバランスがとれるような構造とする必要がある。 However, the phase angle may deviate from 90 ° depending on the dimensional accuracy of each component, the accuracy of the magnetized angle of the magnet, and the power balance on the magnetic circuit. In order to manage the misalignment angle, it is necessary to improve the dimensions of components and the accuracy of magnetization, and to have a structure that can balance power.
例えば、２相励磁において、１回転あたり６００ステップ（０．６°制御）が求められるような高分解能が必要な場合、前述のような部品寸法や着磁精度の向上のみでは調整に限度がある。 For example, in high-resolution that requires 600 steps (0.6 ° control) per rotation in two-phase excitation, there is a limit to adjustment only by improving the component dimensions and magnetization accuracy as described above. .
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、高分解能が要求される空芯ステッピングモータにおいて、各相に対するマグネットの着磁部の位相差を精密に調整できるモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a motor capable of precisely adjusting a phase difference of a magnetized portion of a magnet with respect to each phase in an air-core stepping motor that requires high resolution. With the goal.
本発明の空芯ステッピングモータは、 軸方向に配置された、ヨーク及びコイルを含むＡ相ステータとＢ相ステータとからなる筒状のステータと、 円筒状のマグネットを含む筒状のロータと、 前記ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、を備える空芯ステッピングモータであって、 前記ロータが、 前記各相ステータの各々に対向して配置される円筒状のマグネットと、 各マグネットの反ステータ側に接続された、互いに嵌合し合う円筒状のＡスリーブ及びＢスリーブと、からなり、 該スリーブの各々に、両者の嵌合相対角度を表示・調整できるパターンが形成されていることを特徴とする。 An air-core stepping motor according to the present invention includes a cylindrical stator including an A-phase stator and a B-phase stator including a yoke and a coil arranged in an axial direction, a cylindrical rotor including a cylindrical magnet, An air-core stepping motor comprising: a rotor that rotatably supports the stator; a cylindrical magnet disposed opposite to each of the phase stators; and each magnet A cylindrical A sleeve and a B sleeve which are connected to each other on the side opposite to the stator and are fitted to each other, and each of the sleeves is formed with a pattern capable of displaying and adjusting the fitting relative angle between them. It is characterized by that.
モータの逆起電圧の位相差が所望の値（例えば９０°）からずれていた場合、位相差が所望の値となるように一方のスリーブを相対的に回転させる必要がある。本発明によれば、この際に、ズレ量に応じた相対角度にパターンを合わせることにより、スリーブを必要な相対角度分だけ回転させることができる。したがって、位相のズレの調整を効率的に行うことができる。 When the phase difference of the counter electromotive voltage of the motor is deviated from a desired value (for example, 90 °), it is necessary to relatively rotate one sleeve so that the phase difference becomes a desired value. According to the present invention, at this time, the sleeve can be rotated by a necessary relative angle by adjusting the pattern to the relative angle corresponding to the amount of deviation. Therefore, the phase shift can be adjusted efficiently.
本発明においては、 前記パターンは、 前記スリーブの内の一方に形成された、円周上に並ぶ複数のマークからなる第１のパターンと、 他方のスリーブに形成された、円周上に並ぶとともに、第１のパターンとはピッチの異なる複数のマークからなる第２のパターンと、により形成されており、 前記第１のパターンと第２のパターンとはバーニアの機能を備えていることが好ましい。 In the present invention, the pattern is formed on one of the sleeves, the first pattern including a plurality of marks arranged on the circumference, and on the other sleeve, arranged on the circumference. The first pattern is formed by a second pattern composed of a plurality of marks having different pitches, and the first pattern and the second pattern preferably have a vernier function.
高分解能が要求される場合、マグネットの１個の着磁幅の円周方向の長さは非常に短くなる。したがって、一方のスリーブを相対回転させてモータの逆起電圧の位相のズレを調整するには、回転量（回転角度）を微妙に調整する必要がある。そこで、バーニアの機能を備えたパターンとすることにより、微調整が可能になる。 When high resolution is required, the circumferential length of one magnetized width of the magnet becomes very short. Therefore, in order to adjust the phase shift of the counter electromotive voltage of the motor by relatively rotating one sleeve, it is necessary to finely adjust the rotation amount (rotation angle). Therefore, fine adjustment is possible by using a pattern having a vernier function.
さらに、本発明においては、 前記第１のパターン及び第２のパターンのマークが、円周上に配置された孔であって、前記両マークの一対の孔のみが重なってピンが挿入可能な孔であることとすれば、各マークの円周方向位置が合うかどうかを確認しやすくなる。また、位置が合った場合に、重なった孔にピンを差せば、両スリーブを位置ずれなく固定できる。なお、位置調整が完了した状態で両スリーブの間を溶接や接着により固定する。 Further, in the present invention, the marks of the first pattern and the second pattern are holes arranged on a circumference, and only a pair of holes of the both marks overlap so that a pin can be inserted. If it is, it will become easy to confirm whether the circumferential direction position of each mark is suitable. In addition, when the positions are correct, both sleeves can be fixed without displacement by inserting a pin into the overlapping hole. In addition, between the sleeves is fixed by welding or bonding in a state where the position adjustment is completed.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各相ステータの各々に対向して配置される円筒状のマグネットの内周側に接続された、互いに嵌合し合うスリーブの各々に、両者の嵌合相対角度を表示・調整できるパターンを形成した。モータの逆起電圧の位相差が所望の値（例えば９０°）からずれていた場合、位相差が所望の値となるように一方のスリーブを相対的に回転させる必要がある。この際に、ズレ量に応じた相対角度にパターンを合わせることにより、スリーブを必要な相対角度分だけ回転させることができるので、精密な位相のズレを効率的に調整できる。 As is clear from the above description, according to the present invention, each of the sleeves that are connected to each other on the inner peripheral side of the cylindrical magnet disposed to face each of the phase stators and that fits each other, The pattern which can display and adjust the fitting relative angle of both was formed. When the phase difference of the counter electromotive voltage of the motor is deviated from a desired value (for example, 90 °), it is necessary to relatively rotate one sleeve so that the phase difference becomes a desired value. At this time, the sleeve can be rotated by a necessary relative angle by adjusting the pattern to a relative angle corresponding to the amount of deviation, so that precise phase deviation can be adjusted efficiently.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図２を参照して、空芯ステッピングモータの構造の一例を説明する。
空芯ステッピングモータ１は、筒状のステータ１０と、同ステータ１０の内周に配置された筒状のロータ２０と、同ロータをステータに対して回転可能に支持するベアリング３０を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an example of the structure of an air core stepping motor will be described with reference to FIG.
The air-
ステータ１０は、軸方向に並んだＡ相ステータ１０ＡとＢ相ステータ１０Ｂを有し、これらはハウジング１５に収容されている。各相ステータは、２個のクローポール型磁極片１１と、コイル１２とを有する。磁極片１１は、平らなリング部と、リング部の内周縁から回転軸方向に延びる複数の三角形状の極歯と、を有する。
The
２個の磁極片１１は、極歯が向かい合って交互に、かつ、非接触でかみ合うように配置されており、２個の磁極片の間に、コイル収容凹部が形成される。そして、これらの磁極片は、ボビン１３によって一体に固定されている。ボビン１３は、樹脂を、各相ステータのコイル収容凹部の外面を覆うとともに極歯の間に充填するように成形したものである。ボビン１３で覆われた各コイル収容凹部には、銅線が巻き回されてコイル１２が形成されている。各コイル１２は、ボビン１３によって各磁極片１１から絶縁されている。
The two
ハウジング１５は円筒形の部材で、内周面の中央付近に、内側に張り出す隔壁部１６が形成されている。各相ステータ１０Ａ、１０Ｂは、磁極片１１の極歯が１／２ピッチだけ円周方向にずれるように配置されて、この隔壁部１６を挟んで軸方向に並んで収容されている。
The
次に、図１及び図２を参照してロータの構造を説明する。
ロータ２０は、Ａ相ステータ１０Ａ及びＢ相ステータ１０Ｂの外周面に対向して配置されたリング状のマグネット２１と、両マグネット２１の外周面が固定される薄肉円筒状のスリーブ２２と、を有する。
ロータ２０はステータ１０の内周に配置され、両端で、ベアリング６０によりハウジング１５に回転可能に配置されている。
Next, the structure of the rotor will be described with reference to FIGS.
The
The
図１（Ｂ）に示すように、スリーブ２２は、軸方向に２分割される一対のスリーブ片Ａ２３とスリーブ片Ｂ２４からなる。スリーブ片Ａ２３及びスリーブ片Ｂ２４の向かい合う端部には、各々外周嵌合部２３ａと内周嵌合部２４ａが形成されている。各スリーブ片２３、２４は、この嵌合部２３ａ、２４ａが嵌合し合って軸方向に並び、例えば接着により固定される。
As shown in FIG. 1B, the
ところで、ロータの外周面に中心角度が１．２°で着磁部が形成された場合、ロータの半径をｒとすると、１個の着磁部の円周方向長さは、（π・ｒ／１８０）×１．２°となる。ロータの半径ｒによっては、着磁部の円周方向長さは非常に短くなる。さらに、この長さを検出するために、この長さの数倍程度以上の精度が必要になる。すなわち、両スリーブ片を相対的に回転させる場合に、回転量（回転角度）の非常に微妙な調整が必要となる。 By the way, when the magnetized portion is formed at the center angle of 1.2 ° on the outer peripheral surface of the rotor, and the radius of the rotor is r, the circumferential length of one magnetized portion is (π · r /180)×1.2°. Depending on the radius r of the rotor, the circumferential length of the magnetized portion becomes very short. Furthermore, in order to detect this length, the accuracy of several times or more of this length is required. That is, when both sleeve pieces are rotated relatively, a very delicate adjustment of the rotation amount (rotation angle) is required.
そこで、このステッピングモータの、スリーブ片Ａ２３の外周嵌合部２３ａ及びスリーブ片Ｂ２４の内周嵌合部２４ａには、両スリーブの嵌合相対角度を表示・調整できるパターン３０が形成されている。このパターン３０は、スリーブ片Ａ２３の外周嵌合部２３ａに形成された、円周方向に並ぶ複数の孔からなる第１のパターン４０と、スリーブ片Ｂ２４の内周嵌合部２４ａに形成された、円周方向に並ぶ複数の孔からなる第２のパターン５０からなる。第１及び第２のパターン４０、５０の各孔は、図１（Ｃ）に示すように、一対の孔のみが重なるように形成されており、重なった状態においてピンが挿通可能となっている。
なお、スリーブ片Ａ２３の外周嵌合部２３ａに形成されている切り欠き２３ｂは、両スリーブ片を固定する際の接着剤溜りである。
Therefore, in this stepping motor, a
In addition, the
第１のパターン４０と第２のパターン５０とは、バーニアの機能を持つように設定されている。バーニアの機能を持たせることにより、回転量（回転角度）を微妙に調整できる。
The
図３は、バーニアの機能を説明する図である。
つまり、外周嵌合部２３ａに形成された第１のパターン４０は、バーニアの主尺となるパターンであり、孔４０−０〜４０−ｎが等間隔で形成されている。そして、内周嵌合部２４ａに形成された第２のパターン５０は、バーニアの副尺となるパターンであり、第１のパターン４０の（ｎ−１）の目盛りをｎ等分した孔５０−０〜５０−ｎが形成されている。主尺の孔の間隔をＤ、副尺の孔の間隔をｄとすると、
ｄ＝｛（ｎ−１）／ｎ｝・Ｄ
となる。ｎ＝１０の場合、
ｄ＝０．９Ｄ
となる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the function of the vernier.
That is, the
d = {(n−1) / n} · D
It becomes. If n = 10,
d = 0.9D
It becomes.
次に、このロータのスリーブ片の相対嵌合角度を調整する方法の一例を説明する。
図４は、スリーブ片の相対嵌合角度を調整する方法を示すフローチャートである。
まず、Ｓ１において、着磁装置によってマグネット２１を着磁する。着磁後、２個のマグネット２１を各々円筒状のスリーブ片２３、２４に固定し、さらに、このスリーブ片２３、２４を軸方向に並べて一時的に固定する。この際、マグネット２１の各々は同軸上に配置される。そして、Ｓ２において、モータの逆起電圧の実際の位相差を測定する。
Next, an example of a method for adjusting the relative fitting angle of the sleeve pieces of the rotor will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a method of adjusting the relative fitting angle of the sleeve pieces.
First, in S1, the
測定の結果、Ｓ３において、位相差が所望の値（９０°）であるかどうかを判定し、位相差が９０°であれば、Ｓ４に進んで、両スリーブ片２３、２４を接着又は溶接により固定する。しかし、前述のように、各部品の寸法精度やマグネットの着磁角度の精度、磁気回路上のパワーバランスにより、位相角度が９０°から少しズレている場合がある。そこで、Ｓ３において、位相差が９０°からずれていれば、ズレ量に応じた相対嵌合角度を求め、Ｓ７において、パターン３０を用いて必要な角度だけスリーブ片Ｂ２４を相対回転させる。回転後、両スリーブ片２３、２４の嵌合部２３ａ、２４ａの孔は重なっているので、両嵌合部の所定の孔の円周方向位置が一致したかどうかを確認しやすい。その後、Ｓ２に戻って、モータの逆起電圧の位相差を測定する。そして、Ｓ３において位相差が９０°であるかどうかを判定し、９０°であれば、Ｓ４に進んで両パターン４０、５０の孔にピンを挿入し、接着又は溶接により両スリーブ片２３、２４を固定する。この際、ピンを挿入して固定することにより、両スリーブ片２３、２４を位置ずれなく固定できる。
As a result of the measurement, in S3, it is determined whether or not the phase difference is a desired value (90 °). If the phase difference is 90 °, the process proceeds to S4, and both
１ 空芯ステッピングモータ
１０ ステータ １１ 磁極片
１２ コイル １３ ボビン
１５ ハウジング １６ 隔壁部
２０ ロータ ２１ マグネット
２２ スリーブ ２３、２４ スリーブ片
３０ パターン
４０ 第１のパターン ５０ 第２のパターン
６０ ベアリング
DESCRIPTION OF
Claims (3)
円筒状のマグネットを含む筒状のロータと、
前記ロータを前記ステータに対して回転可能に支持する手段と、
を備える空芯ステッピングモータであって、
前記ロータが、
前記各相ステータの各々に対向して配置される円筒状のマグネットと、
各マグネットの反ステータ側に接続された、互いに嵌合し合う円筒状のＡスリーブ及びＢスリーブと、からなり、
該スリーブの各々に、両者の嵌合相対角度を表示・調整できるパターンが形成されていることを特徴とする空芯ステッピングモータ。 A cylindrical stator composed of an A-phase stator and a B-phase stator including a yoke and a coil disposed in an axial direction;
A cylindrical rotor including a cylindrical magnet;
Means for rotatably supporting the rotor relative to the stator;
An air core stepping motor comprising:
The rotor is
A cylindrical magnet disposed to face each of the phase stators;
It consists of a cylindrical A sleeve and a B sleeve that are connected to the opposite side of each magnet and that fit together,
An air core stepping motor, wherein each sleeve is formed with a pattern capable of displaying and adjusting a relative angle between the two.
前記スリーブの内の一方に形成された、円周上に並ぶ複数のマークからなる第１のパターンと、
他方のスリーブに形成された、円周上に並ぶとともに、第１のパターンとはピッチの異なる複数のマークからなる第２のパターンと、
により形成されており、
前記第１のパターンと第２のパターンとはバーニアの機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の空芯ステッピングモータ。 The pattern is
A first pattern comprising a plurality of marks arranged on one circumference formed on one of the sleeves;
A second pattern formed of a plurality of marks formed on the other sleeve and arranged on the circumference and having a different pitch from the first pattern;
Formed by
The air core stepping motor according to claim 1, wherein the first pattern and the second pattern have a vernier function.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009074028A JP2010226923A (en) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Air core stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009074028A JP2010226923A (en) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Air core stepping motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010226923A true JP2010226923A (en) | 2010-10-07 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2009074028A Pending JP2010226923A (en) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Air core stepping motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010226923A (en) |
-
2009
- 2009-03-25 JP JP2009074028A patent/JP2010226923A/en active Pending
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