JP3957300B2 - ステッピングモータ - Google Patents
ステッピングモータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3957300B2 JP3957300B2 JP2003297993A JP2003297993A JP3957300B2 JP 3957300 B2 JP3957300 B2 JP 3957300B2 JP 2003297993 A JP2003297993 A JP 2003297993A JP 2003297993 A JP2003297993 A JP 2003297993A JP 3957300 B2 JP3957300 B2 JP 3957300B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yoke
- body part
- bobbin
- pole teeth
- magnet wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
- H02K15/0435—Wound windings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
- H01F41/06—Coil winding
- H01F41/082—Devices for guiding or positioning the winding material on the former
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F5/00—Coils
- H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/18—Windings for salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/145—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having an annular armature coil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
従来のステッピングモータは、ロータ10と、例えば2組のステータアセンブリ20,30からなるステータとを、備えている。
ステータアセンブリ20は、対向するヨーク部材21及びヨーク部材22を備え、該ヨーク部材21とヨーク部材22との間で、マグネットワイヤ23が巻回されたボビン24を挟持している。
ステッピングモータの小型化を実現するために、ロータ10の小径化が行われてきたが、モータの角度分解能の関係からロータ10の小径化に限界が来ている。また、モータの特性の1つであるトルクも微少となり、トルクの点からみても限界に来ている。
複数の極歯を形成した軟磁性体からなる第1のヨークと複数の極歯を形成した軟磁性体からなる第2のヨークと巻線が巻回されたボビンとを備えたステータと、
外周に複数の磁極が形成された円筒状のマグネットの中心に回転軸が固定され、前記第1のヨークの極歯および前記第2のヨークの極歯に対向して前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、からなるステッピングモータにおいて、
前記ボビンは、中央胴部と、該中央胴部に共軸の第1の胴部及び第2の胴部とを備え、
前記中央胴部の一端と前記第1の胴部の一端とは第1の支持部にて連結され、前記中央胴部の他端と前記第2の胴部の一端とは第2の支持部にて連結され、
前記第1の胴部の内径と前記第2の胴部の内径は、それぞれ前記中央胴部の内径より大きく形成されると共に、前記第1の胴部の外径と前記第2の胴部の外径は、それぞれ前記中央胴部の外径より大きく形成され、
前記第1の胴部の外周面と前記中央胴部の外周面と第2の胴部の外周面とにそれぞれ巻線が巻回され、
前記第1の胴部の内周面の軸方向の長さは前記第1のヨークの極歯の長さよりも長く、前記第2の胴部の内周面の軸方向の長さは前記第2のヨークの極歯の長さよりも長く形成されて、前記第1の胴部の内側に前記第1のヨークの極歯が配設され、前記第2の胴部の内側に前記第2のヨークの極歯が配設され、
前記第2のヨークの外端部は、前記第1のヨーク側に折り曲げられ、前記第1のヨークと嵌合され、よって前記第1のヨーク及び前記第2のヨークが前記ボビンを挟持してなる、
ことを特徴とする。
なお、第1のヨークに形成された極歯は、ロータと第1の胴部の内周との間に収納され、第2のヨークに形成された極歯は、ロータと第2の胴部の内周との間に収納されるので、ボビンの中央胴部の内径が小さくなっても、ロータの外径には影響を与えずに済み、モータ特性を犠牲にしなくてもよい。ロータと第1の胴部の内周及び第2の胴部の内周との間に収納された極歯と、ロータの磁極との間に発生する力により、モータが回転する。
なお、前記第1のヨークと前記第2のヨークと前記ボビンとを含むステータアセンブリを複数備えてもよい。
このようなボビンを用いることにより、必要な励磁力を確保するとともに、外径が小さいモータが得られる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るステッピングモータの要部を示す断面図である。図2は、ボビンの形状を説明するための断面図である。
ロータ40は、円柱状をなし、その中心には回転軸41が固定されている。ロータ40の外周面には、着磁された永久磁石の磁極42が複数個取付けられている。
ステータアセンブリ60は、互いに対向する第1のヨーク61及び第2のヨーク62を備えている。
(1)例えば、鍔53fの内側面と鍔53gの内側面との間隔をW2、凹部53hの軸方向の幅をW1とし、マグネットワイヤ54の素線径をd1とし、インシュレータ55の厚みを無視し、マグネットワイヤ54を整列巻すると仮定したときの、ボビン53に巻けるマグネットワイヤ54の条長は、次のようになる。
凹部53hに巻かれるマグネットワイヤ54の層数M1は、(D4−D2)/2/d1を計算して小数点以下を切り捨てることにより、求められる。
よって、凹部53hに巻回されるマグネットワイヤ54の条長L1は、次の数1で求められる。
(数1)
L1=N1*(D2+1*d)π+N1*(D2+2d)π+…
…+N1*(D2+M1*d)π
=N1*M1*π*(D2+(M1+1)*d/2)
これにより、胴部53b、胴部53c及び凹部53hの上側のマグネットワイヤ54の巻回数T2は、N2*M2となる。
(数2)
L2=N2*(D4+1*d)π+N2*(D4+2d)π+…
…+N2*(D4+M2*d)π
=N2*M2*π*(D4+(M2+1)*d/2)
ここで、数式2で求められるマグネットワイヤ54の条長L2は、凹部53hが無い従来のボビンに巻回されるマグネットワイヤ54の条長と同じであり、ボビン53に巻回されるマグネットワイヤ54の条長は、概略(L1+L2)となる。則ち、巻回数T1の分だけ余分にマグネットワイヤ54が巻回され、励磁力を高めることが可能になる。
図3は、本発明の第2の実施形態に係るボビンの形状を示す断面図である。
前記第1の実施形態のボビン53では、支持部53d,53eが、中央胴部53aから垂直に立って胴部53b,53cと中央胴部53aとを連結していた。そのため、中央胴部53aと胴部53b,53cとの間に段差ができていた。
このようなボビン53では、同じ一周を巻回するのに、中央胴部53aと胴部53b,53cとでは、マグネットワイヤ54の必要長が異なる。そのため、例えば鍔53f側から鍔53gへ向けて巻回する位置をずらしながらマグネットワイヤ54を巻回する際に、マグネットワイヤ54の繰り出し量と巻取量のアンバランスが生じ、マグネットワイヤ54のたるみやテンション変動が発生しやすく、巻不良等の不具合が生じることが想定される。
ボビン81は、円筒状の中央胴部81aと、中央胴部81aに共軸の円筒状をなす第1の胴部81b及び第2の胴部81cとを、備えている。中央胴部81aの一端と、胴部81bの一端とは、支持部81dによって連結されている。支持部81dは、中央胴部81aと胴部81bを、外径上の段差が生じないように滑らかに連結している。
図4は、本発明の第3の実施形態に係るボビンの巻回方法を示す説明図である。
本実施形態では、ボビン53に対して巻不良等の発生を抑制するマグネットワイヤ巻回方法を説明する。
マグネットワイヤ54の巻回される位置が、中央胴部53aの他端になったことをセンサが検知したときには、トラバースロール92の移動方向を反転させる。これにより、マグネットワイヤ54が巻回される位置が、中央胴部53aの他端側から一端側へ移動する。
例えば、2相駆動型のステッピングモータ以外の単相駆動型ステッピングモータ或いは多相駆動型ステッピングモータに適応してもよい。
41 回転軸
42 磁極
50,60 ステータアセンブリ
51,61 第1のヨーク
52,62 第2のヨーク
51a,52a,61a,62a 極歯
53,81 ボビン
53a,81a 中央胴部
53b,81b 第1の胴部
53c,81c 第2の胴部
53d,81d 第1の支持部
53e,81e 第2の支持部
53f,53g,81f,81g 鍔
53h 凹部
54 マグネットワイヤ
Claims (3)
- 複数の極歯を形成した軟磁性体からなる第1のヨークと複数の極歯を形成した軟磁性体からなる第2のヨークと巻線が巻回されたボビンとを備えたステータと、
外周に複数の磁極が形成された円筒状のマグネットの中心に回転軸が固定され、前記第1のヨークの極歯および前記第2のヨークの極歯に対向して前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、からなるステッピングモータにおいて、
前記ボビンは、中央胴部と、該中央胴部に共軸の第1の胴部及び第2の胴部とを備え、
前記中央胴部の一端と前記第1の胴部の一端とは第1の支持部にて連結され、前記中央胴部の他端と前記第2の胴部の一端とは第2の支持部にて連結され、
前記第1の胴部の内径と前記第2の胴部の内径は、それぞれ前記中央胴部の内径より大きく形成されると共に、前記第1の胴部の外径と前記第2の胴部の外径は、それぞれ前記中央胴部の外径より大きく形成され、
前記第1の胴部の外周面と前記中央胴部の外周面と第2の胴部の外周面とにそれぞれ巻線が巻回され、
前記第1の胴部の内周面の軸方向の長さは前記第1のヨークの極歯の長さよりも長く、前記第2の胴部の内周面の軸方向の長さは前記第2のヨークの極歯の長さよりも長く形成されて、前記第1の胴部の内側に前記第1のヨークの極歯が配設され、前記第2の胴部の内側に前記第2のヨークの極歯が配設され、
前記第2のヨークの外端部は前記第1のヨーク側に折り曲げられ、前記第1のヨークと嵌合され、よって前記第1のヨーク及び前記第2のヨークが前記ボビンを挟持してなることを特徴とするステッピングモータ。 - 前記第1の胴部と前記中央胴部を連結する前記第1の支持部と、前記第2の胴部と前記中央胴部を連結する前記第2の支持部は、それぞれ前記中央胴部の外周面に対して直角に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。
- 前記第1の胴部と前記中央胴部を連結する前記第1の支持部と、前記第2の胴部と前記中央胴部を連結する前記第2の支持部は、それぞれ前記中央胴部の外周面に対して傾斜し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。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003297993A JP3957300B2 (ja) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | ステッピングモータ |
US10/920,488 US7132774B2 (en) | 2003-08-21 | 2004-08-18 | Bobbin, motor, and method of winding magnet wire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003297993A JP3957300B2 (ja) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | ステッピングモータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005073344A JP2005073344A (ja) | 2005-03-17 |
JP3957300B2 true JP3957300B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=34191196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003297993A Expired - Fee Related JP3957300B2 (ja) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | ステッピングモータ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7132774B2 (ja) |
JP (1) | JP3957300B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007073623A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Kobe Steel Ltd | 超電導コイル製造用巻枠および超電導ソレノイド巻コイル |
EP1833062B1 (en) * | 2006-03-06 | 2008-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | A method for winding a coil, a winding form, and a coil |
JP5252782B2 (ja) * | 2006-04-25 | 2013-07-31 | ヤマハモーターパワープロダクツ株式会社 | エンジン式発電機 |
JP5172225B2 (ja) * | 2007-06-21 | 2013-03-27 | ミネベア株式会社 | Pm型ステッピングモータ |
US20090021093A1 (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Taco, Inc. | Electric Motors |
TW200929282A (en) * | 2007-12-18 | 2009-07-01 | Sunonwealth Electr Mach Ind Co | Winding structure for motor |
WO2011057168A2 (en) | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Electric Gorilla Llc | Dynamoelectric devices |
US8416039B2 (en) * | 2010-04-26 | 2013-04-09 | Remy Technologies Llc | Solenoid with reverse turn spool hub projection |
CA2802466A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-17 | Regal Beloit America, Inc. | Electric motor |
CN106165272B (zh) * | 2014-03-28 | 2018-09-14 | 富士机械制造株式会社 | 直线电动机的散热构造 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3176932A (en) * | 1963-06-26 | 1965-04-06 | Joseph J Kovaleski | Spool for wire |
US3215905A (en) * | 1963-12-16 | 1965-11-02 | Otto N Bloom | Three piece bobbin of dielectric material for electric coils |
US3717315A (en) * | 1970-12-02 | 1973-02-20 | Wyrepak Ind Inc | Take-apart spool for wire and the like |
US4602751A (en) * | 1985-07-15 | 1986-07-29 | Essex Group, Inc. | Wire spool with end flange having a wire protecting groove |
JPH07123686A (ja) | 1993-10-25 | 1995-05-12 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Pm形小径ステッピングモータ |
JP2002191150A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | モータ |
US20020167243A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-14 | Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. | Stator bobbins for axial winding |
-
2003
- 2003-08-21 JP JP2003297993A patent/JP3957300B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-08-18 US US10/920,488 patent/US7132774B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7132774B2 (en) | 2006-11-07 |
US20050040725A1 (en) | 2005-02-24 |
JP2005073344A (ja) | 2005-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5479008B2 (ja) | ブラシレスモータ | |
JP3957300B2 (ja) | ステッピングモータ | |
TWI414130B (zh) | Single-phase brushless motor | |
KR100631190B1 (ko) | 클로-폴을 갖는 pm형 스테핑모터 | |
JP5877035B2 (ja) | 平角線の巻線構造 | |
US10439453B2 (en) | Stator | |
JP2006333657A (ja) | モータ | |
JP2007259543A (ja) | モータ | |
US5969453A (en) | Motor | |
EP1445851B1 (en) | Motor | |
JPH0750975B2 (ja) | コアレスアマチュアコイルの製造方法及び該コイルを用いたブラシレス・コアレスモータ | |
JP7451993B2 (ja) | インシュレータ及びモータ | |
JP2003276971A (ja) | 巻上機 | |
JP2005045944A (ja) | ボビン及びモータ | |
JP3289687B2 (ja) | ステッピングモータ | |
JP2007244084A (ja) | 回転電機 | |
JP6824014B2 (ja) | 巻線装置 | |
JP2009183058A (ja) | ステータコアの固定方法、及びブラシレスモータ | |
CN101847924B (zh) | 空心步进电机和轴支撑结构 | |
JP2007124828A (ja) | 回転電機 | |
JP5285328B2 (ja) | アーマチャ及びモータ | |
JP5080053B2 (ja) | 軸方向空隙型電動機 | |
JP7030140B2 (ja) | 回転電機、固定子 | |
JP2574137Y2 (ja) | ブラシレスモータ | |
WO2021199469A1 (ja) | 巻線機、およびコイルの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050511 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070330 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070501 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070507 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140518 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |