JPH01283049A

JPH01283049A - パルスモータ

Info

Publication number: JPH01283049A
Application number: JP63111473A
Authority: JP
Inventors: Ko Kikuchi; 菊地　曠; Jiro Tanuma; 田沼　二郎; Tadashi Kasai; 笠井　忠; Masayuki Ishikawa; 石川　匡幸
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-11-14
Also published as: EP0341867A1; US4990806A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、プリンタ等において多用されているパルスモ
ータに関する。

（従来の技術）例えば、プリンタにおいて、印字ヘッドを走査させ、あ
るいはプラテンローラを回転駆動等するために制御性の
良い、パルスモータ（ステッピングモータ）が広く使用
されている。

第２図に、ロータに永久磁石を使用した従来のパルスモ
ータの分解斜視図を示す。

このモータのロータ１は、その外周面を円周方向に分割
着磁した永久磁石から成り、その中心部にはロータ軸２
が図示しないカラーにより固定されている。又、このロ
ータｌを取り囲むように、一対の駆動コイル３及び４が
設けられており、これらの駆動コイル３，４の間に挟ま
るように内ヨーク５と６とが配置されている。そして、
モ−夕全体を取り囲むように、外ヨーク７と８が設けら
れ、上下面にフランジ９と取付は板１１とが設けられて
いる。フランジ９には、ロータ１のロータ軸２を受は入
れて支持する軸受１０が設けられている。尚、図示して
いないが、取付は板１１にも同様の軸受が設けられてい
る。

上記２つの内ヨーク５，６は、環状の磁性体板から構成
されており、その内周部に、それぞれｎ　／　４個の磁
極１２がロータ１のロータ軸２と平行な方向に折り曲げ
られて配列されている。尚、図では内ヨーク５の磁極１
２が上方に折り曲げられているところが示されているが
、内ヨーク６の磁極１２は下方に折り曲げられている。

そして、内ヨーク５の磁極１２と内ヨーク６の磁極１２
とは、互いに位相が９０度ずれた状態で配列されている
。尚、上記の数ｎは、ロータ１の１回転当たりのステッ
プ数を示している。

又、同様の形状の同様の数の磁極が、外ヨーク７の下面
と外ヨーク８の上面にも設けられている。尚、外ヨーク
７に設けられた図示しない磁極は、内ヨーク５の磁極１
２と　１８０度位相がずれるように対向配置されており
、外ヨーク８の磁極１３は、内ヨーク６の図示しない磁
極とやはり同様に１８０度位相がずれるよう対向配置さ
れている。又、駆、動コイル３及び４は、それぞれボビ
ン１３あるいは１５に、コイル１４あるいは１６を巻回
した構成のものである。

尚、上記外ヨーク７とフランジ９及び、外ヨーク８と取
付は板１１とは、互いにスポット溶接等により固定され
ており、ロータ１の外周を囲むように内ヨーク５，６及
び駆動コイル３．４を重ね、これらを外ヨーク７及び８
で包囲してはめ合わせることによってモータの組み立て
が完了する。

以上の構成のパルスモータは、駆動コイル３゜４に互い
に位相のずれた所定の交番電流が供給されると、ロータ
１がその周期で回転する。このとき、駆動コイル３によ
り発生する磁束は、内ヨーク５の磁極１２を通り内ヨー
ク５の中心から放射方向に外側に回り、外ヨーク７の外
周面からその上面を通って軸受１０方向に向かい、外ヨ
ーク７の下面に設けた図示しない磁極を通って空隙を経
てロータ１に入る。そして、更に、空隙を通って再び内
ヨーク５の磁極１２に戻る。駆動コイル４についても、
内ヨーク６及び外ヨーク８によって同様の磁路が形成さ
れる。

そして、ロータ１は、この磁路が常により短くなる方向
に回転駆動力を付与される。実際に、駆動コイル３及び
４に、互いに９０度位相のずれた交番電流を連続的に流
すことによって、交番電流１周期当たり４ステツプの割
り合いの連続的な回転力を得てロータ１が回転する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、近年、プリンタ等の小型化、低価格化、及び
高性能化の要求が高まるにつれ、これに使用されるパル
スモータも小型化、低価格化が要求されている。しかも
性能的には、高トルク、かつ、高速回転が可能なことが
要求される。

そこで、従来、例えばロータ１にフェライト磁石を使用
していたものを、希土類磁石とすることによってその磁
性性能を向上させ、モータ自身の外形を大きくすること
なくトルクの向上等を図っている。しかしながら、これ
ではロータに永久磁石を使用した、いわゆるＰＭ型パル
スモータの特徴である低価格性を失うことになる。

又、モータの駆動コイルに流れる電流を使用定格いっば
いまで引き上げることによっても、そのトルクの向上を
図ることができる。ところが、その場合、パルスモータ
自体あるいは駆動回路の発熱の問題が生じる。その対策
としては、パルスモータあるいはその駆動回路に、冷却
効率を高めるため、ヒートシンクや冷却ファン等を取り
付けるようにしている。しかし、それではやはりコスト
が上昇し、又、モータや周辺回路の大型化を招いてしま
うという問題も生じる。そこで従来、限られた外形で最
大限の出力を得るために、コイル定数や駆動電流といっ
た諸々のパラメータを変更し、最適条件を得るようにし
ていたが、これにもやはり限界があった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、特にヨー
クの発熱を防止して駆動効率を向上させたパルスモータ
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明のパルスモータは、ロータと、このロータを回転
駆動するために所定の駆動電流により励磁される駆動コ
イルと、この駆動コイルの発生する磁束を所定の磁路に
導くヨークとを有し、このヨークには、前記駆動コイル
の発生する磁束により誘導される渦電流の流路を制限す
る貫通孔を設けたことを特徴とするものである。

（作用）以上のパルスモータは、そのヨークに適当な貫通孔を設
けることによって、駆動コイルが発生する磁束により誘
導される渦電流を流れ難くしている。例えば、最も発熱
の原因となる方向に流れる渦電流の流路な遮断するよう
なスリットを設けてやれば、発熱を大幅に抑制すること
ができる。

又、ヨークに幾つかの貫通孔を適当に配列して設けるこ
とによって、渦電流の流路の実質的な電気抵抗を増加さ
せ、渦電流を減少させることもできる。これによって、
渦電流を抑制し、ヨークの発熱を防止してモータの効率
の向上を図ることができる。

（実施例）以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明のパルスモータの実施例を示す分解斜
視図である。

このモータは、ロータ１と、これを取り囲む内ヨーク５
，６、駆動コイル３，４、外ヨーク７゜８及びフランジ
９と取付は板１１とから構成されている。そして、ロー
タ１及び駆動コイル３，４の構成は、第２図で既に説明
した従来のパルスモータと変わるところはない。

一方、本発明のパルスモータにおいては、内ヨーク５．
６及び外ヨーク７．８に、それぞれ放射方向に１本のス
リット２０が設けられている。

尚、フランジ９と取付は板１１にも同様のスリット２ｏ
が設けられている。このスリット２０が設けられた点を
除いては、内ヨーク５．６及び外ヨーク７．８等の構成
は、第２図に説明した従来のパルスモータと変わるとこ
ろがない。そこで、同一部分には同一符合を付し、その
重複説明は省略することにし、スリット２０の部分の具
体的な説明を進める。

第３図は、第１図に示したモータに使用される内ヨーク
５の実施例上面図である。

この内ヨーク５は、環状の磁性体板から成ることは既に
説明した通りであるが、その中心部にはロータｌを挿通
するための貫通孔１７が形成されている。磁極１２は図
のように、貫通孔１７の周囲に一定ピッチで所定間隔を
あけて配列されている。そして、この貫通孔１７から放
射状に、その外周まで達するスリット２０が設けられて
いる。

第１図に示した内ヨーク６についても全く同様の構成で
あり、更に外ヨーク７．８等についても全く同様のスリ
ットが設けられている。尚、このスリットは第３図に示
すように、モータ回転駆動のための磁路な形成するため
に必要な磁極１２を避けて、隣り合う磁極１２の間の適
当な隙間の部分に形成される。

各ヨークにこのようなスリット状の貫通孔を設けた理由
は、次の通りである。

第４図は、一般のヨーク５に発生する渦電流の作用の説
明図である。

例えば、このヨーク５には、その上方にちょうどこれと
同軸的に駆動コイル３が配置されている。そして、この
駆動コイル３には矢印３１の方向に励磁電流が供給され
ている。この励磁電流３１は、周期的に変化する交番電
流であって、ヨーク５を貫通する磁束はこの周期で変化
する。

その結果、ヨーク５には、主に矢印３２の方向に渦電流
が発生する。ヨーク５は、磁性体から形成され、通常、
ある程度の導電性を有しているから、この渦電流３２は
環状の流路を通って短絡されることになる。その結果、
比較的大きな電流が流れてヨーク５が発熱する。この他
にも小径のループで渦電流が発生し得るが、渦電流３２
に比べて無視できる程のものである。

一方、第３図に示したように、ヨーク５にその渦電流の
流路を遮断するようなスリット２０を設けてやれば、こ
れによる発熱を抑制することができる。パルスモータを
高速駆動する場合には、その駆動電流は高い周波数の交
番電流となる。渦電流損は、−ｉにその周波数の２乗に
比例するので、上記のような渦電流を抑止することによ
って、効果的に発熱防止と効率の改善を図ることができ
る。

第５図には、本発明のパルスモータと従来のパルスモー
タとの総合的なトルク特性の比較を行なったグラフを示
した。このグラフは、横軸にパルスモータの駆動パルス
数（単位はパルス数７秒）、縦軸に駆動トルク（単位は
ｇ−ｃｍ）を示したものである。図の実線に示したのが
、第１図に示した本発明のモータのトルク特性であり、
図の破線に示したのが、従来の第２図に示したようなパ
ルスモータのトルク特性である。

この図から明らかなように、低速領域では大きな差はな
いが、特に高速領域において、ヨークにスリットを設け
たほうがスリットを設けなかったものに比べて高トルク
を維持することが分る。

本発明は以上の実施例に限定されない。

第６図には、本発明のパルスモータに使用される内ヨー
クの変形例の上面図を示した。

この内ヨーク５には、今度は放射状に多数の長孔状の貫
通孔２１が設けられている。この貫通孔２１も、やはり
内ヨーク５の円周方向の渦電流に対し、その電気抵抗を
高めこれを制限する効果がある。

尚、この実施例の場合、第３図に示したものと比較する
と、円周方向の機械的強度が比較的高くなるという利点
がある。即ち、第３図に示したものは、内ヨーク５が十
分剛性の高いものでなければ、内ヨーク５にねじれ力等
が加わった場合にこれが変形する恐れがある。又、スリ
ット２０の幅が変化するような力を受けると、磁極１２
の位置が移動し、磁極１２とロータ１との空隙の精度が
低下してしまう恐れがある。

第６図に示した実施例の場合、そのような問題がなく、
強度が高い利点を有する。

第７図には、このような内ヨークを使用したパルスモー
タの変形例分解斜視図を示した。

ここで、この実施例においては、内ヨーク５゜６及び外
ヨーク７．８にのみ貫通孔２１を形成するようにしてい
る。即ち、フランジ９及び取付は板１１には、このよう
な貫通孔を設けていない。

これは、補強と、モータ内部にゴミ等が侵入するのを防
止することを目的とする構造である。

又、第８図には、内ヨークの他の変形例上面図を示した
。

この内ヨーク５の場合、第６図に示した長孔状の貫通孔
２１の変わりに、同様の方向に配列された多数の丸孔状
の貫通孔２２が設けられている。

このようにしても、やはり内ヨーク５の円周方向に流れ
ようとする渦電流の電気抵抗を高め、これを制限するこ
とができる。又、このように貫通孔を多数の丸孔状とし
た場合のほうが、長孔を設けた場合よりもよりヨークの
機械的強度を高く保持することができる。

尚、この他、例えば第３図に示したスリット状の貫通孔
２０のヨーク内周部あるいは外周部において、その一部
を連結した構成としてもよいし、又、スリット２ｏに絶
縁体等を挿入して接着し、この部分の・機械的強度を高
めるようにしても差し支えない。

（発明の効果）以上説明した本発明のパルスモータによれば、その駆動
コイルにより発生する磁束によってヨークに渦電流が誘
導された場合、それを効果的に抑制することができるの
で、渦電流損を低減し、モータの駆動効率を向上させる
効果がある。又、渦電流による発熱を防止することがで
き、外形を大きくすることなくより高速に大電流の駆動
を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパルスモータの実施例を示す分解斜視
図、第２図は従来のパルスモータの分解斜視図、第３図
は本発明のモータに使用する内ヨークの実施例上面図、
第４図はヨークに発生する渦電流の作用の説明図、第５
図は本発明のパルスモータの効果を示すトルク特性のグ
ラフ、第６図は本発明のモータの内ヨーク変形例の上面
図、第７図は本発明のパルスモータの変形例分解斜視図
、第８図は本発明のモータの内ヨークの他の変形例上面
図である。１・・・ロータ、２・・・ロータ軸、３．４・・・駆動コイル、５．６・・・内ヨーク、７．
８・・・外ヨーク、９・・・フランジ、１０・・・軸受
、１１・・・取付は板、２ｏ・・・スリット状の貫通孔
、２１・・・長孔状の貫通孔、２２・・・丸孔状の貫通
孔。特許出願人　沖電気工業株式会社、本発明のパルスモークの寅施例分解斜視母第１図従来のハ７レヌモー夕の旬★碌ψ見図第２囚オ発明のモーグ月内ヨークの実施渕Ｑ上面口第３図うｆ電”、、？＋＞作用説明図第４図内ヨークの変形ｆｌｌの上面図第６図内ヨークの、他っ変形例の上面図第８図未発明のパルスモータｆ）変形例分解斜役図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１、ロータと、このロータを回転駆動するために所定の駆動電流により
励磁される駆動コイルと、この駆動コイルの発生する磁束を所定の磁路に導くヨー
クとを有し、このヨークには、前記駆動コイルの発生する磁束により誘導される渦電流
の流路を制限する貫通孔を設けたことを特徴とするパル
スモータ。２、貫通孔は、前記渦電流の流路を遮断するスリットか
ら成ることを特徴とする請求項１記載のパルスモータ。３、貫通孔は、前記渦電流の流路を横切る方向に多数列
状に配列された丸孔から成ることを特徴とする請求項１
記載のパルスモータ。４、貫通孔は、前記渦電流の流路を横切る方向に長い長
孔から成ることを特徴とする請求項１記載のパルスモー
タ。