JPH02197250A - 小型ステップモータ - Google Patents

小型ステップモータ

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JPH02197250A
JPH02197250A JP1017044A JP1704489A JPH02197250A JP H02197250 A JPH02197250 A JP H02197250A JP 1017044 A JP1017044 A JP 1017044A JP 1704489 A JP1704489 A JP 1704489A JP H02197250 A JPH02197250 A JP H02197250A
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rotor
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stators
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Yoshio Umetsu
梅津 美雄
Shigeru Tagami
茂 田上
Katsuto Niwa
丹羽 克仁
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Seikosha KK
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/12Motors 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
    • H02K37/14Motors 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
    • H02K37/16Motors 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 having horseshoe armature cores

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  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Electromechanical Clocks (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

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、正逆回転が可能な小型ステップモ〔従来の技
術〕 一般的にカメラ等の小型機器に組込まれるステップモー
タは電源に電池が使用されるため高効率で消費電流が少
なく、しかも小型なものが望まれる。また正逆回転可能
なステップモータは少なくとも2組のコイルとステータ
を必要とするため従来技術によるものは、ステータと鉄
芯が分離した構成や互いのステータを平面的に重ね合せ
る構成としていた。
このような小型ステップモータとしては例えば、回転自
在に配設され径方向に複数着磁された永久磁石からなる
ロータと、このロータに対向して配設された複数の磁極
部を有するステータと、このステータに巻回されたコイ
ルと、このコイルに通電させる励磁電流を制御する駆動
回路とを備えたものがある。駆動回路からの出力信号に
応じてコイルに正(+)および負(−)の励磁電流を通
電させると、ステータの先端には磁極部か形成されてロ
ータは回転する。
〔発明が解決□しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の小型ステップモータに
あっては、コイルに励磁電流を通電させ、ステータに磁
極部を生じさせることによってロタを回転させていた。
ところで、このようなステータまたはコイルからは漏れ
磁束が生じる。このために、ステータの磁極部の磁束が
低下して、磁極部とロータの磁極との磁気結合力および
反発力が小さくなり、ロータの回転力が低下していた・
=そこで、前記回転力を大きくするにはコイルに大きな
励磁電流を流す必要があり、消費電流が多くなることに
なる。したがって、小型ステップモータには大容量の電
池を組込まなければならず、前記小型ステップモータの
小型化、薄型化という要請に反するという課題があった
〔課題を解決するための手段〕
このような課題を解決するために、本発明にあっては、
回転自在に配設され径方向に複数着磁された永久磁石か
らなるロータと、前記ロータに対向して配設された複数
の磁極部を有するステータと、前記ステータに巻回され
たコイルと、前記コイルに通電させる励磁電流を制御す
る駆動回路とを備えた小型ステップモータにおいて、前
記ステータの近傍に漏れ磁束収束部材を配設し、ステー
タまたはコイルからの漏れ磁束を前記漏れ磁束収束部材
に収束させて前記ステータに通すような構成とするもの
である。
〔作 用〕
ステータの近傍に漏れ磁束収束部材を設けたので、ステ
ータまたはコイルから漏れた磁束は殆んどこの漏れ磁束
収束部材に収束されて、再びステータを通ることになる
。このように、漏れ磁束は収束されてステータを通るの
で、この磁極部の磁束は高くなり、磁極部とロータの磁
極との磁気結合力および反発力が大きくなって、ロータ
の回転力が増加する。すなわち、コイルに小さな励磁電
流を流すだけで今までのロータの回転力が得られ、消費
電流を低減することができる。
〔実施例〕
以下図面に従って本発明の実施例について説明する。第
1図から第4図は、本発明の小型ステップモータの一実
施例を示すものである。
まず第1図に示すように、径方向に4極着磁された永久
磁石(例えば、希土類磁石)から成るロータ1はロータ
軸2に一体的に固着されている。
上記ロータ軸2の一端は円板状の下板3の穴により、ま
た他の一端は上板(図示しないが第1図中手前側に位置
する)の穴により回転目・在に支持され、上記ロータ軸
2の一端は上記下板3の穴を貫通して先端に図示されな
い歯車列に上記ロータ1の回転を伝達するだめのロータ
カナ5(ビニオン)が固着されている。
6bは磁性材料(例えば、純鉄)からなるステータでU
字形状をなす様に1対の脚部を有し、その脚部の各端部
(先端部)には上記ロータ1の外周と対向する磁極部6
 a  、  6 a 2を有しており、■ この磁極部5 a  +  Oa 2はロータ1か第1
図に■ 示す位置にあるとき、この左側のNS極よりもそれぞれ
同図中下方に位装置している。また、このステータ6b
には同じ形状のステータ6cか線対称的に配設され、同
様に磁極部6a、[ia4はロ−タ1の右側のNS極よ
りもそれぞれ同図中下方に位置している。一方、2つの
ステータ6b。
6cはそれぞれが円弧状であって重なり合わないように
同一平面上に配設され、上記下板3に設けられたガイド
ピン3aにより位置決めされている。
このため、ステータ6b、6cは同一平面上で上記ステ
ータ6b、6cの磁極部6 a  、6 a 4が■ 互いに近接する形となっている。
ここで、一対の2′磁極部6a、6a2および6a  
、5a4間のロータ1の中心に対する角度をαとし、こ
の一対の2磁極部6a、6aおよび6a  、6a4の
隣接する一方の磁極部5 a  、[i a 4間のロ
ータ1の回転中心に対する■ 角度をβとする。これらの磁極部6 a  、  6 
a 25a、6a4はβく90°、180<2α+β〈
270°という関係を有するように配設されている。こ
のような関係を有するように配設された磁極部6a  
、6a  、6a  、6a4の一例として、β=45
°、α=90°としたものである。
円板状の下板3の周縁部であってステータ6b。
6Cの近傍には、磁性材料(例えば、純鉄やFe5t合
金等)からなる略板状の漏れ磁束収束部材11が設けら
れている。漏れ磁束収束部材11はステータ6b  6
cからの漏れ磁束を収束するためのものである。このた
め、この漏れ磁束収束部材11はステータ6bの基端側
(第1図中下端側)から磁極部6 a 2の先端側へか
けて延設され、さらに続いてステータ6Cの磁極部6 
a aの先端側から基端側(第1図中下端側)へかけて
延設されている。
一方、上記各ステータの磁極部6a、6a2゜5a、6
a4に磁界を発生させる2つのコイル7a、7bは後述
する駆動回路9に接続されていると共に、上記コイル7
a、7bはそれぞれコイル枠8に巻線され、上記ステー
タ6b、6cの脚部に挿入されている。
なお、第2図は上記コイル7a、7bに通電し、上記ス
テータの各磁極部5a  、6a2+  5aa6 a
 4に所定の磁界を発生させるための駆動回路9の出力
信号を示し、これはコイルの励磁電流の方向が正(+)
および負(−)の2方向でかつ常時2つのコイルに励磁
電流を流す公知のバイポーラ駆動の2相励磁力式の駆動
回路の出力信号である。
以上の構成において以下動作を説明する。
先ず、2つのコイル7a、7bが通電されない状態にお
いては、2つのステータの4つの磁極部6 a  + 
 6 a  、6 a  、  6 a 4とロータ1
の4つのNS極との磁気結合力および前述した様な位相
関係の構成により、ロータ1の1回転を4等分した角度
(90°)毎にバランスして停止する静的安定点が存在
する。
すなわち、ロータ1の4つの磁極に対して対向配設され
たステータ6b、6cのそれぞれ一対の磁極部6a  
、6a  、6a  、6a4はロータ1の4つの磁極
の磁力によってそれぞれ反対の磁極に磁化される。この
ため、ロータ1はこの1回転を4等分した角度(90°
)毎に静的安定点があるのである。
例えば第1図の様な関係にロータ1が停止しているもの
とする。この状態において、駆動回路9からのシンメト
リックな出力信号によりコイル7a、7bは通電されて
、第3図(a)の様にステータの磁極部6a  、6a
  +6a  、6a4に磁界が発生すると、ロータ1
は時計方向に8分の1回転(45°)して第3図(b)
の位置で停止する。
次にコイル7bの電流方向が反転して通電されると、コ
イル7b側のステータ6cの磁極が反転して第3図(C
)の様に磁極部5 a  、  5 a t、に磁界が
発生し、ロータ1は更に時計方向に8分の1回転して、
第3図(d)の位置で停止する。以下交互に反転電流が
2つのコイル7a、7bに通電される毎に2つのステー
タの一方の磁極が反転してロータ1は時計方向にステッ
プ的に回転を続ける。
一方第3図(d)の状態において、コイル7a7bの通
電により第3図(e)の様に磁極部6 a  、  6
 a 4に磁界を発生させると、ロータ1は反時計方向
に8分の1回転し第3図(f)の位置で停止する。次に
コイル7a側のステータ6bの磁極を反転すると更に反
時計方向に8分の1回転して停止するもので前述した時
計方向の回転動作と同様にコイル7a、7bに反転電流
が通電される毎に反時計方向に回転を続ける。従ってロ
ータ1の回転は駆動回路9の出力信号により正逆自在に
制御されこのロータ1の回転はロータ軸2の先端に固着
されたロータカナ5により図示されない歯車列に回転が
伝達されるものである。
ところで、下板3の周縁部であってステータ6b、6c
の近傍には、第4図の様に漏れ磁束収束部材11が設け
られていないとする。コイル7a、7bに励磁電流を通
電すると、ステータ6b、6cに磁束が通る。そうする
と、たとえば同図に示すようにステータ6bの基端側お
よび先端側にはそれぞれN極およびS極が生じ、ステー
タ6Cの基端側および先端側にはそれぞれS極およびN
極が生じる。ここで、ステータ6b、6cに対する磁気
絶縁物である空気は、その磁気抵抗が鉄のたかだか10
2〜104倍程度である。このため、磁束の一部がステ
ータE+b、6cを通らずに、同図に示すような漏れ磁
束が生じる。このように、ステータ6b  6cおよび
コイル7a。
7bから漏れ磁束が生じると、これらの磁極部5a  
、6a  、6a  、6a4の磁束は低下し、磁極部
6a  、6a  、6a  、6a4とロータの磁極
との磁気結合力および反発力が低下する。
しかし、第1図に示すようにステータ6b。
6Cの近傍に漏れ磁束収束部材11を設けたので、同図
に示すようにステータ6b、6cおよびコイル7a、7
bから漏れた磁束は殆んどこの漏れ磁束収束部材11に
収束されて、再びステータ6b。
6Cを通ることになる。このように、漏れ磁束は収束さ
れてステータ6b、6cを通るので、この磁極部6a 
 、6a  、6a  、6a4の磁束1、    2
    3 は高くなり、磁極部6a  、6a  、6a36 a
 4とロータの磁極との磁気結合力および反発力が大き
くなって、ロータ1の回転力が増加する。
すなわち、コイル7a、7bに小さな励磁電流を流すた
けで今までのロータ1の回転力が得られ、消費電流を低
減することができる。したがって、小型ステップモータ
には小容量の電池を組み込むことができ、この小型ステ
ップモータを一層小型化、薄型化することができる。
なお、上記実施例は最も効率のよい形態を示したもので
あるが、漏れ磁束収束部材をさらに延長すると、一方の
ステータとコイルのみを閉ループとする形状にすること
、ロータ近傍から双方のステータまたはコイルに亘って
形成することも本発明の技術範囲で実施できる。
また、上記下板3と上板を、摩擦摩耗特性や機械的強度
、長期的信頼性の優れたプラスチック材料(例えばポリ
アセタール系樹脂等)を用いて射出成形加工により形成
すれば、構成部品を大幅に削減できるだけでなく、組立
性も良く経済性に優れたステップモータの構成が可能と
なる。
〔発明の効果〕
以」二説明したように、本発明によれば、ステータの近
傍に漏れ磁束収束部材を配設し、ステータおよびコイル
からの漏れ磁束をこの漏れ磁束収束部材に収束してこの
ステータに通すようにしたので°、ステータの磁極部の
磁束は高くなり、この磁極部とロータの磁極との磁気結
合力および反発力が大きくなって、ロータの回転力が増
加する。すなわち、コイルに小さな励磁電流を流すだけ
で今までのロータの回転力が得られ、消費電流を低減す
ることができる。したがって、小型ステップモータには
小容量の電池を組み込むことができ、この小型ステップ
モータを一層小型化、薄型化することができる。
また、ん1れ磁束収束部材がロータ近傍で補極として作
用し、ロータの作動を円滑にする効果を生じることも注
目すべき効果である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すステップモータの平面
図、第2図は本発明のステップモータを駆動するための
駆動回路よりの出力信号の波形図、第3図は一実施例の
モータ動作図であり、第4図は漏れ磁束収束部材を配設
しない場合の小型ステップモータを示す平面図である。 1・・・・・・ロータ 2・・・・・・ロータ軸 3・・・・・・下 板 5・・・・・・ロータカナ(ピニオン)6 a  、6
 a  、6 a  、6 a i、・・・・・・磁極
部6b、6c・・・・・・ステータ 7a、7b・・・・・・コイル 8・・・・・・コイル枠 9・・・・・・駆動回路 11・・・・・・漏れ磁束収束部材 十 +

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回転自在に配設され径方向に複数着磁された永久磁石か
    らなるロータと、前記ロータに対向して配設された複数
    の磁極部を有するステータと、前記ステータに巻回され
    たコイルと、前記コイルに通電させる励磁電流を制御す
    る駆動回路とを備えた小型ステップモータにおいて、前
    記ステータの近傍に漏れ磁束収束部材を配設し、ステー
    タまたはコイルからの漏れ磁束を前記漏れ磁束収束部材
    に収束させて前記ステータに通すようにしたことを特徴
    とする小型ステップモータ。
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