JPH0255564A - ステッピングモータ - Google Patents

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、カメツの鎮ｔ１？１などの円ｉｌ′ｌｉ状部
相あるいは円弧断面形状の部ヰ」の内部に収納するのに
好適な略円弧形状を成し、例えばカメラの電磁絞り駆動
装置の動力源として用いるのに適したステッピングモー
タに関する。

〔従来技術〕

従来、この種のステッピングモータとして、実開昭６０
−１４．１６８２号に記載されているような略コの字形
の固定子と４極に着磁された永久磁石より構成されるも
のや、特開昭６３−２４２３０号に記載されているよう
な固定子を３次元的に配設したものが提案さｎ、ている
。

〔発明か解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記実開昭６０−１４１６８２号に記載
の従来構造においては、回転子１回転中の停止位置が最
大８ケ所であり、例えばカメラの絞りに使用するような
場合に細い制御を行おうとすると、商い減速比が必要と
なり、減速部のハックラッシュにより高い絞り口径精度
を得ることが困難であった。

一力、前記特開昭６３−２４２３０号に記載の従来構造
においては、固定子が３次元的に配置されるので、高い
絞り口径精度をｉＭるためには、組立て工程に固定子の
位置決め調整］−程を設りる必要が生じたり、固定子の
位置決めを行う部品に３次元的な高い精度が要求さγし
るごとになり、コスト商になるという問題があった。

また、固定子が３次元的な形状°（あるために固定子に
積Ｎ鋼板を使用することができず、通電の立上がり時に
ステータ中に大きな渦電流が流れ、電流の立上がりがな
まるために自起動周波数を十分に上げることができない
という問題もあった。

さらに、回転子の永久磁石が固定子中に形成する磁場の
交番によっ°ζ生じる渦電流により、最大応答周波数が
上がらないという問題もあった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決でき、コン
パクトな構造で固定子の位置決めを容易にしかも高精度
で行うことができ、高精度なステップ角を低コストで実
現しうるステッピングモータを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、回転軸と、該回転軸に固着されかつ回転軸方
向に２極に着磁された永久磁石と、該永久磁石の回転軸
方向の第１の端面において該永久磁石と磁気的に結合さ
れるように前記回転軸を中心に固着された磁性体から成
りかつ外周部に複数対の周期的凹凸を有する第１の回転
子磁極と、前記承久磁石の回転軸方向の第２の端面にお
いて該永久磁石と磁気的に結合されるように前記回転軸
を中心に固着された磁性体から成りかつ外周部に複数対
の周期的凹凸を有する第２の回転子磁極と、から成る回
転子と；それぞれが、周期的凹凸を有する第１：および
第２の回転子対向部と第１および第２の伸長部とを有す
る略コの字形の磁性体から成り、前記第１の伸長部に固
定子巻線を巻装して構成さγ１．た第１および第２の固
定子と；第１の軸受部と前記各固定子の位置決め手段を
有する地板と；第２の軸受部を有する軸受部材と：を備
えて成り、２次元的形状の固定子を用いて回転子の１回
転当たりの停止数を増大させうるよう構成したステッピ
ングモータにより、−Ｆ記目的を達成しうるものごある
。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明によるステッピングモータの−・実施例
の分解斜視図であり、第２し１は第１図のステッピング
モータの組立時の要部を示す正面図である。

第１図および第２図におい°Ｃ，■は回転子を、２は第
１の固定子を、３は第１の電機子コイルを、４は第２の
固定子を、５は第２の電機子コイルを、６は回転子１の
回転軸の一端を軸支する第１の軸受部を有しかつ前記第
１および第２の固定子を位置決めする支柱を有する地板
を、７は回転子ｌの回転軸の他端を軸支する第２の軸受
部を有しかつ前記地板によって位置決めされる軸受部材
を、８はフレキシブルプリント配線基板を、それぞれ示
す。

第３図は第１図および第２図中の回転子の側面図であり
、第４図は第３図中の線ＩＶ　−［Ｖに沿った断面図で
ある。

ｉｊＪ記回転子ｌは、回転軸［ｄと、軸方向に２極に盾
磁さγ１．た円′節状の永久磁；（Ｊｌｂと、該永久磁
石ｔｂの両端面のそれぞれに磁気的に結合された第１８
よひ第２の回転子磁極１．、ｌ、１０とで構成され°Ｃ
いる。

前記永久磁石１　ｂは例えはサマリウムコバルトで作ら
、Ｔ′１７る。

また、前記第１および第２の回転子磁極１ａ、ｌらは、
それぞれ、例えはケイ素鋼板を積層した略円筒形状の部
材で構成さボ１１、その外周部の均等位置には」２対（
１つの凸部のｙ１＋度か機械角で１５度）の凹凸が形成
さ４′１．でいろ。

前記永久磁石ｌ　ｂは、前記回転軸１ｄか中心軸となる
よ一′）該同転軸に接着等で固着さで）、ている。

前記第１′、Ｆ３よひ第２の回転子磁極１ａ、１Ｃは、
前記永久磁石１ｂの両端面１ｇ、１ｈがそれぞれに磁気
的に結合され、かつ回転軸１ｄか中心軸となるように該
回転軸■ｄおよび前記永久磁石１ｂに接不等で画情され
ている。

また、第１およＯ・第２の回転子磁極１ａ、ｉｃは、そ
れらの外周部に形成さη、た周期的凹凸の位相がＨ二い
に電気角で１８０度すｎ、るように位置決め固定さて１
．ている。

第１図才沁東び第２図におい′Ｃ１第１の固定子２は、
例えは、ケイ素鋼板を積層し−こ作られ、略コの字形状
をなしている。

この第１の固定子２には、前記地板６の位置決め用の支
柱と嵌合して該第１の固定子２を位置決めするため、所
定の径の第１および第２の孔２ｅ、２ｆが形成されてい
る。

また、前記第１の固定子２の第１および第２０）伸長部
２ａ、２ｂの先端部のそγ１．〈−れには、地板６の支
柱により位置決めされた状態で前記回転子１の回転子磁
極１ａ、ＩＣと所定の空隙をもって対向する第１′およ
び第２の回転子対向部２ｃ、２（ｊが設けられ、これら
の回転子対向部２Ｃ８２ｄにはＭｉ＋記回転回転子磁極
１ａ（、の外周部の周期的凹凸と同一・ピンチの周期的
凹凸か形成され、第１の回転子対向部２ｃの周期的凹凸
と第２の回転子対向部２ｄの周期的凹凸は互いに電気角
で１８０度の位相差を有している。

さらに、第１の伸長部２ａには、電機子巻線３が４５公
さ１１（いる。

この電機子巻線３はホビン３ａに巻線３ｂを施し、該巻
線の巻き始めおよび巻終わりは前記ホビン３ａに設けた
孔に圧入された接続端子３（５，３ｄと′電気的に結合
さ２′Ｌ゛ζいる。

第２の固定子４も、例えばケイ素鋼板を積層して作られ
、略コの字形状をなしている。

この第２の固定子４には、前記地板６の位置決め用の支
柱と嵌合して該第２の固定子４を位置決めするため、所
定の径の第３および第４の孔４ｅ、Ｂが形成されている
。

また、この第２の固定子４の第１および第２０）伸長部
４ａ、４ｂの先端部のそれぞれには、地板６の支柱によ
り位置決めさ羽７た状態で前記回転子１の回転子磁極１
ａ、１ｃと所定の空隙をおいて対向する第３才りよひ第
４の回転子対向部４ｃ、４ｄが設りられている。

ごで１．らの回転子対向部４（１，４ｄには、前記回転
子磁極１ａ、１ｃの外周部の周期的凹凸と同一ピンチの
周期的凹凸が形成され、第３の回転子対向部４ｃの周期
的凹凸と第４の回転子一対向部４（１の周期的凹凸とは
互いに電気角で１８０度の位相差を有している。

さらに、地板６の支柱により位置決めされた状態におい
て、前記回転子対向部４（１，４ｄに設りられた周期的
凹凸は、前記第１の固定子２の第１矛夕よひ第２の回転
子対向部２ｃ、２ｄに設けられた周期的凹凸とは電気角
で９０度の位相差を有している。

この第２の固定子４の第１の伸長部４ａには電機子巻線
５が巻装されている。

この電機子巻線５はホビン５ａに巻線５ｂを施し、該巻
線の巻き始めおよび巻終わりは前記ホビン５ａに設けた
孔に圧入された接続端子５ｃ、５ｄと電気的に結合され
ている。

前記地板６は、例えばプラスチックで作られ、第１〜第
４の支柱６ｂ〜６ｅと第］〜第３のリブ６ｆ〜６ｈと軸
受部６ａとを有する。

第１および第２の支柱６ｂ、６（２は、第１の固定子２
に設けた第１および第２の位置決め孔２ｅ、２ｆと嵌合
し、第１の固定子２を、該固定子２の回転子対向部２ｃ
、２ｄが所定の位相に位置し、回転子（と所定の空隙を
もって対向する回転軸１ｄに垂直な方向の姿勢に位置決
めする。

また、第１の固定子２は、地板６上に設げら眉。

た第１矛りよび第２のリブ６ｆ、６ｇとの当接によって
回転軸方向に位置決めされる。

第３および第４の支柱６ｄ、６ｅは、第２の固可子４に
設げた第１および第２の位置決め孔４ｅ、４ｒと嵌合し
、第２の固定子４を、該固定子４の回転子対向部４Ｃ２
４（１の周期的凹凸が前記第１の固定子２の回転子対向
部２ｃ、２ｄの周期的凹凸と電気角で９０度の位相差を
なし、回転子対向部４ｃ、４ｄが回転子ｌと所定の空隙
をもって対向するよう回転軸１ｄと垂直な方向の姿勢に
位置決めする。

また、第２の固定−（−４は、地板６上に設りた第１：
８よひ第３のリブ６Ｉ、６ｈとの当接によって回転−軸
方向に位置決めされる。

前記地板６の軸受部６ａば回転子１の第１の突出部（軸
部）Ｉｄを回転自在に軸支する。

回転子１の第２の突出部（軸部）１ｆは、軸受部材７の
軸受部７ａにより回転ｌ４に軸支される。

軸受部材７に設けられた第１および第２の位置決め孔７
１〕、７（、は地板６の第２　；＋：；よび第３の支柱
６Ｃ１６ｄとそれぞれ１１へ合し、軸受部材７は軸受部
７ａが地板６の軸受部６ａと同軸となるように回転軸と
垂直な姿勢に位置決めされる。

前記軸受部材７は、第１および第２の固定子２．４との
当接により、ご羽、ら第１および第２の固定子２．４を
介して地板６に対して回転軸方向に位置決めされる。

第１および第２の固定子２．４並ひに軸受部材７ば、地
板６の第１〜第４の支柱６１１〜６ｅの先端部を熱カシ
メ等で抜４Ｊ止め加工するごとにより固定される。

前記フレギシブルプリント基板８は、第１および第２の
電機子コイル３．５そｎ、それの第１および第２の接続
端子３ｃ、３ｄ、５（ユ、５ｄと小回示のドライブ回路
とを電気的に接続する。

不図示のドライブ回路は周知のステッピングモータのド
ライブ回路であり、詳細な説明は省略する。

第５図は本発明によるステッピングモータの動作を説明
するための模式図であり、辺土、第５し１を参照して本
発明によるステッピングモータを１．２相励磁ご駆動す
る場合の動きを説明する。

第５図の（Ａ）、　　（Ｄ）、　　（Ｅ）、　　（Ｈ）
においてステッピングモータの各部に付した参照番号は
、第１図の全体図の場合と同じであり、対応する番号は
そｎ、ぞれ同一部分を指Ｊ。

第５図のステッピングモータの回転子１および固定子２
．４の周期的凹凸は１周期で機械角の３０度に相当する
。

第５図の（Ａ）は第１の固定子２の第１の回転子対回部
２ｃにＳ極が励磁されるように第１電機子巻線３に通電
を行った状態を示す。

この第５図の（Ａ）の状態においては、回転子１は第１
の回転磁石１ａの凸部と、第Ｉの固定子２の第１の回転
子対向部２Ｃの凸部の間に作用Ｊる吸引力と、第２の回
転子磁極ＩＣの凸部と第１の固定子の第２の回転子対向
部２ｄの凸部との間に作用する吸引力により、それぞれ
の凸部が対向する位置に停止している。

そごで、第１の巻線３の通電を維持したまま、第２の固
定子４の第１の回転子対回部４ＣにＳ極が励磁されるよ
うに第２の電機子巻線５に通電を行うと、第２の固定子
４の第１の回転子対向部４Ｃの凸部と第１の回転子磁極
１ａの凸部間および第２の固定子４の第２の回転子対向
部４ｄの凸部と第２の回転子磁極ＩＣの凸部との間に作
用する吸引力により、回転子１は第５図の（１３）に示
す位置すなわち、第１の固定子２と回転子間に作用する
力と第２の固定子４と回転子１間に作用する力が釣り合
う位置まで回転し第５図の（Ｂ）の状態になる。

この時の回転子１の回転角度は電気角で４５度であり、
機械角では３．７５度である。

次に、第２の電機子コイル５の通電を継続したまま第１
の電機子−ｌイル３の通電を停止すると、第１の回転子
θ（極１ａの凸部と第２の固定子４の第１の回転ｒ対向
部４（７の凸部との間、並びに第２の回’ｌｉｊ　−（
Ｍｌ磁極（、の凸部と第２の固定子４の第２の回’ｌυ
、了苅向部４ｄの凸部との間に作用Ｊる各吸引力によっ
′（、回転子ｌは第５図の（Ｃ）に示す位置まで回転す
る。

以ド、同様に第１および第２の電機子コイル３．５・＼
の通電を切り換えることにより、回転子ｌは第５図の（
Ｉ））〜（Ｈ）に示ずように回転を継続しハ　９　ｆｉ
ミステップ１回転子る。

また、無通電状態に８いて、回転子１はデイテンｌ−１
−ルクによる安定した付活°を１回転当たり４８ケ所有
する。

第６図は不発明によるスう一ノピンクモータの別の実施
例の第２図に対応する要部正面し１である。

第２図にボした実施例の回転ｒ１は１２対の周期的凹凸
を有していたが、本実施例の回転子ｌは６対の周囲的凹
凸を自し′Ｃいる。

不発明Ｃによるステッピングモータでは、回転子■およ
び固定子２．４に設番ノた周期的凹凸の数を変えるごと
により、回転（−１（７）　ｉ回転当たりのステップ数
を自由に変えることができる。

第６図の実施例では、回転４−■の周期的凹凸を６対に
減ら−Ｊとともに、固定子２．４の回転子対向部２Ｃ１
２ｄ、４（１，４，（］に設りら孔る凸部は機械角で３
０度の開角を有していイ）。

第６図の実施例は、第１図〜第５図の実施例とは、回転
子磁極１ａ、１ｃ：ｒ；よび各固定−１″−２，４の回
転１対向部２ｃ、２ｄ、４ｃ、４ｄに設りた周期的凹凸
のビソヂのみ相違してａ′？す、第６図の実施例に２夕
いては、回転子−１は４８ステツプで１回転し、デイテ
ント［・ルクによる安定な停止点は２４ケ所になる。

１回転当たりのスう一ツブ数か多く必要ない場合は、第
６図の実施例のように周期的凹凸の数を減らずことによ
り、周期的凹凸の形状を大きくするごとが可能であり、
形状を大きくＪるごとにより必要な加工精度を低−１・
（ラフに）させるごとがごき、゛コスト低減を図ること
がごきる。

また、加工精度か同じでトルク特性に余裕がある場合は
、モータの大きさを小さくすることができる。

逆に、１回転当たりのステップ数か多く必要な場合は、
回転ｒ磁極１ａ、ＩＣ並ひに各固定子２．４の回転子対
向部２０．２（１，４（：、４　（］に設りる周期的凹
凸を細かくするごとにより、１回転当たりのスう一ツブ
数か多いモータを容易に実現することかできる。

以上説明した各実施例によγしば、次のような作用、効
果が得られた。

（１）固定子２．４を略コの字形とし２次元的に配置し
たことにより、略円弧状のコンパクトな外形のステッピ
ングモータでありながら、固定子２．４の位置決めを容
易にしかも高精度で行うことができ、そのため、■ステ
ップ当たりの回転子１の回転角が高精度であるステッピ
ングモータを低コストで生産するごとが可能になった。

（１１）固定子２．４を禎ｊ−鋼板で作るのが容易ごあ
るため、渦流１００）影響を受ｉＪにくり、高い自起動
周波数と高い最大応答周波数を有するステッピングモー
タを得るごとができた。

（ｉｉｉ　）必要に応じて固定子２．４並びに回転子１
の周期的凹凸の数を増加することにより、極めて細い［
ステップ当たりの回転角を得ることかでき、したがって
、負荷を精密に駆動しうるステッピングモータを容易に
製造しうるというきわめて優γ１．た効果が得られた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明のスラーソビン
クモータによれは、回転軸と、該回転軸に固着さγ１．
かつ回転軸方向に２極にイ１磁された永久磁石と、該永
久磁石の回転軸方向の第１の端面において該永久磁石と
磁気的に結合さ眉、るように前記回転軸を中心に固着さ
れた磁性体から成りかつ外周部に複数対の周期的凹凸を
有する第１の回転子磁極と、前記永久磁石の回転軸方向
の第２の端面において該永久磁石と磁気的に結合される
ように前記回転軸を中心に固着されたθり性体から成り
かつ外周部に複数対の周期的凹凸を有する第２の回転子
磁極と、から成る回転子と；それぞれが、周期的凹凸を
有する第１および第２の回転子対向部と第１および第２
の伸長部とを有する略コの字形の磁性体から成り、前記
第１の伸長部に固定子巻線を巻装して構成さｎ、た第１
：および第２の固定子と；第１の軸受部と前記各固定子
の位置決め手段を有する地板と；第２の軸受部を有する
軸受部材とを備えて成る構成にしたので、コンパクトな
構造で組立て精度を容易に商めることができ、しかも高
精度で細かいステップ角を有するステッピングモータで
も低コストで生産することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステッピングモータの一実施例の
分解斜視図、第２図は第１図のステッピングモータの組
立時の要部正面図、第３図は第１図中の回転子の側面図
、第４図は第３図中の線■−ＩＶに沿った断面図、第５
図は第１図のステッピングモータの動作を示す模式図、
第６図は本発明によるステッピングモータの別の実施例
の要部正ａ、ｉｃ〜−−−回転子磁極、 Ｉ　ｄ　、　１　ｆ−、、−−−−−回転軸、２ａ、２
ｂ、　４　ａ、　４ｂ 、　２Ｃ，２（１、４ｃ、４ｄ （固定子）、３．５−−−−−−電 池板、６Ａ−−−軸受部、６ 支柱、７−−−−−−軸受部材、７ａ 面図である。 １−−−−−回転子、１ ｌｂ−−−一−−−−−−水久磁石、 ２．４−−−−−−−−−固定子、 伸長部（固定子） 回転子対向部 帷子巻線、６ ｂ〜６ｅ 軸受部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸と、該回転軸に固着されかつ回転軸方向に
   ２極に着磁された永久磁石と、該永久磁石の回転軸方向
   の第１の端面において該永久磁石と磁気的に結合される
   ように前記回転軸を中心に固着された磁性体から成りか
   つ外周部に複数対の周期的凹凸を有する第１の回転子磁
   極と、前記永久磁石の回転軸方向の第２の端面において
   該永久磁石と磁気的に結合されるように前記回転軸を中
   心に固着された磁性体から成りかつ外周部に複数対の周
   期的凹凸を有する第２の回転子磁極と、から成る回転子
   と；それぞれが、周期的凹凸を有する第１および第２の
   回転子対向部と第１および第２の伸長部とを有する略コ
   の字形の磁性体から成り、前記第１の伸長部に固定子巻
   線を巻装して構成された第１およひ第２の固定子と；第
   １の軸受部と前記各固定子の位置決め手段を有する地板
   と；第２の軸受部を有する軸受部材と；を備えているこ
   とを特徴とするステッピングモータ。
2. （２）前記回転子の第１および第２の回転子磁極の周期
   的凹凸が互いに電気角で１８０度の位相差を有すること
   を特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
3. （３）前記第１および第２の固定子それぞれの前記第１
   および第２の回転子対向部に設けられた周期的凹凸が互
   いに電気角で１８０度の位相差を有することを特徴とす
   る請求項１記載のステッピングモータ。
4. （４）第１の固定子の回転子対向部に設けられた周期的
   凹凸と第２の固定子の回転子対向部に設けられた周期的
   凹凸が互いに電気角で９０度の位相差を有することを特
   徴とする請求項１記載のステッピングモータ。