JPH03195343A - ステッピングモータの着磁器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ステッピングモータの着磁器に関するもので
ある。

（従来の技術） ＯＡ用、ＦＡ用の精密制御機器の駆動機構部のアクチュ
エータとして、小形・軽址である高出力密度（モータト
ルク／モータ重量）のモータの開発が要望されている。

一般的に、高トルクを発生するモータとして、誘導子を
有するステッピングモータがあげられる。

ステッピングモータは、空隙面に多数の歯（誘導子）を
有するためロータ位置による磁気抵抗の変化に伴って空
隙磁束密度が変化する。これにより、磁気エネルギが変
化して、１−ルクを生じる。

しかし、空隙長を狭くしたり磁気装荷・電気装荷を大き
くすると鉄心歯部の磁気飽和や、歯側面への磁束の漏れ
によりトルクはあまり増加せず、モータが大形化する欠
点がある。

そこで、この欠点を改善したものとして下記のステッピ
ングモータがある。

第４図、第５図および第６図は、本発明の対象となる高
トルク・高山カスチッピングモータを示したもので、モ
ータの構成としては、ステータ鉄心１の円周方向に複数
個のステータ極歯２を設け、各ステータ極歯２には多相
巻線３が巻回され、各ステータ極歯２の内周面に複数個
のステータ小歯４を設け、ステータ小歯４の溝に半径方
向に着磁された棒状永久磁石５が固着されたステータ６
と、ステータ小歯４に対向するロータ鉄心７の外周面に
複数個のロータ歯８を設け、軸方向に２分割され、互い
にロータ歯８を１／２歯ピツチすらし、分割部に軸方向
に着磁された円盤状永久磁石９を有し、ロータ歯８の溝
に半径方向に着磁された棒状永久磁石１０が固着された
ロータ１１から成り、」１記ステータの棒状永久磁石５
とロータの棒状永久磁石１０の極性は、円盤状永久磁石
９により発生する主磁束を打消す方向とすることにより
、高トルク・高出力となるようにしたステッピングモー
タである。なお、符号１２はロータ１１の回転軸を示す
。

ところで、」二記したモータの製作工程で、第７図に示
す軸方向着磁コイル１５を備えた従来の空心コイルの着
磁器１６を使用すると、永久磁石の着磁・取付は以下の
ようになる。

すなわち、第８図に示すように２ブロツクのロータ鉄心
７と無着磁の円盤状永久磁石９を回転軸１２に取り付け
た後、第７図の空心コイルの着磁器１６により円盤状永
久磁石９を軸方向に着磁する。

次に、棒状永久磁石５．ＪＯを単体で、空心コイルの着
磁器１６により厚み方向（モータ軸方向に直交する方向
）に着磁する。この磁化された棒状永久磁石５，１０を
、円盤状永久磁石９の磁束と反発する方向に磁化方向を
向けた状態で第９図に示すようにロータ歯８の溝部に１
本ずつ軸方向に押しながら挿入する。ロータ全体ではロ
ータ歯数の２倍の本数の棒状永久磁石１０を挿入するこ
とになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第４図、第５図および第６図に示すよう
に高トルクタイプのロータ歯数は、数十個から数百側と
なるため、ロータ歯８の溝に埋込まれた棒状永久磁石１
０の幅・厚みは、０．５〜２ｍとかなり薄く、しかも、
棒状永久磁石１０は着磁されているため、自身の磁気吸
引力によりロータ歯８にあたりその衝撃により破損し易
い。このように棒状永久磁石１０は、着磁・取付けの歩
留まりが悪く、ロータ全体では棒状永久磁石１０の個数
がロータ歯８の２倍の個数もあるため、量産が困難とな
っている。

また、ロータ１１の製作は、円盤状永久磁石９を着磁・
磁化した後、着磁・磁化された棒状永久磁石１０をロー
タ歯８の溝に挿入・固着する。しかし、円盤状永久磁石
９と棒状永久磁石１０の極性が反対であり、棒状永久磁
石１０をロータ歯８の溝に挿入時に反発力を受けるため
作業性が悪く、また磁石を破損することがある。さらに
、全組立後にロータ外径研磨を行うと、研磨した鉄粉が
磁化されているロータ表面に付着してモータ空隙間で詰
まり駆動できなくなる。

他の従来方法として第１０図に示すように半径方向着磁
コイル１７を巻回した着磁鉄心歯１８を備えた多極着磁
器１９があるが、上記したようにロータの極ピッチ（歯
ピッチ）は１〜４ｍとかなり短いため、このピッチ内で
着磁鉄心歯］８に着磁コイル１７を十分な着磁磁界を得
る巻数で巻くことは技術的に不可能である。

そこで、本発明は、ロータ鉄心の歯の溝に埋込まれた棒
状永久磁石とロータ鉄心間の主磁束界磁用の円盤状永久
磁石を一括着磁することにより、モータ製造が容易とな
る高トルク・高出力のステッピングモータの着磁器を提
供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、外周面に複数個のロータ歯を設け軸方向に２
分割されたブロック状のロータ鉄心を有し、ロータ歯を
互いにすらすと共に、ロータ歯の溝に半径方向に着磁さ
れた棒状永久磁石を固着し、ロータ鉄心の分割部に軸方
向に着磁された円盤状永久磁石を挟み込み、棒状永久磁
石の極性が円盤状永久磁石しこより発生する界磁主磁束
を反発する方向としたロータを有するステッピングモー
タの着磁器において、円盤状永久磁石を着磁する軸方向
着磁磁界を形成する第１のコイルと、棒状永久磁石を着
磁する半径方向着磁磁界を形成する２個の第２のコイル
を有し、この２個の第２のコイルを設ける着磁ヨークは
磁性材から形成され中心部を環状の非磁性体により磁気
的に２分割されて機械的に結合され、かつロータを組込
むことにより、各ブロックのロータ鉄心の外周面と円盤
状永久磁石に対向しない軸方向面を磁路断面とするよう
にヨークをロータ鉄心面に対向させ、独立して閉じた磁
気回路を形成し、分割され各着磁ヨークと各ブロックの
ロータ鉄心で作る磁束ループの回転方向が同一であり、
非磁性体の内周面に第１のコイルを設けるように構成し
たものである。

（作用） ２つの着磁ヨーク間は非磁性体で磁気的に絶縁されてお
り、軸方向における２つの着磁ヨークと各ブロックのロ
ータ鉄心で作る磁束ループの回転方向が同一であるから
各ブロックのロータ歯の溝にある棒状永久磁石を貫く半
径方向着磁磁束の向きは各ブロックのロータ鉄心で逆方
向となる。

従って、各ブロックのロータ鉄心の溝にある棒状永久磁
石の磁化方向も互いに逆の極性で着磁される。

また、非磁性体内周面に設けられ、円盤状永久磁石を磁
化するための第１のコイルは、非磁性体により磁路はオ
ープン状態となり、ロータを軸方向に貫く着磁磁界を形
成し、その方向は半径方向着磁磁界を形成する２個の第
２のコイルによりロータ鉄心内で形成される軸方向成分
と同方向とすることにより、円盤状永久磁石は棒状永久
磁石による磁束を反発する方向で軸方向に着磁される。

従って、本着磁器を用いれば、永久磁石を無着磁の状態
でロータ加工・組立てをおこなった後、半径方向着磁の
棒状永久磁石と軸方向着磁の円盤状永久磁石を一括して
着磁することができるのでモータ製作が容易となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図であり、第２
図は、第１図のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

第１図および第２図において、着磁器２０は、円盤状永
久磁石９を着磁するための軸方向着磁磁界を形成するコ
イル２１と、各ロータ鉄心７ａ、　７ｂのロータ歯８ａ
、８ｂの溝に埋込まれた棒状永久磁石１０ａ。

１、Ｏｂを着磁するための半径方向着磁磁界を形成する
２個のコイル２２ａ、　２２ｂと、着磁ヨークｚ３で構
成されている。ここで、着磁ヨーク２３は、磁性材から
形成され、中心部の非磁性リング２４により磁気的に２
分割されたヨーク２３ａ、　２３ｂを有し、これらを機
械的に結合している。また、着磁ヨーク２３は、ステッ
ピングモータのロータ１１を着磁器２０に組込むことに
より、１ブロツクのロータ鉄心７ａの円周方向鉄心面と
円盤状永久磁石９と対向しない軸方向鉄心面を、磁路断
面とするようにヨーク２３ａがロータ鉄心面に対して閉
じた磁気回路を形成し、磁束ループ２５ａを作り、同様
に他の１ブロツクのロータ鉄心７ｂに対しても閉じた磁
気回路を形成し、磁束ループ２５ｂを作るようになって
いる。さらに。

着磁ヨーク２３のヨーク２３ａ、　２３ｂとロータ鉄心
７ａ。

７ｂで作る磁束ループ２５ａ、　２５ｂは、回転方向が
同一であり、非磁性リング２４の内周面には円盤状永久
磁石９を着磁するための軸方向着磁コイル２１を設けて
いる。

なお、上記したヨーク２３ａ、　２３ｂは、それぞれコ
イル２２ａ、　２２ｂを取付けるために軸方向に分割で
きるように構成され、ヨーク２３ｂには、ロータ１１を
着磁器２０に組込むことができるようにするため、外側
部に蓋２６を設けている。

次に、以上のように構成された実施例の作用を説明する
。

２つのヨーク２３ａ、　２３ｂ間は非磁性リング２４で
磁気的に絶縁されているので、着磁ヨーク２３とロータ
鉄心７にて磁気的に独立した２つの磁気回路を形成し、
第１図に示す２つの磁束ループ２５ａ、　２５ｂを作る
。この磁束ループ２５ａ、　２５ｂは、回転方向が同一
であるから同図に示されるように２つのブロックのロー
タ歯８ａ、８ｂの溝にある棒状永久磁石１０ａ。

１０ｂを貫く半径方向着磁磁束の向きは逆方向となり、
２つのロータ鉄心７ａ、７ｂのロータ歯８ａ、８ｂのそ
れぞれの溝にある棒状永久磁石１０ａ、　１０ｂの磁化
方向も逆の関係で着磁される。

次に、非磁性リンク２４の内周面に設けられた円盤状永
久磁石９を磁化するための着磁コイル２１は、非磁性リ
ング２４で固定された空心コイルである。

従って、磁気回路は、オープン状態となり、ロータ１１
を軸方向に貫く着磁磁界を形成する。この着磁磁界方向
は、」１記した半径方向着磁磁界を形成する２個のコイ
ル２２ａ、　２２ｂによりロータ鉄心７ａ。

７ｂ内で形成される軸方向成分と同一方向とする。

これにより、円盤状永久磁石９は、棒状永久磁石］、Ｏ
ａ、　１．Ｏｂによる磁束を反発する方向で軸方向に着
磁される。第３図は、着磁器２０の中で着磁されるステ
ッピングモータのロータを示す。

従って、本着磁器を用いることにより、永久磁石を無着
磁の状態でロータ加工・組立てを行った後、半径方向着
磁の棒状永久磁石１０ａ、　１０ｂと軸方向着磁の円盤
状永久磁石９を一括して着磁することができるので、モ
ータ製作が容易となる。

なお、」１記した実施例は、円盤状永久磁石９をロータ
に設けた場合であるが、円盤状永久磁石をステータに設
けた場合も当然同様であり、ロータとステータの関係が
逆になるのみであり、本発明のロータの着磁器と同様に
してステータの着磁器を製作すれば、同様な効果が得ら
れる。また、ステッピングモータは、誘導子形電気機械
の−っであるので当然他の誘導子形電動機・発電機（リ
ニアモータも含む）の着磁器としても本発明を用いれば
同様な効果が得られる。

１１− 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、ロータに無着磁の
棒状永久磁石と円盤状永久磁石を取付けた状態で一括し
て着磁することができ、さらにはロータ組立・外周研磨
後に永久磁石の着磁を行うため、製造が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線に沿った横断面図、第３図は第１図に示
す着磁器の中で着磁される高トルクのステッピングモー
タのロータの斜視図、第４図は本発明の対象となる高ト
ルクのステッピングモータの縦断面図、第５図は第４図
のＡ−Ａ線に沿った横断面図、第６図（ａ）（ｂ）は第
４図の拡大断面図で、（ａ）は第４図のＸ−Ｘ線に沿っ
た断面図であり（ｂ）は第４図のＹ−Ｙ線に沿った断面
図、第７図は従来のステッピングモータの永久磁石の着
磁に用いた空心コイルの着磁器の縦断面図、第８図は従
来のステッピングモータの棒状永久磁石が取付けられて
いない状態のロータの斜視図、＋１ 第９図は第８図の状態のロータに溝に着磁した棒状永久
磁石を軸方向に沿って挿入している状態を示す説明図、
第１０図は従来の多極着磁器の着磁コイル部分の拡大図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周面に複数個のロータ歯を設け軸方向に２分割された
   ブロック状のロータ鉄心を有し、前記ロータ歯を互いに
   ずらすと共に、前記ロータ歯の溝に半径方向に着磁され
   た棒状永久磁石を固着し前記ロータ鉄心の分割部に軸方
   向に着磁された円盤状永久磁石を挟み込み、前記棒状永
   久磁石の極性が前記円盤状永久磁石により発生する界磁
   主磁束を反発する方向としたロータを有するステッピン
   グモータの着磁器において、前記円盤状永久磁石を着磁
   する軸方向着磁磁界を形成する第１のコイルと、前記棒
   状永久磁石を着磁する半径方向着磁磁界を形成する２個
   の第２のコイルを有し、この２個の第２のコイルを設け
   る着磁ヨークは磁性材から形成され中心部を環状の非磁
   性体により磁気的に２分割されて機械的に結合され、か
   つ前記ロータを組込むことにより、各ブロックの前記ロ
   ータ鉄心の外周面と前記円盤状永久磁石に対向しない軸
   方向面を磁路断面とするように前記ヨークを前記ロータ
   鉄心面に対向させ、独立して閉じた磁気回路を形成し、
   分割され各着磁ヨークと各ブロックの前記ロータ鉄心で
   作る磁束ループの回転方向が同一であり、前記非磁性体
   の内周面に前記第１のコイルを設けるように構成したこ
   とを特徴とするステッピングモータの着磁器。