JPH04109836A - ステッピングモーター - 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、ステッピングモーターの構造に関し、詳しく
は、極歯を有する内外のヨーク間にコイルを装着して形
成されたステーターユニットを、軸方向に２個配置した
構造のステッピングモーターに関する。

〔従来の技術〕

ステッピングモーターは、磁極を有するローターの周り
に、ヨークおよびコイルから成るステーターユニットを
軸方向に複数相（通常２相）配置して構成されている。

このステッピングモーターとして、磁極を有するロータ
ーの周りに、円周方向所定ピッチで形成された複数の極
歯を有する内ヨークおよび外ヨークとこれらのヨーク間
に装着されたコイルとから成るステーターユニットを、
軸方向に２個配置した構造のものが、広く使用されてい
る。

従来のこの種のステッピングモーターにおいては、各ス
テーターユニットの内外のヨークは、それらの極歯の円
周方向間隔が均一になるように構成されていた。

〔発明が解決しようとする技術的課題］しかし、このよ
うな従来のステッピングモーターの構造では、隣接する
他のステーターユニットからの磁気干渉の影響により、
各ステップ角ごとの変動トルク、すなわち、コギングト
ルクが大きくなり、等速回転の妨げになるという問題が
あった。

また、上記コギングトルクが大きいため、出力トルクの
変動が生し易いという問題もあった。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされ
たものであり、コギングトルクを減少させることにより
、等速回転を可能とし、かつ出力トルクの変動も無くし
得るステッピングモーターを提供することを目的とする
。

〔課題解決のための手段］ 本発明は、磁極を有するローターの周りに、円周方向所
定ピッチで形成された複数の極歯を有する内ヨークおよ
び外ヨークとこれらのヨーク間に装着されたコイルとか
ら成るステーターユニットを、軸方向に２個配置した構
造のステッピングモーターにおいて、いずれか一方のス
テーターユニットの外ヨークを、該外ヨークの各極歯が
内ヨクの各極歯間の中心位置より特定方向にズレるよう
に、非対称に組み付ける構成とすることにより、コギン
グトルクを減少させることができ、等速回転を可能とし
、かつ出力トルクの変動も無くし得るステッピングモー
ターを提供するものである。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明によるステッピングモーターの一実施例
を示す縦断面図である。

第２図において、モーターケース１０は一端開放のドラ
ム形状をした絞り部品から成り、該モーターケース１０
の壁端面の中心部には開口１１が形成され、該開口には
軸受１５が圧入等で固定されている。

また、該モーターケース１０の開放端面には、取り付は
板１２がカシメ１３等の固着手段によって固定され、該
取り付は板１２のモーター軸心部に形成された開口１４
には、もう一つの軸受１６が圧入等で固定されている。

前記取り付は板１２は、前記モーターケース１０の開放
端面を密閉する端板を兼ねている。

モーター軸１７は、前記２個の軸受１５．１６によって
、回転自在に軸支されている。

モーター軸１７のモーターケース１０内の位置にはロー
ター１８が圧入固定されており、該ローターエ８の外周
部には、円周方向所定ピッチでＮ、Ｓ極に着磁されたロ
ーターマグネット１９が形成されている。

モーターケース１０および取り付は板１２で形成された
モーター内部には、前記ローターマグネット１９と対面
する極歯を有する２個のステーターユニット５０．６０
が軸方向に並べて配置されている。

各ステーターユニット５０．６０は、極歯を有する内外
のヨーク間に励磁コイル２０．２１を収納した構造を有
し、モーターの励磁相を構成するものであり、したがっ
て、図示のモーターは、２つの励磁相を備えている。

励磁コイル２０および内外のヨーク２２．２３は第１相
のステーターユニット５０を構成し、励磁コイル２１お
よび内外のヨーク２４．２５は第２相のステーターユニ
ット６０を構成している。

そこで、図示の例では、第１相の外ヨーク２２はモータ
ーケース１０の端面に固定されており、第１相の内ヨー
ク２３および第２相の内ヨーク２４は背中合わせに接合
されており、第２相の外ヨーク２５は取り付けＦｉ１２
に固定されている。

こうして、第１の内外ヨーク２２．２３の内部に、ボビ
ン２６に巻回された第１の励磁コイル２０を装着するこ
とにより、第１相のステーターユニット５０が構成され
、また、第２の内外ヨーク２４．２５の内部に、ポビン
２７に巻回された第２の励磁コイル２１を装着すること
により、第２相のステーターユニット６０が構成されて
いる。

各ヨーク２２．２３．２４．２５のそれぞれには、前記
ローターマグネット１９と所定のギャップをもって対面
するように、円周方向所定ピッチで形成された複数の極
歯２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａが設けられている。

モーター軸１７の出力側突出部には、プーリー等の回転
力取り出し手段３０が固定されている。

前記ボビン２６．２７は、例えば、プラスチ。

り等の絶縁材で形成され、その一部２６Ａ、２７Ａはモ
ーターケース１０の側面に形成された切欠き３１から該
モーターケースの表面より若干外側まで突出しており、
該突出部には、各励磁コイル２０．２１の巻線端部が巻
き付けられるボビン端子（またはモータ一端子）２８．
２９が、埋め込みにより固着されている。

このボビン端子２８．２９は、ユニファイラー巻きの場
合はそれぞれ２本づつ設けられ、パイファイラー巻きの
場合は、例えば、３本づつ設けられる。

各励磁コイル２０．２１の巻線端部は、これらのボビン
端子２８．２９の根元部に巻き付けられ、半田付は等で
固着されている。

各ボビン端子２８．２９の先端部には、モーター制御部
と接続するための回路基板３５が半田付は等により電気
接続状態で固着されている。

第１図は前記各ヨーク２２〜２５の極歯２２Ａ〜２５Ａ
の配置を示す部分展開図である。

第１図において、各ヨーク２２〜２５には、定の円周ピ
ッチ（例えば、中心角で３０度）で複数（例えば、１２
個）の極歯２２Ａ〜２５Ａが形成されている。

モーター組み立て時には、第１相の内外のヨーク２２．
２３は、それらの極歯２２Ａ、２３Ａが相手極歯の間に
千鳥状に配置されるように組み付けられており、第２相
の内外ヨーク２４．２５は、それらの極歯２４Ａ、２５
Ａが相手極歯の間に千鳥状に配置されるように組み付け
られている。

そこで、前記第１相のステーターユニット５０において
は、内外ヨーク２２．２３の各極歯２２Ａ、２３Ａが相
手極歯の間隔の中心に位置するように対称に組み付けら
れているが、第２相のステーターユニット６０において
は、外ヨーク２５の各極歯２５Ａが、内ヨーク２４側か
ら見て、該内ヨークの各極歯２４間の中心位置より時計
回り方向に所定角度ズレるように非対称に組み付けられ
ている。

この外ヨーク２５の各極歯２５Ａのズレ角度は、例えば
、約３０分〜１度３０分程度に設定されている。

すなわち、第１図において、第１相における外ヨーク２
２の極歯２２Ａの中心とその両側に位置する内ヨーク２
３の極歯２３Ａ、２３Ａとの間隔をａ、ｂとし、第２相
における内ヨーク２４の極歯２４Ａの中心とその両側に
位置する外ヨーク２５の極歯２５Ａ、２５Ａとの間隔を
ｃ、ｄとし、さらに、第１相の外ヨーク２２と第２相の
内ヨーク２４との極歯間隔をｅ、第２相の内ヨーク２４
と第１相の内ヨーク２３との極歯間隔をｆ、第１相の内
ヨーク２３と第２相の外ヨーク２５との極歯間隔をｇ、
第２相の外ヨーク２５と第１相の外ヨーク２２との極歯
間隔をｈとすると、次のような関係になっている。

ａ＝ｂ≠Ｃ≠ｄ　　　　・・−・−（１）ｃ　＞　ａ　
＝　ｂ　＞　ｄ　　　　−−−・・・・−・−（２）ｇ
＞ｅ＝ｆ＞ｈ−−・−−−−−・−（３）以上により、
磁極１９を有するローター１８の周りに、円周方向所定
ピッチで形成された複数の極歯を有する内ヨークおよび
外ヨークとこれらのヨーク間に装着されたコイルとから
成るステーターユニットを、軸方向に２個配置した構造
のステッピングモーターにおいて、いずれが一方のステ
ーターユニット６０の外ヨーク２５を、該外ヨークの各
極歯２５Ａが内ヨーク２４の各極歯２４Ａ間の中心位置
より該内ヨーク側から見て時計回り方向にズレるように
、非対称に組み付けたステッピングモーターが構成され
ている。

上記構成においては、前記外ヨーク２５の各極歯２５Ａ
のズレ角度は約３０分〜１度３０分程度に設定すること
が好ましい。

なお、以上の実施例では、第２相のステーターユニット
６０の外ヨーク２５を非対称に組み付けたが、これに代
えて、第１相のステーターユニット５０の外ヨーク２２
を、該外ヨーク２２の各極歯２２Ａが内ヨーク２３の各
極歯２３Ａ間の中心位置より該内ヨーク２３側から見て
時計回り方向にズレるように、非対称に組み付けるよう
に構成してもよい。

第３図は、第２相の外ヨーク２５を、対称位置（ズレ角
度−〇の位置）から、特定方向（上記実施例では、内ヨ
ーク側から見て時計回り方向）へ所定角度づつズラした
場合のコギングトルクの測定値を示すグラフである。

第３図中、横軸は外ヨーク２５のズラシ角度を示し、縦
軸はコギングトルク（ｇ−Ｃ１ｌ）を示し、曲ｇＡはモ
ーターを時計回り方向に駆動した時のコギングトルクを
示し、曲線Ｂはモーターを反時計回り方向に駆動した時
のコギングトルクを示す。

このグラフからも明らかなように、一方のステーターユ
ニットの外ヨークを非対称位置ヘズラして組み付けるこ
とにより、対称位ｆ（ズラシ角度−〇）の場合に比べ、
コギングトルクを減少させることができ、特に、ズラシ
角度が約３０分〜約１度３０分の時にコギングトルクを
大幅に減少させることができた。

以上説明した実施例によれば、軸方面に並べられた２個
のステーターユニット５０．６０を有するステッピング
モーターにおいて、一方のステーターユニットの外ヨー
ク２５または２２を、該外ヨークの各極歯２５Ａまたは
２２Ａが内ヨーク２４または２３の各極歯２４Ａまたは
２３Ａ間の中心位置より、該内ヨーク側から見て時計回
り方向にズレるように非対称に組み付けたので、従来の
ように２個のステーターユニットの内外ヨークを対称に
組み付ける場合の相手ステーターユニットからの磁気干
渉を、機械的に補正して磁気的に対称なステーターユニ
ットを形成することができ、コギングトルクが小さく、
滑らかな等速回転が可能なステッピングモーターが得ら
れた。

以上の実施例では、いずれか一方の外ヨーク２５または
２２を、内側ヨーク２４または２３から見て、時計回り
方向にズラしたが、各ステーターユニット５０．６０間
の磁気干渉の状態によっては、上記実施例とは逆の方向
にズラして非対称に組み付けることもできる。

すなわち、各ステッピングモーターに特有の干渉特性に
よっては、いずれか一方の外ヨークを、内ヨーク側から
見て、反時計方向に所定角度ズラすことにより、対称位
置に組み付ける場合よりコギングトルクを減少させ、出
力トルクの変動を無くす（または減少させる）ことがで
きる。

第４図は、外ヨーク２５を、その極歯２５Ａが内ヨーク
２４の各極歯２４Ａ間の中心位置より、該内ヨーク側か
ら見て反時計方向にズレるように、非対称に組み付けた
場合の各極歯の配置関係を示す部分展開図である。

なお、第４図は、第１図の状態に比べ、極歯２５Ａを極
歯２４Ａに対し反対方向に同程度ズラした点でのみ相違
しており、その他の部分は同じ構成になっている。

したがって、第４図では、第１図中の各部分に対応する
部分を同じ符号で示し、それらの詳細説明は省略する。

この第４図に示す実施例によっても、第１図の場合と同
様、コギングトルクを減少させて出力トルクの変動を無
＜シ（または減少させ）得るステッピングモーターが提
供される。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、磁極
を有するローターの周りに、円周方向所定ピッチで形成
された複数の極歯を有する内ヨークおよび外ヨークとこ
れらのヨーク間に装着されたコイルとから成るステータ
ーユニットを、軸方向に２個配置した構造のステッピン
グモーターにおいて、いずれか一方のステーターユニッ
トの外ヨークを、核外ヨークの各極歯が内ヨークの各極
歯間の中心位置より特定方向にズレるように、非対称に
組み付ける構成としたので、コギングトルクを減少させ
ることができ、等速回転を可能とし、かつ出力トルクの
変動も無くし得るステッピングモーターが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるステッピングモーター
の各ヨークの極歯配置を示す部分展開図、第２図は本発
明によるステッピングモーターの−実施例を示す縦断面
図、第３図は外ヨークのズラシ角度とコギングトルクと
の測定結果を示すグラフ、第４図は本発明の他の実施例
によるステッピングモーターの各ヨークの極歯配置を示
す部分展開図である。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙する
。 ｉ　ｏ−−−−モーターケース、１２・−−−−−・取
り付は板、１７・−−−一一一モーター軸、１８−−−
−一ローター、１９・・−磁極（ローター）　、２０−
−−−一第１相の励磁コイル、２１・・−・＝・・第２
相の励磁コイル、２２−・・・第１相の外ヨーク、２３
−−−−−一第１相の内ヨーク、２４−・・−第２相の
内ヨーク、２５−・−第２相の外ヨーク、２２Ａ、２３
Ａ、２４Ａ、２５Ａ・・・・・・・各ヨークの極歯、２
６．２７・・−・・−ボビン、５０・・−−一−−第１
相のステーターユニット、６０−−−−一第２相のステ
ーターユニット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁極を有するローターの周りに、円周方向所定ピ
   ッチで形成された複数の極歯を有する内ヨークおよび外
   ヨークとこれらのヨーク間に装着されたコイルとから成
   るステーターユニットを、軸方向に２個配置した構造の
   ステッピングモーターにおいて、いずれか一方のステー
   ターユニットの外ヨークを、該外ヨークの各極歯が内ヨ
   ークの各極歯間の中心位置より特定方向にズレるように
   、非対称に組み付けることを特徴とするステッピングモ
   ーター。
2. （２）前記外ヨークの各極歯のズレ角度が３０分〜１度
   ３０分であることを特徴とする請求項１に記載のステッ
   ピングモーター。