JPS61128763A - ステツピングモ−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、小型でありながら高いトルク特性を有するス
テッピングモータに関するものである。

（従来の技術） ステッピングモータは、負荷を１ステツプずつ正確に駆
動でき、デジタル制御機器の出力装置として広く利用さ
れている。特にフＯツビイディスク装置等のような小型
制御機器の開発に伴ない、小型で高いトルク特性を有す
るステッピングモータの開発が重要な課題となっている
。

第６図乃至第９図は従来のステッピングモータの構成を
示すものであり、第６図は分解斜視図、第７図は第１コ
アの構造を示す斜視図、第８図は回転軸の中心軸線に垂
直な面で切った断面図、第９図は第４図のＩ−Ｉ線断面
図である。回転軸１には円周方向にＮ極とＳ極が交互に
着磁されている永久磁石２が固着されロータが構成され
ている。

このロータの周囲にはＡ相励磁部とＢ相励磁部を有する
ステータが配置されている。Ａ相励磁部はＡ相励磁用第
１及び第２のコア３及び４とＡ相励磁用コイル５とから
構成され、Ｂ相励磁部も同様にＢ相励磁用第１及び第２
のコア６及び７とＢ相励磁用コイル８とから構成されて
いる。Ａ相及びＢ相開の第１のコア３及び６は、それぞ
れ鋼板を打ち抜き絞り加工してヨーク部を構成する円筒
部３ａ及び６ａとロータと対向する内側には磁極部を構
成する整数個（図示の例では６個）の磁極片３ｂ及び６
ｂとを有している。また、Ａ相及びＢ相開の第２のコア
４及び７も、それぞれ鋼板を打ち抜き加工して第１のコ
アの円筒部３ａ及び６ａと当接して磁路を形成するベー
ス部４ａ及び７ａとロータと対向して磁極部を構成する
整数個（図示の例では６個）の磁極片４ｂ及び７ｂとを
有している。そして、Ａ相用の第１及び第２のコア３及
び４、及びＢ相開の第１及び第２のコア６及び７の各磁
極片３ｂ、４ｂ、６ｂ及び７ｂは、相互に挾み合い回転
軸１の中心軸線に対して同軸に装着されている。各Ａ相
用及びＢ相用コイル５及び８は、それぞれ第１コア３及
び６の円筒部３ａ及び６ａと磁極片３ｂ及び６ｂとによ
り画成される空間内に装着されている。Ａ相用及びＢ相
開の第１のコア３及び６は、それぞれブラケット９及び
１０に固着され、第２のコア４及び７は、相互に背中合
せに固定され、それぞれ第１のコア３及び６に固定され
ている。更に、ブラケット９及び１０には軸受１１及び
１２が装着され、回転軸１を回転自在に支持している。

Ａ相及びＢ相用コイル５及び８に順次励磁電流を供給す
ると、各磁極片に順次磁束が供給され、ロータは１ステ
ツプずつ回転する。

この場合、ロータを構成する永久磁石２の磁化パターン
のピッチをＰとすると、Ａ相とＢ相の磁極片は互いにＰ
／２だけずれて１１１されているので、１ステツプはＰ
／２に等しくなる。

（発明が解決しようとする問題点） ステッピングモータの回転トルクは、磁極部を構成する
磁極片の長さにほぼ比例するため、高い回転トルクを得
ようとするには磁極片の長さをできるだけ長くしなけれ
ばならない。しかし、上述した従来のチッピングモータ
では、鋼板を打ち扱き加工してから各磁極片を内側に折
り曲げて磁極部を形成する構成としているため、すなわ
ち、各磁極片の一端はリング状のヨーク部の内周縁に連
結されているため、磁極片を長くすることができず、磁
極片を長くしようとするとコアの外径が大きくなりモー
タ自体が大型化してしまう欠点があった。まだ、加工の
難しい絞り加工によりコアを形成する構成としているた
め、コアを正確に成型しにくく、分解能に悪影響を与え
る不都合や、価格が高価になる欠点もあった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は上述した欠点を除去し、コアが大型化す
ることなく磁極片の長さを自在に設定でき高い回転トル
クを得ることができると共に、容易かつ正確に加工成型
することができるステッピングモータを提供するもので
ある。

本発明によるステッピングモータは、回転トルクを伝達
する回転軸と、この回転軸に周軸的に固着され円周方向
にＳ極とＮ極とが交互に着磁されている永久磁石と、こ
の永久磁石と、その中心軸線方向に対向して配置された
磁極部及びヨーク部を有するコアと、前記永久磁石及び
コアを通る磁束を発生させる励磁用コイルとを具えるス
テッピングモータにおいて、前記コアを中心軸線に平行
に延在し同心状に形成された複数の磁極片及びこれら磁
極片の一端、に外周縁が連結された環状ヨーク部を一体
的に有するカップ状のコアで構成し、２個のカップ状コ
アを各開放端が互いに周方向を向くと共に各磁極片が相
互に少なくとも部分的に対向し延在するように同心状に
配置してコア本体を構成すると共にこれらカップ状コア
間に励磁用コイルを配置し、２個のコア本体を各開放端
が互いに逆向きとなるように背中合せに配置したことを
特徴とするものである。

（作　用） 本発明では、環状ベースと放射状に等間隔で延在する複
数の脚部から成る磁性体板を、各脚部を環状ベースに直
角に折り曲げてカップ状のコアを造り、脚部を磁束を供
給する磁極片とし環状ベースを磁路を形成するヨーク部
とする。そして、２個のカップ状のコアを各開放端が互
いに周方向を向き各磁極片が少なくとも部分的に対向す
るように同心状に配置してコア本体とし、Ａ相コア本体
とＢ相コア本体を開放端が互いに逆向きとなるように背
中合せに配置する。このように構成することによりロー
タを構成する永久磁石に磁束を供給する磁極片の長さを
自由に設計することができ、小型でトルクの大きいステ
ッピングモータを得ることができる。

（実施例） 第１図、第２図及び第３図は本発明によるステッピング
モータの一例の構成を示すものであり、第１図は分解斜
視図、第２図は中心軸線に垂直な面で切った断面図、第
３図は第２図のＩＩ−Ｉ［線方向に切った断面図である
。中心軸線に沿って上側をＡ相励磁部、下側をＢ相励磁
部とし共に同一構造とする。回転トルクを伝達する回転
軸２０にフランジ２１を介して永久磁石２２を連結して
ロータを構成する。この永久磁石２２は中空円筒状をな
し、円・周方向に沿ってＳ極とＮ極を交互に整数極（本
例では６極）着磁する。本例では第２図に示すように外
周面側から内周面側に向は径方向に磁化することにより
円周方向に内、外周共にＳ極とＮ極とが交互に配列され
るように着磁する。。この永久磁石２２に磁束を供給す
るコア本体は、カップ状をした第１及び第２のコア２３
及び２４から構成される。

このカップ状をした第１及び第２のコア２３及び２４は
、環状ベースと放射状に等間隔で延在する６個の脚部を
有する磁性体板を各脚部を直角に折り曲げてカップ状に
形成され、環状ベースがヨーク部を構成し脚部が永久磁
石２２に磁束を供給する磁極片を構成する。すなわち各
磁極片の一端がリング状ヨーク部の外周縁に連結される
ように構成する。

そして、第１のコア２３の磁極片２３１１の長さを第２
のコア２４の磁極片２４ｂの長さよりもコイル２６の厚
さだけ長くなるように設定すると共に、第１コアの環状
ベース２３ａの径を第２コアの環状ベース２４ａよりも
大きくなるように設定する。これらカップ状をした第１
及び第２のコア２３及び２４を各開放端が共に周方向を
向くように配置すると共に、各磁極片２３ｂと２４ｂが
永久磁石２２を介して対向するように同心状に配置して
コア本体を構成する。また、第１及び第２のコアの環状
ヨーク部２３ａと２４ａとの間に環状形状をしたコイル
２５を装着しステータとする。そして、Ａ相ステータと
Ｂ相ステータとを開放端が相互に逆向きとなるように背
中合せに連結すると共に、位相差が永久磁石の磁化パタ
ーンのピッチ（Ｐ）の半分だけ（Ｐ／２）ずれるように
連結する。更に、中空円筒状をした永久磁石２２を同心
状に配置されている第１コア及び第２コアの磁極片２３
ｂと２４ｂとの間の空間内にＡ相及びＢ相開の永久磁石
２２を収納し、回転軸２０を回転自由に支持している軸
受本体２６にＡ相及びＢ相ステータを装着する。このよ
うに構成すれば磁気回路は、第１コアの磁極片２３ｂ、
永久磁石２２、第２コアの磁極片２４ｂ１第２コアのヨ
ーク部２４ａ及び第１コアのヨーク部２３ａを通るよう
に形成される。そして、Ａ相及びＢ相コイルに交互に励
磁電流を供給することにより、回転軸２０がＰ／２ピッ
チずつ回転する。

第４図Ａ及びＢは本発明によるステッピングモータの変
形例の構成を示すものであり、第４図Ａは中心軸線に垂
直な面で切った断面図、同図Ｂは第４図Ａの■−■線方
向に切った断面図である。

第１図〜第３図に示した部材と同一部材には同一の符号
を付して説明する。本例はステータの外側に１個のロー
タを配置する外ロータ型ステッピングモータの構成を示
す。ロータを構成する永久磁石２２は中空円筒形状をな
しＡ相及びＢ相励磁部で共用する一体構造とする。円周
方向に沿ってＳＦｉとＮ極を偶数極（本例では１２極）
交互に着磁する。

この中空円筒状永久磁石２２内に第１及び第２のコア２
３及び２４を磁極片２３ｂ及び２４ｂが内周面と対向す
るように配置する。第１及び第２のコア２３及び２４は
環状ベースと６個の磁極片から成るカップ状をなし、各
環状ベースが同一径となるように構成すると共に第１コ
ア２３の１１極片２３ｂを第２コアの磁極片２４ｂより
もコイル２５の厚さだけ長くなるように設定する。これ
ら第１及び第２のコア２３及び２４は、共に開放端が周
方向に向き中心軸線に対して同軸で且つ各磁極片２３ｂ
及び２４ｂが同一円周上で円周方向に相互に対向するよ
うに配置する。そして、Ａ相励磁部とＢ相励磁部とを半
ピツチずらすと共に、各コアの開放端が反対方向を向く
ように連結する。このように構成すれば、第１コアの磁
極片２３ｂ１永久磁石２２、第２コアの磁極部２４ｂ、
第２コアのヨーク部２４ａ及び第１コアのヨーク部２３
ａを通る磁気回路が形成され、Ａ相及びＢ相を交互に励
磁することにより、回転軸２０が半ピツチずつ回転する
ことになる。

第５図Ａ及びＢは本発明によるステッピングモータの別
の変形例の構成を示すものであり、同図Ａは中心軸線に
垂直な面で切った断面図、同図８は第５図ＡのｒＶ−ｒ
Ｖ線方向に切った断面図である。

第１図〜第３図に示した部材と同一の部材には同一符号
を付して説明する。本例は磁束を供給する磁極部の内側
にロータを配置する内ロータ方式のステッピングモータ
の構成を示す。ロータを構成する永久磁石はＡ相及びＢ
相開の２個の永久磁石２２を回転軸２０に直接固着する
。これらの永久磁石２２は円柱状をしており、円周方向
に沿ってＳ極とＮ極を交互に１２極着磁する。この永久
磁石２２をカップ状をした第１及び第２のコア２３及び
２４内に収納する。第１及び第２のコア２３及び２４は
、共に環状ヨーク部２３ａ及び２４ａと直角に折り曲げ
られている６本の磁極片２３１）及び２４ｂから成り、
環状ヨーク部２３ａ及び２４ａを同一径とし磁極片２３
ｂ及び２４ｂの長さは第１コア２３の磁極片２３ｂの長
さを第２コア２４の磁極片２４ｂよりコイル２５の厚さ
だけ長くする。これら第１及び第２のコアを解放端が共
に周方向を向き同一円周上で各磁極片が円周方向に相互
に対向するよう中心軸線に同心状に配置してＡ相及びＢ
相のコア本体を構成する。そして、第１及び第２のコア
２３及び２４の各ヨーク部２３ａと２４ａとの間にコイ
ル２５を装着してＡ相及びＢ相のステータとし、これら
Ａ相及びＢ相のステータを半ピツチ（Ｐ／２）ずらし各
開放端が相互に逆向゛きどなるように連結する。このよ
うに構成すれば、第１コアの磁極片２３ｂ、永久磁石２
２．第２コアの磁極片２４ｂ、第２コアのヨーク部２４
ａ及び第１コアのヨーク部２３ａを通る磁気回路が形成
されＡ相及び８相ステータに励磁電流を交互に供給する
ことにより回転軸２０が半ピツチ（Ｐ／２＞ずつ回転す
ることになる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、環状ベースと直角
に折り曲げた磁極片とから成るカップ状の２個のコアを
用い、各コアの磁極片が相互に対向するように配置して
コア本体を形成するように構成しているから、環状ベー
スと放射状に等間隔で延在する脚部とから成る磁性体板
を各脚部を直角に折り曲げるだけでコアを製造でき、永
久磁石に磁束を供給する磁極片の長さをコアの外径を大
きくすることなく自由に設計できる。これによりステッ
ピングモータの径を大きくすることなく回′転トルクを
高くすることができる。また、加工精度の低い絞り加工
することなくコアを製造できるので、コアの製造コスト
を低減できると共にコアの寸法精度も向上できる。

【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例の構成
を示す分解斜視図、 第２図は本発明によるステッピングモータを中心軸線に
垂直な面で切った断面図、 第３図は本発明によるステッピングモータを第２図の■
−■線方向に切った断面図、 第４図Ａ及びＢは本発明によるステッピングモータの変
形例の構成を示す断面図、 第５図Ａ及びＢは本発明によるステッピングモータの別
の変形例の構成を示す断面図、第６因は従来のステッピ
ングモータの構成を示す分解斜視図、 第７図は従来のステッピングモータの第１コアの構造を
示す斜視図、 第８図は従来のステッピングモータを中心軸線に垂直な
面で切った断面図、 第９図は従来のステッピングモータを第８図のＩ−Ｉ線
方向に切った断面図である。 ２０・・・回転軸　　　　　２１・・・フランジ２２・
・・永久磁石　　　　２３・・・第１コア２４・・・第
２コア　　　　２５・・・コイル２６・・・軸受本体 特許出願人　　株式会社　コ　／＜ル 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転トルクを伝達する回転軸と、この回転軸に周軸
   的に固着され円周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁され
   ている永久磁石と、この永久磁石と、その中心軸線方向
   に対向して配置された磁極部及びヨーク部を有するコア
   と、前記永久磁石及びコアを通る磁束を発生させる励磁
   用コイルとを具えるステッピングモータにおいて、前記
   コアを中心軸線に平行に延在し同心状に形成された複数
   の磁極片及びこれら磁極片の一端に外周縁が連結された
   環状ヨーク部を一体的に有するカップ状のコアで構成し
   、２個のカップ状コアを各開放端が互いに周方向を向く
   と共に各磁極片が相互に少なくとも部分的に対向し延在
   するように同心状に配置してコア本体を構成すると共に
   これらカップ状コア間に励磁用コイルを配置し、２個の
   コア本体を各開放端が互いに逆向きとなるように背中合
   せに配置したことを特徴とするステッピングモータ。