JPS61132066A - 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及び高分解
能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。特にフロッピーディスク装置等のような小型
制御機器め開発に伴ない、小型で高いトルク特性を有す
ると共に高分解能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ｌ−１１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人相励磁部とＢ相励磁部を有する
ステータが配置されている。人相励磁部は人相励磁用第
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Ｏ人相及びＢ相馬の第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ａｂ及び
６ｂとを有している。また、人相及びＢ相馬の第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、人相用の第１及び第２のコア３
及び４、及びＢ相馬の第１及び第２のフ７６及び７の各
磁極片ａｋ）、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相馬の第１のコア８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８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。人相及びＢ相用フィル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
ｌステップずつ回転する。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、デをＰ、とすると、
人相とＢ相の磁極片は互いに４だけずれて装着されてい
るので、１ステツプは４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〃りは、永久磁石と対向す
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する
必要がある。しかし、上述した従来のステッピングモー
タでは、鋼板を打ち抜き加工し各磁極片の一端がリング
状ヨーク部の内周縁に連結した状態で内側から直角に折
り曲げる構成とし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する欠点があった。

また、高い分解能を得ようとするには磁極片の数を増加
しなければならない。しかし、上述した従来のステッピ
ングモータでは、磁極片を内側から直角に折り曲げる構
成となっているため多数の磁極片を形成することができ
ず、磁極片の数を増　　□加するには同様にコアの外径
を大きくしなければならない欠点かあ？た。

更に、人相励磁部とＢ相励磁部を直線状に配置する構成
としてい、るためモータ自体が中心軸線方向に沿って縦
に長い構造となり、同様にモータが大型化する欠点があ
った〇 （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、コアを径方向及
び中心一方向に大型化することなく高いトルク特性及び
高い分解能特性を有す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、この回転軸に同軸的に連結され円周方向に
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も 前記永久磁石が中空円筒状をなし、外周側と内周側が互
いに逆極性となるように外周側及び内周側を共に円周方
向に沿ってＮ極とＳ極を交互に磁極し、 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、 径がほぼ等しい２個のカップ状コアを開放端が互いに同
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
対向して延在するように同心状に配置してカップ状のコ
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
コイルを装着し、径の異なる２個のカップ状コア本体を
、各開放端が互いに同方向を向くと共にこれらコア本体
の磁極間に前記円筒状永久磁石を鋏むように同心状に配
置したことを特徴とするものである０（作用） 本発明では、磁性体板を打抜き加工して環状ベースとそ
の外周縁から放射状に延在する複数の脚部から成る磁性
体板を作り、脚部を折り曲げてカップ状のコアを形成し
、脚部を永久磁石と対向する磁極片とする。そして、２
個のカップ状のコアを各開放端が互いに同方向を向き各
磁極片が互いに対向するように同心状に配置してカップ
状のコア本体を構成する０そして、径の異なる２個のカ
ップ状コア本体を人相及びＢ相コア本体とし、これら人
相及びＢ相コア本体を各開放端が共に同方向を向き各磁
極片が相互に対向するように同心状に配置する。そして
、中空円筒状の永久磁石を円周方向にＳ極とＮ極を交互
に着磁すると共に半径方向にも外周側と内周側が逆極性
となるように二重に着磁し、この中空円筒状永久磁石を
人相及びＢ相コア本体の各磁極片が対向する空間内に配
置する。このように構成することにより中心軸線方向及
び径方向に大型化することなく高いトルり特性及び高い
分解能を有するステー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Ｉｆ−１［！線方向に切った断面図であ
る。回転トルクを伝達する回転軸２０に７ランジｚ１を
介して中空円筒状の永久磁石２２を連結する。この永久
磁石２２は、内周側及び外周側にそれぞれ円周方向に沿
ってＳ極とＮ極を交互に極看磁されると共に、外周側と
内周側とが互いに異極性となるように着磁する。この中
空円筒状をした永久磁石２２の内周部には人相ステータ
を収納すると共に外周部にはＢ相ステータを配置し、中
空円筒状をした永久磁石２２を磁極部で鋏むようにＡ相
及びＢ相ステータを同心状に配置する。Ａ相及びＢ相ス
テータは大きさが異なるだけでほぼ同一構造をしており
、人相ステータはカップ状をした第１及び第２のコア２
３及び２４から成るコア本体と励磁用の磁束を発するフ
ィル２５とから構成され、Ｂ相ステータも同様にカップ
状の第１及び第２のコア２６及び２７から成るコア本体
とコイル２８とから構成する。６第１のコア２３及び２
６と第２のコア２４及び２７は、それぞれ打ち抜き加工
により造られた環状ベース及び等間隔で放射状に延在す
る６ｆｆｉｌの脚部から成る磁性体板を環状ベースに対
して各脚部を直角に折り曲げてカップ状に形成され、環
状ベースはそれぞれ環状のヨークＷｓ　２３　ａ　、　
２４　ａ　。

２６ａ及び２７ａを構成し、各脚部は永久磁石２２と平
行に延在する磁極片２３ｋ）、２４ｂ。

２６ｂ及びｚ７ｂを構成する。カップ状をした第１のコ
ア２３及び２６と第２のコア２４及び２７の径を同一径
とし、第１コアの磁極片２３ｂ及び２６ｂの長さを第２
コアの磁極片２４ｂ及び２７ｂの長さよりもコイル２６
及びｚ８の厚さだけ長くなるようにそれぞれ構成する。

そして、第１コア２８及び２６と第２コア２４及び２７
をそれぞれ各開放端が同一方向を向き、各磁極片２３ｂ
とｚ４ｂ及びｚ６ｂと２７ｂとが同一円周上で相互に対
向するよう中心軸線に対して同心状に配置して人相及び
Ｂ相コア本体を構成し、各人相及びＢ相コア本体の第１
コアと第２コアの環状ヨーク部２３ａと２４＆及び２６
ａと２７＆との間に環状形状をしたコイル２５及び２８
をそれぞれ装着してＡ相及びＢ相ステータを構成する。

そして、こ・れらＡ相及びＢ相ステータを永久磁石２２
の磁化パターンピッチをＰとするときシ２だけずらすと
共に各開放端が同方向を向くように同心状に装着する。

更に、Ａ相及びＢ相ステータを回転軸２０を回転自在に
支持する軸受本体２９に装着する。

このように構成すれば、人相励磁部の磁気回路は第１コ
アの磁極片２３ｂ１永久磁石２２、第２コＢ相励磁部の
磁気回路も同様に第１コアの磁極片２６ｂ１永久磁石２
２、第２コアの磁極片２７ｂ１第２コアの環状ヨーク部
２フａ及び第１コアの環状ヨーク部２６ａを通るように
形成される。この結果、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。

このように人相及びＢ相コア本体の磁極片を中空円筒状
をした永久磁石を介して相互に対向するように同心状に
配置する構成とすれば、中心軸線方向の長さをほぼ半分
に減らすことができる。

第４図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、中心軸線を含む面で切った断面
図である０本例は、上述した実施例　　□の２個のステ
ッピングモータを中心軸線の上下方向から一体的に連結
したものである０すなわち、回転軸２０及び中空円筒状
の永久磁石２２をほぼ２倍の長さに延長し、回転軸２０
に７′７ンジ２１を介して円筒状永久磁石２ｚを連結し
、２個の人相・Ｂ相ステータを軸受本体２９を介して装
着する。そして、上側及び下側のＡ相・Ｂ相ステータを
互いにし、ピッチずらして配置する０今、中心軸線の下
側の２個のステータをムｌ、Ａ２相とし、上側の２個の
ステータをＢｌ　、Ｂ２相とし、Ａｌ相、Ｂ１相、Ａ２
相、Ｂ２相の順で順次励磁すれば、回転軸２０はし、ピ
ッチずつ順次回転することになる。このように構成すれ
ば、分解能を２倍に増加することができる０また、中空
円筒状永久磁石を重心点で回転軸に支持することができ
、永久磁石及び回転軸の回転が円滑になる０（発明の効
果） 以上説明した本発明の効果を要約すると次の通りである
Ｑ （１）環状ベースと放射状に延在する複数の脚部から成
る磁性体板を外側牟ら折り曲げてコアを形成しているか
ら、コアの径を大きくすることなく磁極片の長さを自在
に設定でき、小型で回転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と共に、コアの加工成型も容易
になり製造コストラ安価になる０ （２）径の異なる２個のカップ状コア本体を中空円筒状
の永久磁石を介して対向するように同心状に配置する構
成としているから、永久磁石を有効に利用でき、分解能
及びトルク特性を低下することなく中心軸線方向の長さ
をほぼ半分にすることができる０ （３）　　中心軸線方向の長さを半分にできるから、２
個のステータを中空円筒状永久磁石を介して相互に対向
するように同心状に配置したもあを中心軸線の上側及び
下側に配置する構成とすれば、分解能を２倍に増加する
ことができる◇　　　　　・

【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の中心軸線に
垂直な面で切った断面図、 第８図は第２図の１−１１線方向に切った断面図、第４
図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図は従来のステッピングモータの一例の構成を示す
分解斜視図、 第６図は従来のステッピングモータの第１コアの構成を
示す斜視図、 第７図は従来のステッピングモータの中心軸線に垂直な
面で切った断１ｌｉｉ図、 第８図は第７図の１−１梅方向に切った断面図　　゛で
ある。 ・２０・・・回転軸　　　　　　２１・・７ランジ１２
２・・・永久磁石　　　　　２３　、２６・・第１コア
２４　、２７・・・第２コア　　　　２５，２８・・・
コイル２９・・軸受本体 特許出願人　株式会社　フ　パ　ル 区 派 第２図 第３図 ｚｑ（軸−シー２訃４−）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転トルクを伝達する回転軸と、この回転軸に同軸
   的に連結され円周方向に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、 前記永久磁石が中空円筒状をなし、外周側 と内周側が互いに逆極性となるように外周側及び内周側
   を共に円周方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に着極し、 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、 径がほぼ等しい２個のカップ状コアを開放 端が互いに同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て延在するように同心状に配置して
   カップ状の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装着し、 径の異なる２個のカップ状コア本体を、各 開放端が互いに同方向を向くと共にこれらコア本体の磁
   極間に前記円筒状永久磁石を鋏むように同心状に配置し
   たことを特徴とするステッピングモータ。