JPS6212365A - Pm-type stepping motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform high torque and low inertia by forming a body magnetized at both inner and outer surfaces in a rotor, and forming inner and outer teeth to oppose to the inner and outer surfaces of the body on a stator. CONSTITUTION:A PM type stepping motor has a rotor 21 and a stator 11 mounted on a motor shaft 19. A body 24 magnetized at both inner and outer surfaces is provided on the rotor 21, and inner teeth 16, 18 and outer teeth 15, 17 are formed oppositely to the inner and outer surfaces of the body 24 on the stator 11. When coils 14 are energized in the respective phases, the inner and outer teeth 16, 18 and 15, 17 of the stator 11 are magnetized, and the rotor 21 rotates at very prescribed pitch. Since the inner and outer teeth 16, 18 and 15, 17 are disposed between the poles of the rotor 21 and the stator 11 at this time, two magnetic circuits are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＰＭ型ステフピングモーターに関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a PM type stepping motor.

（従来の技術） ローターに永久磁石を利用したＰＭ型ステフピングモー
ターは、従来、第８図に示すように構成されていた。(Prior Art) A PM type stepping motor using a permanent magnet in a rotor has conventionally been constructed as shown in FIG.

即ち、第８図において、１はステーターで、有底円筒状
の外部ステーク一体２と、その開放側に設けられた板状
の内部ステーター体３とを、内部ステーター体３同志が
背中合せとなるように軸心方向に２組結合して成り、そ
の各内外部ステーター体３．２内にはコイル４が組込ま
れている。５はモーター軸で、軸受６を介してステータ
ー１により保持されている。７はローターで、モーター
軸５に取付けられており、このローター７は外周側に着
磁部８を有する。着磁部８は軸方向に分極化された磁極
片をＮ−３交互に設けて構成されている。そして、ステ
ーター１の内周側には、ローター８を取囲むように周方
向に多数の歯９．１０が形成されている。That is, in FIG. 8, 1 is a stator, and a bottomed cylindrical external stake 2 and a plate-shaped internal stator body 3 provided on the open side thereof are arranged so that the internal stator bodies 3 are back-to-back. The inner and outer stator bodies 3.2 each have a coil 4 incorporated therein. Reference numeral 5 denotes a motor shaft, which is held by the stator 1 via a bearing 6. A rotor 7 is attached to the motor shaft 5, and the rotor 7 has a magnetized portion 8 on the outer circumferential side. The magnetized portion 8 is constructed by alternately providing N-3 magnetic pole pieces polarized in the axial direction. A large number of teeth 9.10 are formed on the inner peripheral side of the stator 1 in the circumferential direction so as to surround the rotor 8.

（発明が解決しようとする問題点） 従来の構造では、モーターのトルクを上げるためには、
ローター７とステーター１とのギャップを小さくして、
ローター７の保持力を大きくするが、コイル４に流す電
流を増やしていた。(Problem to be solved by the invention) In the conventional structure, in order to increase the torque of the motor,
By reducing the gap between rotor 7 and stator 1,
Although the holding force of the rotor 7 was increased, the current flowing through the coil 4 was also increased.

しかし、前者の場合は加工精度上で制限され、また後者
の場合は磁束が飽和状態に近づ（ため、コイル４及びモ
ーター全体の温度上昇が著しくなる欠点があり、十分な
トルクを確保できなかっ”た。However, in the former case, there is a limit on processing accuracy, and in the latter case, the magnetic flux approaches the saturation state (therefore, the temperature of the coil 4 and the entire motor increases significantly, making it impossible to secure sufficient torque). "Ta.

また、従来のローター７は中実状であるため、質量が非
常に大きくなり、イナーシャ−を下げることができなか
った。Further, since the conventional rotor 7 is solid, the mass becomes very large, and the inertia cannot be lowered.

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、高トルク化
と低イナーシャ−化という相反する問題を解決すること
を目的として提供されたものである。In view of these conventional problems, the present invention was provided for the purpose of solving the contradictory problems of increasing torque and decreasing inertia.

（問題点を解決するため品手段） 本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するための具
体的手段として、モーター軸１９に取付けられたロータ
ー２１と、このローター２１に対向して多数の歯１５．
１６．１７．１８が形成されたステーター１１とを備え
たＰＭ型ステッピングモーターにおいて、ローター２１
には内外面ともに着磁された胴部２４が設けられ、ステ
ーター１１には胴部２４の内外面に対向するように内歯
１６．１Ｂと外歯１５．１７とが設けられている。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a rotor 21 attached to the motor shaft 19 and a large number of rotors facing the rotor 21 as a specific means for solving the above problems and achieving the purpose. Teeth 15.
In a PM type stepping motor equipped with a stator 11 formed with 16, 17, and 18, the rotor 21
is provided with a body 24 whose inner and outer surfaces are both magnetized, and the stator 11 is provided with internal teeth 16.1B and external teeth 15.17 so as to face the inner and outer surfaces of the body 24.

（作　用） コイル１４の各相に通電すると、ステーター１１の各内
歯１６．１８及び外歯１５．１７が磁化され、ローター
２１が一定ピッチづつ回転する。この時、ローター２１
とステーター１１の各極間には、内歯１６．１８及び外
歯１５．１７があるため、２回路の磁気回路が形成され
ることになる。(Function) When each phase of the coil 14 is energized, each internal tooth 16.18 and external tooth 15.17 of the stator 11 is magnetized, and the rotor 21 rotates at a constant pitch. At this time, rotor 21
Since there are internal teeth 16.18 and external teeth 15.17 between each pole of the stator 11, two magnetic circuits are formed.

（実施例） 以下、図示の実施例については本発明を詳述すると、第
１図において、１１はステーターで、鉄板等の素材から
成る外部ステーター体１２と内部ステーター体１３とを
、その内部ステーター体１３同志が背中合せとなるよう
に軸心方向に２組結合してなり、各内外部ステーター体
１３．１２内にはコイル１４が組込まれている。外部ス
テーター体１２には、第２図に示すようにその有底円筒
状の底板部側に、長い外歯１５と短かい内歯１６とが周
方向等間隔おきに複数個だけ切起し形成されている。ま
た内部ステーク一体１３にも、第３図及び第４図に示す
ように、外部ステーター体１２と同様の外歯１７及び内
歯１８が切起し形成されている。そして、これら内外部
ステーター体１３．１２は、両者の外歯１７，１５　、
内歯１Ｂ、　１６が周方向に交互に位置するように半ピ
ッチ分だけ周方向にずらせて結合されている。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with regard to the illustrated embodiment. In FIG. Two sets of bodies 13 are connected back to back in the axial direction, and a coil 14 is incorporated in each inner and outer stator body 13.12. As shown in FIG. 2, the external stator body 12 has a plurality of long external teeth 15 and short internal teeth 16 cut and raised at equal intervals in the circumferential direction on the bottom plate side of the bottomed cylindrical body. has been done. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the internal stake unit 13 is also provided with external teeth 17 and internal teeth 18, which are similar to those of the external stator body 12. These inner and outer stator bodies 13.12 have both outer teeth 17, 15,
The inner teeth 1B and 16 are connected so that they are alternately located in the circumferential direction and shifted by a half pitch in the circumferential direction.

１９はモーター軸で、軸受２０により保持されている。19 is a motor shaft, which is held by a bearing 20.

２１はローターで、モーター軸１９に固定された軸心方
向に２個のローター体２２から成る。各ローター体２２
はモーター軸１９に嵌着されるボス部２３と、これに同
心状に形成された胴部２４と、これらボス部２３及び胴
部２４を一体に結合するフランジ部２５を有し、胴部２
４はフランジ部２５が軸心方向の中央部にあり、軸心方
向の両端が開放状に形成されている。またローター２１
は２個のローター体２２のボス部２３を突き合せた時、
その胴部２４間に２枚の内部ステーター体１３が入るよ
うに所定の間隙が設けられている。各ステーター体１３
の胴部２４は内外面にわたって着磁されており、この胴
部２４の外周面に外歯１５．１？　、内周面に内歯１６
．１８が夫々近接し対向するように設けられている。な
お、ステーター１１側の内外部ステーター体１３．１２
　、ローター２１側のローク一体２２は軸心方向の２組
とも同一形状である。A rotor 21 is composed of two rotor bodies 22 fixed to the motor shaft 19 in the axial direction. Each rotor body 22
has a boss portion 23 that is fitted onto the motor shaft 19, a body portion 24 formed concentrically with the boss portion 23, and a flange portion 25 that connects the boss portion 23 and the body portion 24 together.
4, the flange portion 25 is located at the center in the axial direction, and both ends in the axial direction are formed in an open shape. Also rotor 21
When the boss portions 23 of the two rotor bodies 22 are butted together,
A predetermined gap is provided between the body parts 24 so that the two internal stator bodies 13 can fit therebetween. Each stator body 13
The body 24 of the body 24 is magnetized over its inner and outer surfaces, and the outer peripheral surface of the body 24 has external teeth 15.1? , internal teeth 16 on the inner peripheral surface
．． 18 are provided so as to be close to each other and face each other. In addition, the inner and outer stator bodies 13.12 on the stator 11 side
The two pairs of rotor 21 side rotor integral parts 22 have the same shape in the axial direction.

上記構成において、コイル１４の各相に順次通電すると
、磁束が発生してステーター１１の内歯１６゜１８及び
外歯１５，１７が磁化され、ローター２１がモ−ター軸
１９と共に一定ピッチづつ回転する。In the above configuration, when each phase of the coil 14 is energized in sequence, magnetic flux is generated, the inner teeth 16° 18 and the outer teeth 15, 17 of the stator 11 are magnetized, and the rotor 21 rotates at a constant pitch together with the motor shaft 19. do.

この時の等価磁気回路は第５図に示す通りであり、第６
図に示す従来のモーターの等価磁気回路と太き（相違す
る。即ち、従来では各欄の間に形成される磁気回路は、
第６図に示すように１回路であったが、本発明では第５
図に示すように内歯１６、１Ｂと外歯１５．１７とがあ
るため、各欄の間には２回路の磁気回路が形成されるこ
とになる。従って、本発明の構造によれば、従来と同等
の大きさのモーターと比較した場合、磁路を約１．５倍
以上に広げることができるため、コイル１４に同じ値の
電流を流しても、磁束密度がｌ以下になり、電流対磁束
密度の直線性が良くなり、効率が良く高トルク化が可能
である。The equivalent magnetic circuit at this time is as shown in Fig. 5.
This is different from the equivalent magnetic circuit of the conventional motor shown in the figure. In other words, in the conventional case, the magnetic circuit formed between each column is
As shown in FIG. 6, there was one circuit, but in the present invention, a fifth
As shown in the figure, since there are internal teeth 16, 1B and external teeth 15, 17, two magnetic circuits are formed between each column. Therefore, according to the structure of the present invention, when compared with a conventional motor of the same size, the magnetic path can be expanded by about 1.5 times or more, so even if the same value of current is passed through the coil 14. , the magnetic flux density becomes l or less, the linearity of current versus magnetic flux density improves, and high efficiency and high torque are possible.

またローター体２１は胴部２４を備えた中空状であって
、質量が小であるから、イナーシャ−を小さくすること
ができ、始動特性の改善がなされる。Furthermore, since the rotor body 21 is hollow and has a body portion 24 and has a small mass, the inertia can be reduced, and the starting characteristics are improved.

なお、各ローター体２１は胴部２４の中央部にフランジ
部２５がある形状の他、第７図に示すように胴部２４の
一端側にフランジ部２５がある形状でも良い。It should be noted that each rotor body 21 may have a shape in which the flange portion 25 is provided at the center of the body portion 24, or may have a shape in which the flange portion 25 is provided at one end side of the body portion 24 as shown in FIG.

この場合には、内外部ステーター体１３．１２の何れか
一方に内歯１６．他方に外歯１７を設けることも可能で
ある。In this case, internal teeth 16. It is also possible to provide external teeth 17 on the other side.

（発明の効果） 本発明によれば、ローター２１に内外面とも着磁された
胴部２４を設ける一方°、ステーター１１に内歯１６、
１Ｂ及び外歯１５．１７を設け、この内歯１６．１８及
び外歯１５．１７を胴部２４の内外面に対向させている
から、ステーター１１とローター２１との各磁極間の磁
路が従来に比較して大となり、高トルク化が可能である
。またローター２２が胴部２４を有する中空状であり、
質量が小さくなるので、イナーシャ−を低減できる。従
って、本発明は、高トルク化と低イナーシャ−化という
相反する問題を解決でき、従来に比べて始動特性、停止
特性、負荷特性、温度特性等において有利であり、ディ
ジタル制御、位置制御等の高速化に広く応用できる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the rotor 21 is provided with the body portion 24 which is magnetized on both the inner and outer surfaces, while the stator 11 has the inner teeth 16,
1B and external teeth 15.17 are provided, and the internal teeth 16.18 and external teeth 15.17 are opposed to the inner and outer surfaces of the body 24, so that the magnetic path between each magnetic pole of the stator 11 and the rotor 21 is It is larger than the conventional one, and high torque is possible. Further, the rotor 22 has a hollow shape having a body portion 24,
Since the mass is reduced, inertia can be reduced. Therefore, the present invention can solve the conflicting problems of high torque and low inertia, and is advantageous in terms of starting characteristics, stopping characteristics, load characteristics, temperature characteristics, etc. compared to conventional methods, and is suitable for digital control, position control, etc. It can be widely applied to speeding up.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は同
外部ステーター体の断面図、第３図は同内部ステーター
体の平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図
は本発明での等価磁気回路図、第６図は従来例での等価
磁気回路図、第７図は第２実施例を示す断面図、第８図
は従来例を示す断面図である。 １１−ステーター、１２−・−外部スチータ一体、１３
−内部スチータ一体、１４−・コイル、１５．１’ｌ−
外歯、１６、１８−・−内歯、１９−モーター軸、２１
・−・ローター、２２・・−・ローター体、２４−・胴
部。FIG. 1 is a sectional view showing the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the external stator body, FIG. 3 is a plan view of the internal stator body, and FIG. 5 is an equivalent magnetic circuit diagram of the present invention, FIG. 6 is an equivalent magnetic circuit diagram of a conventional example, FIG. 7 is a sectional view of the second embodiment, and FIG. 8 is a conventional example. FIG. 11-stator, 12--external steater integrated, 13
- Internal steater integrated, 14- coil, 15.1'l-
External teeth, 16, 18--Internal teeth, 19-Motor shaft, 21
- Rotor, 22- Rotor body, 24- Body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、モーター軸１９に取付けられたローター２１と、こ
のローター２１に対向して多数の歯１５、１６、１７、
１８が形成されたステーター１１とを備えたＰＭ型ステ
ッピングモーターにおいて、ローター２１には内外面と
もに着磁された胴部２４が設けられ、ステーター１１に
は胴部２４の内外面に対向するように内歯１６、１８と
外歯１５、１７とが設けられていることを特徴とするＰ
Ｍ型ステッピングモーター。 ２、胴部２４は軸心方向両端が開放状とされ、この胴部
２４の内面に対向する内歯１６、１８は軸心方向に２組
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のＰＭ型ステッピングモーター。 ３、ローター２１は胴部２４間に間隙ができるようにモ
ーター軸１９に取付けられた一対のローター体２２から
構成され、前記胴部２４間の間隙に、ステーター１１を
構成する内部ステーター体１３が介在されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＰＭ型ステッピ
ングモーター。 ４、一対のローター体２２が同一形状であることを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載のＰＭ型ステッピング
モーター。[Claims] 1. A rotor 21 attached to the motor shaft 19, a large number of teeth 15, 16, 17 facing the rotor 21,
In the PM type stepping motor, the rotor 21 is provided with a body 24 whose inner and outer surfaces are magnetized, and the stator 11 is provided with a body 24 that is magnetized on both the inner and outer surfaces of the body 24. P characterized in that internal teeth 16, 18 and external teeth 15, 17 are provided.
M type stepping motor. 2. The body 24 is open at both ends in the axial direction, and two sets of internal teeth 16 and 18 are provided in the axial direction on the inner surface of the body 24. PM type stepping motor according to item 1. 3. The rotor 21 is composed of a pair of rotor bodies 22 attached to the motor shaft 19 so as to leave a gap between the body parts 24, and the internal stator body 13 constituting the stator 11 is installed in the gap between the body parts 24. The PM type stepping motor according to claim 1, characterized in that the PM type stepping motor is interposed. 4. A PM type stepping motor according to claim 3, wherein the pair of rotor bodies 22 have the same shape.