JPS6335155A - 電動機 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は電動機に関し、詳しくは円盤の表裏を着磁して
突極を設けたロータの両面にステータ磁極を配置して、
モータの形状を偏平にし、出力を大にし、かつ微少ステ
ップ角での駆動を可能にする電動機に関する。

［従来の技術］ 従来のステッピングモータまたはシンクロナスモータは
、第６図の断面図および第７図の分解斜視図に示すよう
に、ロータ３７の構成はロータ軸３４にセンターピース
３５を介して円筒形の磁石３６が固着されたもので、こ
の円筒形の磁石３６の外周面は等ピッチで分割され、各
区画が交互にＮ極、Ｓ極となるように半径方向に着磁さ
れている。一方、ステータ３８は、ロータの外周側に小
空隙を隔てて巻着されたドーナッツ状のコイル３９をス
テータコア４０により包んでなり、内周面にはロータ３
７の磁石３６の外周面に対向して、櫛歯状のステータ磁
極４６を配置したものである。

しかし、この従来のステッピングモータまたはシンクロ
ナスモータの構成では次のような問題点がある。すなわ
ち、第一に円筒形の磁石材に半径方向に多数の磁極を着
磁すると、磁極の増大と共に磁極の強さが急減し、出力
が低下するから磁極数が限定されること、第二に出力を
増大するには、モータ形状を軸方向に長くすることで対
応できるが、これは偏平型の８１樽には適さない、等の
問題点があった。特に最近需要が急増している磁気ディ
スク駆動装置に採用する偏平で、かつ微少角の駆動を要
求されるステッピングモータには適さない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は従来のステッピングモータまたはシンクロナス
モータの上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
−）で、偏平であってしかも高出力が確保でき、かつ微
少角度の駆動が可能なステッピングモータを提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の電動機は、片面をＮ極にもう一方の面をＳ極に
着磁した２枚の円盤の中心を同軸に結合したロータであ
って、それぞれの円盤の両面の外周部に円周を等分し円
盤の中心方向に向かって放射状に突極を設けたロータと
、前記各々の円盤の外周に僅かの空隙を隔てて巻着した
２個のステータコイルと、前記各々のステータコイルを
両側から挟持する円盤状のステータヨークであって、前
記円盤の突極に僅かの空隙を隔てて対向し前記突極と同
一ピッチで円周を等分する櫛歯状のティース部を設けた
ステータヨークとを具備したことを要旨とする。

［作用］ 本発明の電動機は、円盤状のロータの一方の面をＮ極に
、もう一方の面をＳ極にし、ロータの両側面にステータ
ヨークの磁極を対向して配置する構成であるので、モー
タを軸方向に長くすることなく、ロータに強力なマグネ
ット材料を使用することにより、出力の大きなステッピ
ングモータまたはシンクロナスモータとすることができ
る。また、これにより偏平型のステッピングモータの需
要に応えることができる。また、円盤状のロータは軸方
向着磁であるので、半径方向に多数分割して着磁する場
合のように磁極の数はそれほど制限されず、両側面に凹
凸を数多く形成することにより、磁極数を多くでき微少
ステップ角の駆動が可能である。ステータヨークのティ
ース部は、平面内に配設され磁極を構成するので、ステ
ータヨークの加工容易で高精度のものが得られ、微少ス
テップ角の電動機でも容易に製造できる。

［実施の態様］ 本発明の実施の態様によれば、突極のピッチを円型の表
裏で１／２ピッチ、円盤同志で１／４ピッチずらせ、テ
ィースのピッチを円盤の表裏で１／２ピッチずらせ、円
盤同志は同一ピッチとした電動機が提供され、本実施の
態様によれば磁極で形成される磁束分布が比較的滑らか
な変化を示し、トルク変動が比較的少ないという利点が
ある。

〔実施例〕

本発明の好適な一実施例について以下図面に基づいて説
明する。第１図は本発明を偏平状の永久磁石ステッピン
グモータに適用した実施例の断面図である。第１図にお
いて、ロータ１は２枚の円盤状磁石２０．２２で構成さ
れ、この円盤状磁石２０．２２の中心にはロータシャフ
ト３が一体的に貫通固定されている。このロータシャフ
ト３の両側は、軸受４０．４２によって回転自在に支え
られている。

ロータ１の円盤状磁石２０．２２は、第２図（イ）の平
面図および第２図（ロ）の側面図に示すように、異方性
フェライト等の磁石材料を用いて円盤状に形成され、そ
れぞれの円盤２０．２２の両面の外周部２４に円周を等
分し円盤の中心方向に向かって放射状に凸条を設は突極
２６とした。この円盤状磁石２０．２２の両面外周部２
４に設けられた突極２６のピッチは、円盤の表裏で１／
２ピッチ円周方向にずれ、円盤同志２０．２２の間では
円周方向に１／４ピッチずれている。また、円盤状磁石
２０．２２の極性は、第１図において左面２０ｍ、２２
ａがＮ極に、右面２０ｂ、２２ｂがＳ極となっている。

ロータ１の円盤状磁石２０．２２の外周を取り囲み僅か
な空隙を隔てて絶縁材料製のボビン枠８０．８２が配置
され、このボビン枠８０．８２にはそれぞれステータコ
イル９０．９２が巻着されている。

ステータヨーク５０．５２．６０．６２は第３図（イ）
の全体平面図、第３図（ロ）の部分拡大平面図に示すよ
うに、中心が円形に打ち抜かれた円盤であって、外周部
はボビン枠８０．８２を挟持する磁極板５０＆となって
おり、内周部は円盤状磁石の突極２６と同一ピッチで円
周を等分し突極２６と軸方向に対向するように設けられ
た櫛歯状のティース部５０ｂとなっている。それぞれの
ステータヨーク５０．５２．６０．６２は、円盤状磁石
２０．２２を挟んでモータケース７の内周側に取り付け
られており、各ステータヨークのティース部５０ｂ、５
２ｂ、６０ｂ、６２ｂはそれぞれ円盤状磁石２０．２２
の突極２６と軸方向に０．０５ｍ−程度の小空隙を介し
て対向する位置に配置されている。また、このステータ
ヨーク５０．５２゜６０．６２は組み立時の取付におい
て、ティース部５０ｂ、５２ｂ、６０ｂ、６２ｂのピッ
チの位相が、円盤の表裏すなわち５０ｂと５２ｂおよび
６０ｂと６２ｂでは１／２ピッチ円周方向にずれており
、円盤の相互すなわち５０ｂと６０ｂおよび５２ｂと６
２ｂではピッチのずれはない、ステータヨーク５２と６
０の間には非磁性のスペーサ１０が嵌着されている。

次に本実施例のステッピングモータのステップ移動動作
を第４図（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示す磁極の展開図
および第５図に示すコイルの駆動タイミング図に基づい
て説明する。第４図（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は、ロー
タ１の円盤状磁石２０．２２の突ｆｉ２６およびステー
タヨーク５０．５２．６０．６２、のティース部５０ｂ
、５２ｂ、６０ｂ、６２ｂの展開図を示す、ステータコ
イル９０．９２には第５図に示すように、９０原方向→
９２順方向→９０逆方向→９２逆方向の順番でパルス電
流が印加される。

ステータコイル９０に順方向電流が印加された状態では
第４図（イ）に示すように、ステータヨーク５０のティ
ース部５０ｂはＳ極にステータヨーク５２のティース部
５２ｂはＮ極に励磁されるので、ステータヨーク５０の
ティース部５０ｂに対向する円盤状磁石２０のＮ極面２
０ａの突極２６はティース部５０ｂに吸引され、Ｓ極面
２０ｂの突極２６はティース部５２ｂに吸引される。一
方スチータコイル９２には全く通電されていないので、
円盤状磁石２２は自由な状態にあり、それぞれの突極２
６はステータヨーク６０．６２のティース部６０ｂ、６
２ｂよりも１／４ピッチ右にずれた位置で止まる。

次にステータコイル９０の電流を遮断し、ステータコイ
ル９２に順方向電流を通じると、第４図（ロ）に示すよ
うに、ステータヨーク６０のティース部６０ｂはＳ極に
ステータヨークｂ２のティース部６２ｂはＮ極に励磁さ
れるので、ステータヨーク６０のティース部６０ｂに対
向する円盤状磁石２２のＮ極面２２ａの突極２６はティ
ース部６０ｂに吸引され、Ｓ極面２２ｂの突極２６はテ
４−ス部６２ｂに吸引される。これにより円盤状磁石２
２の両面の突極２６とステータコイル６０．６２のティ
ース部６０ａ、６２ａとの間にあった１／４のずれがな
くなり、ロータ１は１／４ピッチ左へ移動する。一方ス
チータコイル９０には全く通電されていないので、円盤
状磁石２０は自由な状態にあり、それぞれの突極２６は
ステータヨーク５０．５２のティース部５０ｂ、５２ｂ
よりも１／４ピッチ左にずれた位置で止まる。

次にステータコイル９２の電流を遮断し、ステータコイ
ル９０に逆方向電流を通じると、第４図（ハ）に示すよ
うに、ステータヨーク５０のティース部５０ｂはＮ１１
ｉにステータヨーク５２のティース部５２ｂはＳ極に励
磁されるので、ステータヨーク５０のティース部５０ｂ
に対向する円盤状磁石２０のＮ極面２０ｇの突ｗ１２６
はティース部５０ｂに反発され、Ｓ極面２０ｂの突極２
６はティース部５２ｂに反発される。これにより円盤状
磁石２０の両面の突極２６とステータコイル５０．５２
のティース部５０ａ、５２ａとの間にあった左側の１／
４のずれは、さらにロータ１が１／４ピッチ左へ移動し
て１７／２のずれとなる。一方スチータコイル９０には
全く通電されていないので、円盤状磁石２２は自由な状
態にあり、それぞれの突ｉ２６はステータヨーク６０．
６２のティース部６０ｂ、６２ｂよりも１／４ビツヂ左
にずれた位置で止まる。

次にステータコイル９０の電流を遮断し、ステータコ・
イル９２に逆方向電流を通じると、第４図（ニ）に示す
ように、ステータヨーク６ｏのティース部００ｂはＮ極
にステータヨーク６２のティース部６２ｂはＳ極に励磁
されるので、ステータヨーク６０のティース部６０ｂに
対向する円盤状磁石２２のＮｕ面２２ａの突極２６はテ
ィース部６０ｂに反発され、Ｓ極面２２ｂの突極２６は
ティース部６２ｂに反発される。これにより円盤状磁石
２２の両面の突８ｉ２６とステータコイル６０．６２の
ティース部６０ａ、６２＆との間にあった左側の１／４
のずれは、さらにロータ１が１／４ピッチ左へ移動して
１／２のずれとなる。一方スチータコイル９０には全く
通電されていないので、円盤状磁石２０は自由な状態に
あり、それぞれの突極２６はステータヨーク５０．５２
のティース部５０ｂ、５２ｂよりも１／４ピッチ右にず
れた位置で止まる。

次にステータコイル９２の電流を遮断し、ステータコイ
ル９０に順方向電流を通じると、第４図（イ）に示すよ
うに、ステータヨーク５０のティース部５０ｂはＳ極に
ステータヨーク５２のティース部５２ｂはＮ極に励磁さ
れるので、ステータヨーク５０のティース部５０ｂに対
向する円盤状磁石２０のＮ極面２０ａの突極２６はティ
ース部５ｏｂに吸引され、ｓ８ｉ面２０ｂの突極２６は
ティース部５２ｂに吸引される。これにより円盤状磁石
２０の両面の突極２６とステータコイル５０．５２のテ
ィース部５０ａ、５２ａとの間にあった右側の１／４の
ずれは、ロータ１が１／４ピッチ左へ移動してずれがな
くなる。一方スチータコイル９２には全く通電されてい
ないので、円盤状磁石２２は自由な状態にあり、それぞ
れの突極２６はステータヨーク６０．６２のティース部
６０ｂ、６２ｂよりも１／４ピッチ右にずれた位置で止
まる。

以上の回転移動の動作を繰り返すことにより、ステッピ
ングモータのロータ１は小角度のステップ角で駆動され
る。

［発明の効果］ 本発明の電動機は以上説明したように、一方の面をＮ極
に他方の面をＳｆｉに着磁した２枚の円盤状磁石を同軸
に結合してロータとし、この円盤状磁石の両面に円周を
等分する突極を設け、この突極に対向して櫛歯状のステ
ータヨークを配置したものであって、円盤状磁石ロータ
の両側面でトルクを発生することができるので、従来の
電動機のように軸方向に長くしなくとも、偏平でかつ出
力を大きくすることができる。また、円盤状磁石ロータ
は一方の面がＮ極にもう一方の面がＳ極に着磁されてい
るので、円盤状磁石ロータの両側面に凹凸を多数設けて
突極とすることが出来、さらにステータヨークのティー
ス部は磁極板と同一平面にあるので、円盤状磁石ロータ
の突極数に応じて高精度の加工が可能であり、これによ
り微少角ステップの電動機が容易に製作できるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図（イ）は
ロータの正面図、第２図（ロ）はロータの側面図、第３
図（イ）はステータヨークの正面図、第３図（ロ）は第
３図（イ）のステータヨークの部分拡大図、第４図（イ
）（ロ）〈ハ）（ニ）はロータの作動を説明するための
ステータヨークのティース部および円盤状磁石ロータの
突極の展開図、第５図はステータコイルの駆動タイミン
グ図、第６図は従来のステッピングモータの側断面図、
第７図は従来のステッピングモータの分解斜視図である
。 ｌ・・・ロータ、（２０，２２）・・・円盤状磁石、２
６・・・突極、３・・・ロータシャフト、（５０，５２
，６０，６２）・・・ステータヨーク、（５０ｂ、５２
ｂ、６０ｂ、６２ｂ）・・・ステータヨークのティース
部、（８０，８２）・・・ボビン枠、（９０，９２）・
・・ステータコイル、第　１　図 第２０（イ） 第２図　（ロ） 第　４　口（イ） 第　４図（ロ） 第４０（ハ） １　　　　　　　　　〜２０ １−一一ノ　　　　　　　　　　−一一〜２２帝― 第４図（ニ） 一一一一一→−’　　５２ｂ １〜　　　　　　　□２２ ・　　　　　　　　　　　　・　　６２ｂ第５図 Ｍ７図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面をＮ極にもう一方の面をＳ極に着磁した２枚
   の円盤の中心を同軸に結合したロータであって、それぞ
   れの円盤の両面の外周部に円周を等分し円盤の中心方向
   に向かって放射状に突極を設けたロータと、前記各々の
   円盤の外周に僅かの空隙を隔てて巻着した２個のステー
   タコイルと、前記各々のステータコイルを両側から挟持
   する円盤状のステータヨークであって、前記円盤の突極
   に僅かの空隙を隔てて対向し前記突極と同一ピッチで円
   周を等分する櫛歯状のティース部を設けたステータヨー
   クとを具備したことを特徴とする電動機。
2. （２）前記突極のピッチを円盤の表裏で１／２ピッチ、
   円盤同志で１／４ピッチずらせ、前記ティースのピッチ
   を円盤の表裏で１／２ピッチずらせ円盤同志は同一ピッ
   チとした特許請求の範囲第１項に記載の電動機。