JP2000050610A - 永久磁石型ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動巻線の数を必要最小限まで削減した安価
な永久磁石型ステッピングモータを提供する。 【解決手段】 周方向に等間隔でＮＳ交互に多極着磁さ
れた円筒状の永久磁石回転子２５と、この永久磁石回転
子２５を取り囲む周方向に沿って等間隔に配置された突
極４０を先端に有するステータヨーク２０ｃとを備えた
永久磁石ステッピングモータにおいて、隣合う突極４
０，４０同士を一対にして、これら突極４０，４０同士
を磁性材料の連結部材１で一体的に連結し、各対の連結
部材１に単一の駆動巻線をそれぞれ取着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多極着磁された
永久磁石を回転子とする永久磁石型（ＰＭ型）ステッピ
ングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に４相巻線の突極型磁極を有する従
来のステッピングモータを示す。

【０００３】この図４において、２５は円筒形状をなし
外周面にＮ極とＳ極とを交互に多極着磁した永久磁石回
転子である。この例では、回転軸２４と一体の永久磁石
回転子（以下、回転子という）２５は紙面に直角な中心
軸の周りを回転する。

【０００４】ステータ２０は、ステータヨーク２０ｂと
このステータヨーク２０ｂを固定支持するヨークケース
２０ａとで構成され、ステータヨーク２０ｂは環状のヨ
ークケース２０ａに支持されて回転子２５の外周面に沿
って等角度で配設された８つの突極４０に巻き付けられ
た駆動巻線２２ａ〜２２ｈとにより構成されている。

【０００５】そして係るモータにおいてステータ２０の
組立は、レーザビーム、電子ビーム等の高密度エネルギ
ービームの溶着接合によりヨークケース２０ａの内側面
に突極４０をなす各ステータヨーク２０ｂを固定し、こ
の後、各ステータヨーク２０ｂの周囲にヨークケース２
０ａの中心軸側から巻線巻回機のニードルを差し込み、
このニードルに巻線を送り出しながらステータヨーク２
０ｂの周りを回転させてステータヨーク２０ｂの周囲に
駆動巻線２２ａ〜２２ｈを巻き付けていく。

【０００６】ここで、一般的にモータの出力特性は、こ
の駆動巻線２２ａ〜２２ｈの状態に大きく依存する。こ
れは、駆動巻線２２ａ〜２２ｈの疎密性、整列性によ
り、各突極４０に発生する磁界強度が大きく異なるため
である。即ち、駆動巻線間が密の状態でかつ整然と巻か
れている方が、巻線間が疎の状態で乱雑な場合よりも磁
界強度は大きくなり、出力トルクが大きくなると共に各
コイル間における個体差が小さくなるためトルクムラが
小さく滑らかな回転が得られるなど、モータにおいて駆
動巻線の巻回状態は、その特性に重要な要素を占めるこ
とになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構造のステッピングモータでは、その組立行程におい
て、各突極４０をなすステータヨーク２０ｂに駆動巻線
２２ａ〜２２ｈを巻き付けるにあたっては、ヨークケー
ス２１ａの中心軸側から巻線巻回機のニードルを狭隘な
突極間に差し込んで巻回形成しなければならないので、
その作業性は良好とはいえず、モータの安定した出力特
性を確保すべく巻線の状態を密に、かつ整然と巻くため
には、駆動巻線２２ａ〜２２ｈの送り速度、巻付け速度
を低速に設定せざるを得なかった。このため、巻線の巻
き付け作業には多大な時間が費やされ、生産効率の向
上、惹いてはコストの低減化を阻害する大きな要因とな
っていた。

【０００８】また、巻線を巻き付けるステータヨーク２
０ｂを含むステータ２０の形状が複雑になれば、なおさ
ら組立行程で巻線の巻き付け作業に費やされる時間が多
くなる。

【０００９】さらに、隣り合うステータヨーク２０ｂ、
２０ｂにおいて駆動巻線の巻き付け方向が異なると、巻
線巻回機のワークの送り方向が逆になるため、隣り合う
ステータヨーク２０ｂに対し逐次連続的に巻線作業を行
わせることができない。

【００１０】本発明は上記従来の課題に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、巻回形成に時間のかかる駆
動巻線の数を必要最小限まで削減し得、もって生産性の
向上とコストの低減化とが図れる永久磁石型ステッピン
グモータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に係る永久磁石型ステッピング
モータでは、周方向に等間隔でＮＳ交互に多極着磁され
た円筒状の永久磁石回転子と、該永久磁石回転子を取り
囲む周方向に沿って等間隔で突極が配置されたステータ
ヨークとを備えた永久磁石型ステッピングモータにおい
て、隣合う突極同士を一対にしてこれらを磁性材料の連
結部材で繋いで一体的に形成し、該各連結部分にそれぞ
れ単一の駆動巻線を取着したことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る永久磁石型
ステッピングモータでは、前記連結部材で繋がれる突極
同士の外周端側を相互に周方向に遠ざけるように屈曲さ
せて両ステータヨークの間隔を広げたことを特徴とす
る。

【００１３】また、本発明の請求項３に係る永久磁石型
ステッピングモータでは、前記ステータヨークを支持す
るヨークケースを樹脂で形成し、該ヨークケースに前記
ステータヨークを一体化させてモールド成形したことを
特徴とする。

【００１４】すなわち、請求項１に係る永久磁石型ステ
ッピングモータでは、隣り合う突極同士を一対としてこ
れらを連結部材により磁気的に連結し、その各連結部分
に駆動巻線を取着することにより、各突極の磁力を低下
させることなく駆動巻線の数を半減し得ると共に巻線作
業が容易になり、生産性の向上、製造コストの低減化が
図れる。

【００１５】また、請求項２に係る永久磁石型ステッピ
ングモータでは、連結された隣り合う突極の外周側を相
互に周方向に遠ざけてその間隔を広げることにより、モ
ータの外径寸法を大きくすることなく連結部材に巻き付
ける巻線量を増やすことができ、よって回転トルクの向
上が図れる。

【００１６】また、請求項３に係る永久磁石型ステッピ
ングモータでは、前記各連結部材に駆動巻線を巻き付け
ておいて、これをヨークケースに一体モールド成形する
ことにより、軽量で耐蝕性に優れ、かつ廉価なステップ
モータを提供し得る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て添付図面の実施例に基づき説明する。なお、図４の従
来例と同一又は同様な構成部材には同一符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。

【００１８】図１は本発明に係る永久磁石型ステッピン
グモータの第１実施例であり、４相８極ステッピングモ
ータの構造を示している。

【００１９】周方向に等間隔でＮＳ交互に多極着磁され
た円筒状の永久磁石回転子２５は、出力軸２４と一体と
なったロータを構成し、出力軸２４を回転軸として回転
する。この永久磁石回転子２５の周囲にはこれを取り囲
むように周方向に沿って等間隔に偶数個の突極４０が放
射状に径方向外方に延びて配置されている。

【００２０】ところで、これらの突極４０は隣り合うも
の同士が一対に組まれ、この一対の突極４０，４０同士
が磁性材料の連結部材１で繋がれて一体的に形成され、
その各連結部材１にはそれぞれ単一の駆動巻線２２ａ〜
２２ｄが取着されてステータヨーク２０ｃとして構成さ
れるようになっている。ここで、本図示例にあっては、
４個のステータヨーク２０ｃが円周方向に等間隔で配設
され、これらのステータヨーク２０ｃはその径方向外側
に位置する連結部材１部分が樹脂製のヨークケース２０
ａにモールド成形により一体的に結合されてステータ２
０を構成している。

【００２１】上記ステータヨーク２０ｃは、２つの隣り
合う突極４０、４０を磁性材料の連結部材１で結合した
ものであり、その連結部材１に駆動巻線２２ａ〜２２ｄ
を取着しているため、駆動巻線２２ａ〜２２ｄに電流を
流すと各対がそれぞれ一つの電磁石となり、対をなす２
つの突極４０、４０の先端はそれぞれＳ極及びＮ極とな
る。即ち、１つの駆動巻線に電流を流すことによって隣
り合う２つの突極４０，４０を異極に磁化できるため、
図２に示すように８つの突極４０，４０，…に対し駆動
巻線２２ａ〜２２ｄの数は４つに減らすことができ、突
極の数だけ駆動巻線を有していた従来のモータに対し、
その数を半分にし得てその分だけ工数を減らすことがで
きる。

【００２２】また、駆動巻線は２２ａ〜２２ｄは、２つ
の突極４０，４０同士を結合する連結部材１に取着する
ものであるから、これらを結合する前の単品状態の連結
部材１に巻線を巻き付けることが可能である。即ち、巻
線の巻き付け作業時に空間的制約を受けないため、汎用
の巻線機を使うことができるばかりでなく、ニードルや
他の高価な組立治具をも必要とせず、ワークの交換も極
めて容易であるため、作業効率が大幅に向上すると共
に、作業動作が単純化され個々の駆動巻線の状態が均一
に保たれるため、安定した性能が確保できる。さらには
駆動巻線２２ａ〜２２ｄを予め巻回形成してコイル部品
にしておいて、連結部品１に挿通装着するようになすこ
ともでき、このようにコイル部品化することで品質管理
も容易になり、個々の製品間の性能のばらつきを可及的
に小さく抑制できるようになる。

【００２３】また、上記連結部材１の配設形態は必要に
応じ、図２の部分展開図に示すように、連結部材１の両
端部にモータ回転軸２４方向に延びる脚部１ａをそれぞ
れ設けて、この両脚部１ａを突極４０，４０に一体化す
ることによりアーチ型としても構わない。

【００２４】図３は本発明の第２実施例を示す。図示す
るように、この第２実施例は、前記連結された隣り合う
突極４０，４０の外周端側を相互に周方向に遠ざけるよ
うに屈曲させて形成し、連結部間の距離を広げて連結部
材１で結合することにより、各駆動巻線２２ａ〜２２ｄ
の巻回量の増大化を図るようにしたものである。即ち、
駆動巻線２２ａ〜２２ｄの巻回量を増やした分だけ各突
極４０，４０磁力は強くなり、もってモータの出力トル
クを向上させることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
かかる永久磁石型ステッピングモータによれば、隣り合
う突極同士を一対としてこれらを連結部材により磁気的
に連結し、その各連結部分に駆動巻線を取着するように
したので、各突極の磁力を低下させることなく駆動巻線
の数を半減させることができると共に、巻線作業が容易
になり、生産性の向上、製造コストの低減化が図れる。

【００２６】また、互いに連結される隣り合う一対の突
極の外周端側を周方向に遠ざけるように屈曲形成して、
それらの間隔を広げるようにすれば、モータの外径寸法
を大きくすることなく連結部材に巻き付ける駆動巻線の
巻線量を増やすことができ、もって回転トルク性能等の
向上が図れ、あるいは同一の性能とするならば可及的小
型化が図れるようになる。

【００２７】さらに、一対の突極を結合した連結部材に
駆動巻線を取着して、ステータヨーク部品として予備形
成し、これを樹脂製のヨークケースに一体的にインサー
トモールド成形するようにすれば、軽量で耐蝕性に優れ
るステップモータを可及的に廉価に提供できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る永久磁石型ステッピ
ングモータの概略構成図である。

【図２】連結部材の別の形態を概略的に示すもので、ス
テータ内周面の部分展開図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る永久磁石型ステッピ
ングモータの概略構成図である。

【図４】従来の突極磁型ステッピングモータの概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 連結部材 ２０ ステータ ２０ａ ヨークケース ２０ｂ ステータヨーク ２２ａ〜２２ｄ 駆動巻線 ２４ 出力軸 ２５ 永久磁石回転子 ４０ 突極

フロントページの続き (72)発明者 内山 敦政 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AB06 AE08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に等間隔でＮＳ交互に多極着磁さ
   れた円筒状の永久磁石回転子と、該永久磁石回転子を取
   り囲む周方向に沿って等間隔で放射状に突極が配置され
   たステータヨークとを備えた永久磁石型ステッピングモ
   ータにおいて、 隣合う突極同士を一対にしてこれらを磁性材料の連結部
   材で繋いで一体的に形成し、該各連結部分にそれぞれ単
   一の駆動巻線を取着したことを特徴とする永久磁石型ス
   テッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記連結部材で繋がれる突極同士の外周
   端側を相互に周方向に遠ざけるように屈曲させて両ステ
   ータヨークの間隔を広げたことを特徴とする請求項１に
   記載の永久磁石型ステッピングモータ。
3. 【請求項３】 前記ステータヨークを支持するヨークケ
   ースを樹脂で形成し、該ヨークケースに前記ステータヨ
   ークを一体化させてモールド成形したことを特徴とする
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の永久磁石型
   ステッピングモータ。