JP2000253642A - Motor - Google Patents

Motor

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JP2000253642A
JP2000253642A JP11049515A JP4951599A JP2000253642A JP 2000253642 A JP2000253642 A JP 2000253642A JP 11049515 A JP11049515 A JP 11049515A JP 4951599 A JP4951599 A JP 4951599A JP 2000253642 A JP2000253642 A JP 2000253642A
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JP
Japan
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magnet
coil
magnetic pole
poles
magnetic
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JP11049515A
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Japanese (ja)
Inventor
Toyonari Sasaki
豊成 佐々木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a stepping motor and attain high output by disposing a coil on a magnet of which a disc-shaped board surface is divided into (n) circumferentially and different poles are polarized alternately so as to be concentric with the magnet, and facing the first and second pole boards each other, each of which has the specific number of poles, so as to sandwich the magnet. SOLUTION: The board surface of a disc-shaped magnet 1 is divided into (n) circumferentially, the south pole and north pole are polarized alternately, and an output shaft 13 is pressed into a fitting part 1w for forming a rotor. A cylindrical coil 7 is disposed so as to be concentric with the magnet 1, the first and second pole boards 3, 4, each of which has the number of n/2 poles are fixed to a pole board connecting member 9 and disposed at a position so as to sandwich the magnet 1 and face each other for forming a stator. It is thus possible to decrease the axial thickness of the step motor for miniaturization, and make magnetic flux generated from the coil 7 act on the magnet 1 effectively for an increase in output.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、小型で安価な偏平円筒
形状をしたPMステップモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small and inexpensive PM step motor having a flat cylindrical shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の小型円筒形状のステップモータと
しては図8に示すものがある。ボビン101にステータ
コイル105が同心状に巻回され、ボビン101は2個
のステータヨーク106で軸方向から挟持固定されてお
り、かつステータヨーク106にはボビン101の内径
面円周方向にステータ歯106aと106bが交互に配
置され、ケース103には、ステータ歯106aと10
6bと一体のステータヨーク106が固定されてステー
タ102が構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a conventional small cylindrical step motor. A stator coil 105 is wound concentrically around the bobbin 101, and the bobbin 101 is sandwiched and fixed in the axial direction by two stator yokes 106. 106a and 106b are arranged alternately, and the case 103 has stator teeth 106a and 10b.
The stator 102 is configured by fixing a stator yoke 106 integral with the stator yoke 6b.

【0003】2組のケース103の一方にはフランジ1
15と軸受け108が固定され、他方のケース103に
は他の軸受け108が固定されている。ロータ109は
ロータ軸110に固定されたロータ磁石111からな
り、ロータ磁石111はステータ102のステータヨー
ク106aと放射状の空隙部を形成している。そして、
ロータ軸受110は2個の軸受け108の間に回転可能
に支持されている。
One of two cases 103 has a flange 1
15 and the bearing 108 are fixed, and another bearing 108 is fixed to the other case 103. The rotor 109 includes a rotor magnet 111 fixed to a rotor shaft 110, and the rotor magnet 111 forms a radial gap with the stator yoke 106a of the stator 102. And
The rotor bearing 110 is rotatably supported between the two bearings 108.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の小型のステップモータは大きなトルクを得る必要性
からロータ磁石111を長くせねばならず、軸方向に長
くなってしまう欠点がある。またステータコイル105
への通電により発生する磁束が図9に示すように主とし
てステータ歯106aの端面106a1とステータ歯1
06bの端面106b1とを通過するためロータ磁石1
11に効果的に作用しないでモータの出力は高くならな
い欠点がある。
However, the above-mentioned conventional small stepping motor has a drawback that the rotor magnet 111 must be lengthened due to the necessity of obtaining a large torque, and the length is increased in the axial direction. Also, the stator coil 105
As shown in FIG. 9, the magnetic flux generated by energization of the stator teeth 106a1 and the end face 106a1 of the stator teeth 106a
06b and the end face 106b1 of the rotor magnet 1
There is a disadvantage that the output of the motor does not increase without effectively acting on the motor.

【0005】したがって、本発明の第1の目的は、新規
な構成の超小型のモータを提供することにある。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a micro motor having a novel configuration.

【0006】本発明の第2の目的は、モータの製造を容
易なものにすることにある。
A second object of the present invention is to facilitate the manufacture of a motor.

【0007】本発明の第3の目的は、コンパクトでしか
も駆動力が高く効率のよいモータを提供することにあ
る。
A third object of the present invention is to provide a compact and efficient motor having a high driving force.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、コイルと、円盤状に形成されるとともに
少なくともその盤面が周方向にn分割して異なる極に交
互に着磁されたマグネットを備え、該コイルとマグネッ
トの中心軸が一致するように配置し、前記コイルによっ
て励磁されるn/2個の第1の磁極をマグネットの片面
に対向させるとともに、同コイルによって励磁されるn
/2個の第2の磁極をマグネットの他片面に対向させる
ことを特徴とするモータを採用するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a coil and a disk, which is formed in a disk shape and at least the disk surface is divided into n parts in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles. The magnet is arranged so that the central axes of the coil and the magnet coincide with each other, and n / 2 first magnetic poles excited by the coil are opposed to one surface of the magnet and excited by the coil. n
A motor characterized in that / 2 second magnetic poles are opposed to the other side of the magnet.

【0009】上記構成において、モータの基本を構成す
る部品の軸方向の厚みはマグネットの厚みと第1、第2
の磁極を対向させることで決め、モータの径はマグネッ
トの径とコイルの径で決められ、モータを非常に小型化
することができるものである。また、コイルにより発生
する磁束は第1の磁極と第2の磁極との間にあるマグネ
ットを横切るので効果的にロータであるマグネットに作
用し、モータの出力を高める。
In the above construction, the axial thickness of the parts constituting the basic motor is determined by the thickness of the magnet and the first and second parts.
The diameter of the motor is determined by the diameter of the magnet and the diameter of the coil, so that the motor can be extremely reduced in size. Further, the magnetic flux generated by the coil crosses the magnet between the first magnetic pole and the second magnetic pole, so that the magnetic flux effectively acts on the magnet as the rotor and increases the output of the motor.

【0010】[0010]

【実施例】(実施例1)図1〜図3は本発明の実施例1
のステップモータを示す図であり、そのうち、図1はス
テップモータの分解斜視図であり、図2はステップモー
タの組み立て後の軸方向の断面図であり、図3はモータ
の一部を図2のA方向から見た図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 3 show Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1 is an exploded perspective view of the step motor, FIG. 2 is an axial cross-sectional view after assembling the step motor, and FIG. FIG. 3 is a diagram viewed from a direction A of FIG.

【0011】図1から図3において、1はロータを構成
する円盤形状のマグネットであり、このロータであるマ
グネット1は、その盤面が円周方向にn分割して[本実
施例では8分割して(n=8)]、S極、N極が交互に
着磁されており、その磁化の方向は盤面に垂直な方向で
ある。着磁部1a、1b、1c、1d、1e、1f、1
g、1hとすると、片面から見たとき着磁部1a、1
c、1e、1gがS極に着磁され、着磁部1b、1d、
1f、1hがN極に着磁されており、その裏面からみた
とき着磁部1a、1c、1e、1gがN極に着磁され、
着磁部1b、1d、1f、1hがS極に着磁されてい
る。またマグネット1は射出成形により形成されるプラ
スチックマグネット材料により構成されている。これに
より円盤形状の厚さは非常に薄く構成することができ
る。またマグネット1には軸方向中央部に内径が小なる
嵌合部1wを備えている。
In FIG. 1 to FIG. 3, reference numeral 1 denotes a disk-shaped magnet constituting a rotor. The magnet 1, which is a rotor, has its disk surface divided into n parts in the circumferential direction. (N = 8)], the S pole and the N pole are magnetized alternately, and the direction of the magnetization is perpendicular to the board surface. Magnetized parts 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1
g, 1h, the magnetized parts 1a, 1
c, 1e, and 1g are magnetized to the S pole, and the magnetized portions 1b, 1d,
1f, 1h are magnetized to the N pole, and when viewed from the back surface, the magnetized portions 1a, 1c, 1e, 1g are magnetized to the N pole,
The magnetized portions 1b, 1d, 1f, 1h are magnetized to S poles. The magnet 1 is made of a plastic magnet material formed by injection molding. Thereby, the thickness of the disk shape can be made very thin. Further, the magnet 1 is provided with a fitting portion 1w having a small inner diameter at a central portion in the axial direction.

【0012】13はロータ軸となる出力軸で、この出力
軸13はロータであるマグネット1の嵌合部1wに圧入
にて固着されている。マグネット1は射出成形により成
形されるプラスチックマグネットからなるため圧入によ
る組み立てでも割れが発生することはなく、また軸方向
中央部に内径が小なる嵌合部1wを備えるという複雑な
形状でも製造が容易となる。また出力軸13とマグネッ
ト1は圧入で組み立ておよび固着されるので組み立てが
容易で安価で製造可能となる。これらの出力軸13とマ
グネット1とでロータを構成している。
Reference numeral 13 denotes an output shaft serving as a rotor shaft. The output shaft 13 is fixed to the fitting portion 1w of the magnet 1 serving as a rotor by press fitting. Since the magnet 1 is made of a plastic magnet formed by injection molding, it does not crack even when it is assembled by press-fitting, and is easy to manufacture even with a complicated shape having a fitting portion 1w having a small inner diameter at the center in the axial direction. Becomes Further, since the output shaft 13 and the magnet 1 are assembled and fixed by press-fitting, it is easy to assemble and can be manufactured at low cost. The output shaft 13 and the magnet 1 constitute a rotor.

【0013】7は円筒形状のコイルであり、その内径は
前記マグネット1の外径より僅かに大きい寸法である。
コイル7は前記マグネット1の円盤面と同一面上かつ同
心でマグネット1の外側に空隙を介して配置される。
Reference numeral 7 denotes a cylindrical coil whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the magnet 1.
The coil 7 is arranged on the same plane as the disk surface of the magnet 1 and concentrically outside the magnet 1 via a gap.

【0014】3、4および9はステータを構成する軟磁
性材料からなるステータ構成部材である。3は薄板リン
グ3wに720/n度、即ち90度の周期で中心軸方向
に伸びたn/2個の第1の磁極3a、3b、3c、3d
を持たせた形状の第1の磁極基板である。4は薄板リン
グ4wに720/n度、即ち90度の周期で中心軸方向
に伸びたn/2個の第2の磁極4a、4b、4c、4d
を持たせた形状の第2の磁極基板である。9は磁極基板
3と磁極基板4を接続するための磁極基板連結部材であ
る。磁極基板連結部材9はそのへこみ9wで基板3と嵌
合または接着し、9vで基板4と嵌合または接着する。
これによってステータを構成する。なおこのとき、第1
の磁極3a、3b、3c、3dと第2の磁極4a、4
b、4c、4dの位相が同じになるように配置して嵌合
または接着する。また、第1の磁極基板3と第2の磁極
基板4の間にはコイル7及びマグネット1を配置し、特
にマグネットに対しては一定の空隙を介して配置する。
Reference numerals 3, 4 and 9 denote stator constituent members made of a soft magnetic material constituting the stator. Reference numeral 3 denotes n / 2 first magnetic poles 3a, 3b, 3c, and 3d extending in the center axis direction at a period of 720 / n degrees, that is, 90 degrees in the thin plate ring 3w.
This is a first magnetic pole substrate having a shape provided with. Reference numeral 4 denotes n / 2 second magnetic poles 4a, 4b, 4c, and 4d extending in the central axis direction at a period of 720 / n degrees, that is, 90 degrees on the thin plate ring 4w.
Is a second magnetic pole substrate having a shape provided with. Reference numeral 9 denotes a pole board connecting member for connecting the pole board 3 and the pole board 4. The pole substrate connecting member 9 fits or adheres to the substrate 3 at the recess 9w, and fits or adheres to the substrate 4 at 9v.
This constitutes a stator. At this time, the first
Magnetic poles 3a, 3b, 3c, 3d and second magnetic poles 4a, 4a
b, 4c, and 4d are arranged and fitted or bonded so that the phases are the same. Further, the coil 7 and the magnet 1 are arranged between the first magnetic pole substrate 3 and the second magnetic pole substrate 4, and especially the magnet is arranged with a certain gap.

【0015】この構成によりモータの軸方向の厚みを最
小限にしつつ磁極の形成が可能となる。つまり前記n/
2個の第1の磁極はすべて同一平面内にある薄板からな
り、前記n/2個の第2の磁極はすべて同一平面内にあ
る薄板からなり、これら第1の磁極と第2の磁極によ
り、ステータを形成している。もし磁極を軸方向に延び
る凹凸で形成するとその分モータの厚み(軸方向の長
さ)は大きくなってしまうが、本実施例では軸に垂直な
面内にある歯により磁極を構成しているのでモータの厚
みを最小限に抑えることができる。
With this configuration, the magnetic pole can be formed while minimizing the axial thickness of the motor. That is, n /
The two first magnetic poles are all made of thin plates lying in the same plane, and the n / 2 second magnetic poles are all made of thin sheets lying in the same plane. , Forming a stator. If the magnetic pole is formed by the unevenness extending in the axial direction, the thickness (length in the axial direction) of the motor is increased by that amount, but in the present embodiment, the magnetic pole is constituted by teeth in a plane perpendicular to the axis. Therefore, the thickness of the motor can be minimized.

【0016】またこのコイル7に通電されることにより
第1の磁極3a、3b、3c、3d及び第2の磁極4
a、4b、4c、4dが反対の極に励磁される。したが
って、コイル7により発生する磁束は第1の磁極3a、
3b、3c、3d及び第2の磁極4a、4b、4c、4
dとの間のロータであるマグネット1を横切るので、効
果的にロータであるマグネットに作用し、モータの出力
を高める。
When the coil 7 is energized, the first magnetic poles 3a, 3b, 3c, 3d and the second magnetic pole 4
a, 4b, 4c, 4d are excited to opposite poles. Therefore, the magnetic flux generated by the coil 7 is the first magnetic pole 3a,
3b, 3c, 3d and second magnetic poles 4a, 4b, 4c, 4
Since it crosses the magnet 1 which is a rotor between the magnets d, it effectively acts on the magnet which is a rotor and increases the output of the motor.

【0017】11は非磁性材料よりなり、磁極基板連結
部材9と同じ外径をもち、その中央部に内径の小なる軸
受け用の穴11gを設けた第1の軸受け基板である。第
1の軸受け基板11は第1の磁極基板3の側面に密着さ
せて接着するとともに、穴11gにおいて出力軸13の
一端部が回転可能に嵌合している。
Reference numeral 11 denotes a first bearing substrate which is made of a non-magnetic material, has the same outer diameter as the pole substrate connecting member 9, and has a bearing hole 11g having a small inner diameter at the center thereof. The first bearing substrate 11 is tightly adhered to the side surface of the first magnetic pole substrate 3 and one end of the output shaft 13 is rotatably fitted in the hole 11g.

【0018】12は非磁性材料よりなり、磁極基板連結
部材9と同じ外径をもち、その中央部に内径の小なる軸
受け用の穴12gを設けた第2の軸受け基板である。第
2の軸受け基板12は第2の磁極基板4の側面に密着さ
せて接着するとともに、穴12gにおいて出力軸13の
他端部が回転可能に嵌合している。
Reference numeral 12 denotes a second bearing substrate which is made of a non-magnetic material, has the same outer diameter as the pole substrate connecting member 9, and has a bearing hole 12g having a small inner diameter at the center thereof. The second bearing substrate 12 is tightly adhered to the side surface of the second magnetic pole substrate 4, and the other end of the output shaft 13 is rotatably fitted in the hole 12g.

【0019】第1の軸受け基板11を非磁性材料により
構成したことにより第1の磁極3a、3b、3c、3d
は磁極として有効に働き、第2の軸受け基板12を非磁
性材料により構成したことにより第2の磁極4a、4
b、4c、4dは磁極として有効に働き、モータは高い
出力を得る。なお、ここで説明した第1の軸受け基板1
1と第2の軸受け基板12の機能は軸受けにあり、その
形状そのものに機能はない。
Since the first bearing substrate 11 is made of a non-magnetic material, the first magnetic poles 3a, 3b, 3c, 3d
Work effectively as magnetic poles, and the second bearing substrate 12 is made of a non-magnetic material, so that the second magnetic poles 4a, 4a
b, 4c and 4d work effectively as magnetic poles, and the motor obtains a high output. In addition, the first bearing substrate 1 described here
The functions of the first and second bearing substrates 12 are in the bearings, and the shapes themselves have no function.

【0020】図2はステップモータの側面図であり、図
3(a)、(b)はモータの回転に伴うマグネット1の
極1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1hと
第2の磁極4a、4b、4c、4dの極の様子を表示し
たもので、図2のA方向から第2の軸受け基板12を省
略して表示したものである。
FIG. 2 is a side view of the stepping motor, and FIGS. 3A and 3B show poles 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, and 1h of the magnet 1 as the motor rotates. 2 shows the states of the two magnetic poles 4a, 4b, 4c, and 4d, in which the second bearing substrate 12 is omitted from the direction A in FIG.

【0021】次にステップモータの動作を説明する。図
3(a)の状態からコイル7に通電して、第2の磁極4
a、4b、4c、4dをS極、第1の磁極3a、3b、
3c、3dをN極に励磁すると、ロータであるマグネッ
ト1は反時計方向に45度回転し、図3(b)に示す状
態になる。
Next, the operation of the step motor will be described. The coil 7 is energized from the state shown in FIG.
a, 4b, 4c, 4d are S poles, first magnetic poles 3a, 3b,
When the magnets 3c and 3d are excited to the N pole, the magnet 1, which is a rotor, rotates 45 degrees counterclockwise to reach a state shown in FIG.

【0022】次にコイル7への通電を反転させ、第2の
磁極4a、4b、4c、4dをN極、第1の磁極3a、
3b、3c、3dをS極に励磁すると、ロータであるマ
グネット1は更に反時計方向に45度回転し、図3
(a)に示す状態に戻る。以後このようにコイル7への
通電方向を順次切り換えていくことによりロータである
マグネット1は通電位相に応じた位置へと回転していく
ものである。
Next, the energization of the coil 7 is reversed so that the second magnetic poles 4a, 4b, 4c, 4d are changed to the N pole, the first magnetic poles 3a,
When the magnets 3b, 3c, and 3d are excited to the S pole, the magnet 1, which is a rotor, further rotates 45 degrees in a counterclockwise direction.
The state returns to the state shown in FIG. Thereafter, by sequentially switching the energizing direction to the coil 7 in this manner, the magnet 1 serving as the rotor rotates to a position corresponding to the energizing phase.

【0023】なお、本モータのロータの回転方向はロー
タの初期位置と最初のコイル7への通電の向きによって
決定される。一定方向に回転させることは、ロータのマ
グネット近傍にホール素子等を備えロータの位置を検出
してコイル7への通電の向きを制御する等の方法で容易
に対応できることは、当業者なら容易に分かる。ここ
で、このような構成のステップモータがモータを超小型
化する上で最適な構成であることについて述べる。
The rotation direction of the rotor of the present motor is determined by the initial position of the rotor and the direction of current supply to the first coil 7. It is easily understood by those skilled in the art that the rotation in a fixed direction can be easily dealt with by a method such as providing a Hall element or the like near the magnet of the rotor and detecting the position of the rotor to control the direction of energization to the coil 7. I understand. Here, a description will be given of the fact that the step motor having such a configuration is the most suitable configuration for miniaturizing the motor.

【0024】ステップモータの基本構成について述べる
と、第1にマグネットを円盤形状に形成していること、
第2にマグネットが面に対して垂直方向に、円周方向に
n分割して異なる極に交互に着磁していること、第3に
マグネットの面と同一平面上にコイルを配置しているこ
と、第4にマグネットの面に対して平行に板状の磁極を
配置していること、第5にコイルにより励磁される磁極
を、マグネットを軸方向に挟むように配置しているこ
と、である。
The basic configuration of the step motor is as follows. First, the magnet is formed in a disk shape.
Secondly, the magnet is divided into n portions in the circumferential direction in the direction perpendicular to the surface and alternately magnetized to different poles. Third, the coil is arranged on the same plane as the surface of the magnet. Fourth, the plate-shaped magnetic poles are arranged parallel to the surface of the magnet, and fifth, the magnetic poles excited by the coil are arranged so as to sandwich the magnet in the axial direction. is there.

【0025】本モータを機器に組み込んだ場合、第1の
軸受け基板11と第2の軸受け基板12は、そのシャー
シ等により代用できることを考えると、このステップモ
ータを駆動するための基本的な軸方向の厚みはマグネッ
トの厚みと第1、第2の磁極の厚みにギャップを加えた
ものとなり、モータの径はマグネットとコイルの径およ
び磁極基板連結部材9の厚みによって決まるもので、マ
グネットおよびコイルの径と厚さをそれぞれ非常に小さ
くすればステップモータを超小型にすることができるも
のである。
When the present motor is incorporated in a device, the first bearing substrate 11 and the second bearing substrate 12 can be replaced by their chassis or the like, so that a basic axial direction for driving the step motor is considered. Is the thickness of the magnet and the thickness of the first and second magnetic poles plus a gap, and the diameter of the motor is determined by the diameters of the magnet and the coil and the thickness of the magnetic pole board connecting member 9. If the diameter and the thickness are made very small, the step motor can be made very small.

【0026】(実施例2)図4は本発明の実施例2のス
テップモータを示す図である。実施例1では、コイル3
はマグネット1と同心で、かつマグネット1の外側に空
隙を介して配置した。しかし、発明者の研究によれば、
コイル7が発生する磁束のうち、第1の磁極基板3から
コイル7を横切って第2の磁極基板4に流れる磁束は、
マグネット1を横切らないことから、回転力に寄与しな
い。そして本磁束はコイルのインダクタンスを増加さ
せ、それによりロータの高速域における逆起電力を生
み、出力低下の原因となる無駄な磁束であることが分か
った。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a view showing a stepping motor according to Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the coil 3
Are arranged concentrically with the magnet 1 and outside the magnet 1 via a gap. However, according to the inventors' research,
Of the magnetic flux generated by the coil 7, the magnetic flux flowing from the first magnetic pole substrate 3 to the second magnetic pole substrate 4 across the coil 7 is:
Since it does not cross the magnet 1, it does not contribute to the rotational force. The present magnetic flux was found to be a useless magnetic flux that increased the inductance of the coil, thereby generating a back electromotive force in a high-speed region of the rotor, and causing a decrease in output.

【0027】そこで本実施例では、第1の実施例に対し
コイルをロータのマグネットとほぼ同じ外径をもつ円盤
形状とし、前記マグネットと第1の磁極の間、またはマ
グネットと第2の磁極の間に配置して構成したものであ
る。
Therefore, in the present embodiment, the coil is formed in a disk shape having substantially the same outer diameter as the magnet of the rotor in the first embodiment, and is formed between the magnet and the first magnetic pole or between the magnet and the second magnetic pole. It is arranged and arranged between them.

【0028】図4はステップモータの組み立て後の軸方
向の断面図であり、符号は第1の実施例の図2で説明し
たものと同じである。第1の実施例に対して、コイル7
をロータのマグネットとほぼ同じ外径をもつ円盤形状と
し、マグネット1に対して空隙を挟んで、第2の磁極基
板4との間に配置している。
FIG. 4 is a sectional view in the axial direction after the assembling of the step motor, and the reference numerals are the same as those described with reference to FIG. 2 of the first embodiment. In contrast to the first embodiment, the coil 7
Has a disk shape having substantially the same outer diameter as the magnet of the rotor, and is disposed between the magnet 1 and the second magnetic pole substrate 4 with a gap therebetween.

【0029】また、第2の磁極4a、4b、4c、4d
は、その先端部を軸方向に厚くして、先端部ではマグネ
ット1に対して実施例1と同じ長さの空隙を介してマグ
ネットと対向するようにしている。
Further, the second magnetic poles 4a, 4b, 4c, 4d
The tip is made thicker in the axial direction so that the tip is opposed to the magnet 1 with a gap having the same length as that of the first embodiment.

【0030】その他の部材の形状および構成は実施例1
と同じであり、またその動作原理も図3で説明したもの
と同じである。本構成により、本実施例の冒頭に述べ
た、コイル7が発生する磁束のうち、第1の磁極基板3
からコイル7を横切って第2の磁極基板4に流れる無駄
な磁束は激減し、高速回転域においても大きな回転力を
持つモータが得られるようになる。更に本モータは、コ
イル7が発生する磁束のほぼすべてがマグネット1を横
切ることから、単位電流当たりの出力が大きくなり、極
めて効率が良い。
The shape and configuration of the other members are the same as those of the first embodiment.
The operation principle is the same as that described with reference to FIG. With this configuration, of the magnetic flux generated by the coil 7 described at the beginning of this embodiment, the first magnetic pole substrate 3
As a result, the useless magnetic flux flowing to the second magnetic pole substrate 4 across the coil 7 is drastically reduced, and a motor having a large rotational force can be obtained even in a high-speed rotation range. Further, in the present motor, almost all of the magnetic flux generated by the coil 7 crosses the magnet 1, so that the output per unit current increases, and the motor is extremely efficient.

【0031】(実施例3)図5〜図7は本発明の実施例
3のステップモータを示す図である。実施例1および実
施例2では、ロータを各1つのマグネットとコイル、お
よびそれらを挟む2枚の磁極基板から構成した。しかし
上記構成だけで得られるトルクにも限界がある。また実
施例1で述べたように、上記モータで任意の回転方向を
得るためには、ホール素子等によるロータの位置検出手
段が必要となる。
(Embodiment 3) FIGS. 5 to 7 show a stepping motor according to Embodiment 3 of the present invention. In Example 1 and Example 2, the rotor was constituted by one magnet and coil, and two magnetic pole substrates sandwiching them. However, there is a limit to the torque that can be obtained only by the above configuration. Further, as described in the first embodiment, in order to obtain an arbitrary rotation direction by the above-described motor, a rotor position detecting unit using a Hall element or the like is required.

【0032】そこで本実施例では、実施例1に記載のコ
イル、マグネット、第1の磁極及び第2の磁極から構成
されるモータを、軸方向に複数個並べて、1つのモータ
を構成する。
Therefore, in this embodiment, one motor is constructed by arranging a plurality of motors each including the coil, magnet, first magnetic pole, and second magnetic pole described in the first embodiment in the axial direction.

【0033】図5はステップモータの分解斜視図、図6
はステップモータの組み立て後の軸方向の断面図、図7
はモータの一部を図6のA方向から見た図である。図
中、ロータであるマグネット1、第1の磁極基板3、第
2の磁極基板4、コイル7、磁極基板連結部材9は、実
施例1と同じであり、これらにより回転部Aを形成して
いる。一方、2はロータであるマグネット、5は第1の
磁極基板、6は第2の磁極基板、8はコイル、10は磁
極基板連結部材であり、それぞれ順に回転部Aの符号
1、3、4、7、9と同じ材質の形状からなり、回転部
Bを形成している。
FIG. 5 is an exploded perspective view of a step motor, and FIG.
7 is an axial cross-sectional view after assembling the step motor, FIG.
FIG. 7 is a view of a part of the motor viewed from a direction A in FIG. In the figure, a magnet 1, a first magnetic pole substrate 3, a second magnetic pole substrate 4, a coil 7, and a magnetic pole substrate connecting member 9 which are rotors are the same as those in the first embodiment. I have. On the other hand, 2 is a magnet which is a rotor, 5 is a first magnetic pole substrate, 6 is a second magnetic pole substrate, 8 is a coil, and 10 is a magnetic pole board connecting member. , 7, and 9 are formed of the same material and form the rotating portion B.

【0034】そしてロータであるマグネット1と2の軸
方向中央部の内径が小さくなる嵌合部1w、2wにロー
タ軸となる出力軸13を圧入にて固着することによりロ
ータを構成する。また、回転部Aの第2の磁極基板4と
回転部Bの第1の磁極基板5を接着することにより回転
部Aと回転部Bを固着する。更に実施例1で述べた第1
の軸受け基板11を回転部Aの第1の磁極基板3の側面
に密着させて接着するとともに、穴11gにおいて出力
軸13の一端部を回転可能に嵌合し、第2の軸受け基板
12を回転部Bの第2の磁極基板6の側面に密着させて
接着するとともに、穴12gにおいて出力軸13の他端
部を回転可能に嵌合している。
The output shaft 13 serving as the rotor shaft is fixed by press-fitting to the fitting portions 1w and 2w where the inner diameters of the magnets 1 and 2 serving as the rotor in the axial center are reduced. Further, the rotating part A and the rotating part B are fixed by bonding the second magnetic pole substrate 4 of the rotating part A and the first magnetic pole substrate 5 of the rotating part B. Further, the first described in the first embodiment
Of the output shaft 13 is rotatably fitted in the hole 11g, and the second bearing substrate 12 is rotated. The portion B is closely adhered to the side surface of the second magnetic pole substrate 6, and the other end of the output shaft 13 is rotatably fitted in the hole 12g.

【0035】なお、このとき、回転部Aの第1の磁極基
板3の磁極3a、3b、3c、3dと第2の磁極基板4
の磁極4a、4b、4c、4dと回転部Bの第1の磁極
基板5の磁極5a、5b、5c、5dと第2の磁極基板
6の磁極6a、6b、6c、6dの回転方向の位置関係
はすべて同位相とする。
At this time, the magnetic poles 3a, 3b, 3c, 3d of the first magnetic pole substrate 3 of the rotating portion A and the second magnetic pole substrate 4
Of the magnetic poles 4a, 4b, 4c, 4d of the first magnetic pole substrate 5 of the rotating portion B and the magnetic poles 6a, 6b, 6c, 6d of the second magnetic pole substrate 6 in the rotation direction. All relationships are in phase.

【0036】上記説明から明らかなように、本構成によ
り出力軸13は回転部Aと回転部Bを合わせた大きさの
出力、すなわち実施例1のモータの2倍の出力を得る。
なお本実施例で説明した回転部Aと回転部Bを接着して
得たモータの出力は、回転部Aの厚みだけを同様の厚さ
にまで厚くして得られるモータの出力よりも大きい。す
なわち本モータは、ロータマグネット1、第1の磁極基
板3及び第2の磁極基板4をそれぞれ厚くすることによ
って回転部Aの厚みを図7の回転部Aと回転部Bを合わ
せた厚みに匹敵するようにしたモータに比べ、ロータマ
グネットが磁極に対向している部分の面積を大きくする
ことができることから、より大きな出力のモータを提供
できる。
As is clear from the above description, the output shaft 13 obtains an output of a size obtained by combining the rotating parts A and B, that is, twice the output of the motor of the first embodiment.
The output of the motor obtained by bonding the rotating part A and the rotating part B described in the present embodiment is larger than the output of the motor obtained by increasing only the thickness of the rotating part A to the same thickness. That is, in this motor, by increasing the thickness of the rotor magnet 1, the first magnetic pole substrate 3, and the second magnetic pole substrate 4, the thickness of the rotating portion A is comparable to the combined thickness of the rotating portion A and the rotating portion B in FIG. Since the area of the portion where the rotor magnet faces the magnetic pole can be increased as compared with the motor configured to perform the above operation, a motor having a larger output can be provided.

【0037】図7はステップモータの側面図である。図
7(a)、(b)、(c)、(d)は回転部Aにおける
モータの回転に伴うマグネット1の極1a、1b、1
c、1d、1e、1f、1g、1hと回転部Aの第2の
磁極4a、4b、4c、4dの極の様子を表示したもの
で、図6のA方向から回転部Bを省略することにより表
示したものである。図7(e)、(f)、(g)、
(h)は回転部Bにおけるモータの回転を伴うマグネッ
ト2の極2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、
2hと回転部Bの第2の磁極6a、6b、6c、6dの
極の様子を表示したもので、図6のA方向から第2の軸
受け基板12を省略することにより表示したものであ
る。図7(a)と(e)とが同時点の側面図であり、図
7(b)と(f)とが同時点の側面図であり、図7
(c)と(g)とが同時点の側面図であり、図7(d)
と(h)とが同時点の側面図である。
FIG. 7 is a side view of the step motor. 7A, 7B, 7C, and 7D show the poles 1a, 1b, and 1 of the magnet 1 accompanying the rotation of the motor in the rotating unit A.
c, 1d, 1e, 1f, 1g, and 1h and the states of the second magnetic poles 4a, 4b, 4c, and 4d of the rotating portion A are displayed. The rotating portion B is omitted from the direction A in FIG. Is displayed. 7 (e), (f), (g),
(H) shows the poles 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e, 2 f, 2 g of the magnet 2 accompanied by the rotation of the motor in the rotating section B.
2h and the state of the poles of the second magnetic poles 6a, 6b, 6c and 6d of the rotating part B are displayed by omitting the second bearing substrate 12 from the direction A in FIG. FIGS. 7A and 7E are side views at the same point, and FIGS. 7B and 7F are side views at the same point.
(C) and (g) are side views at the same time, and FIG.
And (h) are side views at the same time.

【0038】次にステップモータの動作を説明する。図
7(a)と(e)の状態からコイル7および8に通電し
て、回転部Aの第2の磁極4a、4b、4c、4dをS
極とし、図示していない回転部Aの第1の磁極3a、3
b、3c、3dをN極とし、回転部Bの第2の磁極6
a、6b、6c、6dをN極とし、図示していない回転
部Bの第1の磁極5a、5b、5c、5dをS極に励磁
すると、ロータであるマグネット1およびマグネット2
は反時計方向に22.5度回転し、図7(b)と(f)
に示す状態になる。
Next, the operation of the step motor will be described. 7 (a) and 7 (e), the coils 7 and 8 are energized, and the second magnetic poles 4a, 4b, 4c,
And the first magnetic poles 3a, 3a of the rotating portion A (not shown).
b, 3c and 3d are N poles, and the second magnetic pole 6
When the first magnetic poles 5a, 5b, 5c, and 5d of the rotating part B (not shown) are excited to the S poles, the magnets 1 and 2 are rotors.
Rotates 22.5 degrees counterclockwise, and FIG. 7B and FIG.
The state shown in is shown.

【0039】次にコイル8への通電を反転させ、回転部
Aの第1の磁極3a、3b、3c、3dをS極とし、図
示していない回転部Bの第2の磁極6a、6b、6c、
6dをN極とし、回転部Bの第2の磁極6a、6b、6
c、6dをS極とし、図示していない回転部Bの第1の
磁極5a、5b、5c、5dをN極に励磁すると、ロー
タであるマグネット1およびマグネット2は更に反時計
方向に22.5度回転し、図7(c)と(g)に示す状
態になる。
Next, the energization of the coil 8 is reversed so that the first magnetic poles 3a, 3b, 3c, 3d of the rotating part A are S poles, and the second magnetic poles 6a, 6b, 6c,
6d is an N pole, and the second magnetic poles 6a, 6b, 6
When the first magnetic poles 5a, 5b, 5c, and 5d of the rotating portion B (not shown) are excited to the N pole, the magnets 1 and 2 as the rotors are further rotated counterclockwise. After rotating by 5 degrees, the state shown in FIGS. 7C and 7G is obtained.

【0040】次にコイル7への通電を反転させ、回転部
Aの第2の磁極4a、4b、4c、4dをN極とし、図
示していない回転部Aの第1の磁極3a、3b、3c、
3dをS極とし、回転部Bの第2の磁極6a、6b、6
c、6dをS極とし、図示していない回転部Bの第1の
磁極5a、5b、5c、5dをN極に励磁すると、ロー
タであるマグネット1およびマグネット2は更に反時計
方向に22.5度回転し、図7(d)と(h)に示す状
態になる。
Next, the energization of the coil 7 is reversed, and the second magnetic poles 4a, 4b, 4c, 4d of the rotating part A are set to the N pole, and the first magnetic poles 3a, 3b, 3c,
3d is an S pole, and the second magnetic poles 6a, 6b, 6
When the first magnetic poles 5a, 5b, 5c, and 5d of the rotating portion B (not shown) are excited to the N pole, the magnets 1 and 2 as the rotors are further rotated counterclockwise. After rotating by 5 degrees, the state shown in FIGS. 7D and 7H is obtained.

【0041】以後このようにコイル7およびコイル8へ
の通電方向を順次切り換えていくことによりロータであ
るマグネット1およびマグネット2は通電位相に応じた
位置へと回転していくものである。
Thereafter, by sequentially switching the energizing direction to the coils 7 and 8 in this manner, the magnets 1 and 2 as rotors rotate to positions corresponding to the energizing phases.

【0042】なお、以上の図7を用いた説明では、ロー
タの回転角度を検出しながらコイルに流す電流を変化さ
せるように説明したが、実際には2つのコイルの位相を
変えて流すことにより、モータはロータの回転角度を検
出することなく回転する。また本説明から明らかなよう
に、本実施例のモータの回転方向はコイル7とコイル8
の電流の位相によって決定され、従って実施例1で説明
したホール素子のようなロータの位置検出手段は不要で
ある。
In the above description with reference to FIG. 7, the description has been made of changing the current flowing through the coils while detecting the rotation angle of the rotor. The motor rotates without detecting the rotation angle of the rotor. Further, as is apparent from the present description, the rotation direction of the motor of this embodiment is
Therefore, the means for detecting the position of the rotor such as the Hall element described in the first embodiment is unnecessary.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
コイルと、円盤状に形成されるとともに少なくともその
盤面が周方向にn分割して異なる極に交互に着磁された
マグネットを備え、該コイルとマグネットの中心軸が一
致するように配置し、前記コイルによって励磁されるn
/2個の第1の磁極をマグネットの片面に対向させると
ともに、同コイルによって励磁されるn/2個の第2の
磁極をマグネットの他片面に対向させた構成であること
から、従来とは異なる全く新規な構成のモータとするこ
とができ、モータを超小型化するうえで最適な構成であ
る。
As described above in detail, according to the present invention,
A coil, comprising a magnet formed in a disk shape and having at least the board surface divided into n portions in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and disposed so that the center axes of the coil and the magnet coincide with each other. N excited by the coil
/ 2 first magnetic poles are opposed to one side of the magnet, and n / 2 second magnetic poles excited by the same coil are opposed to the other side of the magnet. A completely different configuration of the motor can be obtained, which is the most suitable configuration for miniaturizing the motor.

【0044】また、前記n/2個の第1の磁極はマグネ
ットの周方向に等間隔に配置され、n/2個の第2の磁
極はマグネットの周方向に等間隔に配置され、且つ第1
の磁極と第2の磁極は、マグネットを挟んで対向する位
置にあることによりモータとして効果的な出力を得るこ
とができるものである。
Further, the n / 2 first magnetic poles are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the magnet, the n / 2 second magnetic poles are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the magnet, and 1
And the second magnetic pole are opposed to each other with the magnet interposed therebetween, so that an effective output can be obtained as a motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施例1に係るステップモー
タの分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a step motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、図1に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the step motor shown in FIG. 1 in an assembled state.

【図3】図3は、図1に示すステップモータのロータの
回転動作説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a rotation operation of a rotor of the step motor shown in FIG. 1;

【図4】図4は、本発明の実施例2に係るステップモー
タの組み立て完成状態の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a step motor according to a second embodiment of the present invention in an assembled state.

【図5】図5は、本発明の実施例3に係るステップモー
タの分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of a step motor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図6は、図5に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of the step motor shown in FIG. 5 in an assembled state.

【図7】図7は、図5に示すステップモータのロータの
回転動作説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a rotation operation of a rotor of the step motor shown in FIG. 5;

【図8】図8は、従来のステップモータの断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of a conventional step motor.

【図9】図9は、従来のステップモータの様子を示す断
面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a state of a conventional step motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 マグネット 3−6 磁極基板 3a、3b、3c、3d、4a、4b、4c、4d、5
a、5b、5c、5d、6a、6b、6c、6d:磁極 7、8 コイル 9、10 磁極基板連結部材 11、12 軸受け基板 13 出力軸
1, 2 magnet 3-6 magnetic pole substrate 3a, 3b, 3c, 3d, 4a, 4b, 4c, 4d, 5
a, 5b, 5c, 5d, 6a, 6b, 6c, 6d: magnetic poles 7, 8 coils 9, 10 magnetic pole board connecting members 11, 12 bearing board 13 output shaft

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】コイルと、円盤状に形成されるとともに少
なくともその盤面が周方向にn分割して異なる極に交互
に着磁されたマグネットを備え、該コイルとマグネット
の中心軸が一致するように配置し、前記コイルによって
励磁されるn/2個の第1の磁極をマグネットの一方の
片面に対向させるとともに、同コイルによって励磁され
るn/2個の第2の磁極をマグネットの他方の片面に対
向させることを特徴とするモータ。
1. A coil, comprising: a magnet formed in a disk shape and having at least the board surface divided into n portions in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, so that the center axes of the coil and the magnet coincide with each other. And the n / 2 first magnetic poles excited by the coil are opposed to one side of the magnet, and the n / 2 second magnetic poles excited by the coil are connected to the other side of the magnet. A motor characterized by being opposed to one side.
【請求項2】前記n/2個の第1の磁極はすべて同一の
平面内にある薄板の磁極基板の一部として構成され、前
記n/2個の第2の磁極はすべて同一の平面内にある薄
板の磁極基板の一部として構成され、これら第1の磁極
を持つ磁極基板と第2の磁極を持つ磁極基板により、ス
テータを構成することを特徴とする請求項1に記載のモ
ータ。
2. The n / 2 first poles are all configured as part of a thin pole substrate that is in the same plane, and the n / 2 second poles are all in the same plane. 2. The motor according to claim 1, wherein the stator is constituted by a magnetic pole substrate having a first magnetic pole and a magnetic pole substrate having a second magnetic pole.
【請求項3】前記磁極基板において、第1の磁極と第2
の磁極はすべて外周から中心軸の方向に伸びた形状をし
ているとともに、前記磁極基板は前記コイルとマグネッ
トの外周側に位置する磁極基板連結部材によって連結さ
れていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
3. The magnetic pole substrate according to claim 1, wherein the first magnetic pole and the second magnetic pole are connected to each other.
All the magnetic poles have a shape extending from the outer periphery in the direction of the central axis, and the magnetic pole substrate is connected by a magnetic pole substrate connecting member located on the outer peripheral side of the coil and the magnet. 2. The motor according to 1.
【請求項4】前記n/2個の第1の磁極はマグネットの
周方向に等間隔に配置され、n/2個の第2の磁極はマ
グネットの周方向に等間隔に配置され、且つ、第1の磁
極と第2の磁極は、マグネットを挟んで対向する位置に
あることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
4. The n / 2 first magnetic poles are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the magnet, the n / 2 second magnetic poles are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the magnet, and The motor according to claim 1, wherein the first magnetic pole and the second magnetic pole are located at positions facing each other with the magnet interposed therebetween.
【請求項5】前記コイルの内径は前記マグネットの外径
よりも大きく、マグネットの円盤面と同一面上にマグネ
ットの外周よりも外側に配置されたことを特徴とする請
求項1に記載のモータ。
5. The motor according to claim 1, wherein the inner diameter of the coil is larger than the outer diameter of the magnet, and the coil is disposed outside the outer periphery of the magnet on the same plane as the disk surface of the magnet. .
【請求項6】前記コイルをロータのマグネットとほぼ同
じ外径をもつ円盤形状とし、前記マグネットと第1の磁
極の間、またはマグネットと第2の磁極の間に配置した
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ。
6. A coil according to claim 1, wherein said coil has a disk shape having substantially the same outer diameter as a magnet of a rotor, and is disposed between said magnet and a first magnetic pole or between a magnet and a second magnetic pole. Item 2. The motor according to Item 1.
【請求項7】請求項1に記載のコイル、マグネット、第
1の磁極及び第2の磁極から構成されるモータを、軸方
向に複数個並べたことを特徴とするモータ。
7. A motor comprising a plurality of motors each comprising the coil, the magnet, the first magnetic pole and the second magnetic pole according to claim 1, arranged in the axial direction.
【請求項8】請求項7に記載のモータにおいて、1つの
マグネットの極の位相は隣接するマグネットの極の位相
に対して周方向に180/n度ずれて配置されることを
特徴とするモータ。
8. The motor according to claim 7, wherein the phase of the pole of one magnet is shifted by 180 / n degrees in the circumferential direction with respect to the phase of the pole of an adjacent magnet. .
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