JP2004007962A

JP2004007962A - モータ

Info

Publication number: JP2004007962A
Application number: JP2003089395A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Musashi; 武蔵　正幸
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】コア組２１，２２，２３の構造を簡易かつ薄型化して、モータを低廉化しつつ小型化を図ることを可能とする。
【解決手段】中央コア組２２のコアＣｘ，Ｃｙにおける各一対の両挟持部Ｘａ，Ｙａからそれぞれ延出する極歯２２ｂを、それに隣接する両端コア組２１，２３のコアＣ２１，Ｃ２３における片側の挟持部Ｘａ，Ｙａから延出する極歯２１ｂ，２３ｂと軸方向に重合しないように形成し、これら中央コア組２２の両挟持部Ｘａ，Ｙａと、両端コア組２１，２３の片側の挟持部Ｘａ，Ｙａとを共通化した一枚の磁性板から形成したもの。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周状に並設された複数の極歯を有するモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のモータにおいて、例えば図９に示されているように、回転軸１を中心として略円筒状に巻回されたコイル２，３，４を有するコア組５，６，７が、複数相をなすように軸方向に重合配置されたものが知られている。このような構成のモータでは、図１０にも示されているように、例えば３相をなす各コア組５，６，７が、上記コイル２，３，４を軸方向から挟持する一対の円盤状の挟持部５ａ（５ａ１，５ａ２）、６ａ（６ａ１，６ａ２）及び７ａ（７ａ１，７ａ２）をそれぞれ備えているとともに、それら一対の挟持部５ａ（５ａ１，５ａ２）、６ａ（６ａ１，６ａ２）及び７ａ（７ａ１，７ａ２）の各内周端縁部からは、互いに対をなす他方側の挟持部に向かって延出する極歯５ｂ（５ｂ１，５ｂ２）、６ｂ（６ｂ１，６ｂ２）及び７ｂ（７ｂ１，７ｂ２）が軸方向に略直角に折れ曲がるようにして設けられている。そして、これらの各極歯５ｂ（５ｂ１，５ｂ２）、６ｂ（６ｂ１，６ｂ２）、７ｂ（７ｂ１，７ｂ２）は、円周方向に並設された構成になされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有するモータでは、例えば上述した３相をなす各コア組５，６，７のうち、軸方向の中央に配置された中央コア組６における一対の両挟持部６ａ１，６ａ２と、その中央コア組６に隣接する前記両端コア組５，７の片側の挟持部５ａ１，７ａ１とが別部材により形成されており、軸方向に接合されるようにして設けられている。これは、コイル２，３，４の巻回方向が全て同方向に設定された巻回の仕様におけるコイルの励磁順序とモータの回転方向との関係に基づくモータ性能上の理由によるものであって、図１０に示されているように上述した隣接するコア組５，６及び６，７において、それぞれ軸方向の逆側へ折曲された極歯５ｂ１と６ｂ１、及び極歯６ｂ２と７ｂ１とが、例えば単位回転ステップ（１ステップ）分だけ歯幅方向（円周方向）に重合するように形成せざるを得ないためであり、軸方向に隣接する挟持部６ａ１と挟持部５ａ１、及び挟持部６ａ２と挟持部７ａ１を同一部材で製造することはできないからである。
【０００４】
このように従来のモータでは、図１１及び図１２にも示されているように、中央コア組６の両挟持部６ａ１，６ａ２と、その中央コア組６に隣接する両端コア組５，７における片側の挟持部５ａ１，７ａ１とが、２枚一組で用いられる構成にならざるを得ず、その結果、コア組の製造コストが上昇しているとともに、モータを軸方向に薄型化することが困難になっている。
【０００５】
そこで本発明は、コア組の構造を簡易かつ低廉な構成として、モータを低廉化しつつ小型化を図ることができるようにしたモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかるモータでは、３相以上をなす各コア組のうちのいずれかのコア組に設けられたコイルの巻回方向が、他のコア組に設けられたコイルの巻回方向と逆方向に設定されていることによって、当該コイルの巻回方向が逆方向に設定されたコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設されたコアにおける挟持部から互いに対をなす他方側の挟持部に向かって軸方向の両方向へ延出する前記極歯が、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成され、前記コイルの巻回方向が逆方向に設定されたコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設されたコアの挟持部が、一枚の磁性板から構成されている。
すなわち、上述のように３相以上をなす各コア組のうちのいずれかのコア組に設けられたコイル巻回方向が、他のコア組に設けられたコイルの巻回方向と逆方向に設定されているため、コイルの巻回方向が逆方向に設定されたコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設されたコアにおける挟持部から互いに対をなす他方向の挟持部に向かって軸方向の両方向へ延出する極歯が、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成可能になる。したがって、コイルの巻回方向が逆方向に設定されたコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設された挟持部が、一枚の磁性板から構成可能になる。そのため、コア組、特に挟持部の構造が簡易かつ薄型化されるようになっている。
【０００７】
また、本発明の請求項２にかかるモータでは、３相をなす各コア組のうちの軸方向中央部分に配置された中央コア組に設けられた中央コイルの巻回方向が、軸方向両端部分に配置された両端コア組に設けられた両端コイルの巻回方向と逆方向に設定されていることによって、それら中央コア組と両端コア組との間に配設されたコアにおける挟持部から、対をなす他方側の挟持部に向かって軸方向の両方向へ延出する前記極歯が、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成され、前記中央コア組と両端コア組との間に配設されたコアの挟持部が、一枚の磁性板から構成されている。
すなわち、上述のように３相以上をなす各コア組のうちの軸方向中央コア組に設けられた中央コイル巻回方向が、軸方向両端部分に配置された両端コア組に設けられた両端コイルの巻回方向と逆方向に設定されているため、それら中央コア組と両端コア組との間に配設されたコアにおける挟持部から互いに対をなす他方向の挟持部に向かって軸方向の両方向へ延出する極歯が、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成可能になる。したがって、中央コア組と両端コア組との間に配設された挟持部が、一枚の磁性板から構成可能になる。そのため、コア組、特に挟持部の構造が簡易かつ薄型化されるようになっている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明ステッピングモータに適用した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
まず、図１に示されているように、ステータ部に設けられた一対の軸受部材１１に対して回転軸１２が回転自在に支承されているとともに、その回転軸１２には、略円筒状に形成されたロータ部１３が嵌着されている。そのロータ部１３の外周面にはロータマグネット１４が環状に装着されており、当該ロータマグネット１４の外周側に近接して、ステータ部のコア組２１，２２，２３が、軸方向に３相をなすように軸方向に密着して重合配置されている。そして、それらの各コア組２１，２２，２３には、前記回転軸１２を中心として円筒状に巻回されたコイル２４，２５，２６が設けられている。
【００１０】
以降、上述した３相をなす３体のコア組２１，２２，２３のうち、軸方向の中央部分に配置されたものを中央コア組２２と呼び、その中央コア組２２と軸方向の両側に隣接して設けられたものを両端コア組２１，２３と呼ぶこととするとともに、上記中央コア組２２に巻回されたコイル２５を中央コイルと呼び、両端コア組２１，２３にそれぞれ巻回されたコイル２４，２６を両端コイルと呼ぶこととする。
【００１１】
そして、上記中央コア組２２に設けられた中央コイル２５に対しては、軸方向の両側から一対のコアＣｘ，Ｃｙが接触するように配置されているとともに、図１左方側に配置された両端コア組２１の両端コイル２４に対しては、軸方向の両側から一対のコアＣ２１，Ｃｘが接触するように配置されている。また、図１右方側に配置された両端コア組２３の両端コイル２６に対しては、軸方向の両側から一対のコアＣｙ，Ｃ２３が接触するように配置されている。
【００１２】
これらコアＣ２１，Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃ２３の構造を更に詳細に説明する。
上記中央コア組２２を構成しているコアＣｘ，，Ｃｙは、それぞれ、中央コイル２５を軸方向から挟み込むように配置された一対の円盤状をなす挟持部Ｘａ，Ｙａを有している。また、上記両端コア組２１を構成しているコアＣ２１は、回転軸１２の軸端側（図１の左端側）から軸方向に両端コイル２４を挟み込むようにして配置された円盤状の挟持部２１ａを有している。また、上記両端コア組２３を構成しているコアＣ２３は、回転軸１２の軸端側（図１の右端側）から軸方向に両端コイル２６を挟み込むようにして配置された円盤状の挟持部２３ａを有している。そして、挟持部２１ａと挟持部Ｘａとが一対をなし、また、挟持部２３ａと挟持部Ｙａとが一対をなすよう構成されている。
【００１３】
さらに図２にも示されているように、上記挟持部Ｘａには、互いに対をなす他方側の挟持部Ｙａ及び挟持部２１ａに向かつて軸方向の両方向へ延出する極歯２２ｂ１，２１ｂ１が形成されている。すなわち、挟持部Ｘａの内周縁から、挟持部Ｙａに向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯２２ｂ１が形成されているとともに、軸方向反対側の挟持部２１ａに向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯２１ｂ１が形成されている。また、上記挟持部Ｙａには、互いに対をなす他方側の挟持部Ｘａ及び挟持部２３ａに向かって軸方向の両方向へ延出する極歯２２ｂ２，２３ｂ１が形成されている。すなわち、挟持部Ｙａの内周縁から、挟持部Ｘａに向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯２２ｂ２が形成されているとともに、挟持部２３ａに向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯２３ｂ１が形成されている。さらに、挟持部２１ａの内周縁には、挟持部Ｘａに向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯２１ｂ２が設けられているとともに、挟持部２３ａの内周縁には、挟持部Ｙａに向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯２３ｂ２が設けられている。
【００１４】
そして、これら複数の極歯２１ｂ（２１ｂ１、２１ｂ２）、２２ｂ（２２ｂ１、２２ｂ２）、２３ｂ（２３ｂ１、２３ｂ２）が、各々一対をなす他方側の挟持部の近傍まで延出することで、上記回転軸１２を中心とした周方向に並設されるよう極歯が構成されている。ここで、上記各極歯は、極歯２１ｂ２を基準とすると、図２中の丸付き符号で表したように、極歯２１ｂ２、２３ｂ２、２２ｂ２、２１ｂ１、２３ｂ１、２２ｂ１、２１ｂ２・・・の順番で、互いに単位回転ステップの略半分（半ステップ分）づつ円周方向に重合するように、円周方向の回転方向側（図２右側）に向かって繰り返して並設されるように構成されている。すなわち、上記各極歯２１ｂ２、２３ｂ２、２２ｂ２、２１ｂ１、２３ｂ１、２２ｂ１は、円周方向に隣接する極歯どうしのピッチを１ステップ分とし、また、それらの各極歯の歯幅寸法を略１．５ステップ分として構成されている。尚、極歯が略半ステップ分円周方向に重合するように構成されているのは、ロータを円滑に回転させるためである。
【００１５】
ここで、上述したように３相をなす３体のコア組２１，２２，２３にそれぞれ巻回された上記中央コイル２５及び両端コイル２４，２６の各巻回方向は、前述した従来のモータのように全てのコイルが同方向に巻回されたものとは相違しており、その中央コア組２２に設けられた中央コイル２５の巻回方向が、両端コア組２１，２３に設けられた両端コイル２４，２６の巻回方向とは逆の方向に設定されている。そして、本実施形態では、上述したように中央コイル２５の巻回方向を逆の方向に設定したことに対応させて、次に具体的に説明するように、従来のモータの両端コアに設けられた極歯（図１０中の符号５ｂ１，５ｂ２，７ｂ１，７ｂ２参照）の位置をそのままにしつつ、当該従来のモータの中央コア組に設けられた一対の極歯（図１０の符号６ｂ１，６ｂ２参照）どうしの位置を互いに入れ替えた配置関係になされている。
【００１６】
より具体的には、前記中央コア組２２に設けられた前記極歯２２ｂ１，２２ｂ２が、その中央コア組２２と軸方向に隣接する両端コア組２１，２３に設けられた中央コア組２２寄りの片側の極歯２１ｂ１，２３ｂ１に対して、単位回転ステップの略２つ分（２ステップ分）に相当する距離だけ周方向に位置ズレするように配置されている。また、上述のように極幅寸法は、略１．５ステップ分として構成されている。それによって、中央コア組２２と両端コア組２１，２３との間に配置されたコアＣｘにおける挟持部Ｘａから互いに対をなす他方側の挟持部Ｙａ及び挟持部２１ａに向かって軸方向の両方向へそれぞれ延出する極歯２２ｂ１と２１ｂ１とが互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成されている。同様に、中央コア組２２と両端コア組２３との間に配設されたコアＣｙにおける挟持部Ｙａから互いに対をなす他方側の挟持部Ｘａ及び挟持部２３ａに向かって軸方向の両方向へそれぞれ延出する極歯２２ｂ２と２３ｂ１とが互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成されている。
【００１７】
そして、このように極歯２２ｂ１と２１ｂ１、及び２２ｂ２と２３ｂ１とが互いに軸方向に重合しないように配置されていることによって、図３及び図４にも示されているように、これら３相をなす３体のコア組２１，２２，２３のうち、軸方向中央部分に配置された中央コア組２２を構成している一対の挟持部Ｘａ，Ｙａと、その中央コア組２２と軸方向に隣接して設けられた両端コア組２１，２３の片側の挟持部Ｘａ，Ｙａとは、モータの性能を低下させることなく一枚の磁性板から形成することができる。
【００１８】
いいかえると、従来のもの（図１０参贈）と比較した場合、ｂ相すなわち中央コア組２２における極歯２２ｂ１を後述のロータの回転方向（図２右方向）へ３ステップ、極歯２２ｂ２をロータの反回転方向（図２左方向）へ３ステップ分だけずらされたものとなっている。このような構成とすることで、挟持部ＸａおよびＹａから軸方向の両方向へ延出する極歯２２ｂ１と２１ｂ１および２２ｂ２とＩ２３ｂ１とが互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成されるため、上述したような中央コア組２２における一対の挟持部Ｘａ，Ｙａと、両端コア組２１，２３の片側の挟持部Ｘａ，Ｙａとを、共通化した一枚の磁性板から形成することが可能となっている。なお、本実施形態における励磁は、図２中の丸付き数字の順に各極歯が励磁されていき、回転方向は従来のものと同じとなっている。
【００１９】
次に、図５に示されている実施形態では、上述した実施形態において共通化された極歯２１ｂ１，２１ｂ２，２２ｂ１，２２ｂ２，２３ｂ１，２３ｂ１のうちの一つの極歯を中心として他の極歯を周方向に対称的な位置となるように入れ替えたものである。例えば、図２中の丸付き数字の▲１▼の極歯を中心として図の上から▲４▼▲６▼▲３▼▲５▼▲２▼の極歯が周方向に対称的な位置となるように入れ替えられたものである。これを従来のもの（図１０参照）と比較してみると、ｂ相すなわち中央コア組２２における極歯２２ｂ１，２２ｂ２については、双方とも後述のロータの回転方向（図５左方向）へ１ステップ分だけずらされている。また、Ｃ相すなわち両端コア組２３における極歯２３ｂ１，２３ｂ２については、双方とも後述のロータの回転方向（図５左方向）へ２ステップ分だけずらされている。このような構成とすることで、挟持部Ｘａ，Ｙａから軸方向の両方向へ延出する極歯２１ｂ１と２１ｂ２、及び２２ｂ２と２３ｂ１とが互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成されるため、中央コア組２２における一対の挟持部Ｘａ，Ｙａと、両端コア組２１，２３の片側の挟持部Ｘａ，Ｙａとを、共通化した一枚の磁性板から形成することが可能となっている。
【００２０】
なお、このときのロータマグネットにおける円周方向の着磁ピッチは、一つの相について隣接して対向する極歯どうしの回転方向中央位置から中央位置までの極歯間ピッチと同一になっている。すなわち、上述した図５のものにおいては、ロータマグネットの着磁ピッチと極歯間のピッチとは、共に３ステップになされている。
【００２１】
一方、このような構成を有するコア組２１，２２，２３では、例えば図６に示されているようにしてコモン結線（Ｙ結線）されたａ，ｂ及びＣの各相のコイル２４，２５，２６に対して、図７に示されているような手順で２相励磁が行われて、図５中の丸付き数字の順に各極歯が励磁されていく。この励磁手順は、ｂ相コイルの巻回方向が、一般のモータとは逆方向に設定されている場合であって、図１３に示されている一般のモータの励磁手順と比較して、プラス側から流れ込む電流の方向が適宜に逆方向となるように設定されている。
【００２２】
なお、この場合には、ロータの回転方向について励磁がＣＣＷ方向で、例えば図８に示されているようになり、図１４に示されている一般のモータの回転方向とは逆方向になっている。
【００２３】
このように本実施形態にかかるモータによれば、挟持部ＸａおよびＹａから軸方向の両方向へ延出する極歯２２ｂ１と２１ｂ１、及び２２ｂ２とＩ２３ｂ２とが、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成されることによって、隣接コア組における挟持部Ｘａ，Ｙａをそれぞれ一枚の磁性板から形成することが可能となっている。したがって、従来のモータに比して、コア組２１，２２，２３の構造が簡易かつ薄型化されるようになっている。
【００２４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【００２５】
例えば、上述した各実施形態は、３相のステッピングモータに本発明を適用したものであるが、本発明は、３相以上のステッピングモータ、或いはステッピングモータ以外の多種多様な構造をなす３相以上のモータに対しても同様に適用することができる。
【００２６】
また、上述した各実施形態は、インナーロータ型のモータに本発明を適用したものであるが、アウターロータ型のモータに対しても本発明は同様に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明にかかるモータは、３相以上をなす各コア組のうちのいずれかのコア組に設けられたコイルの巻回方向を、他のコア組に設けられたコイルの巻回方向と逆方向に設定して、当該コイルの巻回方向を逆方向に設定したコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設したコアの挟持部から軸方向の両方向に向かって延出する極歯を、互いに軸方向に重合しないようにして当該挟持板を一枚の磁性板から形成したことにより、コア組の構造が簡易かつ薄型化されるように構成したものであるから、モータを低廉化しつつ小型化を図ることができ、極めて有用なモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における３相ステッピングモータの構造を表した断面説明図である。
【図２】図１に示されたステッピングモータにおける各コア組の極歯の配置状態を展開して表した説明図である。
【図３】図１に示されたステッピングモータにおけるコア組の構造を拡大して表した正面説明図である。
【図４】図１に示されたステッピングモータにおけるコア組の構造を拡大して表した側面説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態のステッピングモータにおける各コア組の極歯の配置状態を展開して表した説明図である。
【図６】図５に示されたステッピングモータにおけるコイル結線状態を表した模式的説明図である。
【図７】図６に示されたコイル結線に対する励磁手順を表した説明図である。
【図８】図７による励磁手順によって励磁されていく状態を表したタイミング説明図である。
【図９】一般のステッピングモータの構造を表した断面説明図である。
【図１０】図９に示されたステッピングモータにおける極歯の配置状態を表した展開図である。
【図１１】図９に示された一般のステッピングモータにおけるコア組の構造を拡大して表した正面説明図である。
【図１２】図９に示された一般のステッピングモータにおけるコア組の構造を拡大して表した側面説明図である。
【図１３】一般のステッピングモータにおける励磁手順を表した説明図である。
【図１４】図１３による励磁手順によって励磁されていく状態を表したタイミング説明図である。
【符号の説明】
１２　回転軸
２１，２２，２３　コア組
２４，２５，２６　コイル
Ｃ２１，Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃ２３　コア
２１ａ，Ｘａ，Ｙａ，２３ａ　挟持部
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ　極歯
２２　中央コア組
２１，２３　両端コア組

Claims

回転軸を中心として円筒状に巻回されたコイルと、そのコイルに対して軸方向に接触するように配置されたコアとを有するコア組が、軸方向に３相以上をなすように列設されたものであって、
上記各コア組のコアが、前記コイルを軸方向から挟持する一対の円盤状をなす挟持部と、それら一対の各挟持部の周縁から互いに対をなす他方側の挟持部に向かって軸方向に延出することにより周状に並設された複数の極歯と、を備えたモータにおいて、
上記３相以上をなす各コア組のうちのいずれかのコア組に設けられたコイルの巻回方向が、他のコア組に設けられたコイルの巻回方向と逆方向に設定されていることによって、
当該コイルの巻回方向が逆方向に設定されたコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設されたコアにおける挟持部から互いに対をなす他方側の挟持部に向かって軸方向の両方向へ延出する前記極歯が、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成され、
前記コイルの巻回方向が逆方向に設定されたコア組と、そのコア組と軸方向に隣接するコア組との間に配設されたコアの挟持板が、一枚の磁性板から構成されていることを特徴とするモータ。
回転軸を中心として円筒状に巻回されたコイルと、そのコイルに対して軸方向に接触するように配置されたコアとを有するコア組が、軸方向に３相をなすように列設されたものであって、
上記各コア組のコアが、前記コイルを軸方向から挟持する一対の円盤状をなす挟持部と、それら一対の各挟持部の周縁から互いに対をなす他方側の挟持部に向かって軸方向に延出することにより周状に並設された複数の極歯と、を備えたモータにおいて、
上記３相をなす各コア組のうちの軸方向中央部分に配置された中央コア組に設けられた中央コイルの巻回方向が、軸方向両端部分に配置された両端コア組に設けられた両端コイルの巻回方向と逆方向に設定されていることによって、
それら中央コア組と両端コア組との間に配設されたコアにおける挟持部から、対をなす他方側の挟持部に向かって軸方向の両方向へ延出する前記極歯が、互いに軸方向に重合しない位置及び歯幅寸法に形成され、
前記中央コア組と両端コア組との間に配設されたコアの挟持部が、一枚の磁性板から構成されていることを特徴とするモータ。