JP2004289939A - N-phase permanent magnet type stepping motor - Google Patents

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JP2004289939A
JP2004289939A JP2003079539A JP2003079539A JP2004289939A JP 2004289939 A JP2004289939 A JP 2004289939A JP 2003079539 A JP2003079539 A JP 2003079539A JP 2003079539 A JP2003079539 A JP 2003079539A JP 2004289939 A JP2004289939 A JP 2004289939A
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JP
Japan
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coil
stepping motor
permanent magnet
rotor
stator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003079539A
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Japanese (ja)
Inventor
Koki Isozaki
弘毅 礒崎
Tadashi Sato
正 佐藤
Yuichi Tsuda
裕一 津田
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Nidec Advanced Motor Corp
Original Assignee
Nidec Servo Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an n-phase permanent magnet type stepping motor by which workability at a manufacturing process can be improved without enlarging a size and deteriorating accuracy while improving torque. <P>SOLUTION: A rotor shaft 12 is rotatably supported to a box 10 via bearings 11a, 11b, a rotor 13 of a permanent magnet shape is installed to the external periphery of the rotor shaft 12, and the stator 20 of a claw pole shape is fixed to the inside of a casing 10a so as to surround the external periphery. The stator 20, if it has six phases, is composed of axially arranged six unit stators 21 to 26. The unit stator 21 is constituted by arranging a coil 21c between a pair of yoke elements 21a, 21b. The coil 21c is a weld-formed cylindrical shaped bobbin-less coil that is formed such that a single flat wire is disposed in the widthwise direction and wound to the coil in two rows in the thickness direction so as to be overlapped with each other, and ends E1, E2 of the wire are ended at outermost sides of the rows, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタやPPC用複写機等のOA機器の駆動源として好適なn相永久磁石形ステッピングモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の2相インナーロータ形永久磁石形(以下PM形と略称する)ステッピングモータの構造を示す断面図である。
このモータは、カップ状のケーシング1aの開放端にプレート1bを嵌め込んで構成される筐体1を有している。
ケーシング1aの底面の中央と、プレート1bの中央には、夫々軸受2a、2bが装着され、この軸受を介して回転子軸3が回転自在に支持されている。
回転子軸3の外周には、回転方向に沿ってS極とN極とが交互に等ピッチで着磁された円筒状の回転子4が取り付けられ、この回転子4の外周を所定の間隙を介して囲むようにして、クローポール形の固定子5がケーシング1aの内側に固定されている。
【0003】
固定子5は、軸方向に配列された2個の単位固定子5a、5bから構成されている。
単位固定子5aは、内周にクローポールが形成された環状のヨーク素子をクローポールが交互に噛み合うよう一対に組み合わせて形成されるヨーク6と、ボビン7に丸線のコイル8を巻いて構成され一対のヨーク素子の間に配置されたコイル組立体9とから構成される。他方の単位固定子5bも同様に構成される。
【0004】
図6、図7は、上記のコイル組立体9のボビン7にコイル8を巻くときの巻き始め、巻き終わりを夫々示す斜視図である。
巻き始めは、図6に示すように、コイル8の一端を端子7aに絡げ、巻き付け時にコイル8が移動しないようにボビン7の側壁にテープTで巻き始めの部分を固定する。
その後、所定の回数コイル8を巻き、巻き終わりには図7に示すように、コイル8の他端を端子7bに絡げ、テープTを剥がしてコイル組立体9が完成する。
【0005】
上記のようなインナーロータ形PM形ステッピングモータは、例えば特許文献1の図6にも開示されている。
なお、特許文献1の図1に開示されるモータは単位固定子を3個用いた3相PM形ステッピングモータであるが、この図1のコイルは本願明細書の段落番号0003〜0004で説明した従来例の場合と同様に構成されている。
【0006】
【特許文献1】特開平07−95756号 図1
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のPM形ステッピングモータは、コイルに丸線を使用しているため、銅線の占積率が低く、かつ、ボビン7が必要となり、サイズを大きくせずにトルクを向上させるのが困難である。
同一サイズでトルクを向上させるには、銅量を増やす必要があるが、丸線を利用した従来の構成で銅量を増やすには、ボビン7の肉厚を薄くしなければならない。ただし、ボビン7の肉厚を薄くすると、コイル8のテンションでボビン7が変形し、特に多相の場合に相間のバラツキによりモータの精度が低下する。
【0008】
また、製造工程では、コイル8の巻き始めにコイル先端をテープTでボビン7に固定しなければならないが、この作業は人手によらなければならず、作業性が悪いという問題もある。
【0009】
本発明は、上述した従来技術の課題(問題点)を解決し、サイズを拡大せずに、かつ、精度を低下させることなく、トルクを向上させることができ、しかも、製造工程での作業性を従来より向上させることができるn相PM形ステッピングモータを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づくn相PM形ステッピングモータは、筐体の両端に設けられた一対の軸受により回転自在に支持された回転子軸の外周に、回転方向に沿ってS極とN極とが交互に等ピッチで着磁された円筒状の回転子が取り付けられ、該回転子の外周を所定の間隙を介して囲むようクローポール形の固定子を筐体に固定して構成されるn相永久磁石形ステッピングモータにおいて、固定子は、軸方向に配列されたn個(nは1以上の整数)の単位固定子から構成され、各単位固定子は、回転子の着磁ピッチの2倍のピッチで内周にクローポールが形成された環状の一対のヨーク素子を該クローポールが交互に噛み合うよう組み合わせてヨークを形成し、該ヨークを構成する一対のヨーク素子の間にコイルを配置して構成され、該コイルは、1本の平角線を幅方向に並べて2列で夫々厚さ方向に重ねて同一方向に巻き、2つの終端が夫々の列の最も外側で巻き終わる形で円筒形に溶着して形成されたボビンレスコイルであること特徴とする。
【0011】
上記の構成によれば、コイルに平角線を用いることにより、占積率を丸線の場合より向上させることができ、しかも、ボビンが不要となるため、サイズが同一であっても、コイルのスペースを従来より広く確保することができ、銅線量を増加させてトルクの向上を図ることができる。また、平角線を2列で巻いて、両端が夫々列の最も外側で巻き終わるため、リード線の取り付け、引き出しが容易である。
【0012】
さらに、コイルを構成する平角線の2つの終端を、共に同一方向で外側に向くよう形成し、これらの終端に、夫々リード線を接続して外部から給電するようにしてもよい。この場合には、リード線の取付がさらに容易になる。
なお、単位固定子を6個軸方向に並列して配置すれば、6相PM形ステッピングモータをコンパクトに構成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のn相永久磁石形ステッピングモータの実施の形態について説明する。図1(A)は、本発明の実施の形態であるインナーロータ形の6相PM形ステッピングモータの縦断正面図、図1(B)は同図(A)のB−B′線に沿う断面図、図2は図1(A)のモータの固定子を示す縦断正面図である。
なお、図2では、各単位固定子21〜26のコイルから出ている給電用のリード線は図示を省略している。
【0014】
本実施の形態の6相PM形ステッピングモータは、円筒状の磁性体から成るケーシング10aの両端にプレート10b、10cをはめ込んで構成される筐体10を有している。両プレート10b、10cの中央には、夫々軸受11a、11bが装着され、この軸受を介して回転子軸12が回転自在に支持されている。
【0015】
回転子軸12の外周には、バックヨークの機能も有する支持体13aを介して回転方向に沿ってS極とN極とが交互に等ピッチで着磁された円筒状の永久磁石13bが取り付けられ、これらの支持体13aと永久磁石13bとから永久磁石型の回転子13が形成されている。
また、この回転子13の外周を所定の間隙を介して囲むようにして、クローポール形の固定子20がケーシング10aの内側に固定されている。
【0016】
固定子20は、図2に取り出して示すように、軸方向に配列されたn個(nは1以上の整数)、この例では6個の単位固定子21〜26から構成されている。これらの単位固定子について、図3及び図4に基づいて説明する。
図3は、1つの単位固定子21の分解図である。
また、図4は組み立てられた単位固定子21に対するリード線の取付を示す説明図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。
【0017】
単位固定子21は、図3に示すように、一対のヨーク素子21a、21bにより形成されるヨークと、これらの一対のヨーク素子21a、21bの間に配置されるコイル21cとから構成されている。
各ヨーク素子21a、21bは、環状の円板の内周に沿って円板に対して垂直な向きに、台形状のクローポールCPを形成して構成されている。クローポールCPは、回転子13の着磁ピッチの2倍のピッチで配列している。
なお、ヨーク素子21a、21bは、磁性体により形成され、表面に絶縁コーティングが施されている。
【0018】
コイル21cは、図4に示すように、1本の平角線を幅方向に並べて2列で夫々厚さ方向に重ねて同一方向に巻き、2つの終端E1、E2が夫々の列の最も外側で巻き終わる形で円筒形に溶着して形成されたボビンレスコイルである。
【0019】
上記のコイル21cを、図3に矢印で示すように、一方のヨーク素子21aのクローポールCPの外周に嵌め込み、他方のヨーク素子21bを、両ヨーク素子のクローポールが交互に噛み合うように組み合わせて嵌合させる。
このように一対のヨーク素子21a、21bによって平角線で形成されたボビンレスコイル21cを挟み込んで単位固定子21が構成される。
【0020】
上記のようにコイルに平角線を用いることにより占積率を向上させることができ、従来例のように丸線を用いた場合と比較すると、同一の配置スペースでも銅量を約20%増加させることができる。
さらに、ボビンレスコイルとすることにより、従来のボビンを用いた場合よりコイルのスペースを大きく確保することができる。
このため、従来のボビン巻きの丸線コイルと比較すると、外形サイズが同一でも銅量を約50%増加させることができる。銅量を増加させれば、磁界の強度を高めることができるため、モータのサイズを大きくすることなく、トルクを大幅に向上させることが可能となる。
【0021】
また、前述のように、ボビンを用いた従来のコイルは、特にボビンの肉厚が小さい場合、銅線を巻く際にコイルのテンションでボビンが変形してモータの精度を低下させるという問題を有するが、本実施の形態では、コイル21cは予め溶着されて所定の形状で固定されているため、ヨーク素子に組み込んだ後に変形することがなく、ヨーク素子21a、21bに対してストレスを与えない。
【0022】
コイル21cを構成する平角線の2つの終端E1、E2は、図4に示されるように、共に同一方向で外側に向くよう形成され、これらの終端E1、E2に、夫々リード線R1、R2が接続されている。
平角線を本実施の形態のように幅方向に2列にせず、1列で巻いた場合には、一方の終端はコイルの内側となるため、リード線の接続作業が困難である。
この点、本実施の形態のものでは、両終端E1、E2を外側で同一方向に引き出しているため、リード線R1、R2を容易に接続することができる。
また、終端E1、E2がそのまま端子としての役割を果たすため、従来のようにボビンに設けた端子に銅線を絡げる工程が不要となり、したがって、テープ等で巻き始めを固定する必要もなく、コイル巻き時の作業性を向上させることができる。
【0023】
単位固定子21のコイル21cには、これらのリード線R1、R2を介して外部から給電される。他の単位固定子22〜26も、上記の単位固定子21と同様に構成され、夫々にリード線が接続される。
【0024】
図1のステッピングモータを駆動するには、各単位固定子21〜26から引き出されたリード線を駆動回路に接続する。駆動回路は、複数のスイッチング素子を備え、これらを所定のタイミングで順にオンオフすることにより、各単位固定子のコイルに順に電流を流して励磁することにより、回転子を1ステップ角ずつ回転させることができる。
【0025】
単相、あるいは2相の場合(単位固定子が1つ、又は2つ、n=1、又は2)、単一のコイルに対して4つのスイッチング素子をブリッジ状に接続したバイポーラ駆動方式の駆動回路を用いる。この場合には、各コイルに両方向の電流を順次切り換えて流すことにより、連続して変化する磁界を形成し、これにより回転子を回転させる。
【0026】
3相以上の場合(n≧3)には、バイポーラ駆動方式の他、その駆動方式によっては単一のコイルに対して1つのスイッチング素子を用いたユニポーラ駆動方式の駆動回路を用いることができる。後者の場合には、スイッチング素子を順次オンオフすることにより、各単位固定子のコイルに順に同一方向の電流を流すことにより、連続して変化する磁界を形成し、これにより回転子を回転させる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の請求項1に基づくn相PM形ステッピングモータは、上述のように構成し作動するようにしたので、次のような優れた効果を有する。
(1)コイルに平角線を用いることにより、丸線を利用する場合より占積率を向上させることができるため、同一のスペースでも銅量を約20%増加させることができる。
また、ボビンレスコイルとすることにより、同一の外形でも銅量を約50%増加させることができる。これにより、サイズが同一でも従来より磁界を強め、トルクを大きくすることができる。
あるいは、トルクを低下させずにモータを従来より小型化することができる。
(2)平角線を巻いた後に溶着してコイルを形成するため、ヨーク素子に対するストレスがなく、ヨーク素子の変形による精度の低下を防ぐことができる。
特に、多相の場合には相間のバラツキを抑えてモータの精度を高く維持することができる。
(3)ボビンが不要となるため、部品点数が削減され、かつ、ボビンを形成するための型が不要となり、製造コストを下げることができる。
(4)平角線を用いているため、その終端がそのまま端子としての役割を果たすことができ、従来のようにボビンに設けた端子に銅線を絡げる必要がなく、したがって、テープ等で巻き始めを固定する必要もなく、コイル巻き時の作業性を向上させることができる。
【0028】
また、本発明の請求項2に基づくn相PM形ステッピングモータは、コイルを構成する平角線の2つの終端を、共に同一方向で外側に向くよう形成したため、上述の請求項1の発明の効果に加え、平角線の終端にリード線を容易に接続することができるという効果を奏する。
【0029】
さらに、本発明の請求項3に基づく6相PM形ステッピングモータは、単位固定子をボビンレスで6個軸方向に並列して配置する構成としたため、上述の請求項1の発明の効果に加え、多相の中で実用性の高い6相のPM形ステッピングモータを従来のものに比べ、コンパクトな構成とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は、本発明の実施の形態であるインナーロータ形の6相PM形ステッピングモータの縦断正面図、(B)は(A)のB−B′線に沿う断面図である。
【図2】本実施の形態のモータの固定子を示す縦断正面図である。
【図3】本実施の形態のモータの1つの単位固定子の分解図である。
【図4】本実施の形態のモータの単位固定子に対するリード線の取付を示す説明図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。
【図5】従来の2相PM形ステッピングモータの縦断正面図である。
【図6】図5のモータの単位固定子を構成するコイルの巻き始めの様子を示す部分斜視図である。
【図7】図5のモータの単位固定子を構成するコイルの巻き終わりの様子を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
10:筐体
10a:ケーシング
10b、10c:プレート
11a、11b:軸受
12:回転子軸
13:回転子
13a:支持体
13b:永久磁石
20:固定子
21〜26:単位固定子
21a、21b:ヨーク素子
CP:クローポール
21c:コイル
E1、E2:終端
R1、R2:リード線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an n-phase permanent magnet type stepping motor suitable as a drive source for OA equipment such as a printer and a copier for PPC.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional two-phase inner rotor type permanent magnet type (hereinafter abbreviated as PM type) stepping motor.
This motor has a housing 1 configured by fitting a plate 1b to an open end of a cup-shaped casing 1a.
Bearings 2a and 2b are mounted at the center of the bottom surface of the casing 1a and the center of the plate 1b, respectively, and the rotor shaft 3 is rotatably supported via the bearings.
On the outer periphery of the rotor shaft 3, a cylindrical rotor 4 in which S poles and N poles are alternately magnetized at an equal pitch along the rotation direction is attached, and the outer periphery of the rotor 4 is separated by a predetermined gap. , A claw-pole-shaped stator 5 is fixed inside the casing 1a.
[0003]
The stator 5 is composed of two unit stators 5a and 5b arranged in the axial direction.
The unit stator 5a is configured by winding a circular coil 8 around a bobbin 7 and a yoke 6 formed by combining a pair of annular yoke elements having claw poles formed on the inner circumference so that the claw poles are alternately meshed. And a coil assembly 9 disposed between the pair of yoke elements. The other unit stator 5b is similarly configured.
[0004]
FIGS. 6 and 7 are perspective views respectively showing a winding start and a winding end when the coil 8 is wound around the bobbin 7 of the coil assembly 9.
At the beginning of the winding, as shown in FIG. 6, one end of the coil 8 is entangled with the terminal 7a, and the winding start portion is fixed to the side wall of the bobbin 7 with a tape T so that the coil 8 does not move at the time of winding.
Thereafter, the coil 8 is wound a predetermined number of times, and at the end of winding, as shown in FIG. 7, the other end of the coil 8 is entangled with the terminal 7b, and the tape T is peeled off to complete the coil assembly 9.
[0005]
The inner rotor type PM stepping motor as described above is also disclosed, for example, in FIG.
The motor disclosed in FIG. 1 of Patent Document 1 is a three-phase PM type stepping motor using three unit stators, and the coil of FIG. 1 has been described in paragraph numbers 0003 to 0004 of the present specification. The configuration is the same as that of the conventional example.
[0006]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-95756
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional PM type stepping motor described above uses a round wire for the coil, the space factor of the copper wire is low, and the bobbin 7 is required, so that the torque is improved without increasing the size. Is difficult.
To increase the torque for the same size, it is necessary to increase the amount of copper. However, to increase the amount of copper in a conventional configuration using a round wire, the thickness of the bobbin 7 must be reduced. However, when the thickness of the bobbin 7 is reduced, the bobbin 7 is deformed by the tension of the coil 8, and particularly in the case of multi-phase, the accuracy of the motor is reduced due to the variation between phases.
[0008]
In the manufacturing process, the tip of the coil must be fixed to the bobbin 7 with the tape T at the beginning of winding of the coil 8, but this operation has to be manually performed, and there is a problem that workability is poor.
[0009]
The present invention solves the above-mentioned problems (problems) of the prior art, and can improve torque without increasing the size and without lowering the accuracy. It is an object of the present invention to provide an n-phase PM type stepping motor capable of improving the above compared with the conventional.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An n-phase PM type stepping motor according to the present invention has an S pole and an N pole alternately arranged along the rotation direction on the outer periphery of a rotor shaft rotatably supported by a pair of bearings provided at both ends of a housing. An n-phase permanent magnet configured by fixing a claw-pole-shaped stator to a housing so that a cylindrical rotor magnetized at an equal pitch is attached to the In the magnet type stepping motor, the stator is composed of n (n is an integer of 1 or more) unit stators arranged in the axial direction, and each unit stator is twice the magnetizing pitch of the rotor. A yoke is formed by combining a pair of annular yoke elements having claw poles formed on the inner circumference at a pitch so that the claw poles alternately mesh with each other, and a coil is arranged between the pair of yoke elements constituting the yoke. And one coil A bobbin-less coil formed by arranging rectangular wires in the width direction, overlapping them in the thickness direction in two rows, winding them in the same direction, and welding the two ends in a cylindrical shape so that the two ends end up on the outermost side of each row. There is a feature.
[0011]
According to the above configuration, by using a rectangular wire for the coil, the space factor can be improved as compared with the case of a round wire, and a bobbin is not required. A larger space can be secured than before, and the amount of copper can be increased to improve torque. In addition, since the flat wire is wound in two rows, and both ends end at the outermost side of the row, it is easy to attach and pull out the lead wire.
[0012]
Further, two ends of the flat wire forming the coil may be formed so as to face outward in the same direction, and a lead wire may be connected to each of these ends to supply power from the outside. In this case, attachment of the lead wire is further facilitated.
By arranging six unit stators in parallel in the axial direction, a 6-phase PM stepping motor can be made compact.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the n-phase permanent magnet type stepping motor of the present invention will be described. FIG. 1A is a longitudinal sectional front view of an inner rotor type 6-phase PM stepping motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line BB 'in FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional front view showing the stator of the motor shown in FIG.
In FIG. 2, power supply lead wires extending from the coils of the unit stators 21 to 26 are not shown.
[0014]
The six-phase PM type stepping motor according to the present embodiment has a casing 10 formed by fitting plates 10b and 10c to both ends of a casing 10a made of a cylindrical magnetic material. Bearings 11a and 11b are mounted at the centers of the plates 10b and 10c, respectively, and the rotor shaft 12 is rotatably supported via the bearings.
[0015]
A cylindrical permanent magnet 13b in which S poles and N poles are alternately magnetized at an equal pitch along the rotation direction is attached to the outer periphery of the rotor shaft 12 via a support 13a also having a back yoke function. The permanent magnet type rotor 13 is formed from the support 13a and the permanent magnet 13b.
A claw-pole-shaped stator 20 is fixed inside the casing 10a so as to surround the outer periphery of the rotor 13 with a predetermined gap therebetween.
[0016]
As shown in FIG. 2, the stator 20 is composed of n (n is an integer of 1 or more) arranged in the axial direction, in this example, six unit stators 21 to 26. These unit stators will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is an exploded view of one unit stator 21.
FIGS. 4A and 4B are explanatory views showing the attachment of the lead wires to the assembled unit stator 21. FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a side view.
[0017]
As shown in FIG. 3, the unit stator 21 includes a yoke formed by a pair of yoke elements 21a and 21b, and a coil 21c disposed between the pair of yoke elements 21a and 21b. .
Each of the yoke elements 21a and 21b is formed by forming a trapezoidal claw pole CP in a direction perpendicular to the circular disk along the inner periphery of the circular disk. The claw poles CP are arranged at a pitch that is twice the magnetization pitch of the rotor 13.
The yoke elements 21a and 21b are made of a magnetic material, and have an insulating coating on the surface.
[0018]
As shown in FIG. 4, the coil 21c is formed by arranging one rectangular wire in the width direction, overlapping in the thickness direction in two rows, winding in the same direction, and winding the two ends E1, E2 on the outermost side of each row. It is a bobbinless coil formed by welding in a cylindrical shape after winding.
[0019]
The coil 21c is fitted around the claw pole CP of one yoke element 21a as shown by an arrow in FIG. 3, and the other yoke element 21b is combined so that the claw poles of both yoke elements mesh alternately. Fit.
As described above, the unit stator 21 is formed by sandwiching the bobbin-less coil 21c formed of a rectangular wire by the pair of yoke elements 21a and 21b.
[0020]
The space factor can be improved by using a rectangular wire for the coil as described above, and the copper amount is increased by about 20% even in the same arrangement space as compared with the case where a round wire is used as in the conventional example. be able to.
Further, by using a bobbin-less coil, a larger coil space can be ensured than when a conventional bobbin is used.
Therefore, as compared with a conventional bobbin-wound round wire coil, the amount of copper can be increased by about 50% even with the same external size. If the amount of copper is increased, the strength of the magnetic field can be increased, so that the torque can be significantly improved without increasing the size of the motor.
[0021]
Further, as described above, the conventional coil using the bobbin has a problem that the bobbin is deformed by the tension of the coil when winding the copper wire, and the accuracy of the motor is reduced, particularly when the bobbin is thin. However, in the present embodiment, since the coil 21c is welded in advance and fixed in a predetermined shape, the coil 21c does not deform after being incorporated in the yoke element, and does not apply stress to the yoke elements 21a and 21b.
[0022]
As shown in FIG. 4, the two ends E1 and E2 of the rectangular wire forming the coil 21c are formed so as to face outward in the same direction, and lead wires R1 and R2 are connected to these ends E1 and E2, respectively. It is connected.
If the rectangular wire is wound in one row instead of being arranged in two rows in the width direction as in the present embodiment, one end is located inside the coil, so that it is difficult to connect lead wires.
In this regard, in the present embodiment, since both ends E1 and E2 are pulled out in the same direction on the outside, the lead wires R1 and R2 can be easily connected.
In addition, since the terminals E1 and E2 serve as terminals as they are, a step of tying a copper wire to a terminal provided on a bobbin as in the related art is unnecessary, and therefore, there is no need to fix the beginning of winding with tape or the like. In addition, workability at the time of coil winding can be improved.
[0023]
The coil 21c of the unit stator 21 is externally supplied with power through these lead wires R1 and R2. The other unit stators 22 to 26 have the same configuration as the unit stator 21 described above, and lead wires are connected to each of them.
[0024]
In order to drive the stepping motor shown in FIG. 1, the lead wires drawn from the unit stators 21 to 26 are connected to a drive circuit. The drive circuit includes a plurality of switching elements, and sequentially turns them on and off at a predetermined timing, so that a current is sequentially supplied to the coils of each unit stator to excite them, thereby rotating the rotor by one step angle. Can be.
[0025]
In the case of single-phase or two-phase (one or two unit stators, n = 1 or 2), a bipolar drive system in which four switching elements are connected in a bridge to a single coil Use a circuit. In this case, by continuously switching the current in both directions to each coil, a continuously changing magnetic field is formed, thereby rotating the rotor.
[0026]
In the case of three or more phases (n ≧ 3), in addition to the bipolar driving method, a driving circuit of a unipolar driving method using one switching element for a single coil can be used depending on the driving method. In the latter case, the switching elements are sequentially turned on and off, so that a current in the same direction flows through the coils of each unit stator in order to form a continuously changing magnetic field, thereby rotating the rotor.
[0027]
【The invention's effect】
Since the n-phase PM stepping motor according to the first aspect of the present invention is configured and operated as described above, it has the following excellent effects.
(1) By using a rectangular wire for the coil, the space factor can be improved as compared with the case of using a round wire, so that the copper amount can be increased by about 20% even in the same space.
Further, by using a bobbinless coil, the amount of copper can be increased by about 50% even with the same outer shape. As a result, the magnetic field can be increased and the torque can be increased even if the size is the same.
Alternatively, the motor can be made smaller than before without reducing the torque.
(2) Since the coil is formed by welding after winding the rectangular wire, there is no stress on the yoke element, and it is possible to prevent a decrease in accuracy due to deformation of the yoke element.
In particular, in the case of multi-phase, variations between phases can be suppressed and the accuracy of the motor can be maintained high.
(3) Since the bobbin is not required, the number of parts is reduced, and a die for forming the bobbin is not required, so that the manufacturing cost can be reduced.
(4) Since a flat wire is used, the end can serve as a terminal as it is, and there is no need to tie a copper wire to a terminal provided on a bobbin as in the related art, and therefore, a tape or the like is used. There is no need to fix the start of winding, and workability during coil winding can be improved.
[0028]
Also, in the n-phase PM stepping motor according to the second aspect of the present invention, the two ends of the rectangular wire forming the coil are formed so as to face outward in the same direction. In addition to this, there is an effect that a lead wire can be easily connected to the end of the flat wire.
[0029]
Furthermore, the six-phase PM type stepping motor according to the third aspect of the present invention has a configuration in which six unit stators are arranged in the axial direction without the bobbin, in addition to the effect of the first aspect of the present invention. There is an effect that a 6-phase PM type stepping motor, which is highly practical among polyphases, can be configured to be more compact than a conventional one.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal sectional front view of an inner rotor type 6-phase PM stepping motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. is there.
FIG. 2 is a vertical sectional front view showing a motor stator according to the embodiment.
FIG. 3 is an exploded view of one unit stator of the motor according to the embodiment.
4A and 4B are explanatory views showing attachment of a lead wire to a unit stator of the motor according to the present embodiment, wherein FIG. 4A is a front view and FIG. 4B is a side view.
FIG. 5 is a vertical sectional front view of a conventional two-phase PM stepping motor.
6 is a partial perspective view showing a state of starting winding of a coil constituting a unit stator of the motor of FIG. 5;
FIG. 7 is a partial perspective view showing a state where winding of a coil constituting a unit stator of the motor of FIG. 5 is completed.
[Explanation of symbols]
10: Casing 10a: Casing 10b, 10c: Plate 11a, 11b: Bearing 12: Rotor shaft 13: Rotor 13a: Support 13b: Permanent magnet 20: Stators 21 to 26: Unit stator 21a, 21b: Yoke Element CP: claw pole 21c: coil E1, E2: terminal R1, R2: lead wire

Claims (3)

筐体の両端に設けられた一対の軸受により回転自在に支持された回転子軸の外周に、回転方向に沿ってS極とN極とが交互に等ピッチで着磁された円筒状の回転子が取り付けられ、該回転子の外周を所定の間隙を介して囲むようクローポール形の固定子を前記筐体に固定して構成されるn相永久磁石形ステッピングモータにおいて、
前記固定子は、軸方向に配列されたn個(nは1以上の整数)の単位固定子から構成され、前記各単位固定子は、前記回転子の着磁ピッチの2倍のピッチで内周にクローポールが形成された環状の一対のヨーク素子を該クローポールが交互に噛み合うよう組み合わせてヨークを形成し、該ヨークを構成する一対のヨーク素子の間にコイルを配置して構成され、該コイルは、1本の平角線を幅方向に並べて2列で夫々厚さ方向に重ねて同一方向に巻き、2つの終端が夫々の列の最も外側で巻き終わる形で円筒形に溶着して形成されたボビンレスコイルであることを特徴とするn相永久磁石形ステッピングモータ。
Cylindrical rotation in which S-poles and N-poles are alternately magnetized at equal pitches along the rotation direction on the outer periphery of a rotor shaft rotatably supported by a pair of bearings provided at both ends of the housing. A n-phase permanent magnet type stepping motor configured by fixing a claw-pole-shaped stator to the housing so as to surround the rotor with a predetermined gap surrounding the rotor.
The stator is composed of n (n is an integer of 1 or more) unit stators arranged in the axial direction, and each of the unit stators has an inner pitch of twice the magnetization pitch of the rotor. A pair of annular yoke elements having a claw pole formed on the periphery are combined so that the claw poles alternately mesh with each other to form a yoke, and a coil is arranged between the pair of yoke elements forming the yoke, The coil is formed by arranging one rectangular wire in the width direction, overlapping in the thickness direction in two rows, winding in the same direction, winding in the same direction, and welding the two ends to a cylindrical shape such that the two ends end in the outermost of each row. An n-phase permanent magnet type stepping motor characterized in that it is a formed bobbinless coil.
前記コイルを構成する平角線の前記2つの終端は、共に同一方向で外側に向くよう形成され、前記2つの終端に、夫々リード線を接続して外部から給電するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のn相永久磁石形ステッピングモータ。The two ends of the rectangular wire constituting the coil are formed so as to face outward in the same direction, and a lead wire is connected to each of the two ends to supply power from outside. The n-phase permanent magnet type stepping motor according to claim 1. 前記単位固定子が6個軸方向に並列して配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の6相永久磁石形ステッピングモータ。The six-phase permanent magnet type stepping motor according to claim 1 or 2, wherein the six unit stators are arranged in parallel in the axial direction.
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