JP2005210806A - Motor - Google Patents

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JP2005210806A JP2004013395A JP2004013395A JP2005210806A JP 2005210806 A JP2005210806 A JP 2005210806A JP 2004013395 A JP2004013395 A JP 2004013395A JP 2004013395 A JP2004013395 A JP 2004013395A JP 2005210806 A JP2005210806 A JP 2005210806A
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Osamu Sato
佐藤  修
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the diameter of a motor by minimizing a gap between a magnet and an inner yoke. <P>SOLUTION: The motor comprises a rotatable cylindrical magnet 1, outer yokes 3 having magnetic poles that oppose each other in the radial direction at the outside diameter side of the magnet with a gap between, the inner yokes having magnetic poles that oppose each other in radial direction at the inside diameter side of the magnet and constituting a magnetic circuit together with the outer yokes, and coils 9, 10 that are wound around to circumferences of the inner yokes and excite the outer yokes and the inner yokes. Each inner yoke is constituted of a stator 7 to which the coil is wound around, and a rotor 5 having the magnetic poles that oppose each other in the radial direction at the inside diameter side of the magnet and rotating integrally with the magnet. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、小型のステッピングモータ等のモータに関するものである。   The present invention relates to a motor such as a small stepping motor.

図5及び図6に、従来のモータの一例を示す。従来のモータは、ラジアル方向にn極の磁極に着磁されて後述の内ヨーク24,25に回転自在に支持されている出力軸を有する円筒形状のマグネット21、該マグネット21を挟んでスラスト方向に対向配置される軟磁性材からなるステータヨークであるところの外ヨーク22,23、前記マグネット21を回転自在に支持する軟磁性材からなるステータヨークであるところの内ヨーク24,15、該内ヨーク24,25及び外ヨーク22,23を励磁するコイル26,27、該コイル26,27を支持するコイルボビン28,29、前記外ヨーク22,23を支持するモータカバー30、及び、前記内ヨーク24,25の内径に嵌合される軸受31,32より構成される。   5 and 6 show an example of a conventional motor. The conventional motor is a cylindrical magnet 21 having an output shaft that is magnetized by n poles in the radial direction and is rotatably supported by inner yokes 24 and 25, which will be described later, and a thrust direction across the magnet 21. Outer yokes 22 and 23, which are stator yokes made of a soft magnetic material disposed opposite to each other, inner yokes 24, 15 which are stator yokes made of a soft magnetic material that rotatably supports the magnet 21, Coils 26, 27 for exciting the yokes 24, 25 and the outer yokes 22, 23, coil bobbins 28, 29 for supporting the coils 26, 27, a motor cover 30 for supporting the outer yokes 22, 23, and the inner yoke 24 , 25 are constituted by bearings 31 and 32 fitted to the inner diameter.

上記図5及び図6や、特許文献1等に記載されているように、従来のモータは、円筒形状のマグネットと内径側(空壁)ギャップをへだてて対向する磁極を設けた内ヨークや外ヨークを有している。
特開2003−224958号公報(図3等、参照)
As described in FIGS. 5 and 6 and Patent Document 1 and the like, the conventional motor has an inner yoke or an outer motor provided with a magnetic pole facing the inner diameter side (empty wall) gap of the cylindrical magnet. It has a yoke.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-224958 (see FIG. 3, etc.)

しかしながら、上記図5及び図6や特許文献1に開示の従来例には、以下のような課題を有していた。
1)マグネットの外側と内側にギャップを有しているため、ギャップの為のスペースが小径化の障害となる。
2)内ヨークの磁極は、マグネットと外径側にギャップをへだてて対向する磁極を設けた外ヨークに比べて内径側に設けられているために対向面積が小さくなり、磁気飽和を起こしやすい。
3)マグネットの外径と内径の両側ラジアル方向でギャップを有しているため、ギャップの管理が難しい。
4)マグネットの内径側に付着する磁紛等のゴミを除去するのが困難なために、内ヨークと擦れてしまう。
However, the conventional examples disclosed in FIGS. 5 and 6 and Patent Document 1 have the following problems.
1) Since there is a gap on the outside and inside of the magnet, the space for the gap becomes an obstacle to reducing the diameter.
2) Since the magnetic pole of the inner yoke is provided on the inner diameter side as compared with the outer yoke provided with a magnetic pole facing the magnet on the outer diameter side, the facing area is reduced and magnetic saturation is likely to occur.
3) Since there is a gap in the radial direction on both sides of the outer diameter and inner diameter of the magnet, it is difficult to manage the gap.
4) Since it is difficult to remove dust such as magnetic particles adhering to the inner diameter side of the magnet, it rubs against the inner yoke.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、回転可能な円筒形状のマグネットと、該マグネットの外径側ラジアル方向にギャップをへだてて対向する磁極を有する外ヨークと、前記マグネットの内径側ラジアル方向に対向する磁極を有して前記外ヨークとともに磁気回路を構成する内ヨークと、該内ヨークの周囲に巻き回され、前記外ヨークと前記内ヨークを励磁するコイルとを有するモータにおいて、前記内ヨークを、前記コイルが巻き回されるステータ部と、前記マグネットの内径側ラジアル方向に対向する磁極を有して前記マグネットと一体で回転するロータ部で構成したモータとするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 includes a rotatable cylindrical magnet, an outer yoke having a magnetic pole facing the gap in the radial direction of the outer diameter side of the magnet, and the magnet. An inner yoke that has a magnetic pole facing in the radial direction of the inner diameter side and forms a magnetic circuit together with the outer yoke, and a coil that is wound around the inner yoke and that excites the outer yoke and the inner yoke In the motor, the inner yoke is a motor constituted by a stator portion around which the coil is wound and a rotor portion that has a magnetic pole facing the inner diameter side radial direction of the magnet and rotates integrally with the magnet. It is.

上記構成においては、内ヨークのロータ部に対するマグネットとのラジアル方向のギャップを最小(密着した状態を含む)にしてモータの小径化を可能にするとともに、マグネットと内ヨーク間にゴミ付着を防止可能にし、又内ヨークのロータ部がマグネットのバックヨークとして作用する。   In the above configuration, the radial gap between the inner yoke rotor and the magnet can be minimized (including the close contact state) to reduce the diameter of the motor and prevent dust from adhering between the magnet and the inner yoke. Further, the rotor portion of the inner yoke functions as a magnet back yoke.

また、請求項2に記載の発明は、内ヨークのステータ部とロータ部の、スラスト方向にギャップを有した請求項1に記載のモータとするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the motor according to the first aspect, wherein a gap is provided in the thrust direction between the stator portion and the rotor portion of the inner yoke.

上記構成においては、従来有していたマグネットの内径側ラジアル方向のギャップを、内ヨークのステータ部とロータ部のスラストギャップに置き換え、ラジアル方向のスペース効率を向上させている。   In the above configuration, the radial gap in the radial direction of the inner yoke is replaced with the thrust gap between the stator portion of the inner yoke and the rotor portion, thereby improving the space efficiency in the radial direction.

また、請求項3に記載の発明は、内ヨークのステータ部とロータ部の、ラジアル方向にギャップを有した請求項1又は2に記載のモータとするものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor according to the first or second aspect, wherein a gap is provided in the radial direction between the stator portion and the rotor portion of the inner yoke.

上記構成においては、従来あったマグネットの内径側ラジアル方向のギャップを、内ヨークのステータ部とロータ部のラジアルギャップに置き換え、ギャップの管理を容易にし、該ギャップの精度を向上させている。   In the above configuration, the conventional radial gap in the inner diameter side of the magnet is replaced with a radial gap between the stator portion and the rotor portion of the inner yoke, facilitating the management of the gap, and improving the accuracy of the gap.

また、請求項4に記載の発明は、内ヨークのステータ部に、マグネットを回転自在に支持する軸受機能を付加した請求項1ないし3のいずれかに記載のモータとするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the motor according to any one of the first to third aspects, wherein a bearing function for rotatably supporting a magnet is added to the stator portion of the inner yoke.

上記構成においては、内ヨークが軸受機能を有し、ロータマグネットを回転自在に支持するように作用する。   In the above configuration, the inner yoke has a bearing function and acts to support the rotor magnet rotatably.

また、請求項5に記載の発明は、内ヨークのステータ部を、鉄系の含油磁性材料により構成し、前記軸受が含油軸受として機能するようにした請求項4に記載のモータとするものである。   The invention according to claim 5 is the motor according to claim 4, wherein the stator portion of the inner yoke is made of an iron-based oil-impregnated magnetic material, and the bearing functions as an oil-impregnated bearing. is there.

上記構成においては、内ヨークである鉄系の含油軸受の潤滑油がロータマグネットを回転自在に滑らかに支持し続けるように作用する。   In the above configuration, the lubricating oil of the iron-based oil-impregnated bearing which is the inner yoke acts so as to continue to support the rotor magnet smoothly and freely.

また、請求項6に記載の発明は、内ヨークのロータ部を、単極とした請求項1ないし5のいずれかに記載のモータとするものである。   The invention according to claim 6 is the motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotor portion of the inner yoke is a single pole.

上記構成においては、マグネットと内ヨークの磁極の対向面積を増やすことが可能となり、磁気飽和を改善するように作用する。   In the above configuration, it is possible to increase the opposing area between the magnet and the magnetic poles of the inner yoke, which acts to improve magnetic saturation.

また、請求項7に記載の発明は、外ヨークと内ヨーク及びコイルをそれぞれ2個づつ具備し、マグネットを挟んでスラスト方向に対向してそれぞれ配置した請求項1ないし6のいずれかに記載のモータとするものである。   The invention according to claim 7 is provided with two outer yokes, two inner yokes, and two coils, respectively, and arranged respectively facing the thrust direction with a magnet interposed therebetween. It is a motor.

上記構成においては、スラスト方向に対向配置されたヨークが磁気的バランスを保つように作用し、コイルがそれぞれ独立にあるいは共同してマグネットを回転駆動するように作用する。   In the above configuration, the yokes opposed to each other in the thrust direction act so as to maintain the magnetic balance, and the coils act independently or jointly to rotate the magnet.

また、請求項8に記載の発明は、2個の内ヨークのロータ部間に、非磁性材料の部材を配置した請求項7に記載のモータとするものである。   The invention according to claim 8 is the motor according to claim 7, wherein a member made of a non-magnetic material is disposed between the rotor portions of the two inner yokes.

上記構成においては、非磁性材料の部材が内ヨークのロータ部間の磁気的干渉を低減するように作用する。   In the above configuration, the nonmagnetic material member acts to reduce magnetic interference between the rotor portions of the inner yoke.

また、請求項9に記載の発明は、内ヨークのロータ部間に硬磁性材料よりなる部材を配置した請求項7に記載のモータとするものである。   The invention according to claim 9 is the motor according to claim 7, wherein a member made of a hard magnetic material is disposed between the rotor portions of the inner yoke.

上記構成においては、硬磁性材料の部材が内ヨークのロータ部に誘起される磁力に影響されないように、該内ヨークのロータ部間の磁気的干渉を低減するように作用する。   In the above configuration, the member of the hard magnetic material acts so as to reduce the magnetic interference between the rotor portions of the inner yoke so as not to be affected by the magnetic force induced in the rotor portion of the inner yoke.

また、請求項10に記載の発明は、マグネットを一体的に回転するように支持する軸を、非磁性材料により構成した請求項1ないし9のいずれかに記載のモータとするものである。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the motor according to any one of the first to ninth aspects, wherein the shaft for supporting the magnet so as to rotate integrally is made of a nonmagnetic material.

上記構成においては、非磁性材料の軸が、内ヨークのロータ部間の磁気を伝達しないように、該内ヨークのロータ部間の磁気的干渉を低減するように作用する。   In the above configuration, the shaft of the non-magnetic material acts to reduce magnetic interference between the rotor portions of the inner yoke so as not to transmit magnetism between the rotor portions of the inner yoke.

また、請求項11に記載の発明は、非磁性材料の軸が2個の内ヨークのロータ部を一体に回転するように支持する請求項10に記載のモータとするものである。   The invention according to claim 11 is the motor according to claim 10, wherein the shaft of the non-magnetic material supports the rotor portions of the two inner yokes so as to rotate integrally.

上記構成においては、内ヨークのロータ部の組込み精度が向上するように作用する。   The above configuration acts to improve the accuracy of assembling the rotor portion of the inner yoke.

本発明によれば、マグネットと内ヨークのギャップを最小にするとともに、磁極の磁気飽和及び磁気干渉を改善して磁気効率及び位置決め精度を向上させ、スペース効率を改善した小径化を達成したモータを提供できるものである。   According to the present invention, a motor that achieves a small diameter with improved space efficiency by minimizing the gap between the magnet and the inner yoke and improving magnetic efficiency and positioning accuracy by improving magnetic saturation and magnetic interference of magnetic poles. It can be provided.

本発明を実施するための最良の形態を、以下に実施例1ないし実施例3として説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below as Embodiments 1 to 3.

図1及び図2は本発明の実施例1に係わるモータの構成を示す図であり、詳しくは、図1はモータの断面図、図2は図1のモータの分解斜視図である。   1 and 2 are views showing a configuration of a motor according to Embodiment 1 of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a sectional view of the motor, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the motor of FIG.

これらの図において、1は円筒形状のマグネットであり、ラジアル方向に2n極(例えばn=5)の磁極に着磁されている。2は後述の内ヨークステータ7,8に回転自在に支持されているステンレス等の非磁性材料の軸であり、マグネット1及び後述のロータヨーク5,6を一体に支持している。3,4はマグネット1と該マグネット1の外径側ラジアル方向にギャップをへだてて対向するn極(例えばn=5)の磁極を有して軟磁性材からなるステータヨークである外ヨークであり、マグネット1を挟んでスラスト方向に所定の対向角度を設けて対向配置される。5,6はマグネット1の内径側ラジアル方向に密着して対向する単極の磁極を有する軟磁性材からなる内ヨークのロータ部(以下内ヨークロータ)であり、マグネット1を挟んでスラスト方向に対向配置される。7,8は軸2を回転自在に支持する鉄系の含油軸受を兼ねる内ヨークのステータ部(以下内ヨークステータ)であり、後述のコイル9,10が周囲に巻き回されて外ヨーク3,4に固着され、マグネット1の硬磁性材料を間に有してスラスト方向に対向配置される。   In these figures, reference numeral 1 denotes a cylindrical magnet, which is magnetized to 2n poles (for example, n = 5) in the radial direction. Reference numeral 2 denotes a shaft made of a non-magnetic material such as stainless steel that is rotatably supported by inner yoke stators 7 and 8 described later, and integrally supports the magnet 1 and rotor yokes 5 and 6 described later. Reference numerals 3 and 4 denote outer yokes which are stator yokes made of a soft magnetic material having a magnetic pole of n poles (for example, n = 5) facing the magnet 1 in the radial direction of the outer diameter side of the magnet 1 and facing each other. The magnets 1 are arranged to face each other with a predetermined facing angle in the thrust direction across the magnet 1. Reference numerals 5 and 6 denote inner yoke rotors (hereinafter referred to as inner yoke rotors) made of a soft magnetic material having a single-pole magnetic pole that is closely opposed to the inner diameter side of the magnet 1 in the radial direction. Be placed. Reference numerals 7 and 8 denote inner yoke stators (hereinafter referred to as inner yoke stators) that also serve as iron-based oil-impregnated bearings that rotatably support the shaft 2, and coils 9 and 10 (described later) are wound around the outer yoke 3 and 4, and a magnet 1 having a hard magnetic material in between, and is disposed opposite to each other in the thrust direction.

前記内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8はスラスト方向とラジアル方向でギャップを有し、外ヨーク3、内ヨークロータ5及び内ヨークステータ7で磁気回路を構成し、外ヨーク4、内ヨークロータ6及び内ヨークステータ8で独立に磁気回路を構成する。   The inner yoke rotors 5, 6 and the inner yoke stators 7, 8 have a gap in the thrust direction and the radial direction, and the outer yoke 3, the inner yoke rotor 5, and the inner yoke stator 7 constitute a magnetic circuit, and the outer yoke 4, the inner yoke rotor. 6 and the inner yoke stator 8 constitute a magnetic circuit independently.

また、9,10は内ヨークステータ7,8と内ヨークロータ5,6と外ヨーク3,4をそれぞれ励磁するコイルであり、後述のコイルボビン11,12に支持されて内ヨークステータ7,8の周囲に巻き回されている。11,12は内ヨークステータ7,8及び外ヨーク3,4に挟まれて前記コイル9,10を支持するコイルボビンである。13は外ヨーク3,4を支持するモータカバーである。14,15は内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8のスラスト方向のギャップを保持するスペーサである。   Reference numerals 9 and 10 denote coils for exciting the inner yoke stators 7 and 8, the inner yoke rotors 5 and 6, and the outer yokes 3 and 4. The coils 9 and 10 are supported by coil bobbins 11 and 12, which will be described later. It is wound around. Reference numerals 11 and 12 denote coil bobbins which are sandwiched between the inner yoke stators 7 and 8 and the outer yokes 3 and 4 and support the coils 9 and 10. A motor cover 13 supports the outer yokes 3 and 4. Reference numerals 14 and 15 denote spacers for maintaining a gap in the thrust direction between the inner yoke rotors 5 and 6 and the inner yoke stators 7 and 8.

上記構成において、コイル9及び10へ通電されると、外ヨーク3,4と内ヨークステータ7,8及びスラストとラジアルの各方向のギャップを介して内ヨークロータ5,6が励磁されて各磁極が誘磁され、マグネット1の着磁極と反発、吸引してトルクが発生して、マグネット1がコイル9及び10の通電に従って回転するように駆動され、軸2から外部に駆動力が伝達される。前記外ヨーク3,4と内ヨークロータ5,6はマグネット1を挟んでラジアル方向にギャップを有しており、内ヨークロータ5,6はマグネット1の内径側に密着してバックヨークとして一体で回転する。   In the above configuration, when the coils 9 and 10 are energized, the inner yoke rotors 5 and 6 are excited through the outer yokes 3 and 4 and the inner yoke stators 7 and 8 and the gaps in the thrust and radial directions so that the magnetic poles are excited. The magnet 1 is attracted, repels and attracts the magnetized magnetic pole of the magnet 1, generates torque, and is driven so that the magnet 1 rotates according to the energization of the coils 9 and 10, and the driving force is transmitted from the shaft 2 to the outside. The outer yokes 3 and 4 and the inner yoke rotors 5 and 6 have a gap in the radial direction across the magnet 1, and the inner yoke rotors 5 and 6 are in close contact with the inner diameter side of the magnet 1 and rotate integrally as a back yoke. .

ここで、内ヨークロータ5,6とマグネット1間には、マグネット1の内径側ラジアル方向にギャップがなく、更に内ヨークロータ5,6の磁極面積を大きくできるため、モータの小径化及びマグネットの内径側にゴミ付着によるマグネットと内ヨークと擦れてしまうといったことを無くすことができるとともに、磁気抵抗を低く抑えることができる。詳しくは、内ヨークロータ5,6の外径側のギャップを無くすことで、内ヨークロータ5,6の外径を大きくして該内ヨークロータ5,6の磁極面積を大きくできるため、磁気抵抗を低減して磁気効率を向上できる。上記外径側のギャップを内ヨークロータの内径側のギャップに変更して同じ厚みの内ヨークロータとしてもラジアル方向の断面積は大きくなり、磁気抵抗が低減するため、小型化が可能になる。勿論、本実施例で設定した内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8間のラジアル方向のギャップをなくしてスラスト方向のギャップのみとし、更に小型化にしても良い。   Here, there is no gap in the radial direction of the inner diameter side of the magnet 1 between the inner yoke rotors 5 and 6 and the magnet 1, and the magnetic pole area of the inner yoke rotors 5 and 6 can be further increased. In addition, it is possible to eliminate rubbing between the magnet and the inner yoke due to dust adhering, and to reduce the magnetic resistance. Specifically, by eliminating the gap on the outer diameter side of the inner yoke rotors 5, 6, the outer diameter of the inner yoke rotors 5, 6 can be increased and the magnetic pole area of the inner yoke rotors 5, 6 can be increased, thereby reducing the magnetic resistance. Magnetic efficiency can be improved. Even if the gap on the outer diameter side is changed to the gap on the inner diameter side of the inner yoke rotor and the inner yoke rotor having the same thickness is used, the radial sectional area is increased and the magnetic resistance is reduced. Of course, the radial gap between the inner yoke rotors 5 and 6 and the inner yoke stators 7 and 8 set in this embodiment may be eliminated so that only the thrust direction gap is provided, and the size may be further reduced.

また、従来有していた内径側ラジアル方向のギャップを、内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8間のスラスト方向のギャップに置き換えているので、ラジアル方向のスペース効率が向上する。更に、従来有していた内径側ラジアル方向のギャップを、内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8間のラジアル方向のギャップに置き換えているので、マグネットでは管理が難しかったギャップの精度を向上できる。そして、ラジアル方向及びスラスト方向のギャップを共用することで、ロータ部とステータ部間に発生する吸着力を低減できる。つまり、スラスト方向の磁束の流れをラジアル方向の磁束に分流できるため、スラスト方向の吸着力をラジアル方向の吸着力に分力させられることから、ロータ部とステータ部間に発生する吸着力を低減可能となる。   In addition, since the gap in the radial direction on the inner diameter side, which has been conventionally provided, is replaced with the gap in the thrust direction between the inner yoke rotors 5 and 6 and the inner yoke stators 7 and 8, the space efficiency in the radial direction is improved. Furthermore, the existing radial gap in the radial direction is replaced with a radial gap between the inner yoke rotors 5 and 6 and the inner yoke stators 7 and 8, thus improving the accuracy of the gap, which was difficult to manage with a magnet. it can. And the adsorption | suction force which generate | occur | produces between a rotor part and a stator part can be reduced by sharing the gap of a radial direction and a thrust direction. That is, since the magnetic flux in the thrust direction can be divided into the magnetic flux in the radial direction, the attractive force in the thrust direction can be divided into the attractive force in the radial direction, reducing the attractive force generated between the rotor part and the stator part. It becomes possible.

また、マグネット1が内ヨークステータ7,8に回転自在に支持され、特にコイル9,10が巻き回されている内ヨークステータ7,8の内径部で軸を支持しているため、軸2には外部から大きなストレスがかかっても、内ヨークステータ7,8が軸受として十分な強度を有することになるので、軸ロストルクが大きくなることを防止しつつ、マグネット1を回転させることができる。   Further, since the magnet 1 is rotatably supported by the inner yoke stators 7 and 8, and the shaft is supported by the inner diameter portions of the inner yoke stators 7 and 8 around which the coils 9 and 10 are wound, Even if a large stress is applied from the outside, the inner yoke stators 7 and 8 have sufficient strength as bearings, so that the magnet 1 can be rotated while preventing the shaft loss torque from increasing.

また、内ヨークステータ7,8は含油軸受を兼ねるので、染み出る潤滑油はマグネット1が内ヨークを削ることなく滑らかに回転し続けるように作用する。なお、内ヨークは含油軸受ではなく、コーティングされたもので有ってもよく、これにより、耐磨耗性が向上して軸ロスが低減される。   Further, since the inner yoke stators 7 and 8 also serve as oil-impregnated bearings, the lubricating oil that exudes acts so that the magnet 1 continues to rotate smoothly without scraping the inner yoke. Note that the inner yoke may be coated instead of the oil-impregnated bearing, which improves wear resistance and reduces shaft loss.

内ヨークロータ5,6は単極であるために、磁極面積を増加することができ、磁極幅と磁極間隔が同じ場合には2倍程度にできる。また、外ヨーク及び内ヨークはスラスト方向に対向配置されているために磁気バランスを保つことができ、又それぞれが独立に磁気回路を構成するため、コイル9,10はそれぞれ独立にあるいは共同してマグネットを回転駆動するように作用する。また、内ヨークロータ5と6の間は硬磁性材料よりなるマグネット1であるため、内ヨークロータ5,6に誘起される磁力に影響されないように内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減できる。これにより、コイル9と10の励磁による磁気的干渉が低減されて、それぞれの励磁によるマグネット1の位置決め精度を向上させることができる。   Since the inner yoke rotors 5 and 6 are single poles, the magnetic pole area can be increased, and when the magnetic pole width and the magnetic pole spacing are the same, they can be doubled. In addition, since the outer yoke and the inner yoke are opposed to each other in the thrust direction, the magnetic balance can be maintained, and each of them constitutes a magnetic circuit independently, so that the coils 9 and 10 are independent or jointly provided. Acts to rotate the magnet. Further, since the magnet 1 made of a hard magnetic material is disposed between the inner yoke rotors 5 and 6, magnetic interference between the inner yoke rotors can be reduced so as not to be affected by the magnetic force induced in the inner yoke rotors 5 and 6. Thereby, the magnetic interference by excitation of the coils 9 and 10 is reduced, and the positioning accuracy of the magnet 1 by each excitation can be improved.

また、軸2は非磁性材料であるために、内ヨークロータ間の磁気を伝達しないようにして該内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減させることができる。また、マグネット1と内ヨークロータ5,6は一体に軸2に支持されているため、組込み精度が向上して、ギャップの管理が容易になる。さらに、スペーサ14,15が内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8間のスラストギャップ間のギャップを保持するために、内ヨークロータ5,6と内ヨークステータ7,8間に発生する吸着力を低減できる。   Further, since the shaft 2 is made of a nonmagnetic material, magnetic interference between the inner yoke rotors can be reduced by not transmitting the magnetism between the inner yoke rotors. Further, since the magnet 1 and the inner yoke rotors 5 and 6 are integrally supported by the shaft 2, the assembling accuracy is improved and the gap can be easily managed. Further, since the spacers 14 and 15 maintain the gap between the thrust gaps between the inner yoke rotors 5 and 6 and the inner yoke stators 7 and 8, the attractive force generated between the inner yoke rotors 5 and 6 and the inner yoke stators 7 and 8. Can be reduced.

図3は本発明の実施例2に係わるモータの構成を示す断面図であり、マグネット16は円筒形であってその内径が空洞となっている。そして、その空洞部にりん青銅等の非磁性のスペーサ17が内ヨークロータ5,6間に配置されて、内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減するようにしている。その他の構成は図1及び図2と同様である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the motor according to the second embodiment of the present invention. The magnet 16 has a cylindrical shape and its inner diameter is hollow. A nonmagnetic spacer 17 such as phosphor bronze is disposed between the inner yoke rotors 5 and 6 in the hollow portion so as to reduce magnetic interference between the inner yoke rotors. Other configurations are the same as those in FIGS.

図4は本発明の実施例3に係わるモータの構成を示す断面図であり、マグネット16は円筒形であってその内径が空洞であり、そこにステンレス等の非磁性の軸18が内ヨークロータ5,6間に配置されて、内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減するようにしている。その他の構成は図1及び図2と同様である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a motor according to Embodiment 3 of the present invention. The magnet 16 is cylindrical and has an inner diameter that is hollow, and a nonmagnetic shaft 18 such as stainless steel is provided on the inner yoke rotor 5. , 6 to reduce magnetic interference between the inner yoke rotors. Other configurations are the same as those in FIGS.

以上の実施例1〜3によれば、内ヨークを、コイル9,10が巻き回される内ヨークステータ7,8と、マグネット1の内径側ラジアル方向に対向する磁極を有して該マグネット1と一体で回転する内ヨークロータ5,6で構成しているので、内ヨークロータ5,6はマグネット1とのラジアル方向のギャップを最小(各実施例のように密着した状態を含む)にでき、モータを小径化できるとともに、マグネット1と内ヨークの間のゴミ付着を無くすることができる。又内ヨークのロータ部を該マグネット1のバックヨークとして作用させることができる。   According to the first to third embodiments, the inner yoke has the inner yoke stators 7 and 8 around which the coils 9 and 10 are wound, and the magnetic poles facing the inner diameter side radial direction of the magnet 1. Since the inner yoke rotors 5 and 6 rotate integrally with the inner yoke rotors 5 and 6, the inner yoke rotors 5 and 6 can minimize the radial gap with the magnet 1 (including the close contact state as in each embodiment), and the motor. Can be reduced in size, and dust adhesion between the magnet 1 and the inner yoke can be eliminated. Further, the rotor portion of the inner yoke can act as the back yoke of the magnet 1.

また、マグネット1の内径側ラジアル方向のギャップを内ヨークステータ7,8と内ヨークロータ5,6のスラストギャップ、および、内ヨークステータ7,8と内ヨークロータ5,6のラジアルギャップに置き換えるようにすることで、ラジアル方向のスペース効率が向上させることができるとともに、マグネットでは管理が難しかったギャップの精度を向上できる。また、ラジアル方向及びスラスト方向のギャップを共用することで、発生する吸着力を低減でき、回転不能なステータ部に対してマグネットと一体に回転するロータ部の回転をスムーズにできる。   Further, the radial gap on the inner diameter side of the magnet 1 is replaced with a thrust gap between the inner yoke stators 7 and 8 and the inner yoke rotors 5 and 6 and a radial gap between the inner yoke stators 7 and 8 and the inner yoke rotors 5 and 6. As a result, the space efficiency in the radial direction can be improved, and the accuracy of the gap, which was difficult to manage with the magnet, can be improved. Further, by sharing the gap in the radial direction and the thrust direction, it is possible to reduce the generated attracting force, and to smoothly rotate the rotor portion that rotates integrally with the magnet with respect to the non-rotatable stator portion.

また、内ヨークステータ7,8はマグネット1を回転自在に支持する軸受を兼ねるので、専用の軸受を不要としつつ、マグネット1を回転自在に支持可能となる。よって、軸受占有スペースを無くした小型のモータとすることができる。   Further, since the inner yoke stators 7 and 8 also serve as bearings for rotatably supporting the magnet 1, the magnet 1 can be rotatably supported while eliminating the need for a dedicated bearing. Therefore, it can be set as the small motor which eliminated the bearing occupation space.

また、内ヨークステータ7,8を鉄系の含油多孔磁性材料より構成し、これを軸受として機能させているので、潤滑油がマグネット1を回転自在に滑らかに支持し続ける。よって、軸受強度を向上させて軸ロストルクを低減可能なモータとすることができる。   Further, since the inner yoke stators 7 and 8 are made of an iron-based oil-containing porous magnetic material and function as a bearing, the lubricating oil continues to smoothly and smoothly support the magnet 1. Therefore, the motor can improve the bearing strength and reduce the shaft loss torque.

また、内ヨークロータ5,6は単極であるので、マグネット1と内ヨークの磁極の対向面積を増やすことができ、磁気飽和を改善できる。よって、吸引力をバランスさせて、軸ロストルクやディテントトルクを低減して、トルクアップ可能なモータとすることができる。   Moreover, since the inner yoke rotors 5 and 6 are single poles, the opposing area of the magnet 1 and the magnetic pole of an inner yoke can be increased, and magnetic saturation can be improved. Therefore, it is possible to make the motor capable of increasing the torque by balancing the suction force and reducing the shaft loss torque and the detent torque.

また、外ヨークと内ヨーク及びコイルは、マグネット1を挟んでスラスト方向に対向して配置される、それぞれ2つの外ヨーク7,8と内ヨーク(7,8,5,6)及びコイル9,10からなるので、スラスト方向に対向配置されたヨークは磁気的バランスを保つように作用し、コイル9,10はそれぞれ独立にあるいは共同してマグネットを回転駆動するように作用する。よって、スラスト方向で磁気的バランスをとって、軸ロストルクやディテントトルクを軽減して高効率なモータとすることができる。   The outer yoke, the inner yoke, and the coil are disposed opposite to each other in the thrust direction with the magnet 1 interposed therebetween, and the two outer yokes 7, 8 and the inner yoke (7, 8, 5, 6) and the coil 9, respectively. Therefore, the yokes opposed to each other in the thrust direction act so as to maintain the magnetic balance, and the coils 9 and 10 act independently or jointly to rotate the magnet. Therefore, a high-efficiency motor can be obtained by magnetically balancing in the thrust direction to reduce the shaft loss torque and detent torque.

また、実施例2や実施例3では、内ヨークロータ間は非磁性材料のスペーサ17や軸18であるので、内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減させることができる。また、実施例1では、2つの内ヨークロータ間は硬磁性材料よりなるマグネット1が配置されるので、硬磁性材料は内ヨークロータに誘起される磁力に影響されないように内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減できる。また、マグネット1を支持する軸2は非磁性材料であるので、内ヨークロータ間の磁気を伝達しないように内ヨークロータ間の磁気的干渉を低減できる。以上より、内ヨークロータ間の磁気的結合を低減して位置決め精度の良いモータとすることができる。   Further, in the second and third embodiments, since the space between the inner yoke rotors is the spacer 17 and the shaft 18 made of a nonmagnetic material, magnetic interference between the inner yoke rotors can be reduced. In the first embodiment, since the magnet 1 made of a hard magnetic material is disposed between the two inner yoke rotors, the hard magnetic material does not interfere with the magnetic interference between the inner yoke rotors so as not to be affected by the magnetic force induced in the inner yoke rotor. Can be reduced. Further, since the shaft 2 supporting the magnet 1 is made of a nonmagnetic material, magnetic interference between the inner yoke rotors can be reduced so as not to transmit magnetism between the inner yoke rotors. From the above, it is possible to reduce the magnetic coupling between the inner yoke rotors and to obtain a motor with good positioning accuracy.

また、軸2は内ヨークロータ5,6を一体に回転するように支持するので、内ヨークロータの組込み精度が向上させることができる。   Further, since the shaft 2 supports the inner yoke rotors 5 and 6 so as to rotate integrally, the assembling accuracy of the inner yoke rotor can be improved.

本発明の実施例1に係わるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor concerning Example 1 of this invention. 図1のモータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the motor of FIG. 本発明の実施例2に係わるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor concerning Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係わるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor concerning Example 3 of this invention. 従来のモータの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the conventional motor. 図5のモータの分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the motor of FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

1,16 マグネット
2,18 軸
3,4 外ヨーク
5,6 内ヨークロータ
7,8 内ヨークステータ
9,10 コイル


1,16 magnet 2,18 shaft 3,4 outer yoke 5,6 inner yoke rotor 7,8 inner yoke stator 9,10 coil


Claims (11)

回転可能な円筒形状のマグネットと、該マグネットの外径側ラジアル方向にギャップをへだてて対向する磁極を有する外ヨークと、前記マグネットの内径側ラジアル方向に対向する磁極を有して前記外ヨークとともに磁気回路を構成する内ヨークと、該内ヨークの周囲に巻き回され、前記外ヨークと前記内ヨークを励磁するコイルとを有するモータにおいて、
前記内ヨークは、前記コイルが巻き回されるステータ部と、前記マグネットの内径側ラジアル方向に対向する磁極を有して前記マグネットと一体で回転するロータ部で構成されることを特徴とするモータ。
A rotatable cylindrical magnet, an outer yoke having a magnetic pole facing the outer diameter side radial direction of the magnet, and a magnetic pole facing the inner diameter side radial direction of the magnet together with the outer yoke In a motor having an inner yoke constituting a magnetic circuit, and a coil wound around the inner yoke and exciting the outer yoke and the inner yoke,
The inner yoke includes a stator portion around which the coil is wound, and a rotor portion having a magnetic pole facing the inner diameter side radial direction of the magnet and rotating integrally with the magnet. .
前記内ヨークのステータ部とロータ部とは、スラスト方向にギャップを有することを特徴とする請求項1に記載のモータ。   The motor according to claim 1, wherein the stator portion and the rotor portion of the inner yoke have a gap in the thrust direction. 前記内ヨークのステータ部とロータ部とは、ラジアル方向にギャップを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ。   The motor according to claim 1, wherein the stator portion and the rotor portion of the inner yoke have a gap in the radial direction. 前記内ヨークのステータ部は、前記マグネットを回転自在に支持する軸受機能を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ。   The motor according to claim 1, wherein the stator portion of the inner yoke has a bearing function for rotatably supporting the magnet. 前記内ヨークのステータ部は、鉄系の含油磁性材料よりなり、前記軸受は含油軸受として機能することを特徴とする請求項4に記載のモータ。   The motor according to claim 4, wherein the stator portion of the inner yoke is made of an iron-based oil-impregnated magnetic material, and the bearing functions as an oil-impregnated bearing. 前記内ヨークのロータ部は、単極であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のモータ。   6. The motor according to claim 1, wherein the rotor portion of the inner yoke is a single pole. 前記外ヨークと前記内ヨーク及び前記コイルはそれぞれ2個づつ具備されており、前記マグネットを挟んでスラスト方向に対向してそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のモータ。   7. The outer yoke, the inner yoke, and the coil are provided two by two, respectively, and are arranged to face each other in the thrust direction with the magnet interposed therebetween. Motor. 前記2個の内ヨークのロータ部間には、非磁性材料の部材が配置されることを特徴とする請求項7に記載のモータ。   The motor according to claim 7, wherein a member made of a nonmagnetic material is disposed between the rotor portions of the two inner yokes. 前記2個の内ヨークのロータ部間には、硬磁性材料よりなる部材が配置されることを特徴とする請求項7に記載のモータ。   The motor according to claim 7, wherein a member made of a hard magnetic material is disposed between the rotor portions of the two inner yokes. 前記マグネットを一体に回転するように支持する軸は、非磁性材料よりなることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のモータ。   10. The motor according to claim 1, wherein the shaft that supports the magnet so as to rotate integrally is made of a nonmagnetic material. 前記軸は、前記内ヨークのロータ部を一体に回転するように支持することを特徴とする請求項10に記載のモータ。
The motor according to claim 10, wherein the shaft supports the rotor portion of the inner yoke so as to rotate integrally.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007097367A (en) * 2005-09-30 2007-04-12 Nidec Copal Corp Stepping motor
JP2008092629A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Canon Inc Driving apparatus
JP2011061890A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Canon Inc Solenoid drive device

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