JP2006014583A - Magnetized pattern for stepping motor - Google Patents
Magnetized pattern for stepping motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006014583A JP2006014583A JP2005145729A JP2005145729A JP2006014583A JP 2006014583 A JP2006014583 A JP 2006014583A JP 2005145729 A JP2005145729 A JP 2005145729A JP 2005145729 A JP2005145729 A JP 2005145729A JP 2006014583 A JP2006014583 A JP 2006014583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetized
- width
- rotor magnet
- stepping motor
- magnetization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ステッピングモータの着磁パターンに関するものであり、特に、ロータマグネットの回転方向に於ける各磁極の着磁バランスを崩して、モータ駆動時などに生ずる振動や騒音を低減させるステッピングモータの着磁パターンに関するものである。 The present invention relates to a magnetizing pattern of a stepping motor, and more particularly to a stepping motor for reducing vibration and noise generated when a motor is driven by breaking the magnetization balance of each magnetic pole in the rotation direction of a rotor magnet. The present invention relates to a magnetization pattern.
従来、此種ステッピングモータは、プリンタ、ファクシミリ、ディスクドライブ等の各種機器の間欠駆動源として好適に使用される。而して、該ステッピングモータは、極歯を有する固定子の内側に回転子が回転自在に配設され、該回転子は、永久磁石から成る円筒形のロータマグネットを外周部に有する。又、該ステッピングモータは、固定子磁極の励磁コイルへの通電を順次切り換えることにより、該固定子に対して該回転子が回転駆動される。 Conventionally, this type of stepping motor is suitably used as an intermittent drive source for various devices such as a printer, a facsimile machine, and a disk drive. Thus, in the stepping motor, a rotor is rotatably disposed inside a stator having pole teeth, and the rotor has a cylindrical rotor magnet made of a permanent magnet on an outer peripheral portion. In addition, the stepping motor sequentially drives energization of the stator magnetic pole to the exciting coil, so that the rotor is rotationally driven with respect to the stator.
前記ロータマグネット1は、図3に示すように、その円周方向にN極とS極が複数箇所に等間隔で交互に多極着磁され、該複数の着磁部2,2…は、相互に均等な円弧状着磁幅Cに形成されている。尚、同図中、前記ロータマグネット1の全極数をy、前記着磁部2,2…の円弧状均等幅Cの中心角をx°とした場合、x°=360°/yの関係を満たす。
As shown in FIG. 3, the
上記ステッピングモータは、図4に示すように、無通電時、前記回転子磁極と極歯との間には、前記ロータマグネット1が安定点からずれると、該ロータマグネット1を安定点に戻す保持トルク、即ち、ディテントトルクが発生するが、近年、上記各種機器の高性能化に伴い、低ディテントトルクのステッピングモータが要求されている。該モータのディテントトルクが大きい場合、該モータのトルクリプルや回転速度リプルが増大して振動や騒音の不具合を発生させ、又、位置決め用モータとして用いたときは位置決め精度が低下する。
As shown in FIG. 4, the stepping motor holds the
そこで、ディテントトルクを低減させるために、ステッピングモータの回転方向の半部に於ける着磁パターンの各磁極の中心を、他の半部の着磁パターンの各磁極の中心から着磁ピッチの1/4変位させ、且つ、該2つの半部の境目近傍に生じる不連続部分を無着磁に形成して成るモータの着磁パターンも知られている(特許文献1)。
従来の上記ステッピングモータの着磁パターンは、一方の半部で発生するディテントトルクの位相に対して、他方の半部で発生するディテントトルクの位相を反転させることにより、ディテントトルクを打ち消すことができる。しかし、上記2つの半部の境目近傍に生じる不連続部分を無着磁に形成しているために、該無着磁により駆動時の駆動トルクが大幅に低下して実用に適さなくなるという欠点を有する。 The magnetization pattern of the conventional stepping motor can cancel the detent torque by inverting the phase of the detent torque generated in the other half with respect to the phase of the detent torque generated in the other half. . However, since the discontinuous portion generated near the boundary between the two halves is formed without magnetization, the non-magnetization greatly reduces the driving torque at the time of driving, making it unsuitable for practical use. Have.
そこで、上記駆動トルクの低下が少なく、且つ、ディテントトルクを低減して振動や騒音の不具合を無くすようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。 Therefore, there is a technical problem to be solved in order to reduce the drive torque and reduce the detent torque so as to eliminate the problems of vibration and noise, and the present invention solves the problem. The purpose is to do.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、ス
テッピングモータのロータマグネットに於いて、該ロータマグネットの回転方向に於ける各磁極の着磁部のうち該ロータマグネットの回転軸を中心として対峙する着磁部の着磁幅をAとし、その他の複数箇所に均等幅に着磁された着磁部の着磁幅をBとしたとき、前記それぞれの着磁部の着磁幅はA>Bの関係を有するステッピングモータの着磁パターンを提供する。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to
この構成によれば、前記ロータマグネットの対峙する組の幅広の着磁部の着磁幅Aが、残余個所の均等幅Bの着磁部よりも広幅に形成されているので、該幅広の着磁部を中心とする近傍領域に局所的な磁束分布の変化が生じて、前記ロータマグネットの着磁部全体としてディテントトルクが低減する。 According to this configuration, the magnetizing width A of the wide magnetized portions of the pair facing the rotor magnet is formed wider than the magnetized portions of the uniform width B at the remaining portion. A local change in magnetic flux distribution occurs in the vicinity region centered on the magnetic part, and the detent torque is reduced as a whole of the magnetized part of the rotor magnet.
請求項2記載の発明は、上記着磁幅Aの着磁部の総数が1組の2個である請求項1記載のステッピングモータの着磁パターンを提供する。
The invention according to
この構成によれば、上記幅広の着磁部を2箇所に設けるのみで、上記ロータマグネット全体として磁束分布が1軸に関して対称に形成され、ディテントトルクの最小値が半周期(角180°)毎に得られる。
According to this configuration, only by providing the wide magnetized portions at two locations, the magnetic flux distribution is formed symmetrically with respect to one axis as the whole rotor magnet, and the minimum value of the detent torque is every half cycle (
請求項3記載の発明は、上記着磁幅Aの着磁部の総数が2組の4個であり、該4個の着磁部は、上記ロータマグネットの回転方向に於いて90度の等ピッチで配置されている請求項1記載のステッピングモータの着磁パターンを提供する。
According to a third aspect of the present invention, the total number of the magnetized portions having the magnetized width A is two sets of four, and the four magnetized portions are equal to 90 degrees in the rotation direction of the rotor magnet. The magnetizing pattern of the stepping motor according to
この構成によれば、上記4個の幅広の着磁部が90度の等角度で配置されているので、全体の磁束分布が直交2軸に関して対称に形成され、ディテントトルクの最小値が角90°毎に得られる。 According to this configuration, since the four wide magnetized portions are arranged at an equal angle of 90 degrees, the entire magnetic flux distribution is formed symmetrically with respect to two orthogonal axes, and the minimum value of the detent torque is 90 degrees. Obtained every °.
請求項4記載の発明は、上記ロータマグネットに形成された全ての着磁部の全極数をy、360°を前記全極数yで割った角度をx°、任意な角度をα°、上記着磁幅Aの着磁部の総数をzとしたとき、上記対峙する着磁部の円弧状着磁幅Aに対する中心角A°がx°+(y/z−1)α°、上記その他の着磁部の円弧状着磁幅Bに対する中心角B°が(x°−α°)であり、更に、x°+(y/z−1)α°>(x°−α°)、且つ、x°/2>α°の関係を満たす請求項1,2又は3記載のステッピングモータの着磁パターンを提供する。 In the invention according to claim 4, the total number of poles of all the magnetized portions formed in the rotor magnet is y, an angle obtained by dividing 360 ° by the total number of poles y is x °, an arbitrary angle is α °, When the total number of magnetized portions having the magnetized width A is z, a central angle A ° with respect to the arc-shaped magnetized width A of the opposed magnetized portions is x ° + (y / z−1) α °, The central angle B ° with respect to the arcuate magnetization width B of the other magnetized portion is (x ° −α °), and x ° + (y / z−1) α °> (x ° −α °). And a magnetization pattern of the stepping motor according to claim 1, 2 or 3 satisfying a relationship of x ° / 2> α °.
この構成によれば、上記関係式を満たす限り、前記幅広の着磁部の近傍に於いて磁束分布に一定の変化が生じて、ディテントトルクを低減させるような所望の角度とトルク間の特性が得られる。 According to this configuration, as long as the above relational expression is satisfied, a certain change occurs in the magnetic flux distribution in the vicinity of the wide magnetized portion, and a desired angle-torque characteristic that reduces detent torque is obtained. can get.
請求項1記載の発明は、前記相互に対峙する着磁部の着磁幅Aを残余の着磁部の着磁幅Bよりも幅広に形成したことにより、磁束の分布状況に変化を生じてディテントトルクが低減するので、ステッピングモータの駆動トルクの低下が少なく、且つ、該モータの振動や騒音を無くすことができる。特に、低速駆動時に、振動の少ない滑らかなモータ駆動を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the magnetization width A of the magnetized portions facing each other is formed wider than the magnetized width B of the remaining magnetized portions, the distribution of magnetic flux changes. Since the detent torque is reduced, the drive torque of the stepping motor is hardly reduced, and vibration and noise of the motor can be eliminated. In particular, a smooth motor drive with less vibration can be obtained during low-speed driving.
請求項2記載の発明は、上記幅広の着磁部をロータマグネットの2個所に設けるのみで、ディテントトルクの最小値が半周期ごとに発生するので、請求項1記載の発明の効果に加えて、上記幅広の着磁部の形成が容易であり、且つ、ステッピングモータの駆動中のトルク変動が滑らかになる。
According to the invention described in
請求項3記載の発明は、上記ディテントトルクの最小値が四半周期毎に発生するので、請求項1記載の発明の効果に加えて、ステッピングモータのトルク変動が一層滑らかになり、特に、位置決め用モータとして使用した場合、該モータによる負荷に対する位置決め精度がその分だけ向上する。
In the invention described in
請求項4記載の発明は、上記ステッピングモータのディテントトルクを低減させるためには、上記関係式を満たす限り、上記ロータマグネットの全極数y、上記幅広の着磁部及び幅狭の着磁部の着磁幅を任意な組合せに設定できるので、請求項1,2及び3記載の発明の効果に加えて、前記ロータマグネット及びステッピングモータの設計の自由度が著しく向上するメリットを有する。 According to a fourth aspect of the present invention, in order to reduce the detent torque of the stepping motor, as long as the above relational expression is satisfied, the total number of poles y of the rotor magnet, the wide magnetized portion, and the narrow magnetized portion Therefore, in addition to the effects of the first, second, and third aspects of the invention, the rotor magnet and the stepping motor can be significantly improved in design freedom.
本発明は、ステッピングモータのロータマグネットに於いて、該ロータマグネットの回転方向に於ける各磁極の着磁部のうち該ロータマグネットの回転軸を中心として対峙する着磁部の着磁幅をAとし、その他の複数箇所に均等幅に着磁された着磁部の着磁幅をBとしたとき、前記それぞれの着磁部の着磁幅はA>Bの関係を有することにより、前記駆動トルクの大幅な低下を招来することなく、ディテントトルクを低減して振動や騒音の発生を抑制するという目的を達成した。 In the rotor magnet of the stepping motor according to the present invention, the magnetization width of the magnetized portion of the magnetized portion of each magnetic pole in the rotation direction of the rotor magnet facing the rotation axis of the rotor magnet as A And when the magnetization width of the magnetized portions magnetized at a plurality of other locations at a uniform width is B, the magnetized width of each of the magnetized portions has a relationship of A> B, so that the drive The objective of reducing the detent torque and suppressing the generation of vibrations and noises without causing a significant decrease in torque was achieved.
以下、本発明の一実施の形態を図1及び図2に従って説明する。図中、3は円筒形のロータマグネットであり、該ロータマグネット3は、固定子磁極を有する固定子ユニット(図示せず)の内側に回転自在に配設され、該ロータマグネット3のコア部は、その回転中心に設けられた回転軸に一体に固定されている。更に、前記回転子ユニットは、固定子磁極の励磁コイルを順次励磁することによって、該固定子磁極により前記ロータマグネット3の磁極が吸引又は反発されて回転駆動する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the figure,
ロータマグネット3には、図1に示すように、その円周方向に沿ってN極の着磁部とS極の着磁部とが交互に多極形成されている。又、前記ロータマグネット3の着磁部は、所定の円弧状着磁幅Aで着磁された幅広の着磁部4,5と、残余の複数個所に均等な円弧状着磁幅Bに着磁された複数の幅狭の着磁部6,6…とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
前記幅広の着磁部4,5は、前記ロータマグネット1の回転中心Oを挟んで互いに対峙する2個所を1組とし、図示例では1組2個所に前記幅広の着磁部4,5が設けられている。又、前記幅広の着磁部4,5の着磁幅Aは、前記幅狭の着磁部6の着磁幅Bよりも所定幅だけ幅広に形成されている。
The wide
このように、前記幅広の着磁部4,5を前記幅狭の着磁部6,6…よりも幅広に形成すると、図3の従来型着磁パターンとは異なり、2個所の幅広の着磁部4,5の近傍領域に於いて、磁束の分布状況に一定の変化が生じ、無励磁のとき外部から前記回転軸を回転させたときに異様感が生じる、所謂ディテントトルクが低減する。即ち、前記幅広の着磁部4,5を幅広に形成して、前記ロータマグネット3全体の着磁幅バランスを崩したことにより、特に、前記幅広の着磁部4,5の周辺に於いて、これと近接した固定子側異極に対する吸引力がやや強まる反面、固定子側同極に対する反発力も強くなって、ディテントトルクが局部的に相殺された結果、前記ロータマグネット3全体としてディテントトルクを低減させるような磁束密度分布が発生したことによって、前記ディテントトルクが低減するものと考えられる。
Thus, when the wide
図示例は、固定子に極歯48個を形成して成るPM(Permanent Magnet)型ステッピングモータに適用したものである。尚、詳述すれば、前記ロータマグネッ
ト3の前記幅広の着磁部4,5及び幅狭の着磁部6の全極数yが24個、角度360°を全極数yで割った角度x°が15°、任意の角度α°が0.5°であるモータに適用したものである。該モータの性能に関して、回転角度θとディテントトルクTとの関係を調べたところ、図2に示すθ−T特性が得られた。
The illustrated example is applied to a PM (Permanent Magnet) type stepping motor in which 48 pole teeth are formed on a stator. More specifically, the wide
同図から明らかなように、ディテントトルクTの変動幅は、従来の全均等幅型着磁パターン(図3参照)と比較して2分の1以下に低減した。これは、本発明の着磁パターンによれば、前記ロータマグネット3の2個所に広幅Aの着磁部4,5を形成したことにより、ディテントトルクTを低減させるような磁束密度分布の変化が得られたことを意味する。
As is clear from the figure, the fluctuation range of the detent torque T is reduced to one-half or less as compared with the conventional full uniform width type magnetization pattern (see FIG. 3). According to the magnetized pattern of the present invention, the magnetic flux density distribution changes so as to reduce the detent torque T by forming the
この場合、前記広幅Aの着磁部4,5の形成により、ステッピングモータの駆動トルク低下が若干発生したが、該トルク低下は、従来の無磁極形成型着磁パターンに比べれば極めて小であった。斯くして、本発明の着磁パターンは、駆動部トルクの低下が僅少であるにもかかわらず、ディテントトルクTが半分以下に低減し、ステッピングモータの振動や騒音を大幅に抑制させることができた。
In this case, the formation of the
本実施の形態によれば、上記ロータマグネット3の2個所のみに広幅Aの着磁部4,5を形成するのみで、モータ駆動時のトルク変動が円滑になる着磁パターンを容易に製作できる。
According to the present embodiment, only by forming the
ここで、本発明による着磁パターンの条件に関し、更に詳しく説明すると、前記ロータマグネット3の全極数をy、360°を全極数yで割った角度をx°、角度x°の半分よりも小さい任意の角度をα°、前記着磁幅Aの着磁部の総数をzとした場合、前記対峙する着磁部4,5の円弧状着磁幅Aに対する中心角A°=x°+(y/z−1)α°は、前記幅狭の着磁部6,6…の円弧状着磁幅Bに対する中心角B°=(x°−α°)よりも大となるように条件設定する。即ち、本発明の広幅対峙型着磁パターンは、次の条件式(1)、(2)及び(3)を同時に満たす。
Here, the conditions of the magnetized pattern according to the present invention will be described in more detail. The angle obtained by dividing the total number of poles of the
x°+(y/z−1)α°>(x°−α°)……(1)
x°/2>α°……(2)
x°=360°/y……(3)
前記広幅対峙型着磁パターンは前記3つの条件式を満たす限り、前記幅広の着磁部4,5によりその周囲の磁束密度分布に変化が生じて、ディテントトルクを低減させることができる。例えば、前記ロータマグネット3の回転中心Oを挟んで対峙する幅広の着磁部4,5の組の個数は、図1に於ける上下方向に対峙する2箇所の1組に、左右方向に対峙する2箇所の1組を加えて、計2組の計4個所に形成しても良い。この場合、該2組4個の幅広の着磁部4,5は、上記ロータマグネット3の円周方向に於いて90度の等ピッチで配置される。
x ° + (y / z−1) α °> (x ° −α °) (1)
x ° / 2> α ° (2)
x ° = 360 ° / y (3)
As long as the wide antipodal magnetized pattern satisfies the above three conditional expressions, the wide
該幅広の着磁部4,5を直角2軸方向の両側に2組配置した場合、上記ロータマグネット3の磁束密度分布の変化が、相互に直交する左右対称軸及び上下対称軸に発生するため、広幅Aの着磁部4,5を1組2個所に形成した場合に比べて、ディテントトルクの低減効果が更に増大して、上記ステッピングモータの作動中のトルク変動が一層滑らかになる。
When two sets of the wide
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
1 ロータマグネット
2 着磁部
3 ロータマグネット
4,5 幅広の着磁部
6 幅狭の着磁部
A、B 着磁幅
DESCRIPTION OF
Claims (4)
x°+(y/z−1)α°>(x°−α°)、且つ、x°/2>α°
の関係を満たすことを特徴とする請求項1,2又は3記載のステッピングモータの着磁パターン。
The total number of poles of all magnetized portions formed on the rotor magnet is y, the angle obtained by dividing 360 ° by the total number of poles y is x °, an arbitrary angle is α °, and the magnetization width is A. When the total number of the parts is z, the central angle A ° with respect to the arcuate magnetization width A of the opposed magnetized parts is x ° + (y / z−1) α °, and the arcuate shapes of the other magnetized parts. The central angle B ° with respect to the magnetization width B is (x ° −α °), and
x ° + (y / z−1) α °> (x ° −α °) and x ° / 2> α °
The magnetization pattern of the stepping motor according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005145729A JP2006014583A (en) | 2004-05-26 | 2005-05-18 | Magnetized pattern for stepping motor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004155935 | 2004-05-26 | ||
JP2005145729A JP2006014583A (en) | 2004-05-26 | 2005-05-18 | Magnetized pattern for stepping motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006014583A true JP2006014583A (en) | 2006-01-12 |
Family
ID=35781126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005145729A Pending JP2006014583A (en) | 2004-05-26 | 2005-05-18 | Magnetized pattern for stepping motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006014583A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002359958A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Minebea Co Ltd | Pm-type stepping motor |
JP2003111360A (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-11 | Dmt:Kk | Permanent magnet for motor, magnetization method thereof, and motor |
-
2005
- 2005-05-18 JP JP2005145729A patent/JP2006014583A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002359958A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Minebea Co Ltd | Pm-type stepping motor |
JP2003111360A (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-11 | Dmt:Kk | Permanent magnet for motor, magnetization method thereof, and motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7595575B2 (en) | Motor/generator to reduce cogging torque | |
JP4270942B2 (en) | Electric motor | |
JP4738759B2 (en) | Permanent magnet motor | |
JP3995450B2 (en) | Permanent magnet type rotating electric machine | |
JP3458344B2 (en) | Motor structure | |
US20060028082A1 (en) | Interior permanent magnet electric rotating machine | |
US20050258698A1 (en) | Permanent magnet rotary motor | |
JP2007014110A (en) | Rotary electric machine | |
JPH0614514A (en) | Permanent magnet type stepping motor | |
JP2006304546A (en) | Permanent magnet reluctance type rotary electric machine | |
JPH11299131A (en) | Motor with gap having various shape | |
JP2005253146A (en) | Motor | |
JP5609844B2 (en) | Electric motor | |
JP2001346368A (en) | Synchronous motor comprising a permanent magnet | |
JP4855747B2 (en) | Permanent magnet type reluctance rotating electric machine | |
JP4062269B2 (en) | Synchronous rotating electrical machine | |
JP2001359266A (en) | Structure of brushless dc motor | |
JP2002136094A (en) | Stepping motor | |
JPH06261513A (en) | Brushless motor | |
MXPA04012142A (en) | Rotary permanent magnet electric motor with varying air gap between interfacing stator and rotor elements. | |
KR20090004468A (en) | Silent, fast, precise and high force density flux reversal motor for linear or rotary motion system | |
JP4645130B2 (en) | Axial permanent magnet motor | |
US7095149B2 (en) | Magnetization pattern of rotor magnet for stepping motor | |
JP2006014583A (en) | Magnetized pattern for stepping motor | |
JP2017063594A (en) | Brushless motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101102 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101227 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110405 |