JP2006136108A - Stepping motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はステッピングモータに関し、特にディテントトルクを軽減できるステッピングモータに関する。 The present invention relates to a stepping motor, and more particularly to a stepping motor that can reduce detent torque.
カメラなどの電子機器では駆動源としてステッピングモータが広く採用されている。ステッピングモータは外部から入力されるパルス信号に応じて回転する。例えば、カメラに内蔵されたステッピングモータはセクタの開閉駆動やズームレンズの駆動で使用される。よって、カメラ等に内蔵されるステッピングモータは精度良くステップ駆動するだけでなく、スムーズに回転することが求められる。 In electronic devices such as cameras, stepping motors are widely used as drive sources. The stepping motor rotates according to a pulse signal input from the outside. For example, a stepping motor built in a camera is used for opening / closing a sector and driving a zoom lens. Therefore, a stepping motor built in a camera or the like is required not only to perform step driving with high accuracy but also to rotate smoothly.
ステッピングモータには種々のタイプがある。例えばロータに永久磁石を使用したPM(permanent magnet)型のステッピングモータがある。このPM型のステッピングモータは構造が比較的簡素であるため広く採用されているが、永久磁石を使用している為にディテントトルク(自己保持力)が生じている。ディテントトルクはステータに巻回したコイルへの通電を行っていないとき(無通電時)に特に顕在化するが、ロータが回転しているときにもロータの回転に影響を及ぼす場合がある。ディテントトルクが大きいとロータが回転するときの負荷となるのでスムーズな回転が阻害され、またロータ回転時に振動や騒音を誘発してしまう場合がある。そこで、PM型のステッピングモータについて、ディテントトルクを低減する技術が従来から検討されている。 There are various types of stepping motors. For example, there is a PM (permanent magnet) type stepping motor using a permanent magnet as a rotor. This PM-type stepping motor is widely adopted because of its relatively simple structure, but a detent torque (self-holding force) is generated because a permanent magnet is used. The detent torque is particularly apparent when the coil wound around the stator is not energized (when no power is applied), but it may affect the rotation of the rotor even when the rotor is rotating. If the detent torque is large, it becomes a load when the rotor rotates, so that smooth rotation is hindered, and vibration and noise may be induced when the rotor rotates. Therefore, a technique for reducing the detent torque has been studied for a PM type stepping motor.
例えば、特許文献1は、磁性体で形成した2個のステータ間に非磁性体で形成したスペーサを介挿し、このスペーサを摺動するように回動させてステータ間の距離を変化させることでディテントトルクを低減するステッピングモータを開示している。
For example, in
特許文献1は、内部に配置されている2個のステータが磁気的に接続すると一方のステータから他方のステータへ漏れ磁束が発生し、この漏れ磁束に基づいてディテントトルクが生じるという観点からディテントトルクを抑制する構造を提案している。特許文献1は2個ステータ間の磁気的な結合を弱めるための構造を提案している。具体的には、2個のステータ間に回動自在なスペーサを配置して距離を広げ、またスペーサを非磁性体として、ステータ間でスペーサを回動させることによりステータ間の距離を変更することを提案する。
In
しかしながら、上記構成をステッピングモータに組込むと構造が複雑化してしまう。特に近年にあってステッピングモータへの小型化の要請が一段と強くなっている。このように微小化されるステッピングモータに複雑な構造を追加することは加工上困難であると共に、コスト上昇の問題を発生させる。 However, when the above configuration is incorporated into a stepping motor, the structure becomes complicated. Particularly in recent years, the demand for downsizing of stepping motors has become stronger. Adding a complicated structure to the stepping motor that is miniaturized in this way is difficult in processing and causes a problem of cost increase.
そこで、本発明の目的は簡単な構成でディテントトルクを低減できるステッピングモータを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a stepping motor capable of reducing detent torque with a simple configuration.
上記目的は、ロータと、前記ロータに対向して配置した第1のステータと、前記ロータに対向すると共に、前記第1のステータと前記ロータの軸方向に並列に配置した第2のステータとを有するステッピングモータであって、前記第1のステータと前記第2のステータとの間に軟磁性体で形成したスペーサを配置したステッピングモータにより達成できる。 The object is to provide a rotor, a first stator arranged opposite to the rotor, and a second stator arranged opposite to the rotor and arranged in parallel in the axial direction of the rotor. This can be achieved by a stepping motor having a spacer formed of a soft magnetic material between the first stator and the second stator.
本発明によると、磁性を有したスペーサを前記第1のステータと前記第2のステータとの間に配置するという簡単な構成で、第1のステータ側及び第2のステータ側の磁化状態の均質化を図ることができる。これにより第1のステータ及び第2のステータの局部(一般に磁極歯)がロータと磁気的に強く結合する状態を低減できる。よって、ロータに作用するディテントトルクを低減してスムーズに回転するステッピングモータを提供できる。 According to the present invention, with a simple configuration in which a magnetic spacer is disposed between the first stator and the second stator, the magnetization states of the first stator side and the second stator side are uniform. Can be achieved. As a result, it is possible to reduce the state in which the local portions (generally magnetic pole teeth) of the first stator and the second stator are magnetically strongly coupled to the rotor. Therefore, it is possible to provide a stepping motor that rotates smoothly with reduced detent torque acting on the rotor.
また、前記第1のステータがリング状の基部と該基部の周縁に等間隔配置した複数の磁極歯とを有する第1の環状ステータ部を含み、前記第2のステータがリング状の基部と該基部の周縁に等間隔配置した複数の磁極歯とを有する第2の環状ステータ部を含み、前記スペーサが、前記第1の環状ステータ部の前記基部と前記第2の環状ステータ部の前記基部との間に介挿されるリング状の軟磁性体である構造とすることができる。また、前記ロータが永久磁石を用いて形成されていてもよい。 In addition, the first stator includes a first annular stator portion having a ring-shaped base portion and a plurality of magnetic pole teeth arranged at equal intervals on the periphery of the base portion, and the second stator includes the ring-shaped base portion and the A second annular stator portion having a plurality of magnetic pole teeth arranged at equal intervals on the periphery of the base portion, and the spacer includes the base portion of the first annular stator portion and the base portion of the second annular stator portion. It can be set as the structure which is a ring-shaped soft magnetic body inserted between these. The rotor may be formed using a permanent magnet.
本発明によると、簡単な構成でディテントトルクを低減できるステッピングモータを提供できる。 According to the present invention, a stepping motor capable of reducing detent torque with a simple configuration can be provided.
以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図1は実施形態に係るステッピングモータ1の外観を示した図であり、(A)は斜視図、(B)は上面図である。また、図2はステッピングモータ1の内部構成を確認できるように示した分解斜視図である。これらの図を参照してステッピングモータ1の構成を説明する。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are views showing an external appearance of a stepping
ステッピングモータ1は、略円筒状のケース6並びに、このケース6の上側にセットされる軸受けを兼ねた上カバー2及び下側に配置される軸受けを兼ねた下カバー3とにより筐体が形成されている。なお、ケース6には後述する端子ピンを引出すために2個の切欠部6a、6bが形成されている。
The
ケース6内に、ロータ4、第1のステータ10及び第2のステータ20が収納されている。第1のステータ10と第2のステータ20とはロータ4の軸方向において並列に配置されている。第1のステータ10と第2のステータとの間には軟磁性体で形成したスペーサ7が介挿されている。スペーサ7は第1のステータ10側と第2のステータ20側とを磁気的に接続する。このスペーサ7に関しては後に詳述する。
In the
ロータ4は、軸受けとなる上カバー2及び下カバー3に軸支されるロータ軸5に圧入固定されて回動自在である。このロータ4はS極とN極の磁極が60度間隔で外周面に交互に配置した6極(3極のS極と3極のN極)構成の永久磁石である。
The
第1のステータ10は2個の環状ステータ部11、12を組合せて形成しており、その外周には励磁用のコイル13が配設されている。コイル13はコイルボビン14に巻回されている。同様に第2のステータ20は2個の環状ステータ部21,22を組合せて形成され、その外周には励磁用のコイル23が配設されている。コイル23はコイルボビン24に巻回されている。4つの環状ステータ部11,12、21,22は、軟磁性体を用いて同様の形状に作製されている。ステッピングモータ1は、いわゆるクローポール型のステッピングモータであり、各環状ステータ部はロータ4が6極構成の磁石であることに対応して、その内周縁に3つずつの磁極歯が等間隔で配置されている。
The
第1のステータ10は、環状ステータ部11,12の磁極歯が互いに噛合うような状態にしてセットすることで6個の磁極歯がロータ4の6極と対向した形態となっている。同様に、第2のステータ20の環状ステータ部21,22についても磁極歯が互いに噛合うような状態で配置されることで6個の磁極歯がロータ4の6極に対応する。コイル13への給電のための端子ピン15はコイルボビン14に形成されている。また、コイル23への給電のための端子ピン25はコイルボビン24に形成されている。図1で示すように、ステッピングモータ1が組立てられた状態では端子ピン15はケース6の切欠部6aを介して外方へ突出した状態となり、端子ピン25はケース6の切欠部6bを介して外方へ突出した状態となる。
The
さて、本ステッピングモータ1においては、前述したように第1のステータ10と第2のステータ20との間に軟磁性体で形成し、例えばステータ10,20と同じ材料で作られたリング状のスペーサ7が介挿されている。具体的には第1のステータ10に含まれる環状ステータ部12と、第2のステータ20に含まれる環状ステータ部21との間に挟むようにしてスペーサ7が配置されている。図2で示すように、各環状ステータ部12、21は、リング状の基部12a,21a及びこの基部の周縁に磁極歯12b、21bが3個ずつ配置されている形状である。ステッピングモータ1を組立上げたときには、スペーサ7が環状ステータ部12の基部12aと環状ステータ部21の基部21aとの間に位置し、基部12aと基部21aとを磁気的に接続する状態を形成する。
Now, in this
図3は、図1(A)におけるA−A断面図である。この図3により、ステッピングモータ1が組上げられたときに、スペーサ7が環状ステータ部12の基部12aと環状ステータ部21の基部21aとの間に位置している状態を確認できる。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, it can be confirmed that the
一般にステータ側の磁極歯(局部)にロータ(磁石)側からの磁束が集中する傾向があり、磁極歯の部分で大きなディテントトルクが発生し易い。ディテントトルクが大きいとロータが回転したときに負荷となりトルクがロータの位置によって異なりムラのある状態となり問題となることがある。また、任意の停止位置から通電したときにどの位置からでも起動トルクが一定であることがモータ特性として望ましい。トルクにムラがあると起動トルクが小さい部分と大きい部分が生じ、起動トルクが小さい部分では、モータが起動しないといった不具合が生じる恐れがある。ここで、磁極歯付近に集中する磁束を磁極歯が存在しない領域(磁極歯の間部分)に分散させることができれば、磁極歯付近の磁束を相対的に低下させてステータ側の磁化状態を均質化できる。ステータ側の磁化状態が均質化すればディテントトルクを弱めることができる。このような観点から、ステッピングモータ1では環状ステータ部12と環状ステータ部21との間に何磁性体のスペーサ7を配置している。すなわち、環状のスペーサ7を配置することにより、磁極歯部分と磁極歯の間部分との磁束密度の差を埋めて、磁化状態の均一化を図ることができる。
Generally, magnetic flux from the rotor (magnet) side tends to concentrate on the magnetic pole teeth (local part) on the stator side, and a large detent torque is likely to be generated at the magnetic pole teeth. If the detent torque is large, it becomes a load when the rotor rotates, and the torque varies depending on the position of the rotor, which may cause a problem with unevenness. Further, it is desirable as a motor characteristic that the starting torque is constant from any position when energized from an arbitrary stop position. If the torque is uneven, a portion where the starting torque is small and a portion where the starting torque is large are generated, and there is a possibility that the motor does not start in a portion where the starting torque is small. Here, if the magnetic flux concentrated in the vicinity of the magnetic pole teeth can be dispersed in the area where the magnetic pole teeth do not exist (the part between the magnetic pole teeth), the magnetic flux in the vicinity of the magnetic pole teeth is relatively lowered to make the magnetization state on the stator side uniform Can be If the magnetization state on the stator side is homogenized, the detent torque can be weakened. From such a viewpoint, in the stepping
さらに、スペーサ7は上側に位置する第1のステータ10側と下側に位置する第2のステータ20側とを磁気的に結合する作用も果たす。スペーサ7は第1のステータ10、第2のステータ20それぞれにおける内的な磁化状態の均質化、及び第1のステータ10と第2のステータ20との間の外的な磁化状態の均質化を促進する。このようなスペーサ7を備えるステッピングモータ1は従来のステッピングモータと比較してディテントトルクを格段に低減できる。
Further, the
スペーサ7を介挿しない以外は同じ構造で比較用のステッピングモータを作製して、本実施例のステッピングモータ1のディテントトルク低減効果を確認した。コイルには通電せず無通電として静的回転でのディテントトルクを測定した。その際、ロータ4の1つのN極を基準とした。この基準N極をある角度に置いたときに、反時計周りに回転しようとするディテントトルクが作用した場合を+(プラス)、これとは逆に時計周りに回転しようとするディテントトルクが作用した場合を−(マイナス)とした。
A comparative stepping motor was manufactured with the same structure except that the
図4はディテントトルクの測定結果を示した図である。この図4により、本実施例のステッピングモータ1と比較例のステッピングモータとにおけるディテントトルク(回転トルク)の違いを確認できる。図4からステッピングモータ1ではディテントトルクが大幅に低減されることを確認できる。
FIG. 4 is a diagram showing the measurement result of the detent torque. From FIG. 4, the difference in detent torque (rotational torque) between the stepping
以上説明したように、ステッピングモータ1は、環状ステータ部12と環状ステータ部21との間に軟磁性体のスペーサ7を配置するという簡単な構成でディテントトルクを軽減できる。
As described above, the stepping
上記実施例は第1及び第2のステータ10、20が、2つの環状ステータ部11、12及び21、22により形成されている場合を例示した。しかし、本発明はこのような構造に限定して適用されるものではない。各ステータ10、20が1つの環状ステータ部によって形成される構造についても本発明を同様に適用できる。本発明のステッピングモータは軸方向に並列に配置したステータの間に軟磁性のスペーサを配置するという簡単な構成であるので極めて低コストで実現できる。
The said Example illustrated the case where the 1st and
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明はPM型のステッピングモータに好適に適用されるものであるが、他のタイプのステッピングモータでもディテントトルクが問題となる場合に適用できる。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible. The present invention is preferably applied to a PM type stepping motor, but can be applied to other types of stepping motors when detent torque becomes a problem.
1 ステッピングモータ
4 ロータ
5 ロータ軸
6 ケース
7 スペーサ
10 第1のステータ
12 環状ステータ部
12a リング状の基部
12b 磁極歯
20 第2のステータ
21a リング状の基部
21b 磁極歯
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ロータに対向して配置した第1のステータと、
前記ロータに対向すると共に、前記第1のステータと前記ロータの軸方向に並列に配置した第2のステータとを有するステッピングモータであって、
前記第1のステータと前記第2のステータとの間に軟磁性体で形成したスペーサを配置したことを特徴とするステッピングモータ。 A rotor,
A first stator disposed opposite the rotor;
A stepping motor having a second stator facing the rotor and arranged in parallel in the axial direction of the rotor,
A stepping motor characterized in that a spacer formed of a soft magnetic material is disposed between the first stator and the second stator.
前記第2のステータがリング状の基部と該基部の周縁に等間隔配置した複数の磁極歯とを有する第2の環状ステータ部を含み、
前記スペーサが、前記第1の環状ステータ部の前記基部と前記第2の環状ステータ部の前記基部との間に介挿されるリング状の軟磁性体であることを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ。 The first stator includes a first annular stator portion having a ring-shaped base portion and a plurality of magnetic pole teeth arranged at equal intervals on the periphery of the base portion;
The second stator includes a second annular stator portion having a ring-shaped base portion and a plurality of magnetic pole teeth arranged at equal intervals on the periphery of the base portion;
The said spacer is a ring-shaped soft magnetic body inserted between the said base part of the said 1st annular stator part, and the said base part of the said 2nd annular stator part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Stepper motor.
The stepping motor according to claim 1, wherein the rotor is formed using a permanent magnet.
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- 2004-11-05 JP JP2004321521A patent/JP2006136108A/en active Pending
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