JP2006280040A - Stepping motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータ内で回転するロータマグネットを備えたステッピングモータに関するものである。 The present invention relates to a stepping motor having a rotor magnet that rotates in a stator.
従来のステッピングモータには、内ヨークの極歯先端と外ヨークの極歯根元との間又は外ヨークの極歯先端と内ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップの少なくとも一方が、極歯とロータマグネットとの間に設けられたギャップより大きくなるように構成されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来のステッピングモータには以下の問題がある。 However, the conventional stepping motor has the following problems.
(1)上述した極歯先端ギャップが極歯とロータマグネットとの間に設けられたギャップより大きく設定されると、内ヨークと外ヨークとの間にトルクに寄与しない無駄なスペースが増えて、ロータマグネットやコイルの磁力を有効に利用することができず、トルクが低下してしまう。 (1) If the pole tooth tip gap described above is set larger than the gap provided between the pole tooth and the rotor magnet, a useless space that does not contribute to torque increases between the inner yoke and the outer yoke, The magnetic force of the rotor magnet or coil cannot be used effectively, and the torque decreases.
(2)一方、極歯先端ギャップが極歯とロータマグネットとの間に設けられたギャップより小さく設定されると、極歯先端ギャップ間での無効磁束が増大し、ヨークの飽和等の弊害が生じてロータマグネットのギャップへの磁束を低下させるため、トルクの効率が低下する。 (2) On the other hand, if the pole tooth tip gap is set to be smaller than the gap provided between the pole tooth and the rotor magnet, the reactive magnetic flux between the pole tooth tip gaps will increase, causing problems such as yoke saturation. As a result, the magnetic flux to the gap of the rotor magnet is reduced, so that the torque efficiency is reduced.
本発明の目的は、上記問題に鑑みて成されたものであり、トルク効率の高い小型化に適したステッピングモータを提供することにある。 An object of the present invention is made in view of the above problems, and is to provide a stepping motor suitable for downsizing with high torque efficiency.
上記目的を達成するために、請求項1記載のステッピングモータは、周方向に配設された複数の極歯が互いに噛み合うように配置された内ヨーク及び外ヨーク間に励磁コイルが挟持されたステータと、前記内ヨークを接合して配置された複数のステータを貫通する中心孔に前記複数の極歯から所定のギャップをおいて回転可能に配置され、外周面に異なる磁極が交互に着磁されたロータとを備えるステッピングモータにおいて、前記内ヨークの極歯先端と前記外ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップは、前記複数の極歯と前記ロータとの間の前記所定のギャップと略同一に設定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a stepping motor according to
上記構成において、ロータや励磁コイルの磁力を有効に利用することができ、極歯先端ギャップ間での無効磁束の増大を防止することができる。 In the said structure, the magnetic force of a rotor or an exciting coil can be utilized effectively, and the increase in the invalid magnetic flux between pole tooth tip gaps can be prevented.
請求項2記載のステッピングモータは、請求項1記載のステッピングモータにおいて、前記外ヨークの極歯先端と前記内ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップは、前記複数の極歯と前記ロータとの間の前記所定のギャップと略同一に設定されることを特徴とする。 A stepping motor according to a second aspect is the stepping motor according to the first aspect, wherein the pole tooth tip gap in the axial direction between the pole tooth tip of the outer yoke and the pole tooth root of the inner yoke is the plurality of poles. The predetermined gap between the teeth and the rotor is set to be approximately the same.
上記構成において、ロータや励磁コイルの磁力を有効に利用することができ、極歯先端ギャップ間での無効磁束の増大を防止することができる。 In the said structure, the magnetic force of a rotor or an exciting coil can be utilized effectively, and the increase in the invalid magnetic flux between pole tooth tip gaps can be prevented.
請求項3記載のステッピングモータは、請求項1又は2記載のステッピングモータにおいて、接合して配置された複数のステータにおける内ヨークの極歯先端間の長さと前記ロータの軸方向の長さとは、略一致するように設定されることを特徴とする。
The stepping motor according to
上記構成において、ロータや励磁コイルの磁力を有効に利用することができ、極歯先端ギャップ間での無効磁束とロータでの無効磁束の増大を防止することができる。 In the above configuration, the magnetic force of the rotor or exciting coil can be used effectively, and an increase in the reactive magnetic flux between the pole tooth tip gaps and the reactive magnetic flux in the rotor can be prevented.
請求項4記載のステッピングモータは、請求項1又は2記載のステッピングモータにおいて、前記ロータの軸方向の両端が、それぞれ前記各極歯先端ギャップ内に位置するように配置されることを特徴とする。 A stepping motor according to a fourth aspect is the stepping motor according to the first or second aspect, wherein both ends of the rotor in the axial direction are arranged so as to be located in the respective pole tooth tip gaps. .
上記構成において、極歯先端ギャップの無効磁束をロータに供給して有効利用することができる。 In the above configuration, the reactive magnetic flux in the pole tooth tip gap can be supplied to the rotor for effective use.
本発明によれば、内ヨークの極歯先端と外ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップは、複数の極歯とロータとの間の所定のギャップと略同一に設定されるので、トルク効率の高い小型化に適したステッピングモータを提供することができる。 According to the present invention, the axial pole tip gap between the pole tip of the inner yoke and the pole root of the outer yoke is set to be substantially the same as the predetermined gap between the plurality of pole teeth and the rotor. Therefore, a stepping motor suitable for downsizing with high torque efficiency can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータの分解斜視図である。同図では、ステータ9,10が同一構造であることから、ステータ9の構成を中心に説明し、ステータ10に対応する構成要素はカッコ書きで記載する。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a stepping motor according to an embodiment of the present invention. In the figure, since the
図1において、ステッピングモータ100は、外周面に異なる磁極が交互に10極着磁されたプラスチックマグネット等から成る円筒形状のロータマグネット1と、ロータマグネット1の軸方向に貫通して一体に形成されたステンレス等の非磁性材料から成る軸2と、周方向に配設された複数(5本)の極歯3a(4a)を有する軟磁性材料から成る内ヨーク3(4)と、周方向に配設された複数(5本)の極歯7a(8a)を有する軟磁性材料から成る外ヨーク7(8)と、内ヨーク3(4)と外ヨーク7(8)との間に挟持され、これらヨークを励磁する励磁コイル5(6)と、軸2を回転自在に支持する焼結含油軸受11(12)とを備える。ステータ9(10)は、極歯3a(4a),7a(8a)が互いに噛み合うように配置された内ヨーク3(4)及び外ヨーク7(8)と、励磁コイル5(6)とで構成される。
In FIG. 1, a
ロータマグネット1は、内ヨーク3,4が接合されたステータ9,10を貫通する中心孔に、極歯3a,4a,7a,8aからギャップGをおいて回転可能に配置されている。ロータマグネット1は、その周面の円周方向に所定の幅と深さの溝部1aを有する。ロータマグネット1は、プラスチックマグネットを成形したものであるが、溝部1aの形状加工が容易になるものであればこれに限定されるものではなく、例えば、焼結マグネットを切削加工して成形したものであってもよい。
The
上記構成において、励磁コイル5,6が通電されると、内ヨーク3,4と外ヨーク7,8が励磁されて各極歯3a,4a,7a,8aに誘磁される。その結果、ロータマグネット1の着磁極と反発/吸引して回転トルクが発生し、ロータマグネット1が励磁コイル5,6の通電に従って回転駆動され、軸2から外部に駆動力が伝達される。
In the above configuration, when the
図2は、図1のステッピングモータ100の縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the stepping
図2において、内ヨーク3,4は、極歯3a,4aが配設されていない側の折り曲げ部分を接合して形成される厚さCの接合部13を有する。接合部13が形成された内ヨーク3,4の内側には、ロータマグネット1が極歯3a,4aからギャップGをおいて内ヨーク3,4と同軸に回転自在に配置される。ロータマグネット1は、溝部1aが接合部13と対向するように配置されることが好ましい。
In FIG. 2, the
図3は、図1のヨーク3(4),7(8)の側面図である。図4は、内ヨーク3(4)及び外ヨーク7(8)の極歯部分の展開図である。 FIG. 3 is a side view of the yokes 3 (4) and 7 (8) of FIG. FIG. 4 is a development view of the pole tooth portions of the inner yoke 3 (4) and the outer yoke 7 (8).
複数の極歯3a(4a)を有する内ヨークと複数の極歯7a(8a)を有する外ヨークは、図3及び図4に示すように、互いに向かい合って噛み合うように配設される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the inner yoke having the plurality of
TP1は、内ヨーク3(4)の極歯3a(4a)先端と、外ヨーク7(8)の極歯7a(8a)根元すなわち極歯7a(8a)間の谷間部分との間のロータマグネット1の軸方向の極歯先端ギャップであり、TP2は、外ヨーク7(8)の極歯7a(8a)先端と、内ヨーク3(4)の極歯3a(4a)根元すなわち極歯3a(4a)間の谷間部分との間のロータマグネット1の軸方向の極歯先端ギャップである。
TP1 is a rotor magnet between the tip of the
極歯先端ギャップTP1,TP2がギャップGより小さいと無効磁束が増大し、ギャップGへの有効磁束が減少してトルクが低下する。一方、極歯先端ギャップTP1,TP2がギャップGより大きいと、トルクに寄与しない無駄なスペースが増えてトルクが低下する。 When the pole tooth tip gaps TP1 and TP2 are smaller than the gap G, the reactive magnetic flux increases, the effective magnetic flux to the gap G decreases, and the torque decreases. On the other hand, if the pole tooth tip gaps TP1 and TP2 are larger than the gap G, useless space that does not contribute to torque increases and torque decreases.
そこで、極歯先端ギャップTP1は、極歯3a,4a,7a,8aとロータマグネット1との間のギャップGと略同一に設定されることが好ましい。同様に、極歯先端ギャップTP2もギャップGと略同一に設定されることが好ましい。これにより、ロータマグネット1や励磁コイル5,6の磁力を有効に利用することができ、極歯先端ギャップTP1,TP2での無効磁束の増大を防止することができる。
Therefore, the pole tooth tip gap TP1 is preferably set to be substantially the same as the gap G between the
図5は、内ヨーク3,4とロータマグネット1とを組み合わせた部分の側面図である。
FIG. 5 is a side view of a portion where the
図5において、接合部13が形成された内ヨーク3,4において、極歯3aの先端から極歯4aの先端までの軸方向の極歯先端間長さY1とロータマグネット1の軸方向の長さL1とは略一致するように設定し、配設されることが好ましい。これにより、ロータマグネット1から発生する磁力や励磁コイル5,6により極歯に誘磁される磁力を有効に利用することができ、極歯先端ギャップTP1,TP2での無効磁束とロータマグネット1での無効磁束の増大を防止することができる。
In FIG. 5, in the
一方、ロータマグネット1の軸方向の両端を、それぞれ極歯先端ギャップTP1,TP2内に位置するように配置してもよい。これにより、極歯先端ギャップTP1,TP2の無効磁束をロータマグネット1に供給して有効利用することができる。
On the other hand, you may arrange | position so that the both ends of the axial direction of the
上記実施の形態によれば、極歯先端ギャップTP1,TP2は、それぞれ極歯3a,4a,7a,8aとロータマグネット1との間のギャップGと略同一に設定されるので、ロータマグネット1や励磁コイル5,6の磁力を有効に利用することができ、極歯先端ギャップTP1,TP2での無効磁束の増大を防止することができる。また、無効磁束を増長させず、トルク効率を最適化できるという効果があり、更には無効磁束を有効磁束にするという効果がある。
According to the above embodiment, the pole tooth tip gaps TP1 and TP2 are set to be substantially the same as the gap G between the
1 ロータマグネット
1a 溝部
3,4 内ヨーク
3a,4a 内ヨークの極歯
7a,8a 外ヨークの極歯
5,6 励磁コイル
7,8 外ヨーク
9,10 ステータ
13 内ヨーク接合部
Y1 接合された内ヨークの軸方向の極歯先端間長さ
G ギャップ
TP1 内ヨークの極歯先端と外ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップ
TP2 外ヨークの極歯先端と内ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップ
L1 ロータマグネット1の軸方向の長さ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記内ヨークの極歯先端と前記外ヨークの極歯根元との間の軸方向の極歯先端ギャップは、前記複数の極歯と前記ロータとの間の前記所定のギャップと略同一に設定されることを特徴とするステッピングモータ。 A stator in which an exciting coil is sandwiched between an inner yoke and an outer yoke arranged so that a plurality of pole teeth arranged in the circumferential direction mesh with each other, and a plurality of stators arranged by joining the inner yoke are passed through In a stepping motor comprising a rotor that is rotatably arranged with a predetermined gap from the plurality of pole teeth in a center hole, and different magnetic poles are alternately magnetized on the outer peripheral surface,
The axial pole tip gap between the pole tooth tip of the inner yoke and the pole tooth root of the outer yoke is set to be substantially the same as the predetermined gap between the plurality of pole teeth and the rotor. Stepping motor characterized by that.
Priority Applications (1)
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2005
- 2005-03-28 JP JP2005091957A patent/JP2006280040A/en not_active Withdrawn
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