JP2006304424A - Stepping motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い回転角精度が得られる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 that can obtain high rotational angle accuracy.
一般に、高い位置決め精度が要求される各種機器類の制御系や家電製品の駆動源として、ステッピングモータが広く用いられている。
図1は、一般的なステッピングモータの構成を示すもので、このステッピングモータは、有底円筒状に形成された導電性の金属からなるケーシング1内に、全体として略円筒状に成形されたステータ2が組み込まれ、このステータ2内に、隙間を形成して外周面が着磁されたロータ3が配設されるとともに、ケーシング1の開口部を塞ぐ蓋体4とケーシング1の底板1aに固定された軸受5によって、ロータ3と一体化された軸6を回転自在に支持したものである。
In general, stepping motors are widely used as control systems for various devices that require high positioning accuracy and as drive sources for home appliances.
FIG. 1 shows the structure of a general stepping motor. This stepping motor is a stator formed into a substantially cylindrical shape as a whole in a
ここで、ステータ2は、金属製の4枚のフィールドプレート7と、フィールドプレート7を覆う合成樹脂製の2組のボビン8と、各々のボビン8に巻回された励磁コイル9、10とから概略構成されている。
Here, the
すなわち、フィールドプレート7は、円環板状に形成されるとともに、内周部に軸線方向に屈曲形成された複数の磁極7aが周方向に等間隔をおいて形成されている。そして、一対のフィールドプレート7が互いの磁極7aを周方向に交互に配置させて対向配置されたものが、軸線方向に隣接して2組設けられている。
That is, the
これらフィールドプレート7の外周には、上記ボビン8が射出成形により一体的に形成されるとともに、同時に端子台11が成形されている。そして、各々のボビン8の外周に等しい線径を有する巻線が、それぞれ同回数巻き回されることにより上記励磁コイル9、10が形成されている。なお、これら励磁コイル9、10の端部は、各々端子台11に立設された端子12に電気的に接続されている。
On the outer periphery of these
ところで、この種のステッピングモータにおいては、上記励磁コイル9、10に通電した際に、フィールドプレート7とケーシング1との協働によってロータ3を回転させるための磁気回路が形成される。このため、フィールドプレート7は、その外周面がケーシング1の内周面に広く密着していることが好ましい。
By the way, in this type of stepping motor, a magnetic circuit for rotating the
しかしながら、上記従来のステッピングモータにあっては、ケーシング1が有底円筒状に形成されているため、ステータ2をケーシング1内に嵌入する際に、底板1a側に位置するフィールドプレート7は、当該底板1aによってケーシング1の外周部の膨らみが拘束され、高い密着性を得ることができるものの、開口1b側に位置するフィールドプレート7は、ケーシング1自体の変形によって密着性が低くなってしまう。
However, in the conventional stepping motor, since the
加えて、ケーシング1の底板1a側においては、もともと一体に形成された当該底板1aによっても損失のない磁気回路が形成し易い傾向にある。これに対して、開口1b側においては、これを塞ぐ蓋体4を当該開口1b部分に加締め等によって固定する際に、ケーシング1が変形してフィールドプレート7との密着性が損なわれる傾向にある。
In addition, on the bottom plate 1a side of the
この結果、励磁コイル9側の磁気抵抗が、励磁コイル10側より大きくなり、よって励磁コイル9側の磁束が、励磁コイル10側よりも小さくなってしまうために、いわゆるアンバランスな回転となり、ステッピングモータとしての静止角度誤差が大きくなってしまうという問題点があった。
As a result, the magnetic resistance on the exciting coil 9 side becomes larger than that on the
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、静止角度誤差を低減化させることができ、よって高い回転角精度が得られるステッピングモータを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a stepping motor capable of reducing a static angle error and thus obtaining high rotational angle accuracy.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、導電性の金属からなる有底円筒状のケーシングと、このケーシング内に組み込まれた略円筒状のステータと、このステータの内方に隙間をおいて軸線廻りに回転自在に設けられ、外周面が着磁されたロータとを備え、かつ上記ステータは、円環板状に形成されて上記ケーシング内に嵌合されるとともに内周部に上記軸線方向に屈曲形成された複数の磁極を有する一対の金属製のフィールドプレートが上記軸線方向に2組隣接して設けられ、上記フィールドプレートの外周面に合成樹脂製のボビンが一体的に成形されるとともに、各々の上記ボビンの外周に励磁コイルが巻回されてなるステッピングモータにおいて、上記ケーシングの上記底板側に位置する一方の上記励磁コイルのアンペアターンを、開口側に位置する他方の上記励磁コイルのアンペアターンよりも小さくしたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a bottomed cylindrical casing made of a conductive metal, a substantially cylindrical stator incorporated in the casing, and an inner side of the stator. And a rotor having an outer peripheral surface magnetized, and the stator is formed in an annular plate shape and is fitted in the casing and has an inner periphery. Two pairs of metal field plates having a plurality of magnetic poles bent in the axial direction are provided adjacent to each other in the axial direction, and a synthetic resin bobbin is integrally formed on the outer peripheral surface of the field plate. In the stepping motor in which the exciting coil is wound around the outer periphery of each bobbin, the amperage of one of the exciting coils located on the bottom plate side of the casing is used. Turn, it is characterized in that it has less than the other ampere-turns of the exciting coil positioned on the opening side.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記一方の励磁コイルの線径を、上記他方の励磁コイルの線径よりも小さくし、かつ上記一方の励磁コイルの巻数を、上記他方の励磁コイルの巻数よりも少なくしたことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the wire diameter of the one exciting coil is made smaller than the wire diameter of the other exciting coil, and The number of turns is smaller than the number of turns of the other exciting coil.
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記一方の励磁コイルと上記他方の励磁コイルとは、互いの抵抗値が等しいことを特徴とするものである。
Furthermore, the invention according to
上述したように、請求項1〜3のいずれかに記載の発明が前提とするステッピングモータにおいては、導電性の金属からなる有底円筒状のケーシング内にステータを嵌入する際に、底板側に位置するフィールドプレートが、当該底板によってケーシングの外周部の膨らみが拘束され、高い密着性を得ることができる。他方、開口側に位置するフィールドプレートは、ケーシング自体の変形によって密着性が低くなる。したがって、底板側の励磁コイルに対する磁気抵抗が、開口側の励磁コイルに対する磁気抵抗よりも小さくなる。
As described above, in the stepping motor assumed by the invention according to any one of
この結果、底板側の励磁コイルによる磁束は、開口側の励磁コイルによる磁束よりも大きくなる。ここで、上記磁束は、励磁コイルのアンペアターン(当該励磁コイルの巻数(ターン数)と1巻当たりのアンペア数との積)に比例する。 As a result, the magnetic flux generated by the excitation coil on the bottom plate side is larger than the magnetic flux generated by the excitation coil on the opening side. Here, the magnetic flux is proportional to the ampere-turn of the exciting coil (the product of the number of turns (number of turns) of the exciting coil and the number of amperes per turn).
これに対して、請求項1〜3のいずれかに記載の発明においては、上記ケーシングの底板側に位置する一方の励磁コイルのアンペアターンを、開口側(蓋体側)に位置する他方の励磁コイルのアンペアターンよりも小さくしているために、両励磁コイルによる磁束をほぼ等しくすることが可能になる。この結果、従来のものよりも、静止角度誤差を低減化させることができ、よって高い回転角精度を得ることができる。
On the other hand, in the invention according to any one of
ところで、請求項1に記載の発明において、底板側の励磁コイルのアンペアターンを、開口側の励磁コイルのそれよりも小さくするためには、当該励磁コイルの巻数のみを少なくする構成、あるいはその線径のみを小さくする構成を採用することが可能であるが、ケーシングの外径、肉厚、材質等によって、ステータの嵌入時に底板側と開口側との励磁コイルに対する磁気抵抗の差が大きくなる型式のステッピングモータにおいては、両励磁コイルにおける巻数の差や、線径の差が極端に大きくなって不都合を生じるおそれがある。
By the way, in the invention described in
この点、請求項2に記載の発明によれば、線径と巻数との両者を小さくすることにより底板側の励磁コイルのアンペアターンを開口側のそれよりも小さくしているため、上記弊害を回避することが可能になる。
In this respect, according to the invention described in
また、特に請求項3に記載の発明によれば、両方の励磁コイルの抵抗値は等しくしているために、電源の供給側に電気的制約や仕様変更を生じるおそれもない。 In particular, according to the third aspect of the invention, since the resistance values of both exciting coils are equal, there is no possibility of causing electrical restrictions or specification changes on the power supply side.
以下、図面に基づいて、本発明のステッピングモータの一実施形態について説明する。なお、本実施形態のステッピングモータにおいても、基本的な構成は図1に示したものと同様であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
本実施形態においては、図1に示すステッピングモータにおいて、ケーシング1の底板1a側に位置する励磁コイル(一方の励磁コイル)10の線径として、蓋体4側に位置する励磁コイル(他方の励磁コイル)9の線径よりも小さいものが選択されている。
Hereinafter, an embodiment of a stepping motor of the present invention will be described based on the drawings. Note that the basic configuration of the stepping motor of the present embodiment is the same as that shown in FIG.
In the present embodiment, in the stepping motor shown in FIG. 1, the excitation coil (the other excitation coil) located on the
また、励磁コイル10は、励磁コイル9よりも少ない巻数によって形成されている。
この結果、ケーシング1の底板1a側に位置する励磁コイル10は、そのアンペアターンが、蓋体4側に位置する励磁コイル9のアンペアターンよりも小さく設定されている。
さらに、励磁コイル9と励磁コイル10とは、互いの抵抗値が等しくなるように形成されている。
The
As a result, the
Further, the exciting coil 9 and the
なお、励磁コイル10における線径や巻数を、どの程度励磁コイル9よりも小さく、あるいは少なくするかは、ケーシング1の外径、肉厚、材質、製作誤差、フィールドプレート7の厚さ、形状、外径寸法、製作誤差等によって相違する。
It should be noted that to what extent the wire diameter and the number of turns in the
一般的には、励磁コイル9の磁気抵抗をRφAとし、励磁コイル10の磁気抵抗をRφBとすると、ケーシング1内にステータ2を嵌入した後においては、上述したように、
RφA>RφB
になる。この結果、励磁コイル9の磁束をφA、励磁コイル10の磁束をφBとすると、
φA<φB
になる。
Generally, when the magnetic resistance of the exciting coil 9 is RφA and the magnetic resistance of the
R φA > R φB
become. As a result, if the magnetic flux of the exciting coil 9 is φ A and the magnetic flux of the
φ A <φ B
become.
そして、磁束φAは、励磁コイル9のアンペアターンATAに比例し、磁束φBは、励磁コイル10のアンペアターンATBに比例する。そこで、
ATA/RφA=ATB/RφB
となるように、励磁コイル10のアンペアターンATBを決定すれば、励磁コイル9、10の磁束φA、φBを互いに等しくすることができ、よって静止角度誤差を低減化させて高い回転角精度を得ることができる。
Then, the magnetic flux phi A is proportional to the ampere-turns AT A of the exciting coil 9, the magnetic flux phi B is proportional to the ampere-turns AT B of the
AT A / R φA = AT B / R φB
If the ampere turn AT B of the
(実験例)
本発明の効果を実証するために、外径10mmφのステッピングモータについて、本発明に係るステッピングモータとして、励磁コイル9を、線径が0.063φの巻線をボビン8に630回巻くことによって形成するとともに、励磁コイル10を、線径が0.050φの巻線をボビン8に420回巻くことによって形成したしたものを準備した。
また、比較用の従来のステッピングモータとして、励磁コイル9、10共に、線径が0.063φの巻線を630回巻いたものを準備した。
(Experimental example)
In order to demonstrate the effect of the present invention, for a stepping motor having an outer diameter of 10 mmφ, as a stepping motor according to the present invention, an exciting coil 9 is wound by winding a winding having a wire diameter of 0.063 φ around the
In addition, as a conventional stepping motor for comparison, both the
このようにして得られた2つのステッピングモータについて、それぞれ静止角度誤差を測定した。ここで、静止角度誤差δとは、上記ステッピングモータを、設定角度値で停止させる動作を複数回行った際に、上記設定値に対する実際の静止角度の正方向誤差(+Δθ)の最大値(Δθmax)と、負方向誤差(−Δθ)の最小値(−Δθmin)とから、
δ=(Δθmax+|Δθmin|/2)
によって得られるものである。
The static angle error was measured for each of the two stepping motors thus obtained. Here, the stationary angle error δ is the maximum value (Δθ) of the positive error (+ Δθ) of the actual stationary angle with respect to the set value when the stepping motor is stopped at the set angle value a plurality of times. max ) and the minimum negative error (-Δθ) (-Δθ min )
δ = (Δθ max + | Δθ min | / 2)
Is obtained.
実験の結果、比較用の上記ステッピングモータにおいては、上記静止角度誤差δが2°であったのに対して、本発明に係る上記ステッピングモータにおいては、上記静止角度誤差が1°と、従来の1/2であった。 As a result of the experiment, in the stepping motor for comparison, the static angle error δ was 2 °, whereas in the stepping motor according to the present invention, the static angle error was 1 °, 1/2.
1 ケーシング
1a 底板
1b 開口
2 ステータ
3 ロータ
7 フィールドプレート
8 ボビン
9、10 励磁コイル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
かつ上記ステータは、円環板状に形成されて上記ケーシング内に嵌合されるとともに内周部に上記軸線方向に屈曲形成された複数の磁極を有する一対の金属製のフィールドプレートが上記軸線方向に2組隣接して設けられ、上記フィールドプレートの外周面に合成樹脂製のボビンが一体的に成形されるとともに、各々の上記ボビンの外周に励磁コイルが巻回されてなるステッピングモータにおいて、
上記ケーシングの上記底板側に位置する一方の上記励磁コイルのアンペアターンを、開口側に位置する他方の上記励磁コイルのアンペアターンよりも小さくしたことを特徴とするステッピングモータ。 A cylindrical casing with a bottom made of a conductive metal, a substantially cylindrical stator incorporated in the casing, a space inside the stator and a space around the axis so as to be rotatable about the axis, and an outer peripheral surface. With a magnetized rotor,
In addition, the stator is formed in an annular plate shape and fitted in the casing, and a pair of metal field plates having a plurality of magnetic poles bent in the axial direction on the inner peripheral portion is formed in the axial direction. A stepping motor in which a synthetic resin bobbin is integrally formed on the outer peripheral surface of the field plate and an excitation coil is wound around the outer periphery of each bobbin.
A stepping motor characterized in that an ampere turn of one exciting coil located on the bottom plate side of the casing is made smaller than an ampere turn of the other exciting coil located on the opening side.
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2005
- 2005-04-18 JP JP2005119685A patent/JP2006304424A/en active Pending
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