JP2007124851A - 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するものであり、特に、櫛歯状に配列された極歯を交互に噛み合わせて組み合わされた1組の環状ヨークを有するステータ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, and more particularly to a stepping motor including a stator having a pair of annular yokes in which pole teeth arranged in a comb shape are alternately meshed.
近年、永久磁石型ステッピングモータは、その制御性の良さから、各種のアクチュエータ部品として利用範囲は拡大の一途をたどっている。 In recent years, the permanent magnet type stepping motor has been increasingly used as various actuator parts because of its good controllability.
永久磁石型ステッピングモータの多くは、2相の励磁コイルと、これら励磁コイルに対応して互いに積層配置されて、各相毎に櫛歯状に配列された極歯を交互に噛み合わせて組み合わされた2相の環状ヨークと、これら環状ヨークの中空部内に回転軸を介して回転自在に軸支され、かつ、環状ヨークの極歯に対応する磁極(N極,S極)を径方向周面に一定ピッチで交互に異極着磁してなる回転永久磁石(ロータ)とから構成されている。そして、各励磁コイルへの位相をずらしたパルス信号入力による、環状ヨークの極歯に形成される励磁極とロータの磁極との磁気吸引力または磁気反発力によって、ロータを一定の回転角だけ回転移動させるものである(例えば、特許文献1参照)。 Most permanent magnet type stepping motors are combined with two-phase exciting coils and pole teeth arranged in a comb-like pattern for each phase alternately arranged in correspondence with each other. Two-phase annular yokes, and magnetic poles (N poles, S poles) rotatably supported in the hollow portions of these annular yokes via a rotating shaft and corresponding to the pole teeth of the annular yoke And a rotating permanent magnet (rotor) that is alternately magnetized with different polarities at a constant pitch. Then, the rotor is rotated by a certain rotation angle by the magnetic attraction force or magnetic repulsion force between the excitation pole formed on the pole teeth of the annular yoke and the magnetic pole of the rotor by inputting a pulse signal shifted in phase to each excitation coil. It is to be moved (for example, see Patent Document 1).
また、近年では、永久磁石型ステッピングモータは、単なるアクチュエータ部品のみならず、各種の機器に使用されているが、各種機器の高性能化に伴い、高トルクで、低コギング、低振動の、高品質のステッピングモータが求められて来ている。
しかしながら、ステッピングモータにおいて、高トルク化と、低コギングで低振動という要求は相反するものであり、両者を満足させることは難しい状況にある。すなわち、この種のステッピングモータでは、1つの極歯全面が回転永久磁石の1極と対応するため、ディテントトルクが大きくなりやすく、静止角度誤差・振動特性・ダンピング特性も悪くなりやすい。したがって、ディテントトルクを小さくするために、永久磁石の表面磁束を落とすと、トルク特性も下がってしまうという問題があった。 However, in a stepping motor, the demands for high torque, low cogging and low vibration are contradictory, and it is difficult to satisfy both. That is, in this type of stepping motor, the entire surface of one pole tooth corresponds to one pole of the rotating permanent magnet, so that the detent torque is likely to increase, and the static angle error, vibration characteristics, and damping characteristics tend to deteriorate. Therefore, if the surface magnetic flux of the permanent magnet is dropped in order to reduce the detent torque, there is a problem that the torque characteristics are also lowered.
そこで、トルク特性を落とさずに、コギングだけを低減して低振動のステッピングモータを提供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、本発明はこの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 provide a low-vibration stepping motor by reducing only cogging without reducing the torque characteristics, and the present invention aims to solve this problem. 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、径方向周面に所定ピッチでN極とS極が交互に着磁されている円筒状永久磁石を回転軸で支持してなる回転自在なロータと、該ロータの前記磁極のピッチに応じた所定のピッチを有して櫛歯状に配列された複数の極歯を交互に噛み合わせて組み合わされた環状ヨークからなるステータと、該環状ヨークの前記極歯を互いに異極に励磁する励磁コイルとからなり、前記各極歯に、該極歯の先端部側の磁力集中を分散させるように、先端部側から根元部側に向かって切り込みを設けたことを特徴とするステッピングモータを提供する。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to
この構成によれば、極歯の先端部に切り込みを入れると、先端部での磁界が分散されてディテントトルクが下がる。また、磁界は極歯の先端に集まりやすい性質を持つため、切
り込みによって極歯面積が減っても同等のトルク特性を得ることができる。したがって、極歯幅と永久磁石の表面磁束が従来と同じであっても、ディテントトルクは従来のステッピングモータよりも小さく、トルク特性は同等の大きさをしたステッピングモータが得られる。
According to this configuration, when a cut is made in the tip portion of the pole tooth, the magnetic field at the tip portion is dispersed and the detent torque is reduced. In addition, since the magnetic field has the property of being easily collected at the tip of the pole tooth, even if the pole tooth area is reduced by cutting, the same torque characteristics can be obtained. Therefore, even if the pole tooth width and the surface magnetic flux of the permanent magnet are the same as the conventional one, the detent torque is smaller than that of the conventional stepping motor, and a stepping motor having the same magnitude in torque characteristics can be obtained.
請求項2記載の発明は、請求項1において、上記ステータを、上記環状ヨークを複数積み重ねて形成してなるステッピングモータを提供する。 A second aspect of the present invention provides a stepping motor according to the first aspect, wherein the stator is formed by stacking a plurality of the annular yokes.
この構成によれば、よりステップ段数の多いステッピングモータが得られる。 According to this configuration, a stepping motor having a larger number of step stages can be obtained.
請求項3記載の発明は、請求項1において、上記切り込みを、スリット状に形成してなるステッピングモータを提供する。 A third aspect of the present invention provides a stepping motor according to the first aspect, wherein the cut is formed in a slit shape.
この構成によれば、先端部からスリット状の切り込みを入れたステッピングモータが得られる。 According to this configuration, a stepping motor having a slit-like cut from the tip can be obtained.
請求項4記載の発明は、請求項1において、上記切り込みを、上記根元部側に進むに従い、次第に幅狭となるような台形形状に形成してなるステッピングモータを提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a stepping motor according to the first aspect, wherein the notch is formed into a trapezoidal shape that gradually becomes narrower as it advances toward the base portion.
この構成によれば、先端部から根元部側に進むに従って次第に幅狭となるような、台形形状に形成してなるスリット状の切り込みを入れたステッピングモータが得られる。 According to this configuration, it is possible to obtain a stepping motor having a slit-like cut formed in a trapezoidal shape that gradually becomes narrower as it goes from the tip to the base.
請求項5記載の発明は、請求項1において、上記切り込みを、上記根元部側に進むに従い、次第に幅狭となるように三角形状に形成してなるステッピングモータを提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a stepping motor according to the first aspect, wherein the notch is formed in a triangular shape so as to gradually become narrower as it advances toward the root portion.
この構成によれば、先端部から根元部側に進むに従って次第に幅狭となるような、三角形状に形成してなるスリット状の切り込みを入れたステッピングモータが得られる。 According to this configuration, it is possible to obtain a stepping motor having slit-like cuts formed in a triangular shape that gradually becomes narrower as it goes from the tip portion toward the root portion.
請求項1記載の発明は、極歯幅と永久磁石の表面磁束が従来と同じであっても、ディテントトルクを小さくし、トルク特性を従来と同等の大きさにすることができるので、トルク特性は落とさずに、コギングだけを低減して低振動のステッピングモータを得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, even if the pole tooth width and the surface magnetic flux of the permanent magnet are the same as the conventional one, the detent torque can be reduced and the torque characteristic can be made equal to the conventional one. Without dropping, it is possible to obtain a low vibration stepping motor by reducing only cogging.
請求項2記載の発明は、上記ステータを、上記環状ヨークを複数積み重ねることにより、請求項1の発明の効果に加えて、よりステップ段数の多い高機能のステッピングモータを提供できる。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, a high-function stepping motor having a larger number of step stages can be provided by stacking a plurality of the annular yokes.
請求項3記載の発明は、切り込みをスリット状のものにすることにより、切り込みを簡単に作ることができるので、請求項1の発明の効果に加えて、製造が簡単になる。 According to the third aspect of the invention, since the cut can be easily made by making the cut into a slit shape, the manufacturing is simplified in addition to the effect of the invention of the first aspect.
請求項4記載の発明は、切り込みを、先端部から根元部側に進むに従って次第に幅狭となる台形形状をしたスリット状のものにすることにより、切り込みを簡単に作ることができるので、請求項1の発明の効果に加えて、製造が簡単になる。
In the invention according to
請求項5記載の発明は、切り込みを、先端部から根元部側に進むに従い、次第に幅狭となる三角形状をしたスリット状のものにすることにより、切り込みを簡単に作ることができるので、請求項1の発明の効果に加えて、製造が簡単になる。
In the invention according to
以下、本発明のステッピングモータについて、好適な実施例をあげて説明する。トルク特性を落とさずに、コギングだけを低減して低振動を図るという目的を達成するために、径方向周面に所定ピッチでN極とS極が交互に着磁されている円筒状永久磁石を回転軸で支持してなる回転自在なロータと、該ロータの前記磁極のピッチに応じた所定のピッチを有して櫛歯状に配列された複数の極歯を交互に噛み合わせて組み合わされた1組の環状ヨークを少なくとも2相に積み重ねてなるステータと、該環状ヨークの前記極歯を互いに異極に励磁する励磁コイルとからなり、前記各極歯に、該極歯の先端部側の磁力集中を分散させるように、先端部側から根元部側に向かって切り込みを設けたことにより実現した。 Hereinafter, the stepping motor of the present invention will be described with reference to preferred embodiments. A cylindrical permanent magnet in which N poles and S poles are alternately magnetized at a predetermined pitch on the circumferential surface in the radial direction in order to achieve the purpose of reducing only cogging and reducing vibration without reducing torque characteristics. A rotatable rotor that is supported by a rotating shaft, and a plurality of pole teeth arranged in a comb shape having a predetermined pitch corresponding to the pitch of the magnetic poles of the rotor are alternately meshed and combined. And a pair of annular yokes stacked in at least two phases, and an exciting coil that excites the pole teeth of the annular yoke to different polarities. This was realized by providing a cut from the tip side toward the root side so as to disperse the magnetic force concentration.
図1は本発明に係る永久磁石型のステッピングモータの縦断面図を示す。図1に示すように、ステッピングモータ1は、主に2組のステータ2,2と1つのロータ3とで構成されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a permanent magnet type stepping motor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
各ステータ2は、鋼板を立体的にプレス抜きしてなるもので、ドーナッツ状に打ち抜かれた本体部における内周の一部を略直角に折り曲げ、該折り曲げた内周部分に、図2に示すように複数の極歯15を櫛状に設けた、1組の環状をしているステータヨーク4,5を有している。そして、ステータヨーク4,5の中の、一方側(ステータヨーク4)の歯極15がもう一方側(ステータヨーク5)の極歯15と等間隔に噛み合うようにして、ステータヨーク4とステータヨーク5とを互いに組み合わせ、その際、環状のボビン6にマグネットワイヤーを巻回して作られている励磁コイル7を、該1組のステータヨーク4,5との間に介装させ、励磁コイル7を内包したステータ2として形成されている。
Each
このようにして作られた2組のステータ2,2は、互いに背中合わせに積み重ねられて、2相の環状ヨークとして一体化され、この上下面に、各々鋼板を打ち抜いて製作したフランジ8,9を溶接等の方法により固定している。また、各ステータヨーク4,5の各歯極15には、図2及び図3に示すように、先端部側から根元部側に向かって、細長いスリット状の切り込み16を設けている。なお、本例では、各極歯15は、根元部から先端部側へ向かうに従って幅が狭くなる、台形形状で形成したものを示しているが、根元部から先端部まで同じ幅をした矩形形状で形成した極歯であってもよいものである。
The two sets of
一方、ロータ3は、樹脂製のホルダー10が回転中心となる回転軸11に圧入固定され、このホルダー10の外周面には円筒状をした永久磁石12が同軸的に固定されている。永久磁石12の固定方法は、永久磁石12をインサート成形する方法でもよいし、また永久磁石12にホルダー10を圧入する方法でもよい。なお、永久磁石12の径方向周面には、図示しない着磁器を用いて、永久磁石12の周方向にN極とS極とが交互に着磁されている。この着磁では、1極が、ステータヨーク4,5の1つの極歯15の全面と対応する間隔をおいて設けられている。
On the other hand, the
このように構成されたロータ3は、永久磁石12がステータ2の極歯15と微少間隔離間した状態でステータ2,2内に配置され、かつ、回転軸11を、フランジ8,9の中央部にそれぞれ固定されている軸受13と軸受14に回転自在に取り付けることにより、ステータ2に対して回転可能に配設されている。
The
このように構成されたステッピングモータ1は、ロータ3がステータ2に励磁される磁束との相互作用により回転するので、各ステータ2の励磁コイル7への位相をずらしたパルス信号の入力により、環状ヨーク(ステータヨーク4,5)の極歯15に励磁極を作り、該励磁極とロータ3(永久磁石12)の磁極との磁気吸引力または磁気反発力によって、ロータ3を一定の回転角だけ回転移動させる。これがパルス状の駆動電圧(パルス信号)が入る毎に順次繰り替えされ、ステッピング回転が行われる。
Since the
したがって、この実施例の構造によれば、ステータヨーク4とステータヨーク5の各極歯15には、先端部側から根元部側に向かって細長いスリット状にして切り込み16を設けているので、その切り込み16によって極歯15の先端部分における磁界が分散されるためにディテントトルクが下がる。また、磁界は極歯15の先端部に集まりやすい性質を持つため、切り込みによって極歯面積が減っても同等のトルク特性を得ることができる。したがって、極歯15の幅と永久磁石12の表面磁束が従来と同じであったとしても、ディテントトルクは従来のステッピングモータより小さく、トルク特性は従来ステッピングモータと同等の大きさをしたステッピングモータになる。これにより、極歯15の幅と永久磁石12の表面磁束が従来と同じであっても、ディテントトルクは従来のステッピングモータよりも小さく、トルク特性は従来と同等の大きさをしたステッピングモータが、単に切り込みを入れるだけで、構造を大きく変えることなく簡単に得られることになる。
Therefore, according to the structure of this embodiment, the
なお、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.
例えば、上記実施例の構造では、極歯15に設けた切り込み16は、先端部側から根元部側に向かって細長いスリット状に形成した構造を開示したが、例えば図5に示すように、根元部側に進むに従い、次第に幅狭となるような台形形状に形成してなる切り込み17や、図6に示すように根元部側に進むに従い、次第に幅狭となるように三角形状に形成してなる切り込み18を設けるようにしてもよいものである。また、2相型のステッピングモータの構造を開示したが、2相以外のものであっても同様にして適用できるものである。
For example, in the structure of the above-described embodiment, the
1 ステッピングモータ
2 ステータ
3 ロータ
4 ステータヨーク
5 ステータヨーク
6 ボビン
7 励磁コイル
8 フランジ
9 フランジ
10 ホルダー
11 回転軸
12 永久磁石
13 軸受
14 軸受
15 極歯
16 切り込み
17 切り込み
18 切り込み
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The stepping motor according to claim 1, wherein the stepping motor is formed in a triangular shape so as to gradually become narrower as it advances toward the root portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005316233A JP2007124851A (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005316233A JP2007124851A (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Stepping motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007124851A true JP2007124851A (en) | 2007-05-17 |
Family
ID=38148071
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005316233A Pending JP2007124851A (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Stepping motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007124851A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011078183A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Toto Ltd | Hydroelectric generator for water faucets |
CN102136786A (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-27 | 株式会社模雅特 | Step motor capable of reducing detent torque |
-
2005
- 2005-10-31 JP JP2005316233A patent/JP2007124851A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102136786A (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-27 | 株式会社模雅特 | Step motor capable of reducing detent torque |
KR101163982B1 (en) | 2010-01-22 | 2012-07-09 | 주식회사 모아텍 | Step motor for reduction of detent torque |
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