JP2007181264A - Stepping motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス信号によってステップ状に回転駆動するステッピングモータに関するものであり、特に、ロータに永久磁石を用いたPM型の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 is driven to rotate stepwise by a pulse signal, and more particularly to a PM type stepping motor that uses a permanent magnet as a rotor.
従来より、ロータにマグネットを用いたPM型のステッピングモータは、強力なトルクや高い位置決め精度を有しているので、ファクシミリ、ビデオカメラ、フレキシブルディスクドライブなどの精密機器に好んで用いられている。このようなPM型のステッピングモータは、その磁気回路の構造により、長いロータによって永久磁石が形成されたクローポール型ステッピングモータと、薄型円板のロータによって永久磁石が形成された扁平形ステッピングモータとに分類される。前者のクローポール型ステッピングモータは例えば特許文献1などに開示され、後者の扁平形ステッピングモータは例えば特許文献2などに開示されている。クローポール型ステッピングモータは比較的大きなトルクが得られるが、扁平形ステッピングモータは構造上から薄型形状に向いている。また、特許文献3などには、コア部分に打ち抜いたケイ素銅板を用いた構造の扁平型ステッピングモータが提案されており、この扁平型ステッピングモータはその構造から安価に構成することができるなどの利点がある。
Conventionally, a PM type stepping motor using a magnet as a rotor has a strong torque and high positioning accuracy, and is therefore preferably used for precision equipment such as a facsimile, a video camera, and a flexible disk drive. Such a PM type stepping motor includes a claw pole type stepping motor in which a permanent magnet is formed by a long rotor, and a flat type stepping motor in which a permanent magnet is formed by a thin disk rotor. are categorized. The former claw pole type stepping motor is disclosed in, for example, Patent Document 1, and the latter flat type stepping motor is disclosed in, for example,
一般的な扁平型ステッピングモータの構造は、特許文献3などにも開示されているので特に図示しないが、外周面の両面にそれぞれ交互に異磁極となるように等間隔で着磁された円板型のマグネットを持つロータと、マグネットの一方の面にギャップを有して同軸上に配置されて、外側に放射状に延びる内歯と中央側に逆放射状に延びる外歯とを持ち、その内歯と外歯をそれぞれ励磁するコイルを有する第1ステータアッセンブリと、前記マグネットの他方の面にギャップを有して同軸状に配置された前述と同様の構成の第2ステータアッセンブリとを備えた構成になっている。
The structure of a general flat type stepping motor is also disclosed in
図11は、従来の扁平型ステッピングモータの円板型のロータに形成されたマグネットの磁極を示す斜視図である。図11に示すように、環状に形成されたロータ31の中央部分には樹脂製コア32が嵌合され、その中心部には図示しない回転軸(シャフト)を圧入するための貫通孔33が設けられている。そして、ロータ31の上面側(表面側)の円周上には、S極,N極の磁極が交互に配置されるように多極着磁されたマグネット34が配置されている。また、このマグネット34は、図11では表示されないが、下面側(裏面側)の円周上にも、上面側のそれぞれの対向磁極とは反対の極性でN極,S極の磁極が交互に配置されている。このように形成されたロータ31は、図示しないステータアッセンブリからのパルス磁束によってステップ状に回転できるように構成されている。
FIG. 11 is a perspective view showing magnetic poles of a magnet formed on a disk-type rotor of a conventional flat type stepping motor. As shown in FIG. 11, a
図12は、図11のロータにおける上面側と下面側のマグネットの磁極配置及びステータの配置を示す模式図である。図12に示すように、ロータ31の上面側のマグネット34aはS極,N極が交互に配置されているが、ロータ31の下面側のマグネット34bは、上面側のマグネット34aのS極に対向してN極が配置され、上面側のマグネット34aのN極に対向してS極が配置されるというように、上面側のマグネット34aのそれぞれの対向磁極とは反対の極性でS極,N極の磁極が交互に配置されている。つまり、ロータ31の上面側のマグネット34aと下面側のマグネット34bは、それぞれの対向磁極が異極性で着磁されている。なお、ロータ31におけるマグネット34a,34bの両面にそれぞれギャップを有して配置された第1ステータアッセンブリ35及び第2ステータアッセンブリ36は、それぞれ、電気角においてπ/2位相がずれた位置に配置されてい
る。
しかしながら、従来の扁平型ステッピングモータにおいては、その構造上から円板型の扁平なマグネットを使用することになるが、図12に示すように、上面側のマグネット34aと下面側のマグネット34bの各対向磁極を異極性で着磁した場合は、各マグネット34a,34bの磁路が上面側と下面側で個別の方向となるために磁路が短くなる。つまり、上面側のマグネット34aは上面側に配置された第1ステータアッセンブリ35によって磁路が形成され、下面側のマグネット34bは下面側に配置された第2ステータアッセンブリ36によって磁路が形成される。そのため、第1ステータアッセンブリ35及び第2ステータアッセンブリ36からの発生磁束をさらに増加させることが困難となり、結果的にステッピングモータのトルクをさらに上昇させることができないなどの不具合がある。
However, the conventional flat type stepping motor uses a disk-type flat magnet because of its structure. As shown in FIG. 12, each of the upper
そこで、薄型であって比較的高いトルクを出力することができるような扁平形のステッピングモータの構造を得るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はその課題を解決することを目的とするものである。 Therefore, a technical problem to be solved in order to obtain a flat stepping motor structure that is thin and capable of outputting a relatively high torque arises, and the present invention solves the problem. It is for the purpose.
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、ロータマグネットの回転軸方向の両側に所定のギャップを設けてそれぞれ一対のステータアッセンブリを配設したステッピングモータであって、ロータマグネットは、ステータアッセンブリに対向するそれぞれの面の円周方向に異極性の磁極が交互に配置され、かつ、上下面においては一面側と他面側の各対向磁極がそれぞれ同極性で配置された構成となっている。 The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is a stepping in which a predetermined gap is provided on both sides in the rotational axis direction of the rotor magnet, and a pair of stator assemblies are provided respectively. In the rotor magnet, magnetic poles of different polarities are alternately arranged in the circumferential direction of each surface facing the stator assembly, and the opposing magnetic poles on the one surface side and the other surface side on the upper and lower surfaces, respectively. It has a configuration arranged with the same polarity.
このようなステッピングモータによれば、円板型のロータにマグネットを形成したロータマグネットを用いた扁平型のステッピングモータにおいて、そのロータマグネットの一面側(例えば、上面側又は表面側)及び他面側(例えば、下面側又は裏面側)のそれぞれの円周方向においては、異極性の磁極が交互に配置されるように各磁極が着磁され、かつ、ロータマグネットの軸方向の上下面においては、一面側(例えば、上面側又は表面側)と他面側(例えば、下面側又は裏面側)の各対向磁極がそれぞれ同極性となるように磁極が着磁された構成となっている。 According to such a stepping motor, in a flat type stepping motor using a rotor magnet in which a magnet is formed on a disk-type rotor, one side (for example, the upper surface side or the surface side) and the other surface side of the rotor magnet In each circumferential direction (for example, the lower surface side or the back surface side), each magnetic pole is magnetized so that magnetic poles of different polarities are alternately arranged, and on the upper and lower surfaces in the axial direction of the rotor magnet, The magnetic poles are magnetized so that the opposing magnetic poles on one surface side (for example, the upper surface side or the front surface side) and the other surface side (for example, the lower surface side or the back surface side) have the same polarity.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、一面側の磁極と他面側の磁極は、それぞれ円周方向に等間隔で配置された構成となっている。
The invention according to
このようなステッピングモータによれば、均一なトルク出力を発生させて等しいピッチ間隔でステップするように、ロータマグネットの両面側の各磁極はそれぞれ円周方向に等間隔で配置されている。 According to such a stepping motor, the magnetic poles on both sides of the rotor magnet are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to generate a uniform torque output and step at equal pitch intervals.
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、ステータアッセンブリを構成する鉄心はケイ素鋼板で構成されている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the iron core constituting the stator assembly is composed of a silicon steel plate.
このようなステッピングモータによれば、大きな磁束を発生させて強力なトルクが得られるように、ステータアッセンブリの鉄心がケイ素鋼板で構成されている。 According to such a stepping motor, the iron core of the stator assembly is made of a silicon steel plate so as to generate a large magnetic flux and obtain a strong torque.
また、請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、ケイ素鋼板は板材の打ち抜き加工により形成されて積層構成となっている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the silicon steel plate is formed by punching a plate material and has a laminated structure.
このようなステッピングモータによれば、磁束によって発生する鉄心の渦電流をできるだけ少なくして発熱を抑えるために、ステータアッセンブリの鉄心として構成されたケイ素鋼板を積層構成にしている。 According to such a stepping motor, in order to suppress the heat generation by reducing the eddy current of the iron core generated by the magnetic flux as much as possible, the silicon steel plates configured as the iron core of the stator assembly are laminated.
請求項1記載の発明によれば、ロータマグネットの上下面におけるそれぞれの対向磁極を同極性にすることにより、従来、ロータマグネットの上下面で個別の方向となっていたマグネット内の磁路を、各磁極の両側の磁極方向に変えることができる。それによって、従来のステッピングモータのロータマグネットより磁路が長くなり、コイルによって発生する磁束を増加させることができる。その結果、ホールディングトルク(外力に抗して停止位置を保持するトルク)を上昇させることができると共に、トルク速度特性(高い周波数で高いトルクが得られる特性)を向上させることができる。 According to the invention of claim 1, by making the opposing magnetic poles on the upper and lower surfaces of the rotor magnet have the same polarity, the magnetic path in the magnet that has conventionally been in a separate direction on the upper and lower surfaces of the rotor magnet, The direction of the magnetic poles on both sides of each magnetic pole can be changed. Thereby, the magnetic path becomes longer than the rotor magnet of the conventional stepping motor, and the magnetic flux generated by the coil can be increased. As a result, it is possible to increase the holding torque (torque that holds the stop position against an external force) and to improve the torque speed characteristic (characteristic capable of obtaining high torque at a high frequency).
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加えて、ロータマグネットの両面側の各磁極はそれぞれ円周方向に等間隔で配置されているので、均一なトルク出力を発生させて等しいピッチ間隔でステップさせることができる。 According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the magnetic poles on both sides of the rotor magnet are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Output can be generated and stepped at equal pitch intervals.
また、請求項3記載の発明によれば、請求項1及び2記載の発明の効果に加えて、ステータアッセンブリの鉄心がケイ素鋼板で構成されているので、大きな磁束を発生させて強力なトルクを得ることができる。
According to the invention described in
また、請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の発明の効果に加えて、ステータアッセンブリの鉄心として構成されたケイ素鋼板が積層構成となっているので、磁束によって発生する鉄心の渦電流をできるだけ少なくしてステッピングモータの発熱を抑えることができる。
According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in
本発明はホールディングトルクを高めてモータ特性を向上させると云う目的をロータマグネットの回転軸方向の両側にそれぞれ一対のステータアッセンブリを配設したステッピングモータにおいて、前記ロータマグネットのステータアッセンブリに対向する面には異極が交互に配置され、且つ、上下面に対しては同極を配置することにより実現した。 The present invention is directed to a stepping motor in which a pair of stator assemblies are provided on both sides of the rotor magnet in the direction of the rotation axis of the rotor magnet for the purpose of increasing the holding torque and improving the motor characteristics, on the surface facing the stator assembly of the rotor magnet. This is realized by arranging different polarities alternately and arranging the same polarities on the upper and lower surfaces.
以下、本発明の好適な実施例を図1乃至図6に従って説明する。なお、請求項においてはロータにマグネットを形成した構成をロータマグネットと表現しているが、以下の実施形態では、理解を容易にするために、ロータとマグネットとを分けて説明することにする。すなわち、本発明によるステッピングモータは、円板型のロータにおける上面側及び下面側のそれぞれの円周方向には交互に異極性の磁極となるように等間隔で着磁され、かつロータの上下面で対向する磁極は同極性となるように各磁極が着磁された円板型のマグネットを有するロータと、マグネットの一方の面の同軸上にギャップを有して配置され、外側に放射状に延びる内歯と中央側に逆放射状に延びる外歯を持ち、その内歯と外歯を励磁するコイルを有する第1ステータアッセンブリと、マグネットの他方の面にギャップを有して配置され、第1スタータアッセンブリと同様の構成を有する第2ステータアッセンブリとを備えた構成となっている。また、マグネットの両面に配置された第1ステータアッセンブリ及び第2ステータアッセンブリは、それぞれ、電気角においてπ/2位相がずれた位置に配置された構成となっている。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the claims, a configuration in which a magnet is formed on the rotor is expressed as a rotor magnet. However, in the following embodiments, the rotor and the magnet will be described separately for easy understanding. That is, the stepping motor according to the present invention is magnetized at equal intervals so as to be magnetic poles of different polarities alternately in the circumferential direction on the upper surface side and the lower surface side of the disk-shaped rotor, and the upper and lower surfaces of the rotor And a rotor having a disk-type magnet in which each magnetic pole is magnetized so that the opposite magnetic poles have the same polarity and a gap on the same axis of one side of the magnet are arranged with a gap extending radially outward A first stator assembly having an inner tooth and an outer tooth extending radially opposite to the center, and having a coil for exciting the inner tooth and the outer tooth; and a first starter disposed with a gap on the other surface of the magnet. The second stator assembly has the same configuration as the assembly. Further, the first stator assembly and the second stator assembly arranged on both surfaces of the magnet are respectively arranged at positions where the π / 2 phase is shifted in electrical angle.
このような構成にすることにより、マグネット内の磁路を各磁極の上下面両側の磁極方向に変えることができるので磁路が長くなり、結果的に、第1、第2ステータアッセンブリによって発生する磁束が増加する。その結果、外力に抗して停止位置を保持することができるホールディングトルクを上昇させることが可能になると共に、トルク速度特性を向上させて高い周波数のパルスでも大きなトルクを得ることが可能になる。 With such a configuration, the magnetic path in the magnet can be changed to the magnetic pole directions on both the upper and lower surfaces of each magnetic pole, so that the magnetic path becomes longer, and as a result, is generated by the first and second stator assemblies. Magnetic flux increases. As a result, it is possible to increase the holding torque that can hold the stop position against an external force, and it is possible to improve torque speed characteristics and obtain a large torque even with a high frequency pulse.
以下、図面を参照しながら、本発明に係るステッピングモータの具体的な実施例について詳細に説明する。なお、以下に述べる各実施例で用いる図面において同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Hereinafter, specific embodiments of a stepping motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings used in each embodiment described below, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as much as possible.
まず、図1乃至図6を用いて本発明の実施例に係るステッピングモータの基本的な構成について説明する。図1は本発明の一実施例に係るステッピングモータ1を示す断面図であり、図2は図1に示すステッピングモータのロータ7を示す平面図である。また、図3は図2に示すマグネット10の着磁部を説明する平面図である。さらに、図4は図1に示すステッピングモータ1の第1ステータアッセンブリ12を示す平面図であり、図5は図1に示すステッピングモータ1の第2ステータアッセンブリ13を示す平面図である。また、図6は図1に示すステッピングモータ1の分解斜視図である。
First, a basic configuration of a stepping motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a stepping motor 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a
図1において、偏平で短筒型のケーシング2の一側端面には、円形のフランジ3が固設されている。また、ケーシング2の中心部には、軸受4,5を介してシャフト6が回転自在に装着されている。この軸受4,5は鉄系材料から成り、軸受4,5の軸方向長さはやや長く形成されている。なお、ケーシング2の適所には、図示しないコイル端末部用出入口が形成されている。
In FIG. 1, a
また、シャフト6の軸方向中間部には、偏平な円板型に形成されたロータ7が取り付けられている。このロータ7は、図2に示すように、シャフト貫通用の孔8を有するロータハウジング9と、そのロータハウジング9の外周側に一体に設けられたマグネット10とから成り、孔8にはシャフト6が一体的に貫通して固着されている。
Further, a
マグネット10の両面側の外周部には、図3に示すように、それぞれ、N極とS極を交互に着磁形成した着磁部11が多数個、図示の例では48個(48極)設けられ、マグネット10の円周方向に沿って等ピッチ(等間隔)で配設されている。なお、図3では、マグネット10の裏面側(紙面の裏側)のN極とS極の着磁部は表示されていない。このマグネット10は、金属板材の打ち抜き加工により成形されている。また、マグネット10の着磁部11は、櫛状の極歯に形成して設けることも可能である。
As shown in FIG. 3, there are a large number of
また、図1のケーシング2の内部には第1ステータアッセンブリ12と第2ステータアッセンブリ13の一対のステータアッセンブリが固定され、これらの第1、第2ステータアッセンブリ12,13は、シャフト6の軸方向(図1における上下方向)に所定の間隔をあけて配置されている。即ち、A相励磁用の第1ステータアッセンブリ12とB相励磁用の第2ステータアッセンブリ13は、それぞれ、ロータ7の軸方向においてマグネット10を挟んだ両側に所定のギャップをもって配設されている。
A pair of stator assemblies of a
図1において、第1、第2ステータアッセンブリ12,13は、図示しない樹脂製のボビンに巻回されたコイル14と、そのコイル14の内径部側に設けられた円筒状の鉄心15とを備えている。この鉄心15は、珪素銅板の積層材、SECCの積層材、鉄系焼結材、又は銅系焼結材などの磁性体によって形成することができ、これらの磁性体の材料を変更することによって要求される磁気特性の変更に対応することが可能である。なお、鉄心
15を珪素銅板などで積層した場合は、積層方向は、図1の例では磁気抵抗が小さくなるようにコイル14の径方向と一致させているが、これに限ることはなく、コイル14の軸方向に積層することも可能である。
In FIG. 1, the first and
また、図4に示すように、コイル14のロータ7に面する側の端面には、平面視円環状に形成されたステータ本体16と、そのステータ本体16の内周側に設けられたディスク型ヨーク17とが取り付けられ、そのディスク型ヨーク17の中央部にはケーシング2の内径と対応する孔18が穿設されている。外側のステータ本体16及び内側のディスク型ヨーク17は、1枚の平坦状の金属板材を打ち抜くことにより、極歯を有する円環状又はディスク状に材料取りして整形されている。
As shown in FIG. 4, the end surface of the
図4及び図5はそれぞれ第1ステータアッセンブリ12と第2ステータアッセンブリ13の平面形状を示している。図4及び図5に図示の如く、第1、第2ステータアッセンブリ12,13のステータ本体16の内周部には複数の外歯19が形成され、この内周縁側の外歯19は、ステータ本体16の円周方向に沿って等ピッチで48個設けられている。また、内周縁側の外歯19は、マグネット10側の着磁部11に対し、シャフト6の軸方向において、所要のギャップを有して近接対向するように配設されている。
4 and 5 show the planar shapes of the
また、内側のディスク型ヨーク17の外周形状は、ステータ本体16の内周側歯形と見合う歯形に形成されている。すなわち、ディスク型ヨーク17の外周部には、ステータ本体16の内周縁側の外歯19と対応するように48個の外周縁側の内歯20が形成され、外歯19と内歯20は互いに挿入されるように配置されている。
Further, the outer peripheral shape of the inner disk-
図4及び図5の図示例では、外周縁側の内歯20とステータ本体16の間の径方向における外側エアギャップGlは、内周縁側の外歯19とディスク型ヨーク17の間の径方向における内側エアギャップG2よりも大きいが、内側エアギャップG2の大きさは、必要により、外側エアギャップGlと同等、又は、外側エアギャップGlよりも小さくすることもできる。
4 and 5, the outer air gap G1 in the radial direction between the
このように構成されたステッピングモータ1は、図6のような各部品に分解することができる。すなわち、ロータ7は、主として、シャフト6、ロータハウジング9、及びマグネット10によって構成され、第1ステータアッセンブリ12及び第2ステータアッセンブリ13は、それぞれ、主として、ケーシング2、軸受4(又は5)、コイル14、外歯19、及び内歯20によって構成されている。
The stepping motor 1 configured in this way can be disassembled into parts as shown in FIG. That is, the
本発明のステッピングモータでは、上述のような基本構成において、さらに、ロータ7の上面及び下面のそれぞれの円周方向においては、異極性の磁極が交互に配置されるようにマグネット10が着磁され、かつ、ロータ7の軸方向上下面においては上面側と下面側で対向する磁極がそれぞれ同極性となるようにマグネット10が着磁された構成になっている。
In the stepping motor of the present invention, in the basic configuration as described above, the
図7は、図3におけるマグネット10の両面側における着磁部11の磁極の極性を示す模式図である。なお、図7に示すマグネット10の磁極の構成は、図3におけるマグネット10の48極の磁極の一部を示している。すなわち、図7に示すように、ロータ7の上面側のマグネット10aはN極,S極の磁極が交互に異極性となるように着磁されている。また、ロータ7の下面側のマグネット10bは、上面側のマグネット10aの磁極と対向する磁極が同極性になるように、N極,S極の磁極が交互に異極性で着磁されている。つまり、ロータ7の上面側のマグネット10aと下面側のマグネット10bは、それぞれ、円周方向において磁極が異極性で着磁され、かつ、上面側のマグネット10aと下面側のマグネット10bはそれぞれ対向する磁極が同極性で着磁されている。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the polarities of the magnetic poles of the
また、ロータ7における上面側のマグネット10aから所定のギャップを隔てた上面には第1ステータアッセンブリ12が配置され、下面側のマグネット10bから所定のギャップを隔てた下面には第2ステータアッセンブリ13が配置されている。なお、第1ステータアッセンブリ12及び第2ステータアッセンブリ13は、それぞれ、電気角においてπ/2位相がずれた位置に配置されている。
A
マグネット10の磁極の配置を図7に示すような構成にすることにより、図1のマグネット10(図7ではマグネット10a、10b)内の磁路を各磁極の上下両面側の磁極方向に変えることができるので、図12に示した従来の磁極の構成に比べて磁路が長くなる。例えば、図7において、マグネット10aのN極→第1ステータアッセンブリ12→第2ステータアッセンブリ13→マグネット10bのS極、というルートの磁路に磁極方向に変えることができるので、図12に示した従来の磁極の構成に比べて磁路の長さが約2倍ほど長くなる。これによって、コイルによって発生する磁束が増加し、その結果、外力に抗して停止位置を保持するホールディングトルクを上昇させることができると共に、高い周波数のパルスでも大きなトルクが得られるようにトルク速度特性を向上させることができる。
By arranging the magnetic poles of the
つまり、従来のステッピングモータでは、図12に示したように、上下のマグネット34a,34bの対向する磁極が異極性であるために、マグネット34aのS極→第1ステータアッセンブリ35→マグネット34aのN極という磁路、及びマグネット34bのN極→第2ステータアッセンブリ36→マグネット34bのS極という磁路のように、マグネット34a、34bの上下方向で別々の磁路となっているため、それぞれの磁路が短いためにコイルの磁束を増加させることができない。しかし、図7に示すように、マグネット10a、10bの上下面の対向磁極を同極性の磁極にすることにより、マグネット10a、10b内の磁路を各磁極の上下面両側の第1ステータアッセンブリ12と第2ステータアッセンブリ13に共通するように変更することができるので、結果的に、磁路が長くなって発生する磁束の増加が起こり、ホールディングトルクの上昇とトルク速度特性の向上とを実現させることが可能となる。
That is, in the conventional stepping motor, as shown in FIG. 12, since the opposing magnetic poles of the upper and
図8は、従来及び本発明のステッピングモータにおけるホールディングトルクの実験結果を示す図である。すなわち、マグネットの上下面の磁極が異磁極である従来のステッピングモータのホールディングトルクは13.7mNm(ミリニュートン・メータ)であったのに対し、マグネットの上下面の磁極が同磁極である本発明のステッピングモータのホールディングトルクは20.6mNmとなり、本発明によるステッピングモータのホールディングトルクは従来に比べて150%(1.5倍)となる。 FIG. 8 is a diagram showing experimental results of the holding torque in the conventional and stepping motors of the present invention. That is, the holding torque of the conventional stepping motor in which the magnetic poles on the upper and lower surfaces of the magnet are different magnetic poles was 13.7 mNm (millinewton meter), whereas the magnetic poles on the upper and lower surfaces of the magnet are the same magnetic pole. The holding torque of the stepping motor is 20.6 mNm, and the holding torque of the stepping motor according to the present invention is 150% (1.5 times) that of the prior art.
図9は、従来及び本発明のステッピングモータにおけるトルク速度特性の実験結果を示す図である。図9に示すように、ステッピングモータの駆動パルスの周波数が400PPS(Pulses Per Second)のときは、従来のステッピングモータのプルアウトトルク(負荷を加えても回転を継続することができるトルク)は11.85mNmであるのに対し、本発明のステッピングモータのプルアウトトルクは12.935mNmであって、トルク速度特性は109%向上している。 FIG. 9 is a diagram showing experimental results of torque speed characteristics in the conventional and stepping motors of the present invention. As shown in FIG. 9, when the frequency of the driving pulse of the stepping motor is 400 PPS (Pulses Per Second), the pull-out torque of the conventional stepping motor (torque that can continue to rotate even when a load is applied) is 11. Whereas it is 85 mNm, the pull-out torque of the stepping motor of the present invention is 12.935 mNm, and the torque speed characteristic is improved by 109%.
一般的に、ステッピングモータはパルス周波数が高くなるほどトルク速度特性は低下するが、駆動パルスの周波数が1200PPSのときでも、従来のステッピングモータのプルアウトトルクが8.26mNmであるのに対し、本発明のステッピングモータのプルアウトトルクは8.73mNmであって、トルク速度特性は106%向上している。すなわち、図9から分かるように、駆動パルスの周波数が800PPSのときに、本発明のステッピングモータのトルク速度特性は最大で110%(1.1倍)向上している。 In general, the torque speed characteristic of a stepping motor decreases as the pulse frequency increases. However, even when the driving pulse frequency is 1200 PPS, the pullout torque of the conventional stepping motor is 8.26 mNm. The pull-out torque of the stepping motor is 8.73 mNm, and the torque speed characteristic is improved by 106%. That is, as can be seen from FIG. 9, when the frequency of the driving pulse is 800 PPS, the torque speed characteristic of the stepping motor of the present invention is improved by 110% (1.1 times) at the maximum.
図10は、従来及び本発明のステッピングモータにおけるトルク速度特性のグラフを示す図であり、横軸にパルス周波数(PPS)を表わし、縦軸にプルアウトトルク(mNm)を表わしている。図10から分かるように、全てのパルス周波数の範囲において、本発明のステッピングモータのプルアウトトルクは従来のステッピングモータのプルアウトトルクより改善されている。 FIG. 10 is a graph showing torque speed characteristics in the conventional and stepping motors of the present invention, where the horizontal axis represents pulse frequency (PPS) and the vertical axis represents pullout torque (mNm). As can be seen from FIG. 10, the pull-out torque of the stepping motor of the present invention is improved over the pull-out torque of the conventional stepping motor in all pulse frequency ranges.
上記の実施例は、コア部分に通常の磁性体鉄心を用いた場合の例を示したが、コア部分に打ち抜いたケイ素銅板を用いた構造の鉄心を用いた扁平型のステッピングモータにおいても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。さらには、ケイ素銅板を積層構成にして鉄心の渦電流を減少させるようにしても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。 The above embodiment shows an example in which a normal magnetic iron core is used for the core portion. However, the flat type stepping motor using the iron core having a structure using a silicon copper plate punched for the core portion is also described above. The same effect as in the embodiment can be obtained. Furthermore, even if the silicon copper plate is laminated to reduce the eddy current in the iron core, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
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.
1 ステッピングモータ
2 ケーシング
3 フランジ
4,5 軸受
6 シャフト
7 ロータ
8 孔
9 ロータハウジング
10,10a,10b マグネット
11 着磁部
12 第1ステータアッセンブリ
13 第2ステータアッセンブリ
14 コイル
15 鉄心
16 ステータ本体
17 ディスク型ヨーク
18 孔
19 外歯
20 内歯
31 ロータ
32 樹脂製コア
33 貫通孔
34,34a,34b マグネット
35 第1ステータアッセンブリ
36 第2ステータアッセンブリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記ロータマグネットは、前記ステータアッセンブリに対向するそれぞれの面の円周方向に異極性の磁極が交互に配置され、かつ、上下面においては一面側と他面側の各対向磁極がそれぞれ同極性で配置されていることを特徴とするステッピングモータ。 A stepping motor in which a predetermined gap is provided on both sides of the rotation axis direction of the rotor magnet, and a pair of stator assemblies are provided,
In the rotor magnet, magnetic poles of different polarities are alternately arranged in the circumferential direction of the respective surfaces facing the stator assembly, and the opposing magnetic poles on the one surface side and the other surface side have the same polarity on the upper and lower surfaces, respectively. A stepping motor characterized by being arranged.
4. The stepping motor according to claim 3, wherein the silicon steel plate is formed by punching a plate material and is laminated.
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- 2005-12-27 JP JP2005374674A patent/JP2007181264A/en active Pending
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