JP2009171809A - ステップモータのロータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ロータヨークを非磁性材料からなる円板と積層珪素鋼板リングで形成し、円板と積層珪素鋼板リングとの回転方向の位置決めを固定することを目的とする。
【解決手段】本発明によるステップモータのロータ構造は、軸(1)に嵌合した非磁性材料からなる円板(10)の外周に外周平坦面(20)を形成し、この外周に設けた積層珪素鋼板リング(2)の内周に内周平坦面(21)を形成し、各平坦面(20,21)の嵌合を介して円板(10)と積層珪素鋼板リング(2)を固定した構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステップモータのロータ構造に関し、特に、ロータヨークを非磁性材料からなる円板と積層珪素鋼板リングで形成してロータを軽量化すると共に、円板と積層珪素鋼板を平坦面を介して位置決めするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のステップモータのロータ構造としては、社内製作であり、特に、特許出願をしていないため、その構造を示すための特許文献等を開示していないが、図６で示す構成を挙げることができる。
すなわち、図６において符号１で示されるものは、ステップモータの軸であり、この軸１は、一対の積層珪素鋼板リング２の軸穴２ａに嵌入されることにより、各積層珪素鋼板リング２が互いに間隙Ｄをあけて配設されている。

前記各積層珪素鋼板リング２間には、板状をなすマグネットリング３が設けられ、各積層珪素鋼板リング２とマグネットリング３により、ロータ４が形成されている。

従来のステップモータのロータ構造は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ロータ自体のロータヨークが一対の積層珪素鋼板リングのみで構成されているため、質量が大きく、そのため、慣性が大きく、高速応答性が低く、振動発生を抑えることが困難であった。
また、軸、マグネットリング、積層珪素鋼板リングの３部品でロータを組立てる場合、一対の各積層珪素後半リングの各歯のピッチを１／２ピッチずらせて軸に固定する必要があるが、珪素鋼板リングと軸のなじみをよくするため、軸に周知のナーリングを施して回り止めを行わなくてはならず、組付けが容易ではなく、組付け後の位置ずれも完璧ではなかった。

本発明によるステップモータのロータ構造は、軸が嵌入された軸穴を有し非磁性材料からなる円板と、前記円板の外周に嵌合された一対の積層珪素鋼板リングと、前記円板の外周で前記各積層珪素鋼板リング間に位置するマグネットリングと、を備え、前記円板の外周には、面取りにより形成された外周平坦面が設けられていると共に、前記積層珪素鋼板リングの内周には、前記外周平坦面に対応する内周平坦面が設けられ、前記円板と積層珪素鋼板リングとにより、ロータヨークを形成している構成であり、また、前記外周平坦面及び内周平坦面は、各々複数よりなる構成であり、また、前記円板には、厚さ方向に貫通する複数の穴が形成されている構成であり、また、前記マグネットリングの内径は、前記円板の外径より大で、前記各積層珪素鋼板リングの外周には、多数の歯が形成されている構成であり、また、前記円板はアルミニウムからなる構成である。

本発明によるステップモータのロータ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、軸に嵌合され非磁性材からなる円板の外周に一対の積層珪素鋼板リング及びマグネットリングが設けられているため、円板と積層珪素鋼板リングによってロータヨークを構成していることにより、ロータの質量を従来よりも大幅に軽量化し、低慣性化できる。
また、軸に対してなじみのよい円板を嵌合させ、この円板の外周平坦面に積層珪素鋼板リングの内周平坦面を嵌合しているため、円板と積層珪素鋼板リングの位置ずれがなく、各歯の１／２ピッチずれを安定して維持することができる。
従って、軸に対して円板を介して積層珪素鋼板リングおよびマグネットリングを設けていることにより、従来のように、専用治具等を用いることなく、各歯の位置決めを容易に行うと同時に、ロータの軽量化を達成することができる。

本発明は、ロータヨークを非磁性材料からなる円板と積層珪素鋼板リングで形成してロータを軽量化すると共に、円板と積層珪素鋼板を平坦面を介して位置決めできるステップモータのロータ構造を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明によるステップモータのロータ構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において符号１で示されるものは、ステップモータの軸であり、この軸１は、アルミニウム等の非磁性材料で形成された円板１０の軸穴２ａに嵌入されている。

前記円板１０の外周１０ａには、珪素鋼板を積層させてなる一対の積層珪素鋼板リング２が互いに間隙Ｄを設けて嵌合されており、この外周１０ａ上で前記間隙Ｄ内には板状をなすマグネットリング３が設けられている。

前記積層珪素鋼板リング２と円板１０により、ロータヨーク１１を形成すると共に、前記円板１０の前記軸穴２ａの周縁位置には、その厚さ方向に貫通する複数の穴が形成されることにより、円板１０の軽量化が計られている。

前記円板１０の外周には、フライス加工による少なくとも２ヶ所の外周平坦面２０が形成され、前記積層珪素鋼板リング２の内周には、前記外周平坦面２０と対応して内周平坦面２１が形成されていると共に、前記外周平坦面２０には前記内周平坦面２１が嵌合し、一対の積層珪素鋼板リング２の回転方向における回転ずれが発生しないように構成されている。

前記マグネットリング３の内径は、前記円板１０の外径より大きく、すなわち、マグネットリング３の内径が円板１０の外周１０ａから内側には位置していないことにより、マグネットリング３と積層珪素鋼板リング２との磁気効率は維持され、ステップモータとしてのトルクの向上を得ると共に、ロータの低慣性化を実現することができる。すなわち、磁路が短縮されることにより、磁気抵抗が低減し、円板１０と積層珪素鋼板リング２との境界付近の磁束密度を高めることができることに基づいている。

前記各積層珪素鋼板リング２の外周位置には、図２で示されるように、凹凸形状による多数の歯２ｂが一体に形成され、ステップモータに用いられるロータを形成している。
前記各積層珪素鋼板リング２の各歯２ｂは、図３で示されるように、互いに１／２ピッチ分、位相がずれた状態で構成されており、前記円板１０と軸１が強嵌合で結合されていると共に、前記各平坦面２０，２１の嵌合により、各積層珪素鋼板リング２の軸１に対する回転ずれは完全に防止され、各歯２ｂの１／２ピッチの位相ずれを確保することができる。

尚、前記円板１０と各積層珪素鋼板リング２によって、ロータヨーク１１が形成されていると共に、図４は円板１０の平面構成を示し、図５は円板１０の断面を示している。

本発明によるステップモータのロータ構造を示す断面図である。 図１の断面前の側面図である。 図１の各積層珪素鋼板リングの各歯の配列を示す説明図である。 図２の円板のみを示す側面図である。 図４の側面図である。 従来のロータ構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 軸
２ 積層珪素鋼板リング
２ａ 軸穴
２ｂ 歯
３ マグネットリング
１０ 円板
１１ ロータヨーク
１２ 穴
２０ 外周平坦面
２１ 内周平坦面

Claims (5)

1. 軸(1)が嵌入された軸穴(2a)を有し非磁性材料からなる円板(10)と、前記円板(10)の外周に嵌合された一対の積層珪素鋼板リング(2)と、前記円板(10)の外周で前記各積層珪素鋼板リング(2)間に位置するマグネットリング(3)と、を備え、
   前記円板(10)の外周には、面取りにより形成された外周平坦面(20)が設けられていると共に、前記積層珪素鋼板リング(2)の内周には、前記外周平坦面(20)に対応する内周平坦面(21)が設けられ、前記円板(10)と積層珪素鋼板リング(2)とにより、ロータヨーク(11)を形成していることを特徴とするステップモータのロータ構造。
2. 前記外周平坦面(20)及び内周平坦面(21)は、各々複数よりなることを特徴とする請求項１記載のステップモータのロータ構造。
3. 前記円板(10)には、厚さ方向に貫通する複数の穴(12)が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステップモータのロータ構造。
4. 前記マグネットリング(3)の内径は、前記円板(10)の外径より大で、前記各積層珪素鋼板リング(2)の外周には、多数の歯(2b)が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のステップモータのロータ構造。
5. 前記円板(10)はアルミニウムからなることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のステップモータのロータ構造。

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