JP2017017773A - ハイブリッド型ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】振動を低減することができるハイブリッド型ステッピングモータを提供する。
【解決手段】ハイブリッド型ステッピングモータ１は、ステータ２と、ステータ２の内側に回転可能に配置されたロータ６と、ステータ２の軸方向両端にそれぞれ配設されたフロントフランジ１１及びリアフランジ１２と、を備え、フロントフランジ１１が有底四角形の筒状であり、底部に形成され、ロータ６のシャフト１０を回転可能に支持するための軸受を装着する円筒部２１と、円筒部２１の上面に形成された環状溝２４と、環状溝２４に形成され、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結する複数のリブ２５と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド型ステッピングモータに関する。

一般に、ハイブリッド型ステッピングモータは、ステータコアと該ステータコアに巻回されたコイルとからなるステータと、ステータの軸方向両端にそれぞれ配設された一対のフランジと、ステータの内側に配設され、一対のブラケットにそれぞれ装着した軸受にて回転可能に支持されたロータとから構成されている。

ロータは、２つのロータコアと、２つのロータコアに挟持された円板状のロータマグネットと、シャフトから構成されている。

従来、ステッピングモータの振動を低減する構造が提案されている。例えば、ステッピングモータの振動を低減するために、ブラケットにリブを形成したステッピングモータが知られている（例えば、特許文献１参照）

また、フロントフランジ、リアフランジそれぞれの中央に形成した円筒部をステータコアの内周に嵌合させ、位置決めを行う構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２のように、フロントフランジ、リアフランジそれぞれの円筒部をステータコアの内周に嵌合させ、位置決めを行う構成のハイブリッド型ステッピングモータにおいて、フロントフランジ、リアフランジをアルミダイカストで形成する場合、ステータコアの内周に嵌合させる円筒部の上面に環状溝を形成する場合がある。しかしながら、このような円筒部の上面に環状溝を形成した構造のハイブリッド型ステッピングモータでは、モータの振動が必ずしも図れないという問題がある。

特開平１０−３０４６４４号公報 特開２０１３−４８４９８号公報

本発明は上述のような課題に鑑み、円筒部の上面に環状溝を形成した構造のハイブリッド型ステッピングモータにおいて、振動を低減することができるハイブリッド型ステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）ハイブリッド型ステッピングモータであって、ステータと、前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、前記ステータの軸方向両端にそれぞれ配設されたフロントフランジ及びリアフランジと、を備え、前記フロントフランジが有底四角形の筒状であり、底部に形成され、前記ロータのシャフトを回転可能に支持するための軸受を装着する円筒部と、前記円筒部の上面に形成された環状溝と、前記環状溝に形成され、前記円筒部の内壁と外壁を連結する複数のリブと、を有することを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記リアフランジが径外方に突出するコネクタハウジングを備え、前記複数のリブが、前記コネクタハウジングの延在方向と同一平面において直交する方向に少なくとも２本形成されていてもよい。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記複数のリブが放射状に等ピッチ角で８本形成されていてもよい。

本発明によれば、振動を低減することができるハイブリッド型ステッピングモータを提供することができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド型ステッピングモータの断面図である。 図１におけるフロントフランジの斜視図である。 変形例のフロントフランジの斜視図である。 ハイブリッド型ステッピングモータの振動方向を示す図である。 比較例のフロントフランジの斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

＜実施形態＞
本発明の実施形態に係るハイブリッド型ステッピングモータについて、図を参照して説明する。図１は、ハイブリッド型ステッピングモータ１の構造を示した断面図である。ステータ２は、ステータコア３とステータコア３にインシュレータ４を介して巻回した巻線５から構成されている。ステータコア３は、軟磁性材からなり、四角形の筒状で径内方に延在する複数の極歯を有したコアを複数枚、軸方向に積層して構成され、各極歯にはインシュレータ４を介して巻線５が巻回されている。各極歯の先端には複数の小歯を有している。また、小歯の内側には所定のギャップを介してロータ６が回転可能に配置されている。

ロータ６は、ロータマグネット７を挟持する２組のロータコア８、９とシャフト１０から構成され、２組のロータコア８、９はそれぞれ、軟磁性材からなり、円形で外周に複数の小歯を有したコアを複数枚、軸方向に積層して構成されている。ステータコア３の軸方向両端にはフロントフランジ１１とリアフランジ１２が配設されており、フロントフランジ１１とリアフランジ１２は、それぞれステータコア３の内周に嵌合して位置決めされており、フロントフランジ１１とリアフランジ１２それぞれに装着した軸受１３、１４にてシャフト１０を回転可能に支持している。リアフランジ１２の一辺には切欠が形成され、コネクタハウジング１５が切欠から径外方に突出している。ステータコア３、フロントフランジ１１及びリアフランジ１２は貫通孔２６にボルト３０を挿通して結合されている。

フロントフランジ１１とリアフランジ１２は、金属材、例えば、アルミ合金のダイカストから形成されている。図２は、図１に示す本発明のハイブリッド型ステッピングモータ１におけるフロントフランジ１１の斜視図である。フロントフランジ１１は有底四角形の筒状で、底部にはロータ６のシャフト１０を回転可能に支持するための軸受１３を装着する円筒部２１が形成され、円筒部２１の中心にはシャフト１０を挿通するための挿通穴２２が形成されている。円筒部２１の外周面からは複数の第１のリブ２３（図では８本）が放射状に等ピッチ角で形成されている。円筒部２１の上面には環状溝２４が形成され、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結する８本の第２のリブ２５が、第１のリブ２３と同じ位置で放射状に形成されている。

＜変形例＞
図３は、本発明のハイブリッド型ステッピングモータにおけるフロントフランジ１１の変形例を示す斜視図である。図２との違いは、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結する第２のリブ２５が４本である点である。

次に、実施例を用いて説明する。図５は、比較例としてのフロントフランジの斜視図であって、円筒部２１の上面には環状溝２４が形成されているが、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結するリブは形成されていない。

図５に示すフロントフランジを用いたハイブリッド型ステッピングモータを２０００ｐｐｓで駆動した時の騒音を測定した結果、２００００Ｈｚの周波数帯域の中で、４０００Ｈｚ付近に顕著な騒音ピークを見られた。この４０００Ｈｚ付近に見られる顕著な騒音ピークは回転数によらず、４０００Ｈｚ付近に出現した。この結果から、図５に示すフロントフランジを用いたハイブリッド型ステッピングモータを振動シミュレーションにて解析した結果、４０００Ｈｚ付近にシャフト１０が振れる固有振動モードがあることがわかった。また、フロントフランジから突出するシャフト１０の振れは、リアフランジ１２に具備するコネクタハウジング１５の延在方向と同一平面において直交する方向に振れることもわかった（図４の矢印方向）。このシャフト１０の振れがベアリングを通じてステータに伝わり、大きく振動すると思われる。

表１はシャフトを４０００Ｈｚで加振した際のステータの振動低減量を示したものである。図５に示す比較例のフロントフランジを用いたハイブリッド型ステッピングモータにおける周波数応答シミュレーションでの振動値を１００としたとき、図２及び図３に示すフロントフランジ１１を用いたハイブリッド型ステッピングモータの振動値を相対値で示した。表１において、実施例１及び実施例２は、図２で示した実施形態及び図３で示した変形例にそれぞれ対応する。図２に示すフロントフランジ１１は円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結する第２のリブ２５が等ピッチ角で８本形成されており、図３に示すフロントフランジ１１は円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結する第２のリブ２５が等ピッチ角で４本形成されている。

表１の結果から、円筒部２１の上面に環状溝２４を形成したフランジ構造では、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結するリブ２５を形成することによって、リブ２５を形成しない場合に比べて振動の低減ができ、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結するリブ２５を８本形成した場合、約５％の振動を低減できるハイブリッド型ステッピングモータを提供できる。

なお、円筒部２１の内壁２１ａと外壁２１ｂを連結する第２のリブ２５はシャフト１０の振れ方向（リアフランジに具備するコネクタハウジングの延在方向と同一平面において直交する方向）に形成している。この方向に少なくとも２本の第２のリブ２５を形成することによって、第２のリブ２５を有しない構造よりも振動を抑制することができる。

本実施形態では、フロントフランジの環状溝に複数のリブを形成した構成であるが、リアフランジにもフロントフランジと同様、環状溝を形成した場合、環状溝に複数のリブを形成することによって振動低減を図ることができる。

このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行ったものも含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

１…ハイブリッド型ステッピングモータ
２…ステータ
３…ステータコア
４…インシュレータ
５…巻線
６…ロータ
７…ロータマグネット
８、９…２組のロータコア
１０…シャフト
１１…フロントフランジ
１２…リアフランジ
１３、１４…軸受
１５…コネクタハウジング
円筒部…２１
内壁…２１ａ（円筒部２１の）
外壁…２１ｂ（円筒部２１の）
２２…挿通穴
２３…第１のリブ
２４…環状溝
２５…第２のリブ
２６…貫通孔
３０…ボルト

Claims (3)

1. ハイブリッド型ステッピングモータであって、
   ステータと、
   前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、
   前記ステータの軸方向両端にそれぞれ配設されたフロントフランジ及びリアフランジと、を備え、
   前記フロントフランジが有底四角形の筒状であり、底部に形成され、前記ロータのシャフトを回転可能に支持するための軸受を装着する円筒部と、前記円筒部の上面に形成された環状溝と、前記環状溝に形成され、前記円筒部の内壁と外壁を連結する複数のリブと、を有することを特徴とするハイブリッド型ステッピングモータ。
2. 前記リアフランジが径外方に突出するコネクタハウジングを備え、
   前記複数のリブが、前記コネクタハウジングの延在方向と同一平面において直交する方向に少なくとも２本形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型ステッピングモータ。
3. 前記複数のリブが放射状に等ピッチ角で８本形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド型ステッピングモータ。
   
   

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