JP2516670Y2 - Servostepping motor with position sensing element - Google Patents

Servostepping motor with position sensing element

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JP2516670Y2
JP2516670Y2 JP6288986U JP6288986U JP2516670Y2 JP 2516670 Y2 JP2516670 Y2 JP 2516670Y2 JP 6288986 U JP6288986 U JP 6288986U JP 6288986 U JP6288986 U JP 6288986U JP 2516670 Y2 JP2516670 Y2 JP 2516670Y2
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magnetic
magnetic pole
magnet rotor
stepping motor
poles
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修美 宮尾
白木  学
喜久雄 島津
和雄 鈴木
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株式会社シコー技研
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、閉ループ制御に適するように位置検知素子
を備えることで結果的に磁気エンコーダを内蔵し、サー
ボ制御に適した回転子の位置信号を合理的に得ることが
できるようにした、低慣性で応答性の良い位置検知素子
を備えたサーボステッピングモータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention has a position detection element suitable for closed-loop control, and consequently has a built-in magnetic encoder, and is suitable for servo control. The present invention relates to a servo stepping motor equipped with a position detecting element having low inertia and excellent responsiveness, which is capable of rationally obtaining

[従来技術とその問題点] ステッピングモータは、エンコーダがなくても位置決
めができる特徴があり、しかも簡単な開ループ制御回路
構成で足りるため安価に構成できるメリットがある。し
かしながら、ステッピングモータは高速回転させると回
路からの信号についていくことができず、脱調するとい
う欠点がある。
[Prior Art and its Problems] The stepping motor has a feature that it can perform positioning without an encoder, and has a merit that it can be inexpensively constructed because a simple open loop control circuit configuration is sufficient. However, when the stepping motor is rotated at a high speed, it cannot keep up with the signal from the circuit, and there is a drawback that it loses synchronization.

このため、ステッピングモータは、高速回転には適さ
ず、高速回転では、DCブラシレスモータに劣るものであ
るが、近年、ステッピングモータの性能をアップさせる
ためにエンコーダを内蔵してエンコーダからの信号をフ
ィードバックして高速回転させても脱調しないようにす
る要求が強くなってきた。
Therefore, the stepping motor is not suitable for high-speed rotation and is inferior to the DC brushless motor at high-speed rotation, but in recent years, in order to improve the performance of the stepping motor, an encoder is built in and the signal from the encoder is fed back. Therefore, there is a strong demand to prevent step-out even when rotating at high speed.

エンコーダを用いることで、高速回転が可能で、低速
から高速回転までの自由な速度変換が可能で、しかも位
置決めの容易なサーボステッピングモータを実現でき
る。
By using an encoder, it is possible to realize a servo stepping motor that is capable of high-speed rotation, free speed conversion from low-speed to high-speed rotation, and easy positioning.

ここに従来のステッピングモータにエンコーダを付設
することは、当該ステッピングモータが大型且つ高価に
なる欠点があった。
Attaching an encoder to the conventional stepping motor here has a drawback that the stepping motor becomes large and expensive.

そのために、いくつかの改良案が出されたので、これ
らについての幾つかの例を示す。
To that end, several improvements have been made and some examples of these are given.

改良された幾つかの低慣性で、応答性の良いカップ型
マグネットロータを用いたステッピングモータについて
の従来例を、以下図面第1図乃至第7図で説明する。
Conventional examples of some improved stepping motors using a cup-shaped magnet rotor with low inertia and good response will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.

まず第1図の従来のステッピングモータ1は、回転軸
2にプラスチックやアルミニウム等の非磁性体でできた
カップ型ロータ部材3を固定している。
First, in the conventional stepping motor 1 shown in FIG. 1, a cup type rotor member 3 made of a non-magnetic material such as plastic or aluminum is fixed to a rotating shaft 2.

このカップ型ロータ部材3の周面に、第2図で示すよ
うに周面にN,Sの磁極を交互に2P(Pは複数の整数)
極、例えば100極等の多極着磁をラジアル配向に着磁し
て形成した駆動用磁極4を形成した円筒状のマグネット
ロータ5を固定している。
On the peripheral surface of the cup-shaped rotor member 3, as shown in FIG. 2, N and S magnetic poles are alternately arranged on the peripheral surface by 2P (P is a plurality of integers).
A cylindrical magnet rotor 5 having a driving magnetic pole 4 formed by magnetizing a pole, for example, a multipole magnet having 100 poles in a radial orientation is fixed.

該マグネットロータ5の駆動用磁極4と対向する固定
側に駆動コイル等のステータ電機子6を設けて相対的回
動をなすようにしている。
A stator armature 6 such as a drive coil is provided on the fixed side of the magnet rotor 5 that faces the drive magnetic pole 4 so as to make relative rotation.

該ステータ電機子6とマグネットロータ5との間の空
隙部7に回転位置検出の為のホール素子,ホールIC,磁
気抵抗素子等の位置検出用磁気センサ8を上記駆動用磁
極4を検出するように配設している。
In the space 7 between the stator armature 6 and the magnet rotor 5, a position detecting magnetic sensor 8 such as a Hall element, Hall IC, magnetic resistance element or the like for detecting a rotational position is used to detect the driving magnetic pole 4. It is installed in.

このステッピングモータ1では、駆動用磁極4と位置
検出用磁気センサ8とで、磁気エンコーダが構成される
ので、特別に磁気エンコーダ等のエンコーダを付設する
ことなく、小型且つ安価に磁気エンコーダ内蔵ステッピ
ングモータを構成できるメリットがある。
In this stepping motor 1, since the magnetic poles for driving and the magnetic sensor 8 for position detection constitute a magnetic encoder, a stepping motor with a built-in magnetic encoder can be made compact and inexpensive without specially attaching an encoder such as a magnetic encoder. Can be configured.

しかしながら、かかる構成によると、空隙部7に位置
検出用磁気センサ8を配設する為に、該センサ8の厚み
分だけエアギャップ長が増加するため、強い磁束が得ら
れず、その為に大きなトルクが得られず効率が低下する
欠点がある。
However, according to such a configuration, since the position detecting magnetic sensor 8 is disposed in the void portion 7, the air gap length is increased by the thickness of the sensor 8, so that a strong magnetic flux cannot be obtained, which is large. There is a drawback that the torque cannot be obtained and the efficiency is lowered.

尚、この場合、エアギャップの増長を防ぐためにステ
ータ電機子(電機子コイル)内に位置検出用磁気センサ
8を埋め込むと、この磁気センサ8の位置調整が困難に
なり、量産性が優れなくなる欠点を持つ。
In this case, if the position detecting magnetic sensor 8 is embedded in the stator armature (armature coil) in order to prevent the air gap from increasing, it becomes difficult to adjust the position of the magnetic sensor 8 and the mass productivity becomes poor. have.

上記の欠点を解消するためになされたのが第3図に示
すステッピングモータ1′である。
The stepping motor 1'shown in FIG. 3 has been made to solve the above-mentioned drawbacks.

構成については、第1図のステッピングモータ1とほ
とんど同じであるが、このモータ1′では、マグネット
ロータ5′をステータ電機子6に対向しない位置まで、
軸方向に長く形成し、この伸びたマグネットロータ5′
の周面と対向するステータ電機子6の下部に位置検出用
磁気センサ8を配設して、駆動用磁極4を検出するよう
にしている。
The structure is almost the same as that of the stepping motor 1 of FIG. 1, but in this motor 1 ', up to a position where the magnet rotor 5'does not face the stator armature 6,
This magnet rotor 5'is formed to be long in the axial direction and extends.
A magnetic sensor 8 for position detection is arranged below the stator armature 6 facing the circumferential surface of the magnetic pole 4 for detecting the magnetic pole 4 for driving.

この構成によると、第1図のステッピングモータ1の
欠点を解消できるが、今度は、必要以上にマグネットロ
ータ5′が軸方向に長くなるため、モータ体積に対する
モータ効率(体積効率)が悪いものになる欠点がある。
With this configuration, the drawbacks of the stepping motor 1 shown in FIG. 1 can be solved, but this time, since the magnet rotor 5'becomes longer than necessary in the axial direction, the motor efficiency (volume efficiency) with respect to the motor volume becomes poor. There is a drawback.

第1図及び第3図のステッピングモータ1,1′の欠点
を解消するためになされたのが、第4図に示すステッピ
ングモータ1″である。
The stepping motor 1 ″ shown in FIG. 4 was made in order to eliminate the drawbacks of the stepping motors 1, 1 ′ shown in FIGS. 1 and 3.

このステッピングモータ1″は、上記同様な構成であ
るが、回転軸2にプラスチックマグネットによって一体
形成した第5図に示すようなカップ型のマグネットロー
タ5″を固定している。
This stepping motor 1 ″ has the same structure as the above, but has a cup-shaped magnet rotor 5 ″ as shown in FIG. 5 integrally fixed to the rotary shaft 2 by a plastic magnet.

このマグネットロータ5″は、周面に上記同様の駆動
用磁極4を形成し、その上端面部に多極着磁の磁気エン
コーダ磁極9を軸方向から着磁形成し、この磁気エンコ
ーダ磁極9に対向して位置検出用磁気センサ8を配設し
ている。
This magnet rotor 5 ″ has a driving magnetic pole 4 similar to the above on the peripheral surface, and a multi-pole magnetized magnetic encoder magnetic pole 9 is axially magnetized and formed on the upper end surface of the magnet rotor 5 ″, facing the magnetic encoder magnetic pole 9. Then, the position detecting magnetic sensor 8 is provided.

この構造のステッピングモータ1″は、上記従来例の
モータ1,1′の欠点を解消できる利点があるものの、駆
動用磁極4と磁気エンコーダ磁極9との着磁方向が異な
るため、及び着磁を別個に行わなければならないため、
製造行程が多くなり、コストの高いものになる欠点があ
る。
The stepping motor 1 ″ having this structure has an advantage that the drawbacks of the above-described conventional motors 1 and 1 ′ can be eliminated, but since the driving magnetic pole 4 and the magnetic encoder magnetic pole 9 have different magnetization directions, Because it has to be done separately,
It has the drawback of increasing the number of manufacturing processes and increasing the cost.

また磁気エンコーダ磁極9が端面に形成してあるた
め、すなわちアキシャルギャップ(軸)方向検出型とな
るので、マグネットロータのスラスト方向の機械的精度
を極めて精度良くしておかないと、センサ8と磁気エン
コーダ磁極9間のギャップ長が変動し、位置検出信号が
不安定なものとなり、精巧な磁気エンコーダを構成でき
なくなる欠点がある。
Further, since the magnetic encoder magnetic pole 9 is formed on the end surface, that is, it is of the axial gap (axial) direction detection type, the mechanical accuracy in the thrust direction of the magnet rotor must be made extremely accurate, and the sensor 8 and the magnetic The gap length between the encoder magnetic poles 9 fluctuates, the position detection signal becomes unstable, and a delicate magnetic encoder cannot be configured.

上記ステッピングモータの欠点を解消するために、先
に本考案者は、第6図に示すようにマグネットロータ5
の内面に、位置検出用磁気センサ8を配設したステッ
ピングモータ1を開発した。
In order to overcome the drawbacks of the stepping motor, the inventor of the present invention has previously proposed a magnet rotor 5 as shown in FIG.
Has developed a stepping motor 1 having a magnetic sensor 8 for position detection provided on the inner surface thereof.

このステッピングモータ1は、マグネットロータ5
を次のように形成している。
This stepping motor 1 includes a magnet rotor 5
Are formed as follows.

第7図を参照して、マグネットロータ5はその外周
に上記同様の駆動用磁極4を形成している。
Referring to FIG. 7, the magnet rotor 5 has the same driving magnetic pole 4 formed on the outer periphery thereof.

この駆動用磁極4の磁束(駆動用磁極4と反対の極性
の磁極による磁束)をマグネットロータ5の内面に発
生させて、磁気エンコーダ磁極9を形成している。
A magnetic encoder magnetic pole 9 is formed by generating a magnetic flux of the drive magnetic pole 4 (a magnetic flux of a magnetic pole having a polarity opposite to that of the drive magnetic pole 4) on the inner surface of the magnet rotor 5.

このようにマグネットロータ5の内面に発生した磁
束による磁気エンコーダ磁極9を上記位置検出用磁気セ
ンサ8で検出することにより、結果的に磁気エンコーダ
を内蔵したサーボステッピングモータ1を構成してい
る。
By detecting the magnetic encoder magnetic pole 9 by the magnetic flux generated on the inner surface of the magnet rotor 5 by the position detecting magnetic sensor 8, the servo stepping motor 1 having the built-in magnetic encoder is constructed.

このサーボステッピングモータ1によれば、上記ス
テッピングモータ1,1,′,1″の欠点を解消できる有用な
ものが得られるが、ここに磁気エンコーダ磁極9と駆動
用磁極4とは、互いに同一位相ピッチ且つ等しいピッチ
で、しかも反対の磁極を形成する必要がある。
According to the servo stepping motor 1, a useful one which can eliminate the drawbacks of the stepping motors 1, 1, ′, 1 ″ can be obtained. Here, the magnetic encoder magnetic pole 9 and the driving magnetic pole 4 have the same phase with each other. It is necessary to form the magnetic poles with the same pitch and the opposite pitch.

このようにしないと、磁気エンコーダ磁極9が強い磁
束を有する駆動用磁極4の影響を受けることにより、正
確な磁気エンコーダ信号が位置検出用磁気センサ8から
得られないため、精度の良いサーボステッピングモータ
1が得られなくなるからである。
If this is not done, an accurate magnetic encoder signal cannot be obtained from the position detecting magnetic sensor 8 due to the magnetic encoder magnetic pole 9 being influenced by the driving magnetic pole 4 having a strong magnetic flux, so that the servo stepping motor with high accuracy can be obtained. This is because 1 cannot be obtained.

この結果、駆動用磁極4と等しい着磁ピッチの磁気エ
ンコーダ磁極9しか得られないため、限られたエンコー
ダ信号しか得られない。
As a result, only the magnetic encoder magnetic poles 9 having the same magnetizing pitch as the driving magnetic poles 4 can be obtained, so that only a limited encoder signal can be obtained.

更に精度のよいサーボステッピングモータ1を得る
ために、磁気エンコーダ磁極9の着磁ピッチを更に微細
に多極着磁をすると、上記同様に駆動用磁極4の影響を
受けるため、上記同様の問題点を持つことになる。
If the magnetizing pitch of the magnetic encoder magnetic poles 9 is made more finely in order to obtain the servo stepping motor 1 with higher accuracy, the drive magnetic poles 4 are affected in the same manner as described above. Will have.

[考案の課題] 本考案は、大型且つ高価なエンコーダを用いることな
く、低慣性で、応答性が良く、効率良好で、体積効率も
良く、またより多くのエンコーダ信号が得られて、即ち
駆動用磁極の影響が無視できて尚且つ磁気エンコーダ磁
極の着磁極数を駆動用磁極の磁極数よりも多くできるよ
うにして、より高精度の閉ループ制御に適する結果的に
磁気エンコーダを内蔵したと同様な位置検知素子を備え
たサーボステッピングモータを小型,安価に構成できる
ようにすることを課題になされたものである。
[Problems of the Invention] The present invention does not use a large and expensive encoder, and has low inertia, good response, good efficiency, good volume efficiency, and more encoder signals can be obtained, that is, driving. The magnetic encoder magnetic poles can be ignored and the number of magnetic poles attached to the magnetic encoder can be made larger than the number of magnetic poles for driving, which is suitable for higher precision closed loop control. The challenge was to make a servo stepping motor equipped with various position detection elements compact and inexpensive.

[考案の課題達成手段] 上下二段に渡って円環状に形成したステータ電機子1
4、15を設け、該ステータ電機子の内部において回動自
在に支持したカップ型または円筒型のマグネットロータ
16を設け、上記上段のステータ電機子と下段のステータ
電機子間と対向するマグネットロータそれぞれの周面に
N,Sの磁極を微細ピッチで2P(Pは複数の整数)極にラ
ジアル配向着磁した駆動用磁極11−1、11−2を着磁形
成し、上記上段のステータ電機子14と下段のステータと
対向して形成された上記2つの駆動用磁極11−1、11−
2間と対向するマグネットロータ16面の非着磁部13に交
互にN,Sの磁極を微細間隔で2P極にラジアル配向着磁し
た磁気エンコーダ磁極12を形成し、該磁気エンコーダ磁
極に対向して該磁極を検出できるように位置検出用磁気
センサ8−1、8−2を対向配設した位置検知素子を備
えたサーボステッピングモータを提供することで達成で
きる。
[Means for Achieving the Object of the Invention] A stator armature 1 formed in an annular shape over two upper and lower stages.
A cup-type or cylindrical-type magnet rotor provided with 4 and 15 and rotatably supported inside the stator armature.
16 are provided on the circumferential surface of each magnet rotor facing between the upper stator armature and the lower stator armature.
Driving poles 11-1 and 11-2 are formed by magnetizing N and S magnetic poles in a fine pitch to a 2P (P is a plurality of integers) poles in a radial orientation, and the upper and lower stator armatures 14 and lower poles are magnetized. The two drive magnetic poles 11-1 and 11- formed so as to face the stator.
A magnetic encoder magnetic pole 12 is formed by alternately magnetizing N and S magnetic poles in a 2P pole at a fine interval in a non-magnetized portion 13 on the surface of the magnet rotor 16 facing between the two magnetic poles, and facing the magnetic encoder magnetic pole. This can be achieved by providing a servo stepping motor provided with a position detecting element in which the position detecting magnetic sensors 8-1 and 8-2 are arranged so as to be able to detect the magnetic pole.

[考案の実施例] 第8図は一実施例としての本考案の縦断面図、第9図
は本考案のPM形サーボステッピングモータの一部切欠分
解斜視図である。
[Embodiment of the Invention] FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the present invention as an embodiment, and FIG. 9 is a partially cutaway exploded perspective view of a PM type servo stepping motor of the present invention.

以下第8図以下を参照して実施例を説明していく。 The embodiment will be described below with reference to FIG.

このサーボステッピングモータ10は、上段のステータ
電機子14と対向するマグネットロータ16の外周面位置に
駆動用磁極11−1を微細なピッチで多極に着磁形成し、
また下段のステータ電機子15と対向するマグネットロー
タ16の外周面位置に駆動用磁極11−2を微細なピッチで
多極に着磁形成し、上記ステータ電機子14と15の間と対
向して着磁形成された駆動用磁極11−1と11−2との間
のマグネットロータ16の外周面位置を非着磁部13とし、
該非着磁部13と対向するマグネットロータ16の内面位置
に交互にN,Sの磁極を微細間隔で2P極にラジアル配向着
磁した磁気エンコーダ磁極12を備えたカップ型マグネッ
トロータ16を回転軸2と共に一体回転するようにしてい
る。
In this servo stepping motor 10, the drive magnetic poles 11-1 are magnetized and formed in multiple poles at a fine pitch at the outer peripheral surface position of the magnet rotor 16 facing the upper stage stator armature 14.
Further, the driving magnetic poles 11-2 are formed in multiple poles at a fine pitch at the outer peripheral surface position of the magnet rotor 16 facing the lower stage stator armature 15 so as to face between the stator armatures 14 and 15. The position of the outer peripheral surface of the magnet rotor 16 between the magnetized drive magnetic poles 11-1 and 11-2 is the non-magnetized portion 13,
A cup-shaped magnet rotor 16 having a magnetic encoder magnetic pole 12 in which N and S magnetic poles are alternately magnetized in a 2P pole at fine intervals at an inner surface position of the magnet rotor 16 facing the non-magnetized portion 13 is provided on a rotating shaft 2 It is designed to rotate together with it.

磁気エンコーダ磁極12は、駆動用磁極11−1,11−2と
等しいピッチで、且つ駆動用磁極11−1,11−2と反対の
極性の磁極を駆動用磁極11−1,11−2と同相位置に内面
から着磁している。
The magnetic encoder magnetic pole 12 has magnetic poles having the same pitch as that of the driving magnetic poles 11-1 and 11-2 and having a polarity opposite to that of the driving magnetic poles 11-1 and 11-2 and driving magnetic poles 11-1 and 11-2. It is magnetized from the inner surface to the in-phase position.

このようにすることで、磁気エンコーダ磁極12が、駆
動用磁極11−1,11−2の磁束による悪影響を受けないよ
うにしている。
By doing so, the magnetic encoder magnetic pole 12 is prevented from being adversely affected by the magnetic flux of the drive magnetic poles 11-1 and 11-2.

駆動用磁極11−1と対向する外周固定側位置には、ス
テータ電機子14を配設し、駆動用磁極11−2と対向する
外周固定側位置には、ステータ電機子15を配設し、磁気
エンコーダ磁極12と対向するカップ型マグネットロータ
16の内周部に互いに電気角で90度位相をずらして配設し
た2個の位置検出用磁気センサ8−1,8−2を配設して
なる。
A stator armature 14 is arranged at a position on the outer circumference fixed side facing the driving magnetic pole 11-1, and a stator armature 15 is arranged on a position on the outer circumference fixed side facing the driving magnetic pole 11-2. Cup type magnet rotor facing the magnetic encoder magnetic pole 12
Two position detecting magnetic sensors 8-1 and 8-2 are arranged on the inner peripheral portion of 16 so as to be 90 degrees out of phase with each other in electrical angle.

更に詳細に説明していくと、このステッピングモータ
10は、2つの磁性体中空リングを有するステータ電機子
14,15を上下二段に重ねた構造の中空状の固定子17があ
る。
In more detail, this stepping motor
10 is a stator armature having two magnetic hollow rings
There is a hollow stator 17 having a structure in which 14, 15 are vertically stacked.

このステータ電機子14,15は、磁性体からなるドーナ
ツ状の薄板の内周部を、後記するステータ磁極片18a,19
a,20a及び21aを形成するためにクシ歯型にして、このク
シ歯型と外周の一部を直角に折曲して断面コ字状に形成
したヨーク18及び19と20及び21の2対をクシ歯が互いに
噛み合うように組合せて、その空洞部に絶縁物からなる
断面コ字状で且つドーナツ状のコイルボビン22にステー
タコイル23を多数ターン巻いている。
In the stator armatures 14 and 15, the inner peripheral portion of a doughnut-shaped thin plate made of a magnetic material has stator pole pieces 18a and 19b to be described later.
Two pairs of yokes 18 and 19 and 20 and 21 formed into a comb shape to form a, 20a, and 21a, and this comb shape and a part of the outer circumference are bent at a right angle to have a U-shaped cross section. The comb teeth are combined so that they mesh with each other, and a large number of turns of the stator coil 23 are wound around a coil bobbin 22 having a U-shaped cross section and a donut shape, which is made of an insulating material.

従って、ステータ磁極片18aと19a及び20aと21aは、ス
テータコイル23に通電することにより、交互にN,Sの磁
極を形成する。
Therefore, the stator pole pieces 18a and 19a and 20a and 21a form N and S magnetic poles alternately by energizing the stator coil 23.

また磁極片18aと19a及び20aと21aの対は、電気角で90
度ずらして軸方向に2段に重ねて配設固定されている。
The pairs of pole pieces 18a and 19a and 20a and 21a have an electrical angle of 90
They are arranged so that they are offset from each other and stacked in two stages in the axial direction.

磁極片18aと19a,20aと21aの幅は、後記するマグネッ
トロータ16の駆動用磁極11−1,11−2の一磁極幅に略等
しく形成されている。
The width of the magnetic pole pieces 18a and 19a, 20a and 21a is substantially equal to the width of one magnetic pole for driving 11-1 and 11-2 of the magnet rotor 16 described later.

24,25はそれぞれステータ電機子14,15のステータコイ
ル23に接続されたリード線である。
24 and 25 are lead wires connected to the stator coils 23 of the stator armatures 14 and 15, respectively.

カップ型マグネットロータ16は、プラスチックマグネ
ットによるモールド形成時、その中心部に回転軸2の一
端部と一体化して該回転軸2と一体回動するようにして
いる。
The cup-shaped magnet rotor 16 is integrally formed with one end of the rotary shaft 2 at the center of the cup magnet rotor 16 when the mold is formed by the plastic magnet so as to rotate integrally with the rotary shaft 2.

このマグネットロータ16は、この内側中空部26に設け
た軸受27によって回動自在に軸支されている。
The magnet rotor 16 is rotatably supported by a bearing 27 provided in the inner hollow portion 26.

軸受27は、モータ取付け板28に固定されている。 The bearing 27 is fixed to the motor mounting plate 28.

プリント基板29は、マグネットロータ16の内側に位置
して、透孔30,31を利用してビス32によりモータ取付け
板28に固定している。
The printed circuit board 29 is located inside the magnet rotor 16 and is fixed to the motor mounting plate 28 with screws 32 using the through holes 30 and 31.

透孔30は、長孔となっており、この透孔30とビス32と
により、プリント基板29上に固定された後記する固定部
材33に固定された磁気センサ8が磁気エンコーダ磁極12
に対向して最適な位置に微調整できるようにしている。
The through hole 30 is an elongated hole, and the magnetic sensor 8 fixed to a fixing member 33, which will be described later, fixed on the printed circuit board 29 by the through hole 30 and the screw 32 serves as a magnetic encoder magnetic pole 12.
It is arranged so that it can be adjusted to the optimum position facing the.

尚、上記マグネットロータ16は、プラスチックマグネ
ット、または焼結によるマグネットのいずれであっても
よく適宜なものを使用すればよい。
The magnet rotor 16 may be either a plastic magnet or a sintered magnet, and an appropriate magnet may be used.

またマグネットロータ16は、後記するようにプラスチ
ックマグネットによってカップ型に形成する方法がメリ
ットがあるが、必ずしもカップ型ででなくてもよく、こ
の場合に回転軸2にボスを固定し、このボスに円筒型の
プラスチックマグネット等で形成したマグネットロータ
を固定してもよい。
The magnet rotor 16 has a merit in that it is formed in a cup shape by using a plastic magnet as described later, but the magnet rotor 16 may not necessarily be formed in a cup shape. In this case, a boss is fixed to the rotary shaft 2 and A magnet rotor formed of a cylindrical plastic magnet or the like may be fixed.

尚、駆動用磁極11−1及び11−2の磁極幅は、上記磁
極片18a,19a,20a及び21aの幅と等しい幅となっている。
The magnetic pole widths of the driving magnetic poles 11-1 and 11-2 are the same as the magnetic pole pieces 18a, 19a, 20a and 21a.

かかる駆動用磁極11−1,11−2を有するマグネットロ
ータ16は、ステータ電機子14,15の磁極片18a,19a,20a,2
1aに相対して回転する。駆動用磁極11−1,11−2の着磁
は、ラジアル配向着磁としている。
The magnet rotor 16 having the driving magnetic poles 11-1 and 11-2 includes magnetic pole pieces 18a, 19a, 20a, 2 of the stator armatures 14, 15.
Rotate relative to 1a. The drive magnetic poles 11-1 and 11-2 are magnetized in a radial orientation.

このように本考案のPM形ステッピングモータ10では、
マグネットロータ16の外周のステータ電機子14,15と対
向する部分に駆動用磁極11−1,11−2を形成し、ステー
タ電機子14と15の間の被着磁部13と対向するマグネット
ロータ16の内周に形成される多極着磁の磁気エンコーダ
磁極12をラジアル配向着磁に形成しているので、磁気エ
ンコーダ磁極12がマグネットロータの表面の強く着磁さ
れた駆動用磁極14,15の影響を大きく受けることがない
ので、また磁気センサ8も強く着磁された駆動用磁極1
4,15の影響を大きく受けることがないので、当該磁気セ
ンサ8から精度よく磁気エンコーダ信号を得ることがで
きる。
Thus, in the PM type stepping motor 10 of the present invention,
A magnet rotor having drive magnetic poles 11-1 and 11-2 formed on the outer periphery of the magnet rotor 16 facing the stator armatures 14 and 15 and facing the magnetized portion 13 between the stator armatures 14 and 15. Since the multi-pole magnetized magnetic encoder magnetic pole 12 formed on the inner periphery of 16 is formed in the radial orientation magnetized, the magnetic encoder magnetic pole 12 is strongly magnetized on the surface of the magnet rotor. The magnetic sensor 8 is also strongly magnetized so that it is not greatly affected by
Since it is not greatly affected by 4, 15, the magnetic encoder signal can be accurately obtained from the magnetic sensor 8.

尚、この実施例では、磁気センサ8−1,8−2として
は、ホール素子を用いている。従って、A相,B相の信号
を得るため、2個の磁気センサ8を電気角で、90度ずら
して配設している。
In this embodiment, Hall elements are used as the magnetic sensors 8-1 and 8-2. Therefore, in order to obtain the A-phase and B-phase signals, the two magnetic sensors 8 are arranged at an electrical angle offset of 90 degrees.

磁気センサ8としては、他に磁気抵抗素子(MR素
子),ホールICや磁気ヘッドを用いてもよい。
As the magnetic sensor 8, a magnetic resistance element (MR element), a Hall IC, or a magnetic head may be used instead.

磁気センサ8からの出力信号は、プリント基板29に形
成した図示しないプリント配電パターン及び電気部品34
群によって構成された電気回路を介して出力用リード線
35から取り出される。
The output signal from the magnetic sensor 8 is a printed power distribution pattern and electric parts 34 (not shown) formed on the printed circuit board 29.
Lead wire for output through electric circuit composed of groups
Taken out from 35.

従って、通電制御回路によって、ステッピングモータ
10が駆動させられると、マグネットロータ16が回転し、
このマグネットロータ16に形成されている磁気エンコー
ダ磁極12を磁気センサ8で検出することで、その信号を
リード線35より取り出せば、ステッピングモータ10の回
転速度,回転角,回転方向等が判明する。
Therefore, the stepping motor is controlled by the energization control circuit.
When 10 is driven, the magnet rotor 16 rotates,
The magnetic encoder magnetic pole 12 formed on the magnet rotor 16 is detected by the magnetic sensor 8, and if the signal is taken out from the lead wire 35, the rotation speed, rotation angle, rotation direction, etc. of the stepping motor 10 can be determined.

これらのステッピングモータ10の回転情報に応じて通
電制御回路にフィードバックして、閉ループ制御をかけ
ることで、ステッピングモータであっても高速回転させ
ても脱調しないものを得るこことが出来る。
By feeding back to the energization control circuit according to the rotation information of the stepping motor 10 and performing closed loop control, it is possible to obtain a stepping motor or one that does not lose step even when rotated at high speed.

第10図は、本考案の他のマグネットロータ16′を示す
もので、上記マグネットロータ16と同様な位置に磁気エ
ンコーダ磁極12′を多極着磁形成しているが、この場合
の、磁気エンコーダ磁極12′は駆動用磁極11−1.11−2
の磁極数よりも更に多極に着磁形成している。
FIG. 10 shows another magnet rotor 16 'of the present invention, in which the magnetic encoder magnetic poles 12' are multi-pole magnetized at the same position as the magnet rotor 16 described above. The magnetic pole 12 'is the driving magnetic pole 11-1.11-2
The number of magnetic poles is larger than the number of magnetic poles.

このようにしても、上記同様駆動用磁極11−1,11−2
の影響によるも、ほとんど無視できるものとなる。
Even in this case, the driving magnetic poles 11-1, 11-2 are similar to the above.
However, it will be almost negligible.

[考案の効果] 本考案によれば、主に下記のような効果がある。[Effects of the Invention] According to the present invention, the following effects are mainly obtained.

(1)低速から高速まで自在且つ位置決めの極めて容易
なサーボ用として適する位置検知素子を備えたサーボス
テッピングモータを安価且つ容易に量産できる。しか
も、位置検知素子からの信号をフィードバックして閉ル
ープ制御することで、高速回転させても脱調しないもの
となる利点がある。
(1) It is possible to mass-produce inexpensively and easily a servo stepping motor equipped with a position detection element suitable for a servo, which can be freely operated from low speed to high speed and whose positioning is extremely easy. In addition, the signal from the position detection element is fed back to perform the closed loop control, so that there is an advantage that the step out does not occur even when the high speed rotation is performed.

(2)従来において、多く市販されている高価且つ大型
のエンコーダを付設することなく、しかも光学式エンコ
ーダのようにゴミやほこりに弱く、電気ノイズが入り誤
動作したり、寿命が短い等の欠点がなく、単に位置検知
素子を備えるだけで、結果的に磁気エンコーダを備えた
ものを構成できるので、小型且つ安価で性能の良い磁気
エンコーダ内蔵型サーボステッピングモータが得られ
る。
(2) Conventionally, there are drawbacks such as the fact that an expensive and large-sized encoder that is commercially available on the market is not attached, and that it is vulnerable to dust and dirt like an optical encoder, malfunctions due to electrical noise, and a short life. Instead, a magnetic encoder built-in type servo servo stepping motor having a small size, low cost, and good performance can be obtained because a magnetic encoder provided as a result can be configured simply by providing the position detecting element.

(3)結果的に磁気エンコーダを内蔵するものを構成で
きるが、磁気エンコーダの構成要素となるマグネットロ
ータがステッピングモータの駆動用のマグネットロータ
となっており、この駆動用のマグネットロータに磁気エ
ンコーダを形成するため磁気エンコーダ磁極を形成した
としても駆動用磁極の影響がほとんどなく精度の良い磁
気エンコーダ内蔵型のサーボステッピングモータが安価
に得られる。
(3) As a result, a magnetic encoder having a built-in magnetic encoder can be configured. However, the magnet rotor that is a component of the magnetic encoder is a magnet rotor for driving the stepping motor, and the magnetic encoder is attached to the driving magnet rotor. Even if the magnetic encoder magnetic poles are formed to form the magnetic encoder magnetic poles, there is almost no influence of the driving magnetic poles, and a magnetic servo encoder built-in type servo stepping motor having high accuracy can be obtained at low cost.

(4)従来のサーボステッピングモータのようにエアギ
ャップを広くしたり、長さを長くしたりしないので、効
率並びに体積効率の優れた小型の位置検知素子を備えた
サーボステッピングモータを得ることができる。
(4) Since the air gap is not widened or lengthened unlike the conventional servo stepping motor, it is possible to obtain a servo stepping motor having a small position detecting element excellent in efficiency and volume efficiency. .

(5)マグネットロータの内面に磁気エンコーダ磁極を
形成し、これを磁気センサで検出しているので、スラス
ト方向の機械的精度を上げたりするなどの、組立上のや
っかいさがなく簡単に量産組立できる。
(5) A magnetic encoder magnetic pole is formed on the inner surface of the magnet rotor, and this is detected by a magnetic sensor, so there is no trouble in assembly such as increasing the mechanical accuracy in the thrust direction, and mass production assembly is easy. it can.

(6)磁気センサを配設するに当って、その為の特別な
スペースを形成することなく、合理的な位置に容易に配
設できる。
(6) When disposing the magnetic sensor, it is possible to easily dispose the magnetic sensor at a reasonable position without forming a special space therefor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来のステッピングモータの説明図、第2図は
ステッピングモータのマグネットロータの斜視図、第3
図及び第4図は他の従来のステッピングモータの説明
図、第5図は第4図のステッピングモータに用いたマグ
ネットロータの斜視図、第6図は他の従来のステッピン
グモータの説明図、第7図は同ステッピングモータに用
いたマグネットロータの斜視図、第8図は本考案のサー
ボステッピングモータの縦断面図、第9図は同サーボス
テッピングモータの一部切欠分解斜視図、第10図は本考
案の他のマグネットロータの説明図である。 1,1′,1″,1……ステッピングモータ、2……回転
軸、3……カップ型ロータ部材、4……駆動用磁極、5,
5′,5″,5……マグネットロータ、6……ステータ電
機子、7……空隙部、8,8−1,8−2……位置検出用磁気
センサ、9……磁気エンコーダ磁極、10……位置検知素
子を備えたサーボステッピングモータ、11−1,11−2…
…駆動用磁極、12……磁気エンコーダ磁極、13……非着
磁部、14,15……ステータ電機子、16……マグネットロ
ータ、17……固定子、18,・・・,21……ヨーク、18a,19
a,20a,21a……磁極片、22……コイルボビン、23……ス
テータコイル、24,25……リード線、26……中空部、27
……軸受、28……モータ取付け板、29……プリント基
板、30,31……透孔、32……ビス、33……固定部材、34
……電気部品、35……出力用リード線。
FIG. 1 is an explanatory view of a conventional stepping motor, FIG. 2 is a perspective view of a magnet rotor of the stepping motor, and FIG.
4 and FIG. 4 are explanatory views of another conventional stepping motor, FIG. 5 is a perspective view of a magnet rotor used in the stepping motor of FIG. 4, and FIG. 6 is an explanatory view of another conventional stepping motor. 7 is a perspective view of a magnet rotor used in the stepping motor, FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the servo stepping motor of the present invention, FIG. 9 is a partially cutaway exploded perspective view of the servo stepping motor, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view of another magnet rotor of the present invention. 1,1 ′, 1 ″, 1 …… Stepping motor, 2 …… Rotary shaft, 3 …… Cup type rotor member, 4 …… Drive magnetic pole, 5,
5 ', 5 ", 5 ... Magnet rotor, 6 ... Stator armature, 7 ... Air gap, 8,8-1,8-2 ... Magnetic sensor for position detection, 9 ... Magnetic encoder magnetic pole, 10 ...... Servo stepping motors equipped with position detection elements, 11-1, 11-2 ...
… Drive magnetic pole, 12 …… Magnetic encoder magnetic pole, 13 …… Non-magnetized part, 14,15 …… Stator armature, 16 …… Magnet rotor, 17 …… Stator, 18, ・ ・ ・, 21 …… York, 18a, 19
a, 20a, 21a …… Pole piece, 22 …… Coil bobbin, 23 …… Stator coil, 24,25 …… Lead wire, 26 …… Hollow part, 27
...... Bearing, 28 …… Motor mounting plate, 29 …… Printed circuit board, 30,31 …… Through hole, 32 …… Screw, 33 …… Fixing member, 34
...... Electrical parts, 35 …… Output lead wire.

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項1】上下二段に渡って円環状に形成したステー
タ電機子(14、15)を設け、該ステータ電機子の内部に
おいて回動自在に支持したカップ型または円筒型のマグ
ネットロータ(16)を設け、上記上段のステータ電機子
と下段のステータ電機子間と対向するマグネットロータ
それぞれの周面にN,Sの磁極を微細ピッチで2P(Pは複
数の整数)極にラジアル配向着磁した駆動用磁極(11−
1、11−2)を着磁形成し、上記上段のステータ電機子
14と下段のステータと対向して形成された上記2つの駆
動用磁極(11−1、11−2)間と対向するマグネットロ
ータ(16)面の非着磁部(13)に交互に微細間隔で2P極
にラジアル配向着磁した磁気エンコーダ磁極(12)を形
成し、該磁気エンコーダ磁極に対向して該磁極を検出で
きるように位置検出用磁気センサ(8−1、8−2)を
対向配設した、位置検知素子を備えたサーボステッピン
グモータ。
1. A cup-type or cylindrical-type magnet rotor (16), which is provided with stator armatures (14, 15) formed in an annular shape in two stages above and below and is rotatably supported inside the stator armature. ) Is provided, and the magnetic poles of N and S are radially aligned and magnetized to 2P (P is a plurality of integers) poles at a fine pitch on the circumferential surface of each magnet rotor facing between the upper stator armature and the lower stator armature. Drive magnetic pole (11-
1, 11-2) are magnetized to form the upper stator armature.
14 and the above-mentioned two driving magnetic poles (11-1, 11-2) formed so as to face the lower-stage stator, and the non-magnetized portion (13) of the magnet rotor (16) surface facing each other alternately have a fine interval. To form a magnetic encoder magnetic pole (12) that is radially oriented and magnetized on the 2P pole, and oppose the position detecting magnetic sensors (8-1, 8-2) so as to face the magnetic encoder magnetic pole and detect the magnetic pole. Servo stepping motor equipped with a position detection element.
【請求項2】上記マグネットロータに形成した磁気エン
コーダ磁極は、上記駆動用磁極と等しい着磁ピッチで且
つ駆動用磁極と反対の極性の磁極をステータ電機子と対
向するマグネットロータの反対の面から着磁して形成し
たものである、実用新案登録請求の範囲第(1)項記載
の位置検知素子を備えたサーボステッピングモータ。
2. A magnetic encoder magnetic pole formed on the magnet rotor, wherein a magnetic pole having a magnetizing pitch equal to that of the driving magnetic pole and a polarity opposite to the driving magnetic pole is provided from a surface opposite to the magnet rotor facing the stator armature. A servo stepping motor provided with a position detecting element according to claim (1), which is formed by magnetizing.
【請求項3】上記駆動用磁極は、上段のステータ電機子
と下段のステータ電機子間には駆動用磁極を着磁形成し
ていない、実用新案登録請求の範囲第(1)項または第
(2)記載の位置検知素子を備えたサーボステッピング
モータ。
3. The utility model registration claim (1) or claim (3) wherein the drive magnetic pole is not formed by magnetizing the drive magnetic pole between the upper stage stator armature and the lower stage stator armature. 2) A servo stepping motor equipped with the position detection element described above.
【請求項4】上記磁気エンコーダ用磁極は、駆動用磁極
の着磁極数よりも微細に多極着磁してなる、実用新案登
録請求の範囲第(1)項または第(3)項記載の位置検
知素子を備えたサーボステッピングモータ。
4. The utility model registration claim (1) or (3) according to claim 1, wherein the magnetic encoder magnetic poles are magnetized in a finer number of poles than the number of magnetic poles for driving. Servo stepping motor with position detection element.
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