JP2586429B2 - Step motor - Google Patents

Step motor

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JP2586429B2
JP2586429B2 JP8098320A JP9832096A JP2586429B2 JP 2586429 B2 JP2586429 B2 JP 2586429B2 JP 8098320 A JP8098320 A JP 8098320A JP 9832096 A JP9832096 A JP 9832096A JP 2586429 B2 JP2586429 B2 JP 2586429B2
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permanent magnet
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英男 佐治
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はロータの停止位置を
精度よく一定に、かつ強力に保持させるようにしたディ
テントトルクの大きいPM(永久磁石)形のステップモー
タに関するもので、例えば自動車用各種制御装置の制御
対象の駆動装置として用いて好適なものである。 【0002】 【従来の技術】従来周知のPM形ステップモータは、ロー
タの回転運動をねじ等によって軸の直線運動に変換する
ために、第1図に示すような構造を有する。第1図にお
いて、1はコップ状の第1ハウジング、2は円板状の第
2ハウジングで、両者はビス3によって相互に一体に固
定されモータの外殻をなしている。4はロータで、その
外周部円周方向に筒状の永久磁石5を配置し、内周部に
はめねじ6が形成されている。また、ロータ4の両端に
は軸8の軸方向移動を制限するストッパ面7a,7が設けら
れている。前記めねじ6には軸8に設けられたおねじ9
がかみあうようになっている。また、軸8には間隔を於
いて2個のストッパピン10,11 が設けられていて、ロー
タ4の両端のストッパ面7a,7b がストッパピン10,11 と
係止するようになっているので、軸8の軸方向移動可能
長さはロータ4の一方のストッパ面7aとストッパピン10
が係止する位置から、ロータ4の他方のストッパ面7bと
軸8のストッパピン11が係止する位置までである。ロー
タ4の両端には軸受12,12 ′が設けられ、この軸受12,1
2 ′を介してロータ4は第1ハウジング1および第2ハ
ウジング2にそれぞれ回転自在に保持されている。軸8
は各ハウジング1,2 に固定されている焼結含油軸受13,1
3 ′により回転自在に保持されている。ロータ4の外周
側には空隙14をへだてて固定子極となるスタータコア1
5,15 ′が設けられ、第1ハウジング1に固定されてい
る。このステータコア15,15 ′の内側にはボビン16によ
り絶縁されたステータの励磁コイル17,17 ′が巻装され
ている。前記2個のステータコア15,15 ′は、励磁コイ
ル17側および励磁コイル17′側でそれぞれ一対に組み合
わせられて、ロータ4の永久磁石5の外周面に、第1列
と第2列との2列のコアを形成している、そして、ステ
ータコア15,15 ′の内周部には後述する第5図図示の磁
極歯21,22 又は23,24 が交互に曲げ形成されている。前
記励磁コイル17,17 ′は第2図に示すごとく中間タップ
が設けられ、4相に結線されており、さらに第3図に示
すような駆動回路のトランジスタTR1 〜TR4 のコレクタ
に接続され、トランジスタTR1 〜TR4 により定められた
順序通りに励磁コイル17,17 ′の通電電流ON−OFF する
ことによりロータ4がステップ的に回転して、ロータ4
のめねじ6と軸8おねじ9とのかみあいを介して軸8は
前進又は後退の直線運動を行う。励磁の方法は、2相励
磁の場合、第4図に示すタイミングにて励磁が行われ、
ロータ4の回転数はタイミングの時間間隔tによって決
定される。また、励磁コイル17,17 ′の励磁、ロータ4
の回転時,停止時にかかわらず常時行なわれるのが一般
的であり、この場合は停止時のロータ4の保持トルク
(ホールディングトルク)は強力であるが、その代りト
ランジスタTR1 〜TR4 は連続通電に耐え、かつ自己発熱
による破壊に耐えるものが必要となため、大型のトラン
ジスタを使用する必要が生じる。さらに、停止時におい
ても励磁コイル17,17 ′は通電され続けるので、余分な
電力を消費していることになる。このため、ロータ4の
回転時のみ励磁コイル17,17 ′の励磁を行い、ロータ4
の停止時には全ての励磁コイル17,17 ′の励磁を停止さ
せる方式を採用して、トランジスタTR1 〜TR4 の発熱低
減,電力消費の低減を図ることを本発明者は試みた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば自動
車のエンジンへの吸入空気量を制御するバルブの駆動装
置に、このようなステップモータを採用した場合、ステ
ップモータの停止時において、エンジンの振動によりロ
ータ4が回転してしまうという問題が生じた。この問題
の原因について本発明者が検討したところ、励磁コイル
17,17 ′の励磁が停止されると、ステータコア15,15 ′
のN,S 極が消滅し、ステータコア15,15 ′は単なる強磁
性体となるため、ロータ4の永久磁石5による磁性体の
吸引力(ディデントトルク)だけになるが、従来モータ
では第5図(A),(B)に示すごとくステータコア1
5,15 ′の磁極歯21と22、及び磁極歯23と24の間隔(磁
極歯中心線間の間隔)が等間隔2Wになっており、かつ永
久磁石5に着磁されたN極とS極の幅がそれぞれ2Wで均
等になっており、その結果前記永久磁石5の吸引力によ
るロータ保持力(ディテントトルク)が比較的小さな値
になってしまうことがわかった。このことについて、更
に詳述すると、第5図(A),(B)は永久磁石5及び
ステータコア15,15 ′の磁極歯21,22,23,24 の円周方向
の配列を模式的に示すものであって、第5図(B)はロ
ータ4の停止位置が第5図(A)より1ステップ分だけ
図の右方向へ移動した状態を示している。ステータコア
15,15 ′の磁極歯21,22 側の列(第1列)及び磁極歯2
3,24 側の列(第2列)のいずれにおいても、これらの
歯は等間隔2Wに配列され、かつ永久磁石5のN極,S極の
幅も均等2Wになっているので、第5図(A)のロータ停
止位置ではステータコア15,15 ′の第1列側では磁極歯
21,22 にそれぞれN極とS極の両方が誘起され、これら
の歯21,22 では磁束が打ち消し合う。よって、第1列の
磁極歯21,22 は実質上、ディテントトルクの発生に寄与
しない。そして、第2列の磁極歯23,24 に誘起されるN
極,S極のみがディテントトルクの発生に寄与するだけで
ある。また、第5図(B)のロータ停止位置では、第2
列側の磁極歯23,24 にそれぞれN極、S極の両方が誘起
されるので、第2列の磁極歯23,24 がディテントトルク
の発生に寄与しないという問題が生じる。このように、
従来構造では、第1列又は第2列の一方の磁極歯しかデ
ィテントトルクの発生に有効に機能しないため、ロータ
保持力が比較的小さな値になってしまい、その結果外部
からの振動等によりロータ4が回転してしまうのであ
る。 【0004】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、励磁コイルへの非通電時において、永久磁石による
起磁力によってステータコアにおける既存の各極歯間に
形成される磁気回路に加え、新たに磁気回路を形成する
ための補助突起を永久磁石の中心位置に対向配置するこ
とによって、永久磁石を備えるロータに対し保持力(デ
ィテントトルクに相当する)を効果的に向上させること
ができるステップモータを提供することを目的とするも
のである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、外周面にN極とS極とが交互に着磁されて
成る筒状の永久磁石(5)を持ったロータ(4)と、こ
のロータ(4)を自身の内部に回転自在に保持するハウ
ジング(1,2)と、このハウジング(1,2)の内周
壁と前記ロータ(4)の外周との間に設けられ、前記ロ
ータ(4)の外周面の永久磁石(5)のN極又はS極に
対し一定の空隙(14)を介して対抗配置された多数の
磁極歯(21,22,23,24)を持つステータコア
(15,15’)と、このステータコア(15,1
5’)内に巻装され、前記磁極歯(21,22,23,
24)を磁化させて前記ロータ(4)をステップ状に駆
動する励磁コイル(17,1’)とを備え、かつ、前記
ステータコア(15,15’)の磁極歯(21,22,
23,24)は前記ロータ(4)の永久磁石(5)の外
周囲に第1列と第2列との2列に分かれて前記ロータ
(4)を取り巻くように円周方向に配置されており、前
記ステータコア(15,15’)の第1列を構成する前
記磁極歯(21,22)と第2列を構成する前記磁極歯
(23,24)は、前記ロータ(4)の円周方向の位置
が相互に所定量ずれて配列されており、更に前記ハウジ
ング(1,2)内に、前記筒状の永久磁石(5)におけ
る軸方向中心部にのみ複数個対向するようにして、磁性
材料からなる突起状の補助突起(101)が配設され
て、前記励磁コイル(17,1’)の非励磁時におい
て、当該永久磁石(5)からの磁束を受ける前記補助突
起(101)の間には、ディテントトルクを発生する磁
気回路が形成されるという技術的手段を採用する。 【0006】上記技術的手段によれば、ロータ停止時に
永久磁石の磁力によって、補助突起101の各突起にそ
れぞれS極又はN極の一方のみが誘発され、この各突起
間および永久磁石との間に磁気回路が形成される。この
際、各補助突起101は、筒状の永久磁石における最も
磁束密度の高い軸方向の中心部にのみ配置されている。
このため、励磁コイルの非励磁時においても、大きなデ
ィテントトルクを発揮することができる。なお、第1列
を成すステータコアと第2列を成すステータコアとにお
いて、互いに面を対向させるステータコアの近傍に補助
突起を配置すれば、補助突起を永久磁石の中心部に対向
するように配設できる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下本発明を図に示す実施例につ
いて説明する。第6図は、本発明の一実施例を具体的に
示すステップモータの縦断面図であり、ステータコア1
5,15 ′は前述した第1図、第5図(A),(B)に示
す従来構造と同様に、励磁コイル17側及び励磁コイル1
7′でそれぞれ一対に組み合わされて、ロータ4の永久
磁石5の外周上に2列のコアを形成しており、この2列
のステータコア15,15 ′の内周部には、永久磁石5のN
極又はS極に対し一定の空隙14を介して対向配置されロ
ータ4の円周方向に列をなす多数の磁極歯21,22,23,24
が一体に曲げ形成されている。この磁極歯21〜24の配列
は、第8図,第9図に示すごとく、第1列(第6図では
左側の列)側の磁極歯21,22 、および第2列(第6図で
は右側の列)側の磁極歯23,24 のいずれにおいてもロー
タ4の円周方向において隣接する磁極歯が互いに等間隔
(2W)に配列されている。ここで、間隔2Wは隣接する磁
極歯の中心線間の間隔である。一方、ロータ4の永久磁
石5に磁化されるN極とS極の幅は、上記間隔2Wと同じ
大きさになっている。また、第1列と第2列の磁極歯
(21,22 ),(23,24 )は第8,9 図に図示してあるよう
にロータ円周方向の位置が相互に所定量すなわち上記間
隔2Wの大きさの1/2 だけずれて配列されている。そし
て、この実施例では、ステータコア15,15 ′の間に磁性
材料によって円板状に作られた補助ステータコア100 が
設けられている。この補助ステータコア100は第7図の
如く、永久磁石5の磁極と対向する内径部には突起101
が等間隔で永久磁石5の外周に磁化される極数の2倍の
数だけ設けてある。また、補助ステータコア100 には、
突起101 の外周側の位置に穴102 が設けられており、こ
の穴102 にはステータコア15及び15′に設けられた図示
しない突起が嵌入されて、ステータコア15,15 ′と補助
ステータコア100 との相対位置関係を決定するためのも
のである。なお上記補助ステータコア100 はステータコ
ア15と15′の間に設けなくても、永久磁石5の磁極と対
向する位置であれば、例えば一方のステータコア15にお
いて他方のステータコア15′と接しない側の端面部に設
けることも可能である。上記した実施例の構成によれ
ば、補助ステータコア100 は励磁コイル17,17 ′の磁化
の影響を受けないため、励磁コイル17,17 ′の通電時に
従来モータと同じ作動を行なう。一方、ロータ停止時の
無通電時においては、ステータコア15,15 ′の歯21,22,
23,24 は単なる鉄爪になり、また補助ステータコア100
も同様であり、永久磁石5の起磁力によってステータコ
ア15,15 ′と補助ステータコア100 によって磁気回路が
成立して、ロータ4にディテントトルクを生ずる。以下
このディテントトルクの発生形態について第7図〜第9
図を参照して具体的に述べる。ステータ15,15 ′の磁極
歯21,22,23,24 の数は第1列及び第2列において永久磁
石5の磁極数と同数設けられているので、永久磁石5の
1極に対してステータコア15,15 ′の磁極歯2ケが吸引
されるようになり、そして第8図のロータ停止位置では
第1列側の磁極歯21,22 にそれぞれN極とS極の両方が
誘起される。従って、これらの歯21,22 では磁束が打ち
消し合うので、実質上、ディテントトルクの発生に寄与
しない。また第9図は第8図より1ステップ分だけロー
タ4が図の右方向へ移動した状態を示しており、第9図
では第2列側の磁極歯23,24 にそれぞれN極とS極の両
方が誘起されるので、これらの歯23,24 はディテントト
ルクの発生に寄与しない。しかし、本実施例において
は、第8図のロータ位置では、第2列側の磁極歯23,24
と補助ステータコア100 の突起101 との組み合わせによ
り、また第9図のロータ位置では第1列側の磁極歯21,2
2 と補助ステータコア100 の突起101 との組み合せによ
りディテントトルクを効果的に向上できる。すなわち、
補助ステータコア100 の突起101 の数は永久磁石5の磁
極1ケ当り2ケ設けられているので、第7図に示すよう
に磁気回路を構成する。ここで、第7図において符号10
1 に付した(c),(d),(e)は第8図、第9図の
c,d,eに対応する。そして第8図、第9図のいずれの位
置でも突起101 にはS極又はN極のいずれか一方のみが
誘起され、各突起101 と磁石5の磁極との間に吸引力が
発生するので、ステータコア15,15 ′の第1列又は第2
列の磁極歯によるディテントトルクを効果的に強化でき
る。ここで、補助ステータコア100 に仮に突起101 を設
けないとすると、ロータ4がどの位置にあっても永久磁
石5と補助ステータコア100 との間に磁気回路が構成さ
れ、この両者の間に吸引力が発生することになる。一
方、ステータコア15,15′の第1列又は第2列の磁極歯
と、永久磁石5との間のディテントトルクは、磁石5の
磁極と第1列又は第2列の磁極歯とが対向するロータ所
定位置で発生するから、上記のようにロータ4のどの位
置でも磁気回路が形成されると、上記所定位置における
第1列又は第2列の磁極歯によるディテントトルクを効
果的に補強できない。それ故、補助ステータコア100 に
は突起101 を設ける必要がある。そして、その突起101
の位置、数の選択により、ディテントトルクを強化でき
るロータ停止位置を自由に設定できる。以上から、停止
時の無通電時におけるディテントトルクは、ステータコ
ア15,15′の第1列又は第2列の磁極歯と永久磁石5と
の関係から発生するトルクと補助ステータコア100 の突
起101 と永久磁石5との関係から発生するトルクの合成
であるため、ロータ4の停止位置は大きな保持力にて保
持されることになる。次に第10図に示す他の実施例につ
いて説明する。前記実施例においては、永久磁石5の磁
極と補助ステータコア100 との間に発生するトルクの部
位は、永久磁石5の外周部に形成していたが、この他の
実施例においては永久磁石5の側端面に上記トルク発生
部位を形成する構成としている。この為、第10図の如く
補助ステータコア100 は永久磁石5の側端面に対向する
位置に設けているが、これ以外は第6図図示の前記実施
例と同じでよい。なおこの場合、永久磁石5の側端面に
も外周同様に着磁しておけば更に効果は大となる。ま
た、上記両実施例はロータ4の回転を軸8の直線運動に
変換する直線作動型で説明したが、回転型のモータを、
ある一定の角度のみ回転作動させて停止させる場合にも
本発明の適用が可能である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PM (permanent magnet) type step having a large detent torque and capable of holding a rotor stop position accurately, uniformly and strongly. The present invention relates to a motor, and is suitable for use as, for example, a drive device to be controlled by various control devices for automobiles. 2. Description of the Related Art A conventionally known PM step motor has a structure as shown in FIG. 1 in order to convert a rotary motion of a rotor into a linear motion of a shaft by a screw or the like. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cup-shaped first housing, and reference numeral 2 denotes a disk-shaped second housing, both of which are integrally fixed by screws 3 to form an outer shell of the motor. Reference numeral 4 denotes a rotor, in which a cylindrical permanent magnet 5 is arranged in a circumferential direction of an outer peripheral portion thereof, and an internal thread 6 is formed in an inner peripheral portion thereof. Further, stopper surfaces 7a and 7 for limiting the axial movement of the shaft 8 are provided at both ends of the rotor 4. The female screw 6 has a male screw 9 provided on a shaft 8.
They are trying to interact. The shaft 8 is provided with two stopper pins 10 and 11 at intervals, and the stopper surfaces 7a and 7b at both ends of the rotor 4 are engaged with the stopper pins 10 and 11, respectively. The axially movable length of the shaft 8 is determined by the one stopper surface 7a of the rotor 4 and the stopper pin 10
From the position where the stopper pin locks to the position where the other stopper surface 7b of the rotor 4 and the stopper pin 11 of the shaft 8 lock. Bearings 12, 12 ′ are provided at both ends of the rotor 4.
The rotor 4 is rotatably held by the first housing 1 and the second housing 2 via 2 '. Axis 8
Are the sintered oil-impregnated bearings 13,1 fixed to each housing 1,2
It is rotatably held by 3 '. A starter core 1 serving as a stator pole is provided on the outer peripheral side of the rotor 4 with an air gap 14 therebetween.
5, 15 'are provided and fixed to the first housing 1. Inside the stator cores 15, 15 ', stator exciting coils 17, 17' insulated by bobbins 16 are wound. The two stator cores 15, 15 'are combined in a pair on the exciting coil 17 side and the exciting coil 17' side, respectively, and are arranged on the outer peripheral surface of the permanent magnet 5 of the rotor 4 in the first and second rows. A row of cores is formed, and magnetic pole teeth 21, 22 or 23, 24 shown in FIG. 5 to be described later are formed alternately on the inner peripheral portion of the stator cores 15, 15 '. The exciting coils 17, 17 'are provided with intermediate taps as shown in FIG. 2, are connected in four phases, and are connected to the collectors of transistors TR1 to TR4 of a driving circuit as shown in FIG. By turning on and off the energizing current of the exciting coils 17, 17 'in the order determined by TR1 to TR4, the rotor 4 rotates stepwise, and the rotor 4
The shaft 8 moves forward or backward through the engagement between the female screw 6 and the male screw 9 of the shaft 8. In the case of two-phase excitation, the excitation is performed at the timing shown in FIG.
The number of revolutions of the rotor 4 is determined by the time interval t of the timing. Also, the excitation of the excitation coils 17, 17 'and the rotor 4
In general, the rotation is always performed regardless of whether the motor is rotating or stopped. In this case, the holding torque (holding torque) of the rotor 4 at the time of stopping is strong, but the transistors TR1 to TR4 can withstand continuous energization. In addition, a transistor that is resistant to destruction due to self-heating is required, so that a large transistor needs to be used. Further, even when the motor is stopped, the exciting coils 17, 17 'are continuously energized, so that extra power is consumed. Therefore, the excitation coils 17, 17 'are excited only when the rotor 4 is rotating, and the rotor 4
The present inventor has tried to reduce the heat generation and the power consumption of the transistors TR1 to TR4 by adopting a method of stopping the excitation of all the exciting coils 17, 17 'when the operation is stopped. [0003] However, when such a stepping motor is employed in a valve driving device for controlling the amount of intake air to the engine of an automobile, for example, when the stepping motor stops, the engine is stopped. There is a problem that the rotor 4 rotates due to the vibration of the rotor. The present inventor examined the cause of this problem, and found that the excitation coil
When the excitation of 17,17 'is stopped, the stator cores 15,15'
Since the N and S poles disappear, and the stator cores 15 and 15 'simply become ferromagnetic substances, only the attractive force (dent torque) of the magnetic substance by the permanent magnet 5 of the rotor 4 is obtained. As shown in FIGS. (A) and (B), the stator core 1
The distance between the magnetic pole teeth 21 and 22 and the magnetic pole teeth 23 and 24 (the distance between the center lines of the magnetic pole teeth) is equal to 2 W, and the N pole magnetized by the permanent magnet 5 and the S pole It has been found that the width of the poles is uniform at 2 W, and as a result, the rotor holding force (detent torque) due to the attractive force of the permanent magnet 5 becomes a relatively small value. 5 (A) and 5 (B) schematically show the circumferential arrangement of the magnetic pole teeth 21, 22, 23 and 24 of the permanent magnet 5 and the stator cores 15 and 15 '. FIG. 5 (B) shows a state where the stop position of the rotor 4 has moved to the right in the figure by one step from FIG. 5 (A). Stator core
Rows (1st row) of the magnetic pole teeth 21 and 22 of 15,15 'and magnetic pole teeth 2
In each of the rows on the 3,24 side (second row), these teeth are arranged at equal intervals of 2W, and the width of the N pole and S pole of the permanent magnet 5 is also equal to 2W. In the rotor stop position shown in FIG. 7A, the magnetic pole teeth are provided on the first row side of the stator cores 15, 15 '.
Both the north and south poles are induced at 21, 21 respectively, and the magnetic flux cancels out at these teeth 21, 22. Therefore, the magnetic pole teeth 21 and 22 in the first row do not substantially contribute to the generation of the detent torque. Then, N induced in the magnetic pole teeth 23, 24 of the second row
Only the pole and the south pole contribute to the generation of detent torque. At the rotor stop position shown in FIG.
Since both the N pole and the S pole are induced in the magnetic pole teeth 23, 24 on the row side, there arises a problem that the magnetic pole teeth 23, 24 in the second row do not contribute to the generation of detent torque. in this way,
In the conventional structure, only one of the magnetic pole teeth of the first row or the second row functions effectively for generating the detent torque, so that the rotor holding force has a relatively small value. 4 rotates. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. In addition to a magnetic circuit formed between each pole tooth of a stator core by a magnetomotive force of a permanent magnet when a current is not supplied to an exciting coil, a new circuit is provided. A stepping motor capable of effectively improving a holding force (corresponding to a detent torque) with respect to a rotor having a permanent magnet by arranging an auxiliary projection for forming a magnetic circuit at a center position of the permanent magnet. The purpose is to provide. [0005] In order to achieve the above object, the present invention has a cylindrical permanent magnet (5) formed by alternately magnetizing N poles and S poles on an outer peripheral surface. Rotor (4), a housing (1, 2) rotatably holding the rotor (4) inside itself, and an inner peripheral wall of the housing (1, 2) and an outer periphery of the rotor (4). A large number of magnetic pole teeth (21, 22, 23) disposed between the rotor and the N pole or the S pole of the permanent magnet (5) on the outer peripheral surface of the rotor (4) and opposed to the N pole or the S pole via a constant gap (14). , 24) and the stator core (15, 1 ').
5 ′), and the magnetic pole teeth (21, 22, 23,
An excitation coil (17, 1 ') for driving the rotor (4) in a stepwise manner by magnetizing 24), and magnetic pole teeth (21, 22, 22) of the stator core (15, 15').
23, 24) are divided into two rows, a first row and a second row, around the permanent magnet (5) of the rotor (4), and are arranged in the circumferential direction so as to surround the rotor (4). The magnetic pole teeth (21, 22) constituting the first row of the stator cores (15, 15 ') and the magnetic pole teeth (23, 24) constituting the second row are arranged on the circumference of the rotor (4). The positions in the direction are arranged to be shifted from each other by a predetermined amount, and in the housing (1, 2), a plurality of cylindrical permanent magnets (5) are opposed only to an axial center portion thereof, A projection-like auxiliary projection (101) made of a magnetic material is provided, and receives the magnetic flux from the permanent magnet (5) when the excitation coil (17, 1 ') is not excited. In between, a magnetic circuit that generates detent torque is formed To adopt a surgical means. According to the above technical means, when the rotor is stopped, the magnetic force of the permanent magnet induces only one of the S-pole and the N-pole on each of the auxiliary projections 101, and the gap between each of the projections and the permanent magnet is generated. A magnetic circuit is formed on the substrate. At this time, each auxiliary projection 101 is arranged only at the axial center of the cylindrical permanent magnet having the highest magnetic flux density.
Therefore, a large detent torque can be exhibited even when the exciting coil is not excited. In the first row of stator cores and the second row of stator cores, if auxiliary projections are arranged near the stator cores whose surfaces are opposed to each other, the auxiliary projections can be arranged so as to face the center of the permanent magnet. . The present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a step motor specifically illustrating one embodiment of the present invention,
Reference numerals 5,15 'denote the exciting coil 17 side and the exciting coil 1 similarly to the conventional structure shown in FIGS. 1 and 5 (A) and (B).
The two pairs of stator cores 15 and 15 'are combined with each other at 7' to form two rows of cores on the outer periphery of the permanent magnet 5 of the rotor 4. N
A number of magnetic pole teeth 21, 22, 23, 24 arranged in a row in the circumferential direction of the rotor 4 and arranged in opposition to a pole or an S pole via a fixed gap 14.
Are formed integrally. The arrangement of the magnetic pole teeth 21 to 24 is, as shown in FIGS. 8 and 9, the magnetic pole teeth 21 and 22 on the first row (the left row in FIG. 6) and the second row (in FIG. In each of the magnetic pole teeth 23 and 24 on the right side (row), magnetic pole teeth adjacent in the circumferential direction of the rotor 4 are arranged at equal intervals (2W). Here, the interval 2W is the interval between the center lines of adjacent magnetic pole teeth. On the other hand, the width of the N pole and the S pole magnetized by the permanent magnet 5 of the rotor 4 is the same as the above-mentioned interval 2W. As shown in FIGS. 8 and 9, the magnetic pole teeth (21, 22) and (23, 24) of the first and second rows are positioned at a predetermined distance from each other in the circumferential direction of the rotor. They are offset by half the size of 2W. In this embodiment, a disk-shaped auxiliary stator core 100 made of a magnetic material is provided between the stator cores 15 and 15 '. As shown in FIG. 7, the auxiliary stator core 100 has a protrusion 101 at an inner diameter portion facing the magnetic pole of the permanent magnet 5.
Are provided at twice the number of poles magnetized on the outer periphery of the permanent magnet 5 at equal intervals. The auxiliary stator core 100 includes
A hole 102 is provided at a position on the outer peripheral side of the protrusion 101, and a protrusion (not shown) provided on the stator cores 15 and 15 'is fitted into the hole 102, so that the relative position between the stator cores 15, 15' and the auxiliary stator core 100 is increased. This is for determining the positional relationship. Even if the auxiliary stator core 100 is not provided between the stator cores 15 and 15 ', as long as the auxiliary stator core 100 is located at a position facing the magnetic poles of the permanent magnet 5, for example, the end face portion of one of the stator cores 15 which is not in contact with the other stator core 15' Can also be provided. According to the configuration of the above-described embodiment, since the auxiliary stator core 100 is not affected by the magnetization of the exciting coils 17, 17 ', the same operation as that of the conventional motor is performed when the exciting coils 17, 17' are energized. On the other hand, when the rotor is stopped and power is not supplied, the teeth 21 and 22 of the stator cores 15 and 15 ',
23 and 24 are simply iron claws, and the auxiliary stator core 100
Similarly, a magnetic circuit is established by the stator cores 15, 15 'and the auxiliary stator core 100 by the magnetomotive force of the permanent magnet 5, and a detent torque is generated in the rotor 4. Hereinafter, the generation form of the detent torque will be described with reference to FIGS.
This will be specifically described with reference to the drawings. The number of the magnetic pole teeth 21, 22, 23, 24 of the stators 15, 15 'is the same as the number of the magnetic poles of the permanent magnets 5 in the first and second rows. At this time, two north poles and two south poles are induced on the first row side pole teeth 21 and 22 at the rotor stop position shown in FIG. Therefore, since the magnetic fluxes cancel each other at the teeth 21 and 22, they do not substantially contribute to the generation of the detent torque. FIG. 9 shows a state in which the rotor 4 has moved to the right in the figure by one step from FIG. 8, and in FIG. , These teeth 23, 24 do not contribute to the generation of detent torque. However, in this embodiment, at the rotor position shown in FIG.
9 and the projections 101 of the auxiliary stator core 100, and at the rotor position shown in FIG.
The detent torque can be effectively improved by the combination of 2 and the projection 101 of the auxiliary stator core 100. That is,
Since the number of protrusions 101 of the auxiliary stator core 100 is two for each magnetic pole of the permanent magnet 5, a magnetic circuit is formed as shown in FIG. Here, in FIG.
(C), (d) and (e) attached to FIG. 1 are shown in FIG. 8 and FIG.
Corresponds to c, d, e. 8 or 9, only one of the S pole and the N pole is induced in the projection 101, and an attractive force is generated between each projection 101 and the magnetic pole of the magnet 5. First row or second row of stator cores 15, 15 '
The detent torque by the magnetic pole teeth of the row can be effectively enhanced. Here, assuming that the projection 101 is not provided on the auxiliary stator core 100, a magnetic circuit is formed between the permanent magnet 5 and the auxiliary stator core 100 regardless of the position of the rotor 4, and an attractive force is generated between the two. Will happen. On the other hand, the detent torque between the magnetic pole teeth of the first or second row of the stator cores 15 and 15 'and the permanent magnet 5 is such that the magnetic pole of the magnet 5 faces the magnetic pole teeth of the first or second row. Since the magnetic flux is generated at a predetermined position of the rotor, if the magnetic circuit is formed at any position of the rotor 4 as described above, the detent torque by the magnetic pole teeth of the first or second row at the predetermined position cannot be effectively reinforced. Therefore, it is necessary to provide the projection 101 on the auxiliary stator core 100. And the projection 101
By selecting the position and number, the rotor stop position at which the detent torque can be enhanced can be set freely. From the above, the detent torque at the time of non-energization at the time of stoppage is determined by the torque generated from the relationship between the permanent magnet 5 and the magnetic pole teeth of the first or second row of the stator cores 15 and 15 'and the protrusion 101 of the auxiliary stator core 100 and the permanent magnet. The stop position of the rotor 4 is held by a large holding force because the torque is generated from the relationship with the magnet 5. Next, another embodiment shown in FIG. 10 will be described. In the above-described embodiment, the portion of the torque generated between the magnetic pole of the permanent magnet 5 and the auxiliary stator core 100 is formed on the outer peripheral portion of the permanent magnet 5. The torque generating portion is formed on the side end surface. For this reason, the auxiliary stator core 100 is provided at a position facing the side end surface of the permanent magnet 5 as shown in FIG. In this case, if the side end surface of the permanent magnet 5 is magnetized similarly to the outer periphery, the effect is further enhanced. Further, in both of the above embodiments, the linear operation type in which the rotation of the rotor 4 is converted into the linear movement of the shaft 8 has been described.
The present invention can also be applied to a case where the rotation is stopped only at a certain angle.

【図面の簡単な説明】 【図1】従来のステップモータの一例を示す縦断面図で
ある。 【図2】第1図図示モータの励磁回路の模式結線図であ
る。 【図3】第1図図示モータの励磁回路の模式結線図であ
る。 【図4】前記モータの励磁コイルの付勢モードを示すタ
イムチャート 【図5】(A),(B)は前記従来モータの磁極歯の配
列を示す模式図である。 【図6】本発明になるステップモータの一実施例の構成
を示す縦断面図である。 【図7】第7図は第6図図示の本発明モータにおける補
助ステータコアの平面図である。 【図8】本発明モータにおける磁極歯及び補助ステータ
コアの突起配列を示す模式図である。 【図9】本発明モータにおける磁極歯及び補助ステータ
コアの突起配列を示す模式図である。 【図10】本発明になるステップモータの他の実施例の
構成を示す縦断面図である。 【符号の説明】 1,2 ハウジング 1,2 ハウジング 4 ロータ 5 永久磁石 14 磁コイル 15,15’ ステータコア 17,17’ 励磁コイル 21,22,23,24 ステータコアの磁極歯 100 補助ステータコア、 101 特許
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional step motor. FIG. 2 is a schematic connection diagram of an excitation circuit of the motor shown in FIG. 1; FIG. 3 is a schematic connection diagram of an excitation circuit of the motor shown in FIG. 1; FIG. 4 is a time chart showing an energizing mode of an exciting coil of the motor. FIGS. 5A and 5B are schematic views showing an arrangement of magnetic pole teeth of the conventional motor. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an embodiment of a step motor according to the present invention. FIG. 7 is a plan view of an auxiliary stator core in the motor of the present invention shown in FIG. 6; FIG. 8 is a schematic view showing a magnetic pole tooth and a projection arrangement of an auxiliary stator core in the motor of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram showing a projection arrangement of magnetic pole teeth and auxiliary stator cores in the motor of the present invention. FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the configuration of another embodiment of the step motor according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Housing 1, 2 Housing 4 Rotor 5 Permanent magnet 14 Magnetic coil 15, 15 'Stator core 17, 17' Exciting coil 21, 22, 23, 24 Magnetic pole teeth of stator core 100 Auxiliary stator core, 101 patent

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 (1)外周面にN極とS極とが交互に着磁されて成る筒
状の永久磁石(5)を持ったロータ(4)と、 このロータ(4)を自身の内部に回転自在に保持するハ
ウジング(1,2)と、 このハウジング(1,2)の内周壁と前記ロータ(4)
の外周との間に設けられ、前記ロータ(4)の外周面の
永久磁石(5)のN極又はS極に対し一定の空隙(1
4)を介して対抗配置された多数の磁極歯(21,2
2,23,24)を持つステータコア(15,15’)
と、 このステータコア(15,15’)内に巻装され、前記
磁極歯(21,22,23,24)を磁化させて前記ロ
ータ(4)をステップ状に駆動する励磁コイル(17,
1’)とを備え、 かつ、前記ステータコア(15,15’)の磁極歯(2
1,22,23,24)は前記ロータ(4)の永久磁石
(5)の外周囲に第1列と第2列との2列に分かれて前
記ロータ(4)を取り巻くように円周方向に配置されて
おり、 前記ステータコア(15,15’)の第1列を構成する
前記磁極歯(21,22)と第2列を構成する前記磁極
歯(23,24)は、前記ロータ(4)の円周方向の位
置が相互に所定量ずれて配列されており、 更に前記ハウジング(1,2)内に、前記筒状の永久磁
石(5)における軸方向中心部にのみ複数個対向するよ
うにして、磁性材料からなる突起状の補助突起(10
1)が配設されて、 前記励磁コイル(17,1’)の非励磁時において、当
該永久磁石(5)からの磁束を受ける前記補助突起(1
01)の間には、ディテントトルクを発生する磁気回路
が形成されることを特徴とするステップモータ。
(1) A rotor (4) having a cylindrical permanent magnet (5) formed by alternately magnetizing N poles and S poles on the outer peripheral surface; ) Is rotatably held therein, and an inner peripheral wall of the housing (1, 2) and the rotor (4).
Between the N pole and the S pole of the permanent magnet (5) on the outer peripheral surface of the rotor (4).
4), a large number of magnetic pole teeth (21, 2)
2,23,24) with stator core (15,15 ')
An exciting coil (17,20) wound around the stator core (15,15 ') and magnetizing the magnetic pole teeth (21,22,23,24) to drive the rotor (4) stepwise.
1 ′), and the magnetic pole teeth (2) of the stator core (15, 15 ′).
1, 2, 23, 24) are divided into two rows, a first row and a second row, around the permanent magnet (5) of the rotor (4) so as to surround the rotor (4) in the circumferential direction. The magnetic pole teeth (21, 22) forming a first row of the stator core (15, 15 ′) and the magnetic pole teeth (23, 24) forming a second row of the stator core (15, 15 ′) are arranged in the rotor (4). ) Are arranged so as to be shifted from each other by a predetermined amount in the circumferential direction. Further, in the housing (1, 2), a plurality of the permanent magnets (5) are opposed only to the axial center portion of the cylindrical permanent magnet (5). In this manner, the projection-like auxiliary projections (10
The auxiliary projection (1) that receives a magnetic flux from the permanent magnet (5) when the excitation coil (17, 1 ′) is not excited.
A step motor wherein a magnetic circuit for generating a detent torque is formed between the step motors.
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