JP3138640B2

JP3138640B2 - ハイブリッド型ステップモータを用いたコンベア用モータロール

Info

Publication number: JP3138640B2
Application number: JP08167936A
Authority: JP
Inventors: 恒雄杉浦; 克之川上; 晃弘久保田
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2001-02-26
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: JPH1014201A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テップモータを用いたコンベア用モータロールに関し、
特に、コイルの巻回及び装着を容易化し、コイル実装密
度を向上させて高効率で安価な構成を得ると共に、減速
ギヤを用いることなくダイレクトドライブを可能とする
ための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のハイブリ
ッド型ステップモータとしては、図１０で示されるよう
に、ケーシング４の両端に設けられた１対の軸受２，３
には回転軸１が回転自在に設けられている。このステー
タケース４の内面４ａには全体形状が輪状をなしステー
タコイル５を有するステータヨーク６が設けられ、この
ステータヨーク６の内面には複数のステータ歯７が円周
状に所定間隔で形成されている。前記各軸受２，３間に
はマグネット板８を介して互いに軸方向に並設した輪状
の第１、第２ロータヨーク９，１０が一体状に設けられ
ており、この各ロータヨーク９，１０の周面には複数の
ロータ歯９ａ，１０ａが形成されていると共に、各ロー
タヨーク９，１０は互いに異なる極性にて構成されてい
る。従って、ステータコイル５に図示しない駆動回路を
介して駆動パルスを供給することによりロータヨーク
９，１０のステップ回転を得ることができる。また、モ
ータを内蔵したコンベア用モータロールとしては、図１
１で示す構成が採用されており、コンベアロール２００
には、このコンベアロール２００内に設けられたアウタ
ロータ型のモータ２０１のロータ２０２が衝撃吸収装置
２０３及び遊星ギヤからなる減速ギヤ２０４を介して接
続されている。従って、このモータ２０１のロータ２０
２の回転力は、衝撃吸収装置２０３及び減速ギヤ２０４
を介してコンベアロール２００に伝達されるように構成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド型
ステップモータ及びコンベア用モータロールは、以上の
ように構成されていたため、次のような課題が存在して
いた。すなわち、前述のようなマグネット板を各ロータ
ヨークで挟持した構成のハイブリッド構造のステップモ
ータの場合、ステータヨークの各歯に巻回されたステー
タコイルがケーシングの内側に位置しているため、各歯
に対するコイル巻が難しく、また、コイル巻きの密度を
向上させることが困難であった。また、トルク／電流特
性も十分ではなかった。また、前述のコンベア用モータ
ロールの場合、衝撃吸収装置及び減速ギヤ等を用いてコ
ンベアロールを駆動していたため、構成が複雑となると
共に、電源オフ時におけるフリーランを行うことが不可
能であった。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で安価とす
ると共に、減速ギヤを用いることなくダイレクトドライ
ブを可能とするハイブリッド型ステップモータを用いた
コンベア用モータロールを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるハイブリッ
ド型ステップモータを用いたコンベア用モータロール
は、固定軸にマグネット板を介して軸方向にステータヨ
ークを設けると共に、この固定軸に設けた軸受にコンベ
アロールを有するロータケースを回転自在に設け、この
ステータヨークの外周に励磁用のコイルを巻装するた
め、コイルが巻きやすいと共に、コイルの実装密度が向
上し、従来よりも大幅なトルクアップが達成できる。さ
らに、このトルクアップにより、減速機や衝撃吸収機構
を用いることなくコンベアロールをダイレクトドライブ
することができると共に、任意の多相駆動による任意の
制御を可能とする構成である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるハ
イブリッド型ステップモータを用いたコンベア用モータ
ロールの好適な実施の形態について詳細に説明する。な
お、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説
明する。

【０００７】図１において、前記固定軸１の固定軸保持
体１Ａの固定軸ヨーク１Ｂ上には筒状をなす各マグネッ
ト筒体８Ｅを介して軸方向に並設した輪状の第１、第
２、第３ステータヨーク９，１０，１１が設けられてお
り、このマグネット筒体８Ｅを径方向において挟んだ状
態で一体状に構成されており、各ステータヨーク９，１
０，１１の軸方向における中央位置でかつ外周位置には
第１、第２、第３コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗが
各々形成されている。前記各ステータヨーク９〜１１に
よりステータヨーク体１００を構成し、このステータヨ
ーク体１００の両端には前記マグネット筒体８の両側に
設けた補助マグネット筒体１０１，１０２を介して第
１、第２補助磁性筒体１０３，１０４が固定軸１と一体
に固定されている。前記各コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，
２０ｗにはボビン状に巻回されたＵ相の第１コイル２２
及びＶ相の第２コイル２３及びＷ相の第３コイル２４が
設けられている（なお、この各コイル２２，２３，２４
は巻線機により外周側から予め自動巻線されている）。
前記第１ステータヨーク９の外周にはこの第１コイル２
２を挟持するように第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成さ
れ、前記第２ステータヨーク１０の外周にはこの第２コ
イル２３を挟持するように第１、第２Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が
形成され、第３ステータヨーク１１の外周にはこの第３
コイル２４を挟持するように第３、第４Ｎ極Ｎ３、Ｎ４
が形成され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４
は前記ロータ歯７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ
２、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４の外周には前記ロータ歯７
のピッチと同一ピッチの複数のステータ歯９ａ，１０
ａ，１１ａが形成されている。前記各極Ｎ１とＮ２は、
図６の動作図にも示すように、１／２ピッチ（１π）、
Ｓ１とＳ２及びＮ３とＮ４も１／２ピッチ（１π）ずれ
た状態で各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形成さ
れ、Ｎ極Ｎ１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２及びＮ３、Ｎ４の
各ステータ歯９ａと１０ａ，１１ａは１／６ピッチ（π
／３）（１／２ｎピッチ、ｎ；相数）ずれる関係に形成
されている。なお、各補助磁性板１０３，１０４は磁束
通路を形成するのみのものである。

【０００８】次に、動作について述べる。図２はマグネ
ット筒体８Ｅ及び補助マグネット筒体１０１，１０２が
形成する磁束の流れを示すと共に各補助磁性板１０３，
１０４によって磁束の流れが等分される事を示す。も
し、ここで補助マグネット筒体１０１，１０２及び補助
磁性筒体１０３，１０４が無い場合、２つのマグネット
筒体８Ｅが作る磁束は中央のＶ相のステータヨーク１０
に集まり、その両側にＵ相、Ｗ相より強く（２倍）なり
各相の強さが不均一となり、その結果、モータとして成
立たなくなることから補助マグネット筒体１０１，１０
２及び補助磁性筒体１０３，１０４の機能は重要で、こ
れにより磁路が追加して形成されかつ各相における磁束
の均一性が得られる。図３はＵ，Ｖ，Ｗ相の各コイル２
２，２３，２４が作る磁束を示し、この磁束の流れの向
きは各コイル２２，２３，２４に流れる電流の向きによ
る。図４は各コイル２２，２３，２４に具体的に通電す
る状態を示しており、（Ａ）は駆動電流Ｉの強さを変え
ずにオンオフした場合のステップ駆動を示している。
（Ｂ）は徐々に電流Ｉの強さを変えて周知のマイクロス
テップ駆動又はサイン波駆動とした場合を示している。
いずれも１サイクル分を６ケの状態に分けて（状態１か
ら状態６）次の図５との関係を表している。次に、図５
は図４における（Ａ）のステップ駆動又は（Ｂ）のマイ
クロステッブ又はサイン波駆動した場合の前述の各ステ
ップ駆動状態１〜状態６における電流とマグネット筒体
８Ｅと補助マグネット筒体１０１，１０２が作る周知の
磁束の合成状態を示す。

【０００９】また、この場合も、本発明による各補助磁
性筒体１０３，１０４及び補助マグネット筒体１０１，
１０２が全体の磁束の合成分布に有効かつ規則的に働い
ていることを示している。次に、図６は前述の図５に対
応して各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａとロータ歯７
との重なり具合を示し、前述の各状態１から状態６にお
いて規則的にその場所が移動していく変化状態を示して
おり、ロータ歯７が順に回動していく様子を示してい
る。この様に３相モータはステータヨーク体１００の両
側に設けた補助磁性筒体１０３，１０４及び補助マグネ
ット筒体１０１，１０２によって初めてモータとしての
機能が達成されるものである。次に、図７は前述の図１
で示す構成を２相構成に適用した場合を示す。ステータ
ヨーク９，１０におけるＡ１とＡ２、及びＢ１とＢ２は
それぞれ１／２ピッチ歯ずれており、ステータヨーク
９，１０であるＡ相とＢ相は１／２ｎ，ｎ；２相すなわ
ち１／４ピッチずれている。２相の場合は必ずしも補助
マグネット筒体１０１，１０２及び補助磁性筒体１０
３，１０４が無くてもモータとしては成り立つ。しかし
本発明の図７に示すようにこれらを用いた方がステータ
ヨーク９及び１０が補助マグネット筒体１０１，１０２
により、両側から均等に強く励磁され、より強い出力ト
ルクが得られると共に、トルク発生ムラも抑えられる。

【００１０】図８は５相として適用した場合を示し、同
一のＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相の極Ｕ１とＵ２、Ｖ１とＶ
２、Ｗ１とＷ２、Ｘ１とＸ２、Ｙ１とＹ２は１／２ピッ
チづつずれており各相間（ｎ＝５）１／２ｎ＝１／１０
ピッチずれている。このように図１から上記図８迄の構
成で示す通り奇数相、偶数相モータにかかわらず、２
相、３相から任意のｎ相迄実現することができる。図９
は図７の２相構成モータを２ケ直列に接続しカスケード
結合（Ｍ１とＭ２）した状態を示している。すなわち、
図９のＭ１とＭ２は図７のステータヨーク体１００を２
個用いて各ステータヨーク体１００間にマグネット筒体
８を設け、他の補助マグネット筒体１０１，１０２、補
助磁性筒体１０３，１０４は図７と同様に両端に設けて
いる。従って、このステータヨーク体１００を複数であ
るＮ個設けることにより任意の数のＮ個のステータヨー
ク体１００を有する形式のカスケード結合したアウタロ
ータ型及びインナロータ型（図示せず）のハイブリッド
ステップモータを得ることができる。この場合も単にＭ
１部とＭ２部を２ケ独立に同軸上に構成した場合とは異
なりＭ１とＭ２間に磁路が構成され、補助マグネット筒
体１０１，１０２と補助磁性筒体１０３，１０４が図１
の構成と同様に効果的に作用している。また、図７の２
相に関して図９を示したが、同様に図１、図８にも適用
できる事は明白である。一般に、ｎ相モータ部をＮ個カ
スケード結合し、より大きな必要トルクを得ることがで
きる。

【００１１】なお、前述の実施の形態において、ロータ
ヨーク又はステータヨークの一部又は全部を周知の積層
型ではなく、ムクの非積層構成とした場合は、軸方向の
磁気抵抗を小さくし、通電時のディテントトルクを小さ
くし、通電時のトルク／電流特性を向上させることがで
きる。また、各ロータ歯間又はステータ歯間の一部又は
全てに磁石を設けることにより、ロータとステータ間の
磁束の漏れをなくし、トルクアップを計ることができ
る。

【００１２】

【発明の効果】本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータを用いたコンベア用モータロールは、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、ステータヨークの外周にコイルを設ける
ことができるため、巻線作業が極めて容易で、この種の
ハイブリッド型のアウタロータ型ステップモータのコス
トを大幅に引下げることができる。また、コイル密度を
向上させ、トルクアップによりコンベアロールをダイレ
クト駆動できる。さらに、モータの両端に磁束通路とし
ての補助マグネット筒体を設けているためマグネット筒
体の両側に磁極を形成することができ、大きいトルクを
容易に得ることができ、必要に応じてｎ相のステップモ
ータを用いたダイレクトドライブ型のコンベア用モータ
ロールが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンベア用モータロールを示す半
断面図である。

【図２】図１の各マグネット板が作る磁束の流れを示す
説明図である。

【図３】図１のコイルが作る磁束の流れ示す説明図であ
る。

【図４】図１のステップモータの駆動を示す説明図であ
る。

【図５】図１のステップモータのステップ駆動を示す状
態図である。

【図６】図１のステップモータのステップ駆動を示す状
態図である。

【図７】図１の２相型を示す半断面図である。

【図８】図１の５相型を示す半断面図である。

【図９】図７の２相型を２個直列接続した半断面図であ
る。

【図１０】従来のステップモータを示す断面図である。

【図１１】従来のコンベア用モータロールを示す断面図
である。

【符号の説明】

１固定軸２，３軸受４ロータケース６輪状ロータヨーク７ロータ歯８Ｅマグネット筒体９，１０，１１ステータヨーク９ａ，１０ａ，１１ａステータ歯２０ｕ，２０ｖ，２０ｗコイル受溝２２，２３，２４コイル１００ステータヨーク体１０１，１０２補助マグネット筒体１０３，１０４補助磁性筒体２００コンベアロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−70958（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−70313（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−108683（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−34774（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 37/06 H02K 37/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固定軸(1)に互いに離間して設けられた
１対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在
に設けられたロータケース(4)と、前記ロータケース(4)
に設けられ複数のロータ歯(7)を有する輪状ロータヨー
ク(6)と、前記固定軸(1)にマグネツト筒体(8E)を介して
軸方向に並設されたｎ個のステータヨーク(9,10,11)か
らなるステータヨーク体(100)と、前記各ステータヨー
ク(9,10,11)の外周に形成された複数のステータ歯(9a,1
0a,11a)と、前記各ステータヨーク(9,10,11)の軸方向に
おける中央位置でかつ外周位置に形成されたｎ個のコイ
ル受溝(20u,20v,20w)と、前記各コイル受溝(20u,20v,20
w)に設けられたｎ個のコイル(22,23,24)と、前記ステー
タヨーク体(100)の両端に補助マグネット筒体(101,102)
を介して前記固定軸(1)に設けられた１対の補助磁性筒
体(103,104)と、を備え、前記各ステータヨーク(9,10,1
1)は互いに異なる極性を交互に構成すると共に、前記補
助マグネット筒体(101,102)からの磁束が前記補助磁性
筒体(103,104)を通るようにしたアウタロータ型よりな
ると共に、前記ロータケース(4)にはコンベアロール(20
0)が設けられていることを特徴とするハイブリッド型ス
テップモータを用いたコンベア用モータロール。
【請求項２】前記ステータヨーク(9,10,11)は３個よ
りなり、三相駆動されるように構成したことを特徴とす
る請求項１記載のハイブリッド型ステップモータを用い
たコンベア用モータロール。
【請求項３】前記ステータヨーク(9,10)は２個よりな
り、二相駆動されるように構成したことを特徴とする請
求項１記載のハイブリッド型ステップモータを用いたコ
ンベア用モータロール。