JP3187632U - ハイブリッド型ステッピングモータ用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータを軽量化し、イナーシャを小さくして、使用可能な帯域を広くできるハイブリッド型ステッピングモータ用ロータを提供する。
【解決手段】ハイブリッド型ステッピングモータのロータ１Ａは、第１及び第２ロータコア２，３と、第１スリーブ４と、第２スリーブ５と、シャフト６とで構成されている。第１スリーブ４は、シャフト６を通す係合穴１０が設けられ、この係合穴１０から径方向に延びるスポーク部材１１が設けられている。第１スリーブ４をスポーク状に形成することで、不要な部分をそぎ落とすことができ、重量を軽減することができる。シャフトは、磁性材料で形成されているために、充分な強度が得られ、細く形成することができ、重量を軽減することができる。これらにより、ロータ１Ａ全体が軽量化され、イナーシャを小さくし、低い応答周波数での反応を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、ハイブリッド型ステッピングモータ用ロータに関する。

従来、ハイブリッド型（ＨＢ型）ステッピングモータの構造は、軸方向に配置された１組のロータヨークの間にアキシャル方向に着磁されたマグネットを挟んで、ステータを介して磁気回路を形成する構造をしていた。

しかしながら、上述したようなＨＢ型ステッピングモータの構造では、１組のロータヨークが薄い電磁鋼板を積層して形成されており、マグネットと合わせると、モータに占める１組のロータヨークの質量の割合が高い。また、ロータヨークは、歯型状で形成されており、薄い電磁鋼板の積層構造では、寸法精度が出しづらいという問題がある。

そこで、このような欠点を解消するために、例えば、特許文献１には、極歯を成型マグネットにより形成し、磁性材料のロータボスと嵌合し、ロータボスの体積を減らすことにより、ロータのイナーシャ（慣性モーメント）を大幅に削減することができるステッピングモータ用ロータが開示されている。

特開平６−１６９５５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、シャフトがロータボスに直接嵌挿されているので、シャフトを磁性材料で形成すると、シャフトを通して磁気漏洩が発生するため、シャフトは、非磁性金属を使用する必要がある。そのため、磁性金属を使用するよりも、硬度が得られず、太い材料を使用することになり、シャフトの質量が重くなるという問題がある。

本考案は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ロータを軽量化し、イナーシャを小さくして、使用可能な帯域を広くできるハイブリッド型ステッピングモータ用ロータを提供することを目的とする。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の態様を例示するものであり、本発明の多様な構成要素の理解を容易にするために、項分けして説明するものである。以下の各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明を実施する最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、または、さらに他の構成要素を付加した態様についても、本発明の一態様になり得るものである。

（１）シャフトと、
前記シャフトが嵌合する係合穴と、前記係合穴から径方向に延びるスポーク部材とを備えた第１スリーブと、
前記第１スリーブの外周に装着された第２スリーブと、
前記第２スリーブの外径と同一の内周を有し、かつ、外周に極歯を形成したマグネットから成る一対のロータコアと、を備えたハイブリッド型ステッピングモータのロータであって、
前記一対のロータコアは、軸方向に一定の間隔をあけて配置され、かつ、前記一対のロータコアの前記極歯が周方向に所定ピッチのずれを有して前記第２スリーブに嵌合しているロータ（請求項１）。

本項に係るロータでは、第１スリーブが径方向に延びるスポーク部材を設けることで、必要な強度を確保しつつ、不要な部分をそぎ落とすことができるため、第１スリーブを軽量化することができ、ロータ全体の軽量化が可能になる。これにより、ロータのイナーシャ（慣性モーメント）を小さくし、低い応答周波数での反応が向上する。

（２）上記（１）項において、前記シャフトは、磁性材料で形成され、
前記第１スリーブは、非磁性材料で形成され、
前記第２スリーブは、磁性材料で形成されているロータ（請求項２）。

本項に係るロータでは、シャフトを磁性材料で形成することで、非磁性材料に比べて強度の確保が容易となり、細く形成することができ、シャフトの軽量化につながる。更に、第１スリーブを非磁性材料で形成することで、モータの磁気漏洩を防ぐことができる。

（３）上記（１），（２）項において、前記一対のロータコアの一方は、外周部がＮ磁極に着磁され、内周部がＳ磁極に着磁され、一方、前記一対のロータコアの他方は、外周部がＳ磁極に着磁され、内周部がＮ磁極に着磁されているロータ（請求項３）。

（４）上記（１）から（３）項において、前記一対のロータコアの内周部には、各々バックヨークが設けられている。（請求項４）。

本項に係るロータでは、バックヨークを設けることで、一対のロータコアを成型する際、バックヨークにより寸法精度を確保し、マグネットの寸法精度がよりよくなる。

本考案は、以上のように構成したことにより、ロータを軽量化し、イナーシャを小さくして、使用可能な帯域を広くできる。

本考案の第１実施形態に係るハイブリッド型ステッピングモータ用ロータの斜視図である。 図１に示すハイブリッド型ステッピングモータ用ロータの軸方向の断面図である。 本考案の第２実施形態に係るハイブリッド型ステッピングモータ用ロータの斜視図である。 図２に示すハイブリッド型ステッピングモータ用ロータの軸方向の断面図である。

以下、本考案の第１実施形態に係るハイブリッド型ステッピングモータ用ロータの構成を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本考案のハイブリッド型（ＨＢ型）ステッピングモータのロータ１Ａは、一対のロータコアである第１及び第２ロータコア２，３と、第１スリーブ４と、第２スリーブ５と、シャフト６とで構成されている。

第１及び第２ロータコア２，３は、内周部が略円筒状であり、外周部に複数の極歯７，８が形成されている。また、第１及び第２ロータコア２，３は、マグネットで形成され、圧縮加工や射出成型により形成される。第１及び第２ロータコア２，３は、一定の間隔をあけて隙間９を形成するように第２スリーブ５に装着されている。第１ロータコア２の複数の極歯７と第２ロータコア３の複数の極歯８とは、第２スリーブ５に装着した際、各々周方向に所定ピッチでずれるように配置される。図示の例では、第１ロータコア２の外周部は、Ｎ磁極に着磁され、第１ロータコア２の内周部は、Ｓ磁極に着磁され、一方、第２ロータコア３の外周部は、Ｓ磁極に着磁され、第２ロータコア３の内周部は、Ｎ磁極に着磁されている。なお、第１及び第２ロータコア２，３のＮ及びＳ磁極は、適宜逆の関係で構成されていても良い。また、第１ロータコア２と第２ロータコア３との間の隙間９は、組付けの際に治具を用いて隙間を形成してもよい。

第１スリーブ４は、非磁性材料から形成され、第２スリーブ５の内周部に嵌合されている。第１スリーブ４の中央には、シャフト６を通す係合穴１０が形成され、この係合穴１０にシャフト６を嵌合している。また、第１スリーブ４は、係合穴１０から径方向（放射方向）に延びる複数のスポーク部材１１が設けられている。このように第１スリーブ４をスポーク状に形成することで、必要な強度を確保しつつ、不要な部分がそぎ落とされ、複数の空洞部１２が形成されることにより、第１スリーブ４の重量を軽減することができる。更に、第１スリーブ４を非磁性材料で形成することで、モータの磁気がシャフト６に漏洩することが無くなる。

第２スリーブ５は、円環形状であり、磁性材料から形成されている。第２スリーブ５の外周部は、第１及び第２ロータコア２，３と嵌合し、第２スリーブ５の内周部は、第１スリーブ４に装着され、固定されている。第２スリーブ５の内径は、適当な肉厚を有すればよいため、シャフト６の太さによって内径の大きさを適宜変更することができる。第２スリーブ５の外径は、第１及び第２ロータコア２，３の内径と同径である（嵌合に適した嵌め合い寸法に設定されている）。第２スリーブ５は、第１及び第２ロータコア２，３と嵌合することで、第２スリーブ５とステータ（図示せず）との間で磁束の通路が形成され、磁気回路構造が成立する。

シャフト６は、円柱状であり、磁性材料で形成されている。このシャフト６は、第１スリーブ４の係合穴１０に回転可能に嵌合し、シャフト６の両端が係合穴１０から突出している。このシャフト６は、磁性材料で形成されているため、非磁性材料に比べて強度の確保が容易となり、細く形成することができる。これにより、シャフト６の重量を軽減することができる。

第１実施形態に係るＨＢ型ステッピングモータのロータ１Ａによると、第１スリーブ４をスポーク状で形成することにより、必要な強度を確保しつつ、不要な部分を削ぐことができるので第１スリーブ４の重量を軽減することができ、更に、シャフト６を磁性材料で形成することで、十分な強度が得られ、シャフト６を細く形成することができ、重量を軽減することができる。これにより、ロータ１Ａ全体の重量を軽量化することができ、ロータ１Ａのイナーシャ（慣性モーメント）を小さくすることができ、低い応答周波数での反応を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図３及ぶ図４に示すように、第２実施形態に係るロータ１Ｂでは、第１及び第２ロータコア２，３と第２スリーブ４との間にバックヨーク１５が設けられ、更に、第１ロータコア２と第２ロータコア３との間にスペーサ１６が設けられている。

バックヨーク１５は、円環状であり、磁性材料で形成されている。バックヨーク１５の内周部には、第２スリーブ５が嵌合され、バックヨーク１５の外周部には、第１及び第２ロータコア２，３が設けられている。

スペーサ１６は、リング状であり、第２スリーブ５の外周部に装着されている。また、スペーサ１５の外径は、第１及び第２ロータコア２，３の外径より小さい。

第２実施形態に係るロータ１Ｂによると、上記第１実施形態と同様の作用効果に加え、バックヨーク１５を用いることで、第１及び第２ロータコア２，３を成型した際、バックヨーク１５により寸法精度を確保し、マグネット、すなわち、第１及び第２ロータコア２，３の寸法精度をよりよくすることができる。

なお、第２実施形態では、バックヨーク１５の外周部に設けられた第１及び第２ロータコア２，３は、バックヨーク１５と一体に射出成型してもよく、又は、第１及び第２ロータコア２，３を射出成型した後、バックヨーク１５に取付けてもよい。

１Ａ，１Ｂ…ロータ、２…第１ロータコア、３…第２ロータ、４…第１スリーブ、５…第２スリーブ、６…シャフト、７…極歯、８…極歯、１１…スポーク部材

（考案の態様）
以下の考案の態様は、本考案の態様を例示するものであり、本考案の多様な構成要素の理解を容易にするために、項分けして説明するものである。以下の各項は、本考案の技術的範囲を限定するものではなく、本考案を実施する最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、または、さらに他の構成要素を付加した態様についても、本考案の一態様になり得るものである。

次に、本考案の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

Claims (4)

1. シャフトと、
   前記シャフトが嵌合する係合穴と、前記係合穴から径方向に延びるスポーク部材とを備えた第１スリーブと、
   前記第１スリーブの外周に装着された第２スリーブと、
   前記第２スリーブの外径と同一の内周を有し、かつ、外周に極歯を形成したマグネットから成る一対のロータコアと、を備えたハイブリッド型ステッピングモータのロータであって、
   前記一対のロータコアは、軸方向に一定の間隔をあけて配置され、かつ、前記一対のロータコアの前記極歯が周方向に所定ピッチのずれを有して前記第２スリーブに嵌合していることを特徴とするロータ。
2. 前記シャフトは、磁性材料で形成され、
   前記第１スリーブは、非磁性材料で形成され、
   前記第２スリーブは、磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 前記一対のロータコアの一方は、外周部がＮ磁極に着磁され、内周部がＳ磁極に着磁され、一方、前記一対のロータコアの他方は、外周部がＳ磁極に着磁され、内周部がＮ磁極に着磁されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記一対のロータコアの内周部には、各々バックヨークが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータ。

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