JP3414780B2 - ステッピングモータ - Google Patents
ステッピングモータInfo
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- Japan
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- rotor
- stator
- stepping motor
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＯＡ機器用アクチュエ
ータに係り、特に高精度普及型アクチュエータとしての
使用に好適なステッピングモータに関するものである。
ータに係り、特に高精度普及型アクチュエータとしての
使用に好適なステッピングモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＯＡ機器用のアクチュエータは、使用さ
れる地域、国の商用周波数の相違、または、ＯＡ機器自
体の効率アップの需要に対応するためなど種々の理由に
より、交流駆動（ＡＣ駆動と記す）から直流駆動（ＤＣ
駆動と記す）に移行しつつある状況にある。またＤＣ駆
動のアクチュエータとしてはブラシ付きＤＣモータ、ブ
ラシレスＤＣモータ、ステッピングモータ等があるが、
ブラシ付きＤＣモータは機械式整流機構を備えるため、
寿命または電気的ノイズの点で問題点があり、したがっ
て、ブラシレスＤＣモータもしくはステッピングモータ
がＤＣ駆動のアクチュエータの主流として多用されるに
至っている。しかし、ＯＡ機器の更なる低価格化の要求
に対しては、ブラシレスＤＣモータは、速度制御や位置
制御に必要な信号を得るための速度発電機やエンコーダ
を必要とし、いわゆるクローズドループ制御となるた
め、構造的に複雑になり低価格化に対応するには問題が
あり、一方、いわゆるオープンループ制御が可能なこと
からブラシレスＤＣモータより価格的に有利なステッピ
ングモータの場合には、効率が低いため出力の面で満足
できないという問題点があった。
れる地域、国の商用周波数の相違、または、ＯＡ機器自
体の効率アップの需要に対応するためなど種々の理由に
より、交流駆動（ＡＣ駆動と記す）から直流駆動（ＤＣ
駆動と記す）に移行しつつある状況にある。またＤＣ駆
動のアクチュエータとしてはブラシ付きＤＣモータ、ブ
ラシレスＤＣモータ、ステッピングモータ等があるが、
ブラシ付きＤＣモータは機械式整流機構を備えるため、
寿命または電気的ノイズの点で問題点があり、したがっ
て、ブラシレスＤＣモータもしくはステッピングモータ
がＤＣ駆動のアクチュエータの主流として多用されるに
至っている。しかし、ＯＡ機器の更なる低価格化の要求
に対しては、ブラシレスＤＣモータは、速度制御や位置
制御に必要な信号を得るための速度発電機やエンコーダ
を必要とし、いわゆるクローズドループ制御となるた
め、構造的に複雑になり低価格化に対応するには問題が
あり、一方、いわゆるオープンループ制御が可能なこと
からブラシレスＤＣモータより価格的に有利なステッピ
ングモータの場合には、効率が低いため出力の面で満足
できないという問題点があった。
【０００３】図６は、従来技術におけるハイブリッド型
（以下ＨＢ型と記す）２相ステッピングモータの横断面
図、図７は同じく縦断面図を示す。図６、図７におい
て、固定子１は、固定子ヨーク１１から中心に向かうラ
ジアル方向に形成された８個の磁極１２に第１相コイル
１４と第２相コイル１４’が巻装されており、第１相コ
イル１４と第２相コイル１４’の両巻線に通電すること
により、磁極１２の先端部に形成した極歯１３を励磁す
るように構成されている。回転子２は、軸方向に沿って
Ｎ極／Ｓ極に磁化された永久磁石２５を挟持して設けた
２つの回転子ヨーク２１、２１’によって構成され、さ
らに回転子ヨーク２１、２１’の外周面には回転子側の
極歯２３が形成されている。図８は、従来型の回転子２
を固定子１の外側に配置するいわゆるアウタロータ型ス
テッピングモータの横断面図、図９は同じく縦断面図で
ある。これは、インナロータ型に対して出力トルクの増
加を図るために創案されたもので、図８、図９は３相３
極のＨＢ型ステッピングモータの例を示す。図８に示す
通り回転子２は２つの回転子ヨーク２１、２１’からな
り、軸方向に沿ってＮ極／Ｓ極に磁化された永久磁石２
５は回転子ヨーク２１、２１’によって挟持されるよう
に構成されている。回転子側極歯２３は２つの回転子ヨ
ーク２１、２１’の内周面に形成されている。また、２
０は非磁性部材からなりカップ状に形成した回転子保持
体であって、回転子ヨーク２１、２１’と永久磁石２５
を嵌装すると共に、その底部中心部に回転軸４を固着し
ている。マウントハウジング７は、固定子ヨーク１１を
軸方向に嵌着しており、スリーブメタル８を介して回転
軸４を嵌合保持し回転子２を回転自在に支承している。
固定子ヨーク１１から中心と反対のラジアル方向に形成
された３個の磁極１２に巻装された励磁コイル１４、１
４’によって磁極先端の固定子側極歯１３を励磁する点
は、インナロータ型と内外の方向が逆であるが、その他
は同じ構成を有している。図１０は、従来型の他のアウ
タロータ型の横断面図、図１１は同じく縦断面図であ
る。図１０、図１１に示すように、固定子１は、軸方向
に互いに対向する固定子ヨーク１１と１１’および８極
の磁極１２ａ、１２ｂ、…、１２ｈと１２’ａ、１２’
ｂ、…、１２’ｈとに分割されており、その中間に軸方
向に沿ってＮ極／Ｓ極に磁化された永久磁石１５が挟持
されている。８極の磁極１２ａ、１２ｂ、…、１２ｈと
８極の磁極１２’ａ、１２’ｂ、…、１２’ｈはそれぞ
れ同数で複数の固定子極歯１３、１３’を有すると共
に、励磁コイル１４ａ、１４ｂ、…、１４ｈが券装され
ている。さらに、固定子極歯１３、１３’と対向するラ
ジアル方向に、回転子極歯２３を備えた回転子ヨーク２
１が回転自在に支承されている。
（以下ＨＢ型と記す）２相ステッピングモータの横断面
図、図７は同じく縦断面図を示す。図６、図７におい
て、固定子１は、固定子ヨーク１１から中心に向かうラ
ジアル方向に形成された８個の磁極１２に第１相コイル
１４と第２相コイル１４’が巻装されており、第１相コ
イル１４と第２相コイル１４’の両巻線に通電すること
により、磁極１２の先端部に形成した極歯１３を励磁す
るように構成されている。回転子２は、軸方向に沿って
Ｎ極／Ｓ極に磁化された永久磁石２５を挟持して設けた
２つの回転子ヨーク２１、２１’によって構成され、さ
らに回転子ヨーク２１、２１’の外周面には回転子側の
極歯２３が形成されている。図８は、従来型の回転子２
を固定子１の外側に配置するいわゆるアウタロータ型ス
テッピングモータの横断面図、図９は同じく縦断面図で
ある。これは、インナロータ型に対して出力トルクの増
加を図るために創案されたもので、図８、図９は３相３
極のＨＢ型ステッピングモータの例を示す。図８に示す
通り回転子２は２つの回転子ヨーク２１、２１’からな
り、軸方向に沿ってＮ極／Ｓ極に磁化された永久磁石２
５は回転子ヨーク２１、２１’によって挟持されるよう
に構成されている。回転子側極歯２３は２つの回転子ヨ
ーク２１、２１’の内周面に形成されている。また、２
０は非磁性部材からなりカップ状に形成した回転子保持
体であって、回転子ヨーク２１、２１’と永久磁石２５
を嵌装すると共に、その底部中心部に回転軸４を固着し
ている。マウントハウジング７は、固定子ヨーク１１を
軸方向に嵌着しており、スリーブメタル８を介して回転
軸４を嵌合保持し回転子２を回転自在に支承している。
固定子ヨーク１１から中心と反対のラジアル方向に形成
された３個の磁極１２に巻装された励磁コイル１４、１
４’によって磁極先端の固定子側極歯１３を励磁する点
は、インナロータ型と内外の方向が逆であるが、その他
は同じ構成を有している。図１０は、従来型の他のアウ
タロータ型の横断面図、図１１は同じく縦断面図であ
る。図１０、図１１に示すように、固定子１は、軸方向
に互いに対向する固定子ヨーク１１と１１’および８極
の磁極１２ａ、１２ｂ、…、１２ｈと１２’ａ、１２’
ｂ、…、１２’ｈとに分割されており、その中間に軸方
向に沿ってＮ極／Ｓ極に磁化された永久磁石１５が挟持
されている。８極の磁極１２ａ、１２ｂ、…、１２ｈと
８極の磁極１２’ａ、１２’ｂ、…、１２’ｈはそれぞ
れ同数で複数の固定子極歯１３、１３’を有すると共
に、励磁コイル１４ａ、１４ｂ、…、１４ｈが券装され
ている。さらに、固定子極歯１３、１３’と対向するラ
ジアル方向に、回転子極歯２３を備えた回転子ヨーク２
１が回転自在に支承されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図６、図７に示した回
転子２を固定子１に対して中心側に配置したタイプ（以
下インナロータ型と記す）のステッピングモータの構成
においては、回転子２の外径の増加、すなわち、回転子
側極歯２３と軸心との距離を増加することが、出力トル
クの増加を図る手段として効果的であるにも拘らず、回
転子２が固定子１の中心側に配置されているため前記距
離を寸法的に拡大するには限界があった。
転子２を固定子１に対して中心側に配置したタイプ（以
下インナロータ型と記す）のステッピングモータの構成
においては、回転子２の外径の増加、すなわち、回転子
側極歯２３と軸心との距離を増加することが、出力トル
クの増加を図る手段として効果的であるにも拘らず、回
転子２が固定子１の中心側に配置されているため前記距
離を寸法的に拡大するには限界があった。
【０００５】図８、図９の従来技術は、回転子２を固定
子１の外側に配置するタイプ（以下アウタロータ型と記
す）であるから、回転子側極歯２３と軸心との距離を大
きくすることができ、インナロータ型に比較して出力ト
ルクを増加できる長所を有するが、モータの外径寸法に
制限がある場合には、回転子２の直径方向の寸法にも制
約が生じ、永久磁石２５の軸方向に対する有効面積を大
きくとれないため、磁化力が大きくならないという問題
点が発生していた。
子１の外側に配置するタイプ（以下アウタロータ型と記
す）であるから、回転子側極歯２３と軸心との距離を大
きくすることができ、インナロータ型に比較して出力ト
ルクを増加できる長所を有するが、モータの外径寸法に
制限がある場合には、回転子２の直径方向の寸法にも制
約が生じ、永久磁石２５の軸方向に対する有効面積を大
きくとれないため、磁化力が大きくならないという問題
点が発生していた。
【０００６】また、図１０、図１１の従来技術は、永久
磁石１５を固定子１側に備えているからモータの外径を
制限されても回転子２の内径を十分大きくとることがで
き、したがって、永久磁石１５の軸方向有効面積を十分
に確保するのに好適な長所を有するが、永久磁石１５を
貫通するように巻線１４が巻装されるため、永久磁石１
５の有効面積を十分に確保するには、実公平２−２３１
０３号公報に開示されているように、固定子側磁極１３
と相似の形状に永久磁石２５を整形するなどの配慮が必
要となり、コストアップの要因となっていた。
磁石１５を固定子１側に備えているからモータの外径を
制限されても回転子２の内径を十分大きくとることがで
き、したがって、永久磁石１５の軸方向有効面積を十分
に確保するのに好適な長所を有するが、永久磁石１５を
貫通するように巻線１４が巻装されるため、永久磁石１
５の有効面積を十分に確保するには、実公平２−２３１
０３号公報に開示されているように、固定子側磁極１３
と相似の形状に永久磁石２５を整形するなどの配慮が必
要となり、コストアップの要因となっていた。
【０００７】従来技術は、何れも、大きな出力トルクを
得るにはそれぞれに上記の問題点があり、市場のニーズ
に対応するために高出力のステッピングモータの実現が
要望されていた。
得るにはそれぞれに上記の問題点があり、市場のニーズ
に対応するために高出力のステッピングモータの実現が
要望されていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段は特許請求の範囲に記載されている。すなわ
ち、本発明の目的は、巻線の巻回により磁化され先端部
に複数極歯を備えた磁極を放射状に複数個配設してなる
固定子と、前記固定子の複数極歯と対向する複数極歯を
内径面に備えた環状の回転子とからなり、この環状の回
転子を回転自在に軸支する構成を有するアウタロータ型
ステッピングモータにおいて、前記回転子は、軸方向に
対向し互いに同形の複数の回転子ヨークを備えると共
に、前記複数の回転子ヨークの何れか一方の外周面に当
接し、ラジアル方向に磁化された円筒状永久磁石を有す
ることを特徴とするアウタロータ型ステッピングモータ
によって達成される。
めの手段は特許請求の範囲に記載されている。すなわ
ち、本発明の目的は、巻線の巻回により磁化され先端部
に複数極歯を備えた磁極を放射状に複数個配設してなる
固定子と、前記固定子の複数極歯と対向する複数極歯を
内径面に備えた環状の回転子とからなり、この環状の回
転子を回転自在に軸支する構成を有するアウタロータ型
ステッピングモータにおいて、前記回転子は、軸方向に
対向し互いに同形の複数の回転子ヨークを備えると共
に、前記複数の回転子ヨークの何れか一方の外周面に当
接し、ラジアル方向に磁化された円筒状永久磁石を有す
ることを特徴とするアウタロータ型ステッピングモータ
によって達成される。
【０００９】
【作用】上記の構成により、ステッピングモータ全体の
形状を大きくすることなく、回転子ヨークもしくは固定
子ヨークと当接する永久磁石の有効接触面積、すなわち
軸方向に対する永久磁石の投影面積を確保することがで
き出力のトルクアップを効率的に実現することができ
る。
形状を大きくすることなく、回転子ヨークもしくは固定
子ヨークと当接する永久磁石の有効接触面積、すなわち
軸方向に対する永久磁石の投影面積を確保することがで
き出力のトルクアップを効率的に実現することができ
る。
【００１０】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明のアウタロータ型ステッピングモータ
の第１実施例の横断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図
である。図８に示した従来技術では、永久磁石２５は２
つの回転子ヨーク２１、２１’の間に挟持されるように
設けられた円環状であったのに対し、本実施例の回転子
２は、軸方向に対向して設けた２つの回転子ヨーク２
１、２１’を備えると共に、回転子ヨーク２１と当接す
る外周に永久磁石２５を設けている。永久磁石２５と当
接しない側の他方の回転子ヨーク２１’を磁化する手段
として、回転軸４と回転子ヨーク２１、２１’および永
久磁石２５を一体に保持する回転子保持体２０を磁性体
部材で形成する。これにより、回転子保持体２０を永久
磁石２５のバックヨークとして機能させ、回転子ヨーク
２１および２１’に対して１つの永久磁石２５を兼用す
るように構成したものである。図１に示す点線矢印Ａは
磁気回路の方向を示す。このように、永久磁石２５は、
回転子ヨーク２１、２１’の何れか一方の外周面に当接
するように配設される。
る。図１は本発明のアウタロータ型ステッピングモータ
の第１実施例の横断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図
である。図８に示した従来技術では、永久磁石２５は２
つの回転子ヨーク２１、２１’の間に挟持されるように
設けられた円環状であったのに対し、本実施例の回転子
２は、軸方向に対向して設けた２つの回転子ヨーク２
１、２１’を備えると共に、回転子ヨーク２１と当接す
る外周に永久磁石２５を設けている。永久磁石２５と当
接しない側の他方の回転子ヨーク２１’を磁化する手段
として、回転軸４と回転子ヨーク２１、２１’および永
久磁石２５を一体に保持する回転子保持体２０を磁性体
部材で形成する。これにより、回転子保持体２０を永久
磁石２５のバックヨークとして機能させ、回転子ヨーク
２１および２１’に対して１つの永久磁石２５を兼用す
るように構成したものである。図１に示す点線矢印Ａは
磁気回路の方向を示す。このように、永久磁石２５は、
回転子ヨーク２１、２１’の何れか一方の外周面に当接
するように配設される。
【００１１】この永久磁石２５は、内周側面と外周側面
がＮ極／Ｓ極またはＳ極／Ｎ極となるようラジアル方向
に着磁されることにより、図１のように、一方の回転子
ヨーク２１と他方の回転子ヨーク２１’とを逆方向に磁
化させ、この磁化のために永久磁石２５の形状、構成、
配置に種々の変化を与えている点に本実施例の特徴があ
る。本実施例は３相３極構造を有し、磁極１２ａ、１２
ｂ、１２ｃには励磁コイル１４、１４’が巻回され、例
えば図２に示すように磁化され、極歯の励磁や動作等は
図９に示した従来技術と同様である。永久磁石２５はラ
ジアル方向に内周側がＳ極、外周側がＮ極となるよう
に、２極磁化すると、回転子保持体２０がバックヨーク
となっているため回転子ヨーク２１がＳ極に、他方の回
転子ヨーク２１’がＮ極に磁化されるから、回転子ヨー
ク２１と回転子ヨーク２１’を極歯ピッチの１／２ずら
せるように配置すると、図２に示した回転子２と固定子
１の極歯位置関係で安定する。この状態から１２ａ、１
２ｂ、１２ｃのうち、例えば、１２ｂ、１２ａ、１２
ｃ、１２ｂという順序で前の状態の極性から異なる極性
の３極のうち１極づつ極性を反転させることにより、例
えば、回転子ヨーク２１のピッチの１／６が３相の場合
のステップ角度となって回転する。３相の場合には、２
相に比較して回転子の鎖交磁束のうち第３次高周波成分
が少なくなるため、回転時における振動が小さいことが
知られており、アウタロータ型で回転むらの少ないステ
ッピングモータとしては、３相の採用が原価低減の見地
から有利である。３相ステッピングモータの特徴は固定
子の主極数（ポール数）を３ｎ（ｎは整数）とする。
がＮ極／Ｓ極またはＳ極／Ｎ極となるようラジアル方向
に着磁されることにより、図１のように、一方の回転子
ヨーク２１と他方の回転子ヨーク２１’とを逆方向に磁
化させ、この磁化のために永久磁石２５の形状、構成、
配置に種々の変化を与えている点に本実施例の特徴があ
る。本実施例は３相３極構造を有し、磁極１２ａ、１２
ｂ、１２ｃには励磁コイル１４、１４’が巻回され、例
えば図２に示すように磁化され、極歯の励磁や動作等は
図９に示した従来技術と同様である。永久磁石２５はラ
ジアル方向に内周側がＳ極、外周側がＮ極となるよう
に、２極磁化すると、回転子保持体２０がバックヨーク
となっているため回転子ヨーク２１がＳ極に、他方の回
転子ヨーク２１’がＮ極に磁化されるから、回転子ヨー
ク２１と回転子ヨーク２１’を極歯ピッチの１／２ずら
せるように配置すると、図２に示した回転子２と固定子
１の極歯位置関係で安定する。この状態から１２ａ、１
２ｂ、１２ｃのうち、例えば、１２ｂ、１２ａ、１２
ｃ、１２ｂという順序で前の状態の極性から異なる極性
の３極のうち１極づつ極性を反転させることにより、例
えば、回転子ヨーク２１のピッチの１／６が３相の場合
のステップ角度となって回転する。３相の場合には、２
相に比較して回転子の鎖交磁束のうち第３次高周波成分
が少なくなるため、回転時における振動が小さいことが
知られており、アウタロータ型で回転むらの少ないステ
ッピングモータとしては、３相の採用が原価低減の見地
から有利である。３相ステッピングモータの特徴は固定
子の主極数（ポール数）を３ｎ（ｎは整数）とする。
【００１２】インナロータ型に比べてアウタロータ型が
高トルク化に有利である。すなわち固定子と対向する回
転子の半径をＲ、軸方向の有効長をＬとし、固定子と回
転子間の平均発生法線力ｆ〔Ｎ／ｍ2〕が一定のとき、
全法線力ＦはＦ＝２πＲＬｆとなるから、トルクＴは、
Ｔ＝ＦＲ＝２πＲ2Ｌｆとなり、モータの容積が一定な
らばトルクＴは回転子の半径Ｒ2に比例する。このと
き、インナロータ型では回転子の半径を大きくするには
限界があり、コイル巻回のスペースが減少して温度の上
昇を招くことになる。アウタロータ型の場合は回転子の
半径をモータサイズの限界まで拡大することができ、し
かも固定子が内側にあるため、前記コイルスペースが十
分に確保されるから、温度の上昇を抑えてしかも高出力
化を実現することができ、インナロータ型と比較して同
一サイズのモータで約２倍の高出力化と高効率化が得ら
れる。
高トルク化に有利である。すなわち固定子と対向する回
転子の半径をＲ、軸方向の有効長をＬとし、固定子と回
転子間の平均発生法線力ｆ〔Ｎ／ｍ2〕が一定のとき、
全法線力ＦはＦ＝２πＲＬｆとなるから、トルクＴは、
Ｔ＝ＦＲ＝２πＲ2Ｌｆとなり、モータの容積が一定な
らばトルクＴは回転子の半径Ｒ2に比例する。このと
き、インナロータ型では回転子の半径を大きくするには
限界があり、コイル巻回のスペースが減少して温度の上
昇を招くことになる。アウタロータ型の場合は回転子の
半径をモータサイズの限界まで拡大することができ、し
かも固定子が内側にあるため、前記コイルスペースが十
分に確保されるから、温度の上昇を抑えてしかも高出力
化を実現することができ、インナロータ型と比較して同
一サイズのモータで約２倍の高出力化と高効率化が得ら
れる。
【００１３】図３は本発明の第２の実施例を示す縦断面
図で、アウタロータ型である点は第１の実施例と同様で
あるが、図示の通り２つの回転子ヨーク２１、２１’の
それぞれに、永久磁石２５、２５’が当接するよう配置
して磁化力の向上を図っている。この実施例に示す２個
の永久磁石２５、２５’は軸方向に一体的に連接した構
造のもの１個を設置してもよく、回転子保持体２０はバ
ックヨークを兼ね、その磁気回路は、図３の点線矢印Ｂ
で示す。永久磁石として等方性アルニコ磁石などラジア
ル方向の厚みが比較的大きいものを使用する場合は、必
ずしもバックヨークを必要とせず、この場合は着磁方向
はラジアル方向に近似の方向となるが、永久磁石２５の
ラジアル方向の肉厚を極力薄くして、回転子半径Ｒを大
きくするには、ラジアル異方性の希土類磁石、例えばネ
オジムが最適で、バックヨークを設けてラジアル方向に
磁化することが永久磁石の特性を引き出すのに最も有効
である。
図で、アウタロータ型である点は第１の実施例と同様で
あるが、図示の通り２つの回転子ヨーク２１、２１’の
それぞれに、永久磁石２５、２５’が当接するよう配置
して磁化力の向上を図っている。この実施例に示す２個
の永久磁石２５、２５’は軸方向に一体的に連接した構
造のもの１個を設置してもよく、回転子保持体２０はバ
ックヨークを兼ね、その磁気回路は、図３の点線矢印Ｂ
で示す。永久磁石として等方性アルニコ磁石などラジア
ル方向の厚みが比較的大きいものを使用する場合は、必
ずしもバックヨークを必要とせず、この場合は着磁方向
はラジアル方向に近似の方向となるが、永久磁石２５の
ラジアル方向の肉厚を極力薄くして、回転子半径Ｒを大
きくするには、ラジアル異方性の希土類磁石、例えばネ
オジムが最適で、バックヨークを設けてラジアル方向に
磁化することが永久磁石の特性を引き出すのに最も有効
である。
【００１４】図４は本発明の第３の実施例を示す縦断面
図、図５は同横断面図である。本実施例は、永久磁石３
を回転子側に配置するのでなく、固定子側に配置したも
のである。本実施例は、固定子１を軸方向に２つの固定
子ヨーク１１、１１’に分割すると共に、その内周面、
すなわち回転軸４を支承するスリーブメタル８と当接す
る面に円筒状またはセグメント型永久磁石１５、１５’
を配置している。そして励磁コイル１４、１４’は２つ
の固定子ヨーク１１、１１’に跨るように巻装される。
本実施例の場合も第１実施例と同様に、回転子ヨーク２
１、２１’の極歯２３を１／２ピッチずらせ、固定子ヨ
ーク１１、１１’を軸方向に密着して配置してもよく、
この場合には、回転子保持体２０は非磁性体であっても
よい。回転子保持体２０を磁性体としバックヨークを兼
ねるように構成したが、図４の点線矢印Ｃのように磁気
回路を形成するように回転子ヨーク２１、２１’をラジ
アル方向に磁化する点に本実施例の特徴がある。９は非
磁性スペーサを示す。本実施例も、第１実施例のよう
に、永久磁石１５、１５’のうち、一方を省略して磁気
回路を形成し、または永久磁石１５、１５’を一体とし
て肉厚とし、ラジアル方向に近似の方向に磁化すること
が可能であるが、本実施例の構成の方が効率が向上し、
これにより図１０に示した従来技術の問題点は解決され
る。
図、図５は同横断面図である。本実施例は、永久磁石３
を回転子側に配置するのでなく、固定子側に配置したも
のである。本実施例は、固定子１を軸方向に２つの固定
子ヨーク１１、１１’に分割すると共に、その内周面、
すなわち回転軸４を支承するスリーブメタル８と当接す
る面に円筒状またはセグメント型永久磁石１５、１５’
を配置している。そして励磁コイル１４、１４’は２つ
の固定子ヨーク１１、１１’に跨るように巻装される。
本実施例の場合も第１実施例と同様に、回転子ヨーク２
１、２１’の極歯２３を１／２ピッチずらせ、固定子ヨ
ーク１１、１１’を軸方向に密着して配置してもよく、
この場合には、回転子保持体２０は非磁性体であっても
よい。回転子保持体２０を磁性体としバックヨークを兼
ねるように構成したが、図４の点線矢印Ｃのように磁気
回路を形成するように回転子ヨーク２１、２１’をラジ
アル方向に磁化する点に本実施例の特徴がある。９は非
磁性スペーサを示す。本実施例も、第１実施例のよう
に、永久磁石１５、１５’のうち、一方を省略して磁気
回路を形成し、または永久磁石１５、１５’を一体とし
て肉厚とし、ラジアル方向に近似の方向に磁化すること
が可能であるが、本実施例の構成の方が効率が向上し、
これにより図１０に示した従来技術の問題点は解決され
る。
【００１５】図４の本実施例の永久磁石１５、１５’と
図１の実施例の永久磁石２５とを比較すると、回転軸４
の中心からの距離の相違だけ本実施例の方が回転子２の
慣性が小さく、界磁磁束が十分なときは、永久磁石の量
を小さくすることが可能となるから原価低減には有効で
ある。永久磁石１５、１５’は、軸方向に一体的に２分
割され、内周面と外周面が逆極性に磁化されていてもよ
く、図１、または図３の実施例における回転子２側に設
けた永久磁石２５の場合と同様である。
図１の実施例の永久磁石２５とを比較すると、回転軸４
の中心からの距離の相違だけ本実施例の方が回転子２の
慣性が小さく、界磁磁束が十分なときは、永久磁石の量
を小さくすることが可能となるから原価低減には有効で
ある。永久磁石１５、１５’は、軸方向に一体的に２分
割され、内周面と外周面が逆極性に磁化されていてもよ
く、図１、または図３の実施例における回転子２側に設
けた永久磁石２５の場合と同様である。
【００１６】上記実施例のアウタロータ型ステッピング
モータは、従来技術に比し、回転子ヨークの外周面に永
久磁石を配置したものでは、回転軸方向に対する永久磁
石の有効面積を大きくとることができ、高出力トルクを
実現することが可能となり、固定子ヨークの内周面に永
久磁石を配置したものでは、円板状永久磁石を用い巻線
スロット面積を減少するために鉄芯の磁極形状と近似す
る特殊な形状とした従来技術に比し大幅なコストダウン
が可能となる。
モータは、従来技術に比し、回転子ヨークの外周面に永
久磁石を配置したものでは、回転軸方向に対する永久磁
石の有効面積を大きくとることができ、高出力トルクを
実現することが可能となり、固定子ヨークの内周面に永
久磁石を配置したものでは、円板状永久磁石を用い巻線
スロット面積を減少するために鉄芯の磁極形状と近似す
る特殊な形状とした従来技術に比し大幅なコストダウン
が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の実施により、ラジアル方向に磁
化された永久磁石の回転軸方向の有効面積は、従来の構
成よりも増加する効果を有し、その結果として回転子ま
たは固定子の外径寸法を節減し、小型で高出力のアウタ
ロータ型のステッピングモータを低原価で提供すること
ができる。
化された永久磁石の回転軸方向の有効面積は、従来の構
成よりも増加する効果を有し、その結果として回転子ま
たは固定子の外径寸法を節減し、小型で高出力のアウタ
ロータ型のステッピングモータを低原価で提供すること
ができる。
【図１】本発明のアウタロータ型ステッピングモータの
第１実施例の横断面図である。
第１実施例の横断面図である。
【図２】第１実施例のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明のアウタロータ型ステッピングモータの
第２実施例の横断面図である。
第２実施例の横断面図である。
【図４】本発明のアウタロータ型ステッピングモータの
第３実施例の横断面図である。
第３実施例の横断面図である。
【図５】第３実施例の縦断面図である。
【図６】従来技術のインナロータ型ステッピングモータ
の横断面図である。
の横断面図である。
【図７】図６の縦断面図である。
【図８】従来技術のアウタロータ型ステッピングモータ
の横断面図である。
の横断面図である。
【図９】図８の縦断面図である。
【図１０】従来技術のアウタロータ型ステッピングモー
タの横断面図である。
タの横断面図である。
【図１１】図１０の縦断面図である。
１…固定子 ２…回転子
４…回転軸 ７…マウントハ
ウジング ８…スリーブメタル ９…非磁性スペ
ーサ １１、１１’…固定子ヨーク １２、１２’…磁極 １３、１３’…固定子側極歯 １４…第１相励磁コイル １４’…第２相励磁コイル １５、１５’…円筒状永久磁石 ２０…回転子保
持体 ２１、２１’…回転子ヨーク ２２、２２’…磁極 ２３…回転子側極歯 ２５、２５’…永久磁石
ウジング ８…スリーブメタル ９…非磁性スペ
ーサ １１、１１’…固定子ヨーク １２、１２’…磁極 １３、１３’…固定子側極歯 １４…第１相励磁コイル １４’…第２相励磁コイル １５、１５’…円筒状永久磁石 ２０…回転子保
持体 ２１、２１’…回転子ヨーク ２２、２２’…磁極 ２３…回転子側極歯 ２５、２５’…永久磁石
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 昭61−94554（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−114561（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−124761（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−67819（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−31361（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−294257（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−164262（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−70958（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 37/00
Claims (4)
- 【請求項１】巻線の巻回により磁化され先端部に複数極
歯を備えた磁極を放射状に複数個配設してなる固定子
と、前記固定子の複数極歯と対向する複数極歯を内径面
に備えた環状の回転子とからなり、この環状の回転子を
回転自在に軸支する構成を有するアウタロータ型ステッ
ピングモータにおいて、 前記回転子は、軸方向に対向し互いに同形の複数の回転
子ヨークを備えると共に、 前記複数の回転子ヨークの何れか一方の外周面に当接
し、ラジアル方向に磁化された円筒状永久磁石を有する
ことを特徴とするアウタロータ型ステッピングモータ。 - 【請求項２】先端部が複数極歯からなる磁極を放射状に
複数個配置してなる磁性体材料の固定子と、前記固定子
の複数極歯と対向する複数極歯を内径面に有する磁性体
材料の環状回転子を回転軸に軸支する構成を有するアウ
タロ−タ型ステッピングモ−タにおいて、 前記固定子は、軸方向に対向し互いに同形の複数の固定
子ヨ−クを備えると共に、 前記複数の固定子ヨ−クの少なくとも何れか一方の内周
面に当接し、ラジアル方向に磁化された円筒状磁石を備
えてラジアル方向及びスラスト方向の両方を含む磁路を
形成していることを特徴とするアウタロ−タ型ステッピ
ングモ−タ。 - 【請求項３】 前記円筒状永久磁石は、セグメント型永
久磁石であるを特徴とする請求項１若しくは請求項２の
何れかに記載のアウタロータ型ステッピングモータ。 - 【請求項４】 前記固定子は、磁極数が３ｎ（ｎ：正の
整数）個であることを特徴とする請求項１若しくは請求
項２の何れかに記載のアウタロータ型ステッピングモー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03170993A JP3414780B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03170993A JP3414780B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06245471A JPH06245471A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3414780B2 true JP3414780B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=12338605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03170993A Expired - Fee Related JP3414780B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3414780B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5969957A (en) * | 1998-02-04 | 1999-10-19 | Soft Switching Technologies Corporation | Single phase to three phase converter |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP03170993A patent/JP3414780B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06245471A (ja) | 1994-09-02 |
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