JP3517542B2 - モータ - Google Patents

モータ

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JP3517542B2
JP3517542B2 JP03119197A JP3119197A JP3517542B2 JP 3517542 B2 JP3517542 B2 JP 3517542B2 JP 03119197 A JP03119197 A JP 03119197A JP 3119197 A JP3119197 A JP 3119197A JP 3517542 B2 JP3517542 B2 JP 3517542B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、円筒形状のモータに関
するものである。 【0002】 【従来の技術】小型の円筒形のステップモータとして
は、図7に示すものがある。ボビン101にステータコ
イル105が同心状に巻回され、ボビン101はステー
タヨーク106を2個で軸方向から挟持固定し、かつス
テータヨーク106にはボビン101の内径面円周方向
にステータ歯106aと106bが交互に配置されケー
ス103にステータ歯106aまたは106bと一体の
ステータヨーク106が固定され、ステータ102が構
成されている。 【0003】2組のケース103の一方にはフランジ1
15と軸受108が固定され、他方のケース103には
もう一個の軸受108が固定されている。ロータ109
はロータ軸110にロータ磁石111が固定され、ステ
ータ102のステータヨーク106aと放射状の空隙部
を構成し、軸受108で両支持されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例はロータの外周にケース103、ボビン101、ス
テータコイル105、ステータヨーク106等が同心状
に配置されているためにモータの外周寸法が大きくなっ
てしまう欠点があった。またステータコイル105への
通電により発生する磁束は主として、ステータ歯106
aと106bの端面間を通過するため、ロータ磁石11
1に効果的に作用しないので、出力は高くならない欠点
もある。 【0005】したがって、本発明の目的はモータの外径
寸法を小さく抑えつつ出力の高いものとすることにあ
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外周面を周方向に複数の領域に分割され
て異なる極に交互に着磁されている第1の着磁層と、前
記第1の着磁層と軸方に隣り合う位置であって外周面を
周方向に複数の領域に分割されて異なる極に交互に着磁
されている第2の着磁層とを備えた永久磁石からなるロ
ータと、前記ロータの軸方向であって前記ロータを挟む
位置に配置された第1のコイルおよび第2のコイルと、
前記第1のコイルの内径部に挿入され、かつ、前記ロー
タの第1の着磁層の内径部に対向する筒状の第1のヨー
クと、前記第2のコイルの内径部に挿入され、かつ、前
記ロータの第2の着磁層の内径部に対向する筒状の第2
のヨークと、前記第1のコイル、前記第2のコイル、お
よび、前記ロータの外径部を覆う筒状の第3のヨーク
と、を有し、第3のヨークの前記第1の着磁層および前
記第2の着磁層と対向する部位には、穴と磁極部とが形
成されており、かつ、前記磁極部の前記第1の着磁層と
前記第2の着磁層との境界部分に対向する部分の幅は、
前記磁極部の他の部分よりも狭く形成されていることを
特徴とする。 【0007】上記構成において、第1のコイルと第2のコ
イルは、軸方向でロータをはさむ位置に配置すること
で、モータの外径を小さく抑えている。 【0008】また、第1のコイルにより発生する磁束
は、第1の着磁層の外周面に対向する第3ヨークと第1
の着磁層の内周面に対向する第1ヨークとの間を通過す
るので効果的に第1の着磁層に作用し、第2のコイルに
より発生する磁束は第2の着磁層の外周面に対向する第
3ヨークと第2着磁層の内周面に対向する第2ヨークと
の間を通過するので効果的に第2の着磁層に作用し、モ
ータの出力を高める。 【0009】 【0010】また、第3ヨークの前記ロータの第1の着
磁層と第2の着磁層の境界部分に対向する部分に穴を開
けたことで、その部分の抵抗が高くなり、第1コイルに
より発生する磁束が第2のコイル側あるいは第2の着磁
層に作用しにくくなり、第2のコイルにより発生する磁
束は第1のコイル側あるいは第1の着磁層に作用しにく
くなり、モータの出力は大きくなる。 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】 【実施例】 (実施例1)図1から図4は本発明の実施例1を示す図
である。図1〜図4において、1は円筒形状のマグネッ
トリングであり、永久磁石からなり、円周をn分割(本
実施例では4分割)して、S極、N極が交互に着磁され
た1a、1b、1c、1dからなる第1の着磁層と、円
周を同じく4分割してS極N極が交互に着磁された1
e、1f、1g、1hからなる第2の着磁層とからな
る。第1の着磁層と第2の着磁層の位相は180/n
度、すなわち45°ずれて着磁されている。本実施例で
は、第1の着磁層の1a、1c及び第2の着磁層の1
e、1gの外周面がS極、内周面がN極になるよう着磁
されており、第1の着磁層1b、1d及び第2の着磁層
の1f、1hの外周面がN極、内周面がS極になるよう
に着磁されている。 【0017】2は回転軸で永久磁石1が固着されてい
る。回転軸2と永久磁石1とにより、ロータが構成され
ている。3、4はコイルであり、前記永久磁石1と同心
でかつ永久磁石1を軸方向にはさむ位置に配置される。
5は軟磁性材料からなる第1ヨークであり、コイル3の
内径部3aに挿入される5d部と、前記永久磁石1の第
1の着磁層の内径部に対向する歯5b、5cとを持つ。
歯5b、5cは第1の着磁層の極に対し、同位相となる
ように360/(n/2)度、すなわち180°ずれて
形成され、第1ヨークの穴5aと、回転軸2の2a部と
は回転可能に嵌合する。 【0018】6は軟磁性材料からなる第2ヨークであ
り、コイル4の内径部4aに挿入される6d部と、前記
永久磁石1の第2の着磁層の内径部に対向する歯6b、
6cとを持つ。歯6b、6cは第2の着磁層の極に対し
同位相となるように360/(n/2)度、すなわち1
80°ずれて形成されている。第2ヨーク6の穴6aと
回転軸2の2b部とは回転可能に嵌合する。第1ヨーク
5の歯5b、5cと第2ヨーク6の歯6b、6cとは同
位相すなわち互いに軸方向に関して対向する位置にあ
る。 【0019】7は軟磁性材料からなる第3ヨークであ
る。第3ヨークは筒形状であり、コイル3、コイル4、
永久磁石1の外周を覆うように構成されている。第3ヨ
ーク7は7e部で第1ヨーク5の5e部と結合され、7
f部で第2ヨーク6の6e部と結合される。また、第3
ヨーク7は第1ヨーク5の歯5b、5c、第2ヨーク6
の歯6b、6cに永久磁石1をはさんで対向する位置7
a、7b部があり、それ以外の部分には穴7c、7dが
形成されている。第1ヨーク5の歯5b、5cと第2ヨ
ーク6の歯6b、6cとは同位相であるから、それらの
歯に対向すべき第3ヨーク7の磁極部7a、7bは図1
に示すように単純な形状となりプレス等での製造が容易
となる。第3ヨーク7の磁極歯7a、7bにはマグネッ
トリング1の第1の着磁層と第2の着磁層との境界付近
に対向する位置に穴7g、7hが形成されている。 【0020】これにより、第3ヨーク7の付近は磁気抵
抗が高くなりコイル3から発生する磁束はコイル4やマ
グネットリング1の第2の着磁層や第2ヨーク6等に作
用しにくくなり、コイル4から発生する磁束はコイル3
やマグネットリング1の第1の着磁層や第1ヨーク5等
に作用しにくくなり、後で述べる動作に従って、スムー
ズに回転できるようになり、モータの出力は上がる。 【0021】図2は組立後の断面図であり、図3の
(a)(b)(c)(d)は図2におけるA−A断面を
示し、図3の(e)(f)(g)(h)は図2における
B−B断面を示している。図3の(a)と(e)とが同
時点での断面図であり、図3の(b)と(f)とが同時
点での断面図であり、図3の(c)と(g)とが同時点
での断面図であり、図3の(d)と(h)とが同時点で
の断面図である。 【0022】図3の(a)と(e)の状態からコイル
3、コイル4に通電して第1ヨーク5の歯5b、5cを
S極、歯5b、5cに対向する第3ヨーク7の7a、7
bをN極、第2ヨーク6の歯6b、6cをS極、歯6
b、6cに対向する第3ヨーク7の7a、7bをN極に
励磁すると、マグネットリング1は45°左(反時計方
向に)回転し、図3の(b)、(f)に示す状態にな
る。 【0023】次に、コイル3へ通電を反転させ第1ヨー
ク5の歯5b、5cをN極、歯5b、5cに対向する第
3ヨーク7の7a、7bをS極、第2ヨーク6の歯6
b、6cをS極、歯6b、6cに対向する第3ヨーク7
の7a、7bをN極に励磁すると、マグネットリング1
はさらに45°左回転し、図3(c)、(g)に示す状
態になる。 【0024】次に、コイル4へ通電を反転させ第2ヨー
ク6の歯6b、6cをN極、歯6b、6cに対向する第
3ヨーク7の7a、7bをS極に励磁すると、永久磁石
1はさらに45°左回転していく。このようにコイル
3、コイル4への通電方向を順次切り換えていくことに
より、マグネットリング1及び回転軸2からなるロータ
は通電位相に応じた位置へと回転していく。図4は本モ
ータの上面平面図である。 【0025】(実施例2)図5と図6は本発明の実施例
2を示す図である。図5、図6において、1は円筒形状
のマグネットリングであり、永久磁石からなり、円周を
n分割(本実施例では4分割)して、S極、N極が交互
に着磁された1a、1b、1c、1dからなる第1の着
磁層と、円周を同じく4分割してS極N極が交互に着磁
された1e、1f、1g、1hからなる第2の着磁層と
からなる。第1の着磁層と第2の着磁層の位相は180
/n度すなわち45°ずれて着磁されている。本実施例
では、第1の着磁層の1a、1c及び第2の着磁層の1
e、1gの外周面がS極、内周面がN極になるよう着磁
されており、第1の着磁層1b、1d及び第2の着磁層
の1f、1hの外周面がN極、内周面がS極になるよう
に着磁されている。 【0026】2は回転軸で永久磁石1が固着されてい
る。回転軸2と永久磁石1とにより、請求項中のロータ
が構成される。3、4はコイルであり、前記永久磁石1
と同心でかつ永久磁石1を軸方向にはさむ位置に配置さ
れる。5は軟磁性材料からなる第1ヨークであり、コイ
ル3の内径部3aに挿入される5d部と、前記永久磁石
1の第1の着磁層の内径部に対向する歯5b、5cとを
持つ。歯5b、5cは第1の着磁層の極に対し、同位相
となるように360/(n/2)度、すなわち180°
ずれて形成され、第1ヨークの穴5aと、回転軸2の2
a部とは回転可能に嵌合する。 【0027】6は軟磁性材料からなる第2ヨークであ
り、コイル4の内径部4aに挿入される6d部と、前記
永久磁石1の第2の着磁層の内径部に対向する歯6b、
6cとを持つ。歯6b、6cは第2の着磁層の極に対し
同位相となるように360/(n/2)度、すなわち1
80°ずれて形成されている。第2ヨーク6の穴6aと
回転軸2の2b部とは回転可能に嵌合する。第1ヨーク
5の歯5b、5cと第2ヨーク6の歯6b、6cとは同
位相すなわち互いに軸方向に関して対向する位置にあ
る。 【0028】7は軟磁性材料からなる第3ヨークであ
る。第3ヨークは筒形状であり、コイル3、コイル4、
永久磁石1の外周を覆うように構成されている。第3ヨ
ーク7は7eで部で第1ヨーク5の5e部と結合され、
7f部で第2ヨーク6の6e部と結合される。また、第
3ヨーク7は第1ヨーク5の歯5b、5c、第2ヨーク
6の歯6b、6cに永久磁石1をはさんで対向する位置
7a、7b部があり、それ以外の部分には穴7c、7d
が形成されている。第1ヨーク5の歯5b、5cと第2
ヨーク6の歯6b、6cとは同位相であるからそれらの
歯に対向すべき第3ヨーク7の磁極部7a、7bは図1
に示すように単純な形状となりプレス等での製造が容易
となる。第3ヨーク7の磁極歯7a、7bにはマグネッ
トリング1の第1の着磁層と第2の着磁層との境界付近
に対向する位置に他の位置に比べて幅の狭い7i、7j
が形成されている。 【0029】これにより、第3ヨーク7の付近は磁気抵
抗が高くなりコイル3から発生する磁束はコイル4やマ
グネットリング1の第2の着磁層や第2ヨーク6等に作
用しにくくなり、コイル4から発生する磁束はコイル3
やマグネットリング1の第1の着磁層や第1ヨーク5等
に作用しにくくなり、第1実施例で述べた動作に従っ
て、スムーズに回転できるようになり、モータの出力は
上がる。 【0030】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造が容易でかつ小径でスムーズな回転で高出力なモー
タとすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は、実施例1の構成部品の斜視図である。 【図2】図2は、実施例1の組立時の断面図である。 【図3】図3は、実施例1のロータと第1ヨーク、第2
ヨーク、第3ヨークの関係を示す断面図である。 【図4】図4は、実施例1の組立時の平面図である。 【図5】図5は、実施例2の構成部品の斜視図である。 【図6】図6は、実施例2の組立時の平面図である。 【図7】図7は、従来のステップモータの一例である。 【符号の説明】 1 永久磁石 2 回転軸 3 コイル 4 コイル 5 第1ヨーク 6 第2ヨーク 7 第3ヨーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 37/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 外周面を周方向に複数の領域に分割され
    て異なる極に交互に着磁されている第1の着磁層と、前
    記第1の着磁層と軸方に隣り合う位置であって外周面を
    周方向に複数の領域に分割されて異なる極に交互に着磁
    されている第2の着磁層とを備えた永久磁石からなるロ
    ータと、 前記ロータの軸方向であって前記ロータを挟む位置に配
    置された第1のコイルおよび第2のコイルと、 前記第1のコイルの内径部に挿入され、かつ、前記ロー
    タの第1の着磁層の内径部に対向する筒状の第1のヨー
    クと、 前記第2のコイルの内径部に挿入され、かつ、前記ロー
    タの第2の着磁層の内径部に対向する筒状の第2のヨー
    クと、 前記第1のコイル、前記第2のコイル、および、前記ロ
    ータの外径部を覆う筒状の第3のヨークと、を有し、 第3のヨークの前記第1の着磁層および前記第2の着磁
    層と対向する部位には、穴と磁極部とが形成されてお
    り、かつ、前記磁極部の前記第1の着磁層と前記第2の
    着磁層との境界部分に対向する部分の幅は、前記磁極部
    の他の部分よりも狭く形成されていることを特徴とする
    モータ。
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