JP3517543B2 - モータ - Google Patents

モータ

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JP3517543B2
JP3517543B2 JP03119297A JP3119297A JP3517543B2 JP 3517543 B2 JP3517543 B2 JP 3517543B2 JP 03119297 A JP03119297 A JP 03119297A JP 3119297 A JP3119297 A JP 3119297A JP 3517543 B2 JP3517543 B2 JP 3517543B2
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【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】小型円筒形のステップモータとしては、
図14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個で軸方向から挾持固定し、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
来例では、ロータの外周にケース103、ボビン10
1、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、モータの外径寸法が大
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106aと106bの端面間を通過するため、ロー
タ磁石111に効果的に作用しないため、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、出力の高いものとし、さらに
組立が容易なものにすることである。
【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、本発明のモータは、円筒形状に形成されるととも
に、その外周面を周方向に複数の領域に分割され、異な
る極が交互に着磁され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、間に前記ロータをはさむ位
置に配置された第1コイルおよび第2コイルと、前記第
1コイルの内径部に挿入され、かつ、前記ロータの内径
部に対向する第1ヨークと、前記第2コイルの内径部に
挿入され、かつ、前記ロータの内径部に対向する第2ヨ
ークと、前記ロータの外周部に対向する磁極部を備え、
前記第1ヨークと接続された第3ヨークと、前記ロータ
の外周部に対向する磁極部を備え、前記第2ヨークと接
続された第4ヨークと、スリットが設けられ、かつ、前
記第3ヨークと前記第4ヨークが挿入されて弾性変形し
た状態で前記第3ヨークと前記第4ヨークを保持する接
続部材を有することを特徴とする。
【0007】上記構成において、第1コイルと第2コイル
はロータを軸方向においてはさむ位置に配置されている
ため、モータの外径を小さく抑えることができる。ま
た、第1コイルにより発生する磁束は、第3ヨークと第1
ヨークとの間を通過するので、効果的にロータの着磁層
に作用し、第2コイルにより発生する磁束は、第2ヨーク
と第4ヨークとの間を通過するので、効果的にロータの
着磁層に作用し、モータの出力を高める。
【0008】接続部材にスリットを設けて弾性を持たせ
ることで、第3ヨーク、第4ヨークを大きな負荷なく、か
つ、ガタつくことなく保持することができる。なお、第
3ヨーク、第4ヨーク、および、接続部材はすべて鉄系材
料で形成するのが好ましく、溶接によって、第3ヨーク
と接続部材、第4ヨークと接続部材を容易に固定するこ
とができる。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【実施例】
(実施例1)図1から図3は、本発明の実施例1を示す
図である。図1〜3において、1は円筒形状の永久磁石
であり、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。
【0026】本実施例では、第1の着磁層の1a、1c
及び第2の着磁層の1e、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の着磁層の1
b、1d及び第2の着磁層の1f、1hの外周面がN
極、内周面がS極になるよう着磁されている。
【0027】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は電磁軟鉄等の鉄系の軟磁性材料からなる第1ヨ
ークで、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5
b、5c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°ずれて形成されている。第1ヨークの穴5
aと、回転軸2の2a部とは回転可能に嵌合する。
【0028】6は、電磁軟鉄等の鉄系の軟磁性材料から
なる第2ヨークで、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180°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ヨークの歯5b、5cと、第2ヨークの歯6
b、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。
【0029】8は電磁軟鉄等の鉄系の軟磁性材料からな
る第1外ヨーク(第3ヨーク)であり、歯8a、8bが
第1ヨーク5の5b部、5c部と永久磁石1の第1の着
磁層を挟む位置に形成されている。9は電磁軟鉄等の鉄
系の軟磁性材料からなる第2外ヨーク(第4ヨーク)で
あり、歯9a、9bが第2ヨーク6の6b、6cと永久
磁石1の第2の着磁層を挟む位置に形成されている。
【0030】10は鉄系の非磁性材料のステンレス材料
からなる連結リングであり、内径10aに第1外ヨーク
8の歯8a、8bと外ヨーク9の歯9a、9bが嵌合す
る。第1外ヨーク8、第2外ヨーク9は、図2に示すよ
うに所定の間隔を持って第1外ヨーク8の歯8a、8b
と第2外ヨーク9の歯9a、9bと向き合って配置され
ている。
【0031】第1外ヨーク8と連結リング10、また第
2外ヨーク9と連結リング10とは溶接にて固定され
る。第1外ヨーク8、連結リング10、第2外ヨーク9
はすべて同一系統の材料すなわち鉄系の材料からなるの
で、容易に溶接できる。図2におけるC、Dは溶接箇所
を示している。
【0032】また、第1外ヨーク8は、図2に示すよう
に、一端が第1ヨーク5と溶接、圧入あるいは接着等の
方法により接続され、かつコイル3の外径部を覆い、他
端である歯8a、8bが永久磁石1の外周部に所定の隙
間を持って対向している。第2外ヨーク9は、図2に示
すように、一端が第2ヨーク6と溶接、圧入、あるいは
接着等の方法により接続され、かつコイル4の外径部を
覆い、他端である歯9a、9bが永久磁石1の外周部に
所定の隙間を持って対向している。
【0033】本実施例では、非磁性材料からなる連結リ
ング10により第1外ヨーク8と第2外ヨーク9とを磁
気的に分断しているので、第1の着磁層と第2の着磁層
との間で第1外ヨーク8、第2外ヨーク9を介しての磁
束の行き来はほとんどなくなり、コギングの発生も第1
の着磁層による90°ピッチの4回と、それと45°位
相のずれた第2の着磁層による90°ピッチの4回との
計8回となる。また、発生の頻度も45°ピッチで生じ
るので、発生する駆動力の変動は小さく、回転がなめら
かなモータとなる。
【0034】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。
【0035】図3の(a)、(e)の状態から、コイル
3、コイル4に通電して、第1外ヨーク8の歯8a、8
bをS極、歯8a、8bに対向する第1外ヨークの5
b、5c部をN極、第2外ヨーク9の歯9a、9bをS
極、歯9a、9bに対向する第2ヨーク6の6b、6c
部をN極に励磁すると、永久磁石1は、45°右(時計
方向に)回転し、図3の(b)、(f)に示す状態にな
る。
【0036】次に、コイル4への通電を反転させ、第2
外ヨーク9の歯9a、9bをN極、歯9a、9bに対向
する第2ヨークの6b、6c部をS極に励磁すると、第
2外ヨーク9の歯9a、9bをS極、第1ヨーク8の歯
8a、8bをS極、歯8a、8bに対向する第1ヨーク
5の5b、5c部をN極に励磁すると、永久磁石1はさ
らに45°右回転し図3の(c)、(g)に示す状態に
なる。
【0037】次に、コイル3への通電を反転させ、第1
外ヨーク8の歯8a、8bをN極、歯8a、8bに対向
する第1ヨークの5b、5c部をS極に励磁すると、永
久磁石1はさらに45°右回転していく。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、永久磁石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。
【0038】(実施例2)図4、図5は実施例2を示す
図である。図4、図5において、20は非磁性体で、か
つバネ性を有する材料、例えばバネ用ステンレス鋼やバ
ネ用リン青銅等からなり、スリット20bが形成されて
いる略円筒形状の連結リングである。
【0039】連結リング20は、単体において内径部2
0aの直径が第1外ヨーク8、第2外ヨーク9の外径寸
法より小さく設定されており、内径部20aに第1外ヨ
ーク8、第2外ヨーク9が挿入されると弾性的に変形
し、該第1外ヨーク8、第2外ヨーク9を弾性的に保持
する。スリット20bは、連結リング20が比較的容易
に変形するためのものである。この構造によれば、第1
外ヨーク8及び第2外ヨーク9とは、組立時、ガタのな
い構造となり、第1外ヨーク8と第2外ヨーク9とは、
同心が確保されて組み立てられる。図5は、組立時の横
断面図である。
【0040】(実施例3)図6、図7は実施例3を示す
図であり、図6は斜視図、図7は平面図である。図6、
図7において、20は連結リングであり、ステンレス鋼
からなり、実施例2と同様にスリット20bが形成され
ており、第1外ヨーク8、第2外ヨーク9が挿入される
際に、比較的容易に変形し、第1外ヨーク8、第2外ヨ
ーク9を弾性的に保持する。連結リング20は、第1外
ヨーク8とはスリット20bをはさんだスリットの近傍
であるE、Fの位置と、スリットとは逆方向すなわち1
80°ずれた付近であるGの位置において溶接され固定
される。
【0041】スリットをはさんだスリットの近傍の位置
であるE、Fにおける溶接により、連結リング20のス
リット20bからの開きを防止するとともに、E、F点
から均等に離れたスリットから180°ずれた位置近傍
のG点における溶接により、連結リング20と第1外ヨ
ーク8との平行度を確保する。もちろん他の位置での溶
接をさらに行ってもよいが、上記E、F、Gの3点を最
低限溶接するだけで、連結リング20と第1外ヨーク8
とは安定的に固着される。
【0042】同様に連結リング20は、第2外ヨーク9
とはスリット20bを挟んだスリット近傍であるH、I
の位置と、スリットとは逆方向ですなわち180°ずれ
た付近である位置で、本実施例では図示しないがJの位
置において溶接され固定される。H、Iにおける溶接に
より、連結リング20のスリット20bからの開きを防
止するとともに、Jの位置における溶接により、連結リ
ング20と第2外ヨーク9との平行度を確保する。もち
ろん他の位置での溶接をさらに行ってもよいが、上記
H、I、Jの3点を最低限溶接するだけで、連結リング
20と第2外ヨーク9とは安定的に固着される。
【0043】本実施例では、第1外ヨーク8、連結リン
グ20、第2外ヨーク9をすべて同一系統の材料、すな
わち鉄系の材料で構成したので、溶接は容易である。も
し、溶接以外の方法、例えば接着による方法でも、前記
E、F、G、H、I、Jの位置を接着するだけで、良好
な組立が達成できる。
【0044】(実施例4)図8、図9は実施例4を示す
図である。図8、図9において、15は第5ヨークで、
実施例1における第1ヨーク5と第1外ヨーク8とが一
体的に形成されたものであり、15a、15bが第1外
ヨーク8の8a、8bに相当し、15c、15dが第1
ヨーク5の5b、5cに相当する。16は第6ヨーク
で、実施例1における第2ヨーク6と第2外ヨーク9と
が一体的に形成されたものであり、16a、16bが第
2外ヨーク9の9a、9bに相当し、16c、16dが
第2ヨーク6の6b、6cに相当する。このような構成
にしても、実施例1と同様な効果が得られる。
【0045】(実施例5)図10、図11は実施例5を
示す図である。図10、図11において、15は第5ヨ
ークで、実施例2における第1ヨーク5と第1外ヨーク
8とが一体的に形成されたものであり、15a、15b
が第1外ヨーク8の8a、8bに相当し、15c、15
dが第1ヨーク5の5b、5cに相当する。16は第6
ヨークで、実施例2における第2ヨーク6と第2外ヨー
ク9とが一体的に形成されたものであり、16a、16
bが第2外ヨーク9の9a、9bに相当し、16c、1
6dが第2ヨーク6の6b、6cに相当する。このよう
な構成にしても、実施例2と同様な効果が得られる。
【0046】(実施例6)図12、図13は実施例6を
示す図である。図12、図13において、15は第5ヨ
ークで、実施例3における第1ヨーク5と第1外ヨーク
8とが一体的に形成されたものであり、16は第6ヨー
クで、実施例3における第2ヨーク6と第2外ヨーク9
とが一体的に形成されたものである。このような構成に
しても、実施例3と同様な効果が得られる。
【0047】以上説明したように、本発明によれば、小
径で高出力でかつ回転のなめらかなモータとすることが
できる。特に、ヨークと連結リングの溶接が容易なもの
にすることができ、また、少ない個所での溶接で安定し
た組立が可能になる効果がある。
【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のロータと各ヨークの関係を
示す断面図である。
【図4】図4は、実施例2の構成部品の斜視図である。
【図5】図5は、実施例2の断面平面図である。
【図6】図6は、実施例3の斜視図である。
【図7】図7は、実施例3の平面図である。
【図8】図8は、実施例4の構成部品の斜視図である。
【図9】図9は、実施例4の組立時の断面図である。
【図10】図10は、実施例5の構成部品の斜視図であ
る。
【図11】図11は、実施例5の断面平面図である。
【図12】図12は、実施例6の斜視図である。
【図13】図13は、実施例6の平面図である。
【図14】図14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 8 第1外ヨーク 9 第2外ヨーク 10 連結リング 20 連結リング 20b スリット 15 第5ヨーク 16 第6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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒形状に形成されるとともに、その外
    周面を周方向に複数の領域に分割され、異なる極が交互
    に着磁され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、間に前記ロータをはさむ
    位置に配置された第1コイルおよび第2コイルと、 前記第1コイルの内径部に挿入され、かつ、前記ロータ
    の内径部に対向する第1ヨークと、 前記第2コイルの内径部に挿入され、かつ、前記ロータ
    の内径部に対向する第2ヨークと、 前記ロータの外周部に対向する磁極部を備え、前記第1
    ヨークと接続された第3ヨークと、 前記ロータの外周部に対向する磁極部を備え、前記第2
    ヨークと接続された第4ヨークと、 スリットが設けられ、かつ、前記第3ヨークと前記第4
    ヨークが挿入されて弾性変形した状態で前記第3ヨーク
    と前記第4ヨークを保持する接続部材を有することを特
    徴とするモータ。
  2. 【請求項2】 前記接続部材はスリットを挟んだ近傍位
    置と、スリットとはほぼ反対側の位置とで溶接を行い、
    前記第3ヨークと前記第4ヨークとを固定することを特
    徴とする請求項1に記載のモータ。
  3. 【請求項3】 前記第3ヨーク、第4ヨーク、および、
    接続部材は鉄系材料で構成されていることを特徴とする
    請求項2に記載のモータ。
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