JP4275320B2 - ステッピングモータ - Google Patents
ステッピングモータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4275320B2 JP4275320B2 JP2001047200A JP2001047200A JP4275320B2 JP 4275320 B2 JP4275320 B2 JP 4275320B2 JP 2001047200 A JP2001047200 A JP 2001047200A JP 2001047200 A JP2001047200 A JP 2001047200A JP 4275320 B2 JP4275320 B2 JP 4275320B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output shaft
- stepping motor
- shaft gear
- teeth
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
- H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車載用に使用されるステッピングモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載用のアクチュエータ駆動用として、ステッピングモータが使用されている。これは、エンジンの運転状況によって送られてくる信号により、被駆動部材が目標位置となるように駆動するものである。その駆動力の伝達方法として、ステッピングモータの回転子の出力軸に出力軸歯車を形成し、被駆動部材に取り付けられた被駆動歯車に回転を伝達して、その被駆動部材を駆動する方法が広く用いられている。
しかし、ステッピングモータの回転子の位置、または回転子の回転によって駆動される被駆動部材の位置を直接位置検出する手段を有しない場合には、エンジンの始動毎に、前回のエンジンの停止時における被駆動部材の位置と、エンジンの始動時の基準位置との相違を修正するために、ステッピングモータを一方向に回転させ、回転子または被駆動部材をストッパに当接させることにより、被駆動部材を基準位置に設定する、初期化という動作が必要となる。
そのため、弾性体によって被駆動部材を基準位置側に付勢したり、または弾性体にステッピングモータの回転子を付勢し、エンジンの停止後にステッピングモータへの通電が停止されると、その弾性体の付勢力によって被駆動部材を基準位置に戻す機構を有するものもある。
【０００３】
これらは、基準位置におけるステッピングモータのコイルへの通電パターンが規定されており、その通電パターン時には被駆動部材が基準位置で保持されている必要があるため、被駆動部材の基準位置と、規定された通電パターンにおいて磁気的に安定保持された永久磁石を保持する回転子との位置は合致していなければならない。
よって、被駆動部材に取り付けられた被駆動歯車の歯の位置は、必然的に基準位置では決まることとなり、ステッピングモータの出力軸に形成された出力軸歯車の歯の位置が、基準位置で被駆動歯車の歯とかみ合うように、ステッピングモータを組み付けなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のステッピングモータは以上のように構成されているので、基準位置において被駆動部材に取り付けられた被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの規定された通電パターンにおいて磁気的に安定保持された回転子の出力軸歯車の歯とをかみ合わせてステッピングモータを組み付けるためには、以下のような組み立て作業および設備が必要になる。
まず、被駆動部材を基準位置にて固定する。次に、ステッピングモータに基準位置における規定された通電パターンで通電して、永久磁石を磁気的に安定保持することにより、その永久磁石を保持する回転子を固定する。このとき、回転子を安定保持した時の出力軸歯車の歯の位置を確認する必要がある。さらに、回転子の出力軸歯車の歯と、被駆動部材の被駆動歯車の歯とかみ合わせるという作業が必要になる。
よって、被駆動部材を基準位置で保持する設備や、ステッピングモータに通電する設備が必要になる。
このように、複雑な作業が必要になったり、多種にわたる設備が必要になるなど、組み立て作業の効率が悪くなってしまう課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、被駆動部材の被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの回転子の出力軸歯車の歯とを連結する際の組み立て作業の効率を向上するステッピングモータを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るステッピングモータは、規定された通電パターンでコイルに通電した時に被駆動部材が基準位置にて保持されるように、出力軸歯車の歯数を、規定された通電パターンで通電したときの回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍に設定し、規定された通電パターンで通電したときにはハウジングに対して出力軸歯車の歯の回転方向位置が必ず同じとなるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係るステッピングモータは、回転子の出力軸と出力軸歯車とを一体成型するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係るステッピングモータは、出力軸歯車を樹脂材料で構成したものである。
【００１０】
この発明に係るステッピングモータは、出力軸歯車を金属材料で構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータを使用し、歯車による回転伝達および被駆動部材の位置決めを実施した場合の状況を示す説明図であり、図において、１はステッピングモータへの通電により磁気を発生するコイル、２はコイル１を包むように形成され、コイル１により発生した磁気を集積して磁極を形成する固定子鉄心であり、コイル１および固定子鉄心２により、固定子を構成する。
３は回転子の出力軸、４は固定子鉄心２に形成される磁極と対向するように出力軸３に設けられた永久磁石であり、出力軸３および永久磁石４により、回転子を構成する。
５は固定子および回転子を一体に覆うように設けられ、ステッピングモータの外形部を形成するハウジングである。６はハウジング５に固定され、ステッピングモータの外形を形成するボスである。７は回転子の回転運動を保持し、かつ回転子にスラスト方向に固定された軸受である。８はハウジング５と軸受７との間に装着され、軸受７を保持している回転子を、軸受７を介してスラスト方向に付勢する弾性体である。
９は樹脂材料で構成されると共に回転子の出力軸３に一体成型され、後述する被駆動部材の被駆動歯車に連結される出力軸歯車である。１０はコイル１に通電するための端子である。
１１は出力軸歯車９と連結されて位置が規制され、その出力軸歯車９と連動して回転させられる被駆動歯車である。１２は被駆動歯車１１を保持し、その被駆動歯車１１と共に回転する被駆動部材である。１３は被駆動部材１２の基準位置を規制するために設置され、被駆動歯車１１に基準位置において当接する基準位置ストッパである。
【００１２】
図３はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの駆動回路を示す結線図であり、図中の数字▲１▼〜▲６▼は、図１における端子１０の番号であり、図では、端子１０の▲２▼→▲１▼および▲５▼→▲６▼に通電され、コイルＡおよびコイルＤに通電されている状態を示している。
図４はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの内部部品を示す部分断面図であり、図３において示した端子１０の▲２▼→▲１▼および▲５▼→▲６▼に通電した時のコイル電流α，βの流れ、およびそれらコイル電流α，βにより磁極化された固定子鉄心α，βの極性、および永久磁石４の磁極の状態を立体的に示している。
図５はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの固定子鉄心の磁極化状態を示す平面展開図であり、コイルＡ〜Ｄを流れる電流の向きによる磁極化された固定子鉄心α，βの磁極の変化と、それら固定子鉄心α，βの磁極の変化によって永久磁石４の位置が変化していく動きを示したものである。
図６はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの通電パターンの一例を示すシーケンス図であり、図６（ａ）は、常時二つのコイルへ通電する２相通電方式であり、図６（ｂ）は通電するコイルが一つの時がある１−２相通電方式を示したものである。
図７はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの永久磁石の位置を示す平面展開図であり、コイルを流れる電流によって磁極化された固定子鉄心α，βの磁極を一定に保持した場合でも、永久磁石４の磁極の安定位置が複数存在することを示したものである。
【００１３】
図８は従来のステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を９の場合を示したものである。
図９はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を同数の１２とした場合を示したものである。
図１０はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が９で、出力軸歯車の歯数を同数の９とした場合を示したものである。なお、Ｎは永久磁石４のＮ極を、Ｓは同Ｓ極の位置を示している。
図１１はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を同数の１２とした場合を示したものである。
図１２はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を２倍の２４とした場合を示したものである。
図１３はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を２倍の２４とした場合を示したものである。
図１４はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図であり、図において、１４は金属材料で構成した出力軸歯車であり、樹脂材料で構成した出力軸３に一体で構成したものである。
【００１４】
次に動作について説明する。
まず、ステッピングモータの構造について説明する。
このステッピングモータは、図１に示すように、通電の切り替えにより磁気の方向を切り替えることが可能な４個のコイル１を有しており、コイル１を包み込むように配置され、コイル１が発生した磁気を集積し、磁極となる二対の固定子鉄心２を、ハウジング５によってコイル１と一体に保持している。この固定子鉄心２の内径側に、円周上表面に２４極に分割磁化された磁極を有する永久磁石４が、軸受７によって回転可能なように回転子の出力軸３によって保持されている。また、ボス６が、軸受７の一端を保持し、ハウジング５に固定され、ステッピングモータの外形を形成している。さらに、回転子の軸方向の位置ズレを防止するために、ハウジング５と軸受７との間に弾性体８を設置している。さらに、回転子の出力軸３には、被駆動部材１２に固定されている被駆動歯車１１に回転トルクを伝達するために出力軸歯車９が形成されている。
また、図２に示すように、このステッピングモータによって駆動させられる被駆動部には、基準位置ストッパ１３が、被駆動歯車１１に当接するように配置されており、ステッピングモータの出力軸歯車９の歯とかみ合っている被駆動歯車１１が、ステッピングモータの回転トルクによって回転させられ、基準位置において基準位置ストッパ１３に当接することによって基準位置を規定している。なお、この基準位置ストッパ１３は、被駆動部材１２に当接するように設置しても良い。
【００１５】
次に、ステッピングモータの動作について説明する。
図３に示すように、コイル１のＡとＢおよびＣとＤは、それぞれ通電時に電流の向きが逆になるように接続され、図４に示すように、固定子鉄心２のαおよびβによって、それぞれコイル１のＡとＢおよびＣとＤが包まれるように、上下に重ねて配置されている。図３および図４に示すように、ステッピングモータに通電され、コイル１に電流が流れると磁力が発生し、その磁力は固定子鉄心２によって集積され、固定子鉄心２の爪部が、Ｎ，Ｓの磁極となり、永久磁石４の表面のＮ，Ｓの磁極との吸引および反発によって、永久磁石４に回転トルクが発生し、次の磁気的安定点に移動することによって回転子が回転する。
例えば、常時二つのコイル１に通電する２相通電方式の場合、図５のＩに記載のように、コイル１のＡおよびＤに通電された時、その流れる電流によって固定子鉄心２のαおよびβのそれぞれの爪部がＮ，Ｓの磁極となる。この時、永久磁石４の表面のＮおよびＳ極は、固定子鉄心２の爪の磁極との吸引および反発により、図５のＩの永久磁石位置Ｉにて磁気的に安定して保持される。
次に、被駆動部材１２を動かす必要が発生した時、図５のＩＩのように、ステッピングモータへの通電がコイル１のＡからＢに切り替えられ、固定子鉄心２のαの中を流れる電流方向が逆向きになることにより、固定子鉄心２のαの爪部が図５のＩに対して反対に磁極化される。そのため、図５のＩにおいて磁気的に安定していた永久磁石４は、上記のように固定子鉄心２のαの磁極が反転したことにより磁気的に不安定となり、図５のＩＩにおける永久磁石位置Ｉの位置から、磁気的に安定するＩＩの位置へ移動する。
さらに、被駆動部材１２を動かす必要が発生した時には、図５のＩＩと同様図５のＩＩＩに示すようにコイル１のＤからＣに通電が切り替えられ、固定子鉄心２のβの中を流れる電流方向が逆向きになることにより、固定子鉄心２のβの爪部が図５のＩＩに対して反対に磁極化され、図５のＩＩＩにおける永久磁石位置ＩＩの位置から、磁気的に安定するＩＩＩの位置へ移動する。
【００１６】
以上のように、図６に示すようにコイル１への通電パターンを切り替えることで、ステッピングモータは、コイル１を流れる電流の向きが反転し、固定子鉄心２の爪部の磁極が切り替わることにより、永久磁石４の磁極との吸引および反発により永久磁石４にトルクが発生し、永久磁石４を保持する回転子の出力軸３を回転させ、通電の切替毎に１ステップずつ回転する。
この動作原理は、１ステップで回転する角度を、図６（ａ）に示す２相通電方式に対して半分にする時に採用される、図６（ｂ）に示す、通電するコイルが一つの時がある１−２相通電方式の場合でも同様であり、固定子鉄心２の爪部の磁極が切り替わる時に、磁化されないタイミングがあるのみであり、通電されているコイル側の固定子鉄心２が磁化されているため、回転の原理は２相通電方式と同様である。
つまり、ステッピングモータは、コイル１に流れる電流の向きを反転させたり、通電をオンからオフ、あるいはオフからオンに変化させなければ、永久磁石４は磁気的に安定しており、永久磁石４を保持する回転子の出力軸３は回転しないで、その位置を保持しようとする特性を有している。
この特徴を利用して、ステッピングモータは各方面に利用されているが、ステッピングモータによって駆動される被駆動部は、その用途から、基準となる位置が規定されている場合が多く、基準位置におけるステッピングモータへの通電パターンも規定されている場合がほとんどである。
【００１７】
しかしながら、図７に示すように、例えばコイル１のＡとＤに通電した時を基準位置におけるステッピングモータへの通電パターンとした時、コイル１のＡを流れる電流によって磁化される固定子鉄心２のα、および同様にコイル１のＤを流れる電流によって磁化される固定子鉄心２のβの、それぞれの爪部は、図７に示すように磁化されて磁極となり、永久磁石４の磁極との吸引および反発のバランスから、図７に示す磁極位置ａに永久磁石４は安定保持されるものの、磁極位置ｂおよび磁極位置ｃの位置でも、固定子鉄心２の爪部の磁極と永久磁石４の磁極は、磁極位置ａと同様に磁気的に安定していることになる。
つまり、基準位置におけるステッピングモータへの通電パターンを一つに規定しても、コイル１を流れる電流によって磁化された固定子鉄心２の磁極と、永久磁石４の磁極の吸引および反発による磁気的安定点は複数存在するために、永久磁石４を保持し、出力軸３に出力軸歯車９を形成している回転子の位置は、複数存在する磁気的安定点のうちのいずれの位置で安定するかを規定することができない。
【００１８】
このため従来の課題でも説明したが、従来のステッピングモータにおいて、基準位置において被駆動部材１２に取り付けられた被駆動歯車１１の歯と、ステッピングモータの規定された通電パターンにおいて磁気的に安定保持された回転子の出力軸歯車９の歯とをかみ合わせてステッピングモータを組み付けるためには、以下のような組み立て作業および設備が必要になった。
図８は従来のステッピングモータにおいて、一例として一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数が９であった場合の組み立て作業を示したものである。このように磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数が９である場合には、磁気的安定点が３０°ピッチ、出力軸歯車の歯が４０°ピッチで存在することになり、出力軸歯車の歯は、磁気的安定点に対して１０°ずつずれる。したがって、歯数が９つある出力軸歯車の歯のうちの、１２０°毎の３つの歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は一致するものの、出力軸歯車のその他の６つの歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は一致しない。よって、図８（ａ）に示すように、ステッピングモータに規定された通電パターンで通電しても出力軸歯車の歯が、連結される被駆動歯車の基準位置と一致しているとは限らず、このときの出力軸歯車の歯の位置を確認して、正規に被駆動歯車とかみ合う出力軸歯車の歯に目印等を付け、再度、ステッピングモータに規定された通電パターンで通電して、ステッピングモータを回転させ、図８（ｂ）に示すように、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置が一致する出力軸歯車の歯と、被駆動歯車を基準位置ストッパにて固定した時の被駆動歯車の歯とをかみ合わせるという作業が必要になる。
よって、被駆動部材を基準位置ストッパで保持する設備や、ステッピングモータに通電する設備が必要になる。
このように、複雑な作業が必要になったり、多種にわたる設備が必要になるなど、組み立て作業の効率が悪くなってしまった。
【００１９】
しかし、規定された一つの通電パターンにおける磁気的安定点数は、下記式で予め求めることができるため、設計段階で出力軸歯車の歯数は、磁気的安定点数に設定が可能である。
（一つの通電パターンにおける一回転当たりの磁気的安定点数）＝（固定子鉄心の爪部の総数）÷（固定子鉄心のＮ，Ｓの２極）÷（固定子鉄心の上段，下段の２相）
但し、固定子鉄心のＮ，Ｓの２極は、２の固定値である。
例えば、この実施の形態１によるステッピングモータの仕様を、４個のコイル１と、合計４８個の固定子鉄心２の爪部を有するとした場合、
４８÷２÷２＝１２
により、一回転当たりの磁気的安定点数は、１２となり、図９に示すように、出力軸歯車の歯数を１２とすることで、磁気的安定点数と出力軸歯車の歯数とを同数にすることができる。
この場合、永久磁石４の磁極の延べ数は、磁極がＮ、Ｓの二種類であることから、
に設定しておく必要がある。
さらに、ステッピングモータの固定子鉄心２の爪部総数が３６の場合は、永久磁石４の磁極数は１８となり、一回転当たりの磁気的安定点数は、
３６÷２÷２＝９
であり、図１０に示すように、出力軸歯車９の歯数を９とすることで、磁気的安定点数と出力軸歯車の歯数とを同数にすることができる。
【００２０】
以上のように、ステッピングモータの固定子鉄心２の爪の総数が規定されれば、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数は計算により算出できるため、上記例に記載の固定子爪総数４８個のステッピングモータであれば、図９に示すように、出力軸歯車９の歯数を、一つの通電パターンにおける一回転当たりの磁気的安定点数１２と同数の１２とすることで、永久磁石４がどの磁気的安定点で安定保持されても出力軸歯車９の歯の位置が同じとなり、図１１（ａ）に示すように、出力軸歯車の歯と、被駆動歯車の歯を任意にかみ合わせても、図１１（ｂ）に示すように、基準位置ストッパまでステッピングモータを駆動し、規定された通電パターンで通電した時には、出力軸歯車の歯の位置は規定の位置にあることとなり、出力軸歯車とかみ合っている被駆動歯車の位置も正規の基準位置にあることとなる。
【００２１】
また、この実施の形態１と同様のステッピングモータにおいて、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数に対し、出力軸歯車９の歯数を、整数倍あるいは１／整数としても良い。図１２は磁気的安定点数が１２に対して出力軸歯車９の歯数を２倍の２４にしたものである。
しかしながら、歯数が２４ある出力軸歯車の歯のうちの、３０°毎の１２個の歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は一致するものの、出力軸歯車のそれら一致する１２個の歯にそれぞれ挟まれたその他の１２個の歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は１５°ずれて一致しない。したがって、図１３（ａ）に示すように、被駆動歯車の歯と任意に出力軸歯車の歯をかみ合わせると、１／２の確率で基準位置における被駆動歯車の位置が正しくない場合が起こりえる。
この場合、図１３（ｂ）に示すように、被駆動歯車を基準位置ストッパに合わせ、ステッピングモータに、基準位置にて規定された通電パターンで通電して、回転子を磁気的に安定させれば、その出力軸歯車のかみ合うべき歯が正規の位置に必ず保持されるので、被駆動歯車の歯と容易にかみ合わせることができ、従来のように、出力軸歯車の歯の位置を確認する作業や、かみ合う歯車の歯に目印を付ける等の作業を行う必要がなく、ステッピングモータの組付け作業の容易化を図ることができる。
【００２２】
なお、図１４は金属材料で構成した出力軸歯車１４を示したものであり、この場合、出力軸歯車の強度を高め、小型化を可能にすることができる。
【００２３】
また、この実施の形態１のステッピングモータは、発生した回転力を出力軸歯車に伝達するものであればあらゆる用途に使用可能であるが、特に、車載用のバタフライ弁、スロットルバルブ、およびスワールコントロールバルブ等に用いることができる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、出力軸歯車９の歯数を、回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して同数にすることにより、被駆動歯車１１の歯と出力軸歯車９の歯とを任意に連結させても基準位置において正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、組み立て作業における不要な作業を排除すると共に、組み立て作業時における各種設備を不要にすることができる。
また、出力軸歯車９の歯数を、回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍または１／整数の所定の比率にすることにより、規定された通電パターンで通電し、被駆動部材１２を基準位置ストッパ１３に保持した状態で、被駆動歯車１１の歯と出力軸歯車９の歯とを連結させることにより、その基準位置に対して正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、規定された通電パターンで通電した時の出力軸歯車の歯の位置を確認する作業を排除することができ、組み立て作業の効率を向上させることができる。
さらに、回転子の出力軸３と出力軸歯車９とを一体成型したので、出力軸歯車９の回転子の出力軸３への取り付け作業の削減、および回転子と出力軸歯車９の歯との位置精度を向上させることができる。
さらに、出力軸歯車９を樹脂材料で構成したので、出力軸歯車９を安価に製造できる。
さらに、出力軸歯車１４を金属材料で構成したので、出力軸歯車１４の強度を高め、小型化を可能にすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、規定された通電パターンでコイルに通電した時に被駆動部材が基準位置にて保持されるように、出力軸歯車の歯数を、規定された通電パターンで通電したときの回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍に設定し、規定された通電パターンで通電したときにはハウジングに対して出力軸歯車の歯の回転方向位置が必ず同じとなるように構成したので、コイルに規定された通電パターンで通電し、被駆動部材を基準位置に保持した状態で、その被駆動部材の被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの回転子の出力軸歯車の歯とを連結させることにより、その基準位置に対して正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、規定された通電パターンで通電した時の出力軸歯車の歯の位置を確認する作業を排除することができ、組み立て作業の効率を向上させることができる効果がある。
また、この発明によれば、出力軸歯車の歯数を、回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して同数になるように構成したので、コイルに規定された通電パターンで通電した時に、永久磁石を保持する回転子の磁気的に安定保持される位置は複数存在するものの、被駆動部材の被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの回転子の出力軸歯車の歯とを無作為に連結させた後に、規定された通電パターンで通電しても、基準位置において正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、被駆動部材の基準位置での保持等の組み立て作業における不要な作業を排除することができる。また、被駆動部材を基準位置で保持する設備や、ステッピングモータに通電する設備が不要になる効果がある。
【００２７】
この発明によれば、回転子の出力軸と出力軸歯車とを一体成型するように構成したので、出力軸歯車の回転子の出力軸への取り付け作業の削減、および回転子と出力軸歯車の歯との位置精度を向上させることができる効果がある。
【００２８】
この発明によれば、出力軸歯車を樹脂材料で構成したので、出力軸歯車を安価に製造できる効果がある。
【００２９】
この発明によれば、出力軸歯車を金属材料で構成したので、出力軸歯車の強度を高め、小型化を可能にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータを使用し、歯車による回転伝達および被駆動部材の位置決めを実施した場合の状況を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの駆動回路を示す結線図である。
【図４】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの内部部品を示す部分断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの固定子鉄心の磁極化状態を示す平面展開図である。
【図６】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの通電パターンの一例を示すシーケンス図である。
【図７】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの永久磁石の位置を示す平面展開図である。
【図８】 従来のステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図である。
【図９】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ コイル、２ 固定子鉄心、３ 出力軸、４ 永久磁石、５ ハウジング、６ ボス、７ 軸受、８ 弾性体、９，１４ 出力軸歯車、１０ 端子、１１ 被駆動歯車、１２ 被駆動部材、１３ 基準位置ストッパ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車載用に使用されるステッピングモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載用のアクチュエータ駆動用として、ステッピングモータが使用されている。これは、エンジンの運転状況によって送られてくる信号により、被駆動部材が目標位置となるように駆動するものである。その駆動力の伝達方法として、ステッピングモータの回転子の出力軸に出力軸歯車を形成し、被駆動部材に取り付けられた被駆動歯車に回転を伝達して、その被駆動部材を駆動する方法が広く用いられている。
しかし、ステッピングモータの回転子の位置、または回転子の回転によって駆動される被駆動部材の位置を直接位置検出する手段を有しない場合には、エンジンの始動毎に、前回のエンジンの停止時における被駆動部材の位置と、エンジンの始動時の基準位置との相違を修正するために、ステッピングモータを一方向に回転させ、回転子または被駆動部材をストッパに当接させることにより、被駆動部材を基準位置に設定する、初期化という動作が必要となる。
そのため、弾性体によって被駆動部材を基準位置側に付勢したり、または弾性体にステッピングモータの回転子を付勢し、エンジンの停止後にステッピングモータへの通電が停止されると、その弾性体の付勢力によって被駆動部材を基準位置に戻す機構を有するものもある。
【０００３】
これらは、基準位置におけるステッピングモータのコイルへの通電パターンが規定されており、その通電パターン時には被駆動部材が基準位置で保持されている必要があるため、被駆動部材の基準位置と、規定された通電パターンにおいて磁気的に安定保持された永久磁石を保持する回転子との位置は合致していなければならない。
よって、被駆動部材に取り付けられた被駆動歯車の歯の位置は、必然的に基準位置では決まることとなり、ステッピングモータの出力軸に形成された出力軸歯車の歯の位置が、基準位置で被駆動歯車の歯とかみ合うように、ステッピングモータを組み付けなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のステッピングモータは以上のように構成されているので、基準位置において被駆動部材に取り付けられた被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの規定された通電パターンにおいて磁気的に安定保持された回転子の出力軸歯車の歯とをかみ合わせてステッピングモータを組み付けるためには、以下のような組み立て作業および設備が必要になる。
まず、被駆動部材を基準位置にて固定する。次に、ステッピングモータに基準位置における規定された通電パターンで通電して、永久磁石を磁気的に安定保持することにより、その永久磁石を保持する回転子を固定する。このとき、回転子を安定保持した時の出力軸歯車の歯の位置を確認する必要がある。さらに、回転子の出力軸歯車の歯と、被駆動部材の被駆動歯車の歯とかみ合わせるという作業が必要になる。
よって、被駆動部材を基準位置で保持する設備や、ステッピングモータに通電する設備が必要になる。
このように、複雑な作業が必要になったり、多種にわたる設備が必要になるなど、組み立て作業の効率が悪くなってしまう課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、被駆動部材の被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの回転子の出力軸歯車の歯とを連結する際の組み立て作業の効率を向上するステッピングモータを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るステッピングモータは、規定された通電パターンでコイルに通電した時に被駆動部材が基準位置にて保持されるように、出力軸歯車の歯数を、規定された通電パターンで通電したときの回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍に設定し、規定された通電パターンで通電したときにはハウジングに対して出力軸歯車の歯の回転方向位置が必ず同じとなるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係るステッピングモータは、回転子の出力軸と出力軸歯車とを一体成型するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係るステッピングモータは、出力軸歯車を樹脂材料で構成したものである。
【００１０】
この発明に係るステッピングモータは、出力軸歯車を金属材料で構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータを使用し、歯車による回転伝達および被駆動部材の位置決めを実施した場合の状況を示す説明図であり、図において、１はステッピングモータへの通電により磁気を発生するコイル、２はコイル１を包むように形成され、コイル１により発生した磁気を集積して磁極を形成する固定子鉄心であり、コイル１および固定子鉄心２により、固定子を構成する。
３は回転子の出力軸、４は固定子鉄心２に形成される磁極と対向するように出力軸３に設けられた永久磁石であり、出力軸３および永久磁石４により、回転子を構成する。
５は固定子および回転子を一体に覆うように設けられ、ステッピングモータの外形部を形成するハウジングである。６はハウジング５に固定され、ステッピングモータの外形を形成するボスである。７は回転子の回転運動を保持し、かつ回転子にスラスト方向に固定された軸受である。８はハウジング５と軸受７との間に装着され、軸受７を保持している回転子を、軸受７を介してスラスト方向に付勢する弾性体である。
９は樹脂材料で構成されると共に回転子の出力軸３に一体成型され、後述する被駆動部材の被駆動歯車に連結される出力軸歯車である。１０はコイル１に通電するための端子である。
１１は出力軸歯車９と連結されて位置が規制され、その出力軸歯車９と連動して回転させられる被駆動歯車である。１２は被駆動歯車１１を保持し、その被駆動歯車１１と共に回転する被駆動部材である。１３は被駆動部材１２の基準位置を規制するために設置され、被駆動歯車１１に基準位置において当接する基準位置ストッパである。
【００１２】
図３はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの駆動回路を示す結線図であり、図中の数字▲１▼〜▲６▼は、図１における端子１０の番号であり、図では、端子１０の▲２▼→▲１▼および▲５▼→▲６▼に通電され、コイルＡおよびコイルＤに通電されている状態を示している。
図４はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの内部部品を示す部分断面図であり、図３において示した端子１０の▲２▼→▲１▼および▲５▼→▲６▼に通電した時のコイル電流α，βの流れ、およびそれらコイル電流α，βにより磁極化された固定子鉄心α，βの極性、および永久磁石４の磁極の状態を立体的に示している。
図５はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの固定子鉄心の磁極化状態を示す平面展開図であり、コイルＡ〜Ｄを流れる電流の向きによる磁極化された固定子鉄心α，βの磁極の変化と、それら固定子鉄心α，βの磁極の変化によって永久磁石４の位置が変化していく動きを示したものである。
図６はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの通電パターンの一例を示すシーケンス図であり、図６（ａ）は、常時二つのコイルへ通電する２相通電方式であり、図６（ｂ）は通電するコイルが一つの時がある１−２相通電方式を示したものである。
図７はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの永久磁石の位置を示す平面展開図であり、コイルを流れる電流によって磁極化された固定子鉄心α，βの磁極を一定に保持した場合でも、永久磁石４の磁極の安定位置が複数存在することを示したものである。
【００１３】
図８は従来のステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を９の場合を示したものである。
図９はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を同数の１２とした場合を示したものである。
図１０はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が９で、出力軸歯車の歯数を同数の９とした場合を示したものである。なお、Ｎは永久磁石４のＮ極を、Ｓは同Ｓ極の位置を示している。
図１１はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を同数の１２とした場合を示したものである。
図１２はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を２倍の２４とした場合を示したものである。
図１３はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図であり、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数を２倍の２４とした場合を示したものである。
図１４はこの発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図であり、図において、１４は金属材料で構成した出力軸歯車であり、樹脂材料で構成した出力軸３に一体で構成したものである。
【００１４】
次に動作について説明する。
まず、ステッピングモータの構造について説明する。
このステッピングモータは、図１に示すように、通電の切り替えにより磁気の方向を切り替えることが可能な４個のコイル１を有しており、コイル１を包み込むように配置され、コイル１が発生した磁気を集積し、磁極となる二対の固定子鉄心２を、ハウジング５によってコイル１と一体に保持している。この固定子鉄心２の内径側に、円周上表面に２４極に分割磁化された磁極を有する永久磁石４が、軸受７によって回転可能なように回転子の出力軸３によって保持されている。また、ボス６が、軸受７の一端を保持し、ハウジング５に固定され、ステッピングモータの外形を形成している。さらに、回転子の軸方向の位置ズレを防止するために、ハウジング５と軸受７との間に弾性体８を設置している。さらに、回転子の出力軸３には、被駆動部材１２に固定されている被駆動歯車１１に回転トルクを伝達するために出力軸歯車９が形成されている。
また、図２に示すように、このステッピングモータによって駆動させられる被駆動部には、基準位置ストッパ１３が、被駆動歯車１１に当接するように配置されており、ステッピングモータの出力軸歯車９の歯とかみ合っている被駆動歯車１１が、ステッピングモータの回転トルクによって回転させられ、基準位置において基準位置ストッパ１３に当接することによって基準位置を規定している。なお、この基準位置ストッパ１３は、被駆動部材１２に当接するように設置しても良い。
【００１５】
次に、ステッピングモータの動作について説明する。
図３に示すように、コイル１のＡとＢおよびＣとＤは、それぞれ通電時に電流の向きが逆になるように接続され、図４に示すように、固定子鉄心２のαおよびβによって、それぞれコイル１のＡとＢおよびＣとＤが包まれるように、上下に重ねて配置されている。図３および図４に示すように、ステッピングモータに通電され、コイル１に電流が流れると磁力が発生し、その磁力は固定子鉄心２によって集積され、固定子鉄心２の爪部が、Ｎ，Ｓの磁極となり、永久磁石４の表面のＮ，Ｓの磁極との吸引および反発によって、永久磁石４に回転トルクが発生し、次の磁気的安定点に移動することによって回転子が回転する。
例えば、常時二つのコイル１に通電する２相通電方式の場合、図５のＩに記載のように、コイル１のＡおよびＤに通電された時、その流れる電流によって固定子鉄心２のαおよびβのそれぞれの爪部がＮ，Ｓの磁極となる。この時、永久磁石４の表面のＮおよびＳ極は、固定子鉄心２の爪の磁極との吸引および反発により、図５のＩの永久磁石位置Ｉにて磁気的に安定して保持される。
次に、被駆動部材１２を動かす必要が発生した時、図５のＩＩのように、ステッピングモータへの通電がコイル１のＡからＢに切り替えられ、固定子鉄心２のαの中を流れる電流方向が逆向きになることにより、固定子鉄心２のαの爪部が図５のＩに対して反対に磁極化される。そのため、図５のＩにおいて磁気的に安定していた永久磁石４は、上記のように固定子鉄心２のαの磁極が反転したことにより磁気的に不安定となり、図５のＩＩにおける永久磁石位置Ｉの位置から、磁気的に安定するＩＩの位置へ移動する。
さらに、被駆動部材１２を動かす必要が発生した時には、図５のＩＩと同様図５のＩＩＩに示すようにコイル１のＤからＣに通電が切り替えられ、固定子鉄心２のβの中を流れる電流方向が逆向きになることにより、固定子鉄心２のβの爪部が図５のＩＩに対して反対に磁極化され、図５のＩＩＩにおける永久磁石位置ＩＩの位置から、磁気的に安定するＩＩＩの位置へ移動する。
【００１６】
以上のように、図６に示すようにコイル１への通電パターンを切り替えることで、ステッピングモータは、コイル１を流れる電流の向きが反転し、固定子鉄心２の爪部の磁極が切り替わることにより、永久磁石４の磁極との吸引および反発により永久磁石４にトルクが発生し、永久磁石４を保持する回転子の出力軸３を回転させ、通電の切替毎に１ステップずつ回転する。
この動作原理は、１ステップで回転する角度を、図６（ａ）に示す２相通電方式に対して半分にする時に採用される、図６（ｂ）に示す、通電するコイルが一つの時がある１−２相通電方式の場合でも同様であり、固定子鉄心２の爪部の磁極が切り替わる時に、磁化されないタイミングがあるのみであり、通電されているコイル側の固定子鉄心２が磁化されているため、回転の原理は２相通電方式と同様である。
つまり、ステッピングモータは、コイル１に流れる電流の向きを反転させたり、通電をオンからオフ、あるいはオフからオンに変化させなければ、永久磁石４は磁気的に安定しており、永久磁石４を保持する回転子の出力軸３は回転しないで、その位置を保持しようとする特性を有している。
この特徴を利用して、ステッピングモータは各方面に利用されているが、ステッピングモータによって駆動される被駆動部は、その用途から、基準となる位置が規定されている場合が多く、基準位置におけるステッピングモータへの通電パターンも規定されている場合がほとんどである。
【００１７】
しかしながら、図７に示すように、例えばコイル１のＡとＤに通電した時を基準位置におけるステッピングモータへの通電パターンとした時、コイル１のＡを流れる電流によって磁化される固定子鉄心２のα、および同様にコイル１のＤを流れる電流によって磁化される固定子鉄心２のβの、それぞれの爪部は、図７に示すように磁化されて磁極となり、永久磁石４の磁極との吸引および反発のバランスから、図７に示す磁極位置ａに永久磁石４は安定保持されるものの、磁極位置ｂおよび磁極位置ｃの位置でも、固定子鉄心２の爪部の磁極と永久磁石４の磁極は、磁極位置ａと同様に磁気的に安定していることになる。
つまり、基準位置におけるステッピングモータへの通電パターンを一つに規定しても、コイル１を流れる電流によって磁化された固定子鉄心２の磁極と、永久磁石４の磁極の吸引および反発による磁気的安定点は複数存在するために、永久磁石４を保持し、出力軸３に出力軸歯車９を形成している回転子の位置は、複数存在する磁気的安定点のうちのいずれの位置で安定するかを規定することができない。
【００１８】
このため従来の課題でも説明したが、従来のステッピングモータにおいて、基準位置において被駆動部材１２に取り付けられた被駆動歯車１１の歯と、ステッピングモータの規定された通電パターンにおいて磁気的に安定保持された回転子の出力軸歯車９の歯とをかみ合わせてステッピングモータを組み付けるためには、以下のような組み立て作業および設備が必要になった。
図８は従来のステッピングモータにおいて、一例として一つの通電パターンにおける磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数が９であった場合の組み立て作業を示したものである。このように磁気的安定点数が１２で、出力軸歯車の歯数が９である場合には、磁気的安定点が３０°ピッチ、出力軸歯車の歯が４０°ピッチで存在することになり、出力軸歯車の歯は、磁気的安定点に対して１０°ずつずれる。したがって、歯数が９つある出力軸歯車の歯のうちの、１２０°毎の３つの歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は一致するものの、出力軸歯車のその他の６つの歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は一致しない。よって、図８（ａ）に示すように、ステッピングモータに規定された通電パターンで通電しても出力軸歯車の歯が、連結される被駆動歯車の基準位置と一致しているとは限らず、このときの出力軸歯車の歯の位置を確認して、正規に被駆動歯車とかみ合う出力軸歯車の歯に目印等を付け、再度、ステッピングモータに規定された通電パターンで通電して、ステッピングモータを回転させ、図８（ｂ）に示すように、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置が一致する出力軸歯車の歯と、被駆動歯車を基準位置ストッパにて固定した時の被駆動歯車の歯とをかみ合わせるという作業が必要になる。
よって、被駆動部材を基準位置ストッパで保持する設備や、ステッピングモータに通電する設備が必要になる。
このように、複雑な作業が必要になったり、多種にわたる設備が必要になるなど、組み立て作業の効率が悪くなってしまった。
【００１９】
しかし、規定された一つの通電パターンにおける磁気的安定点数は、下記式で予め求めることができるため、設計段階で出力軸歯車の歯数は、磁気的安定点数に設定が可能である。
（一つの通電パターンにおける一回転当たりの磁気的安定点数）＝（固定子鉄心の爪部の総数）÷（固定子鉄心のＮ，Ｓの２極）÷（固定子鉄心の上段，下段の２相）
但し、固定子鉄心のＮ，Ｓの２極は、２の固定値である。
例えば、この実施の形態１によるステッピングモータの仕様を、４個のコイル１と、合計４８個の固定子鉄心２の爪部を有するとした場合、
４８÷２÷２＝１２
により、一回転当たりの磁気的安定点数は、１２となり、図９に示すように、出力軸歯車の歯数を１２とすることで、磁気的安定点数と出力軸歯車の歯数とを同数にすることができる。
この場合、永久磁石４の磁極の延べ数は、磁極がＮ、Ｓの二種類であることから、
さらに、ステッピングモータの固定子鉄心２の爪部総数が３６の場合は、永久磁石４の磁極数は１８となり、一回転当たりの磁気的安定点数は、
３６÷２÷２＝９
であり、図１０に示すように、出力軸歯車９の歯数を９とすることで、磁気的安定点数と出力軸歯車の歯数とを同数にすることができる。
【００２０】
以上のように、ステッピングモータの固定子鉄心２の爪の総数が規定されれば、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数は計算により算出できるため、上記例に記載の固定子爪総数４８個のステッピングモータであれば、図９に示すように、出力軸歯車９の歯数を、一つの通電パターンにおける一回転当たりの磁気的安定点数１２と同数の１２とすることで、永久磁石４がどの磁気的安定点で安定保持されても出力軸歯車９の歯の位置が同じとなり、図１１（ａ）に示すように、出力軸歯車の歯と、被駆動歯車の歯を任意にかみ合わせても、図１１（ｂ）に示すように、基準位置ストッパまでステッピングモータを駆動し、規定された通電パターンで通電した時には、出力軸歯車の歯の位置は規定の位置にあることとなり、出力軸歯車とかみ合っている被駆動歯車の位置も正規の基準位置にあることとなる。
【００２１】
また、この実施の形態１と同様のステッピングモータにおいて、一つの通電パターンにおける磁気的安定点数に対し、出力軸歯車９の歯数を、整数倍あるいは１／整数としても良い。図１２は磁気的安定点数が１２に対して出力軸歯車９の歯数を２倍の２４にしたものである。
しかしながら、歯数が２４ある出力軸歯車の歯のうちの、３０°毎の１２個の歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は一致するものの、出力軸歯車のそれら一致する１２個の歯にそれぞれ挟まれたその他の１２個の歯については、磁気的安定点と出力軸歯車の歯の位置は１５°ずれて一致しない。したがって、図１３（ａ）に示すように、被駆動歯車の歯と任意に出力軸歯車の歯をかみ合わせると、１／２の確率で基準位置における被駆動歯車の位置が正しくない場合が起こりえる。
この場合、図１３（ｂ）に示すように、被駆動歯車を基準位置ストッパに合わせ、ステッピングモータに、基準位置にて規定された通電パターンで通電して、回転子を磁気的に安定させれば、その出力軸歯車のかみ合うべき歯が正規の位置に必ず保持されるので、被駆動歯車の歯と容易にかみ合わせることができ、従来のように、出力軸歯車の歯の位置を確認する作業や、かみ合う歯車の歯に目印を付ける等の作業を行う必要がなく、ステッピングモータの組付け作業の容易化を図ることができる。
【００２２】
なお、図１４は金属材料で構成した出力軸歯車１４を示したものであり、この場合、出力軸歯車の強度を高め、小型化を可能にすることができる。
【００２３】
また、この実施の形態１のステッピングモータは、発生した回転力を出力軸歯車に伝達するものであればあらゆる用途に使用可能であるが、特に、車載用のバタフライ弁、スロットルバルブ、およびスワールコントロールバルブ等に用いることができる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、出力軸歯車９の歯数を、回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して同数にすることにより、被駆動歯車１１の歯と出力軸歯車９の歯とを任意に連結させても基準位置において正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、組み立て作業における不要な作業を排除すると共に、組み立て作業時における各種設備を不要にすることができる。
また、出力軸歯車９の歯数を、回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍または１／整数の所定の比率にすることにより、規定された通電パターンで通電し、被駆動部材１２を基準位置ストッパ１３に保持した状態で、被駆動歯車１１の歯と出力軸歯車９の歯とを連結させることにより、その基準位置に対して正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、規定された通電パターンで通電した時の出力軸歯車の歯の位置を確認する作業を排除することができ、組み立て作業の効率を向上させることができる。
さらに、回転子の出力軸３と出力軸歯車９とを一体成型したので、出力軸歯車９の回転子の出力軸３への取り付け作業の削減、および回転子と出力軸歯車９の歯との位置精度を向上させることができる。
さらに、出力軸歯車９を樹脂材料で構成したので、出力軸歯車９を安価に製造できる。
さらに、出力軸歯車１４を金属材料で構成したので、出力軸歯車１４の強度を高め、小型化を可能にすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、規定された通電パターンでコイルに通電した時に被駆動部材が基準位置にて保持されるように、出力軸歯車の歯数を、規定された通電パターンで通電したときの回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍に設定し、規定された通電パターンで通電したときにはハウジングに対して出力軸歯車の歯の回転方向位置が必ず同じとなるように構成したので、コイルに規定された通電パターンで通電し、被駆動部材を基準位置に保持した状態で、その被駆動部材の被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの回転子の出力軸歯車の歯とを連結させることにより、その基準位置に対して正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、規定された通電パターンで通電した時の出力軸歯車の歯の位置を確認する作業を排除することができ、組み立て作業の効率を向上させることができる効果がある。
また、この発明によれば、出力軸歯車の歯数を、回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して同数になるように構成したので、コイルに規定された通電パターンで通電した時に、永久磁石を保持する回転子の磁気的に安定保持される位置は複数存在するものの、被駆動部材の被駆動歯車の歯と、ステッピングモータの回転子の出力軸歯車の歯とを無作為に連結させた後に、規定された通電パターンで通電しても、基準位置において正規の位置で歯がかみ合っていることとなり、被駆動部材の基準位置での保持等の組み立て作業における不要な作業を排除することができる。また、被駆動部材を基準位置で保持する設備や、ステッピングモータに通電する設備が不要になる効果がある。
【００２７】
この発明によれば、回転子の出力軸と出力軸歯車とを一体成型するように構成したので、出力軸歯車の回転子の出力軸への取り付け作業の削減、および回転子と出力軸歯車の歯との位置精度を向上させることができる効果がある。
【００２８】
この発明によれば、出力軸歯車を樹脂材料で構成したので、出力軸歯車を安価に製造できる効果がある。
【００２９】
この発明によれば、出力軸歯車を金属材料で構成したので、出力軸歯車の強度を高め、小型化を可能にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータを使用し、歯車による回転伝達および被駆動部材の位置決めを実施した場合の状況を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの駆動回路を示す結線図である。
【図４】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの内部部品を示す部分断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの固定子鉄心の磁極化状態を示す平面展開図である。
【図６】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの通電パターンの一例を示すシーケンス図である。
【図７】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの永久磁石の位置を示す平面展開図である。
【図８】 従来のステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図である。
【図９】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの出力軸歯車の歯の位置と永久磁石の磁極の位置との関係を示す説明図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの被駆動歯車の歯と出力軸歯車の歯との組み立て作業の状況を示す説明図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１によるステッピングモータの構造の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ コイル、２ 固定子鉄心、３ 出力軸、４ 永久磁石、５ ハウジング、６ ボス、７ 軸受、８ 弾性体、９，１４ 出力軸歯車、１０ 端子、１１ 被駆動歯車、１２ 被駆動部材、１３ 基準位置ストッパ。
Claims (4)
- 通電の切り替えにより発生する磁気の方向を切り替える複数のコイル、およびコイルが発生した磁気を集積して磁極を形成する複数の固定子鉄心からなる固定子と、永久磁石を保持し、その永久磁石と上記固定子鉄心の磁極との吸引および反発により回転する回転子と、上記固定子および上記回転子を一体に覆うように設けられたハウジングと、上記回転子の出力軸に形成され、被駆動部材の被駆動歯車に連結される出力軸歯車とを備え、規定された通電パターンで上記コイルに通電した時に上記被駆動部材が基準位置にて保持されるように、上記出力軸歯車の歯数を、上記規定された通電パターンで通電したときの上記回転子の一回転当たりの磁気的安定点数に対して整数倍に設定し、上記規定された通電パターンで通電したときには上記ハウジングに対して上記出力軸歯車の歯の回転方向位置が必ず同じとなるようにしたことを特徴とするステッピングモータ。
- 回転子の出力軸と出力軸歯車とを一体成型したことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
- 出力軸歯車を樹脂材料で構成したことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
- 出力軸歯車を金属材料で構成したことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047200A JP4275320B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | ステッピングモータ |
| US09/963,418 US6744156B2 (en) | 2001-02-22 | 2001-09-27 | Stepping motor having a predetermined number of teeth corresponding to magnetically stable points per rotor rotation |
| DE10153727A DE10153727A1 (de) | 2001-02-22 | 2001-10-31 | Schrittmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047200A JP4275320B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002252963A JP2002252963A (ja) | 2002-09-06 |
| JP4275320B2 true JP4275320B2 (ja) | 2009-06-10 |
Family
ID=18908674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001047200A Expired - Fee Related JP4275320B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | ステッピングモータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6744156B2 (ja) |
| JP (1) | JP4275320B2 (ja) |
| DE (1) | DE10153727A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4255306B2 (ja) * | 2002-09-02 | 2009-04-15 | ミネベア株式会社 | ステータ、モータおよびステータの組み立て方法 |
| WO2004047258A2 (en) * | 2002-11-18 | 2004-06-03 | Seiko Epson Corporation | Magnetic structure and motor employing said magnetic structure, and driver comprising said motor |
| DE10313997A1 (de) * | 2003-03-27 | 2004-12-02 | Kendrion Binder Magnete Gmbh | Drehvorrichtung mit verstellbaren Schaltstellungen |
| JP2006119573A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-05-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | レンズ装置、撮像装置及び光学装置 |
| JP2006121887A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-05-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | ステッピングモータ、レンズ装置、撮像装置、光学装置 |
| US7307918B2 (en) * | 2004-12-27 | 2007-12-11 | Ele Gancy Tleleancy Co., Ltd | Driving mechanism for radio-controlled clocks |
| JP4423294B2 (ja) * | 2005-04-04 | 2010-03-03 | シナノケンシ株式会社 | 多相ステップモータ |
| JP2007049844A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Shinano Kenshi Co Ltd | アウターロータ型モータ |
| CN1945943B (zh) * | 2005-10-09 | 2011-02-09 | 精工电子有限公司 | 步进电机及电子器械 |
| JP4376863B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2009-12-02 | シナノケンシ株式会社 | 永久磁石型回転機 |
| JP5102468B2 (ja) * | 2006-07-24 | 2012-12-19 | 株式会社日立産機システム | クローティース型回転電機 |
| US20080073996A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-03-27 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Motor stator |
| TWI318488B (en) * | 2006-08-25 | 2009-12-11 | Ind Tech Res Inst | Electric generator |
| CN101150276B (zh) * | 2006-09-20 | 2010-09-29 | 财团法人工业技术研究院 | 发电机结构 |
| JP4604064B2 (ja) * | 2007-06-19 | 2010-12-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 車両用交流発電機及び回転電機 |
| JP2011151902A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Shinano Kenshi Co Ltd | 永久磁石型回転機 |
| EP2415556B1 (de) * | 2010-08-02 | 2012-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Antrieb für eine Maschine mit impulsentkoppelter Arbeitspunktverstellung |
| JP6870830B2 (ja) * | 2016-09-27 | 2021-05-12 | Ｎｅｃエンベデッドプロダクツ株式会社 | 遊技機 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3558941A (en) * | 1968-07-04 | 1971-01-26 | Giorgio Visconti Brebbia | Permanent magnet stepping motor with single winding |
| US3671841A (en) * | 1970-05-01 | 1972-06-20 | Tri Tech | Stepper motor with stator biasing magnets |
| US3909646A (en) * | 1974-02-01 | 1975-09-30 | Tri Tech | Electric rotating machine |
| US4004168A (en) * | 1974-08-08 | 1977-01-18 | Tri-Tech, Inc. | Electric rotating machine |
| CA1028744A (en) * | 1974-08-08 | 1978-03-28 | Tri-Tech | Unidirectionally starting permanent magnet motor |
| JPS5863063A (ja) | 1981-10-08 | 1983-04-14 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 時計用ステツプモ−タのロ−タおよびその製造方法 |
| JPS62268676A (ja) | 1986-05-19 | 1987-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 紙送り装置 |
| US4717898A (en) * | 1986-06-26 | 1988-01-05 | Mitec Electronics Ltd. | Power combiner, polarizer and structure including a waveguide section rotated by a stepper motor arrangement |
| US4794292A (en) * | 1986-07-21 | 1988-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Stepping motor with divided stator pole pieces |
| JPS63206972A (ja) | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Seiko Epson Corp | ヘツド位置決め装置 |
| JPH0334668U (ja) * | 1989-08-10 | 1991-04-04 | ||
| JPH0648901B2 (ja) | 1989-12-11 | 1994-06-22 | 株式会社精工舎 | ステップモータのロータ軸とピニオンとの結合方法 |
| NL9002222A (nl) | 1990-10-12 | 1992-05-06 | Airpax Sa Nv | Electromotor, alsmede houder ten gebruike in de electromotor. |
| JP2740893B2 (ja) * | 1993-11-01 | 1998-04-15 | 日本サーボ株式会社 | 永久磁石式ステッピングモータ |
| JP2938748B2 (ja) * | 1994-02-02 | 1999-08-25 | 株式会社三協精機製作所 | ステッピングモータ |
| DE19500570A1 (de) * | 1995-01-11 | 1996-07-18 | Vdo Schindling | Anzeigevorrichtung |
| MX9801299A (es) | 1997-03-19 | 1998-11-29 | Xerox Corp | Impresora de chorro de tinta que incluye un transporte de medio desmotable para eliminar el atascamiento del papel. |
| JP3131403B2 (ja) * | 1997-04-07 | 2001-01-31 | 日本サーボ株式会社 | ステッピングモータ |
| US5845390A (en) * | 1997-10-06 | 1998-12-08 | Cheng; Chun-Ying | Structure of PM step motor and its fabrication |
| US6198182B1 (en) * | 1998-09-02 | 2001-03-06 | Cts Corporation | Two-phase stepper motor having two disk stators with salient poles positioned on either side of two disk rotors |
| US6509661B1 (en) * | 1999-01-14 | 2003-01-21 | Asmo Co., Ltd. | Motor and actuator |
| JP2002272081A (ja) * | 2001-01-04 | 2002-09-20 | Japan Servo Co Ltd | ハイブリッド形ステッピングモータ |
-
2001
- 2001-02-22 JP JP2001047200A patent/JP4275320B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-27 US US09/963,418 patent/US6744156B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-31 DE DE10153727A patent/DE10153727A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10153727A1 (de) | 2002-09-12 |
| JP2002252963A (ja) | 2002-09-06 |
| US6744156B2 (en) | 2004-06-01 |
| US20020113501A1 (en) | 2002-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4275320B2 (ja) | ステッピングモータ | |
| US10644546B2 (en) | Compact motoreducer | |
| US7196443B2 (en) | Rotary electric machine | |
| US7446442B2 (en) | Stepping motor and drive device | |
| KR100820269B1 (ko) | 구동장치 | |
| US5038066A (en) | Claw pole rotary actuator with limited angular movement | |
| US6559569B2 (en) | Motor device | |
| US7443061B2 (en) | Driving device | |
| EP1445851A2 (en) | Motor | |
| JPWO2005040730A1 (ja) | 回転角検出装置 | |
| JP2005265151A (ja) | リング保持装置およびその製造方法 | |
| JP4748649B2 (ja) | 駆動装置 | |
| JP2015047037A (ja) | ステッピングモータ | |
| US11635306B2 (en) | Rotor for rotary electric machine | |
| EP1308628B1 (en) | Coupling device | |
| US11742737B2 (en) | Low noise gear motor with dissymetric electric motor | |
| JPH038076Y2 (ja) | ||
| JPH07327346A (ja) | 円筒形電気機械変換器 | |
| JP2001327148A (ja) | 電磁駆動モータ | |
| JP5235330B2 (ja) | モータ | |
| JPH09163713A (ja) | ステッピングモータ | |
| JP2006280105A (ja) | 駆動装置 | |
| JP2005245116A (ja) | 駆動装置 | |
| JPS62118751A (ja) | ステツプモ−タ | |
| JPH0584152U (ja) | パーマネントマグネット界磁形モータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060125 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071109 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071109 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081202 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090128 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090224 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090304 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |