JP4584228B2 - Stepping motor - Google Patents

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隆弥 加藤
靖夫 松田
和夫 大西
忠 福島
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本発明は、ファクシミリ、インクジェットプリンタ、レーザビームプリンタあるいはコピー機などの画像を扱うOA機器に使用されるハイブリッド型ステッピングモータ(以下モータとする) に関するものである。   The present invention relates to a hybrid type stepping motor (hereinafter referred to as a motor) used in office automation equipment that handles images such as facsimiles, ink jet printers, laser beam printers, and copiers.

上記のような各OA機器に使用されるモータ は、絶対条件であるコスト低減を図りながら低振動、低騒音を達成することを要求されている。   The motor used for each OA device as described above is required to achieve low vibration and low noise while achieving cost reduction, which is an absolute condition.

一方,本発明の出願者等は先に出願した特開2003−134788号公報で,振動が少なく,トルクを大きく取り出すモータ構造を提案している。図7はこの構造を示すもので,1は巻線3が装巻されたステータ,51はリング状でその平面に単極着磁されたマグネット,21と22はロータコアでマグネット51を挟持したロータ組となり,これを2組用意し,マグネット51の着磁磁極が同一極で対向するようにモータ軸4を芯として取付け,且つ上記2つの組の互いに隣接するロータ素子の小歯の極性が互いに同一となるよう配置されてなる構造のステッピングモータである。   On the other hand, the applicants of the present invention have proposed a motor structure in which a small amount of vibration and a large torque are taken out in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-134788 filed earlier. FIG. 7 shows this structure, in which 1 is a stator on which a winding 3 is wound, 51 is a ring-shaped magnet with a single pole magnetized on its plane, and 21 and 22 are rotor cores sandwiching the magnet 51 with a rotor core. Two sets are prepared, and the motor shaft 4 is mounted as a core so that the magnetized magnetic poles of the magnet 51 are opposed to each other with the same pole. It is a stepping motor having a structure that is arranged to be the same.

この方式のモータは半径方向吸引力F1,F2,F3,F4は図8のように4個の各ロータコアに発生し,従来の2個の構成に比べてその分分散されてバランスしているので不平衡モーメント力が存在しないので,軸受け等のクリアランスによる振動や騒音は従来機より有利で低振動低騒音化される。また,このステッピングモータは従来の同一体格のモータに比較して理想的には約2倍のトルクが得られることになる。
また,本構造のモータでは,リング状マグネットの残留磁束密度が0.5T以下でコストパフォーマンスが良いことを,特願2005−274974にて提案している。
In this type of motor, the radial suction forces F1, F2, F3, and F4 are generated in each of the four rotor cores as shown in FIG. 8, and are distributed and balanced by that amount compared to the conventional two configurations. Since there is no unbalanced moment force, the vibration and noise due to the clearance of bearings and the like are more advantageous than conventional machines, and low vibration and noise are reduced. In addition, this stepping motor can ideally obtain about twice as much torque as a conventional motor of the same physique.
In addition, Japanese Patent Application No. 2005-274974 proposes that the motor having this structure has good cost performance when the residual magnetic flux density of the ring magnet is 0.5 T or less.

また,実開昭52−59212号には,残留磁束密度の小さな,フェライト磁石を複数個使用して構成する方法が提案されている。
特開2003−134788号 特願2005−274974号 実開昭52−59212号
Japanese Utility Model Laid-Open No. 52-59212 proposes a method using a plurality of ferrite magnets having a small residual magnetic flux density.
JP 2003-134788 A Japanese Patent Application No. 2005-274974 Japanese Utility Model Publication No. 52-59212

本発明の出願者等が提案する特願2005−274974号のモータ構造では,マグネットの残留磁束密度Brが小さく安価に構成することが可能である。一般的にこのようなモータでは,使用される負荷条件によりユーザがモータトルクを選定出来るようにシリーズ化する必要がある。モータの径方向の寸法を固定し,軸方向の長さを変化させて,目的となるモータの出力トルクを発生させる場合が多い。従来の一般的なモータでは,マグネットのBrとロータコアとステータコアとで決まる磁気回路で最適な磁束密度分布が存在することが知られている。   In the motor structure disclosed in Japanese Patent Application No. 2005-274974 proposed by the applicant of the present invention, the residual magnetic flux density Br of the magnet is small and can be configured at low cost. In general, such motors need to be serialized so that the user can select the motor torque according to the load conditions used. In many cases, the output torque of the target motor is generated by fixing the radial dimension of the motor and changing the axial length. It is known that the conventional general motor has an optimum magnetic flux density distribution in a magnetic circuit determined by the Br of the magnet, the rotor core, and the stator core.

本願のモータ構造は,リング状マグネットの平面に単極着磁されたマグネットによるロータ組を2組用意し,マグネットの着磁磁極が同一極で対向するようにモータ軸方向に取り付けられる構造であり,最適な磁気回路については不明な点が多い。
モータトルクを大きく取り出す方法として,ステータコアの積み厚のみを増加させる方法があるが,実際にはマグネットの磁束量も増加させないと希望するトルクを得られない。
The motor structure of the present application is a structure in which two sets of rotors made of magnets magnetized in a single pole on the plane of a ring-shaped magnet are prepared and attached in the motor axial direction so that the magnetized magnetic poles of the magnets face each other at the same pole. There are many unclear points about the optimal magnetic circuit.
There is a method to increase only the stator core stack thickness as a method for taking out the motor torque greatly. However, in practice, the desired torque cannot be obtained unless the magnetic flux of the magnet is also increased.

また,実開昭52−59212号に開示される8極ステータ構造のモータ構成においては,磁気回路についての記載が無く,磁気回路の構成については不十分である。   Further, in the motor configuration of the 8-pole stator structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 52-59212, there is no description of the magnetic circuit, and the configuration of the magnetic circuit is insufficient.

図6aは本願に関する2相4極ステータ構造のロータコア21とステータコア平面図であり,同じ位置関係で図6bはロータコア22とステータコアの平面図である。
図6aにおいてA相はロータ小歯23とステータ小歯52が凸どうしで対向するため,磁気抵抗が少なく,ロータからの磁束が最も多く流れる。一方,A’相はロータ小歯の凸部とステータ小歯の凹部が対向するため最も磁気抵抗が高く,ロータから流入する磁束量は少ない。B相とB’相はロータ小歯とステータ小歯の凸部が半分重なり合う位置に対向し,A相とA’相の中間的な大きさの磁束が流入している。
図6bにおいてA相はロータ小歯23とステータ小歯52が凸部と凹部で対向するため,磁気抵抗が大きく,ロータからの磁束が最も少なくなる。一方,A’相はロータ小歯の凸部とステータ小歯の凸部が対向するため最も磁気抵抗が低く,ロータから流入する磁束量が多い。B相とB’相はロータ小歯とステータ小歯の凸部が半分重なり合う位置に対向し,A相とA’相の中間的な大きさの磁束が流入している。
マグネットの磁束量を徐々に増加させていくと,各相の磁束量は増加していく,しかし マグネットの磁束量が多すぎると,図6aではロータコア21からの磁束量はA相が最も増加し,A相を構成する主磁極やコアバックが飽和する。その結果,A相に流せなくなった磁束は,図6bに示すロータコア22の小歯23とステータ小歯52の凸凹部の組合せ部から漏洩磁束としてロータコアに戻る。この漏洩磁束ΦBは正規の巻線鎖交磁束ΦAに対して逆方向に流れるため,実質の鎖交磁束を弱め,A相の逆起電力は減少する結果となる。即ち,逆起電力を最大にするマグネット厚みとロータコア厚みの最適な関係が存在することになる。
この現象は同一構造のハイブリッド型ステッピングモータ全てについて共通し,2相8極モータでも3相3極,6極モータについても同様である。
6a is a plan view of the rotor core 21 and the stator core of the two-phase four-pole stator structure related to the present application, and FIG. 6b is a plan view of the rotor core 22 and the stator core with the same positional relationship.
In FIG. 6a, in the phase A, the rotor small teeth 23 and the stator small teeth 52 are opposed to each other so that the magnetic resistance is small and the magnetic flux from the rotor flows most. On the other hand, the A ′ phase has the highest magnetic resistance because the convex portions of the rotor small teeth and the concave portions of the stator small teeth face each other, and the amount of magnetic flux flowing from the rotor is small. The B phase and the B ′ phase are opposed to the positions where the convex portions of the rotor small teeth and the stator small teeth overlap, and a magnetic flux having an intermediate size between the A phase and the A ′ phase flows in.
In FIG. 6b, since the rotor small teeth 23 and the stator small teeth 52 face each other at the convex portions and the concave portions in the A phase, the magnetic resistance is large and the magnetic flux from the rotor is minimized. On the other hand, in the A ′ phase, the convex portion of the rotor small teeth and the convex portion of the stator small teeth face each other, so that the magnetic resistance is the lowest and the amount of magnetic flux flowing from the rotor is large. The B phase and the B ′ phase are opposed to the positions where the convex portions of the rotor small teeth and the stator small teeth overlap, and a magnetic flux having an intermediate size between the A phase and the A ′ phase flows in.
As the amount of magnetic flux in the magnet is gradually increased, the amount of magnetic flux in each phase increases. However, if the amount of magnetic flux in the magnet is excessive, the amount of magnetic flux from the rotor core 21 increases most in the A phase in FIG. , The main magnetic pole and core back constituting the A phase are saturated. As a result, the magnetic flux that can no longer flow in the A phase returns to the rotor core as a leakage magnetic flux from the combination of the small teeth 23 of the rotor core 22 and the convex and concave portions of the stator small teeth 52 shown in FIG. Since this leakage flux ΦB flows in the opposite direction to the normal winding linkage flux ΦA, the actual linkage flux is weakened, resulting in a decrease in the A-phase back electromotive force. That is, there exists an optimum relationship between the magnet thickness and the rotor core thickness that maximizes the back electromotive force.
This phenomenon is common to all hybrid stepping motors having the same structure, and is the same for two-phase eight-pole motors and three-phase three-pole, six-pole motors.

次に発生トルクについて検討する。図6aにおいて,A相コイルに入る有効な主磁束はφAである。ここで,ロータが電気角速度ωで回転している場合を考えるとそのときのコイル逆起電力eAは次式となる。nは各相コイルの巻数,kは定数であり,φA=Φcosθとする。

Figure 0004584228
一方,トルクは,逆起電力と電流の積である理論出力を機械的角速度ωM=ω/pで割ったものであるから,次式のように表せる。ここに,pは極対数すなわちステータまたはロータの小歯数である。
Figure 0004584228
上式からわかるように,コイル巻数と小歯数を一定とすれば,トルクを大きくするにはコイルを通る平均磁束Φと定数kを大きくする必要のあることがわかる。
平均磁束Φと定数kの積が大きく取り出せる組み合わせが,トルクを大きく取り出せ,それは逆起電力が最大となるマグネット厚みとロータコア厚みの組み合わせと言える。 Next, the generated torque will be examined. In Figure 6a, valid main magnetic flux entering the A-phase coil is phi A. Here, considering the case where the rotor rotates at the electrical angular velocity ω, the coil back electromotive force e A at that time is expressed by the following equation. n is the number of turns of each phase coil, k is a constant, and φ A = Φ cos θ.
Figure 0004584228
On the other hand, the torque is the theoretical output, which is the product of the counter electromotive force and current divided by the mechanical angular velocity ω M = ω / p. Here, p is the number of pole pairs, that is, the number of teeth of the stator or rotor.
Figure 0004584228
As can be seen from the above equation, if the number of coil turns and the number of small teeth are constant, it is necessary to increase the average magnetic flux Φ passing through the coil and the constant k in order to increase the torque.
A combination that can extract a large product of the average magnetic flux Φ and a constant k can extract a large amount of torque, which can be said to be a combination of the magnet thickness and the rotor core thickness that maximizes the back electromotive force.

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、モータ軸に直角方向の平面を同一形状とし,モータ軸方向の厚みを変えて,モータ出力の種類を増やし,フェライトマグネットを2個使用するモータのシリーズ化を図る際に,マグネット厚みとロータコア厚みの最適な関係について提案し,安価に高出力トルクを実現することを目的とするものである。   The present invention has been made on the basis of such knowledge, and a motor that uses two ferrite magnets with the same shape in the plane perpendicular to the motor shaft, changing the thickness in the motor shaft direction, and increasing the number of motor outputs. The purpose of this series is to propose the optimum relationship between magnet thickness and rotor core thickness to achieve high output torque at low cost.

本発明の目的は、モータの最適設計パラメータとして,新しい指標を提供することにある。そのために三次元磁場解析を用いて磁束密度、鎖交磁束、逆起電力、トルク等を計算し、その値を用いて最大トルクを実現するパラメータを探索した結果から導いたものである。
その結果,フェライトマグネット厚みTmとロータコア厚みTcの関係がTm/Tc=0.25〜0.45で,ロータ小歯の最大磁束密度が1.4〜1.7Tで,ステータコアの主磁極の厚み方向の両端部と中央部の最大磁束密度差が0.75〜0.85Tとなるように,フェライトマグネット厚みとロータコア厚みを設定することで逆起電力を最大に取り出すことが可能となる。
An object of the present invention is to provide a new index as an optimum design parameter of a motor. For this purpose, the magnetic flux density, interlinkage magnetic flux, counter electromotive force, torque, and the like are calculated using a three-dimensional magnetic field analysis, and the parameters are used to derive the maximum torque using the values.
As a result, the relationship between the ferrite magnet thickness Tm and the rotor core thickness Tc is Tm / Tc = 0.25 to 0.45, the maximum magnetic flux density of the rotor small teeth is 1.4 to 1.7 T, and the thickness of the main magnetic pole of the stator core By setting the ferrite magnet thickness and the rotor core thickness so that the maximum magnetic flux density difference between both ends and the center in the direction is 0.75 to 0.85 T, it is possible to extract the back electromotive force to the maximum.

高分解能のハイブリッド型ステッピングモータを設計する際に本発明を利用して,モータの全長に合わせて,マグネット厚みとロータコア厚みの関係を最適に設定し,逆起電力が最大になるように設計できる。また,リング状マグネットの残留磁束密度が0.5T以下で,例えばフェライト磁石のようなコストパフォーマンスが良いマグネットを効率よく使用することができる。
また,ロータコアが4個なので従来の2個の構成に比べて,この方式のモータは半径方向吸引力が分散されてバランスしているので,軸受け等のクリアランスによる振動や騒音は従来機より有利で低振動低騒音となる。
When designing a high-resolution hybrid stepping motor, the present invention can be used to optimally set the relationship between the magnet thickness and the rotor core thickness in accordance with the total length of the motor so that the back electromotive force can be maximized. . In addition, a magnet having good cost performance such as a ferrite magnet having a residual magnetic flux density of 0.5T or less can be used efficiently.
In addition, since there are four rotor cores, the motor of this system is more balanced and balanced in the radial suction force than the conventional two, so the vibration and noise due to the clearance of bearings etc. are more advantageous than the conventional machine. Low vibration and low noise.

主磁極から延びる突極部の先端に複数個の小歯を有し、主磁極の外周を一体に連結するコアバック部と主磁極毎に巻回された2相巻線とを有するステータと,ステータにエアギャップを介して且つ軸方向に配置された2組のロータ組とより成り、ロータ組は軸方向に互いに離間した2個のロータコアと、この2個のロータコアによって挟持され、軸方向に磁化されたフェライトマグネットとより成り、各ロータコアがその外周面に複数(Nr)個の小歯を有し、各組の2個のロータコアが互いに小歯の1/2ピッチ円周方向にずらして配置され、且つ2つの組の互いに隣接するロータコアの小歯の極性が互いに同一となるように配置したステッピングモータにおいて,マグネット厚みTmとロータコア厚みTcの関係がTm/Tc=0.25〜0.45で,ロータ小歯の最大磁束密度が1.4〜1.7Tで,ステータコアの主磁極の最大磁束密度が0.75〜0.85Tとなるように,マグネット厚みとロータコア厚みを設定するモータ構造とする。   A stator having a plurality of small teeth at the tip of the salient pole portion extending from the main pole, a core back portion integrally connecting the outer periphery of the main pole, and a two-phase winding wound around each main pole; It consists of two sets of rotors arranged in the stator in the axial direction via an air gap. The rotor set is sandwiched between the two rotor cores spaced apart from each other in the axial direction, and in the axial direction. Each rotor core has a plurality of (Nr) small teeth on its outer peripheral surface, and the two rotor cores in each set are shifted from each other in the 1/2 pitch circumferential direction of the small teeth. In the stepping motor which is arranged and arranged so that the polarities of the small teeth of the two adjacent rotor cores are the same, the relationship between the magnet thickness Tm and the rotor core thickness Tc is Tm / Tc = 0.25. The magnet thickness and rotor core thickness are set so that the maximum magnetic flux density of the rotor small teeth is 1.4 to 1.7 T and the maximum magnetic flux density of the main magnetic pole of the stator core is 0.75 to 0.85 T at 0.45. The motor structure is

図1は本発明によるロータ組を示すものである。2個のマグネット51の厚みをTm,ロータコア21と22のそれぞれ厚みはTc/2である。中央部のコア厚みはロータコア21と22が重なり合い厚さはTcと表す。 また,ロータ組の全長は2(Tc+Tm)と表すことができる。   FIG. 1 shows a rotor set according to the present invention. The thickness of the two magnets 51 is Tm, and the thickness of each of the rotor cores 21 and 22 is Tc / 2. The core thickness of the central portion overlaps the rotor cores 21 and 22, and the thickness is represented by Tc. The total length of the rotor set can be expressed as 2 (Tc + Tm).

図2は本発明のモータの逆起電力の大きさを,図1のマグネット厚みTmとロータコア厚みTcをパラメータとして,FEM(有限要素法)で電磁界解析計算した結果を示すものである。
4種類のモータ長に対応するロータコアの積み厚Tcに対して,ロータ組全長により,A,B,C,Dに分けて解析を実施した。図の横軸にはフェライトマグネットの厚みを,縦軸には500r/minでモータを回転させた場合のA相の逆起電力の値を示すもので,マグネットの厚さにより逆起電力にピーク値が存在することが分かる。
FIG. 2 shows the result of electromagnetic field analysis calculation by FEM (finite element method), using the magnet thickness Tm and rotor core thickness Tc of FIG. 1 as parameters.
The rotor core stacking thickness Tc corresponding to the four types of motor lengths was analyzed for A, B, C, and D according to the total length of the rotor assembly. The horizontal axis of the figure shows the thickness of the ferrite magnet, and the vertical axis shows the value of the A phase back electromotive force when the motor is rotated at 500 r / min. You can see that the value exists.

ロータ組の全長を固定しているので,マグネットの厚みを増加させることは,ロータコアの厚みを減少させることになる。図6のロータとステータの位置関係で,マグネットの厚みを増加させると,各相の磁束量は増加していき,しかしロータとステータの主磁極やコアバックが飽和する限界点に達すると,A相に流せなくなった磁束は漏洩磁束としてロータコアに戻る。この漏洩磁束ΦBは正規の巻線鎖交磁束ΦAに対して逆方向に流れるため,実質の鎖交磁束を弱め,A相の逆起電力は減少していく結果となる。   Since the entire length of the rotor assembly is fixed, increasing the thickness of the magnet decreases the thickness of the rotor core. In the positional relationship between the rotor and the stator in FIG. 6, when the magnet thickness is increased, the amount of magnetic flux in each phase increases. However, when the limit point where the main magnetic pole and core back of the rotor and the stator are saturated is reached, A Magnetic flux that can no longer flow in the phase returns to the rotor core as leakage magnetic flux. Since this leakage flux ΦB flows in the opposite direction to the normal winding linkage flux ΦA, the actual linkage flux is weakened, resulting in a decrease in the A-phase back electromotive force.

図2において,Aのロータ組全長14mmの場合にはTcが5.5mmでTmが1.5mm,Bのロータ組全長18mmの場合にはTcが7mmでTmが2mm,Cのロータ組全長22mmの場合にはTcが8mmでTmが3mm,Dのロータ組全長28mmの場合にはTcが10mmでTmが4mm,が逆起電力が最大値となる組み合わせであることが分かる。 この結果は,電磁界解析ばかりでなく,実際に試作したモータで確認することができた。   In FIG. 2, when the total length of the rotor assembly of A is 14 mm, Tc is 5.5 mm and Tm is 1.5 mm. When the total length of the rotor assembly of B is 18 mm, Tc is 7 mm and Tm is 2 mm. In the case of T, the Tc is 8 mm and the Tm is 3 mm, and in the case where the total length of the rotor assembly of D is 28 mm, the Tc is 10 mm and the Tm is 4 mm. This result could be confirmed not only by electromagnetic field analysis but also by a prototype motor.

図3は請求項1に関するもので,図2で得られた結果を基に,横軸にフェライトマグネット厚みTmとロータコア厚みTcの比率Tm/Tc値を,縦軸が逆起電力の値を表示した図である。ロータ組の厚み14mm〜28mmの範囲において,逆起電力が最大になるTm/Tc値は0.25〜0.45に存在することが分かる。   FIG. 3 relates to claim 1. Based on the result obtained in FIG. 2, the horizontal axis indicates the ratio Tm / Tc value of the ferrite magnet thickness Tm and the rotor core thickness Tc, and the vertical axis indicates the value of the back electromotive force. FIG. It can be seen that the Tm / Tc value at which the counter electromotive force is maximized is in the range of 0.25 to 0.45 in the range of the rotor assembly thickness of 14 mm to 28 mm.

図4は請求項2に関するもので,横軸にマグネットの厚みTmを,縦軸がロータ小歯23の逆起電力が最大となる位置での磁束密度を表示したものである。図2の逆起電力とフェライトマグネット厚みTmの関係を, 図4上にプロットするとロータ小歯の最大磁束密度は1.5〜2T内に分布していることが分かる。   FIG. 4 relates to claim 2. The horizontal axis represents the magnet thickness Tm, and the vertical axis represents the magnetic flux density at the position where the counter electromotive force of the rotor small teeth 23 is maximum. When the relationship between the counter electromotive force and the ferrite magnet thickness Tm in FIG. 2 is plotted on FIG. 4, it can be seen that the maximum magnetic flux density of the rotor small teeth is distributed within 1.5 to 2T.

図5は請求項3に関するもので,横軸にマグネットの厚みを縦軸がステータ主磁極部2の最大磁束密度差を表示した図である。図2の逆起電力とフェライトマグネット厚みの関係を, 図5上にプロットするとステータ主磁極の厚み方向両端部Pと中央部Qの磁束密度差が逆起電力に比例し,最大磁束密度は0.75〜0.85T内に分布していることが分かる。   FIG. 5 relates to claim 3, wherein the horizontal axis represents the magnet thickness and the vertical axis represents the maximum magnetic flux density difference of the stator main magnetic pole portion 2. When the relationship between the counter electromotive force and the ferrite magnet thickness in FIG. 2 is plotted on FIG. 5, the difference in magnetic flux density between the thickness direction both ends P and the central portion Q of the stator main pole is proportional to the counter electromotive force, and the maximum magnetic flux density is 0. It can be seen that it is distributed within .75 to 0.85T.

図9はモータをフルステップ駆動させた場合の振動特性を示すものであり,横軸がモータ回転数,縦軸がモータのケースの半径方向の振動値である。100r/min近くの共振点を脱出した点から,450r/minまでの区間の振動値に本発明のモータの効果が見られる。本発明の2相4極のモータでは3〜4G,2相8極のモータでは1〜3Gの振動低減効果が見られる。   FIG. 9 shows the vibration characteristics when the motor is driven at full step. The horizontal axis represents the motor rotation speed, and the vertical axis represents the vibration value in the radial direction of the motor case. The effect of the motor of the present invention can be seen in the vibration value in the section from the point where the resonance point near 100 r / min escapes to 450 r / min. In the two-phase four-pole motor of the present invention, a vibration reduction effect of 3 to 4G, and in a two-phase eight-pole motor, 1 to 3G is seen.

図10は、2相8極モータのロータコアとステータコアの関係を示し、図11は、3相3極モータのロータコアとステータコアの関係を示すものである。それぞれの主磁極の数が変わるが上述した2相4極モータと等価の磁気回路が構成され,同様の効果を得ることが出来る。   FIG. 10 shows the relationship between the rotor core and the stator core of the two-phase eight-pole motor, and FIG. 11 shows the relationship between the rotor core and the stator core of the three-phase three-pole motor. Although the number of main magnetic poles varies, a magnetic circuit equivalent to the above-described two-phase four-pole motor is configured, and similar effects can be obtained.

本発明の各要素の基本技術は確立されていて,それを2相ステッピングモータに応用することで,フェライトマグネット厚みTmとロータコア厚みTcの関係を最適に設定でき,コストパホーマンスが最大に引き出すことができ,著しい特性改善とコストダウンが見込める。そしてファクシミリ、インクジェットプリンタ、レーザビームプリンタあるいはコピー機などの画像を扱うOA機器に使用されるステッピングモータとして,絶対条件であるコスト低減を図りながら低振動、低騒音を達成することが出来るから,最適な駆動源として広く活用されることが可能である。   The basic technology of each element of the present invention has been established. By applying it to a two-phase stepping motor, the relationship between the ferrite magnet thickness Tm and the rotor core thickness Tc can be set optimally, and the cost performance can be maximized. It can be expected to significantly improve characteristics and reduce costs. As a stepping motor used in office automation equipment that handles images such as facsimiles, inkjet printers, laser beam printers, and copiers, it can achieve low vibration and low noise while achieving cost reduction, which is an absolute requirement. It can be widely used as a simple driving source.

本発明のモータのロータ組を示す図The figure which shows the rotor assembly of the motor of this invention 本発明のモータの特性を示す図The figure which shows the characteristic of the motor of this invention 本発明のモータの特性を示す図The figure which shows the characteristic of the motor of this invention 本発明のモータの特性を示す図The figure which shows the characteristic of the motor of this invention 本発明のモータの特性を示す図The figure which shows the characteristic of the motor of this invention 本発明のモータのロータコアとステータコアの関係を示す平面図The top view which shows the relationship between the rotor core of the motor of this invention, and a stator core 本発明に関するのモータの構造図Structural diagram of motor according to the present invention 本発明に関するモータの不平衡モーメント力を示す図The figure which shows the unbalanced moment force of the motor regarding this invention 本発明に関するモータの振動特性を示す図The figure which shows the vibration characteristic of the motor regarding this invention 本発明のモータのロータコアとステータコアの関係を示す平面図The top view which shows the relationship between the rotor core of the motor of this invention, and a stator core 本発明のモータのロータコアとステータコアの関係を示す平面図The top view which shows the relationship between the rotor core of the motor of this invention, and a stator core

1:ステータ
2:ステータ主磁極
3:巻線
4:モータ軸
5:ステータ突極
6:モータケース
7:モータケース
8:軸受け
21:ロータコア
22:ロータコア
23:ロータ小歯
51:マグネット
52:ステータ小歯
53:ステータコアバック
P:ステータ主磁極両端部
Q:ステータ主磁極中央部
1: Stator 2: Stator main magnetic pole 3: Winding 4: Motor shaft 5: Stator salient pole 6: Motor case 7: Motor case 8: Bearing 21: Rotor core 22: Rotor core 23: Rotor small tooth 51: Magnet 52: Small stator Teeth 53: Stator core back P: Stator main pole both ends Q: Stator main pole center

Claims (3)

主磁極から延びる突極部の先端に複数個の小歯を有し、該主磁極の外周を一体に連結するコアバック部と主磁極毎に巻回された巻線とを有するステータと,該ステータにエアギャップを介して且つ軸方向に配置された2組のロータ組とより成り、該ロータ組は軸方向に互いに離間した2個のロータコアと、この2個のロータコアによって挟持され、軸方向に磁化されたマグネットとより成り、前記各ロータコアがその外周面に複数(Nr)個の小歯を有し、前記各組の2個のロータコアが互いに小歯の1/2ピッチ円周方向にずらして配置され、且つ前記2つの組の互いに隣接するロータコアの小歯の極性が互いに同一となるように配置したステッピングモータにおいて,
前記マグネットとしてフェライトマグネットを使用し、該マグネット厚みTmとロータコア厚みTcの関係、Tm/Tc=0.25〜0.45とし、
前記ロータコアの小歯のモータ半径方向成分の最大磁束密度を1.4〜1.7Tとし、
かつ、前記ステータの主磁極の厚み方向の両端部Pと中央部Qとの最大磁束密度差を0.75〜0.85Tとしたことを特徴とする多相ステッピングモータ。
A stator having a plurality of small teeth at the tip of the salient pole portion extending from the main pole, a core back portion integrally connecting the outer periphery of the main pole, and a winding wound around each main pole; It consists of two rotor sets arranged in the stator in the axial direction through an air gap. The rotor set is sandwiched between the two rotor cores spaced apart from each other in the axial direction, and the axial direction. Each rotor core has a plurality of (Nr) small teeth on the outer peripheral surface thereof, and the two rotor cores in each set are arranged in the circumferential direction of the 1/2 pitch of the small teeth. In the stepping motor which is arranged so as to be shifted and arranged so that the polarities of the small teeth of the two sets of adjacent rotor cores are the same,
Ferrite magnets as said magnet, a relationship between the thickness Tm and the rotor core thickness Tc of the magnet, and Tm / Tc = 0.25 to 0.45,
The maximum magnetic flux density of the motor radial direction component of the small teeth of the rotor core is 1.4 to 1.7 T,
In addition, the multiphase stepping motor is characterized in that the maximum magnetic flux density difference between both end portions P and the central portion Q in the thickness direction of the main magnetic pole of the stator is 0.75 to 0.85T .
前記ステッピングモータは、主磁極数を4又は8個とした2相ステッピングモータであることを特徴とする請求項1に記載の多相ステッピングモータ。 The multi-phase stepping motor according to claim 1 , wherein the stepping motor is a two-phase stepping motor having four or eight main magnetic poles. 前記ステッピングモータは、主磁極数を3又は6個とした3相ステッピングモータであることを特徴とする請求項1に記載の多相ステッピングモータ。
The multi-phase stepping motor according to claim 1 , wherein the stepping motor is a three-phase stepping motor having three or six main magnetic poles.
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