JP6093952B2 - ステッピングモータの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ステッピングモータの製造方法に関し、特に、輪状ステータのスロットオープン幅を調整し、ロータのディテントトルクによる停止位置と、２相励磁時にロータが停止する位置を一致させて２相励磁駆動を行うことができるようにするための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のステッピングモータとしては、図３に示される、例えば、特許文献１に開示されている構成のように、内方に向けて所定角度毎に形成された４個のステータ歯１が輪状ステータ２に一体に形成され、各ステータ歯１には２相励磁コイル３が巻回されている。
前記各ステータ歯１の内側には、回転軸４の外周に６個のマグネット５を設けた構成からなるロータ６が図示しない一対の軸受を介して回転自在に設けられている。
前述の図４のステッピングモータ１０において、各ステータ歯１に設けられた２相励磁コイル３に２相駆動信号を入力すると、各ステータ歯１と各マグネット５との周知の磁気作用によって所定回転角度ずつのロータ６のステッピング回転動作を得ることができる。
前記各ステータ歯１の内側には、回転軸４の外周に６個のマグネット５を設けた構成からなるロータ６が図示しない一対の軸受を介して回転自在に設けられている。
前述の図４のステッピングモータ１０において、各ステータ歯１に設けられた２相励磁コイル３に２相駆動信号を入力すると、各ステータ歯１と各マグネット５との周知の磁気作用によって所定回転角度ずつのロータ６のステッピング回転動作を得ることができる。
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たため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の図４のステッピングモータにおいて、ステータ歯１とマグネット５の間で磁気的吸引力(ディテントトルク)によるロータ６の回転停止位置は、１相を励磁した時の停止位置(前記ステータ歯１の周方向の中心位置と、マグネット５の周方向の中心あるいは、ステータ歯１の周方向の中心位置とマグネット５間が一致した位置)で、ディテントトルクがゼロとなりロータ６は安定停止する。
すなわち、前述の図４のステッピングモータにおいて、ステータ歯１とマグネット５の間で磁気的吸引力(ディテントトルク)によるロータ６の回転停止位置は、１相を励磁した時の停止位置(前記ステータ歯１の周方向の中心位置と、マグネット５の周方向の中心あるいは、ステータ歯１の周方向の中心位置とマグネット５間が一致した位置)で、ディテントトルクがゼロとなりロータ６は安定停止する。
また、ステッピングモータは、そのトルクを大とするために、２相励磁駆動によることが多いが、モータ作動時は常に通電状態であるために、ディテントトルクの停止位置は問題となることはない。
しかしながら、省電力を目的として、モータ停止時に励磁電流をオフとするような動作をさせた場合、１相励磁がオフとなった位置でディテントトルクがゼロとなるような構成では、モータ停止位置が１/２ステップずれてしまうことになる。
このように、１相励磁にすれば問題はある程度解決するが、２相励磁に比較するトルクが低下するため、１相励磁では大きいトルクを必要とする用途に適用することは困難であった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、輪状ステータのスロットオープン幅を調整し、ロータのディテントトルクによる停止位置と、２相励磁時にロータが停止する位置を一致させることを目的とする。
しかしながら、省電力を目的として、モータ停止時に励磁電流をオフとするような動作をさせた場合、１相励磁がオフとなった位置でディテントトルクがゼロとなるような構成では、モータ停止位置が１/２ステップずれてしまうことになる。
このように、１相励磁にすれば問題はある程度解決するが、２相励磁に比較するトルクが低下するため、１相励磁では大きいトルクを必要とする用途に適用することは困難であった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、輪状ステータのスロットオープン幅を調整し、ロータのディテントトルクによる停止位置と、２相励磁時にロータが停止する位置を一致させることを目的とする。
本発明によるステッピングモータの製造方法は、内方へ向けて突出し平面でみてＴ字型をなす複数のステータ歯を有する輪状ステータと、前記各ステータ歯に設けられた２相励磁コイルと、前記各ステータ歯の先端歯幅部間のスロットオープンと、前記各ステータ歯の内側に回転自在に設けられ複数のマグネットを有するロータとからなり、前記２相励磁コイルを励磁して前記ロータをステップ駆動させるようにしたステッピングモータの製造方法において、前記スロットオープンのスロットオープン幅は、前記各先端歯幅部間の距離と等しいため、前記各先端歯幅部の両端の突出量を増減加工させるか、又は、予め用意されている種々のサイズの先端歯幅部を有する種々の輪状ステータの中から任意の輪状ステータを選択して、変えることにより、前記ロータのディテントトルクによる停止位置と前記２相励磁時に前記ロータが停止する位置とが一致する状態は、前記スロットオープンの周方向の中心である第１中心位置と前記マグネットの周方向の中心である第２中心位置とが一致あるいは前記第１中心位置と前記各マグネット間の境界位置とが一致した状態とする方法である。
本発明によるステッピングモータの製造方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、内方へ向けて突出し平面でみてＴ字型をなす複数のステータ歯を有する輪状ステータと、前記各ステータ歯に設けられた２相励磁コイルと、前記各ステータ歯の先端歯幅部間のスロットオープンと、前記各ステータ歯の内側に回転自在に設けられ複数のマグネットを有するロータとからなり、前記２相励磁コイルを励磁して前記ロータをステップ駆動させるようにしたステッピングモータの製造方法において、前記スロットオープンのスロットオープン幅は、前記各先端歯幅部間の距離と等しいため、前記各先端歯幅部の両端の突出量を増減加工させるか、又は、予め用意されている種々のサイズの先端歯幅部を有する種々の輪状ステータの中から任意の輪状ステータを選択して、変えることにより、前記ロータのディテントトルクによる停止位置と前記２相励磁時に前記ロータが停止する位置とが一致する状態は、前記スロットオープンの周方向の中心である第１中心位置と前記マグネットの周方向の中心である第２中心位置とが一致あるいは前記第１中心位置と前記各マグネット間の境界位置とが一致した状態とすることにより、２相励磁時の停止位置とディテントトルクの安定停止位置を一致させることができ、２相励磁駆動での停止後、励磁電流を往復にしてもロータ位置がずれることはない。また、このディテントトルクを大きくして、外力に対し軸位置が回転しないようなステップモータにすることにより、ブレーキ等の保持機能が不要となる。
すなわち、内方へ向けて突出し平面でみてＴ字型をなす複数のステータ歯を有する輪状ステータと、前記各ステータ歯に設けられた２相励磁コイルと、前記各ステータ歯の先端歯幅部間のスロットオープンと、前記各ステータ歯の内側に回転自在に設けられ複数のマグネットを有するロータとからなり、前記２相励磁コイルを励磁して前記ロータをステップ駆動させるようにしたステッピングモータの製造方法において、前記スロットオープンのスロットオープン幅は、前記各先端歯幅部間の距離と等しいため、前記各先端歯幅部の両端の突出量を増減加工させるか、又は、予め用意されている種々のサイズの先端歯幅部を有する種々の輪状ステータの中から任意の輪状ステータを選択して、変えることにより、前記ロータのディテントトルクによる停止位置と前記２相励磁時に前記ロータが停止する位置とが一致する状態は、前記スロットオープンの周方向の中心である第１中心位置と前記マグネットの周方向の中心である第２中心位置とが一致あるいは前記第１中心位置と前記各マグネット間の境界位置とが一致した状態とすることにより、２相励磁時の停止位置とディテントトルクの安定停止位置を一致させることができ、２相励磁駆動での停止後、励磁電流を往復にしてもロータ位置がずれることはない。また、このディテントトルクを大きくして、外力に対し軸位置が回転しないようなステップモータにすることにより、ブレーキ等の保持機能が不要となる。
本発明は、輪状ステータのスロットオープン幅を調整し、ロータのディテントトルクによる停止位置と、２相励磁時にロータが停止する位置を一致させて２相励磁駆動を行うことができるようにしたステッピングモータの製造方法を提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明によるステッピングモータの製造方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、輪状ステータ２の内面に内方へ向けて半径方向に沿って突出する複数のステータ歯であり、各ステータ歯１は平面でみてＴ字型をなし、その先端には周方向に沿って延設された先端歯幅部２０が形成されている。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、輪状ステータ２の内面に内方へ向けて半径方向に沿って突出する複数のステータ歯であり、各ステータ歯１は平面でみてＴ字型をなし、その先端には周方向に沿って延設された先端歯幅部２０が形成されている。
前記各ステータ歯１の外周には２相励磁コイル３が巻き付けられており、前記各ステータ歯１の各先端歯幅部２０間には所定のスロットオープン幅Ｗを有するスロットオープン２１が４ケ所形成されていると共に、前記各先端歯幅部２０も４ケ所形成されている。
前記各ステータ歯１の先端歯幅部２０の内側には、図２に示すハウジング３２に設けられた一対の軸受３０,３１を介して回転軸４が回転自在に設けられ、この回転軸４の外周に６個の円弧状のマグネット５を有することによりロータ６が形成されている。
前述の構成のステッピングモータ１０において、各２相励磁コイル３に２相励磁信号を供給することにより、各ステータ歯１と各マグネット５との周知の磁気作用によって、前記ロータ６の所定角度ずつのステッピング動作を得ることができる。
前述の構成のステッピングモータ１０において、各２相励磁コイル３に２相励磁信号を供給することにより、各ステータ歯１と各マグネット５との周知の磁気作用によって、前記ロータ６の所定角度ずつのステッピング動作を得ることができる。
前記スロットオープン２１のスロットオープン幅Ｗは、前記各先端歯幅部２０間の距離と等しいため、前記各先端歯幅部２０の両端の突出量を増減加工させるか、又は、予め種々のサイズの先端歯幅部２０を有する種々の輪状ステータ２を用意しておいて任意の輪状ステータを選択して用いることもできる。
前述のようにして前記スロットオープン幅Ｗを変えることにより、前記ロータ６のディテントトルク（ステータ歯１とマグネット５の間で発生する磁気的吸引力）による停止位置と前記２相励磁時に前記ロータ６が停止する位置とが一致する状態は、前記スロットオープン２１の周方向（すなわち、幅）の中心である第１中心位置Ｐ１と前記マグネット５の周方向の中心である第２中心位置Ｐ２とが一致、あるいは、前記第１中心位置Ｐ１と前記各マグネット５間の境界位置Ｐ３とが一致した状態とすることができる。
尚、前述の形態では、４個のステータ歯１と６個のマグネット５を用いた場合について述べたが、より小角度のステッピング動作とするためには、ステータ歯１とマグネット５の数を増加させた形態とすることもできる。
尚、前述の形態では、４個のステータ歯１と６個のマグネット５を用いた場合について述べたが、より小角度のステッピング動作とするためには、ステータ歯１とマグネット５の数を増加させた形態とすることもできる。
本発明によるステッピングモータの製造方法は、輪状ステータのスロットオープン幅を調整することにより、２相励磁駆動時のロータの停止位置を自在に決めることができ、トルクの大きい２相励磁型のステッピングモータを得ることができる。
１ ステータ歯
２ 輪状ステータ
３ ２相励磁コイル
４ 回転軸
５ マグネット
６ ロータ
１０ ステッピングモータ
２０ 先端歯幅部
２１ スロットオープン
３０,３１ 軸受
３２ ハウジング
Ｗ スロットオープン幅
Ｐ１ 第１中心位置
Ｐ２ 第２中心位置
Ｐ３ 境界位置
２ 輪状ステータ
３ ２相励磁コイル
４ 回転軸
５ マグネット
６ ロータ
１０ ステッピングモータ
２０ 先端歯幅部
２１ スロットオープン
３０,３１ 軸受
３２ ハウジング
Ｗ スロットオープン幅
Ｐ１ 第１中心位置
Ｐ２ 第２中心位置
Ｐ３ 境界位置
Claims (1)
- 内方へ向けて突出し平面でみてＴ字型をなす複数のステータ歯(1)を有する輪状ステータ(2)と、前記各ステータ歯(1)に設けられた２相励磁コイル(3)と、前記各ステータ歯(1)の先端歯幅部(20)間のスロットオープン(21)と、前記各ステータ歯(1)の内側に回転自在に設けられ複数のマグネット(5)を有するロータ(6)とからなり、
前記２相励磁コイル(3)を励磁して前記ロータ(6)をステップ駆動させるようにしたステッピングモータの製造方法において、
前記スロットオープン(21)のスロットオープン幅(W)は、前記各先端歯幅部(20)間の距離と等しいため、前記各先端歯幅部(20)の両端の突出量を増減加工させるか、又は、予め用意されている種々のサイズの先端歯幅部(20)を有する種々の輪状ステータ(2)の中から任意の輪状ステータ(2)を選択して、変えることにより、前記ロータ(6)のディテントトルクによる停止位置と前記２相励磁時に前記ロータ(6)が停止する位置とが一致する状態は、前記スロットオープン(21)の周方向の中心である第１中心位置(P1)と前記マグネット(5)の周方向の中心である第２中心位置(P2)とが一致あるいは前記第１中心位置(P1)と前記各マグネット(5)間の境界位置(P3)とが一致した状態とすることを特徴とするステッピングモータの製造方法。
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