JPH01114358A - 小型偏平なステツピング電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、動力源となるステッピング電動機を装着すべ
き空間が小さい場合、特に高さの制限がある場合に利用
されるステッピング電動機である。

高さの制限が／ｊミリメートル以下である場合に特に有
効な手段を供与できるものである。

実施する例として、フロピデスクの磁気ヘッドの駆動源
に使用されるものである。フロピデスクは、偏平化が要
求され、装置の高さがｓｒミリメートル位となっている
。更に高さを低く偏平に構成しようとすると、磁気ヘッ
ド駆動の為のステッピング電動機の高さはｌ！ミリメー
トル以下位となる。かかる要求に対応できるものである
。

（従来の技術〕 周知のステッピング電動機がある。

〔本発明が解決しようとしている問題点〕第１の問題点
。

高さを低くしようとすると、マグネット回転子の径も小
さくなり、従って出力トルクが小さくなり、実用性が失
なわれる。実用されている外径〃ミリメートルのステッ
ピング電動機のマグネット回転子の径はその’／ｓ以下
となるので出力トルクが充分に得られないことになる。

磁力を大きくする為に、稀土属マグネットを利用すると
、高価となり実用性が失なわれる。

第２の問題点。

従来のこの種の電動機の径を小さくすると；マグネット
回転子の周囲に電機子があるので、極めて小さい空間に
電機子コイルを少なくともｑ個装着することになり、ｆ
ａｍとなり、銅損を増加し、又装着の為の工数を増加し
、経済性が失なわれる。

第３の問題点。

回転子と電機子磁心が小さくなるため、それぞれの位置
決め支持が困難となり組立調整を要するので工数が増加
し、経済性が失なわれる。

〔問題点を解決する為の手段〕

第１図に示されるように、マグネット回転子の両側に、
コ型の磁心を対称的に配設してｂるので、高さはマグネ
ット回転子の径より高くなることはない。

磁心が左右対称となっているので、磁気吸引力はバラン
スしている。。

上記した構成とする為に、マグネット回転子の磁極数は
少なくとも７１個のＮ、Ｓ磁極が必要となる。ｉｘ個以
上であればよいが、これ以下では左右の磁心の対称の条
件を溝足することができない、又全体の高さをマグネッ
ト回転子の径とほぼ等しくすることができない。マグネ
ット回転子の径を大きくでき、しかもこの径が電動機の
高さとなり、・スミ様子コイルの装着空間は、左右に分
離して大きくなっているので、前記した第１，第２の問
題点が解決される。

回転子軸承を有する外筐と磁心に設けた貫通孔にピンを
挿入上で位置決めするようにしたので、第３の問題点が
解決される。

〔作用〕

マグネット回転子の磁極数を多くして、電機子コイル若
しくは電機子の突極を、マグネット回転子の両側に配設
することを可能としている。

従って、高さを最低のものとすることができる。

コアのある電動機は、突極による吸引力により、振動を
発生し、軸承の耐用時間を小さくする０本実施例では、
電機子のコア、突極が、マグネット回転子の両側に対称
的に配設されているので、上述した吸引力はバランスし
て、振動を防止し、耐用時間を大きくすることができる
。

回転子と磁心の位置決めが簡単で、組立作業が容易とな
る。

特に、第３図（句の実施例のように、マグネット回転子
に軟鋼片の／Ｖ、、５磁極を配置すると、左右磁心の突
極により磁路が閉じられて、大部分の磁束は、磁心に流
入する。従って、マグネット回転子の全周に磁心と突極
のあるものと同じ程度の出力トルクを得ることができる
。

〔実施例Ｊ 次に第１図以降の実施例について詳細を説明する。各図
面の同一記号の部材は同一部材なので、その重複した説
明は省略する。

第２図は、第１図（句を矢印Ａ方向よりみた断面図なの
で両者を併せて説明する◎ 記号Ｆは、フェライトマグネット若しくは稀士属マグネ
ットで作られた円柱状のマグネットの回転子で、回転軸
ｌがスリーブ（円筒）−を介して固定されている。マグ
ネット回転子の詳細が第３図（す、（句に示されている
。第３図（８）において、マグネット５の左右の端面が
、図示のようにＮ、Ｓ磁極に着磁されている。記号＝１
の空孔には、回転軸ｌが圧入固定されている。

マグネット！の左側は、第３図（句に示すように、複数
本の磁極３−ａ、３ｈ、３ｅ、・・・が折曲して、プレ
ス加工により作られた軟鋼円板３が貼着されている。各
磁極ＪｃＬ、３ｂ、３６はＮ極に磁化されている。

マグネットＳの右側Ｓ極の端面には、図示していないが
、同じ構成の軟鋼円板が貼着され、その円周部の折曲さ
れた磁極が、第３図Ｃｂ）において、磁極４Ｃ８，ｕｈ
　　ｔｌｅ、・・・とじて示されている。各磁極はＳ極
に着磁されている。

上記した構成のものが、マグネット回転子となるもので
、以降はマグネット回転子Ｆと呼称する。

第１図に戻り、マグネット回転子Ｆの左右には、空隙を
介して、コ型の磁心６．７の磁路開放端が対向している
。

磁心６．７は、珪素鋼板を積層固化する周知の手段によ
り作られている。

そして、回転子Ｆに対する磁心６．７の位置決めのビン
を挿入するための透孔Ｊα、ｗｂ及び−／　ｒＬ、　２
１　ｂが設けられている。また、磁心ル。

７には、励磁コイルｔＬｓ、ｒｂが装着されている。

回転軸ｌは、軸承／、？　ａ　、　／Ｊ　ｈ　（ボール
ベアリング）により、回動自在に支持されている。軸承
は外筐の中央空孔に嵌着されている。

外筺の詳細についてシー後述する。

第φ図は、マグネット回転子Ｆと磁心６，７の展開図で
ある。マグネット回転子Ｆは、磁心６、〜７との相対位
置を判り易くする為に、上下に同一記号で示しである。

第φ図において、磁心６．７には、図示のように、突極
”Ｉ　９ｂＩ””Ｉ突極ＩＱ　ａ　、　１０　ｂ　。

・・・、突極／／　ａ　、　／／　ｂ　、・・・、突極
／コα、／：１ｂ、・拳・が設けられ、等しいピッチで
、突極中と゛同じ距離だけ離間している。これ等の突極
は、第１図において、突極／／　ｒＬ、／／ｂ・・・及
び点線６８，６ｂ、７６として示され、省略して図示し
である。

磁極３Ｉ！、　　↓、３ｈ、・・・の巾と突極９唱。

ダ ９ｂ、・・・及びその他の突極の巾は等しくされている
。

磁極数は、本実施例では詳細となっているｂζ必要に応
じてこれより増加してもよい。

第４図に與いて、Ｎ極に励磁された突極りα。

９ｂ、・・・はＮ極の磁極に対向し、Ｓ極に励磁された
突極／θａ、／θｂ、・・・はＳ極の磁極に対向するよ
うに構成されている。突極／／　ａ　、　／／　ｂ　、
・・・と突極／２　ＩＢ　、　／コｂ、・・・について
も上記した事情は同じである。又突極２α、デｂ、・・
・と突極／／１ｇ　、　／／　ｂ　、・・・とは９０度
（以降は電気角の表示を省略する。）の位相差で配設さ
れて固定電機子を構成している。

第１図の図面上では判然としないが、上記した位相差を
保持して、しかも磁心ｔ、りの上面と下面は同一平面内
にあるように配設されている。

この為に、磁心６．りは完全な左右対称の位置（マグネ
ット回転子Ｆに対して）にはなく、矢印Ｇで示す巾の間
にある磁極数を整数個としないで、磁極中のｌ／ｌＡだ
け大きくしである。点線Ｈの巾についても事情は同じで
ある。又矢印ＧとＨの巾が異なっているが、この巾の比
は任意に設定できる。マグネット回転子の磁極数を増加
し、その右端に更に磁極を付加して設けることにより、
矢印Ｇの巾を任意に大きくできるものである。又突極ｑ
ａ、ｑｂ、・・・及びその他の突極の数を少なくしても
、−矢印Ｇ、Ｈの巾を大きくすることができる。本発明
装置の特徴の１つは、第１図の矢印Ｂで示す高さを低く
することなので、マグネット回転子Ｆの径が全体の高さ
となるように、矢印Ｇ、Ｈの空隙の巾を定める必要があ
る。

次に電機子コイルＩｒα、ｇｂの通電制御について説明
する。

第６図において、トランジスタ／りｇ　、　／？　ｂ　
’ｓ・・・及び電機子コイルｔ８はトランジスタブリッ
ジ回路を構成して、直流電源正端子／６より供電されて
いる。

端子／ｇには、周知のパルス発振回路より、記号Ｅで示
すパルス電圧（パルス巾とピッチが等しくされている。

又この周波数は、ステッピング動作の速度を決定してい
る。）が入力される。

入力信号のハイレベルのときには、トランジスタ／りａ
、ｎｂが導通して、電機子コイル７４は右方に通電され
る。

端子／ｇの入力信号がローレベルのときには、トランジ
スタ／りｃ、１７ｄが導通して、電機子コイルｇａは左
方に通電される。

電機子コイルｇｈについても全く同じトランジスタブリ
ッジ回路が構成され、記号Ｅで示すパルス電圧信号より
、位相が９０度おくれた電気信号により通電制御が行な
われる。

即ち入力信号のハイレベル、ローレベルの信号に対応し
て電機子コイルｇｂが往復して通電されるように構成さ
れてｂる。

電機子コイルｇａ、ｇｂを周知のバイファラ巻きとする
と、通電制御の為のトランジスタは、ｌ／コ　の数でよ
い。

高速のステッピング動作となると、電機子コイルｇｔｘ
、ｇｂのインダクタンスにより応動性が劣化する。これ
を避ける為には、いくつかの周知の手段があるが、例え
ば端子／６とトランジスタブリッジ回路の間に定電流回
路を挿入すると目的が達成される□。

電機子コイルｔ＠が正方向に、又ｇｂも正方向に通電さ
れると、第φ図示のように、突極６１はＮ極に、−突極
６６はＳ極に磁化される。

電機子コイルｇｂが逆方向に通電されて、突極７ａはＳ
極に、突極りｂはＮ極に励磁される。

従って、マグネット回転子Ｆは、矢印〃方向に回転され
る。

その後に、前述したように、電機子コイルｔＬＬは正逆
方向に、所定の周波数で通電が交替され、又電機子コイ
ルｔ６も同じく通電され、位相が９０度おくれでいるの
で、コ相のステッピング電動機として回転する。

第１図の回転軸ｌの回転ステップに対応して、負荷例え
ばフロ、ツピデスクの磁気ヘッドの歩進運動を行なりこ
とができる０次に第２図の外筐１９α、／９ｂ、、の詳
細について説明する。

第３図は外筺／９　Ｓ又はｔｑ　ｂを磁心６．７に接す
る側からみた図である。外筐ｌ？αはアルミダイカスト
或いはプラスチックモールド等（、より製作される。そ
の中央部には第２図に示す軸承１３　、＠　、　／３　
ｂを嵌５着するための円形空孔、？１７　＆が設けられ
、その左右には回転子Ｆに対する磁心６゜りの位置決め
のため外筺／９　ｆｆｉ　、　／９　Ａと磁心６゜７を
連通するピンｎα、　２Ｊｈ　、・・・を挿入する孔評
Ｃ９評す、コＣ，コｂ・・・が設けられている。

上記それぞれの孔λ４１ｓ、コ、ｂおよびａ　ｉ　、　
ｘ　ｂの間には第２図に示すように磁心６．りを外筐１
９α、／９ｂにより両側から挾むように一体に保持して
固定するためのネジＨｓ　、　２１．　ｂを通すネジ孔
コクα、２７ｈが設けられて因る。

また、第２図において、磁心６．７の磁路開放端より磁
束が洩れるのを防止するため軟鋼板をコ字状に折曲し、
回転軸ｌおよび固定ネジコロｍ　、　２ｔｓ　ｈを通す
孔を設けた磁気シールド板３／８゜３ｉ　ｂが外Ｈｉｔ
ｓ、ｉｑｂの外側に設けられている。

組立てに際しては、磁心６．７に設けた透孔ｘ＞　ａ　
、　ｘ　ｈ及びコ／　４　、２１　ｂにビンコＪｔｇ、
ｎｂおよび；ｕ　ｅ　、　ｎ　ｃＬの両端を突出させて
挿入し１．この磁心６．りのピンｕａ、　２Ｊｂ・・・
の突出した一側に外筐１９Ｇ、の孔評導、評ｂ・・・を
嵌合させ、次に上記軸承／、３　ｇに回転子Ｆの回転軸
ｌの一側を挿入し、さらに磁心６．７のピン２Ｊａ、２
Ｊｂ。

・・・の突出した他側に外筺／？ｂの孔コＣ，コｂおよ
び２ｑａ、ｎｂを嵌合させるとともに軸承／Ｊｂに回転
子Ｆの回転軸／の他側を挿入することにより、回転子Ｆ
はその磁極３ｍ、３ｂ、・・・と磁心Ａ、７の突極／／
　ａ　、　／ｌ　ｂ・・・との間の所要のギャップを保
って回動自在に支持される。

そして、外筐１９　ａ　、　／９　ｂの外側に磁気シー
ルド板、？／　ａ　’、　、ｔｔ　ｂを被冠させ固定ネ
ジ２４　ｇ　、　２４　ｂを挿入して締付けるものであ
る。

第３図（りのマグネット！の磁束は、第３図（句の軟鋼
磁極Ｊｉ、９４．ｊｂ、ｕｈ、・・・を介して、磁心６
．りの突極群により閉じられる。突極数は第参図に示す
ように、全周にはないがζ前記した磁束の大部分は対向
する突極に流入することになるので、出力トルクは、全
周に突極のある従来のこの種のステッピング電動機と同
じ位となる。

出力トルクが減少しても差支えない場合には、第３図Ｃ
ｂ）の軟鋼磁極、７ｇ、４Ｃａ、Ｊｂ、ｊｉｂ。

・・・を除去して、マグネット！の全周に、径方向に同
数のＮ、Ｓ＠極を設けても同じ目的が達成できる。

〔効果〕

フロッピデスクの磁気ヘッド駆動の為のステッピング電
動機の径は最少のものでＪミリメートル位である。この
マグネット回転子の径はｌＯミリメートル位である。

本発明装置は、マグネット回転子の径が電動機の高さと
なるので、ＩＩ　Ｓ　リメートル位の高さのステッピン
グ電動機が得られる。従って、フロッピデスク装置の偏
平化に有効な技術が供与できる。

又同じ高さのものとすると、本発明装置で）もマグネッ
ト回転子の径が２倍となるので、出力トルクを大きくす
ることができる。

従って、稀士属マグネットの必要がなく廉価に作ること
ができる。又電機子コイルを装着する空間が大きくなる
ので、太い鋼線を使用することができる。従つ℃効率が
良好となる効果がある。

電機子コイルが一個ですみ、しかも左右の磁気吸引力が
バランスしているので、振動の発生が少なく、軸承の耐
用時間が増大する。

更に、回転子と磁心の位置決めが簡単で、組立作業が容
易となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の小型偏平なステッピング電動機を示すも
ので、第１図（ｇ）は回転子と磁心の位置を示す平面図
、第１図（ｉｓ）　）ま平面図、第１図（−）は側面図
、第２図は第１図を矢印Ａ方向より見た断面図、第３図
（ａＪ　を家マグネットの斜視図、第３図（ｈ）はマグ
ネット回転子の斜視図、第ｑ図はマグネット回転子と突
極の展開図、第よ図は外筺の平面図、第６図は電機子コ
イルの通電制御回路図を示すものである。□ ｌ・・・回転軸、　　コ・・・スリーブ（円筒）、Ｊ、
ＪＩＫ、３に、・・・、ダ６．ダｂ、・・・磁極、Ｓ・
・・円柱状マグネット、　　Ｆ・・・マグネット回転子
、　　６．り、・・・磁心、　　７導、りす。 ４ｍ、４ｂ・・・突極のある部分、　　１ｍ０ｇｂ・・
・電機子コイル、　　／３　ｇ　、　／３　ｂ・・・軸
承、ｌデ　藝　、　／９　ｂ　・・・外筐　、　　　　
　　　デ　Ｃ、デ　ｂ　、　・・−，１０＠。 １０６　、Ｎ、＠、／／ａ、、／／ｂ、−，／Ｊａ、／
Ｊｂ　、　、、、突極、２７虐、〃ｂ、コ／＠、コｉｂ
・・・透孔、１６・・・直流電源正極、　　ｌ？α、　
ｔｔｂ　、、ｔｔｅ　、　ｉりｄ・・・トランジ子夕、
１２Ｊｔｘ、２Ｊｂ・・・ビン、コク４．評す、コ藝、
おり・・・孔、　　易Ｓ、ムｂ。 ・・・固定ネジ１．２りｅＬ、コクｂ・・・ネジ孔、　
　３０ｇ　、　３Ｑ　ｈ＊ｍ−空孔、　　３／　ｃＬ、
　、７／　ｂ　−・・磁気シールド板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円柱形のマグネツトの外周面にそつて等しい巾の２ｎ個
   （ｎは６を含む６以上の正整数）のＮ，Ｓ磁極が配設さ
   れたマグネツト回転子ならびにその回転軸と、磁路開放
   端がマグネツト回転子の磁極面の右側に対向するコ型の
   磁性体により作られた第１の磁心ならびにこれに捲着さ
   れた第１の電機子コイルと、マグネツト回転子の左側の
   位置に設けられるとともに、第１の磁心と同じ構成で、
   磁路開放端がマグネツト回転子の磁極面に対向する第２
   の磁心ならびにこれに捲着された第２の電機子コイルと
   、第１，第２の磁心の磁路開放端面のそれぞれに複数個
   の突極が設けられ、突極端面の巾が磁極巾と等しく、磁
   極巾だけ互いに離間し、突極端面が空隙を介してマグネ
   ツト回転子の磁極面と対向する４組の突極群と、第１の
   磁心および第２の磁心のそれぞれに設けた透孔と、第１
   の磁心の突極と第２の磁心の突極の位相差が電気角で９
   ０度となるように、両者を両側から挾むように一体に保
   持する１組の固定外筺と、この外筐の上記透孔と重なり
   合う位置に設けた孔と、上記透孔と孔を連通させて挿入
   したピンと、前記した回転軸を回動自在に支持するよう
   に固定外筐に設けられた回転軸の軸承と、第１，第２の
   電機子コイルのそれぞれを独立に往復して通電せしめる
   第１．第２のトランジスタ回路と、第１の電機子コイル
   を往復して通電し、第１の電機子コイルの通電電流に対
   して位相が電気角で９０度おくれた通電を第２の電機子
   コイルに往復して行なうように、第１，第２のトランジ
   スタ回路及付勢して、２相のステツピング駆動を行なう
   電気回路とより構成されたことを特徴とする小型偏平な
   ステツピング電動機。