JPH01136549A - ステッピングモータ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ステッピングモータに関するもので、詳しく
は、ロータとステータヨークと電磁コイルとを有する小
型で多極型のステッピングモータに関するものである。

［従来の技術］ 従来のロータ外周にラジアル方向の磁場を有するステッ
ピングモータにおいては、焼結リング状マグネットによ
り、ラジアル配向を形成し、外周部に着磁配向を行なっ
て、軸部材と工大または接着等で固定されてロータが構
成されているのが一般的である。

［発明が解決しようとする問題点］ 最近、この種のモータにおいては、小型化が要求されて
いるのが、モータの小型化に伴ない、ロータも細径化し
てきて、従来のような焼結ロータの磁極ピッチ（２〜３
ｍｍ間隔）では分解性能が悪くなるので、細径化された
ロータにも同程度の磁極数が要求されている。しかしな
がら、外周径の小さくなったロータ磁極の分解数が多く
なると、極間ピッチ（１，４〜１．８ｍｍ）がせまくな
り、従来の技術では製造不可能となった。

そこで、樹脂成形マグネットについても、従来から検討
されているが、極間ピッチ（１，４〜１．８ｍｍ）の小
さなロータについては、配向や着磁も不完全で磁力が弱
いという問題点があり、また中実マグネットの完全なラ
ジアル配向が不可能とされていた。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
ある。

すなわち、本発明は、細径のロータで、しかも、十分な
トルクと分解性能を得るように、その軸方向の長さを確
保して、多極異方配向を施して中実一体成形からなる多
極異方性配向樹脂磁石ロータを有するステッピングモー
タを提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 熱可塑性樹脂と周期律表第１ＩＩ　ａ族に属する希土類
系原素の磁性粉とを混練した材料からなり、異方性磁場
配向が成形機内の成形中に形成された希土類系中実多極
異方性配向樹脂磁石ロータを備え、かつ、前記ロータの
両側に対向して配置されたヨーク部材と、該ヨーク部材
から前記ロータの軸方向に配列されたステータとしての
固定子歯と、該ヨーク部材に取付けられて前記固定子歯
に磁界を発生させる電磁コイルとを備えているものとし
た。

［作　用］ 本発明によれば、ロータを軸方向に長くし、多極異方配
向を施して一体構成することができ、このようにして構
成されたロータの左右対向位置に、固定子歯およびステ
ータヨークを配置し、かつ、これらのステータに磁界を
発生させる電磁コイルをステータヨークに固定して設け
たことにより、ステッピングモータ全体を軽量小型化す
ることができ、しかも、十分なトルクを発生させること
ができて、設計上の自由度も広く、またロータの小型化
により、慣性モーメントを小さく保持することができる
ので、起動性ならびに応答性に優れて、制御性の向上を
図ることができる。また、熱可塑性樹脂と磁性粉とを混
練した材料の該磁性粉を周期律表、第１Ｈａ族の希土類
系原素を用いることにより、モータ特性に充分な磁力を
あたえている。

これは、希土類系中実樹脂磁石ロータを、射出成形時、
金型内で、反発ラジアル方式をもちい、かつ使用時と同
一な極数で金型のキャビティ内に印加される磁場に疎密
をつけることにより中実ロータに於けるラジアル配向を
より完全なものにしていると同時に、磁場の密な部分で
の磁性粉密度が高まることにより、より一層の特性の向
上がなされている。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示した分解斜視図である。

第１図において、１は外周面に複数の磁極ＮおよびＳが
交互に着磁されている多極異方性配向樹脂磁石ロータ、
ＩＡはそのロータ軸である。該ロータ軸ＩＡは、モータ
支持板２の軸受部２Ａおよび軸受板３の軸受部３Ａに軸
支されており、さらに、モータ支持板２および軸受板３
には、くし歯型に形成された複数のステータ４を有する
ヨーク部材５Ｌ１，５Ｌ２および電磁コイル６Ａが巻着
された鉄心７と、同様なヨーク部材５Ｒ１，５Ｒ２およ
び電磁コイル６Ｂが巻着された鉄心８とが、それぞれ、
かしめ手段またはねじ止め手段などによって固定されて
いる。

また２Ｂおよび３Ｂは前記鉄心７．８を貫通させたうえ
、その先端部をかしめるために、モータ支持板２および
軸受板３に穿設された孔、５Ａは前記ヨーク部材５　Ｌ
　１　（５）、５　ｔ、　２　（５）。

５　Ｒ１（５）、５　Ｒ２（５）を固定するためのかし
めの孔である。

第２図はロータの拡大斜視図であり、第３図は、第２図
に示す多極異方性配向樹脂磁石ロータ１を有するステッ
ピングモータにおける動作を示している。

すなわち、この実施例のステッピングモータにおいては
、第３図（（）−３４３図（ロ）→第３図（八）−第３
図（ニ）→第３図（イ）の４つの段階において、１／４
’　Ｐ　（Ｐはピッチ）ずつ、該造−タ１が回転するも
ので、第３図（イ）は電磁コイル６Ａ、６Ｂに共に通電
されていない該モータの状態を示し、この場合、該ロー
タ１に設けた磁極がステータおよびヨーク部材を介して
磁路を形成しているので、左側のヨーク部材５Ｌ１の固
定子歯４Ｌ１およびヨーク部材５Ｌ２の固定子歯４Ｌ２
が、それぞれ該ロータ１の磁極ＳおよびＮと対向して停
止している。

一方、右側のヨーク部材５Ｒ１の固定子歯４Ｒ１および
ヨーク部材５Ｒ２の固定子歯４Ｒ２のほうは、該ロータ
１の磁極ＳおよびＮとは対向せずに半極、つまり、１／
２Ｐずれた状態にあり、このように、右側のヨーク相と
左側のヨーク相とでは、１／２Ｐずれるように設定しで
ある。

すなわち、ピッチＰは該ロータ１における着磁磁極ピッ
チであり、したがって、この場合、第３図（イ）に示す
角度θは、θ＝ｎＰ＋１７２Ｐで示されることになり、
またヨーク部材５Ｌ１゜５Ｌ２によフて構成される固定
子歯４Ｌ１．４Ｌ２間のピッチおよびヨーク部材５Ｒ１
，５Ｒ２によって構成される固定子歯４Ｒ１，４Ｂ２間
のピッチは、上述したピッチＰに一致している。

ついで、第３図（イ）の状態から第３図（ロ）に示すよ
うに、電磁コイル６Ａには逆方向に通電（この状態をＢ
で示す）し、電磁コイル６Ｂには正方向に通電（この状
態をＡで示す）すると、固定子歯４Ｌ１にはＮ極が、ま
た固定子歯４Ｌ２にはＳ極が発生し、さらにまた固定子
歯４Ｒ１にはＳ極が、固定子歯４Ｒ２にはＮ極が発生す
る。このようにして、該ロータ１における極と個々のス
テータに発生した極との間の相互間の反撥と吸引により
、該ロータ１を反時計回りの方向に回動させることがで
きる。すなわち、このとき、左側の固定子歯４Ｌ１，４
Ｌ２と右側の固定子歯４Ｒ１，４Ｒ２とは１／２Ｐずつ
ずれているので、該ロータ１における極と、ヨーク側の
極とは、バランスを保とうとして第３図（イ）の状態か
ら反時計回りの方向に１／４Ｐだけ移動したのち、安定
して停止する。

ついで、第３図（ロ）の状態において、電磁コイル６Ａ
の通電を停止し、電磁コイル６Ｂにのみ通電Ａを継続し
て第３図（八）の状態とすると、固定子歯４Ｒ１がＳ極
、固定子歯４Ｒ２がＮ極に保たれることから、その対向
する該ロータ１の極との間の吸引動作により、該ロータ
１はさらに１／４Ｐだけ反時計回り方向に回動する。

ついで、第３図（八）の状態において、電磁コイル６Ａ
に第３図（：）に示すように、正方向の通電Ｂを行なう
ことにより、同様な原理で該ロータ１をさらに１／４Ｐ
だけ反時計回りの方向に回動させることができる。

以上説明した一連の動作手順を、さらに第４図によって
述べることにする。ここで、横方向にはステップのシー
ケンスを示し、さらにステップ別に電磁コイル６Ａ、６
Ｂへの通電状態が示されている。すなわち、ステップ３
１〜Ｓ８を通じて通電の組合せがＢＡ−Ｂまで８通りあ
り、このような８通りのステップを１パルスとして、シ
ーケンス制御するようにするもので、そのくりかえしに
よって、該ロータ１を任意所望の角度まで回転させるこ
とができる。また上述した通電の組合せが、逆に進行す
るように通電を制御することにより、該ロータ１を時計
回りの方向に回動させることができるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、小型の希土類系
中実多極異方性配向樹脂磁石ロータを中心にして、その
両側の対向位置に、それぞれ固定子歯が形成されたヨー
ク部材を組合せて配置するようになし、さらに、これら
の固定子歯にヨーク部材を介して磁界を発生させる１対
の電磁コイルを設けることにより、優れた起動性と制御
機能を保持させることができるとともに、高トルクで小
型にして軽量のステッピングモータを提供することが可
能となった。しかも、一体型の多極異方性向樹脂磁石ロ
ータを軸方向に長く形成することは、いたって容易であ
り、これに対向する長さのステータとを組合せてやるこ
とで、小型で高トルクであるばかりでなく、慣性モーメ
ントの小さいステッピングモータを提供することができ
る。また該ロータの構成材料の一部である磁性粉を周期
律表第１ＩＩ　ａの希土類系原素にすることにより、十
分な磁力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した分解斜視図、第２図
はロータの拡大斜視図、第３図（イ）。 （ロ）、（八）、（ニ）は第１図のステッピングモータ
の作動原理を示した説明図、第４図は同じく励磁シーケ
ンスのタイミングの説明図である。 １・・・異方性配向樹脂磁石ロータ ＩＡ・・・ロータ軸　　　２・・・モータ支持板３・・
・軸受板　　　　　４・・・ステータ４Ｌ１，４Ｌ２，
４Ｒ１，４Ｒ２・・・固定子歯５Ｌ１，５Ｌ２，５Ｒ１
，５Ｒ２・・・ヨーク部材 ６Ａ、６Ｂ・・・電磁コイル ７．８・・・鉄心 （ロ） （ハ） （ニ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱可塑性樹脂と周期律表第IIIａ族に属する希土類系
   原素の磁性粉とを混練した材料からなり、かつ射出成形
   中に磁場配向された、希土類系中実異方性配向樹脂磁石
   ロータを備え、かつ、前記ロータの両側に対向して配置
   されたヨーク部材と、該ヨーク部材から前記ロータの軸
   方向に配列されたステータとしての固定子歯と、該ヨー
   ク部材に取付けられて前記固定子歯に磁界を発生させる
   電磁コイルとを備えていることを特徴とするステッピン
   グモータ。