JPH0191648A - 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） 本発明は、小型でありながら高いトルク特性を有するス
テッピングモータに関するものである。

（従来の技術） ステッピングモータは、負荷を１ステツプずつ正確に駆
動でき、デジタル制御機器の出力装置として広く利用さ
れている。特にフロッピィディスク装置等のような小型
側？Ｉ１機器の開発に伴ない、小型で高いトルク特性を
有するステッピングモータの開発が重要な課題となって
いる。

第５図〜第８図は従来のステッピングモータの構成を示
すものであり、第５図は分解斜視図、第６図は第１ヨー
クの構造を示す斜視図、第７図は回転軸の中心軸線に垂
直な面で切った断面図、第８図は第７図のＩ−１線断面
図である。回転軸ｌには円周方向にＮ極とＳ極とが交互
に着磁されている永久磁石２が固着されたロータが構成
されている。このロータの周囲にはＡ相励磁部とＢ相励
磁部を有するステータが配置されている。Ａ相励磁部は
Ａ相励磁部第１および第２のヨーク３および４とＡ相励
磁用コイル５とから構成され、Ｂ相励磁部も同様にＢ相
励磁用第１および第２のヨーク６および７とＢ相励磁用
コイル８とから構成されている。Ａ相およびＢ相用の第
１のヨーク３および６は、それぞれ鋼板を打ち抜き絞り
加工してヨーク部を構成する円筒部３ａおよび６ａとロ
ータと対向する内側には磁極部を構成する複数個（図示
の例では６個）の磁極片３ｂおよび６ｂとを有している
。また、Ａ相およびＢ相用の第２のヨーク４および７も
、それぞれ鋼板を打ち抜き加工して第１のヨークの円筒
部３ａおよび６ａと当接して磁路を形成するベース部４
ａおよび７ａとロータと対向して磁極部を構成する複数
個（図示の例では６個）の磁極片４ｂおよび７ｂとを有
している。そして、Ａ相用の第１および第２のヨーク３
および４、およびＢ相用の第１および第２のヨーク６お
よび７の各磁極片３ｂ、　４ｂ、　６ｂおよび７ｂは、
相互に挟み合い回転軸１の中心軸線に対して同じ円周上
に装着されている。Ａ相用およびＢ相用コイル５および
８は、それぞれ第１ヨーク３および６の円筒部３ａおよ
び６ａと磁極片３ｂおよび６ｂとより画成される空間内
に装着されている。Ａ相用およびＢ相用の第１のヨーク
３および６は、それぞれブラケット９および１０に固着
され、第２のヨーク４および７は、非磁性材料の中間板
１３を介して相互に背中合わせに固定され、それぞれ第
１のヨーク３および６に固定されている。更に、ブラケ
ット９および１０には軸受１１および１２が装着され、
回転軸１を回転自在に支持している。Ａ相およびＢ相用
コイル５および８に順次励磁電流を供給すると、各磁極
片に順次磁策が供給され、ロータは１ステツプずつ回転
する。この場合、ロータを構成する永久磁石２の磁化パ
ターンのピッチをＰとすると、Ａ相とＢ相の磁極片は互
いにＰ／２だけずれて装着されているので、１ステツプ
はＰ／２に等しくなる。

（発明が解決しようとする問題点） ステッピングモータの回転トルクは、磁極部を構成する
磁極片の長さにほぼ比例するため、高い回転トルクを得
ようとするには磁極片の長さをできるだけ長くしなけれ
ばならない。しかし、上述した従来のステッピングモー
タでは、鋼板を打ち抜き加工してから各磁極片を内側に
折り曲げて磁極部を形成する構成としているため、すな
わち、各磁極片の一端はリング状のヨーク部の内周縁に
連結されているため、磁極片を長くすることができず、
磁極片を長くしようとするとヨークの外径が大きくなり
モータ自体が大型化してしまう欠点があった。また、加
工の難しい絞り加工によりヨークを形成する構成として
いるため、ヨークを正確に成型しにくく、ステップ角度
の精度に悪影響を与える不都合や、価格が高価になる欠
点もあった。

さらに従来のステッピングモータにおいては、ブラケッ
）Ａ相の第１および第２のヨーク、中間板、Ｂ相の第１
および第２のヨークなどをそれぞれ別個の金型を用いて
製造しているため、必要な金型の個数が非常に多（なり
、コスト高となる欠点もあった。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明の目
的は上述した欠点を除去し、ヨークが大型化することな
く磁極片の長さを自在に設定でき高い回転トルクを得る
ことができると共に、容易かつ正確に加工成型すること
ができ、しかも必要な金型の個数も少なくて足りるステ
ッピングモータを提供するものである。

本発明は、回転トルクを伝達する回転軸およびこの回転
軸に同軸的に固着され円周方向にＳ極とＮ極とが交互に
着磁されている永久磁石を有するロータと、この永久磁
石の中心軸線方向に対向して配置された磁極歯を有する
一対のヨークおよびこれらヨーク間に配置され、磁極歯
を通る磁束を発生させる励磁用コイルを有するステータ
とを具えるステッピングモータにおいて、前記ステータ
の磁極歯を、前記回転軸に平行に延在する非磁性材料の
円筒の周面に、所定間隔で噛合するように対向配置され
た一対のくし形磁極歯パターンを有する磁極円筒を以、
って構成し、この磁極円筒を前記一対のヨーク間に配置
することにより、永久磁石と対向する磁極歯の長さを自
在に設計でき、ヨークの径を大きくすることな（高い回
転トルクを得ることができる。また、磁極歯は金型を用
いて製造するものではないとともに、上下の第２ヨーク
は互いに共通化を図ることができるので、金型の個数を
少なくすることができる。また、さらには、磁極歯自体
に非磁性である中間帯を形成すれば、中間板を不要とす
ることができる。

（実施例） 第１〜４図は、本発明によるステッピングモータの一実
施例の構成を示すものであり、第１図はケースを取除い
て示す分解斜視図、第２図は中心軸線に垂直な面、すな
わち第３図の■−■線で切った断面図、第３図は第２図
■−■線断面図、第４図は第１図の矢印Ａ方向から見た
磁極歯を円周方向に展開した展開図である。本例はステ
ータの内空間にロータを配置する内ロータ型ステッピン
グモータの構成を示すものであり、中心軸線の方向に見
て上側をＡ相励磁部、下側をＢ相励磁部としてＡ相励磁
部とＢ相励磁部をほぼ同一に構成する。回転トルクを伝
達する回転軸２０にフランジ２１を介して中空円筒状の
永久磁石２２を同軸的に固着してロータを構成する。こ
の永久磁石２２は、第２図に示すように円周方向に沿っ
てＳ極とＮ極とを交互にかつ軸線方向に一様に着磁され
ている。この永久磁石２２を中心軸線の上下方向から包
むようにＡ相ステータおよびＢ相ステータを配置し、こ
れら人相およびＢ相ステータをカップ状の第１のヨーク
２３Ａ　、　２３Ｂと、表面に磁性材料のパターンより
成る磁極歯を有する磁極円筒２５と、励磁用の磁束を発
生するコイル２６Ａ　、　２６Ｂと、前記第１ヨーク２
３Ａ　、　２３Ｂの円筒部の先端に当接されるほぼ円筒
状の第２のヨーク２７＾、２７Ｂとにより構成する。こ
れらＡ相およびＢ相ステータの構造は同一であるので、
以下Ａ相ステータについて詳細に説明する。

第１のヨーク２３Ａは、回転軸２０を囲むように平行に
延在する円筒部２３ａと、この円筒部の一端に外周縁が
連結された円板部２３ｂと、この円板部のほぼ中間の前
記円周上に内方に折り曲げて形成された複数の突起部２
３ｃと、円板部の中心位置に外方に突出するように形成
された軸受部２３ｄとを有しており、磁性材料の板から
一体成形したものである。この第１のヨーク２３Ａの軸
受部２３ｄには、回転軸２０を回転自在に支持する軸受
２４Ａを嵌合するようにする。

また、第２のヨーク２７Ａは、中心に孔を有する円板部
２７ａと、この円板部の内周縁を折り曲げて形成した突
起部２７ｂとを有しており、これも磁性材料の板から一
体成形することができる。このとき、第２のヨーク２７
Ａと２７Ｂとは、磁極円筒２５へ磁束を供給するためだ
けを目的としているので、同一形状とすることが可能で
あり、また従って、突起部２７ｂの形状についても円筒
状とする等限定されるものではない。

磁極円筒２５は、非磁性材料の円筒本体２５ａの表面に
一対のくし形の磁極歯２５Ａ−１、２５Ａ−２および２
５Ｂ−１、２５Ｂ−２を所定の間隙を置いて互いに噛合
するように配置した磁性材料パターンを２組有しており
、上下の組のパターンは磁極歯のピッチの１／２の角度
だけずれている。このような磁極円筒２５はマイラ、ル
ミラ等の絶縁材料の薄いシートの上に、純鉄、ケイ素鋼
、パーマロイ等の磁性材料を一様に被着した後所定のマ
スクを用いて選択的にエツチングしてパターニングした
ものや絶縁シートの上に磁性材料をアディティブ法を用
いて所定のパターンにしたがって選択的に被着したもの
を円筒状に巻回して製造することができ、その寸法精度
は非常に高いものである。なお磁極歯２５＾−１、２５
Ａ−２；　２５Ｂ−１、２５Ｂ−２の歯数と、前記永久
磁石２２のＮ極およびＳ極の極数とは第２図に示すよう
に一致させである。この磁極歯のパターンを形成すると
ともに、中間帯２５ｂが非磁性のまま形成されるので、
従来は必要であった中間板１３は不要となる。

上述したようにして製造した磁極円筒２５を第２ヨーク
２７Ａ　、　２７Ｂの中心孔に挿入し、その突起部２７
ｂが磁極円筒２５の外周面と接するようにする。

次に永久磁石２２に固着した回転軸２０を軸受２４八。

２４Ｂ内に挿入しながら、第１のヨーク２３＾および２
３Ｂを、これらと第２のヨーク２７Ａおよび２７Ｂとの
間に画成される空間内に環状構造のコイル２６Ａおよび
２６Ｂが同心状に挟持されるように組立てる。

この場合、第１のヨーク２３Ａ　、　２３Ｂの突起部２
３ｃが磁極円筒２５の外周面に当接するようにする。こ
のようにしてＡ相およびＢ相ステータを構成する。

この場合、Ａ相ステータとＢ相ステータとは、上述した
磁極円筒２５上の磁極歯パターンの配置により、その磁
極歯パターンのピッチＰの半分、すなわちＰ／２だけず
れたものとなる。

このように構成すれば、Ａ相側においては磁気回路は磁
極歯２５Ａ−１−第１ヨーク２３Ａ−第２ヨーク２７Ａ
−磁極歯２５＾−２−永久磁石２２−磁極歯２５Ａ−１
を通るように形成され、Ｂ相側では磁極歯２５Ｂ−１−
第１ヨーク２３Ｂ−第２ヨーク２７Ｂ−磁極歯２５Ｂ−
２−永久磁石２２−磁極歯２５Ｂ−１を通るように形成
される。したがってＡ相とＢ相とを交互に励磁すること
により回転軸２０を半ピツチ（Ｐ／２）ずつ回転するこ
とができる。

上述したように、第１および第２のヨーク２３Ａ。

２３Ｂおよび２７Ａ　、　２７Ｂに形成した突起部２３
ｃおよび２７ｂは磁極歯として用いずに磁極円筒２５に
対して第１．第２のヨークを位置決めする部材として用
い、磁極歯は磁極円筒上にパターンとして形成したため
、磁極歯の歯長を自由に設定でき、かつ磁極山間のギャ
ップを簡単に高精度に設定でき、したがってステップ回
転角の精度を向上した、小型で回転トルクの大きいステ
ッピングモータを提供することができる。またＡ相とＢ
相との第１のヨーク２３八と２３Ｂおよび第２のヨーク
２７Ａ　と２７Ｂとは部品が共通化されるので、所要金
型数が減少し、したがって、製造コストが低減できる。

さらに、第１のヨーク２３Ａ　、　２３Ｂの突起部２３
ｃを磁極歯２５Ａ−１、２５Ｂ−１の基部に密着させる
とともに第２のヨーク２７Ａ　、　２７Ｂの突起部２７
ｂを磁極歯２５Ａ−２、２５Ｂ−２に密着させることに
より磁気回路の磁気抵抗を下げることができ、磁気的ロ
スを減少させることができ、さらに回転トルクを高くす
ることができる。

本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾多
の変更を加え得ることもちろんである。

例えば、本実施例の軸受部を除いて第１のヨーク２３Ａ
　、　２３Ｂと第２のヨーク２７Ａ　、　２７Ｂとを入
れ替えた構成とすることができる。第２のヨーク２７Ａ
と２７Ｂの突起部２７ｂの形状・数はこれに限定される
ものではなく、形状を共通とする、円筒状あるいは少数
の突起とすることも構わない。もちろん、突起部２３ｃ
についても同様である。さらにＡ相の磁極歯パターンと
Ｂ相の磁極歯のパターンとをパターンピッチＰの１／４
　（Ｐ／４）だけずらせるようにして、回転軸２０を１
／４ピツチずつ回転させることもできる。また、磁極歯
パターンを円筒の外周面ではなく、内周面に形成するこ
ともできる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ヨークと磁極歯と
を別個に製造するので、ヨークの径を大きくすることな
く磁極歯の歯長を自由に設定でき、かつ磁極歯のパター
ン間のギャップを簡単に高精度に設定でき、したがって
ステップ回転角の精度が向上した、小型で回転トルクの
大きいステッピングモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステッピングモータの一実施例の
構成を示す分解斜視図、 第２図は本発明によるステッピングモータの中心軸線に
垂直な面、すなわち第３図の■−■線で切った断面図、 第３図は第２図の■−■線方向に切った断面図、第４図
は第１図の矢印Ａ方向から見た磁極歯を円周方向に展開
した展開図、 °第５図は従来のステッピングモータの一例の構成を示
す分解斜視図、 第６図は従来のステッピングモータの第１コアの構成を
示す斜視図、 第７図は従来のステッピングモータの中心軸線に垂直な
面で切った断面図、 第８図は第７図のＩ−１線方向に切った断面図である。 ２０・・・回転軸　　　　　　２１・・・フランジ２２
・・・永久磁石 ２３Ａ　、２３Ｂ・・・第１ヨーク ２４・・・軸受 ２７Ａ、２７Ｂ・・・第２ヨーク　２５・・・磁極円筒
２５Ａ−１、２５八−２，２５Ｂ−１、２５Ｂ−２・・
・磁極歯２６Ａ、２６Ｂ・・・コイル 特許出願人　　株式会社コ　バ　ル 第３図 ２４Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．回転トルクを伝達する回転軸およびこの回転軸に同
   軸的に固着され円周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁さ
   れている永久磁石を有するロータと、この永久磁石の中
   心軸線方向に対向して配置された磁極歯を有する一対の
   ヨークおよびこれらヨーク間に配置され、磁極歯を通る
   磁束を発生させる励磁用コイルを有するステータとを具
   えるステッピングモータにおいて、 前記ステータの磁極歯を、前記回転軸に平 行に延在する非磁性材料の円筒の周面に、所定間隔で噛
   合するように対向配置された一対のくし形磁極歯パター
   ンを有する磁極円筒を以って構成し、この磁極円筒を前
   記一対のヨーク間に配置したことを特徴とするステッピ
   ングモータ。