JPH03195344A - ステッピングモータの着磁器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ステッピングモータの着磁器に関する。

（従来の技術） 近年、ＯＡ用、ＦＡ用の精密制御機器の駆動機構部のア
クチュエータとして、小形・軽量である高出力密度（モ
ータトルク／モータ重量）のモータの開発が要望されて
いる。

一般的に、高トルクを発生するモータとして、誘導子を
有するステッピングモータがあげられる。

ステッピングモータは、空隙面に多数の歯（誘導子）を
有するため、ロータ位置による磁気抵抗の変化に伴って
空隙磁束密度が変化する。これにより、磁気エネルギが
変化して、トルクを生しる。

しかし、空隙長を狭くしたり磁気装荷・電気装荷２ を大きくすると、鉄心歯部の磁気飽和や鉄心歯側面への
磁束の漏れによりトルクはあまり増加せず、モータが大
形化する欠点がある。

そこで、この欠点を改善したものとして下記のステッピ
ングモータがある。

第５図、第６図および第７図は、本発明の対象となる高
トルク・高山カスチッピングモータを示しており、モー
タの構成としては、ステータ鉄心１の円周方向に複数個
のステータ極歯２を設け。

各ステータ極歯２には多相巻線４を巻回し、各ステータ
極歯２の内周面に複数個のステータ小歯５を設け、ステ
ータ小歯５の溝に半径方向に着磁された棒状永久磁石６
が固着されて成るステータと、ロータ鉄心７のステータ
小歯５に対向する外周面に複数個のロータ歯８を設け、
かつ軸方向に２分割され、互いにロータ歯８を１／２歯
ピツチずらし、分割部に軸方向に着磁された円盤状永久
磁石９を設け、ロータ歯８の溝に半径方向に着磁された
棒状永久磁石１０が固着されたロータとから成り、棒状
永久磁石６と棒状永久磁石１ｏの極性が、円盤３− 状永久磁石９により発生する主磁束を打消す方向とする
ことにより、高トルク・高出力となるステッピングモー
タを構成したものである。なお、符号１１は回転軸を示
す。

ところで、」１記したステッピングモータ製作工程で第
８図に示す従来の空心コイルの着磁器を使用すると、永
久磁石の着磁や取付は次のようになる。ここで、従来の
空心コイルの着磁器は、樹脂のような非磁性材から形成
された円筒１２の外周に着磁コイル１３を巻回して構成
したものである。

まず、第９図に示すように２ブロックのロータ鉄心７ａ
、　７ｂと無着磁の円盤状永久磁石９を回転軸１１に取
付けた後、第８図に示す空心コイルの着磁器により円盤
状永久磁石９を軸方向に着磁する。

次に、棒状永久磁石１０を単体で、上記空心コイルの着
磁器により厚さ方向（モータ軸方向に直交する方向）に
着磁する。この磁化された棒状永久磁石１０を、円盤状
永久磁石９の磁束と反発する方向に磁化方向に向けた状
態で、第１０図に示すようにロータ歯８の溝に１本ずつ
軸方向に押しながら挿４ 入する。ロータ全体では、ロータ歯数の２倍の本数の棒
状永久磁石１０を挿入する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記したように高トルクタイプのステッ
ピングモータのロータ歯数は、数十個から数百となるた
め、ロータ歯８の溝に埋め込まれた棒状永久磁石１０の
幅・厚みは、０．５〜２ｎｗｎとかなり薄く、さらに棒
状永久磁石１０は着磁されているため、自身の磁気吸引
力によりロータ鉄心７にあたりその衝撃により破損し易
い。このため、棒状永久磁石１０の着磁・取付けの歩留
まりが悪く、しかも、ロータに取付ける棒状永久磁石１
０の個数は、ロータ歯８の２倍の個数となるので、量産
が困難となっている。

さらに、ロータの製作は、円盤状永久磁石９を着磁・磁
化した後、別工程で着磁・磁化された棒状永久磁石１０
をロータ歯８の溝に挿入・固着する。

ところが、円盤状永久磁石９と棒状永久磁石１０の極性
が反対であり、棒状永久磁石１０をロータ歯８の溝に挿
入するとき反発力を受けるため、作業性が悪くなり、ま
た磁石を破損することがある。

他の従来方法としては、第１１図に示す多極着磁器を用
いる方法があるが、上記したようにロータの極ピッチ（
歯ピッチ）は１〜４ｍｎとかなり短いため、このピッチ
内で着磁ヨーク歯１４に着磁コイル１５を十分な着磁磁
界を得る巻数で巻くことは技術的に不可能である。

そこで、本発明は、ロータ歯の溝部に埋め込まれた全て
の棒状永久磁石を同時に着磁することにより、モータ製
造が容易となる高１ヘルク・高出力のステッピングモー
タの着磁器を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、外周面に複数個のロータ歯を有し、軸方向に
２分割されたブロック状のロータ鉄心のロータ歯を互い
にずらし、分割部に軸方向に着磁された円盤状永久磁石
を挟み込み、さらにロータ歯の溝に半径方向に着磁され
た棒状永久磁石を固着したロータを備え、棒状永久磁石
の極性が円盤状永久磁石により発生する界磁主磁束を反
発する方向としたステッピングモータの永久磁石を着磁
する着磁器において、磁性材から形成され、無着磁の棒
状永久磁石をロータ歯の溝に埋め込んだ１ブロックのロ
ータ鉄心を組込むことにより、この１ブロックのロータ
鉄心の円周方向面と軸方向面を磁路断面とするように構
成された着磁ヨークを備え、この着磁ヨークと１ブロッ
クのロータ鉄心との間に閉じた磁気回路を形成し、着磁
ヨークの内部に、１ブロックのロータ鉄心と同一軸方向
着磁磁界を形成する着磁コイルを設けたものである。

（作用） 着磁ヨークは、１ブロックのロータ鉄心を組込ことによ
り、この１ブロックのロータ鉄心の円周方向面と少なく
とも１つの軸方向面を磁路断面とするように構成されて
いるから、との着磁ヨークと１ブロックのロータ鉄心と
の間に閉じた磁気回路を形成する。また、着磁ヨークの
内部には、ロータ鉄心と同一軸上に、軸方向着磁磁界を
形成する着磁イルが設けられているから、この着磁コツ
− イルを付勢することにより、ロータ歯の溝に埋め込まれ
ている無着磁の全ての棒状永久磁石を同時に着磁するこ
とができ、高トルク・高出力のステッピングモータの製
造が容易となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図であり、第２
図は、第１図のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

第１図および第２図において、着磁ヨーク２１は、磁性
材から形成され、はぼ対称的の２つの部分２１ａ、　２
１ｂを有し、内部に１ブロックのロータ鉄心７を組込む
ための空間部を設け、この空間部には、ロータ鉄心７の
軸方向面に対向するように軸方向に伸びると共に先端に
ロータ鉄心７の回転軸取付穴２５に挿入する固定用突起
２１ｃ、　２１ｃを有する突出部と、ロータ鉄心７の円
周方向面に対向するように半径方向に伸びる突出部を有
し、１ブロックのロータ鉄心７を組込むことにより、そ
の円周方向面と２つの軸方向面を磁路断面とするように
構成＝８− されている。また、着磁ヨーク２１の空間部には、極性
が互いに逆方向の２つの軸方向着磁磁界を形成する着磁
コイル２２ａ、　２２ｂがロータ鉄心７と同一軸上でか
つその中心を軸として対称となる位置に設けられている
。この着磁コイル２２ａ、　２２ｂにより、着磁ヨーク
２１とロータ鉄心７には、ロータ鉄心７の中心で対称な
２つの磁気回路が形成される。なお、磁気ヨーク２１は
、着磁コイル２２ａ、　２２ｂの取付けができるように
分割構造とし、かつ一方の端部には蓋２３を着脱自在に
取付けている。また１着磁コイル２２ａ、　２２ｂの内
周面には、樹脂のような材料から環状に形成された非磁
性体２４ａ、　２４ｂを取付けている。

次に、本実施例の作用を説明する。

第３図に示すように無着磁の棒状永久磁石１０をロータ
歯８の溝に埋め込んだ１ブロックのロータ鉄心７を組込
むことにより、１ブロックのロータ鉄心７の円周方向面
と２つの軸方向面を磁路断面とするように着磁ヨーク２
１の突出部が対向し、着磁ヨーク２１と１ブロックのロ
ータ鉄心との間に２つの閉じた磁気回路を形成する。着
磁ヨーク２１の空間部には、２つの着磁コイル２２ａ、
　２２ｂが設けられ、軸方向着磁磁界を形成するが、こ
の着磁コイル２２ａ、　２２ｂの極性が逆方向となって
いるから、第１図に示すように着磁磁束はロータ鉄心内
で、鉄心中央部で対称に軸方向から半径方向に曲げられ
て２つの磁束ループ２６ａ、　２６ｂを形成する。した
がって、ロータ鉄心７の円周方向面とこれに対向する着
磁ヨーク２１間では半径方向磁束が貫き、ロータ鉄心７
のロータ歯８の溝に埋め込まれた全ての棒状永久磁石１
０を半径方向に同時に着磁することができる。

なお、本発明は、」１記した実施例に限定されるもので
はなく、第４図に示すように着磁コイルを１つ設けるよ
うにしてもよい。すなわち、着磁ヨーク２７は、１ブロ
ックのロータ鉄心７を組込んだとき、ロータ鉄心７の軸
方向面の片側（同図で左側）にのみ対向するように突出
部を設けている点が」１記した実施例の着磁ヨーク２１
と相違する。なお、この実施例の場合、着磁コイル２２
が１つであ　１０− るから着磁磁界は小さくなるが同様の効果が得られる。

また、円盤状永久磁石がステータにある場合も同様であ
り、ロータとステータの関係が逆になるのみで、本発明
の着磁器と同様にしてステータの着磁器を製作すれば同
様な効果が得られる。

さらに、ステッピングモータは、誘導子形回転電機の一
つであるので、当然他の誘導子形電動機・発電機（リニ
アモータも含む）の着磁器としても、本発明を用いれば
同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、１ブロックのロー
タ鉄心に無着磁の棒状永久磁石をロータ歯の溝に取付け
た状態で、同時に全ての棒状永久磁石を着磁することが
できるので、ステッピングモータの製造を大幅に容易に
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線に沿った横断面図、第３図は無着磁の棒
状永久磁石をロータ歯の溝に埋１ め込んだロータ鉄心の斜視図、第４図は本発明の他の実
施例を示す縦断面図、第５図は本発明の対照となる高ト
ルク・高出力のステッピングモータの縦断面図、第６図
は第５図のＡ−Ａ線に沿った横断面図、第７図（ａ）（
ｂ）は第１図の部分断面図を示し、（ａ）はＸ−Ｘ線に
沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図、第８
図は従来のステッピングモータの永久磁石の着磁に用い
た着磁器の縦断面図、第９図は棒状永久磁石をロータ歯
の溝に埋め込む前のロータの斜視図、第１０図は第９図
に示すロータのロータ歯の溝に棒状永久磁石を軸方向か
ら埋め込んでいる状態を示す説明図、第１１図は従来の
多極着磁器の着磁状態における着磁コイル部分を拡大し
て示す部分詳細図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周面に複数個のロータ歯を有し、軸方向に２分割され
   たブロック状のロータ鉄心の前記ロータ歯を互いにずら
   し、分割部に軸方向に着磁された円盤状永久磁石を挟み
   込み、さらに前記ロータ歯の溝に半径方向に着磁された
   棒状永久磁石を固着したロータを備え、前記棒状永久磁
   石の極性が前記円盤状永久磁石により発生する界磁主磁
   束を反発する方向としたステッピングモータの永久磁石
   を着磁する着磁器において、磁性材から形成され、無着
   磁の前記棒状永久磁石を前記ロータ歯の溝に埋め込んだ
   １ブロックの前記ロータ鉄心を組み込むことにより、こ
   の１ブロックのロータ鉄心の円周方向面と軸方向面を磁
   路断面とするように構成された着磁ヨークを備え、この
   着磁ヨークと前記１ブロックのロータ鉄心との間に閉じ
   た磁気回路を形成し、前記着磁ヨークの内部に、前記ロ
   ータ鉄心と同一軸上で軸方向着磁磁界を形成する着磁コ
   イルを設けたことを特徴とするステッピングモータの着
   磁器。