JPH03203564A

JPH03203564A - ステッピングモータ

Info

Publication number: JPH03203564A
Application number: JP33868789A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ide; 井手　淳; Isamu Morino; 森野　勇; Kazuto Sakai; 和人堺
Original assignee: Toshiba Corp; Shibaura Engineering Works Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-09-05

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、ロータ歯間およびステータ歯間に棒状永久磁
石を固定してトルクを増大させたハイブリット型ステッ
ピングモータに関するちのである。

（従来の技術）ＯＡ用、ＦＡ用等の精密制御機器の駆動機構部のアクチ
ュエータとして、小型かつ軽量であるモータ、すなわち
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。

従来より、このようなアクチュエータとしてハイブリッ
ト型ステッピングモータが広く用いられている。このモ
ータは、軸方向に磁化された円盤状永久磁石を一対のロ
ータ鉄心で挟み、各ロータ鉄心に１／２ピッチ位相がず
れたロータ歯を形成し、ステータ磁極を周期的に励磁す
るようにしたちのである。この形式のモータでは、ロー
タ鉄心とステータ極との空隙に対向する面（空隙面）に
多数の歯（誘導子）を有するから、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。このた
め磁気エネルギーが変化してトルクを生じるちのである
。この場合、モータを高出力密度化するためには、空隙
長を狭くしたり、磁気装荷および電気装荷を大きくする
ことが考えられる。しかしこのようにすると、鉄心歯部
が磁気飽和したり、歯側面へ磁束が漏れるためにトルク
増加が困難になり、モータは大型化するという問題が生
じる。

そこで出願人は、ロータ歯間およびステータ歯間の溝に
棒状永久磁石を固定することを提案した。これは円盤状
永久磁石によりロータ鉄心の表面に生しる主磁束を、径
方向に着磁された棒状永久磁石によって打消し、歯溝底
や歯側面への漏れ磁束を強制的に抑制するちのである。

第４〜７図はこの既提案のモータを示すちのである。す
なわち第４図はその径方向断面図、第５図は軸方向断面
図、第６Ａ、６Ｂ図は第５図のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線
断面における磁極の展開図、第７図はロータの斜視図で
ある。

これらの図で符号１０はロータであり、ロータ軸１２と
、円盤状永久磁石１４と、一対のロータ鉄心１６　（１
６ａ、１６ｂ）と、両ローク鉄心１６の外周面に形成さ
れたロータ歯１８　（１８ａ、１８ｂ）間の溝２０に固
定された棒状永久磁石２２　（２２ａ、２２ｂ）とを有
する。円盤状永久磁石１４は第６図に示すように軸方向
に磁化され、また各ロータ鉄心１６のロータ歯１８ａと
１８ｂとは、第６Ａ図と第６Ｂ図を比較することにより
解るように、１／２ピッチ位相がずれている。棒状永久
磁石２２は径方向に着磁され、その極性は円盤状永久磁
石１４による主磁束を打消す方向となっている。

２４はステータであり、周方向に等間隔に突設されたス
テータ極２６の内周面には、各ロータ鉄心１６ａ、１６
ｂに対向する軸方向のステータ歯２８　（２８ａ、２８
ｂ）が形成され、ステータ歯２８間の溝には棒状永久磁
石３２　（３２ａ、３２ｂ）が固定されている。ここに
棒状永久磁石３２は各ロータ鉄心１６ａ、１６ｂの棒状
永久磁石２２ａ、２２ｂと径方向に同し極性に磁化され
ている。３４は各ステータ極２６に巻かれた巻線である
。

このような構成の既提案のモータにおいて、棒状永久磁
石２２は第７図に示すように１個づつロータ溝２０ａに
挿入し、接着剤で固着していた。ステータ２４側の棒状
永久磁石３２ち全く同様に１個づつ接着固定していた。

しかしロータの棒状永久磁石２２の幅と厚さは０．５〜
２ｍｍ程度と相当に小さく、しかも衝撃により破損しや
すいため、その固着の歩留まりが悪いという問題があっ
た。特に予め着磁した棒状永久磁石２２をロータ１０に
固着する場合には、棒状永久磁石２２の極性が円板状永
久磁石１４と反対であるために、挿入時に反発力を受け
、作業性が悪くなり磁石２２を一層破損し易くなる。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ロ
ータ歯間に棒状永久磁石を取付ける際の作業性がよく、
またこの棒状永久磁石を破損しにくくなるようにすると
共に、円盤状永久磁石を省いて構造を簡単にしたステッ
ピングモータを提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明によればこの目的は、軸方向に磁化された円盤状
永久磁石を挟む一対の各ロータ鉄心に、互いに１／２ピ
ッチ位相がずれたロータ歯を形成する一方、各ロータ歯
間およびステータ歯間の溝に径方向に着磁した棒状永久
磁石を固定したハイブリット型ステッピングモータにお
いて、ロータ歯間に装着された全ての棒状永久磁石と、
この棒状永久磁石の一端が結合され前記ロータ鉄心間に
挟持される円板部とを一体に成形してなる磁石体を一対
備え、前記磁石体の円板部を互いに密着させることによ
り前記円盤状永久磁石を形成することを特徴とするステ
ッピングモータにより達成される。

ここにロータの外周面に表われるロータ歯と棒状永久磁
石とは、後者が作る磁界を前者が作る磁界よりも強くす
ることが望ましい。そこで両者のロータ表面に表われる
面積を変えることにより対応することが可能である。た
とえば棒状永久磁石の幅をロータ歯の幅よりも大きくし
て対応することが可能である。また磁石体の棒状永久磁
石の厚さと円板部の厚さとに変化を付けることにより対
応することも可能である。

（実施例）第１図は本発明に係るロータ鉄心と磁石体とを示す斜視
図、第２図はロータの組立状態を示す軸方向の断面図、
第３図は磁石体の着磁装置を示す図である。

ここに１つのロータ鉄心１６の全てのロータ歯２２間に
入る棒状永久磁石２２は、その一端が円板部２２Ａで連
結され、これら棒状永久磁石２２と円板部２２Ａとで磁
石体２２Ｂが形成されている。

この磁石体２２Ｂは例えば第３図に示す成形器１００を
用いて作られる。この場合磁石体２２Ｂは希土類磁性材
で作られる。希土類磁性材は、粘土状の流動性を有する
材料を所定の形状に成形してから焼結することにより作
られる。この実施例ではこの粘土状の材料を上下一対の
プレス型１０２．１０４間に入れてプレスすることによ
り第１図に示す形状の磁石体２２Ｂを形成する。ここに
各プレス型１０２．１０４にはコイル１０６と１０８と
が巻かれ、プレス成形の過程で材料が硬化する前にこれ
らのコイル１０６．１０８に電流が流され、第３図に破
線で示すように磁束が形成される。、この結果、磁石体
２２Ｂの棒状永久磁石部分２２は半径方向に、また円板
部２２Ａは軸方向に磁気異方性が付与される。なおロー
タ歯１８の一端側からロータ歯１８間の溝に各棒状永久
磁石２２の開放端を位置合せして溝に押し込んで行く際
に、溝内に接着剤を塗布しておく。同様に磁石体１２２
Ｂも成形される。

このように成形された磁石体２２Ｂ、１２２Ｂは、第１
図のようにロータ鉄心１６に嵌め込まれ、この組立てた
状態で着磁される。すなわち磁石体２２Ｂ、１２２Ｂの
外周および円板部外面を囲む磁極と、ロータ鉄心１６の
端面に接触する磁極との間に挾んで両磁極間に磁束を通
すことにより、磁石体２２Ｂ、１２２Ｂは着磁される。

このように着磁した後これらは第２図の状態に組立てら
れる。すなわち、磁石体２２Ｂ、１２２Ｂを装着したロ
ータ鉄心１６．１６の組立体を両磁石体２２Ｂ、１２２
Ｂの円板部２２Ａ、１２２Ａが互いに接触するように背
中合わせに固定する。

この結果周円板部２２Ａと１２２Ａとは密着して実質的
に前記第５図に示した円盤状永久磁石１４と同様な永久
磁石を形成することが可能である。すなわち磁石体２２
Ｂ側のロータ鉄心１６においては、ロータ歯１８がＮ極
に、棒状永久磁石２２の外表面がＳ極に磁化される。ま
た磁石体１２２Ｂ側のロータ鉄心１６ではロータ歯１８
がＳ極に、棒状永久磁石２２がＮ極に磁化される。

なおこのステッピングモータでは、ロータ表面のロータ
歯１８よりも棒状永久磁石２２の表面の磁界を強くする
のが望ましい。そこで、ロータ歯１８の表面積と棒状永
久磁石２２表面の面積とを変化させてこの磁界の強さの
変化を作るようにすることができる。例えば棒状永久磁
石２２の表面積をロータ歯１８より６小さくしたり、前
者の幅を後者の幅よりも大きくしたりすればよい。また
磁石体２２Ｂ、１２２Ｂの円板部２２Ａと棒状永久磁石
２２との厚さに変化を持たせることにより対応すること
も可能である。例えば、棒状永久磁石２２の部分を厚く
、また円板部２２Ａを薄くすることにより前記したよう
ロータ表面の磁界の強さに変化を持たせることが可能で
ある。

この磁石体２２Ａ、１２２Ａは前記実施例では希土類磁
性材を用いているが、アルニコなどの通常の金属磁性材
で形成してちよい。またラバー磁石やプラスチック磁石
等のように弾性を有する材料に金属磁性体を分散させた
磁石で形成してちよく、この場合には棒状永久磁石３２
自身の弾性によってロータ歯１８間にしっかりと固定可
能となる。

（発明の効果）本発明は以上のように、ロータ歯間に固定する全ての棒
状永久磁石を、円板部の周縁に一体に結合して一体化し
て磁石体を形成し、これを−度にロータ鉄心に固定する
ようにしたものであるから、ロータ側の棒状永久磁石の
装着が容易になり、その作業時に棒状永久磁石の破損が
起りにくくなり、作業性が向上する。また磁石体の円板
部を背中合せに密着させるので、２つのロータ鉄心間に
挟まれる円盤状永久磁石をこの２つの磁石体の円板部で
形成することが可能であり、従来のモータのように独立
した円盤状永久磁石を用いる必要がなくなる。このため
部品点数が減り構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロータ鉄心と磁石体とを示す斜視
図、第２図はロータの組立状態を示す軸方向の断面図、
第３図は磁石体の着磁装置を示す図である。第４〜７図
は既提案のモータを示す図であり、第４図はその径方向
断面図、第５図は軸方向断面図、第６Ａ、６Ｂ図は第５
図のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線断面における磁極の展開図
、第７図はロータの斜視図である。１０・・・ロータ、１４・・・円盤状永久磁石、１６・・・ロータ鉄心、１８・・・ロータ歯、２２・・・棒状永久磁石、２２Ａ・・・円板部、２２Ｂ、１２２Ｂ・・・磁石体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸方向に磁化された円盤状永久磁石を挟む一対の
各ロータ鉄心に、互いに１／２ピッチ位相がずれたロー
タ歯を形成する一方、各ロータ歯間およびステータ歯間
の溝に径方向に着磁した棒状永久磁石を固定したハイブ
リット型ステッピングモータにおいて、ロータ歯間に装着された全ての棒状永久磁石と、この棒
状永久磁石の一端が結合され前記ロータ鉄心間に挟持さ
れる円板部とを一体に成形してなる磁石体を一対備え、
前記磁石体の円板部を互いに密着させることにより前記
円盤状永久磁石を形成することを特徴とするステッピン
グモータ。
（２）ロータ歯と棒状永久磁石とのロータ表面に表われ
る面積が異なる請求項１に記載のステッピングモータ。
（３）ロータ歯の幅を棒状永久磁石の幅よりも小さくし
た請求項２に記載のステッピングモータ。
（４）磁石体は、棒状永久磁石の厚さが円板部の厚さと
異なる請求項１に記載のステッピングモータ。