JPH03243158A

JPH03243158A - ステップモータ

Info

Publication number: JPH03243158A
Application number: JP3618790A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Sugiura; 杉浦　恒雄
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1991-10-30
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JP2881323B2

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】ａ　産業上の利用分野本発明は、ステップモータに関し、特に、可変リラクタ
ンス型と永久磁石型の両方の機能を複合させたハイブリ
ッド型のステップモータにおいて、トルク特性を維持又
は増大させつつ且つロータの慣性を少なくし、応答性を
向上させるための新規な改良に関する。

ｂ、従来の技術従来、用いられていたステップモータとしては種々ある
が、一般に、そのトルク発生の原理から可変リラクタン
ス型、永久磁石型及びハイブリッド型が採用されている
。

前記可変リラクタンス型は、ステータとロータ間の可変
リラクタンス力を利用しているため、電源オフ時には、
何らの反動力も土しない。

また、永久磁石型は、磁石白木がロータとなっており、
この磁石の磁場とコイルの磁場とが相互に作用して力を
発生する構成で、電源オフ時にも、磁石の磁場によって
ホールディングトルクと言われる力を発生する。

さらに、ハイブリッド型は、前述の可変リラクタンス型
と永久磁石型を複合させた構成であり、磁石の磁場をス
テータどロータ間のリラクタ〉ス変化に導き、ステータ
巻線の作る磁場間に於いて力を発生している。

前記ハイブリッド型の一例を示すと、昭和５４年２月１
０日発行の総合電子出版社の「ステッピングモータの基
礎と応用」の第３４頁及び第３５頁に開示されている第
８図及び第９図の構成を示すことができる。

すなわち、図において符号１で示されるものは、前１２
１　ａ、　ｒｅ！ｌ　ｂ及び周壁１ｃとからなるケーシ
ングであり、このケーシング１の周壁１ｃ内には、ステ
ータ巻ｔ！２を有するステータ３が設けられている。

前記各１２１ａ、１ｂに形成された軸受４，５には、ロ
ータ６を有する回転軸７が回転自在に設けられており、
このロータ６は、前記ステータ３の軸中心に形成された
中心孔３ａ内に回転自在に位置している。

前記ロータ６は、軸方向に着磁された磁石７ａと一対の
ヨーク８とから構成されている。

従って、前記磁石７ａが作る磁場を、ステータ３とロー
タ６間のリラクタンス変化に導き、ステータ巻線２が作
る磁場との間において力を発生する、Ｃ１発明が解決しようとする課題従来のステップモータは、以上のように構成されている
ため、次のような課題が存在していた。

すなわち、ステップモータを用いるＯＡ機器のフロッピ
ーディスク又はハードディスク等のヘッド駆動サーボ機
構に、ハイブリッド型のステップモータが採用されてき
た。

これは、ハイプリント型が小型、軽量、高応答、ステ・
ツブ角の減少による高分解能に好適であるが敢である。

しかしなから、１ステツプ角の減少だけではなく、駆動
及び制御技術の向上によって、ハーフステンブ、マイク
ロステップ等の呼称で、■ステップ内をさらに細分子ヒ
して使う方式が採用されている。

すなわち、ＦＤ、ＨＤの記憶媒体の高密度化によるトラ
ック間隔の細密化及びアクセスタイムの向上に対応する
ためである。

これらの要求に沿って、ＯＡ機器の記憶容量の増加と小
形化の要求は際限がなく、このような要求に対して、従
来のハイプリント型のステップモータのマイナーチェン
ジ程度ではより高い応答性に応じることが不可能となっ
ている。

すなわち、高応答性とは、発生力／慣性比の向上である
が、発生力を大きくするには、形状を大とするか磁束あ
るいは電流を増加することになるが、小形化に反すると
共に、停止時の応答性は悪ｆヒ丁　る　。

従って、従来のように、磁石とヨークとが一体となり、
外周にロータ歯を形成する構造のロータを用いた構成で
は、高応答性に応じることは不可能であった。

また、磁束を増加させる手段として、現在すでに高性能
希土類磁石を使用しているが、ロータ歯に用いる硅素鋼
板の飽和磁束密度を向上させることも考えられるが、現
在のところ、そのような材質は現存せず、実現不可能で
ある。

さらに、電流の増加は熟的問題を生じることになり、ま
た、慣性特性を上げることも使用材料の比重が決まって
おり、極めて困難である。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、可変リラクタンス型と永久磁石型の両方
の機能を複合させたハイブリッド型のステップモータに
おけるトルク特性を維持又は増大させつつ且つロータの
慣性を少なくし、応答性を向上させるようにした小型高
性能のステップモータを提供することを目的とする。

６３課題を解決するための手段本発明によるステ・／ブモータは、ケーシングに設けら
れステータ巻線を有するステータと、前記ステータの軸
中心に形成された中心孔と、前記ケーシングに回転自在
に設けられロータ歯体を有する回転軸と、前記ケーシン
グに設けられ前記ロータ歯体と回転軸間に位置する固定
ヨーク及び固定マグネットとを備え、前記ロータ歯体と
回転軸が、前記固定マグネットと前記ステータ巻線によ
り発生する磁場を介して回転するようにした構成である
。

さらに詳細には、前記ロータ歯体は、前記回転軸に設け
られたロータ支持部と、前記ロータ支持部に設けられた
ロータ歯とがらなり、前記ロータ歯体は、断面形状がカ
ップ形をなしている構成である。

さらに詳細には、前記ロータ歯体は、前記回転軸に設け
られ多数の谷部を有し、非磁性材からなる非磁性カップ
体と、前記谷部に設けられ磁性材からなるロータ歯とか
らなる構成である。

０４作用本発明によるステップモータに！３いては、回転軸に対
して、ロータ歯を有するロータ歯体のみが設けられ、従
来、回転軸に設けられていたヨークと磁石とがケージジ
グに固定されているため、トルク特性は維持しつつ、ロ
ータ歯体を有する回転軸の質量が大幅に軽減されており
、慣性特性が向上して高い応答性を得ることができる。

ｆ、実施例以下、図面と共に本発明によるステップモータの好適な
実施例について詳細に説明する。

尚、従来例と同−又は同等部分には、同一符号を用いて
説明する。

第■図から第５国道は、本発明によるステップモータを
示すためのもので、第１図は全体構成を示す断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第３図は第１図
のロータ歯体を示す拡大斜視図、第４図、第５図及び第
５Ａ図はロータ歯体の他の実施例を示すための一部斜視
図及び要部斜視図である。

第１図から第３図において、符号ｌで示されるものは、
前１２１ａ、？＆蓋１ｂ及び周壁１ｃとからなるケーシ
ングであり、このケーシング１の周壁ＩＣ内には、ステ
ータ巻線２を有するステータ３が設けられている。

前記各Ｍ　１　ａ、１ｂに形成された軸受４，５には、
ロータ歯体６を有する回転軸７が回転自在に設けられて
おり、このロータ歯体６は、前記ステータ３の軸中心に
形成された中心孔３ａ内に回転自在に位置している。

前記ロータ歯体６は、全体形状が断面はぼカップ形をな
しており、回転軸７に設けられたカップ形をなすロータ
支持体６ａとこのロータ支持体６ａの周面に形成された
ロータ歯６ｂとから構成されている。

さらに、前記ロータ歯体６のロータ歯６ｂと回転軸７間
に形成された前記中心孔３ａの一部には、前記ケーシン
グ１の後１１１ｂによって片持式に保持された固定マグ
ネント７ａと固定ヨーク８が固定配設されている。

本発明によるステップモータは、前述したように構成さ
れており、以下に、その動作について説明する。

すなわち、前記ステータ巻線２に対して、所定の駆動パ
ルスを供給すると共に、前記固定マグネット７ａが作る
磁場を、ステータ３とロータ歯体６間のりラクタ〉ス変
化に導くことにより、ステータ巻線２が作る磁場との間
において力が発生し、ロータ歯体６及び回転軸７が回転
する。

また、第４図及び第５図に示す構成は、前記ロータ歯体
６の他の実施例を示すものであり、このロータ歯体６は
、多数の谷部６ｂＡを周面に所定の間隔で有する非磁性
材からなる非磁性カップ体２０と、前記各谷部６ｂＡに
埋設された矩形状の磁性材からなるロータ歯６ａとから
なり、前記非磁性カップ体２０の厚さＤを薄く形成する
ことにより、超薄形のロータ歯体６を得ることができる
。

さらに、第５Ａ図で示す構成では、第５図の構成のロー
タ歯体６を用い、固定ヨーク８に固定ヨーク歯８ａを形
成し、ステータ３と固定ヨーク８間に、表面が面状の前
記ロータ歯体６を配設した場合には、このロータ歯体６
の磁性材からなるロータ歯６ｂの厚さのみとなり、極め
て薄い歯のみのロータ歯体６を得ることができる。つま
り、第５Ａ図のロータ歯体６は歯のみで形成された厚さ
を有し、各ロータ歯６ａｌ？ｆｌは非磁性材６ｇで形成
されている。

尚、本実施例においては、ロータ歯体６が力７プ形状の
場合について述べたが、カンブ状に限らず、断面Ｔ形を
なす形状とし、偏平形とすることも可能であることは述
べるまでもないことである。

ｇ　発明の効果本発明によるステップモータは、以上のように構成され
ているため、次のような効果を得ることができる。

すなわ・ち、回転軸に対して、ロータ歯を有するロータ
歯体のみが設けられ、従来のロータに比較すると、その
質量が極めて小さくなるため、慣性を小さくすることが
でき、極めて高い応答性を実現することにより、近時の
マイクロステップ等の微少回転角度のステツブ動作を確
実に得ることができる。

従って、ＯＡ機器における記憶媒体の高密度化に対応で
きるステップモータを簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第■図から第５国道は、本発明によるステップモータを
示すためのもので、第１図は全体構成を示す断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第３図は第１図
のロータ歯体を示す拡大斜視図、第４図、第５図、及び
第５Ａ図はロータ歯体の他の実施例を示すための一部斜
視図及び要部斜視図、第６図から第８図は、従来のハイ
ブリッド形のステップモータを示すためのもので、第６
図は全体構成を示す断面図、第７図は第６図のＡＡ線に
よる断面図、第８図はロータを示す斜視図である。１はケーシング、２はステータ巻線、３はステータ、３
ａは中心孔、６はロータ歯体、６ａはロータ支持部、６
ｂはロータ歯、６ｂＡは谷部、７は回転軸、７ａは固定
マグネット、８は固定ヨーク、２０は非磁性カップ体で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、ケーシング（１）に設けられステータ巻線（２
）を有するステータ（３）と、前記ステータ（３）の軸
中心に形成された中心孔（３ａ）と、前記ケーシング（
１）に回転自在に設けられロータ歯体（６）を有する回
転軸（７）と、前記ケーシング（１）に設けられ前記ロ
ータ歯体（６）と回転軸（７）間に位置する固定ヨーク
（８）及び固定マグネット（７ａ）とを備え、前記ロー
タ歯体（６）と回転軸（７）が、前記固定マグネット（
７ａ）と前記ステータ巻線（２）により発生する磁場を
介して回転するように構成したことを特徴とするステッ
プモータ。
（２）、前記ロータ歯体（６）は、前記回転軸（７）に
設けられたロータ支持部（６ａ）と、前記ロータ支持部
（６ａ）に設けられたロータ歯（６ｂ）とからなり、前
記ロータ歯体（６）は、断面形状がカップ形をなしてい
ることを特徴とする請求項１記載のステップモータ。
（３）、前記ロータ歯体（６）は、前記回転軸（７）に
設けられ多数の谷部（６ｂＡ）を有し非磁性材からなる
非磁性カップ体（２０）と、前記谷部（６ｂＡ）に設け
られ磁性材からなるロータ歯（６ａ）からなることを特
徴とする請求項１記載のステップモータ。