JPH03284154A - Stepper motor - Google Patents

Stepper motor

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Publication number
JPH03284154A
JPH03284154A JP8165490A JP8165490A JPH03284154A JP H03284154 A JPH03284154 A JP H03284154A JP 8165490 A JP8165490 A JP 8165490A JP 8165490 A JP8165490 A JP 8165490A JP H03284154 A JPH03284154 A JP H03284154A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
rotor
torque
detent torque
magnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP8165490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanehiro Fukaya
深谷 金広
Masanori Yasuda
保田 正憲
Sunao Kitamura
直 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisan Industry Co Ltd filed Critical Aisan Industry Co Ltd
Priority to JP8165490A priority Critical patent/JPH03284154A/en
Publication of JPH03284154A publication Critical patent/JPH03284154A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce a detent torque, suppressing the variation of a magnetic energy for the rotating direction of a rotor, by providing ringlike bands in the bottom parts of stator poles the surfaces of which oppose to the rotor. CONSTITUTION:A first stator set 10 constituting a part of a stepper motor comprises a stator cup 11 and a stator plate 15. In the stator cup 11 and the stator plate 15, sinking comb-like stator poles 12 and 16 are provided opposing to a rotor respectively, and in their bottom parts, which oppose to the rotor, ringlike bands 13, each of which has the building-up width of 1, are provided respectively. Thereby, the ringlike bands short between the stator poles as magnetic circuits, and the variation of the magnetic resistance relative to the rotating direction of the rotor can be reduced. Therefore, by suppressing the variation of a magnetic energy when performing no current application, a detent torque is reduced, and the ratio of the torque when performing a current application to the detent torque is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はステップモータの改良に関するものである。[Detailed description of the invention] <Industrial application field> This invention relates to improvements in step motors.

〈従来の技術シ 第7図は従来のステップモータの一例を示す斜視説明図
である。図において1はロータで、外周面に円周方向に
多極着磁された円筒状のマグネット2を有し、ロータシ
ャフト3が同軸に固定されている。ステータを構成する
第1.第2のステータセット50.60は、各々ステー
タカップ51ステータブレート55およびステータカッ
プ61、ステータプレート65を有している。ステータ
カップ51.61およびステータブレート5565には
、ロータ1に対向したくし歯状のステータポール52,
56,62.66が各々に設けられている。そして、第
1.第2のステータセット5060には、励磁用のコイ
ル31.32がそれぞれ巻回されている。
<Prior Art> FIG. 7 is a perspective explanatory view showing an example of a conventional step motor. In the figure, reference numeral 1 denotes a rotor, which has a cylindrical magnet 2 on its outer circumferential surface that is magnetized with multiple poles in the circumferential direction, and has a rotor shaft 3 coaxially fixed thereto. The first component that constitutes the stator. The second stator set 50, 60 has a stator cup 51, a stator plate 55, a stator cup 61, and a stator plate 65, respectively. The stator cup 51.61 and the stator plate 5565 include a comb-shaped stator pole 52 facing the rotor 1,
56, 62, and 66 are provided respectively. And the first. Excitation coils 31 and 32 are wound around the second stator set 5060, respectively.

第8図は、以上のようなステップモータの第1のステー
タセット50の構造を示したものである。図に示すよう
にステータポール52は、ステータカップ51の軸線に
直交する面より直角に折曲形成されており、その立上が
り部には切欠部53が形成されている。またステータポ
ール56の立上がり部には、同様の切欠部57が形成さ
れている。なお、第2のステータセット60においても
そのステータポール62,66の立上がり部に、上記と
同様な切欠部が形成されている。このようなステップモ
ータに関連する公知技術としては、例えば、実開昭63
−48384号公報等に記載されたものがある。
FIG. 8 shows the structure of the first stator set 50 of the step motor as described above. As shown in the figure, the stator pole 52 is bent at a right angle from a plane perpendicular to the axis of the stator cup 51, and a notch 53 is formed in the rising portion thereof. Further, a similar notch 57 is formed in the rising portion of the stator pole 56. Note that in the second stator set 60 as well, notches similar to those described above are formed at the rising portions of the stator poles 62 and 66. As a known technology related to such a step motor, for example,
There are those described in Publication No.-48384 and the like.

〈発明が解決しようとする課題〉 このように構成されたステップモータでは、コイル31
.32を励磁しなくても、永久磁石であるロータマグネ
ット2とステータポール52,56.62.66との間
に磁気吸引力が作用し、ロータ1を一定の位置に保持し
ようとするデイテントトルクが存在している。このデイ
テントトルクが大きいと、ステップモータの非励磁時に
ロータ1を回転させにくいという問題がある。
<Problem to be solved by the invention> In the step motor configured in this way, the coil 31
.. Even if 32 is not excited, a magnetic attraction force acts between the rotor magnet 2, which is a permanent magnet, and the stator poles 52, 56, 62, 66, and detent torque is generated to try to hold the rotor 1 in a fixed position. exists. If this detent torque is large, there is a problem in that it is difficult to rotate the rotor 1 when the step motor is not energized.

例えば、このようなステップモータが、非通電時に、外
部からの付勢力によって、ロータを初期位置へ復帰する
ように構成された制御装置に用いられた場合、非常時に
通電がカットされたときにステップモータが初期位置に
戻らないおそれがある。
For example, if such a step motor is used in a control device that is configured to return the rotor to its initial position by an external biasing force when the power is not energized, the step motor will return to the initial position when the energization is cut off in an emergency. There is a risk that the motor will not return to its initial position.

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、その目的とするところは、デイテントトルクを低
減して、デイテントトルクに対する通電時の発生トルク
の割合を向上したステップモータを提供しようとするも
のである。
This invention was made to solve the above problems, and its purpose is to provide a step motor that reduces detent torque and improves the ratio of torque generated when energized to detent torque. This is what I am trying to do.

〈課題を解決するための手段〉 この発明は上記目的を達成するためになされたものであ
り、 外周面に円周方向に設けられた磁極を有するロータと、
所定間隔で設けられるとともに上記ロータに対向して配
置されたステータポールを有する第1および第2のステ
ータセットと、上記第1および第2のステータセットを
励磁するコイルと、を備えたステップモータにおいて、
上記ステータポールのロータとの対向面の根元部に環状
帯部を形成してなるステップモータである。
<Means for Solving the Problems> The present invention has been made to achieve the above object, and includes a rotor having magnetic poles provided in the circumferential direction on the outer peripheral surface;
A step motor comprising first and second stator sets having stator poles arranged at a predetermined interval and facing the rotor, and a coil for exciting the first and second stator sets. ,
This step motor has an annular band formed at the base of the stator pole facing the rotor.

く作用〉 この発明は上記のように構成されたものであり、環状帯
部が、ステータポール間を磁気回路的に短絡して、ロー
タの回転方向に対する磁気エネルギーの変化を抑制し、
デイテントトルクを低減する。
Function> The present invention is configured as described above, and the annular band short-circuits the stator poles in the form of a magnetic circuit to suppress changes in magnetic energy in the rotational direction of the rotor.
Reduce detent torque.

〈実施例〉 以下、この発明の一実施例を第1図に基づいて説明する
。なお、以下では従来例と共通の部分は共通の符号を以
って示し、重複する説明を省略する。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIG. 1. Note that in the following, parts common to the conventional example are indicated by common reference numerals, and redundant explanation will be omitted.

この発明のステップモータは、第1図に示す第1のステ
ータセット10、およびそれと同形に形成されて背中合
せに配設される第2のステータセット20を備えて構成
されている。よって以下では第1のステータセット10
を主体にして説明する。
The step motor of the present invention includes a first stator set 10 shown in FIG. 1, and a second stator set 20 formed in the same shape as the first stator set 10 and arranged back to back. Therefore, in the following, the first stator set 10
I will mainly explain.

第1のステータセット10は、各々がプレス加工により
形成されたステータカップ11.ステータブレート15
とから構成されている。ステータカップ11およびステ
ータプレート15には、ロータ1に対向したくし歯状の
ステータポール12および16が設けられており、その
ロータ1と対向した根元部に、それぞれ立上がり幅βの
環状帯部13および17が形成されている。
The first stator set 10 includes stator cups 11. each of which is formed by press working. Stator plate 15
It is composed of. The stator cup 11 and the stator plate 15 are provided with comb-like stator poles 12 and 16 facing the rotor 1, and an annular band portion 13 and a rising width β are respectively provided at the root portion facing the rotor 1. 17 is formed.

第2図は第1のステータセット10.第2のステータセ
ット20と、ロータマグネット2との位置関係を示した
ものである。この位置関係でステップモータの非励磁時
におけるデイテントトルクは、曲線Taが第1のステー
タセット10単独のもの、曲線Tbが第2のステータセ
ット20単独のものを表わし、曲線TDはTa、Tbを
合成した全体のデイテントトルクを表わしている。
FIG. 2 shows the first stator set 10. It shows the positional relationship between the second stator set 20 and the rotor magnet 2. With this positional relationship, the detent torque when the step motor is not energized is represented by the curve Ta for the first stator set 10 alone, the curve Tb for the second stator set 20 alone, and the curve TD for Ta, Tb. It represents the total detent torque that is the result of combining .

第三図は、デイテントトルクToを発生するとぎのステ
ップモータの磁気エネルギー分布を示したものである。
FIG. 3 shows the magnetic energy distribution of the step motor after generating the detent torque To.

破線で示す曲線は、環状帯部1317のない従来のステ
ータセットのもつ磁気エネルギー変化であり、環状帯部
13,17を設けたことにより、実線で示す曲線のよう
に磁気エネルギー変化を小さくすることができる。
The curve shown by the broken line is the change in magnetic energy of a conventional stator set without the annular band portion 1317, and by providing the annular band portions 13 and 17, the change in magnetic energy can be reduced as shown by the curve shown by the solid line. I can do it.

このデイテントトルクTOは、ロータマグネット2によ
る磁気エネルギーWから、 で求められる。ここでαは電気角を示し、機械角θで表
現するなら、ステータとロータの磁極対の数をPとすれ
ば、 α= Pθ となる関係式をおけばよい。
This detent torque TO is determined from the magnetic energy W by the rotor magnet 2 as follows. Here, α indicates an electrical angle, and if expressed in terms of a mechanical angle θ, then if the number of magnetic pole pairs of the stator and rotor is P, then the relational expression α=Pθ may be set.

これにより磁気エネルギーWの表現式は、W=   H
(at −bl)cos2a+W。
As a result, the expression for magnetic energy W is W=H
(at-bl)cos2a+W.

のように表わされる。It is expressed as

このa、およびす、は、それぞれ第1のステータセット
10単独のデイテントトルクの片振幅、および第2のス
テータセット20単独のデイテントトルクの片振幅であ
る。
A and S are the half amplitude of the detent torque of the first stator set 10 alone and the half amplitude of the detent torque of the second stator set 20, respectively.

環状帯部13および17を設けることにより、ステータ
ポール12および16とロータマグネット2間のエアギ
ャップによる磁気抵抗が低くなる。従って、ロータ1の
回転方向に関する磁気抵抗変化が小さくなるため、第3
図に示すように磁気エネルギー変化も小さくなって、デ
イテントトルクToを低減できる。
By providing the annular bands 13 and 17, the magnetic resistance due to the air gap between the stator poles 12 and 16 and the rotor magnet 2 is reduced. Therefore, since the magnetic resistance change in the rotational direction of the rotor 1 becomes smaller, the third
As shown in the figure, the change in magnetic energy is also reduced, and the detent torque To can be reduced.

ここで環状帯部13,17の幅員ぶは、ステータポール
12.16の軸線方向の長さしとの割合いで求められる
(第4図参照)。実施例では、幅員℃を色々変えて実験
した結果、デイテントトルクToに対するホールディン
グトルクTHのトルク比γは、第5図に示す変化曲線と
なる。
Here, the width of the annular bands 13, 17 is determined by the ratio to the axial length of the stator pole 12, 16 (see FIG. 4). In the embodiment, as a result of experiments with various width degrees Celsius, the torque ratio γ of the holding torque TH to the detent torque To shows a change curve shown in FIG. 5.

一方、環状帯部幅の比率A/Lに対する励磁電流■/ホ
ールディングトルクTH(トルク電流比)の関係は、第
6図の曲線のように変化する。
On the other hand, the relationship between the annular band width ratio A/L and the excitation current (2)/holding torque TH (torque current ratio) changes as shown by the curve in FIG.

第5図においてu/Lが大きくなるとトルク比γは増大
するが、一方では第6図に示すようにトルク電流比が下
がり、いわゆる効率の低下をまねく。従って、環状帯部
幅の比率u/Lの実用領域としては、トルク電流比の低
下が少なく、かつトルク比γの大きな領域であるn/L
=0.1付近の領域(例えばJ2/L = 0.1±0
.04の範囲)を選ぶと、励磁トルクの低下を最小に抑
えて、デイテントトルクを大幅に低減できる。
In FIG. 5, as u/L increases, the torque ratio γ increases, but on the other hand, as shown in FIG. 6, the torque current ratio decreases, leading to a so-called decrease in efficiency. Therefore, the practical range of the annular band width ratio u/L is n/L, which is the range where the torque current ratio decreases little and the torque ratio γ is large.
=0.1 area (for example, J2/L = 0.1±0
.. 04 range), the decrease in excitation torque can be minimized and detent torque can be significantly reduced.

なお、この発明は上述の説明および口側に限定されるこ
となく、この発明の技術的思想から逸脱しない範囲にお
いて、その実施態様を変更することができる。例えば、
ステータセットのステータカップ、またはステータブレ
ートの何れかの側にのみ環状帯部を形成しても、相応の
デイテントトルク低減を図ることができる。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned explanation and the mouth side, and the embodiments thereof can be changed within a range that does not depart from the technical idea of the present invention. for example,
Even if the annular band is formed only on either side of the stator cup or stator plate of the stator set, a corresponding reduction in detent torque can be achieved.

〈発明の効果〉 以上説明したようにこの発明のステップモータは、外周
面に円周方向に設けられた磁極を有するロータと、所定
間隔で設けられるとともにロータに対向して配置された
ステータポールを有する第1および第2のステータセッ
トと、第1および第2のステータセットを励磁するコイ
ルと、を備えたステップモータにおいて、ステータポー
ルのロータとの対向面の根元部に環状帯部を形成してな
る構成なので、環状帯部が、ステータポール間を磁気回
路的に短絡して、ロータの回転方向に関する磁気抵抗の
変化を小さくすることができる。
<Effects of the Invention> As explained above, the step motor of the present invention includes a rotor having magnetic poles provided circumferentially on the outer peripheral surface, and stator poles provided at predetermined intervals and facing the rotor. In the step motor, the step motor includes first and second stator sets, and a coil that excites the first and second stator sets. Because of this structure, the annular band short-circuits the stator poles in the form of a magnetic circuit, thereby making it possible to reduce changes in magnetic resistance in the rotational direction of the rotor.

従って、非通電時の磁気エネルギーの変化を抑制してデ
イテントトルクを低減し、デイテントトルクに対する通
電時の発生トルクの割合を向上することができる。
Therefore, it is possible to suppress changes in magnetic energy during non-energization, reduce detent torque, and improve the ratio of generated torque during energization to detent torque.

また、環状帯部な設けることにより、ステータポールの
機械的強度が増大し、ステータポールの径方向への傾き
が防止されて、ロータとのエアギャップを均一化するこ
とができる。更に環状帯部により、ステータポールの角
度方向のひねりに対する強度も強くなり、ステータポー
ルのひねりによるステップ精度の悪化を防止することが
できる二のように本発明のステップモータによれば、デ
イテントトルク低減、およびステータポールの機械的強
度の増大によりステップ精度の向上を図ることができる
効果を奏する。
Further, by providing the annular band, the mechanical strength of the stator pole is increased, the stator pole is prevented from tilting in the radial direction, and the air gap with the rotor can be made uniform. Furthermore, the annular band increases the strength against twisting of the stator pole in the angular direction, and prevents deterioration of stepping accuracy due to twisting of the stator pole. This has the effect of improving the stepping accuracy by reducing the number of steps and increasing the mechanical strength of the stator pole.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例のステップモータにおけるス
テータセットの斜視図、 第2図は同じくデイテントトルクと角度の関係説明図、 第3図は同じく磁気エネルギーと角度の関係を示す曲線
図、 第4図は同じくステータポールと環状帯部の展開図、 第5図は同じくトルク比対環状帯部幅の比率の関係を示
す曲線図、 第6図は同じくトルク電流比対環状帯部幅の比率の関係
を示す曲線図、 第7図はステップモータの斜視説明図、第8図は従来の
ステータセットの斜視図である1・・・ロータ、 10・・・第1のステータセット、 11.21・・・ステータカップ、 12.22・・・ステータポール、 13.23・・・環状帯部、 15.25・・・ステータブレート、 16.26・・・ステータポール、 17.27・・・環状帯部、 20・・・第2のステータセット。 嘘−4dW♂ヨ(とぐ) 第 7 図 銅 図
FIG. 1 is a perspective view of a stator set in a step motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between detent torque and angle, and FIG. 3 is a curve diagram illustrating the relationship between magnetic energy and angle. Fig. 4 is a developed view of the stator pole and annular band, Fig. 5 is a curve diagram showing the relationship between the torque ratio and the annular band width, and Fig. 6 is a curve diagram showing the relationship between the torque current ratio and the annular band width. 7 is a perspective explanatory diagram of a step motor; FIG. 8 is a perspective view of a conventional stator set. 1. Rotor; 10. First stator set; 11. 21... Stator cup, 12.22... Stator pole, 13.23... Annular band, 15.25... Stator plate, 16.26... Stator pole, 17.27... Annular band portion, 20... second stator set. Lie-4dW♂yo (togu) Figure 7 Copper figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 外周面に円周方向に設けられた磁極を有するロータと、 所定間隔で設けられるとともに前記ロータに対向して配
置されたステータポールを有する第1および第2のステ
ータセットと、 前記第1および第2のステータセットを励磁するコイル
と、を備えたステップモータにおいて、前記ステータポ
ールのロータとの対向面の根元部に環状帯部を形成して
なることを特徴とするステップモータ。
[Scope of Claims] A rotor having magnetic poles provided circumferentially on an outer peripheral surface, and first and second stator sets having stator poles provided at predetermined intervals and facing the rotor. , a step motor comprising a coil for exciting the first and second stator sets, characterized in that an annular band is formed at a root portion of a surface of the stator pole facing the rotor. motor.
JP8165490A 1990-03-29 1990-03-29 Stepper motor Pending JPH03284154A (en)

Priority Applications (1)

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JP8165490A JPH03284154A (en) 1990-03-29 1990-03-29 Stepper motor

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