JPH037050A - Ｐｍ型ステッピングモータのヨーク構造 - 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、ＰＭ型ステッピングモータのステータヨーク
の構造に関する。

［従来の技術］ ステッピングモータやＤＣモータは、情報８ｉ器の制御
用として世の中で広く使用されている。その中でも、Ｐ
Ｍ型ステッピングモータはオーブンループで位置決め制
御が可能なことや安価なことから、ＦＤＤやＨＤＤ等の
磁気記録機器やプリンター等に広く使用されている。Ｐ
Ｍ型ステッピングモータは円周方向に配置された複数の
極歯を有するステータと、かつ各極歯に磁束を発生させ
るために巻かれたコイルと、ステータ極歯に対向する外
周面に複数の着磁がされた永久磁石を有するロータから
構成されている。

第７図は、従来のステッピングモータの断面図であり、
２１は外ヨーク、２２は内ヨークであり、外ヨークと内
ヨーク１組にてステータヨークを構成し、モータは２組
のステータヨークにより構成される。２３．２４は外ヨ
ークに取り付けられたフランジ、２５は継鉄、２６は継
鉄２５に取り付けられた永久磁石、２７はモータ軸であ
り、継鉄２５と永久磁石２６とモータ軸２７によりロー
タが構成されている。軸受け２８は、各々フランジ２３
及び２４に取り付けられている。２９は励磁用コイルで
ある。第８図は、外ヨークと内ヨークの斜視図であり、
外ヨーク２１及び内ヨーク２２には各々独立した極歯３
２が円周方向に複数配置されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし前述のような従来の技術では、機器の精密化、高
精度化の要求によりステップ角度小さくすることは、極
歯の数を増やし極歯の歯幅を狭くしなければならない、
しかし、極歯の幅を狭くすることは極歯の機械的強度の
低下により、歯面がりが発生し易くなり、極歯とロータ
との接触や逆に曲がればロータ磁石と極歯のギャップが
広くなり有効磁束が減少しモータ特性の低下、ステップ
位８１７１度の低下などの問題点を有していた。

そこで本発明は、そのような問題点を解決するものでそ
の目的とするところは、微少ステップ角になっても歯面
がりがなくロータ磁石との磁束を効率的に使用た高性能
で安価なＰＭ型ステッピングモータ構造を提供するとこ
ろにある。

［課題を解決するための手段］ 円周方向に配置された複数の極歯を有する外ヨークと、
同じく円周方向に配置された複数の極歯を有する内ヨー
クを互いに組み合わせ構成されたステータヨークと、多
極着磁されたロータ磁石より成るＰＭ型ステッピングモ
ータにおいて、外ヨークの隣接する極歯間及び、内ヨー
クの隣接する極歯間はブリッジでつながっていることを
特徴とする。

また極歯の厚みをｔｐ、ブリッジの厚みをｔｂとした時
　ｔｐ＞ｔｂ　　の関係であることを特徴とする。

更にブリッジは極歯の根元部分から始まることを特徴と
する。

［作用］ ＰＭ型ステッピングモータは、円周方向に複数の極歯を
持つヨーク構造から成り、極歯は板を折り曲げて一本ず
つ独立に構成されるために、極歯の機械的強度は折り曲
げ部分の板厚や極歯の幅によって強度が決ってしまう、
そのために微少ステップ角のモータになると、極歯の折
り曲げ部分の歯幅が狭くなることにより機械的強度が弱
くなり曲がり易く寸法精度の確保が難しいことや、加工
中になんらかの外部から加わる力によって曲がり精度を
悪くするなどのことがある。そこで極歯と極歯を結ぶ帯
状のブリッジを付け、極歯を個々の独立した形から連帯
状の形にすることにより、機械的強度を高め容易に曲が
らないようにする。それと同時に加工時のスプリングバ
ックによる予期しない方向への曲がりや戻りを防止しで
きるなどにより高精度化が図れる。

このタイプのモータは、互いに組み合わされた複数の極
歯と多極着磁された永久磁石を持つロータとの間におい
て、コイルに電流を流しステータヨークを励磁すること
により磁化された極歯とロータの永久磁石との間に働く
磁束の作用によりトルクを発生する。励磁された磁束を
有効に使うためには極歯間における磁束の回り込みを防
止し、ロータ磁石と作用する磁束を多くする必要がある
。

本発明のヨーク構造は、極歯の板厚をｔｐ、ブリッジの
板厚をｔｂとした場合、極歯間の磁気抵抗をあげ極歯と
極歯同士の磁束の回り込みを減らしてロータ磁石と極歯
とに作用する磁束を有効的に使うためにはｔｐ＞ｔｂの
関係でなければならない、ブリッジ厚みｔｂは歯面がり
を防止できる範囲で可能な限り薄い方が望ましい。

また励磁された極歯の根元は、磁束が極歯に絞り込まれ
るように流れるために飽和し易く、漏洩磁束が増えモー
タ効率を落し易いが、極歯の根元部分にブリッジを構成
したことにより極歯根元の磁気飽和を防ぐことができ、
磁束を有効的に使用しモータ効率を上げることが可能と
なった。

［実施例］ （実施例−１） 第１図は、本発明のヨークの斜視図であり、第１図（ａ
）は外ヨーク、第１図（ｂ）は内ヨークである。外ヨー
ク２１には、複数の極歯３２が円周方向に配置され、そ
の根元部にはブリッジ３４が極歯を取り巻くように構成
されている。同様に内ヨーク２２にも、複数の極歯３３
が円周方向に配置され極歯根元部にブリッジ３５が構成
されている。ブリッジ３４若しくは３５は、極歯の根元
に構成されているため、極歯根元部の磁気飽和と機掘的
強度を補うことにより歯曲がりを防止している。第２図
は極歯の断面図でありブリッジ３４は極歯３２の外側に
位置している。

第３図は、ブリッジの厚さｔｂとモータトルクの関係を
示す図であり、ブリッジの厚さは極歯の板厚に対する割
合で示しである。この時のブリッジ長さは、極歯長さの
２５％である。ブリッジの厚さが極歯の板厚の２０％程
度ならばトルクの低下も少なく充分使用が可能なことが
分かる。また、場合によっては４０％程度までは用途に
応じて使用ができるものと思われる。第４図は、ブリッ
ジの長さとモータトルクの関係を示す図であり、前述と
同様にブリッジの長さは極歯の長さに対する割合で示し
である１本発明の構造では、外ヨークと内ヨークを組み
合わせたとき、互いのブリッジが干渉しないよう、ブリ
ッジの長さの最大値は極歯長さの半分までである。尚、
本特性測定のブリッジの板厚は、極歯の板厚の２０％で
ある。ブリッジ長さは、極歯長さの３０％程度ならばト
ルクの低下も少なく使用可能である。

本発明のモータ構造で外ヨークの極歯数５０、内ヨーク
の極歯数５０、ロータ永久磁石の着磁数で１回転２００
ステツプのモータを作った。極歯の板厚１．　２ｍｍ、
極歯長さ６ｍｍ、ブリッジの板厚０．２ｍｍ、　　ブリ
ッジ長さ１．５ｍｍである。

比較のために、前述と同様な仕様でブリッジの無い従来
構造のモータを作り比較した。但、従来のモータは歯曲
がりがありギャップ精度がでないため、本発明のモータ
より０．０５ｍｍ大きくした。

比較の結果を表−１に示す。

きの従来のモータトルクの割合を示す０本発明の構造を
用いたステッピングモータは、従来のモータに比較して
モータ特性、製造不良率で優れていることが分かる。従
来のモータは、歯曲がりが発生し易いためギャップ精度
も劣ることや、極歯根元部の磁気飽和のため磁束を有効
に使用しておらず性能が出ていない、それに対して本発
明は、ギャップ精度も良く、極歯根元部の磁気飽和もな
く磁束を有効に使いモータ性能に優れる。またそれ以外
にも、ステップ精度も優れているということが分かった
。

モータトルクは、本発明のモータを１としたと（実施例
−２） 第５図は本発明の極歯の断面図であり、外ヨークの極歯
３２の外側に極歯長さと等しいブリッジ３４が構成され
ている。同様に内ヨーク３３の外側にも、極歯長さと等
しいブリッジ３４が構成されている０本実施例では、ブ
リッジ長さと極歯長さが等しいために、前述の様な互い
の極歯をオーバーラツプさせる構成を採ることができな
い、そのため極歯長さは、実施例−１の７０％とした。

これは、外ヨーク及び内ヨークの極歯がオーバーラツプ
する長さの８０〜９０％であった。

第６図は、モータ特性の図であり本発明のモータと従来
のモータを比較すると、本発明のモータは、極歯長さの
減少分低速域のトルクは減少したけれども、高速域のト
ルクは上昇し、また周波数特性が延びたことにより高速
域での使用が可能となった。

［発明の効果］ 以上述べてきたように本発明によれば、円周方向に複数
の極歯を有するモータヨークの隣接する極歯間をブリッ
ジで繋げることにより、微少ステップ角になり細く曲が
り易くなった極歯の強度を補い、歯曲がりの発生を防止
するばかりか極歯の磁気飽和を防ぐと苦にギャップの精
度向上と相まって磁束を有効的に効率よく使用し、従来
のモータ構造を上回るトルクを得ることができる。また
ステップ角度精度の向上、歯曲がりの防止による製造歩
留まりの向上によるコストダウンが可能であるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のヨークの斜視図、第２図は、本発明
の極歯の断面図、第３図は、ブリッジ厚さとモータトル
クの関係を示す図、第４図は、ブリッジ長さとモータト
ルクの関係を示す図、第５図は、本発明の極歯の断面図
、第６図は、モータ特性の図、第７図は、従来のステッ
ピングモータの断面図、第８図翰ｄ：二口口は、外ヨー
クと内ヨークの斜視図である。 ２１　・ ２２　・ ２３． ２５　・ ２６　・ ２７　・ ２８　・ ・外ヨーク ・・内ヨーク ２４・・・フランジ ・８！鉄 ・永久磁石 ・モータ軸 ・・軸受 ２９　・ ３０　・ ３１　・ ３２． ３４、 ・コイル ・ダボ ・基準穴 ３・・・極歯 ５・・・ブリッジ ２１外ヨー７ 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円周方向に配置された複数の極歯を有する外ヨー
   クと、同じく円周方向に配置された複数の極歯を有する
   内ヨークを互いに組み合わせ構成されたステータヨーク
   と、多極着磁されたロータ磁石より成るＰＭ型ステッピ
   ングモータにおいて、外ヨークの隣接する極歯間及び、
   内ヨークの隣接する極歯間はブリッジでつながっている
   ことを特徴とするＰＭ型ステッピングモータのヨーク構
   造。
2. （２）極歯の厚みをｔｐ、ブリッジの厚みをｔｂとした
   時ｔｐ＞ｔｂの関係であることを特徴とする請求項１記
   載のＰＭ型ステッピングモータのヨーク構造。
3. （３）ブリッジは極歯の根元部分から始まることを特徴
   とする請求項１記載のＰＭ型ステッピングモータのヨー
   ク構造。