JPH0549227A - ステツピング電磁アクチユエータ - Google Patents
ステツピング電磁アクチユエータInfo
- Publication number
- JPH0549227A JPH0549227A JP20273091A JP20273091A JPH0549227A JP H0549227 A JPH0549227 A JP H0549227A JP 20273091 A JP20273091 A JP 20273091A JP 20273091 A JP20273091 A JP 20273091A JP H0549227 A JPH0549227 A JP H0549227A
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- JP
- Japan
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- magnetic pole
- magnetic
- fixed
- pole piece
- movable
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電磁石の磁路に永久磁石が挿入され動作感度を
低下させていたステッピング電磁アクチュエータを改善
する。 【構成】非磁性体２で両端部を閉じたヨーク１、第１〜
第４固定磁極片７、８、９、１０とコイル３、４及びス
ペーサ５からなる固定子と；シャフト１５上に、第１可
動磁極片１２、永久磁石６、円筒磁性体１３をそれぞれ
連接した可動子と；からなり、磁極片８、９、１０の内
周面（同位置に）に２個の固定磁極１１を、円筒磁性体
１３上の各磁極片８、９、１０に対向する外周面位置に
２個の可動磁極１４を設け、３組の可動磁極１４の外周
面上の位置は円筒磁性体１３の軸方向に沿い順次それぞ
れ１２０度ずつずらせて配置した。所定極性の電流をコ
イル３、４に同時に通電し、可動子をステップ状に回転
させる。
低下させていたステッピング電磁アクチュエータを改善
する。 【構成】非磁性体２で両端部を閉じたヨーク１、第１〜
第４固定磁極片７、８、９、１０とコイル３、４及びス
ペーサ５からなる固定子と；シャフト１５上に、第１可
動磁極片１２、永久磁石６、円筒磁性体１３をそれぞれ
連接した可動子と；からなり、磁極片８、９、１０の内
周面（同位置に）に２個の固定磁極１１を、円筒磁性体
１３上の各磁極片８、９、１０に対向する外周面位置に
２個の可動磁極１４を設け、３組の可動磁極１４の外周
面上の位置は円筒磁性体１３の軸方向に沿い順次それぞ
れ１２０度ずつずらせて配置した。所定極性の電流をコ
イル３、４に同時に通電し、可動子をステップ状に回転
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁調節弁、カメラ、
ＯＡ機器、ＮＣ工作機、等のメカトロニクス機備や各種
電磁振動装置等に利用されるステッピング電磁アクチュ
エータに関し、さらに詳しくは、所定極性のパルス通電
によって、所要の機械的変位、振動あるいは歩進等の操
作を実施するステッピング電磁アクチュエータに関する
ものである。
ＯＡ機器、ＮＣ工作機、等のメカトロニクス機備や各種
電磁振動装置等に利用されるステッピング電磁アクチュ
エータに関し、さらに詳しくは、所定極性のパルス通電
によって、所要の機械的変位、振動あるいは歩進等の操
作を実施するステッピング電磁アクチュエータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、ステップ電磁操作のためには、特
にコストの点から、各種のステップモータの利用が多く
なってきた。ステップモータは、構造と動作原理からＰ
Ｍ型（永久磁石型）とＨＢ型（ハイブリッド型）が周知
である。
にコストの点から、各種のステップモータの利用が多く
なってきた。ステップモータは、構造と動作原理からＰ
Ｍ型（永久磁石型）とＨＢ型（ハイブリッド型）が周知
である。
【０００３】まず、ＰＭ型について図６により説明す
る。図６に示すような磁化方向を持つ永久磁石で構成さ
れたロータに対し、ステータコイルＣ1 に図示の極性の
磁束を誘起するようにパルス電流を通電すると、ロータ
のＮ極を吸引しロータを反時計方向に回転させ、ロータ
のＮ極がコイルＣ4 の位置にきたとき、今度はＣ2 のコ
イルを励磁する。このような動作を次々と繰返しステッ
プ動作を実施させることができる。
る。図６に示すような磁化方向を持つ永久磁石で構成さ
れたロータに対し、ステータコイルＣ1 に図示の極性の
磁束を誘起するようにパルス電流を通電すると、ロータ
のＮ極を吸引しロータを反時計方向に回転させ、ロータ
のＮ極がコイルＣ4 の位置にきたとき、今度はＣ2 のコ
イルを励磁する。このような動作を次々と繰返しステッ
プ動作を実施させることができる。
【０００４】次にＨＢ型は図７に示すような断面のロー
ター構造をもち、ローターの磁極Ａはすべて永久磁石の
Ｎ極、磁極ＢはＳ極とし、Ａ、Ｂの磁極は円周上で互に
１ピッチの位相差を形成し、前述のステータコイルＣ
1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 に所定極性の磁束を誘起するよう
にパルス電流を通電しステップ動作を実施させるもので
ある。
ター構造をもち、ローターの磁極Ａはすべて永久磁石の
Ｎ極、磁極ＢはＳ極とし、Ａ、Ｂの磁極は円周上で互に
１ピッチの位相差を形成し、前述のステータコイルＣ
1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 に所定極性の磁束を誘起するよう
にパルス電流を通電しステップ動作を実施させるもので
ある。
【０００５】すなわち、従来のステップモータは、何れ
もロータである永久磁石の磁極と、ステータの電磁石の
磁極との間の磁気的吸引力を利用するものである。
もロータである永久磁石の磁極と、ステータの電磁石の
磁極との間の磁気的吸引力を利用するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述のステップ
モータに代表される従来のステッピング電磁アクチュエ
ータには、次のような問題点がある。 （１）ステータに配置される電磁石の磁路には永久磁石
が直列に挿入されている。永久磁石の素材の導磁率は周
知のとおり、ほぼ空気に等しいので、電磁石の磁路のレ
ラクタンスは大きな値となり、所要の吸引力を発生させ
るための電磁石の所要励磁アンペアターンが増大し動作
感度を低下させる原因となる。
モータに代表される従来のステッピング電磁アクチュエ
ータには、次のような問題点がある。 （１）ステータに配置される電磁石の磁路には永久磁石
が直列に挿入されている。永久磁石の素材の導磁率は周
知のとおり、ほぼ空気に等しいので、電磁石の磁路のレ
ラクタンスは大きな値となり、所要の吸引力を発生させ
るための電磁石の所要励磁アンペアターンが増大し動作
感度を低下させる原因となる。
【０００７】（２）ステップモータは、各サイクルにお
いて、ステータの全コイルの相数分の１にのみ通電する
よう構成されており装置が大型化する。 （３）ステータ巻線の組立を行う場合など、構造が複雑
なために価格が高騰するという問題がある。 本発明は、上記問題点を解消し、高感度で小型、軽量で
単純、頑丈で安価な量産に適したステッピング電磁アク
チュエータの提供を課題とするものである。
いて、ステータの全コイルの相数分の１にのみ通電する
よう構成されており装置が大型化する。 （３）ステータ巻線の組立を行う場合など、構造が複雑
なために価格が高騰するという問題がある。 本発明は、上記問題点を解消し、高感度で小型、軽量で
単純、頑丈で安価な量産に適したステッピング電磁アク
チュエータの提供を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するもので、次の技術手段を採った、すなわち、
（１）中心軸受孔を設けた非磁性底板で両端面を閉じた
筒状ヨーク、ヨーク内に配設されヨーク内側面に各周縁
部を当接させると共にそれぞれ所定径同心円孔を備えた
第１固定磁極片、非磁性スペーサ、第２固定磁極片、第
１のコイル、第３固定磁極片、第２のコイル及び第４固
定磁極片を順次同軸に連設した固定子と、（２）軸受孔
及び円孔内に挿通されたシャフト、シャフトを囲繞し
て、固定子の第１固定磁極片、非磁性スペーサのそれぞ
れに対向する位置に配設される第１可動磁極片、軸方向
に磁化された永久磁石及び永久磁石の一磁極面に一端面
を当接させた円筒磁極体をそれぞれ連設した可動子と；
からなり、第２、第３及び第４固定磁極片は各内周面上
の相対的同位置にそれぞれの固定磁極を所定数等間隔に
凸設し、また、第２、第３及び第４固定磁極片に対向す
る円筒磁極体の外周面上にはそれぞれ可動磁極を所定数
等間隔に突設すると共にそれぞれの外周面上の位置を軸
方向に沿い順次所定角度ずつ移動させて配設し、第１及
び第２のコイルに同時に所定極性のパルス電流を通電し
たとき、固定磁極群及び可動磁極群に誘起される磁束と
永久磁石の磁束とを相加又は相殺させて可動子をステッ
プ状に正又は負方向に回転させる通電手段を備えたこと
を特徴とするステッピング電磁アクチュエータである。
解決するもので、次の技術手段を採った、すなわち、
（１）中心軸受孔を設けた非磁性底板で両端面を閉じた
筒状ヨーク、ヨーク内に配設されヨーク内側面に各周縁
部を当接させると共にそれぞれ所定径同心円孔を備えた
第１固定磁極片、非磁性スペーサ、第２固定磁極片、第
１のコイル、第３固定磁極片、第２のコイル及び第４固
定磁極片を順次同軸に連設した固定子と、（２）軸受孔
及び円孔内に挿通されたシャフト、シャフトを囲繞し
て、固定子の第１固定磁極片、非磁性スペーサのそれぞ
れに対向する位置に配設される第１可動磁極片、軸方向
に磁化された永久磁石及び永久磁石の一磁極面に一端面
を当接させた円筒磁極体をそれぞれ連設した可動子と；
からなり、第２、第３及び第４固定磁極片は各内周面上
の相対的同位置にそれぞれの固定磁極を所定数等間隔に
凸設し、また、第２、第３及び第４固定磁極片に対向す
る円筒磁極体の外周面上にはそれぞれ可動磁極を所定数
等間隔に突設すると共にそれぞれの外周面上の位置を軸
方向に沿い順次所定角度ずつ移動させて配設し、第１及
び第２のコイルに同時に所定極性のパルス電流を通電し
たとき、固定磁極群及び可動磁極群に誘起される磁束と
永久磁石の磁束とを相加又は相殺させて可動子をステッ
プ状に正又は負方向に回転させる通電手段を備えたこと
を特徴とするステッピング電磁アクチュエータである。
【０００９】
【実施例】本発明の作用を一実施例に基いて図面により
説明する。図１は本発明の一実施例の説明図であり、図
１（ａ）は軸方向断面を示す説明図、図１（ｂ）は図１
（ａ）の側面図である。本発明のステッピング電磁アク
チュエータは、図１（ａ）に示すように、両端面を、中
心に軸受孔２ａを設けた非磁性底板２によって閉じられ
た円筒状ヨーク１内に、ヨーク内側面に各周縁部を当接
させると共にそれぞれ所定径同心円孔を備えた第１固定
磁極片７、非磁性体スペーサ５、第２固定磁極片８、第
１のコイル３、第３固定磁極片９、第２のコイル４、第
４固定磁極片１０を順次連設して、同軸に固定した固定
子と、ヨーク１の軸受孔２ａにシャフト１５を挿通し、
シャフト１５上に、固定子の第１固定磁極片７、非磁性
体スペーサ５のそれぞれに対向する位置に、第１可動磁
極片１２、永久磁石６を、永久磁石６に隣接して円筒磁
極体１３をそれぞれ連設した可動子とからなる。
説明する。図１は本発明の一実施例の説明図であり、図
１（ａ）は軸方向断面を示す説明図、図１（ｂ）は図１
（ａ）の側面図である。本発明のステッピング電磁アク
チュエータは、図１（ａ）に示すように、両端面を、中
心に軸受孔２ａを設けた非磁性底板２によって閉じられ
た円筒状ヨーク１内に、ヨーク内側面に各周縁部を当接
させると共にそれぞれ所定径同心円孔を備えた第１固定
磁極片７、非磁性体スペーサ５、第２固定磁極片８、第
１のコイル３、第３固定磁極片９、第２のコイル４、第
４固定磁極片１０を順次連設して、同軸に固定した固定
子と、ヨーク１の軸受孔２ａにシャフト１５を挿通し、
シャフト１５上に、固定子の第１固定磁極片７、非磁性
体スペーサ５のそれぞれに対向する位置に、第１可動磁
極片１２、永久磁石６を、永久磁石６に隣接して円筒磁
極体１３をそれぞれ連設した可動子とからなる。
【００１０】図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び
図２（ｄ）はそれぞれ、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面
図、Ｂ−Ｂ矢視断面図、Ｃ−Ｃ矢視断面図及びＤ−Ｄ矢
視断面図であり、第２〜第４固定磁極片に設けられた固
定磁極１１とこれ等に対向する円筒磁極体１３上に配設
された可動磁極１４の相対位置関係を示したものであ
る。
図２（ｄ）はそれぞれ、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面
図、Ｂ−Ｂ矢視断面図、Ｃ−Ｃ矢視断面図及びＤ−Ｄ矢
視断面図であり、第２〜第４固定磁極片に設けられた固
定磁極１１とこれ等に対向する円筒磁極体１３上に配設
された可動磁極１４の相対位置関係を示したものであ
る。
【００１１】すなわち、図２（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）
に示すように、第２固定磁極片８、第３固定磁極片９及
び第４固定磁極片１０にはそれぞれ２個の固定磁極１１
が内周面上に突設してある。また、シャフト１５上の、
第２固定磁極片８、第３固定磁極片９、第４固定磁極片
１０に対向する円筒磁極体１３の周面上には、それぞれ
２個の可動磁極１４が突設されており、その相対位置は
順次１２０度ずづずらして配置されている。
に示すように、第２固定磁極片８、第３固定磁極片９及
び第４固定磁極片１０にはそれぞれ２個の固定磁極１１
が内周面上に突設してある。また、シャフト１５上の、
第２固定磁極片８、第３固定磁極片９、第４固定磁極片
１０に対向する円筒磁極体１３の周面上には、それぞれ
２個の可動磁極１４が突設されており、その相対位置は
順次１２０度ずづずらして配置されている。
【００１２】第１固定磁極片７と第１可動磁極片１２
は、図２（ａ）に示すように、微少間隙を介して対面し
ており、以下図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に
示すように、可動子は固定子に対して６０度のステップ
で回転するように構成されている。図３は、可動子がス
テップ回転駆動される第１の段階において、各固定磁極
片の固定磁極１１と円筒磁極体１３上に設けられた可動
磁極１４との対向状態の説明図である。なお、図３
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、図２
（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に対応
させたものである。
は、図２（ａ）に示すように、微少間隙を介して対面し
ており、以下図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に
示すように、可動子は固定子に対して６０度のステップ
で回転するように構成されている。図３は、可動子がス
テップ回転駆動される第１の段階において、各固定磁極
片の固定磁極１１と円筒磁極体１３上に設けられた可動
磁極１４との対向状態の説明図である。なお、図３
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、図２
（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に対応
させたものである。
【００１３】最初に各固定磁極片の固定磁極１１群と可
動磁極１４群が図３に示すような、第１段階の対面状態
にある場合、永久磁石による磁束が図示実線矢印のよう
に分流しているとすれば、第１、第２のコイル３、４に
通電して、図示点線矢印の方向の磁束を発生させれば、
周知のとおり、異なる起磁力による逆方向の磁束が作用
する物体間には反発力、同方向の磁束が作用する物体間
には吸引力が発生するので、可動磁極１４には時計方向
の磁気力が作用して、各可動磁極１４は図４に示す第２
段階の状況に回転して停止する。図４に示す状態におい
て、点線矢印の磁束を発生させるよう、コイル３、４に
通電すれば、同様の作用によって図５に示す第３段階の
各可動磁極１４の状態に回転し、そして第３段階でさら
に図示点線矢印の磁束を発生させれば、各可動磁極１４
は第１段階の状態へ戻る。可動子は固定子に対し順次６
０°ずつ時計方向へステップ状に回転する。
動磁極１４群が図３に示すような、第１段階の対面状態
にある場合、永久磁石による磁束が図示実線矢印のよう
に分流しているとすれば、第１、第２のコイル３、４に
通電して、図示点線矢印の方向の磁束を発生させれば、
周知のとおり、異なる起磁力による逆方向の磁束が作用
する物体間には反発力、同方向の磁束が作用する物体間
には吸引力が発生するので、可動磁極１４には時計方向
の磁気力が作用して、各可動磁極１４は図４に示す第２
段階の状況に回転して停止する。図４に示す状態におい
て、点線矢印の磁束を発生させるよう、コイル３、４に
通電すれば、同様の作用によって図５に示す第３段階の
各可動磁極１４の状態に回転し、そして第３段階でさら
に図示点線矢印の磁束を発生させれば、各可動磁極１４
は第１段階の状態へ戻る。可動子は固定子に対し順次６
０°ずつ時計方向へステップ状に回転する。
【００１４】すなわち、本実施例では、２個のコイルに
同時に所定極性の通電を実施することにより、所定方向
にステップ駆動して回転させることができる。本実施例
ではヨーク１を円筒状としたが、必ずしも円筒の必要は
ない。又、永久磁石の磁化方向や磁極片の形状は本実施
例に限定されるものではない。なお、可動子を所定方向
にステップ駆動して回転させる通電手段は周知であり省
略する。
同時に所定極性の通電を実施することにより、所定方向
にステップ駆動して回転させることができる。本実施例
ではヨーク１を円筒状としたが、必ずしも円筒の必要は
ない。又、永久磁石の磁化方向や磁極片の形状は本実施
例に限定されるものではない。なお、可動子を所定方向
にステップ駆動して回転させる通電手段は周知であり省
略する。
【００１５】
【発明の効果】本発明は上述のように構成され、各コイ
ルに通電した時の各固定磁極及び各可動磁極に誘起され
る磁束と永久磁石の磁束とを相加及び相殺させて可動子
をステップ状に回動させるので、次の優れた効果を奏す
る。 ア 電磁石の磁路に永久磁石が直列に挿入されておら
ず、また２個のコイルに同時に通電するので、高感度、
小型、軽量かつ単純構造に製造することができる。
ルに通電した時の各固定磁極及び各可動磁極に誘起され
る磁束と永久磁石の磁束とを相加及び相殺させて可動子
をステップ状に回動させるので、次の優れた効果を奏す
る。 ア 電磁石の磁路に永久磁石が直列に挿入されておら
ず、また２個のコイルに同時に通電するので、高感度、
小型、軽量かつ単純構造に製造することができる。
【００１６】イ 構造が単純であるため安価で量産に好
適である。
適である。
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施例の軸方向断面の
説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。
説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。
【図２】図２は本発明の各固定磁極片と各可動磁極片の
各磁極の相対位置の説明図であり、図２（ａ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視断面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ矢
視断面図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図
である。
各磁極の相対位置の説明図であり、図２（ａ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視断面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ矢
視断面図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図
である。
【図３】図３は本発明の作用説明図であり、ステップ駆
動の第１段階を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３
（ｃ）、図３（ｄ）は、それぞれ図２（ａ）、図２
（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）に対応している。
動の第１段階を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３
（ｃ）、図３（ｄ）は、それぞれ図２（ａ）、図２
（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）に対応している。
【図４】図４は本発明の作用説明図であり、ステップ駆
動の第２段階を示す。
動の第２段階を示す。
【図５】図５は本発明の作用説明図であり、ステップ駆
動の第３段階を示す。
動の第３段階を示す。
【図６】図６は従来技術の説明図である。
【図７】図７は従来技術の説明図である。
１ ヨーク ２ 底板 ２ａ 軸受孔 ３ 第１のコイル ４ 第２のコイル ５ スペーサ ６ 永久磁石 ７ 第１固定磁極片 ８ 第２固定磁極片 ９ 第３固定磁極片 １０ 第４固定磁極片 １１ 固定磁極 １２ 第１可動磁極片 １３ 円筒磁性体 １４ 可動磁極 １５ シャフト 実線矢印 永久磁石の磁束 点線矢印 コイルに通電したときの磁束
Claims (1)
- 【請求項１】中心軸受孔を設けた非磁性底板で両端面を
閉じた筒状ヨーク、該ヨーク内に配設され該ヨーク内側
面に各周縁部を当接させると共にそれぞれ所定径同心円
孔を備えた第１固定磁極片、非磁性スペーサ、第２固定
磁極片、第１のコイル、第３固定磁極片、第２のコイル
及び第４固定磁極片を順次同軸に連設した固定子と；該
軸受孔及び該円孔内に挿通されたシャフト、該シャフト
を囲繞して、該固定子の第１固定磁極片、非磁性スペー
サのそれぞれに対向する位置に配設される第１可動磁極
片、軸方向に磁化された永久磁石及び該永久磁石の一磁
極面に一端面を当接させた円筒磁極体をそれぞれ連設し
た可動子と；からなり、該第２、第３及び第４固定磁極
片は各内周面上の相対的同位置にそれぞれの固定磁極を
所定数等間隔に凸設し、また、該第２、第３及び第４固
定磁極片に対向する該円筒磁極体の外周面上にはそれぞ
れ可動磁極を所定数等間隔に突設すると共にそれぞれの
該外周面上の位置を軸方向に沿い順次所定角度ずつ移動
させて配設し、該第１及び第２のコイルに同時に所定極
性のパルス電流を通電したとき、該固定磁極群及び該可
動磁極群に誘起される磁束と該永久磁石の磁束とを相加
又は相殺させて該可動子をステップ状に正又は負方向に
回転させる通電手段を備えたことを特徴とするステッピ
ング電磁アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20273091A JPH0549227A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | ステツピング電磁アクチユエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20273091A JPH0549227A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | ステツピング電磁アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0549227A true JPH0549227A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16462213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20273091A Pending JPH0549227A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | ステツピング電磁アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0549227A (ja) |
-
1991
- 1991-08-13 JP JP20273091A patent/JPH0549227A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000704 |