JPH06209554A - Stepping motor - Google Patents

Stepping motor

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JPH06209554A
JPH06209554A JP36108092A JP36108092A JPH06209554A JP H06209554 A JPH06209554 A JP H06209554A JP 36108092 A JP36108092 A JP 36108092A JP 36108092 A JP36108092 A JP 36108092A JP H06209554 A JPH06209554 A JP H06209554A
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JP
Japan
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field magnet
armature
magnetic
iron core
stepping motor
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JP36108092A
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Tamotsu Nose
保 能勢
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Nidec Sankyo Corp
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Nidec Sankyo Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To sharply improve the T/N property value of a brushless motor, with simple structure. CONSTITUTION:This is one which has enabled both the number of magnetic poles and the effective magnetic flux phi to be increased at the same time, making use of the magnetic flux of a field magnet 27 at all times to the utmost without magnetizing the field magnet into-multipole as before and besides while maintaining the structure on the side of an armature easily by performing the multipolarization by the structure of concentrating all the magnetic fluxes of the field magnet 27 without dispersing them while inverting them on the side of the iron core 23 of an armature by the shapes of the yoke plates 26 and 28 attached to the field magnet 27.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、相対的に移動するよう
に設けられた電機子と界磁磁石とからなるステッピング
モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepping motor including an armature and a field magnet provided so as to move relatively.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、種々のステッピングモータが開発
されているが、従来のステッピングモータの一例として
図10及び図11に示された構成のモータがある。この
ものは、所謂2−3(磁極数−コア極数)構造と呼ばれ
ているモータであり、ロータを構成するケーシング1の
内周壁に中空円筒状の界磁磁石2が固定されているとと
もに、この界磁磁石2の内周側に、電機子3がステータ
を構成するように配置されている。上記界磁磁石2の着
磁は、円周方向に2つの異なる磁極N,Sを形成するよ
うに行われているとともに、前記電機子3は、界磁磁石
2の内周壁に近接して磁束を集める3体の突極3a,3
a,3aを有しており、これらの各突極3aの各々にコ
イル3b,3b,3bがそれぞれ巻回されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various stepping motors have been developed, and as an example of a conventional stepping motor, there is a motor having a structure shown in FIGS. This is a so-called 2-3 (number of magnetic poles-number of core poles) structure, in which a hollow cylindrical field magnet 2 is fixed to the inner peripheral wall of a casing 1 forming a rotor. The armature 3 is arranged on the inner peripheral side of the field magnet 2 so as to form a stator. The field magnet 2 is magnetized so as to form two different magnetic poles N and S in the circumferential direction, and the armature 3 approaches the inner peripheral wall of the field magnet 2 to generate a magnetic flux. Salient poles 3a, 3
a, 3a, and the coils 3b, 3b, 3b are wound around the salient poles 3a, respectively.

【0003】また多極型のステッピングモータとして、
例えば図12に示されているような構成のモータがあ
る。このものでは、ロータケーシング11の内周壁に固
定された中空円筒状の界磁磁石12に、円周方向に沿っ
て異なる磁極N,Sが所定のピッチで多数着磁されてい
るとともに、この界磁磁石12の内周側にステータを構
成するように配置された電機子13に、多数の突極13
a,13a,…が設けられている。そしてこれらの各突
極13aの各々には、コイル13bがそれぞれ巻回され
ている。
As a multi-pole type stepping motor,
For example, there is a motor having a structure as shown in FIG. In this configuration, a large number of different magnetic poles N and S are magnetized at a predetermined pitch along the circumferential direction in a hollow cylindrical field magnet 12 fixed to the inner peripheral wall of the rotor casing 11, and this field is also magnetized. A large number of salient poles 13 are provided on the armature 13 arranged so as to form a stator on the inner peripheral side of the magnet 12.
, a, 13a, ... Are provided. A coil 13b is wound around each of these salient poles 13a.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の各種ステッピングモータでは、所謂T/N特性値が
未だ十分でないという問題がある。すなわちT/N特性
値は、ステッピングモータのT−N特性におけるトルク
Tと回転数Nとの商であり、具体的には、 T/N特性値=TS /NO =ΔT/ΔN =KE ・KT /R・・・・・・・・・・ で表される。ここで、 TS ;始動トルク NO ;無負荷回転数 KE ;逆起電圧定数 KT ;トルク定数 R ;内部抵抗 である。
However, in such conventional stepping motors, there is a problem that the so-called T / N characteristic value is still insufficient. That T / N characteristic value is the quotient of the rotational speed N and the torque T in the T-N characteristic of the stepping motor, specifically, T / N characteristic value = T S / N O = ΔT / ΔN = K It is represented by E・ K T / R. Here, T S ; starting torque N O ; no-load rotation speed K E ; back electromotive force constant K T ; torque constant R; internal resistance.

【0005】このT/N特性値は、モータの基本である
T−N特性の大きさを表しており、ステッピングモータ
の大きさを比較することができる。例えばT/N=3の
ステッピングモータは、T/N=1のステッピングモー
タを3個同時に回したのと同じT−N特性が出せる。よ
り具体的には、T/N特性値は、モータの体積の約2乗
(正確には5/3乗)に比例しており、また界磁磁石に
おけるBHMAX にほぼ比例する関係を有している。した
がって従来から、より大きいモータや強い磁石を使用し
ようとする場合には、結果的にT/N特性値を大きくし
ようとしているものである。
This T / N characteristic value represents the size of the T-N characteristic which is the basis of the motor, and the sizes of the stepping motors can be compared. For example, a T / N = 3 stepping motor can produce the same T-N characteristics as when three T / N = 1 stepping motors are simultaneously rotated. More specifically, the T / N characteristic value is in proportion to about the square of the volume of the motor (more precisely, to the 5/3 power), and has a relation substantially proportional to BH MAX in the field magnet. ing. Therefore, conventionally, when a larger motor or a stronger magnet is used, the T / N characteristic value is consequently increased.

【0006】T/N特性値を大きくした場合には、次の
ようなことが可能となる。 1)発生トルクの増大。 2)立上り時間の低減。 3)トルク定数及び逆起電圧定数の増大。 4)定格電流の低減。 5)損失(銅損)の低減。 6)高効率化。 7)発熱の低減。 8)出力の増大。 9)負荷変動による回転数変動への影響低減。
When the T / N characteristic value is increased, the following is possible. 1) Increase in generated torque. 2) Reduction of rise time. 3) Increasing torque constant and back electromotive force constant. 4) Reduction of rated current. 5) Reduction of loss (copper loss). 6) Higher efficiency. 7) Reduction of heat generation. 8) Increased output. 9) Reduction of the influence on the rotation speed fluctuation due to load fluctuation.

【0007】またT/N特性値に余裕がある場合には、
活用の仕方によって次のようなことが可能になる。 1)モータの小型、薄型、軽量化。 2)材料見直し等による低コスト化。 3)設計の自由度の拡大。
If the T / N characteristic value has a margin,
Depending on how you use it, you can do the following. 1) Smaller, thinner and lighter motor. 2) Lower costs by reviewing materials. 3) Greater freedom of design.

【0008】このように従来から提案されているステッ
ピングモータに関する各種の提案は、結果的に、より高
いT/N特性値を得るためのものが多い。すなわちステ
ッピングモータの軽薄短小化、省電力化、省資源化、低
価格化等の要請の根底になっているのは、(T/N特性
値)/(体格)及び(T/N特性値)/(コスト)であ
って、T/N特性値をいかに効率よく出すかが従来から
の課題となっている。例えば、 1)小型化、薄型化、軽量化。 2)始動トルクの伸長。 3)立上がり時間の短縮化。 4)電流値の低減。 5)損失(銅損)の低減。 6)合理化。 等であり、従来からのステッピングモータ技術に関する
提案は、結果的にT/N特性値を向上させるための検討
ともいえるものが多い。実際的には、T/N特性値で5
%乃至10%の違いが競合している。
[0008] As described above, various proposals regarding the stepping motors that have been proposed in the related art often result in higher T / N characteristic values. In other words, the requirements for making the stepping motor lighter, thinner and shorter, saving power, saving resources, and lowering prices are based on (T / N characteristic value) / (physique) and (T / N characteristic value). / (Cost), and how to efficiently obtain the T / N characteristic value has been a conventional problem. For example: 1) Miniaturization, thinning, and weight reduction. 2) Extension of starting torque. 3) Shorter rise time. 4) Reduction of current value. 5) Reduction of loss (copper loss). 6) Streamline. Therefore, many proposals related to the conventional stepping motor technology can be said to be studies for eventually improving the T / N characteristic value. Practically, the T / N characteristic value is 5
% To 10% of the difference is competing.

【0009】次にこのようなT/N特性値を決める要素
としては、P(磁極数)、Φ(有効磁束)、H(並列コ
イル数)、A(コイル断面積)、L(1T当りのコイル
長)があり、それを式で表すと、 T/N特性値=P2 ・Φ2 ・H・A/L・・・・ となる。したがってこれらの各要素を全体として最大と
なるように組み合わせればT/N特性値が最大になる。
特に、P2 ×Φ2 をいかに大きくするかがポイントにな
る。
Next, as factors for determining such T / N characteristic values, P (number of magnetic poles), Φ (effective magnetic flux), H (number of parallel coils), A (coil cross-sectional area), L (per 1T). Coil length), which can be expressed by an equation: T / N characteristic value = P 2 · Φ 2 · H · A / L ... Therefore, the T / N characteristic value becomes maximum when these elements are combined so as to maximize the total.
In particular, the point is how to increase P 2 × Φ 2 .

【0010】このような観点から考察すれば、上述した
図10及び図11に示された所謂2−3(磁極数−コア
極数)構造の電動機の場合には、3相のモータにおいて
磁極数と突極数とが最小限の組み合せとなっており、例
えば図示の位置関係においては、矢印で示したようにN
極の総磁束が1カ所の突極3aに集中している。したが
って有効磁束Φは大きくなっている。しかしながら磁極
数Pが2であるため、T/N特性値の向上には限界があ
る。
From this point of view, in the case of the so-called 2-3 (number of magnetic poles-number of core poles) structure shown in FIGS. 10 and 11, the number of magnetic poles in a three-phase motor is considered. And the number of salient poles are the minimum combination. For example, in the illustrated positional relationship, N
The total magnetic flux of the poles is concentrated on one salient pole 3a. Therefore, the effective magnetic flux Φ is large. However, since the number of magnetic poles P is 2, there is a limit to the improvement of the T / N characteristic value.

【0011】一方図12に示された多極型のものでは、
磁極数Pと並列コイル数Hとが増大されていると同時
に、コイル長Lが減じられることによって、T/N特性
値の向上が図られているが、電機子13の突極13aと
界磁磁石12との1突極当りの対向面積が小さくなって
おり、磁束が分散使用されている。すなわち同じ総磁束
を多極に分けて使っているため、磁極数Pは増えている
が有効磁束Φは減少しており、結局、上式中におけるP
2 ×Φ2 の値は変わっていない。また並列コイル数Hの
増大は可能であるが、コイル断面積Aの減少に打ち消さ
れてしまい、構造が複雑化する割にはT/N特性値を大
幅に向上させることはできない。したがってこの多極型
の場合には、BHMAX の大きい磁石を採用して有効磁束
Φを稼ぎ、T/N特性値の向上を図っているのが現状で
ある。
On the other hand, in the multipolar type shown in FIG.
The T / N characteristic value is improved by increasing the number of magnetic poles P and the number of parallel coils H and simultaneously reducing the coil length L. However, the salient pole 13a of the armature 13 and the field The facing area per salient pole with the magnet 12 is small, and the magnetic flux is dispersed and used. That is, since the same total magnetic flux is used by dividing it into multiple poles, the number of magnetic poles P is increasing, but the effective magnetic flux Φ is decreasing.
The value of 2 × Φ 2 has not changed. Further, although the number H of parallel coils can be increased, the reduction in the coil cross-sectional area A cancels out and the structure becomes complicated, but the T / N characteristic value cannot be significantly improved. Therefore, in the case of this multi-pole type, in the present situation, a magnet having a large BH MAX is adopted to obtain an effective magnetic flux Φ to improve the T / N characteristic value.

【0012】このように従来型のステッピングモータで
は、強い磁石を使うという大幅コストアップにつながる
方法でしかT/N特性値の向上を図ることができないと
いう問題がある。
As described above, the conventional stepping motor has a problem that the T / N characteristic value can be improved only by a method of using a strong magnet, which leads to a significant cost increase.

【0013】そこで本発明は、簡易な構造でT/N特性
値を大幅に向上させることができるようにしたステッピ
ングモータを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a stepping motor capable of significantly improving the T / N characteristic value with a simple structure.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、鉄心に複数相のコイルが巻回された電機子
と、この電機子に対して相対移動可能に配置された界磁
磁石と、を有するステッピングモータにおいて、上記界
磁磁石は、電機子との相対移動方向に延在され、かつこ
の延在方向に直交する方向に着磁されているとともに、
この界磁磁石の各着磁端面のそれぞれに、当該界磁磁石
の延在方向に沿ってヨーク板がそれぞれ取り付けられ、
それらの両ヨーク板には、当該ヨーク板の延在方向に所
定のピッチで配置される複数の磁路形成用凸部が設けら
れてなり、前記鉄心と磁路形成用凸部とは、界磁磁石の
磁束を鉄心に集束させるように相互に近接・離間し、か
つその鉄心内を通過する磁束の方向が、電機子と界磁磁
石との相対移動に伴い上記磁路形成用凸部の配置ピッチ
毎に反転する位置関係に設けられている。
In order to achieve the above object, the present invention provides an armature having a plurality of coils wound around an iron core, and a field magnet arranged so as to be movable relative to the armature. In the stepping motor having, the field magnet is extended in a relative movement direction with respect to the armature, and is magnetized in a direction orthogonal to the extension direction,
A yoke plate is attached to each of the magnetized end faces of the field magnet along the extending direction of the field magnet,
The two yoke plates are provided with a plurality of magnetic path forming convex portions arranged at a predetermined pitch in the extending direction of the yoke plates, and the iron core and the magnetic path forming convex portions are The directions of the magnetic fluxes that are close to and away from each other so as to focus the magnetic flux of the magnetic magnet on the iron core and that pass through the iron core are It is provided in a positional relationship of reversing for each arrangement pitch.

【0015】[0015]

【作用】このような構成を有する手段においては、界磁
磁石に取り付けられたヨーク板の形状により、磁石の総
磁束を分散させることなく集中させる構造によって多極
化が行われているため、磁石に多極着磁を行うことな
く、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、磁極数
及び有効磁束の双方が同時に増大されるようになってい
る。
In the means having such a structure, the shape of the yoke plate attached to the field magnet allows the magnet to have a large number of poles due to the structure in which the total magnetic flux of the magnet is concentrated without being dispersed. Both the number of magnetic poles and the effective magnetic flux are increased at the same time without performing the pole magnetization and easily maintaining the structure on the armature side.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず図1及び図2に示されている第1の実
施例は、3相のステッピングモータに本発明を適用した
ものであって、基板20の中心部に立設された中空円筒
状の軸受ホルダー21内に、回転軸22が回転自在に支
承されているとともに、上記軸受ホルダー21の外周部
には、電機子の鉄心23がステータを構成するように固
定されている。この鉄心23は、珪素鋼鈑等を所定の厚
さに積層してなるものであって、放射状に延びる3体の
突極23a,23b,23cが、回転軸を中心にして円
周方向に120°のピッチ間隔で設けられており、各突
極23a,23b,23cの途中部分に、3相励磁用の
コイル24,24,24がそれぞれ巻回されている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. First, the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is one in which the present invention is applied to a three-phase stepping motor, and a hollow cylindrical bearing holder erected at the center of a substrate 20. A rotary shaft 22 is rotatably supported in the shaft 21, and an iron core 23 of an armature is fixed to the outer periphery of the bearing holder 21 so as to form a stator. The iron core 23 is formed by laminating silicon steel plates or the like to a predetermined thickness, and three radially extending salient poles 23a, 23b, and 23c are formed in a circumferential direction 120 around the rotation axis. The coils 24, 24, 24 for three-phase excitation are respectively wound around the salient poles 23a, 23b, 23c at pitch intervals of °.

【0017】一方上記回転軸22の軸受突出部分には、
ロータを構成する円筒状の回転体25が一体的に回転す
るように固定されているとともに、この回転体25の図
示下面部には、皿状の非磁性部材からなるケース25a
が同心状に取り付けられている。さらにそのケース25
aの外周部に設けられたフランジ状部分の内周壁部に
は、界磁磁石27が環状に固定されている。この界磁磁
石27は、上記電機子の各突極23a,23b,23c
の外周側を、所定の空隙を介して環状に取り囲む中空円
筒体からなり、固定状態にある上記電機子の回りを回転
移動してロータを構成するように配設されている。また
この界磁磁石27としては、フェライト或いは稀土類の
マグネットが採用されており、その延在方向である周方
向に直交する方向(軸方向)に着磁が行われている。本
実施例では、界磁磁石27の図示上側端面がN極に着磁
されているとともに、図示下側端面がS極に着磁されて
いる。
On the other hand, in the bearing protruding portion of the rotary shaft 22,
A cylindrical rotating body 25 constituting the rotor is fixed so as to rotate integrally, and a case 25a made of a dish-shaped non-magnetic member is provided on the lower surface portion of the rotating body 25 in the drawing.
Are concentrically attached. Further case 25
A field magnet 27 is annularly fixed to the inner peripheral wall portion of the flange-shaped portion provided on the outer peripheral portion of a. The field magnet 27 includes the salient poles 23a, 23b, 23c of the armature.
It is composed of a hollow cylindrical body that surrounds the outer periphery of the armature in a ring shape with a predetermined gap, and is arranged so as to rotate around the fixed armature to form the rotor. A ferrite or rare earth magnet is used as the field magnet 27, and is magnetized in a direction (axial direction) orthogonal to the circumferential direction, which is the extending direction of the magnet. In the present embodiment, the illustrated upper end surface of the field magnet 27 is magnetized to the N pole, and the illustrated lower end surface is magnetized to the S pole.

【0018】さらに上記界磁磁石27における図示上側
及び図示下側の各着磁端面には、ヨーク板26及びヨー
ク板28がそれぞれ取り付けられている。これらの各ヨ
ーク板26,28は、界磁磁石27の各着磁端面に沿っ
て延在するリング状の強磁性材からなり、界磁磁石27
の図示上側のN極側に取り付けられたヨーク板26がN
極に磁化されているとともに、界磁磁石27の図示下側
のS極側に取り付けられたヨーク板28はS極に磁化さ
れている。
Further, a yoke plate 26 and a yoke plate 28 are attached to the magnetized end faces of the field magnet 27 on the upper side and the lower side in the drawing, respectively. Each of these yoke plates 26 and 28 is made of a ring-shaped ferromagnetic material extending along each magnetized end face of the field magnet 27.
The yoke plate 26 attached to the N pole side on the upper side of the figure is N
In addition to being magnetized to the pole, the yoke plate 28 attached to the S pole side below the field magnet 27 in the figure is magnetized to the S pole.

【0019】また一方のヨーク板26の内周縁部には、
軸中心に向かって突出する4体の磁路形成用凸部26
a,26b,26c,26dが設けられているととも
に、他方のヨーク板28の内周縁部には、軸中心に向か
って突出する4体の磁路形成用凸部28a,28b,2
8c,28dが設けられている。これら各ヨーク板26
の磁路形成用凸部26a,…及びヨーク板28の磁路形
成用凸部28a,…どうしは、前記電機子の鉄心23を
軸方向から挟み込みつつ回転移動するように構成されて
いる。すなわち電機子の鉄心23と、各ヨーク板26及
び28の磁路形成用凸部26a,…及び28a,…と
は、両者の相対移動に伴い近接・離間するようになされ
ており、両者が軸方向に対面するように近接したときに
は、界磁磁石27からの磁束が、上記各ヨーク板26及
び28の磁路形成用凸部26a,…及び28a,…を通
して、鉄心23側に集束する構成になされている。この
とき磁路形成用凸部26a,…及び28a,…の板厚及
び鉄心23との対面長さは、鉄心23の厚さとほぼ同じ
寸法に設定されている。
On the inner peripheral edge of the one yoke plate 26,
Four magnetic path forming protrusions 26 protruding toward the axial center
a, 26b, 26c, 26d are provided, and four magnetic path forming protrusions 28a, 28b, 2 protruding toward the axial center are provided on the inner peripheral edge of the other yoke plate 28.
8c and 28d are provided. Each of these yoke plates 26
The magnetic path forming projections 26a, ... And the magnetic path forming projections 28a, ... Of the yoke plate 28 are configured to rotate while sandwiching the iron core 23 of the armature from the axial direction. That is, the iron core 23 of the armature and the magnetic path forming projections 26a, ... And 28a, ... When approaching each other so as to face each other, the magnetic flux from the field magnet 27 is focused on the iron core 23 side through the magnetic path forming projections 26a, ... And 28a ,. Has been done. At this time, the plate thickness of the magnetic path forming convex portions 26a, ... And 28a, ... And the facing length with the iron core 23 are set to be substantially the same as the thickness of the iron core 23.

【0020】これら両ヨーク板26及び28における各
磁路形成用凸部26a,…及び28a,…は、周方向に
90°のピッチ間隔で並設されており、一方側の磁路形
成用凸部26a,…と他方側の磁路形成用凸部28a,
…とは、互いに周方向に45°ずらされて配置されてい
る。すなわち平面視において、N極に磁化された磁路形
成用凸部26a,…と、S極に磁化された磁路形成用凸
部28a,…とは、周方向に45°のピッチ間隔で交互
に環状配置されており、一方側の磁路形成用凸部26
a、他方側の磁路形成用凸部28a、一方側の磁路形成
用凸部26b、他方側の磁路形成用凸部28b、…の順
に交互に配置されている。そしてこれにより計8極の磁
極が多極着磁を行うことなく構成されている。したがっ
て前記鉄心23のコイル24を装着した部分を通過する
磁束の方向が、上記両側の磁路形成用凸部26a,28
aの配置ピッチ(45°)毎に反転する配置関係になさ
れている。
.. and 28a, ... on the two yoke plates 26 and 28 are arranged side by side at a pitch of 90.degree. In the circumferential direction, and the magnetic path forming protrusions on one side are formed. , And the magnetic path forming protrusions 28a on the other side,
Are arranged so as to be offset from each other by 45 ° in the circumferential direction. That is, in plan view, the magnetic path forming convex portions 26a, ... Which are magnetized to the N pole and the magnetic path forming convex portions 28a, ... That are magnetized to the S pole are alternately arranged at a pitch interval of 45 ° in the circumferential direction. Are arranged in a ring shape, and the magnetic path forming convex portion 26 on one side is formed.
a, the magnetic path forming convex portion 28a on the other side, the magnetic path forming convex portion 26b on the one side, and the magnetic path forming convex portion 28b on the other side are alternately arranged in this order. As a result, a total of 8 magnetic poles are formed without performing multipolar magnetization. Therefore, the direction of the magnetic flux passing through the portion of the iron core 23 where the coil 24 is mounted is such that the magnetic path forming protrusions 26a and 28 on both sides are formed.
The arrangement relationship is such that it is inverted at every arrangement pitch (45 °) of a.

【0021】なお前述した基板20から延びるリード線
は、モータの外部に設けられている駆動制御回路29に
接続されている。
The lead wire extending from the substrate 20 is connected to the drive control circuit 29 provided outside the motor.

【0022】このような実施例におけるステッピングモ
ータでは、電機子側と界磁磁石側とが、図示の位置関係
にあるとき、すなわち一方のヨーク板26の磁路形成用
凸部26a(N極)が一つの突極23aに近接し、かつ
他方のヨーク板28における一対の磁路形成用凸部28
b,28c(S極)が他の突極23b,23cに近接し
ているときには、図示矢印のようにして界磁磁石27か
らの総磁束が、各磁路形成用凸部26a,28b,28
cを通して鉄心23に集束される。
In the stepping motor in such an embodiment, when the armature side and the field magnet side are in the illustrated positional relationship, that is, the magnetic path forming convex portion 26a (N pole) of one yoke plate 26 is formed. Are adjacent to one salient pole 23a, and the pair of magnetic path forming projections 28 on the other yoke plate 28
When the b and 28c (S pole) are close to the other salient poles 23b and 23c, the total magnetic flux from the field magnet 27 is changed to the magnetic path forming convex portions 26a, 28b and 28 as shown by arrows in the figure.
It is focused on the iron core 23 through c.

【0023】次にこの状態から界磁磁石側が45°回転
移動したときには、例えばヨーク板28の磁路形成用凸
部28a(S極)が突極23aに近接するともに、ヨー
ク板26における一対の磁路形成用凸部26c,26d
(N極)が突極23b,23cに近接する。したがって
界磁磁石27からの総磁束は、上述した矢印方向とは反
対側に反転して鉄心23に集束される。
Next, when the field magnet side is rotated by 45 ° from this state, for example, the magnetic path forming convex portion 28a (S pole) of the yoke plate 28 is brought close to the salient pole 23a and the pair of yoke plates 26 is Magnetic path forming protrusions 26c, 26d
(N pole) approaches the salient poles 23b and 23c. Therefore, the total magnetic flux from the field magnet 27 is inverted to the side opposite to the direction of the arrow and focused on the iron core 23.

【0024】このように本実施例では、界磁磁石27に
取り付けられた一対のヨーク板26,28の形状によ
り、界磁磁石27の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、これによって界磁磁
石27からの磁束が常時最大限に利用され、磁極数P及
び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになってい
る。そしてその多極化にあたっては、従来のように界磁
磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の構
造が簡易に維持されている。
As described above, in this embodiment, due to the shape of the pair of yoke plates 26 and 28 attached to the field magnet 27, the total magnetic flux of the field magnet 27 is concentrated without being dispersed to achieve multi-pole. As a result, the magnetic flux from the field magnet 27 is always utilized to the maximum extent, and both the magnetic pole number P and the effective magnetic flux Φ are simultaneously increased. In order to make the poles multi-pole, the field magnet is not multi-pole magnetized as in the prior art, and the structure on the armature side is simply maintained.

【0025】この状態は、前述した図10及び図11に
示された所謂2−3構造のステッピングモータと同様な
総磁束集中状態のままで、磁極数Pを増大させた状態と
なっている。そして前述した式に示した通り、T/N
特性値に対して磁極数Pは2乗で寄与することから、磁
極数Pを3倍とすればT/N特性値は9倍となり、本実
施例のように磁極数Pを4倍とすればT/N特性値は1
6倍、磁極数Pが5倍ならT/N特性値は25倍のよう
にしてT/N特性値は大幅に向上される。
In this state, the total magnetic flux concentration state is the same as in the stepping motor having the so-called 2-3 structure shown in FIGS. 10 and 11, and the number P of magnetic poles is increased. Then, as shown in the above equation, T / N
Since the number P of magnetic poles contributes to the characteristic value as a square, if the number P of magnetic poles is tripled, the T / N characteristic value becomes 9 times, and as in the present embodiment, the number P of magnetic poles becomes four times. If T / N characteristic value is 1
If the magnetic pole number P is 6 times and the magnetic pole number P is 5, the T / N characteristic value is set to 25 times, and the T / N characteristic value is greatly improved.

【0026】ここでモータの発生トルクは、コイルの中
を通る磁束Φの単位角度θ当たりの変化(dΦ/dθ;
磁束密度の傾斜の大きさ)に比例し、T/N特性値はそ
の2乗に比例している。そのためステッピングモータの
1回転中における磁束Φの変化を、 従来の2極型モータ(P=2)、 従来の多極型モータ(P=10)及び 本発明にかかるモータ(P=10) のそれぞれについて比較してみる。
Here, the torque generated by the motor is the change in the magnetic flux Φ passing through the coil per unit angle θ (dΦ / dθ;
The T / N characteristic value is proportional to the square of the gradient of the magnetic flux density). Therefore, the change of the magnetic flux Φ during one rotation of the stepping motor is changed by the conventional two-pole motor (P = 2), the conventional multi-pole motor (P = 10) and the motor according to the present invention (P = 10). Let's compare about.

【0027】図3から明らかなように、まず破線で示し
た従来の2極型モータ()では、大きな磁束がゆっく
り変化しており、太線で示した従来の多極型モータ
()では磁束Φの切り替わりが5倍となっている。し
かし磁束Φ自体は1/5になっているため、結局、磁束
Φの変化dΦ/dθ(傾斜の大きさ)は両者とも同じで
ある。これに対して細線で示した本発明構造()の場
合には、従来の2極型モータ()と同じ総磁束を集中
的に集めているとともに、従来の多極型モータ()と
同じ間隔で切り替えが行われている。そのため磁束Φの
変化dΦ/dθ(傾斜の大きさ)が非常に大きくなって
いる。この場合、各モータの電機子側条件が仮に同じで
あるとすると、の従来型モータに比べての本発明
のモータは、発生トルク(トルク定数)が5倍、T/N
特性値が25倍となる。
As is apparent from FIG. 3, the large magnetic flux changes slowly in the conventional two-pole motor () indicated by the broken line, and the magnetic flux Φ in the conventional multi-pole motor () indicated by the thick line. Is 5 times as many. However, since the magnetic flux Φ itself is ⅕, the change dΦ / dθ (magnitude of inclination) of the magnetic flux Φ is the same in both cases. On the other hand, in the case of the structure () of the present invention shown by the thin line, the same total magnetic flux as that of the conventional two-pole motor () is concentrated and the same interval as that of the conventional multi-pole motor (). Is being switched in. Therefore, the change dΦ / dθ (magnitude of inclination) of the magnetic flux Φ is extremely large. In this case, assuming that the conditions of the armatures of the respective motors are the same, the motor of the present invention has a generated torque (torque constant) of 5 times and T / N as compared with the conventional motor.
The characteristic value becomes 25 times.

【0028】また図4に示されている実施例では、上述
した図1及び図2の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「2」を「4」に代えて表している。この
実施例では、上記実施例よりさらに多極化するように各
ヨーク板46及び48のそれぞれに、多数の磁路形成用
凸部46a〜46h及び48a〜48hが突設されてい
るとともに、鉄心43の各突極43a,43b,43c
の先端部分が、二股状に分割されている。このように突
極の先端部分を二股状とすれば、ヨーク板への負担を低
減することができる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the components corresponding to the embodiments of FIGS. 1 and 2 described above are
The tens code "2" is replaced with "4". In this embodiment, a large number of magnetic path forming projections 46a to 46h and 48a to 48h are provided on each of the yoke plates 46 and 48 so as to have more poles than in the above embodiment, and the iron core 43 Each salient pole 43a, 43b, 43c
Is divided into two forks. If the tip of the salient pole is bifurcated in this manner, the load on the yoke plate can be reduced.

【0029】さらに図5に示されている実施例では、図
1及び図2の実施例に対応する構成物について、十の位
の符号「2」を「5」に代えて表している。この実施例
では、各ヨーク板56及び58の磁路形成用凸部を、符
号56a〜56h及び58a〜58hのように増大させ
て多極化しているとともに、鉄心53の突極数を、53
a〜53fのように増大させている。
Further, in the embodiment shown in FIG. 5, the components corresponding to the embodiments of FIGS. 1 and 2 are represented by replacing the tens sign "2" with "5". In this embodiment, the magnetic path forming projections of the yoke plates 56 and 58 are increased in number as shown by reference numerals 56a to 56h and 58a to 58h to make them multi-pole, and the number of salient poles of the iron core 53 is set to 53.
It is increased like a to 53f.

【0030】さらにまた図6に示されている実施例で
は、上述した第1の実施例と対応する構成物について、
符号中の十の位「2」を符号「6」に代えて表してい
る。本実施例では、両ヨーク板66,68に設けられて
いる各磁路形成用凸部66a,68aが、電機子側の鉄
心63の周端面に対面するように軸方向に向かって略L
字状に折曲されている。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 6, the structure corresponding to the above-mentioned first embodiment is
The tens place "2" in the reference numeral is shown in place of the reference numeral "6". In the present embodiment, the magnetic path forming projections 66a and 68a provided on the two yoke plates 66 and 68 face the circumferential end surface of the iron core 63 on the armature side and are substantially L-shaped in the axial direction.
It is bent in a letter shape.

【0031】次に図7に示されている実施例は、2相モ
ータに本発明を適用したものであって、前記第1の実施
例と対応する構成物について、符号中の十の位「2」を
符号「7」に代えて表している。本実施例における電機
子は、一対の鉄心73,73を有しており、一方の鉄心
73の両端部に設けられた突極73a,73b及び他方
の鉄心73の両端部に設けられた突極73c,73d
が、ヨーク板76及び78の磁路形成用凸部76a〜7
6h及び78a〜78hのいずれかに近接・離間するよ
うに構成されている。
Next, the embodiment shown in FIG. 7 is one in which the present invention is applied to a two-phase motor, and regarding the structure corresponding to the first embodiment, the tenth digit "" in the reference numeral. 2 "is replaced with the reference numeral" 7 ". The armature in this embodiment has a pair of iron cores 73, 73, and salient poles 73a, 73b provided at both ends of one iron core 73 and salient poles provided at both ends of the other iron core 73. 73c, 73d
Are the magnetic path forming projections 76a to 7 of the yoke plates 76 and 78.
6h and 78a to 78h are arranged so as to approach and separate from each other.

【0032】さらに図8及び図9に示されている実施例
では、上述した第1の実施例と対応する構成物につい
て、符号中の十の位「2」を符号「8」に代えて表して
いる。本実施例では、上述した各実施例中の電機子と界
磁磁石とを、内側と外側とを逆の関係にして配置したも
のであって、ロータを構成する円筒状の界磁磁石87の
外周側に、電機子の鉄心83及びコイル84がステータ
を構成するように配置されている。上記鉄心83は、3
体の突極83a,83b,83cを備えており、円周方
向の一部分のみに配置されている。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the constituent corresponding to the above-mentioned first embodiment is represented by replacing the tens place "2" with the reference "8". ing. In the present embodiment, the armature and the field magnet in each of the above-described embodiments are arranged with the inside and the outside being in an inverse relationship, and the cylindrical field magnet 87 constituting the rotor is An armature iron core 83 and a coil 84 are arranged on the outer peripheral side so as to form a stator. The iron core 83 is 3
It is provided with salient poles 83a, 83b, 83c of the body, and is arranged only in a part in the circumferential direction.

【0033】このように本発明には、種々の形状の電機
子及び界磁磁石を採用することができ、同様な作用・効
果を得ることができる。
As described above, in the present invention, armatures and field magnets having various shapes can be adopted, and similar actions and effects can be obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように本発明にかかるステッ
ピングモータは、界磁磁石に取り付けたヨーク板の形状
により、界磁磁石の総磁束を電機子の鉄心側に反転を繰
り返すように集中させ、界磁磁石の総磁束を分散させる
ことなく集中させる構造で多極化を行うものであるか
ら、従来のように界磁磁石に多極着磁を行うことなく、
しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、界磁磁石か
らの磁束を常時最大限に利用して磁極数及び有効磁束の
双方を同時に増大することができ、簡易な構造によりT
/N特性値を大幅に向上させることができる。
As described above, in the stepping motor according to the present invention, the total magnetic flux of the field magnet is concentrated so as to be repeatedly inverted on the iron core side of the armature by the shape of the yoke plate attached to the field magnet. Since the multi-pole is performed by the structure in which the total magnetic flux of the field magnet is concentrated without being dispersed, the multi-pole magnetization is not performed on the field magnet as in the conventional case.
Moreover, while simply maintaining the structure on the armature side, it is possible to increase the number of magnetic poles and the effective magnetic flux at the same time by making maximum use of the magnetic flux from the field magnet at all times.
The / N characteristic value can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例におけるステッピングモー
タを表した平面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory plan view showing a stepping motor according to a first embodiment of the invention.

【図2】図1に表したステッピングモータの構造を表し
た横断面説明図である。
2 is a cross-sectional explanatory view showing the structure of the stepping motor shown in FIG.

【図3】ステッピングモータの1回転中における磁束Φ
の変化を比較した線図である。
[Fig. 3] Magnetic flux Φ during one rotation of the stepping motor
It is the diagram which compared the change of.

【図4】本発明の第2実施例におけるステッピングモー
タを表した平面説明図である。
FIG. 4 is a plan view showing a stepping motor according to a second embodiment of the invention.

【図5】本発明の第3実施例におけるステッピングモー
タを表した平面説明図である。
FIG. 5 is a plan view showing a stepping motor according to a third embodiment of the invention.

【図6】本発明の第4実施例におけるステッピングモー
タを表した半横断面説明図である。
FIG. 6 is a half cross-sectional explanatory view showing a stepping motor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施例におけるステッピングモー
タを表した平面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory plan view showing a stepping motor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6実施例におけるステッピングモー
タを表した平面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory plan view showing a stepping motor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】図8に表したステッピングモータの構造を表し
た横断面説明図である。
9 is a cross-sectional explanatory diagram showing the structure of the stepping motor shown in FIG.

【図10】従来におけるステッピングモータの一例を表
した平面説明図である。
FIG. 10 is a plan view showing an example of a conventional stepping motor.

【図11】図10に表したステッピングモータの構造を
表した横断面説明図である。
11 is a cross-sectional explanatory diagram showing the structure of the stepping motor shown in FIG.

【図12】従来におけるステッピングモータの他の例を
表した平面説明図である。
FIG. 12 is an explanatory plan view showing another example of a conventional stepping motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

23,43,53,63,73,83 鉄心 24,44,54,64,74,84 コイル 26,46,56,66,76,86 ヨーク板 28,48,58,68,78,88 ヨーク板 27,47,57,67,77,87 界磁磁石 26a,26b,26c,28a,28b,28c 磁
路形成用凸部 46a〜46h,48a〜48h 磁路形成用凸部 56a〜56h,58a〜58h 磁路形成用凸部 66a〜66h,68a〜68h 磁路形成用凸部 76a〜76h,78a〜78h 磁路形成用凸部 86a〜86i,88a〜88i 磁路形成用凸部
23,43,53,63,73,83 Iron core 24,44,54,64,74,84 Coil 26,46,56,66,76,86 Yoke plate 28,48,58,68,78,88 Yoke plate 27, 47, 57, 67, 77, 87 Field magnets 26a, 26b, 26c, 28a, 28b, 28c Magnetic path forming projections 46a to 46h, 48a to 48h Magnetic path forming projections 56a to 56h, 58a ... 58h Magnetic path forming projections 66a to 66h, 68a to 68h Magnetic path forming projections 76a to 76h, 78a to 78h Magnetic path forming projections 86a to 86i, 88a to 88i Magnetic path forming projections

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鉄心に複数相のコイルが巻回された電機
子と、この電機子に対して相対移動可能に配置された界
磁磁石と、を有するステッピングモータにおいて、 上記界磁磁石は、電機子との相対移動方向に延在され、
かつこの延在方向に直交する方向に着磁されているとと
もに、 この界磁磁石の各着磁端面のそれぞれに、当該界磁磁石
の延在方向に沿ってヨーク板がそれぞれ取り付けられ、 それらの両ヨーク板には、当該ヨーク板の延在方向に所
定のピッチで配置される複数の磁路形成用凸部が設けら
れてなり、 前記鉄心と磁路形成用凸部とは、界磁磁石の磁束を鉄心
に集束させるように相互に近接・離間し、かつその鉄心
内を通過する磁束の方向が、電機子と界磁磁石との相対
移動に伴い上記磁路形成用凸部の配置ピッチ毎に反転す
る位置関係に設けられていることを特徴とするステッピ
ングモータ。
1. A stepping motor having an armature, in which coils of a plurality of phases are wound around an iron core, and a field magnet arranged so as to be movable relative to the armature, wherein the field magnet is Extends in the direction of relative movement with the armature,
In addition, the yoke plate is magnetized in a direction orthogonal to the extending direction, and a yoke plate is attached to each of the magnetized end faces of the field magnet along the extending direction of the field magnet. Each of the yoke plates is provided with a plurality of magnetic path forming protrusions arranged at a predetermined pitch in the extending direction of the yoke plates, and the iron core and the magnetic path forming protrusions are field magnets. The magnetic fluxes of the magnetic fluxes of the magnetic field forming convex portions are arranged close to and away from each other so as to be focused on the iron core, and the direction of the magnetic flux passing through the iron core is determined by the relative pitch between the armature and the field magnet. A stepping motor, which is provided in a positional relationship of reversing for each.
【請求項2】 請求項1に記載のステッピングモータに
おいて、 ロータを構成する界磁磁石及びヨーク板が、ステータを
構成する電機子の外周側に配設されていることを特徴と
するステッピングモータ。
2. The stepping motor according to claim 1, wherein the field magnet and the yoke plate forming the rotor are arranged on the outer peripheral side of the armature forming the stator.
JP36108092A 1992-12-22 1992-12-29 Stepping motor Pending JPH06209554A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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