JPH0716298B2 - 小型ステッピングモータ - Google Patents

小型ステッピングモータ

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JPH0716298B2
JPH0716298B2 JP58164741A JP16474183A JPH0716298B2 JP H0716298 B2 JPH0716298 B2 JP H0716298B2 JP 58164741 A JP58164741 A JP 58164741A JP 16474183 A JP16474183 A JP 16474183A JP H0716298 B2 JPH0716298 B2 JP H0716298B2
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JP
Japan
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stator
rotor
coil
laminated
stepping motor
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JP58164741A
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JPS6059965A (ja
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邦雄 菅沼
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/12Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K37/14Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K37/18Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は小型ステッピングモータ、特に改良されたロー
タ及びステータ極配置を有する小型ステッピングモータ
に関するものである。
背景技術 所定のステップ位相ごとに位置決め停止可能なステッピ
ングモータが各種の位相制御駆動部に用いられ、広範囲
の産業分野において高精度の位置決め制御作用を達成し
ている。
近年、このようなステッピングモータの小型化が要望さ
れ、例えばプリンタ装置あるいはフロッピディスクドラ
イブのヘッド送り機構等の駆動機構として用いられる場
合、その小型化が強く要望されている。すなわち、フロ
ッピディスクドライブ等においては、近年において、磁
気ディスクが硬質プラスチック製カートリッジに内蔵さ
れたマイクロフロッピディスクが用いられており、フロ
ッピディスク自体の小型化に伴い、ディスクドライブも
その小型化が必須であり、これに伴い、磁気ディスク面
に密着して高精度の送り作用が必要とされるヘッド送り
機構に対してもその小型化が極めて重要な改良課題とな
っていた。
従来の一般的なステッピングモータはロータとステータ
とが平面的に対向配置されて、所定の励磁作用によって
間欠駆動が行われるが、このような構造では、装置の外
径が大きくなり、また所望の駆動力が得られないという
問題があり、このために、ロータ及びステータを多層配
置して外径を小さくしながら駆動力を確保することが考
えられる。しかしながら、このような多層配置では、通
常上ロータヨークと下ロータヨークとがそれぞれロータ
極を反転して配置されることとなり、各ロータヨークを
歯切りした後にロータ軸に反転位相で組立てる必要があ
り、このときに所定の精度が得られないという問題があ
り、特にロータ歯(極)とロータ軸との偏心が大きくな
り、所定の同心度を得ることが極めて困難であるという
問題があった。
発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、加
工及び組立て性に勝れたかつ効率のよい小型ステッピン
グモータを提供することにある。
発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、モータハウジン
グに軸支されたロータと、該ロータ周囲に設けられた積
層ステータ組立体と、積層ステータ組立体に励磁作用を
与えるステータコイルと、を含む小型ステッピングモー
タにおいて、前記ロータは軸方向に着磁された永久磁石
と該永久磁石を挟んで配置されたロータヨークとを有
し、前記積層ステータ組立体は、そのステータ極が互い
に反転位相となるようロータ軸方向に沿って配列された
上ステータ及び下ステータを備え、上ステータ及び下ス
テータは、それぞれ、複数個のステータ片を別個のコイ
ル芯を介して磁気結合した構成を有し、かつ上ステータ
とコイル芯と下ステータは、締結具により一体固定した
構成を有し、ステータコイルがコイル芯に巻装された構
成を有し、ロータ側の加工及び組立てを極めて容易と
し、また小型で効率の良いステッピングモータを得たこ
とを特徴とする。
実施例の説明 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。
第1図において、上ハウジング10及び下ハウジング12に
は軸受け14、16を介してロータ軸18が軸支されており、
該ロータ軸18には永久磁石20を挾んで上ロータヨーク22
及び下ロータヨーク24が軸方向に重ね合せ固定されてい
る。
そして、前記両ハウジング10、12には積層ステータ組立
体が固定されており、該ステータ組立体は、第2図から
明らかなように、ロータの周囲に2分割して設けられた
2個の積層ステータ組立体26、28からなり、両ステータ
組立体26、28にはそれぞれステータコイル30、32が巻回
固定されている。
前記ステータ組立体26、28は、第1図から明らかなよう
に、前述した1対のロータヨーク22、24とそれぞれ対向
するように上下に2分割されており、それぞれ上ステー
タ26a、28aそして、下ステータ26b、28bから成る。
本発明の前提となる構成を有するステッピングモータは
以上のように、それぞれ軸方向に2層に配置された1対
のロータヨーク及びステータを含み、更に、この各2層
配置されたロータ及び1対のステータの極配置を以下の
ごとく新規な構成としたことを特徴とする。
すなわち、基本構成においては、ロータ軸18に対して偏
心等による誤差のために高精度の同心度がでにくいロー
タに対しては同一位相配置を適用し、一方のステータに
対しては組立て時に位置決めが行い易いために反転位相
配置を適用し、これによって、加工性及び組立て性を著
しく向上させている。
基本構成において、永久磁石20はその軸方向に上方が
N、下方がSに着磁されており、この結果、上ロータヨ
ーク22はNそして下ロータヨーク24がS極となる。両ロ
ータヨーク22、24が同一位相に配置されるため、実際上
ロータの加工組立てにおいて、各ヨーク22、24はブラン
クのまま永久磁石20とともにロータ軸18あるいは他の仮
軸に取付けられ、その最終工程で両ロータヨーク22、24
が同時に歯切り加工される。従って、基本構成によれ
ば、ロータの同心度は極めて高精度に加工組立てされる
こととなり、ロータステータ間の極間距離を短くし、あ
るいは多極化が可能になる等小型でありながら高品質高
性能のモータ構造が提供可能となる。
以上のように、基本構成においては、ロータ側の2層重
ね極配置が同一位相であるために、一方において、ステ
ータ側では、上下ステータを反転位相としなければなら
ず、第2図において、上ステータ26a、28aに対して下ス
テータ26b、28bが電機角で180゜すなわち反転位相で配
置されていることが理解される。
なお、基本構成において、両ステータ26、28は共通のス
テータ板から形成され、これを上下で用いる場合には第
2図の縦軸に沿って反転して(裏返して)用いることに
よって前記180゜反転した位相の極を得ることができ、
ステータ板の共通化によって加工コストを更に低減させ
ることが可能となる。
基本構成において、両ステータ26、28にはステータコイ
ル30、32から交互に第3図で示される正逆励磁信号が供
給されており、これによって、4ステップ送りが行われ
ている。
第2図は第3図の時刻t1における状態が示されており、
ロータヨーク22、24のロータ極はステータ26の上下極と
対向した位置に制御されている。そして、時刻t1にてス
テータコイル32へは第2図のハッチングを施した励磁信
号が供給され、これによって、ステータ28には第2図で
示される極性が現われ、この結果、上側のロータN極で
ステータ28のN極にて反発作用がS極にて吸引作用が行
われ、反対に、下側のロータS極ではステータN極にて
吸引作用がまたS極にて反発作用が生じ、ロータは図示
した時計方向へ回転することとなる。この1ステップ完
了した時刻t2ではロータ極はステータ28側の極と対向し
た位置に保持され、次に、時刻t2においてステータコイ
ル30へ逆極性励磁信号が供給され、このようにして順次
時刻t3、t4にて交互に各コイル30、32へ正逆パルスが供
給されることによって1サイクルのステップ送りが完了
する。
以上説明したように、基本構成によれば、2層に重ね合
されたロータ及びステータ配置において、ロータ側を同
一位相に、ステータ側を反転位相にすることにより、ロ
ータの同心度を改善し、これによって、精密な小型ステ
ップモータが提供可能となる。
第4図には、本発明に係る小型ステッピングモータがフ
ロッピディクドライブのヘッド送りモータとして用いら
れている実施例が示され、ステッピングモータ110がフ
ロッピディスクドライブ基板112にねじ止め固定されて
いる。
ステッピングモータ110は上下ハウジング114、116間に
ステータを挟持した構造を有し、図において、ステータ
はカバー118によって覆われている。また、ステッピン
グモータ110にはロータが回転自在に軸支されており、
第4図において、上下ハウジング114、116に軸支された
ロータ軸120が基板112側に突出しており、該ロータ軸12
0には図示していないフロッピディスクドライブのヘッ
ド送り用ベルトが巻装されるプーリ122が固定される。
従って、ステッピングモータ110によって前記プーリ122
を所定角度正確に送り駆動することができ、これによっ
てプーリ122の回転にベルトを介して連動するヘッドが
磁気ディスクの径方向に移動し、所望のトラックを選択
することが可能となる。
前記ステータに磁気的回転を与えるステータコイルには
リード線124を介して外部から駆動信号が供給され、こ
れによって、ロータは所定ピッチ数回転駆動される。
第5〜8図には本実施例の内部構造が詳細に示され、各
図において、前記カバー118はステッピングモータ110か
ら取外されている。
本実施例に係るステータは薄板の積層ステータ組立体12
6からなりその内周に複数のステータ極126aが設けられ
ている。そして、このステータ組立体126は4本の止め
ねじ128によって前記上下ハウジング114、116間に位置
決め固定され、これによって、ステッピングモータ110
のハウジング内に所定位置で固定されることとなる。
本実施例に係るステータ構造は、前述した積層組立体に
対して別個に組立形成されたステータコイルが磁気的に
組立接続されることを特徴とし、実施例において、積層
ステータ組立体126の左右両側にそれぞれステータコイ
ル130、132が配置される。両ステータコイル130、132に
は積層されたコイル芯134、136に巻装されており、各コ
イル芯134、136の両端が前述した積層ステータ組立体12
6の両翼突出部間に挟持され、この状態で前述した止め
ねじ128によってコイル芯134、136が積層ステータ組立
体126とともにハウジング内に固定されている。
本実施例においては、後述するように、積層ステータ組
立体126は、前記各ステータコイル130、132の各両極に
対応してスリット200、202、204、206によって4分割さ
れており、4個のステータ片126−1〜126−4が形成さ
れている。
従って、複数のステータ極126aを有する積層ステータ組
立体126と、これとは別個に組立られたステータコイル1
30、132とを図示のごとくステータ外周側で磁気的に接
続することにより、ステータ極126aの極数に比してステ
ータコイル130、132の数を著しく少なくし、これによっ
て、従来のような各ステータ極ごとにコイルを巻装する
等の手間を必要とすることなく、全体の構造として極め
て小型化が達成され得る。
一方、上下ハウジング114、116には、軸受138、140が固
定されており、両軸受138、140にロータ142の前述した
ロータ軸120が軸支されている。
ロータ142はロータ軸方向に着磁された永久磁石144とこ
の永久磁石144を挟んで両側に配置されたロータヨーク1
46、148を含み、ロータヨーク146、148の外周には複数
のロータ極146a、148aが形成されている。このロータ極
146a、148aと前述したステータ極126aとの間には前述し
た本発明に係る所定の予め設定された位相関係が与えら
れており、これによって、所望のステップ回転作用が達
成される。
前記ロータ142には上下ハウジング114、116間に組込む
際、軸受138側には位置決めワッシャ150が、また軸受14
0側にはスプリングワッシャ152が組込まれ、これによっ
て、ロータ軸120は常時上ハウジング114側に押圧され、
この状態で軸方向の位置が変動することなく回転駆動さ
れることとなる。
本実施例において特徴的なことは、前記ステータ126と
ロータ142とを正しく軸合せするために、上下ハウジン
グ114、116には積層ステータ組立体126のステータ極126
a内周と係合する円板状の位置決め肩部が設けられてい
ることであり、実施例においては、前記ハウジング11
4、116に固定された両軸受138、140の外周が位置決め肩
部114a、116aとして用いられている。そして、第5、6
図から明らかなように、前記位置決め肩部114a、116aが
前述したステータ極126aの内周面と係合し、これによっ
て、ステータ極の内周と上下ハウジング114、116の軸芯
すなわち、ロータ142の軸芯と極めて正確に軸合せされ
ることとなる。すなわち、位置決め肩部114a、116aは各
軸受138、140の軸を中心として加工されており、従っ
て、この位置決め肩部114a、116aに係合するロータ極12
6aも軸受部との軸合せを正しく行うことができる。一
方、ロータ142のロータ極146a、148aも前述のごとくロ
ータ軸120の軸を中心として加工されており、これによ
ってステータ極126aとロータ146a、148aは共通の軸を中
心として加工組立されることとなり、加工及び組立誤差
を最低限に抑制することが可能となり、これによって極
間間隙の誤差を極めて僅かにし、所望の最低間隙長を得
ることができる。
なお、積層ステータ組立体126のステータ極126aはその
組立状態で外周の最終研磨加工をすることが好適であ
り、これによって、前述した位置決め肩部114a、116aと
の係合部の誤差を著しく小さくすることができる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、モータの加工及
び組立てを極めて容易に行うことが可能となり、特にロ
ータ側の構造が簡単となり、またその加工組立て時にロ
ータヨークの同心度を高精度に保てるので、小型であり
ながら効率の良いステッピングモータを提供することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は基本構成に係る小型ステッピングモータの好適
な実施例を示す断面図、 第2図は第1図のロータステータ配置を示す平面図、 第3図は基本構成における励磁信号を示す説明図、 第4図は本発明に係る小型ステッピングモータの好適な
実施例を示す外観図、 第5図は本実施例の断面図、 第6図は第5図の分解斜視図、 第7図は第5図のVII−VII断面図、 第8図は第5図のVIII−VIII断面図である。 10……上ハウジング、 12……下ハウジング、 18……ロータ軸、 20……永久磁石、 22……上ロータヨーク、 24……下ロータヨーク、 26、28……積層ステータ組立体、 30、32……ステータコイル、 110……ステッピングモータ、 114……上ハウジング、 116……下ハウジング、 114a、116a……位置決め肩部、 126……積層ステータ組立体、 126a……ステータ極、 130、132……ステータコイル、 126−1〜126−4……ステータ片、 142……ロータ、 144……永久磁石、 146、148……ロータヨーク、 146a、148a……ロータ極、 154、156、158、160、162、164……一体ステータ板、 166……芯板、 200、202、204、206……スリット。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータハウジングに軸支されたロータと、
    該ロータ周囲に設けられた積層ステータ組立体と、積層
    ステータ組立体に励磁作用を与えるステータコイルと、
    を含む小型ステッピングモータにおいて、前記ロータは
    軸方向に着磁された永久磁石と該永久磁石を挟んで配置
    されたロータヨークとを有し、前記積層ステータ組立体
    は、そのステータ極が互いに反転位相となるようロータ
    軸方向に沿って配列された上ステータ及び下ステータを
    備え、上ステータ及び下ステータは、それぞれ、複数個
    のステータ片を別個のコイル芯を介して磁気結合した構
    成を有し、かつ上ステータとコイル芯と下ステータは、
    締結具により一体固定した構成を有し、ステータコイル
    がコイル芯に巻装されることを特徴とする小型ステッピ
    ングモータ。
JP58164741A 1983-09-07 1983-09-07 小型ステッピングモータ Expired - Lifetime JPH0716298B2 (ja)

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JPS6059965A JPS6059965A (ja) 1985-04-06
JPH0716298B2 true JPH0716298B2 (ja) 1995-02-22

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Families Citing this family (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8700371A (nl) * 1987-02-16 1988-09-16 Hoogovens Groep Bv Sub-lansinrichting voor het doen van metingen en/of het nemen van monsters in een metallurgische oven.
JPS6447256A (en) * 1987-08-13 1989-02-21 Secoh Giken Kk Small size flat stepping motor
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US11345946B2 (en) 2017-03-24 2022-05-31 Gen-Probe Incorporated Systems and methods for capacitive fluid level detection, and handling containers

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