JPH0731110A - 積層型ステップモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立の際のコイル接続の簡単化を図り、かつ
モータの小型化を図り、しかも漏れ磁束の発生を抑制
し、トルク特性の向上を図り得る積層型ステップモータ
を提供すること。 【構成】 複数のＡ相の固定子７〜１０をＡ相の固定子
同士で隣合わせに連続して積層し、これに続いてＡ相の
固定子７〜１０と同数のＢ相の固定子１５〜１８をＢ相
の固定子同士で隣合わせに連続して積層して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減衰可変型サスペンシ
ョンシステムのショックアブソーバ内のオイル通路面積
を切り換えるための永久磁石型ステップモータからなる
アクチュエータに利用され、特にモータの外径を小さく
し、出力トルクの向上を図るために好適な積層型ステッ
プモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】複数個のステップモータを軸方向に積層
する従来技術としては、特開平４−１９０６６４号公報
に記載の技術がある。

【０００３】前掲公報に記載の従来技術では、同一中心
軸上に複数のステータを配置するとともに、各ステータ
にそれぞれロータを設け、一方のロータの軸を中空と
し、他方のロータの軸をこれに挿通し、各ステータを互
いに固定するようにしている。

【０００４】一方、永久磁石型ステップモータの従来技
術としては、例えば図７に示す技術がある。

【０００５】この図７に示す従来技術では回転子２３の
同一中心軸上に、１個のＡ相の固定子２４と、１個のＢ
相の固定子２５とが装着されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は、そのいずれも位相が９０°ずれたＡ相とＢ相の固定
子からなる独立したステップモータを軸方向に積層した
もので、組立に際して配線がかさばり、複雑になること
に対して考慮されていない。また、軸方向に積層した場
合の漏れ磁束によるトルク特性の低下についても考慮さ
れていない。

【０００７】そこで、本発明の目的は組立の際のコイル
接続の簡単化を図り、かつモータの小型化を図り、しか
も漏れ磁束の発生を抑制し、トルク特性の向上を図り得
る積層型ステップモータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は複数のＡ相の固定子をＡ相の固定子同士で
隣合わせに連続して積層し、これに続いてＡ相の固定子
と同数のＢ相の固定子をＢ相の固定子同士で隣合わせに
連続して積層したものである。

【０００９】また、前記目的を達成するために、本発明
はＡ相およびＢ相の固定子とも、隣接する固定子のコイ
ルを、通電電流の方向がそれぞれ逆方向になるように励
磁したものである。

【００１０】

【作用】本発明では、同じ相のコイルを隣合わせにして
配置されているために、コイル間の接続は隣接するコイ
ル間で、しかもＡ相，Ｂ相を別々にも接続できるため、
配線の構造が簡単で、しかもスペースを取らない。

【００１１】また、各コイルが漏れ磁束を打ち消す方向
に励磁されるため、漏れ磁束の影響を受けない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１３】図１は本発明の一実施例を示す軸方向断面
図、図２は同実施例のコイル接続説明図、図３はステッ
プモータを積層した場合の漏れ磁束の説明図、図４およ
び図５はこの実施例におけるコイルの巻き方向と通電方
向の説明図、図６は同じくステップモータの特性図であ
る。

【００１４】これらの図に示す実施例の積層型ステップ
モータは、図１に示すように、外周に多極着磁された永
久磁石１からなる回転子２と、この回転子２の外周から
径方向に空隙を介して、内周面に複数個の櫛歯状の歯極
を等間隔に軸方向に切り起こしてなる外側ステータ３
と、この外側ステータ３の櫛歯状歯極の中間に向かい合
わせにして組み立てられた複数の櫛歯状歯極を内周面に
設けてなる内側ステータ４と、前記外側ステータ３およ
び内側ステータ４の間に形成された空間に設置されたボ
ビン５に巻線してなる励磁用コイル６からなるＡ相の固
定子７，８，９，１０が４個隣合わせに連続して配置さ
れている。

【００１５】一方、前記Ａ相の固定子に対して電気角で
位相を９０°ずらして構成された外側ステータ１１と、
内側ステータ１２と、ボビン１３と、励磁用コイル１４
とからなるＢ相の固定子１５，１６，１７，１８が４個
隣合わせに連続して配置されている。このＢ相の各固定
子は、前記Ａ相の固定子と電気角で９０°位相をずらし
て構成されている外は、同じ構造に構成されている。

【００１６】そして、前記永久磁石１は各相毎または各
固定子毎には分割せずに、一体型の永久磁石を使用する
ことにより、組立の簡易化を図っている。なお、回転子
２の永久磁石１を分割型に形成しても良く、このように
すると永久磁石１を容易に製作することができる。

【００１７】また、前記回転子２は図１に示すように、
永久磁石１の両端部に設置された軸受１９，２０により
回転可能に支持されている。

【００１８】さらに、前記Ａ相の固定子７，８，９，１
０およびＢ相の固定子１５，１６，１７，１８は、軸受
１９，２０の内側に装着された金属製のエンドプレート
２１，２２によりまとめて固定されている。

【００１９】ところで、従来一般に使用されている永久
磁石型ステップモータは、前述のごとく、また図７に示
すように１個の回転子２３と、１個のＡ相の固定子２４
と、１個のＢ相の固定子２５とで構成されている。固定
子の歯極は、安価に製作する目的で、櫛歯状に内周側よ
り軸方向に切り起こしてプレス成形するために、軸方向
に成形できる長さには限界がある。一般にトルク特性を
向上させるためには、軸方向に歯極を伸ばし、その面積
を増加させれば良いが、この場合は成形できる歯極の長
さに限界があることから、軸方向に歯極面積を増加させ
ることができない。したがって、モータの外径および回
転子の外径が決まると歯極の長さも決まってしまい、あ
る限度以上の出力およびトルクは得られないという問題
があった。

【００２０】そこで、トルクを増加させるためには図７
に示すステップモータを同一中心軸上に複数個積層する
方法が採られている。しかし、この場合のコイルの接続
は図８に示すように、Ａ相のコイルはＡ相同士、Ｂ相の
コイルはＢ相同士接続する必要があるため、実際の組立
ではコイルの接続は１相飛ばしで接続することになり、
接続のための電線がかさばるとともに、複雑になるとい
う問題があった。

【００２１】そこで、本発明のこの実施例では、例えば
４個のステップモータを積層する場合、４個のＡ相の固
定子７，８，９，１０を隣合わせに連続して配置し、続
いて電気角で９０°位相をずらしたＢ相の固定子１５，
１６，１７，１８を４個隣合わせに連続して配置し、積
層し固定している。これにより、コイル間の接続は図２
に示すように、隣接するコイル同士を接続すれば良く、
コイル間の接続が簡単になるとともに、配線のためのス
ペースが少なくて済む。

【００２２】以上のことから、この実施例によれば、限
られたモータ外径でトルク特性を向上できる積層型ステ
ップモータを簡単な構造および組立で実現できる。

【００２３】しかし、この場合でもコイルの巻き方向を
全部同一にすると、例えば４個のステップモータを積層
したとしても、同一パルスレートで比較すれば４倍のト
ルクにはならない。それは、コイルの通電電流の向きが
隣接するコイルで同一の場合は、図３に示すように、漏
れ磁束の磁路が構成されるためである。そうなると、コ
イルの自己インダクタンスに加えてさらに相互インダク
タンスが生じ、パルスレートが高くなればなるほど電流
が流れにくくなり、電流値が低下することになる。した
がって、トルクは電流に比例するため、漏れ磁束が生ず
ればトルクが低下することとなる。

【００２４】そこで、この実施例では図４および図５に
示すように、隣接するコイルの巻き方向を逆にすること
により、通電方向がそれぞれ逆になるように励磁してい
る。これにより、隣接する各コイルは漏れ磁束を打ち消
し合うため、漏れ磁束は発生しない。したがって、図６
のステップモータ特性に示すように、巻き方向が同一の
場合に対して、巻き方向が逆の場合はトルク特性が向上
する。ここで、図６は同一電圧で比較した場合のプルイ
ントルクの特性を示す。

【００２５】以上のことから、例えば４個のステップモ
ータを積層すれば、確実に４倍のトルクが発生すること
になる。その結果、本発明のこの実施例にかかる積層型
ステップモータと、従来例としての図７に示す従来一般
に使用されている永久磁石型ステップモータを積層した
積層型ステップモータとにつき、その特性を図９にパル
スレート−トルクで示すように、本発明のこの実施例で
はトルク特性が優れていることが分かる。ここで、通電
方向が逆になるような励磁方法としては、コイルの巻き
方向を逆にする以外に、巻き方向は同一のコイルを使用
しても、コイル接続の際にコイル巻き始めと巻き終わり
を交互に接続することでも実現できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、複数のＡ
相の固定子をＡ相の固定子同士で隣合わせに連続して積
層し、これに続いてＡ相の固定子と同数のＢ相の固定子
をＢ相の固定子同士で隣合わせに連続して積層してお
り、組立の際のコイルの接続を簡単に行い得るので、コ
ストダウンを図り得る効果があり、また配線のスペース
が少なくて済むので、モータの小型化を図り得る効果が
あり、しかも漏れ磁束の発生を抑制できるので、トルク
特性の向上を図り得る効果がある。

【００２７】また、本発明ではＡ相およびＢ相の固定子
とも、隣接する固定子のコイルを、通電電流の方向がそ
れぞれ逆方向になるように励磁しており、各コイルが漏
れ磁束を打ち消す方向に励磁されるため、漏れ磁束の影
響を受けないので、より一層トルク特性の向上を図り得
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す軸方向断面図である。

【図２】同実施例のコイル接続説明図である。

【図３】ステップモータを積層した場合の漏れ磁束の説
明図である。

【図４】本発明の実施例におけるコイルの巻き方向と通
電方向の説明図である。

【図５】同実施例におけるコイルの巻き方向と通電方向
の説明図である。

【図６】ステップモータの特性図である。

【図７】従来一般に使用されている永久磁石型ステップ
モータの軸方向断面図である。

【図８】図７に示すステップモータのコイル接続説明図
である。

【図９】本発明の実施例と図７に示す従来技術とについ
てのステップモータの特性図である。

【符号の説明】

１…永久磁石、２…回転子、３，１１…外側ステータ、
４，１２…内側ステータ、５，１３…ボビン、６，１４
…励磁用コイル、７，８，９，１０…Ａ相の固定子、１
５，１６，１７，１８…Ｂ相の固定子、１９，２０…軸
受、２１，２２…エンドプレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 誠二 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に多極着磁された永久磁石を有する
   回転子と、この回転子の外周から径方向に空隙を介し
   て、内周面に複数個の櫛歯状の歯極を等間隔に軸方向に
   切り起こしてなる外側ステータと、この外側ステータの
   櫛歯状歯極の中間に向かい合わせにして組み立てられた
   複数の櫛歯状歯極を内周面に設けてなる内側ステータ
   と、前記外側ステータおよび内側ステータ間に形成され
   た空間に設置されたボビンに巻線してなる励磁用コイル
   とからなる複数のＡ相の固定子と、Ａ相の固定子と同数
   でかつ電気角で位相を９０°ずらして配置されたＢ相の
   固定子の２種類の固定子を、同一中心軸に対して軸方向
   に積層した永久磁石型ステップモータにおいて、前記複
   数のＡ相の固定子をＡ相の固定子同士で隣合わせに連続
   して積層し、これに続いて前記複数のＢ相の固定子をＢ
   相の固定子同士で隣合わせに連続して積層したことを特
   徴とする積層型ステップモータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、Ａ相およびＢ相の固
   定子とも、隣接する固定子のコイルを、通電電流の方向
   がそれぞれ逆方向になるように励磁したことを特徴とす
   る積層型ステップモータ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記回転子を分割型
   の永久磁石で構成したことを特徴とする積層型ステップ
   モータ。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記回転子を一体型
   の永久磁石で構成したことを特徴とする積層型ステップ
   モータ。