JPH08308204A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分解能を維持しながらヨークの極歯を増や
すことなく加工を容易にするとともに、強度的に安定な
ステッピングモータを提供する。 【構成】 円筒状に形成された永久磁石に軸方向に沿う
複数の磁極が周方向に沿って交互に異極に着磁されてな
るロータ２と、このロータ２の周囲に間隔を空けて対向
される極歯４をロータ２の周方向に配してなる二相のヨ
ーク３と、隣接する極歯４を交互に異極に励磁するコイ
ルと具備する。ロータ２の磁極数Ｎを６の整数倍に設定
すると共に、ヨーク２の極歯数Ｚをロータ２の磁極数Ｎ
の２／３に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータの軸方向に二相
のヨークを有する二相式のステッピングモータに関し、
その分解能を向上させる手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＯＡ機器，家電製品，自動車部品
等の広い分野におけるアクチュエータ部品として、入力
パルス信号に応じて一定角度の回転を行うステッピング
モータが使用されている。このステッピングモータは、
パルス信号ごとに巻線の励磁電流を切り換えることによ
り、磁気引力または磁気反発力によって、一定の回転角
だけの回転移動を行うものであり、パルスからトルクへ
のパワー変換をオープンループのデジタル制御で行うこ
とができるので、低価格かつ累積誤差の小さいことが特
長である。

【０００３】このステッピングモータの一種に、ロータ
の軸方向にＡ相およびＢ相の二相のヨークを設けてなる
二相式のものがある。この二相式のステッピングモータ
は、図１ないし図４に示すように、円筒状の永久磁石に
軸方向に沿う短冊状の磁極１を周方向に複数着磁してな
るロータ２と、このロータ２の軸方向に積層した二相の
ヨーク３を具備している。このヨーク３は、それぞれＡ
相のヨーク３ＡとＢ相のヨーク３Ｂとから構成され、前
記ロータ２の周囲に間隔を空けて対向された台形状の極
歯４を前記ロータ２の磁極１数と同数ずつそれぞれ有す
ると共に、この極歯５のピッチの１／４（ロータ２の磁
極１のピッチの１／２）だけ位相をずらした状態で相互
に固定されている。これらヨーク３Ａ，３Ｂはそれぞれ
コイル５が備えられ、このコイル５への入力パルス信号
の方向によって、各極歯４の極を切り換えることができ
るようになっている。よって、各コイル５に一定周期で
入力パルス信号の方向を切り換えて通電することにより
ロータ２が回転する構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、このようなＰＭ
型ステッピングモータにおいて、高分解能が要求されて
いるが、その分解能は前述したロータ２の磁極１のピッ
チつまり磁極数により決定されるものであるため、分解
能をよくするためにはロータ２の磁極ピッチを小さくし
て磁極数を増やせば良く、それにともない前記ヨークの
極歯４の数も増加するため極歯４の間隔を狭くして、か
つ極歯４自体の歯幅を狭くする必要がある。

【０００５】しかしながら、このＰＭ型ステッピングモ
ータはその構造からヨーク３を金属板材料をプレス加工
により打ち抜き、折曲げするものであるため、その極歯
４の加工上非常に困難になるという欠点を有している。
また、できあがった製品においても極歯４が非常に小さ
くなることから、組み付け時や使用時において強度的に
問題があった。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑み、高分解能を維
持しながらヨークの極歯を増やすことなく加工を容易に
するとともに、強度的に安定なステッピングモータを提
供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、円筒状に形成された永久磁石に軸方向に
沿う複数の磁極が周方向に沿って交互に異極に着磁され
てなるロータと、このロータの周囲に間隔を空けて対向
される極歯をロータの周方向に配してなる二相のヨーク
と、隣接する前記極歯を交互に異極に励磁するコイルと
具備し、前記ロータの磁極数を６の整数倍に設定すると
共に、前記ヨークの極歯数を前記ロータの磁極数の２／
３に設定するものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、Ａ相，Ｂ相各コイルの励磁に
よって、交互に異極に励磁される二相のヨークにより、
ロータの各磁極が、磁気引力または磁気反発力あるいは
両方の力を受けてロータが回転する。この場合、少ない
極歯でありながら従来と同様の分解能でロータが回転す
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を基にして説明
するが、従来のステッピングモータと同等箇所には同一
符号を付しその詳細な説明は省略する。本実施例のステ
ッピングモータは、二相式のステッピングモータであっ
て、円筒状の永久磁石に軸方向に沿う短冊状の磁極１を
周方向に複数交互に異極に着磁してなるロータ２と、そ
の周囲に配される二相のヨーク３とから構成されてお
り、各ヨーク３Ａ，３Ｂは、それぞれロータ２の周囲に
間隔を空けて対向される極歯４をロータ２の周方向に有
し、ロータ２の磁極ピッチの１／２だけ位相をずらした
状態で相互に固定されている点において図１から図４に
示す従来のステッピングモータと共通している。しかし
ながら、本発明のステッピングモータにあっては各ヨー
クに設けられる極歯４の構成において、従来例と相違し
ている。

【００１０】図５および図６は、本発明の第一実施例の
ステッピングモータにおけるヨーク３の極歯４及びロー
タ２の磁極１の配置を示すものである。本発明では、ロ
ータ２の磁極数Ｎを６の整数倍に設定すると共に、ヨー
ク３の極歯数Ｚをロータ２の磁極数Ｎの２／３に設定す
ることを特徴としている。

【００１１】これは、ステッピングモータを設計するに
あたり、ロータ２の磁極１がＮ極とＳ極とで交互円周面
に設けられること、２相式のＰＭ型ステッピングモータ
であること、Ａ相，Ｂ相の各ヨーク３Ａ，３Ｂの極歯４
がそれぞれにおいてロータ２の周方向に等間隔で配置さ
れるようにすることを考慮して極歯数Ｎを削減しながら
高分解能の回転動作を行うべく導き出されたものであ
る。

【００１２】こうすることによって、例えばＡ相のヨー
ク３Ａについて説明すると、ロータ２の磁極１のピッチ
に対し３ピッチおきに外側の極歯４と内側の極歯４とが
ロータ２の周方向に交互に設けられ、隣合う極歯４はそ
れぞれ異極の磁極１に一致するように構成される。つま
り結果的に従来例のロータ２の各磁極１に一対一対応で
設けられていたヨーク３の極歯４に対し、３つおきに極
歯４を採用して間の２つの極歯４を欠落した配置となっ
ている。そして、前記極歯４はヨーク３の内周部に外側
の極歯４と内側の極歯４とを等間隔で配置させることが
できる。

【００１３】また、Ｂ相のヨーク３ＢもＡ相のヨーク３
Ａと同様に構成され、それぞれのヨーク３Ａ，３Ｂは従
来と比較して極歯４の数が１／３に減少されることにな
る。そして、Ｂ相のヨーク３Ｂは、Ａ相のヨーク３Ａに
対してロータ２の磁極１のピッチの１／２だけ位相をず
らした状態で相互に固定されており、ロータ２はヨーク
３の各コイル５の励磁によって、交互に異極に励磁され
る二相のヨーク３Ａ，３Ｂの極歯４により、ロータ２の
各磁極１が、磁気引力または磁気反発力あるいは両方の
力を受けてロータ２がロータ２の磁極１のピッチの１／
２ずつ回転する。

【００１４】従来のステッピングモータにあっては、一
般にＡ相、Ｂ相それぞれにロータ２の磁極数Ｎと同数の
極歯４を有しており、ヨーク３の極歯４は、Ａ相、Ｂ相
合わせてロータ２の磁極数Ｎの２倍の数となっており、
例えば、ロータ２の磁極数Ｎが１８極であった場合、ヨ
ークの極歯数Ｚは３６枚（Ａ相 １８枚，Ｂ相 １８
枚）設けられていたが、本発明のステッピングモータに
あっては、例えば従来と同様１８極のロータ２を用いた
場合、極歯数Ｚは、磁極数Ｎの２／３となるよう構成さ
れるため、１２枚の極歯４（Ａ相 ６枚，Ｂ相 ６枚）
のみで同様の動作を行うことが可能となり、従来と比較
して実質的な極歯数Ｚは１／３に減少しており、極歯４
間の間隔を大きくとれるため極歯４の歯幅自体も大きく
することが可能となり、ロータ２の磁極１数の多い高分
解能のステッピングモータにあってもプレス加工が容易
になる。

【００１５】このように極歯数Ｚは従来と比較して減少
するが、ロータ２の磁極数Ｎによってステップ角は決定
されるものであるので、従来と同一の分解能によって動
作させることが可能である。

【００１６】図７は、本発明の第二実施例を示すもので
ある。ステッピングモータを例えば車両等の計器として
適用する場合には、ステッピングモータを計器のムーブ
メントとして用い、モータ軸に指針を固定して指針を回
動させるものである。この際、視認者が良好に指針を読
み取るためには円滑な連続的な回転動作が必要とされる
が、本実施例にあっては、先端から基部に向けて幅広と
する略三角形状に形成した極歯４ａをロータ３に設けた
ものである。

【００１７】つまり、従来の高分解能のステッピングモ
ータは、極歯４間の間隔が大きく取れなかったために、
極歯４の形状を長方形もしくは台形状にしか形成できな
かったが、本発明によって極歯４間の間隔を大きく取れ
るとともに極歯４の歯幅自体も大きく取れるようになっ
たのでこの三角形状の極歯４ａが採用可能となるもので
ある。

【００１８】また、本構成により、三角形状の極歯４ａ
の緩やかな傾斜辺に沿って磁気の強さが変化するため、
回転するロータ２の磁極１が徐々に所定の極歯４ａに向
けて切り換わるようになるのでロータ２の回転を滑らか
にすることが可能である。

【００１９】なお、更に高分解能を持たせたい場合に
は、前述した、ロータ２の磁極数Ｎを６の整数倍に設定
すると共に、ヨーク３の極歯数Ｚをロータ２の磁極数Ｎ
の２／３となるように設ける設定に基づいて例えば、ロ
ータ２の磁極数Ｎが４８極，ヨーク３の極歯数Ｚが３２
枚（Ａ相 １６枚，Ｂ相 １６枚）のものや、ロータ２
の磁極数Ｎが５４極，ヨーク３の極歯数Ｚが３６枚（Ａ
相 １８枚，Ｂ相 １８枚）のステッピングモータを設
計すれば良いものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、円筒状に形成された永久磁石
に軸方向に沿う複数の磁極が周方向に沿って交互に異極
に着磁されてなるロータと、このロータの周囲に間隔を
空けて対向される極歯をロータの周方向に配してなる二
相のヨークと、隣接する前記極歯を交互に異極に励磁す
るコイルと具備し、前記ロータの磁極数を６の整数倍に
設定すると共に、前記ヨークの極歯数を前記ロータの磁
極数の２／３に設定することにより、極歯間の間隔を大
きく取れると共に極歯の歯幅自体も大きく取れるように
なったのでヨークのプレス加工を容易にし製造コストの
削減に貢献するとともに簡単な構成にして高分解能のス
テッピングモータを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のステッピングモータにおけるロータを示
す斜視図である。

【図２】従来のステッピングモータを示す斜視図であ
る。

【図３】従来のステッピングモータにおけるヨークの極
歯及びロータの磁極の配置を示す図である。

【図４】従来のステッピングモータにおけるヨークの極
歯及びロータの磁極の配置を示す展開図である。

【図５】本発明の第一実施例のステッピングモータにお
けるヨークの極歯及びロータの磁極の配置を示す図であ
る。

【図６】本発明の第一実施例のステッピングモータにお
けるヨークの極歯及びロータの磁極の配置を示す展開図
である。

【図７】本発明の第二実施例のステッピングモータにお
けるヨークの極歯及びロータの磁極の配置を示す展開図
である。

【符号の説明】

１ 磁極 ２ ロータ ３ ヨーク ３Ａ Ａ相のヨーク ３Ｂ Ｂ相のヨーク ４，４ａ 極歯 ５ コイル Ｎ 磁極数 Ｚ 極歯数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状に形成された永久磁石に軸方向に
   沿う複数の磁極が周方向に沿って交互に異極に着磁され
   てなるロータと、このロータの周囲に間隔を空けて対向
   される極歯をロータの周方向に配してなる二相のヨーク
   と、隣接する前記極歯を交互に異極に励磁するコイルと
   具備し、前記ロータの磁極数を６の整数倍に設定すると
   共に、前記ヨークの極歯数を前記ロータの磁極数の２／
   ３に設定することを特徴とするステッピングモータ。