JPH09201032A

JPH09201032A - ハイブリッド型ステップモータ

Info

Publication number: JPH09201032A
Application number: JP600096A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Sugiura; 恒雄杉浦
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の構成では、ステータヨークの各歯に巻
回されたコイルがステータケースの内側に位置し、か
つ、各歯にコイル巻きを行うため、コイル巻きは極めて
困難であった。【解決手段】本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータは、固定軸(1)に設けられた１対のステータヨーク
(9,10)の外周にコイル(22,23)を巻回すると共に、この
各ステータヨーク(9,10)を１対ステータ(50)とし、複数
の１対ステータ(50)を直列させているため、コイル巻装
が容易でかつトルクの大幅な向上を得ることができる構
成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テップモータに関し、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で大トルク
が得られる安価な構成を得るための新規な改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のハイブリ
ッド型ステップモータとしては、図６で示されるよう
に、ケーシング４の両端に設けられた１対の軸受２，３
には回転軸１が回転自在に設けられている。このステー
タケース４の内面４ａには全体形状が輪状をなしステー
タコイル５を有するステータヨーク６が設けられ、この
ステータヨーク６の内面には複数のステータ歯７が円周
状に所定間隔で形成されている。前記各軸受２，３間に
はマグネット板８を介して互いに軸方向に並設した輪状
の第１、第２ロータヨーク９，１０が一体状に設けられ
ており、この各ロータヨーク９，１０の周面には複数の
ロータ歯９ａ，１０ａが形成されていると共に、各ロー
タヨーク９，１０は互いに異なる極性にて構成されてい
る。従って、ステータコイル５に図示しない駆動回路を
介して駆動パルスを供給することによりロータヨーク
９，１０のステップ回転を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド型
ステップモータは、以上のように構成されていたため、
次のような課題が存在していた。すなわち、前述のよう
なマグネット板を各ロータヨークで挟持した構成のハイ
ブリッド構造のステップモータの場合、ステータヨーク
の各歯に巻回されたステータコイルがケーシングの内側
に位置しているため、各歯に対するコイル巻が難しく、
また、コイル巻きの密度を向上させることが困難であっ
た。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で大トルク
が得られる安価なハイブリッド型ステップモータを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるハイブリッ
ド型ステップモータは、固定軸に互いに離間して設けら
れた１対の軸受と、前記各軸受を介して回転自在に設け
られたロータケースと、前記ロータケースの内面に設け
られ複数のロータ歯を有する輪状ロータヨークと、前記
固定軸の外周に設けられたマグネット筒体と、前記マグ
ネット筒体の外周に嵌合して設けられた１対の第１、第
２輪状ステータヨークからなる１対ステータと、前記各
輪状ステータヨークの外周に形成された複数のステータ
歯と、前記各輪状ステータヨークの軸方向における中央
位置でかつ外周位置に形成された第１、第２コイル受溝
と、前記各コイル受溝に設けられた第１、第２コイルと
を備え、前記各輪状ステータヨークは互いに異なる極性
を有すると共に、前記１対ステータはＮ個直列配置され
ている構成である。

【０００６】さらに詳細には、前記各１対ステータ間に
は、前記固定軸に設けられた非磁性板が設けられている
構成である。

【０００７】さらに詳細には、前記輪状ロータヨーク
は、前記各１対ステータに対応して連続して設けられて
構成である。

【０００８】さらに詳細には、前記輪状ロータヨーク
は、前記１対ステータの数に対応して独立した数で配設
されている構成である。

【０００９】さらに詳細には、前記各輪状ステータヨー
ク間には空隙が形成されている構成である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるハ
イブリッド型ステップモータの好適な実施例について詳
細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同
一符号を用いて説明する。まず、本発明による大トルク
を発生する多連型のハイブリッド型ステップモータを説
明する前に、多連型を構成する前の単一型のハイブリッ
ド型ステップモータについて述べる。図１はアウタロー
タ構成の単一型のハイブリッド型ステップモータを示す
もので、図１において符号１で示されるものは磁性材よ
りなる固定軸であり、この固定軸１に互いに離間して設
けられた１対の軸受２，３には、全体形状がほぼ輪状を
なすロータケース４が回転自在に設けられている。この
ロータケース４の内面には、輪状をなすと共に複数のロ
ータ歯７を有する輪状ロータヨーク６が設けられてい
る。

【００１１】前記固定軸１の外周に設けられたマグネッ
ト筒体８には、空隙１Ａを介して軸方向に並設した輪状
の第１、第２輪状ステータヨーク９，１０が設けられ、
このマグネット筒体８の外周に嵌合した状態で一体状に
構成されている。前記各ステータヨーク９，１０の軸方
向における中央位置でかつ外周位置には第１、第２コイ
ル受溝２０ａ，２１ａが各々形成されている。前記各コ
イル受溝２０ａ，２１ａには周知のボビン状に巻回（ボ
ビン巻き）された第１コイル２２及び第２コイル２３が
巻線機による自動巻線等により設けられている。前記第
１輪状ステータヨーク９の外周にはこの第１コイル２２
を挟持するように輪状の第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形
成され、前記第２輪状ステータヨーク１０の外周にはこ
の第２コイル２３を挟持するように輪状の第１、第２Ｓ
極Ｓ１、Ｓ２が形成され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２
は前記ロータ歯７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ
２、Ｓ１、Ｓ２の外周には前記ロータ歯７のピッチと同
一ピッチの複数のステータ歯９ａ，１０ａが形成されて
いる。前記各極Ｎ１とＮ２は、図５の動作図にも示すよ
うに、１／２ピッチ、Ｓ１とＳ２も１／２ピッチずれた
状態で各ステータ歯９ａ，１０ａが形成され、Ｎ極Ｎ
１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２の各ステータ歯９ａ，１０ａ
は１／４ピッチずれる関係に形成されている。従って、
前記第１、第２ステータヨーク９，１０により１対ステ
ータ５０を構成し、後述の多連の場合にはこの１対ステ
ータ５０をＮ個用いるものである。

【００１２】次に、前述の単一型の構成における動作に
ついて述べる。図３はマグネット筒体８が形成する磁束
の流れを示すと共に、図４は第１コイル２２及び第２コ
イル２３が作る磁束を示し、この磁束の流れの向きは各
コイル２２，２３に流れる電流の向きによる。図５はマ
グネット筒体８を介して設けられた第１、第２コイル２
２，２３に対して図示しない駆動回路からＡとＢで示す
方向の電流を流すと、周知の磁気作用により、ロータヨ
ーク６は状態０から状態１のように回転し、続いて各コ
イル２２，２３に対して前記駆動回路から前記Ａ、Ｂの
方向とは逆向きのＡバーとＢバーで示す方向の向きに電
流を流すことにより、状態II及び状態IIIで示すように
ロータヨーク６が回転し、その後は前述の状態０の位置
となり、各ロータ歯７の１ピッチ分だけステップ回転し
たことになる。なお、前述の各コイル２２，２３は周知
のバイポーラ巻の場合について述べたが、周知のユニポ
ーラ巻とした場合も同様の作用を得ることができる。ま
た、前述は１相励磁としたが、２相励磁又は１−２相励
磁により駆動できる。また、前述の各歯７，９ａ，１０
ａのピッチずれについては、相対的なものであり、何れ
かの側をずらせた場合も前述と同じ動作を得ることがで
きるものである。また、以上はアウタロータ型を例とし
て示したが、インナーロータ型も同様に構成できる。

【００１３】次に、図６で示す構成は、図１で示す単体
のハイブリッド型ステップモータを２個（ここでは２個
であるが任意のＮ個とすることができる）直列に接続
し、前記１対ステータ５０を２個用い、各１対ステータ
５０間は空隙となっているが、固定軸１に空隙の代わり
に非磁性板（図示せず）を設けることもできる。図７は
図６の他の形態を示すもので、輪状ロータヨーク６を２
分して、各輪状ロータヨーク６が各１対ステータ５０に
各々対応している。

【００１４】次に、動作について述べる。図８は図６で
示す多連型のハイブリッドステップモータのステップ動
作を示すものであるが、図５に示すように単一の１対ス
テータ５０のみを用いた場合には磁束が外側を流れる時
は発生トルクが弱く、内側を流れる時は発生トルクが強
くなるため、図５と同じ電流の与え方では各ステップご
とにトルク差が生じ、１ピッチ回転内でトルク差が発生
することになる。そのため、図８で示すように新状態０
では図５の状態０とIIを組合わせ、状態１では図５の状
態IとIIIを組合わせ、状態２では図５の状態IIと０の組
合わせ、状態３では図５の状態IIIとIの組合わせを用い
ることにより、各ステップ回転毎に強トルクと弱トルク
の組合わせで１ピッチの回転内におけるトルク差が発生
せず、スムーズな回転が得られるように構成されてい
る。

【００１５】

【発明の効果】本発明によるアウタロータ型ステップモ
ータは、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、図１及び６で示す
構成の場合、ステータヨークの外周にコイルを設けるこ
とができるため、巻線作業が極めて容易で、この種のハ
イブリッド型のアウタロータ型ステップモータのコスト
を大幅に引下げることができる。また、複数のハイブリ
ッド型ステップモータを直列に接続しているため、大き
いトルクを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアウタロータ型ステップモータを
示す断面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】マグネット板が作る磁束の流れを示す説明図で
ある。

【図４】コイルが作る磁束の流れを示す説明図である。

【図５】マグネット板と各コイルに電流を流した場合の
合成磁束とロータヨークのステップ回転を示す説明図で
ある。

【図６】図１の単一型を多連型とした構成を示す断面図
である。

【図７】図６の多の形態の要部を示す断面図である。

【図８】図６のステップ動作を示す動作説明図である。

【図９】従来のハイブリッド型ステップモータを示す断
面図である。

【符号の説明】

１固定軸１Ａ空隙２，３軸受４ロータケース６，６Ａ輪状ロータヨーク７，７ａロータ歯８マグネット筒体９，１０輪状ステータヨーク９ａ，１０ａステータ歯２０ａ，２１ａコイル受溝２２，２３コイル５０１対ステータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定軸(1)に互いに離間して設けられた
１対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在
に設けられたロータケース(4)と、前記ロータケース(4)
の内面に設けられ複数のロータ歯(7)を有する輪状ロー
タヨーク(6)と、前記固定軸(1)の外周に設けられたマグ
ネツト筒体(8)と、前記マグネツト筒体(8)の外周に嵌合
して設けられた１対の第１、第２輪状ステータヨーク
(9,10)からなる１対ステータ(50)と、前記各輪状ステー
タヨーク(9,10)の外周に形成された複数のステータ歯(9
a,10a)と、前記各輪状ステータヨーク(9,10)の軸方向に
おける中央位置でかつ外周位置に形成された第１、第２
コイル受溝(20a,21a)と、前記各コイル受溝(20a,21a)に
設けられた第１、第２コイル(22,23)とを備え、前記各
輪状ステータヨーク(9,10)は互いに異なる極性を有する
と共に、前記１対ステータ(50)はＮ個直列配置されてい
ることを特徴とするハイブリッド型ステップモータ。
【請求項２】前記各１対ステータ(50)間には、前記固
定軸(1)に設けられた非磁性板(51)が設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載のハイブリッド型ステップ
モータ。
【請求項３】前記輪状ロータヨーク(6)は、前記各１
対ステータ(50)に対応して連続して設けられていること
を特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド型ステ
ップモータ。
【請求項４】前記輪状ロータヨーク(6)は、前記１対
ステータ(50)の数に対応して独立した数で配設されてい
ることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド
型ステップモータ。
【請求項５】前記各輪状ステータヨーク(9,10)間には
空隙(1A)が形成されていることを特徴とする請求項１な
いし４の何れかに記載のハイブリッド型ステップモー
タ。