JPH09201034A

JPH09201034A - ハイブリッド型ステップモータ

Info

Publication number: JPH09201034A
Application number: JP600296A
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、又はステータヨ
ーク(106,106A)の内周にコイル(22,23)を設けていると
共に、複数のモータを用いて多連型としているため、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１０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
固定軸にマグネット板を介して軸方向に並設された第
１、第２ステータヨークからなる１対ステータと、前記
各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
いる構成である。

【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】本発明によるハイブリッド型ステップモー
タは、ケーシングの両端に設けられた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回転軸と、前記
ケーシングの内面の軸方向に輪状マグネット板を介して
並設された第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内面に形成さ
れた複数のステータ歯と、前記各ステータヨークの軸方
向における中央位置でかつ内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、前記回転軸に設けられ前記各ステー
タヨークに対応して位置し、前記回転軸に設けられたロ
ータヨークと、前記ロータヨークの外周に設けられた複
数のロータ歯とを備え、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。

【００１０】さらに詳細には、前記各１対ステータ間に
は、前記ケーシングに設けられた非磁性板が設けられて
いる構成である。

【００１１】さらに詳細には、前記ロータヨークは、前
記各１対ステータに対応して連続して設けられている構
成である。

【００１２】さらに詳細には、前記ロータヨークは、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。

【００１３】

【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、符号１で示されるものは非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
有するロータヨーク６が設けられている。

【００１４】前記固定軸１上にマグネット板８を介して
軸方向に並設した輪状の第１、第２ステータヨーク９，
１０は、このマグネット板８を挟んだ状態で一体状に構
成されており、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が設けら
れている（なお、この各コイル２２，２３は巻線機によ
り自動巻線されている）。前記第１ステータヨーク９の
外周にはこの第１コイル２２を挟持するように第１、第
２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成され、前記第２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、Ｎ２、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Ｎ１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２の各ステータ歯９
ａと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。

【００１５】次に、動作について述べる。図３はマグネ
ット板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はマグネット板８を介して設けられ
た第１、第２コイル２２，２３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することができる。

【００１６】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間に非磁性板５１を固定軸１を介して固設してい
る。また、図７で示す構成は、他の形態を示し、前記輪
状ロータヨーク６は空隙６ａが形成されて複数に独立さ
れており、各輪状ロータヨーク６は前記各１対ステータ
５０に各々対応している。なお、この図６で示す多連型
（ここでは１対ステータ５０を２個としているが任意の
Ｎ個とすることができる）のハイブリッド型ステップモ
ータの動作は図５の動作と同一であるため、ここでは省
略する。

【００１７】また、図８で示す構成は従来使用されてい
た図１０で示すインナーロータ構成のハイブリッド型ス
テップモータを本発明の構成のように適用してインナー
ロータのハイブリッド型ステップモータを構成した場合
の例を示すもので、ここでも、多連型を説明する前に単
一型の説明を行う。すなわち、非磁性材からなるステー
タケース１０４の内面に輪状マグネット板３０を介して
１対の第１、第２輪状ステータヨーク１０６，１０６Ａ
が軸方向に互いに一体状に配設されており、各ステータ
ヨーク１０６，１０６Ａは互いに異なる極性となるよう
に構成されている。前記各ステータヨーク１０６，１０
６Ａの各コイル受溝２０ａ，２１ａにはボビン状の第
１、第２コイル２２，２３が設けられており、磁性材か
らなる回転軸１００上には、前記各ステータヨーク１０
６，１０６Ａに対応するロータヨーク１０９が設けら
れ、このロータヨーク１０９の外周には複数のロータ歯
１０９ａが形成されている。従って、図８の構成は図１
と逆のインナーロータ型で構成されているもので、その
ステップ駆動状態は前述の図３から図５で示す動作と同
じ原理でステップ回転が行われるためここでは省略す
る。なお、前述の各コイル２２，２３は周知のバイポー
ラ巻の場合を前提として述べたが、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，１０ａ，１
０７，１０９ａのピッチずれについては、相対的なもの
であり、何れ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。

【００１８】従って、前述のインナーロータ型の単一型
のハイブリッド型ステップモータを多連型とする場合に
は、図９に示すようになり、各ステータヨーク１０６と
１０６Ａとで前記１対ステータ５０を２個（２個に限ら
ずＮ個でも可）用い、各１対ステータ５０間に空隙２０
０を設けて各１対ステータ５０及びロータヨーク１０９
を分離し１対ステータ５０の数に対応してロータヨーク
１０９を構成している。なお、この図９で示す多連型の
ハイブリッド型ステップモータの動作は図５の動作と同
一であるので、ここでは省略する。なお、ロータヨーク
１０９は分離させずに連続して構成することもできる。
また、前記空隙２００の代わりに非磁性板（図示せず）
を用いることもできる。

【００１９】

【発明の効果】本発明による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で示す構成の
場合、ステータヨークの外周にボビン巻きによってコイ
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、
図９の構成においても、ボビン状に形成したコイルをス
テータヨークの内側から挿入することができ、従来より
も組立コストを大幅に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、大きな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】本発明によるハイブリッド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のハイブリッド型ステップモータを多連と
した構成を示す断面図である。

【図７】図６の一部の他例を示す断面図である。

【図８】図１の他例のインナーロータ型を示す断面図で
ある。

【図９】図８のハイブリッド型ステップモータを多連と
した構成を示す断面図である。

【図１０】従来の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１固定軸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マグネット板９，１０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３０輪状マグネット板５０１対ステータ５１非磁性板１００回転軸１０４ケーシング１０６，１０６Ａ輪状ステータヨーク１０７，１０７ａステータ歯１０９ロータヨーク１０９ａロータ歯

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)にマグネット板(8)を介
して軸方向に並設された第１、第２ステータヨーク(9,1
0)からなる１対ステータ(50)と、前記各ステータヨーク
(9,10)の外周に形成された複数のステータ歯(9a,10a)
と、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】ケーシング(104)の両端に設けられた１
対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在に
設けられた回転軸(100)と、前記ケーシング(104)の内面
の軸方向に輪状マグネット板(30)を介して並設された第
１、第２輪状ステータヨーク(106,106A)からなる１対ス
テータ(50)と、前記各輪状ステータヨーク(106,106A)の
内面に形成された複数のステータ歯(107,107a)と、前記
各ステータヨーク(106,106A)の軸方向における中央位置
でかつ内周位置に形成された第１、第２コイル受溝(20
a,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、前記回転軸(100)に設けられ
前記各ステータヨーク(106,106A)に対応して位置し、前
記回転軸(100)に設けられたロータヨーク(109)と、前記
ロータヨーク(109)の外周に設けられた複数のロータ歯
(109a)とを備え前記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６】前記各１対ステータ(50)間には、前記ケ
ーシング(104)に設けられた非磁性板が設けられている
ことを特徴とする請求項５記載のハイブリッド型ステッ
プモータ。
【請求項７】前記ロータヨーク(109)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５又は６記載のハイブリッド型ステッ
プモータ。
【請求項８】前記ロータヨーク(109)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５又は６記載のハイブリッド型
ステップモータ。