JPH1014204A - ステッピングモータ及びそのヨークの製造方法 - Google Patents

ステッピングモータ及びそのヨークの製造方法

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JPH1014204A
JPH1014204A JP16132096A JP16132096A JPH1014204A JP H1014204 A JPH1014204 A JP H1014204A JP 16132096 A JP16132096 A JP 16132096A JP 16132096 A JP16132096 A JP 16132096A JP H1014204 A JPH1014204 A JP H1014204A
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yoke
yokes
nickel
magnet rotor
stepping motor
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Koichi Sato
浩一 佐藤
Hiroyasu Numaya
宏康 沼屋
Koichi Jinushi
浩一 地主
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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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
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    • HELECTRICITY
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  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステップ角度精度を高め得るステッピングモ
ータを提供する。 【解決手段】 周面に多数の磁極を有するマグネットロ
ータ3を設け、このマグネットロータ3の周面に対向す
る複数の極歯部15,16,25,26を有する2対の
ヨーク11,12,21,22を積層配置し、互いに対
をなす各ヨーク11,12,21,22間に第1,第2
のコイル5,6を設けてステッピングモータを構成し、
かかる構成において、ヨーク11,12,21,22を
鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型のステ
ッピングモータに関し、特にこの種ステッピングモータ
に適用されるヨークの改良及びその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より各種機器のアクチュエータ部品
として永久磁石型のステッピングモータが広く用いられ
ており、近年では単なるアクチュエータに留まらず、計
器等計測装置のムーブメントとしても利用されるように
なってきた。
【0003】永久磁石型のステッピングモータは、周知
のように、永久磁石からなるマグネットロータに対向す
る極歯部が形成されたヨークをコイルへの信号(電流)
供給により磁化させてマグネットロータをステップ駆動
させるものであり、ヨークを構成する磁性材としては、
一般にSPC(冷間圧延鋼板)やSEC(亜鉛メッキ鋼
板)等が使用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SPC
やSECからなるヨークを使用したステッピングモータ
は、ヨーク自体に残る残留磁気がマグネットロータのス
テップ動作に悪影響を与えるため、ステップ角度精度が
悪く、特にこれを高いステップ角度精度が要求される計
器等計測装置のムーブメントとして用いる場合には、満
足のいく性能を得られないという問題があった。また、
このような残留磁気影響を考慮しヨーク材として硅素鋼
や純鉄を使用することが考えられるが、硅素鋼や純鉄を
使用してヨークを構成する場合、プレス加工後に焼鈍処
理を行い、さらに錆対策としてニッケル(Ni)メッキ
や亜鉛メッキを施す必要があり、メッキ処理の際に変形
が生じやすく、モータ性能が劣化するという問題があっ
た。
【0005】本発明はこの点に鑑みてなされたもので、
その目的はステップ角度精度を高め得るステッピングモ
ータを提供せんとするものであり、またメッキ処理によ
る変形なくして耐酸化性を付与し得るステッピングモー
タ用ヨークの製造方法を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、周面に多数の磁極を有するマグネットロータ
と、このマグネットロータの周面に対向する複数の極歯
部を有する磁性材からなるヨークと、このヨークを磁化
させることにより前記マグネットロータに回転力を与え
るコイルとを備え、前記ヨークが鉄ニッケル(Fe−N
i)系合金からなるものであり、特に前記鉄ニッケル系
合金がニッケル(Ni)を略30〜50重量%含むもの
である。
【0007】また本発明はヨークを形成する際、鉄ニッ
ケル(Fe−Ni)系合金からなる金属板をヨーク形状
にプレス加工した後に磁性焼鈍を行うことを特徴とする
ものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を実施例の符号
を参照して説明すると、周面に多数の磁極を有するマグ
ネットロータ3を設け、このマグネットロータ3の周面
に対向する複数の極歯部15,16,25,26を有す
る2対のヨーク11,12,21,22を積層配置し、
互いに対をなす各ヨーク11,12,21,22間に第
1,第2のコイル5,6を設けてステッピングモータを
構成し、かかる構成において、ヨーク11,12,2
1,22を鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金とすること
により、ヨーク11,12,21,22(極歯部15,
16,25,26)の保磁力(Hc)を小さくすること
ができ、これによりヨーク11,12,21,22(極
歯部15,16,25,26)に残る残留磁力が及ぼす
マグネットロータ3のステップ角度のばらつきが小さく
なり、ステップ角度精度が高まる。
【0009】また鉄ニッケル系合金よりなるヨーク1
1,12,21,22のニッケル(Ni)含有量を略3
0〜50重量%に設定することにより、低コストであり
ながら特にステップ角度精度の高いステッピングモータ
となすことができる。
【0010】また本発明は、ヨーク11,12,21,
22を形成する際、ヨーク材として鉄ニッケル(Fe−
Ni)系合金からなる合金板を用い、この合金板をヨー
ク形状にプレス加工(第1工程)した後に磁性焼鈍(第
2工程)を行い、且つその後にメッキ処理を行わないこ
とにより、メッキ処理による変形がなく、また磁性焼鈍
により酸化(錆)の発生を抑えることができる。
【0011】
【実施例】添付図面は何れも本発明の実施例を示すもの
で、以下、これらに基づいて本発明の実施例を説明す
る。
【0012】図1は、本実施例によるステッピングモー
タの外観斜視図、図2はその分解断面図、図3は図1の
断面図であり、図1〜図3において、ステッピングモー
タは、上側に位置する第1のステータセット1と、これ
と略同様の構造を有してその下側に位置する第2のステ
ータセット2と、これら各ステータセット1,2内に配
置されるマグネットロータ3と、このマグネットロータ
3を軸支する1対の軸受プレート4とからなる。
【0013】第1のステータセット1は、第1のコイル
5を巻装した合成樹脂製の第1の環状ボビン10と、磁
性材からなる第1,第2のヨーク11,12とからな
り、第1の環状ボビン10は、両端が開口する円筒状の
巻線部13と、この巻線部13の開口側両端で周方向に
突出するフランジ状の一対の巻線ガイド部14とを有し
ている。
【0014】第1,第2のヨーク11,12は、ともに
環状を呈し、第1のヨーク11がカップ状に、第2のヨ
ーク12が平板状にそれぞれ形成され、これらは第1の
環状ボビン10を挟んで互いに同心的位置関係に配置さ
れる。また各ヨーク11,12には、第1の環状ボビン
10の巻線部13内周に延長し互いに一定ピッチで櫛歯
状に組み合わされる複数の極歯部15,16が形成され
ている。
【0015】第2のステータセット2は、第2のコイル
6を巻装した合成樹脂製の第2の環状ボビン20と、磁
性材からなる第3,第4のヨーク21,22とからな
り、第2の環状ボビン20は、第1の環状ボビン10と
同様、両端が開口する円筒状の巻線部23と、この巻線
部23の開口側両端で周方向に突出するフランジ状の一
対の巻線ガイド部24とを有し、第3,第4の環状ヨー
ク21,22も第1,第2のヨーク11,12同様、と
もに環状を呈し、第3のヨーク21が平板状に、第4の
ヨーク22がカップ状にそれぞれ形成されてなり、これ
らは第2の環状ボビン20を挟んで互いに同心的位置関
係に配置され、また各ヨーク21,22には、第2の環
状ボビン20の巻線部23内周に延設され互いに一定の
ピッチで櫛歯状に組み合わされる複数の極歯部25,2
6が形成されている。
【0016】そして、これら各ステータセット1,2
は、同心状に積層配置され、その内部に上下方向(マグ
ネットロータ3の軸方向)に連通し、且つこれと同方向
に開放する中空部Sを形成し、この中空部Sにマグネッ
トロータ3が内装される。
【0017】マグネットロータ3は、周面に複数の磁極
がN,S交互に一定ピッチで着磁された永久磁石31
と、この永久磁石31の中心に固着された回転軸32を
備えており、図3で示した組み付け状態において永久磁
石31の磁極が第1〜第4のヨーク11,12,21,
22の極歯部15,16,25,26と所定間隔を隔て
て対向する。
【0018】また軸受プレート4は、第1のステータセ
ット1側に固定される上軸受プレート41と、第2のス
テータセット2側に固定される下軸受けプレート42と
からなり、各ステータセット1,2内に内装されたマグ
ネットロータ3を回転軸32を通じて軸受保持すべく、
含油軸受部材からなる軸受部43,44が装着されてい
る。
【0019】しかして、図示しない駆動回路を通じて第
1のコイル5もしくは第2のコイル6に信号(電流)が
供給されると、第1もしくは第2のコイル5,6が励磁
され、これにより互いに対をなす第1,第2のヨーク1
1,12の極歯部15,16もしくは第3,第4のヨー
ク21,22の極歯部25,26が磁化し、極歯部1
5,16もしくは極歯部25,26と、これと対向する
マグネットロータ3(永久磁石31)の磁極との磁気作
用により、マグネットロータ3に回転力が付与されるも
ので、各コイル5,6に供給する信号を制御することに
より、マグネットロータ3の正逆方向への連続的なステ
ップ駆動が可能となり、この際、各コイル5,6に供給
する信号を例えば車両の走行速度に応じて制御するよう
にすれば、速度計のムーブメントとして使用することが
できる。
【0020】つぎに、各ヨーク11,12,21,22
について詳しく説明すると、これらは何れも図4に示す
ように、鉄ニッケル(Fe−Ni)合金板をヨーク1
1,12,21,22形状にプレス加工した(第一工
程)後、これを還元雰囲気中もしくは真空雰囲気中で磁
性焼鈍することにより磁気特性並びに耐酸化(防錆)性
を向上させてなり、磁性焼鈍後の防錆用のメッキ処理を
不要としている。
【0021】各ヨーク11,12,21,22を構成す
る鉄ニッケル(Fe−Ni)合金は、その保磁力(Hc
)がSPCに比較してかなり(略10分の1以下)小
さく、このように保磁力(Hc )が小さい鉄ニッケル
(Fe−Ni)合金からなるヨーク11,12,21,
22を用いた場合、ヨーク11,12,21,22(極
歯15,16,25,26)に残る残留磁気を小さくす
ることができ、従って残留磁気がマグネットロータ3に
及ぼすステップ角度の狂い(ばらつき)影響も小さくな
り、ステップ角度精度を高めることができる。
【0022】また、鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金の
ニッケル(Ni)含有率は、略30〜50重量%に設定
することが望ましく、その理由は、例えば電子工学ハン
ドブック(1951)418頁に記載され、図5に示すよう
に、鉄ニッケル(Fe−Ni)合金の一般特性としてニ
ッケル(Ni)含有率が略30%に満たないと、保磁力
(Hc )が比較的大きく、常温で非磁性となる性質を有
し、またニッケル(Ni)含有率が略50%以上だと、
保磁力(Hc )も小さく、ニッケル(Ni)含有率略7
5%〜略85%で磁気特性も向上する(図示しない)
が、材料コストが高くなるためである。
【0023】以上のように本実施例によれば、周面に多
数の磁極を有するマグネットロータ3を設け、このマグ
ネットロータ3の周面に対向する複数の極歯部15,1
6,25,26を有する2対のヨーク11,12,2
1,22を積層配置し、互いに対をなす各ヨーク11,
12,21,22間に第1,第2のコイル5,6を設け
てステッピングモータを構成し、かかる構成において、
ヨーク11,12,21,22を鉄ニッケル(Fe−N
i)系合金とすることにより、ヨーク11,12,2
1,22(極歯部15,16,25,26)の保磁力
(Hc )を小さくすることができ、これによりヨーク1
1,12,21,22(極歯部15,16,25,2
6)に残る残留磁力がマグネットロータ3に及ぼすステ
ップ角度のばらつき影響を小さくして、ステップ角度精
度を高めることができる。
【0024】また本実施例では、各ヨーク11,12,
21,22を構成する鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金
のニッケル(Ni)含有率を略30〜50重量%に設定
したことにより、保磁力の(Hc )の小さい鉄ニッケル
(Fe−Ni)系合金からなるヨーク11,12,2
1,22の中にあって、特に保磁力(Hc )が小さく、
且つ材料コストの安いヨーク11,12,21,22と
なすことができ、これにより低コストでありながら特に
ステップ角度精度の高いステッピングモータを実現でき
る。
【0025】また本実施例では、各ヨーク11,12,
21,22を形成する際、ヨーク11,12,21,2
2材として鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金からなる合
金板を用い、この合金板をヨーク11,12,21,2
2形状にプレス加工した(第1工程)後に磁性焼鈍を行
う(第2工程)ことにより、酸化(錆)の発生を抑える
ことができるため、メッキ処理を行う必要がなく、メッ
キ処理の際に生ずる極歯部15,16,25,26を含
むヨーク11,12,21,22の変形がなく、精度の
高いモータとなり、またメッキ処理を省くことができる
ぶん、製造コストを下げることができる。
【0026】なお本実施例では、各ヨーク11,12,
21,22のうち、第1,第4のヨーク11,22をカ
ップ状に、第2,第3のヨーク12,21を平板状に形
成して、第1,第2のヨーク11,12と、第3,第4
のヨーク21,22とを各々組み合わせる場合を示した
が、各ヨーク11,12,21,22のすべてを平板状
とし、これら平板状の各ヨーク11,12,21,22
を磁気回路の一部を構成すべく別途磁性材にて形成され
たケース内に収納してもよく、この際、ケースを構成す
る磁性材を各ヨーク11,12,21,22と同様な鉄
ニッケル(Fe−Ni)系合金にて形成することもでき
る。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は、周面に多
数の磁極を有するマグネットロータと、このマグネット
ロータの周面に対向する複数の極歯部を有するヨーク
と、このヨークを磁化させることにより前記マグネット
ロータに回転力を与えるコイルとを備え、前記ヨークが
鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金からなることにより、
ヨーク(極歯部)の残留磁気を小さくしてステップ角度
精度の高いステッピングモータを提供することができ
る。
【0028】また本発明は、前記鉄ニッケル系合金がニ
ッケル(Ni)を略30〜50重量%含むことにより、
低コストでありながら特にステップ角度精度の高いステ
ッピングモータとなすことができる。
【0029】また本発明は、鉄ニッケル(Fe−Ni)
系合金からなる合金板をヨーク形状にプレス加工した後
に磁性焼鈍を行うことにより、メッキ処理による変形な
くして耐酸化性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るステッピングモータの外
観斜視図である。
【図2】図1に示したステッピングモータの分解断面図
である。
【図3】図1の断面図である。
【図4】ヨークの製造方法を示すブロック図である。
【図5】鉄ニッケル(Fe−Ni)合金の一般特性を示
す図である。
【符号の説明】
1 第1のステータ 2 第2のステータ 3 マグネットロータ 4 軸受けプレート 5 第1のコイル 6 第2のコイル 10 第1の環状ボビン 11 第1のヨーク 12 第2のヨーク 15,16 25,26 極歯部 20 第2の環状ボビン 21 第3のヨーク 22 第4のヨーク S 中空部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周面に多数の磁極を有するマグネットロ
    ータと、このマグネットロータの周面に対向する複数の
    極歯部を有するヨークと、このヨークを磁化させること
    により前記マグネットロータに回転力を与えるコイルと
    を備え、前記ヨークが鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金
    からなることを特徴とするステッピングモータ。
  2. 【請求項2】 前記鉄ニッケル系合金はニッケル(N
    i)を略30〜50重量%含むことを特徴とする請求項
    1記載のステッピングモータ。
  3. 【請求項3】 鉄ニッケル(Fe−Ni)系合金からな
    る合金板をヨーク形状にプレス加工した後に磁性焼鈍を
    行うことを特徴とするステッピングモータのヨークの製
    造方法。
JP16132096A 1996-06-21 1996-06-21 ステッピングモータ及びそのヨークの製造方法 Pending JPH1014204A (ja)

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EP97922115A EP0848483A4 (en) 1996-06-21 1997-05-20 METHOD FOR PRODUCING A CUT MOTOR AND ITS JOCH

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EP0848483A1 (en) 1998-06-17
WO1997049164A1 (fr) 1997-12-24
EP0848483A4 (en) 1999-09-15

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