JPS58157364A

JPS58157364A - ステツプモ−タ

Info

Publication number: JPS58157364A
Application number: JP3898182A
Authority: JP
Inventors: Yoshikiyo Futagawa; 二川　良清
Original assignee: Seiko Epson Corp; Suwa Seikosha KK; Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp; Suwa Seikosha KK; Epson Corp
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1983-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子機器の薄形化と小形化に貢献するステップ
モータの構造に関する。

電子機器例えば、ビデオ機器、磁気記憶ディスク装置等
の記録画面の増大、記憶容量の増大等の要求と同時に小
形化・薄形化の要求が高まっている。一方、必要な情報
量の処理範囲内で操作性の関係ない部分では、電子機器
の小形化・薄形化はいくらやってもやり過ぎることはな
い。

本発明になるステップモータは、この電子機器の小形化
・薄形化の一助にならんとするものである。

本発明の目的は、電子機器の主要構成要素であるステッ
プモータと国体を一体化して、部品低減によるコスト低
減と電子機器の小形化・薄形化を図かるステップモータ
の提供にある。本発明の他の目゛的”は、ステップモー
タの変位角を最小にして磁気記憶ディスク媒体（以下媒
体と呼称する）のトラック密度を向上せしめて、電子機
器の情報処理容曾の拡大を図かるステップモータの提供
にある。以下、図面に従って本発明になるステップモー
タを説明する。

第１図は、本発明になるステップモータの断面ディスク
装置と呼称する）の断面図を合せて示めす。１はディス
ク装置の国体で、１αが側面四方、１ｂが上蓋、１Ｃが
裏蓋、１Ｊが国体内部の地板をそれぞれ表わす。２は媒
体である。３は媒体２を所定の回転速度で回転させるモ
ータである。

媒体２とモータ６との結合は軸５ａと図示しないが着脱
自在の部材で係合しである。４はモータ３に必要なコイ
ル等の端子を表わす。５はプリント基板でディスク装置
の電子回路部品を搭載するものである。

９は本発明になるステップモータを表わす。

１０はロータ軸、１１は非磁性体でなるロータでアル。

ロータ１１はロータ軸方向に着磁しである永久磁石１２
、この永久磁石１２を内面に多数の歯を有する継鉄１３
と１４を有する。１５は継鉄１３と１４に対抗する多数
の歯を有するステータの継鉄でコイル１８を設けである
。１７は継鉄１５を地板１ｄの突出せしめた部分１ｃＬ
１に固定するネジである。１６ａと１６ｂはロータ軸１
ｏを軸止する軸受である。１９はコイル１８の端子を表
わし、プリント基板５と結合する。５ａはプリント基板
５の伸長部で、外部との信号の授受をする２５は軸１０
と固着しであるバンド輪である。

２８は磁気ヘッド２９を媒体２の記録トラックにアクセ
スするキャリヤである。２６はバンドで、又越しで１回
バンド輪２５を巻付てあり、１点でバンド輪２Ｓと固着
しである。２７Ｇと２７６はバンド２６の両端でキャリ
ヤ２８と固着していることを示す。この様な構成でステ
ップモータの回転変位をキャリヤ２Ｂの直進前後運動に
変換する以上が本発明になるステップモータのディスク
装置に応用した概略である。以上から明らかな様に、当
然必要な地板１ｃＬを共有していること、ロータ保護カ
ーバの除去していることで必要出力トルクを得るのに、
小形でかつ薄形で良いのである次に第２図以下を含めて
本発明になるステップモータを更に説明を加える。第２
図は第１図のステップモータ９の上面の断面図で、同じ
番号は同じ意味を有するものとする。継鉄１３と１４は
永久磁石１２を挾んで図示の如く多数の歯を有して、互
に１８０度位相を違えである。ステータの継鉄１５は、
１５α、１５ｂ、１５０．及び１５己の４組の磁極を配
しである。これ等の磁極は、継鉄１３、又は１４とほぼ
同じ角度で対抗する複数個の歯を有する。磁極”　ｃＬ
＊　’　５　ｂｅ　１５　Ｃｔ及び１５ｄの歯は互に継
鉄１６、又は１４の歯に対して位相を違えである。

ここで、コイル１８α、１８ｂ、１８Ｃ，及び１８ｃＬ
に順次電流を切換えて流すと、このサイクル毎にロータ
１１は歯から歯の１歯間隔回動する。この時の永久磁石
１２の磁束の流れの例を第１図で説明する。継鉄１３の
歯と面＠１最大で対抗している磁極１５の歯を通る磁束
Ａは継鉄１３と１４の歯の位相を違えているから、継鉄
１４のαの所で継鉄１５の歯と最大面積で対抗すること
になる。６点を通過する磁束は継鉄１４の円周上を通っ
て図で左側のオス印に遣えるループを描く。同じく磁束
１３は継鉄１４のｂ点に到って右側のオス印に還えるル
ープを描く。コイル１８の鉄芯である継鉄１５は両方向
の磁束が発生することになる。これは丁度、ロータが複
数対のＮＳ極に着磁されていることと等価である。着磁
対数は継鉄１３、又は１４の歯の数と同数である。

これは、継鉄１３と１４の歯の位相を１８０度違えてい
るので、継鉄１５によってレラクタンスの変化が発生し
て磁束の流れをスイッチングすることによる。これが所
謂ハイブリッド型のステップモータである。ハイブリッ
ド型の特徴は、歯数を増大しても永久磁石には変わらな
い故、磁束密度が変化しないことにあ゛る。永久磁石そ
のものを多数の磁極対に着磁することは、着磁磁界が磁
極対を増大すればする程、現実には小さくなるので磁束
密度が落ちるのである。

ここで、ハイブリッド型の出力トルクの関係式を誘導す
る。永久磁石１２の全磁束をφ、継鉄１３１又１４の歯
数をＰ、ステータの１つの磁極の歯数をｑ、コイルの巻
数Ｎ、コイルに流す電流を工とすれば、ステータの磁極
を通過する磁束φは、　　φ＝　ｘ　Ｑ　＃　／　Ｐで
ある。Ｘは漏洩を考慮した係数である。尚、本発明にな
るステップモータは小形化・薄形化を図かる為に、コイ
ル１８の高さと継鉄１５のロータ１１の継鉄１３と１４
の対抗部分の高さをほぼ同じにしである。これは、永久
磁石１２の磁束捕捉率を高めること、継鉄１５が飽和し
ない限りコイル体積を増加せしめて、有効アンペアタン
の増大によって出力トルク対モータ体積の効率化を図か
る為である。尚又、本発明になる、ステップモータを４
相方式で説明しであるが本発明は駆動相数を限定するも
のではない。

機械電気誘起電圧係数Ｋｅは、ロータが一周するにＰサ
イクル磁束が変化するので、Ｋｅ＝φＮｐ＝（ｘＱφ／　Ｐ　）　Ｎ　Ｐ　＝　Ｋ　
ＱΦＮとなる。この誘起電圧に抗して電流を流せばトル
クが発生する。トルク発生は偶力であることと、次元を
配慮して出力トルク７Ｔｑを算出すると、Ｔ　ｑ　＝　
２　Ｘ　（Ｋ　Ｑ　＃　Ｎ　）　Ｘ工／２π＝　（ＫＱ
φＮ工）／π ＝＝に、Ｑ）Ｎ工　　ただし、Ｋｏ＝に／ｘとなる。

出力トルクは、歯数Ｑが多い程大きくなることがわかる
。ただし、ステータの歯とロータ歯の対抗ギャップは充
分小さく、レラクタンスの変化率は変わらないとする。

実際は、工作精度とコストの点から歯数Ｐは８０〜４０
０程度である。一般には、ハイブリッド型のステップモ
ータは本発明になるステップモータの例の如きロータが
アウタロータでなくインナロータである。慣性を小さく
して、応答を早くするためである。ところが、本発明で
アウタロータで図示したのは、先述の歯数戸ψ、又はＱ
を同じ間隔では多く取れることによる。歯数が多い程出
力トルクが大になること故、より微小変位で揺らぎの少
くない正確なアクセスが得られる。この様姿も含めて第
３図で説明する。

第３図は横軸に回転角度、縦軸がトルクを表わすステッ
プモータの出力トルク曲線である。ＩＰ。

２Ｐ、３Ｆ、４Ｆはコイル１８Ｇ、１８ｂ、１８ｃ、１
８ｄを順次励起している区間を表わす。

ＴｑＲは摩擦等の負荷トルクを表わす。α点は始動時の
トルク、やがてロータの継鉄の歯とステータの継鉄の歯
が最大面積で対抗した点では磁束の変化は零となるので
、出力トルクは零となる。この時次のコイルを励起すれ
ば又α点より回動する０コイルの励起を変える毎に回転
角りてステップモータは回動する。ところが、実際は負
荷トルクＴｑＲがある為にｂ点とＣ点間の誤差Ｗを持っ
て回動する。この誤差Ｗはステップモータの出力トルク
が大きい程小さくなる。これが歯数Ｐを多くする理由で
ある。２Ｐの所で１Ｐを励起するとステップモータの回
動方向が逆になるので負の出力トルクが発生するのを示
すのが点線ｄである。

ステップモータが始動と停止を繰返して回動するが、出
力トルクが慣性エネルギーに変換されることから振動し
ながら停止する。実質的な応答時間は長くなる。これを
防止するのも本発明になるステップモータの特徴である
。一般に％−１（Ｄ継鉄は電気的に絶縁しアこ積層板で
構成して渦損失による出力トルク低下を防止しである。

本発明ではこの渦損失を利用するのである。継鉄の積層
を止めて、一体の電気抵抗が小さい磁性体で継鉄を構成
する。渦損失はモータの回転速度によって増大する。従
って、出力トルクは低減する。低減すると回転速度は落
ちて、出力トルクは元に戻ろうとする。この様な回転で
は、慣性エネルギーは小さくなるので、オーバランしな
くなり、振動が小さくなり、かえって応答時間が早くな
るのである。

次に媒体２のトラックをアクセスする例を第４図で説明
する。４０は媒体２の回転中心である。

４３は媒体２の外縁、ユ１ｉ１・・自・・・・・１」は
トラック番号を示す。４１はトラック間隔、４２はデー
タを記憶している巾である。４４と４５は、ヘッド２９
がトラック番号１をアクセスしていることの検出手段で
、例えば発光部と受光部を示す。

紙面でキャリヤ２８が左から右へ移動したとき、初めて
キャリヤ２８の端部が光を遮断したところが、互トラッ
クであるように調節しておく。これを基準にバンド輪２
５をステップ的に回動させれる。４６は外部へ旦トラッ
クがアクセスされていることを知らせる信号、又は端子
を表わす。

ヘッド２９を１トラック分移動させるに、歯数Ｐを多く
しであるから本発明ではステップモータ９を多くの駆動
相切換で回動させる。この様にするとアクセス誤差Ｗを
相対的に小さく出来るがら、正確にトラックをアクセス
可能となる。

ところで、トラック間隔を１００μ気程度までにすると
、発光部４４と受光部４５による光学手段では旦、ニド
ラックの区別が光量変化の減少で不明確になる。これを
解決するのも本発明の特徴である。

キャリヤ２８の微少変位を検出するのではなく、ステッ
プモータ９のロータの外縁で検出するのである。若し、
媒体２のトラック数が第４図の様に７０トラツクとすれ
ば、ステップモータ９の有効回動角２８０度とすれば、
１トラツクアクセスするに４度回動すれば良い。ステッ
プモータ９の外径は５０諺近傍であるので、１００μ倶
のステップはステップモータ９の外周では数■のオーダ
になる。この値なら光学手段でも簡単に旦トラックが検
出可能となる。この手段が第１図と第２図に示す１トラ
ック程度の巾を有する遮蔽板３６、発光と受光部対から
なる検出手段３５である。遮蔽板３６を設けるとステッ
プモータ９の軌跡が大きくなるのでロータ１１の光学的
に反射率を変える手段を施して反射検出でも良い。

以上述べた如く、本発明になるステップモータは、これ
を応用する電子機器の臨休も構成要素となし、体積効率
の良い出力トルクと微少変位回動により、正確なディス
ク装置等のアクセスを可能ならしめて、電子機器の小形
化と薄形化に大きく貢献するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるステップモータの側面断面図とこ
のステップモータを磁気ディスク装置に応用した場合の
断面図と合せて示す。第２図は本発明になるステップモ
ータの上面断面図を示す。第５図は出力トルク関係曲線を示す。第４図は磁気ディ
スク装置の媒体のトラックをアクセスしている例を示す
。２・・・・・・媒　体６・・・・・・媒体２を回転させるモータ１１　・・・
ロータ１２・・・永久磁石１３．１４・・・・・・ロータの継鉄１５・・・・・・ステータの継鉄１８・・・・・・コイル２８・・・・・・キャリヤ２９・・・・・・磁気ヘッド３５・・・・・・始点検出手段以　　上株式会社諏訪精工舎

Claims

【特許請求の範囲】１、　ロータが軸と平行で一方向に着磁された永久磁石
、この永久磁石を挾持して複数の互に１８０度位相の異
なる歯を有する第１の継鉄と第２の縦鉄をそれぞれ囲む
非磁性体部材よりなり、ステータが前記第１の継鉄、又
は第２の継鉄の歯を基準に対抗して互に位相の違えた歯
を有してコイルの施巻された複数の磁極より構成される
ステップモータに於いて、このステップモータを配せる
電子機器の国体の主たる支持板を突出せしめてステップ
モータの構成要素となしたことを特徴とするステップモ
ータ。２、特許請求の範囲第１項記載のステップモータに於い
て、前記第１の継鉄と第２の継鉄、及び前記ステータの
磁極を形成する継鉄をそれぞれ渦電流が発生する磁性体
で構成することを特徴とするステップモータ。＆　特許請求の範囲第１項または第２項記載のステップ
モータに於いて、前記ロータの外縁部に前記電子機器の
始動点の始点検出手段を設けたことを特徴とするステッ
プモータ。４、　特許請求の範囲第１項、第２項あるいは第３項の
いずれかに記載のステップモータに於いて、前記第１の
継鉄と第２の継鉄の歯数が８０以上であることを特徴と
するステップモータ。ｉ　特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、あるいは
第４項のいずれかに記載のステップモータに於いて、出
力トルク対体積効率を向上せしめる為に、前記フィルを
前記ステータの磁極内近傍に収める如く施巻したことを
特徴とするステップモータ。