JPS6277049A - ハイブリツド形ステツピングモ−タ - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はハイプリ、ド形ステッピングモータに係り、ス
テータコアの構成に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕従来のこの種ハ
イブリッド゛形ステッピングモータは、第９図に示すよ
うに歯状部１を先端に形成した′４：ｉ数のポール部２
を有する積層鉄心からなるステータコア３と、このステ
ータコア３の各ポール部２間に回転可能に嵌合され外周
に前記ステータコア３のポール部２の歯状部３に対向し
た歯状部４を有しマグネ、ト５を挟着したロータコア６
とからなる構造が採られていた０この従来のｍ造では、
トルクが決定されるロータコア６に対向したステータコ
ア３０ポール部２の歯状部ｌの歯先の面積に比してポー
ル部２の面積が広く、無駄な部分が多く、トルク当りの
重量比が必要以上に大きくなり、また前記ステータコア
３０ポール部２に巻回したステータコイル７はステータ
コア３の軸方向の外面から突出し、モータの軸方向が長
くなる欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、トルク当り＠
夕で、最軽量にできかつ信頼性の高い宇宙空間用ハイブ
リッド形ステ、ピングモータを提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明に係るノ）イブリット１形ステツピングモータは
、一体成型の磁性体からなり回状部を失地に有する複数
のポール部を内蔵に災収したステータコアと、このステ
ータコアのボーＡ７部に巻回されたステータコイルと、
前記ステータコアの両端に設けられたフレーム間に回転
可能に軸支され前記ステータコアのポール部に形成した
歯状部て対向した歯状部を外周に有するロータコアとを
具備しｓ　ｎｊＩ記ステータコアのポール部にはこのス
テータコアの両端から軸方向に切欠き凹部を形成し、こ
の切欠き凹部を含んでポール部に前記ステータコイルを
巻回したことを特徴としてなり、ステータコアの重量の
低減をはかり、ステータコアのポール部の回状部の面積
に対してポール部の面積をできるだけ小さくしてトルク
当りの重量比を低減したものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一笑施例の構成を図面第１図乃至第６図につい
て説明する。

１０けステータコアで、透磁率の高いステンレス、鉄ま
たは焼結体などにて一体に略円筒状に成型された磁性体
で構成されている。このステータコア１０の内周知は、
第３図および第４図に示すように例えば８個のポール部
１１が等間隔に突設され、この各ポール部１１の先端に
は例えば、第３図に示すように６個の歯部１２を有する
歯状部１３が形成されている。

そして前記各ポール部１１には第４図に示すよう罠、ス
テータコア１０の軸方向の上下両端から切欠き凹部１４
，１５が形成され、この切欠き凹部１４．１５は、ポー
ル部１１の内端側から外側に向って深くなるように傾斜
状に堀込むとともにこの切欠き凹部１４，１５の最深部
１６から外側はステータコア１０の外周と略干行状に堀
込んだ略■字状に形成され、磁束の乱れの原因となるエ
ツジ部が形成されないようになっている。

またこのステータコア１００ポール部１１の最少断面積
部の断面積Ｄｐはポール部１１の歯状部１３の各歯部１
２の面積の１／２すなわち歯部１２の＠Ｄｒと一ポール
部１１の歯数ｎとステータコア１０の高さＬｓとの積の
１／２と略等しい面積となっている。

次に前記ステータコア１０の外周の上下緑部には嵌合段
部１８．１９が切欠き形成され、この段部１８．１９に
はねじ穴１７がステータコア１０の軸方向と直交する力
面に形成されているＯ さらにこのステータコア１０の下部の外周縁部には複数
箇所例えば３箇所または全周にかしめ用の固定片２０が
一体に突設されている。

次て２１はステータコイルで、第７図に示すように前記
ステータコア１０の各ポール部１１にそれぞれ巻回され
るＯこのステータコイル２１はポール部１１の切欠き凹
部１４．１５を含む位置に巻回され、このステータコ・
ｒル２１の上下部はステータコア１０の上下面よシ突出
されないようになっている。

次に２２は°ロータで、第５図に示すように偏平円盤状
に成型したマグネット２３と、このマグネット２３を挾
んだ一対のステンレス、鉄または焼結体など一体成型の
磁性体のロータコア２４．２５とにて構成されているＯ
このロータコア２４．２５の外周面には前記ステータコ
ア１０のポール部１１の歯状部１３に対向して歯状部２
６が形成されている。゛またこの一対のロータコア２４
．２５のマグネット２３側と反対側面の上下面には切欠
き凹部２７．２８が形成されている０そしてこの切欠き
凹部２７．２８は外周側からロータ２２の中心に向って
傾斜状に深く堀込んで最深部からロータ２２の中心に形
成した軸穴３０と略平行状に堀込まれて略Ｖ字伏罠なっ
ている。

また前記ロータ２２の上下方向に貫通した軸穴３０にモ
ータシャフト３１が挿入固定されてい乙。このモータシ
ャフト３１は上端側の出力軸部３２と、この出力軸部３
２に連続され前記ロータ２２に突当てかつ外周にポール
ベアリング４０を嵌着する径大の突当て部３３と、さら
にこの突当て部３３に連続した挿入固定部３４とが形成
されている０ また前記モータシャツ）３１の下端側にはポールベアリ
ング４１を外周に嵌着する非磁性体からなるスリーブ３
５が嵌合されるようになっている０ また３６は配線基盤で、第７図に示すように各ステータ
コイル２１ｉＣ接続したリード線３７が半田接続されて
いる。そしてこの配線基盤３６は環状に形成され、前記
ステータコアｌＯの下面に当接されて前記固定片２０に
てかしめ固定される０ 次に３８．３９は上部および下部クレームで、内面には
、前記モータシャフト３１の突当て部３３とスリーブ３
５に嵌着されるポールベアリング４０．４１をそれぞれ
嵌合するベアリング保持部４２．４３が形成されている
。またこの両フレーム３８．３９の外周部には前記ステ
ータコア１０の嵌合段部１８．１９の外側に嵌合される
嵌合突縁４４，４５が環状に突設され、さらにこの両フ
レーム３８．３９の中心部ては前記モータシャフト３１
を挿通する軸通穴４６゜４７が開口されている０また下
部フレーム３９には前記配線基盤３６に接続したリード
線３７を引出すリード線導出穴４８が開口され、このリ
ード線導出穴４８は配線基盤３６に接続したリード線３
７を第６図に示すように円周方向に１５°乃至４５°の
範囲角度θ例えば２２．５変種度引回して外力に導出で
きる位置に形成されている。

また前記フレーム３８．３９の嵌合突縁４４゜４５に前
記ステータコア１０の嵌合段部１８゜１９に形成したね
じ穴１７に対応する取付は穴（図示せず）が形成され、
この取付は穴にフレーム３８．３９の外側から固着部材
、例えばねじ５０を挿通してステータコア１０のねじ穴
１７に螺合締付けする。

次にこの実施例の作用を説明する０ ロータ２２を取付けたモータシャフト３１の下端にスリ
ーブ３５を嵌合固定し、このロータ２２をステータコア
１０の各ポール部１１間に嵌合する０このステータコア
１０に巻回したステータコイル２１は、ポール部１１に
形成した切欠き凹部１４．１５を含んで巻回しているた
め、ステータコア１０の上下面にはステータコイル２１
が突出されず、軸方向の長さを短かくでき、ステータコ
ア１０の下面は平面状のためステータコア１０の下面に
配線基盤３６を直接当接できるので、配線基盤３６を固
定するための部品を心安とせず、この配線基盤３６をス
テータコア１０の固定片２０にてステータコア１０の下
面に直接かしめ固定でき、部品点数を低減できるため組
立性が向上される。次にステータコア１０の上下面から
それぞれフレーム３８．３９を当接してステータコア１
０の嵌合段部１８．１９に両フレーム３８，３９の嵌合
突縁４４．４５を嵌合する。この状態でモータノヤフト
３１の突当て部３３とスリーブ３５とにポールベアリン
グ４０．４１が嵌着され、このポールベアリング４０．
４１はフレーム３８゜３９０ベアリング保持部４２．４
３に嵌着されており、またこの時リード線３７を下部フ
レーム３９内に引回してフレーム３９のリード線導出穴
４８から外方に引出すことによシリード線３７に引張り
力が作用してもその力が半田接続部て直接掛らずリード
線接続の信頼性を向上できる。そして上部と下部の両フ
レーム３８゜３９の取付は穴から挿入した固着部材、例
えば取付けねじ５０をステータコアｌＯのねじ穴１７に
螺合して両フレーム３８．３９をステータコア１０に固
着する。この取付けねじ５０は両フレーム３８．３９の
外周に軸方向と直交する方向から締付けるためにステー
タコア１０の軸方向から締付ける構造に比し取付けねじ
５０を螺合するスペースを必要とせず、取付けねじ５０
による磁路の妨げが生じないとともに、ステータコア１
０の嵌合段部１８，１９は磁路として作用しない箇所て
形成したので磁気が漏洩することもなく、また磁路を妨
げないようにステータコア１０に取付けねじ５１の螺合
部を形成するためにステータコア１０を大きくする必要
もないので、トルク当υのステータコア１０の体積を小
さくでき、小形でかつ軽量にモータを組立てることがで
きる。

またステータコア１０の各ポール部１１に形成した切欠
き凹部１４．１５はポール部１１０内端側から外側に向
って深くなるように傾斜状に堀込むとともにこの切欠き
凹部１４．１５の最深部１６から外側はステータコア１
０の外周と略平行伏に堀込んだので、磁束の流れが乱れ
ることなく円滑に流れ、しかもポール部にはエツジ部が
ないため磁気漏洩もなく、％に切欠き凹部１４．１５の
最深部はステータコア１０の外周側に形成したので、磁
束の流れがより円滑となる。

またステータコアｌＯのポール部１１の最少’Ｍ　Ｔ、
ｉｉｉ噴部の断面積Ｄｐは、歯状部１３の面積の１／２
すなわち歯部１２の幅Ｄｒと−ポール部ＩＩの歯数ｎと
ステータコアの高さＬｓの工／２との積と略等しい面積
としたので、ステータコア１０の寄与しない余分の部分
を除去できる。

これは、ロータ２２における磁気損失を零とするときに
は、−個のポール部１１についてみると、有効磁場面ｆ
＊は、ロータコア２６の厚みＬｒ　すなわちステータコ
ア１ｏの高さＬｓの略１／２と、ロータ２２の歯状部２
６の歯部５２の幅すなわちこの歯部５２に対向するステ
ータコア１０のポール部１１の歯部１２の幅Ｄｒと、ス
テータコア１０の一ポール部１１の歯数ｎの積となり、
ロータ２２の歯部５２の磁束を全て流すには、ポール部
１１の最少断面積部の断面＆Ｄｐと、ポール部１１の各
歯部１２の幅Ｄｒと一ポール部１１の歯数ｎとの積によ
って決まる面積との関係は、 Ｄｐ≧Ｌｓ／２Ｘ　Ｄｒ　Ｘ　ｎ となる必要があシ、ポール部１１の最少断面積部を通過
した磁束はステータコア１０の外周を通り他のポール部
１１に流れるが、−相励磁形ではポール部１１を通過し
た磁束は２分の１づつに分れてステータコア１０の外周
に流れるのでステータコア１０の外周部の厚みＤｓと高
さＬｓとの関係は ＤｓＸＬｓ≧Ｄｐ÷２ となる必要があり、また二相励磁形ではポール部１１を
通過した磁束がそのまま進むのでステータコア１０の外
周部の厚みＤｓは ＤｓＸＬｓ≧Ｄｐ とする必要がある。

またステータコア１００ポール部１１の歯部１２とロー
タ２２の歯部５２との関係をみると、ポール部１１の歯
部１２に入った磁束はポール部１１罠移行する際に最低
各１つ１つの歯部１２は、ロータ２２の法部５２の面積
と同面積の磁路とする必要があり、また陶部１２．５２
の１ｆｆＪ積を大きくすることによりモータのトルクを
大きくできる。

またステータコア１０の嵌合段部１８．１９に両フレー
ム３８．３９の嵌合突縁４４．４５を嵌合したため、モ
ータ全体の高さを低くでき、しかもステータコア１０の
嵌合段部１８．１９は磁路として有効でない部分に形成
しかつモータの径と同一の大きさまでステータコアの径
を大きくてな、小形で高トルク化が可能となる。

さらにフレーム３８．３９の嵌合突縁４４゜４５をステ
ータコア１０の嵌合段部１８．１９に嵌合してステータ
コア１０の半径方向から固着部材のねじ５０を締付ける
ので、磁路を妨げることがなく、またねじ締付は用のた
めに体積を増す必要もないものである。

なお固層部材のねじ５０の締付は部分はポール部１１間
のステータコア１０にステータコイル２１が巻回されて
いない部分が好ましい。

また配線基盤３６はステータコア１０の下面に直接固定
片２０にて固着でき、モータの高さを低くして小形に組
立てることができ、組立部品が少なく組立て性も向上さ
れろ。

ざらにリード線３７は配線基盤３６に接続してから配線
基盤３６の穴５３から下側に引き出してこの配線基盤３
６に下面に活って引き回してからフレーム３９の外力に
導出するので、リード線３７に対する引張り力がリード
線３７と配線基盤３６との接続部に掛ることがなく、リ
ード線３７の接続部の断線、剥離などが起きることがな
く、リード線３７の接続安定性を向上できる。このリー
ド線３７の引回し角度は配線基ｌ１ｉＥ３６の中心から
１５″乃至４５°の範囲が良いが４５″以上にするとリ
ード線３７０重量を増すのみとなる。

またロータ２２のロータコア２４，２５にもマグネット
２３側と反対面の上下面に切欠き凹部２７，２８を形成
したため、磁界の最とも強い中心部は強磁界部として保
持でき、磁束の乱れもなく、磁気損失が少なく、ステー
タとロータ２２とのバランスが良く、マだロータ２２の
車量を軽減できる。

ざらに０−夕３ア２４，２５の歯部５２と対向シている
ステータコア１０の歯部１２の面積はステータコア１０
のポール部１１の最少断面積部の断面積と略等しくする
ことによシステータコア１０およびロータ２２に無駄が
なくなるとともに磁気損失も少々くなる。

またロータコア２４．２５の切欠き凹部２７゜２８はモ
ータシャフト３１を軸支するポールベアリング４０．４
１に対向させることができるので、第１０図に示す従来
のモータのように、欠相のようなポールベアリング８に
磁気が漏れることがなく、またスリーブ３５を非磁性体
にて成型することと相まって第８図に欠相のようにポー
ルベアリング４０．４１に対する磁束の漏洩を減少でき
、さらにポールベアリング４０゜４１を保持するベアリ
ング保持部４２．４３を形成した両フレーム３８．３９
を非磁性体にて成型することてより、モータ表面への漏
洩磁束が少なくなり、磁気損失を減少でき、トルクが低
下することがない。

またモータシャフト３１は突当て部３３を形成している
ため、ロータ２２をモータシャフト３１に取付けてスリ
ーブ３５を組込んでロータコア２４．２５を研磨すれば
ロータ２２の芯出しが確実にでき、ロータ２２の８度を
向上できる○ なお前記実施例ではステータコア１０の凹部１４．１５
の切欠きはポール部１１の先端側から外側に向って深く
なるように傾斜状にするとともに最深部１６から外側は
ステータコア１０の外周と略平行状にし、またロータ２
２の凹部２７．２８は外周側からロータの中心に向って
傾斜状に切込んで最深部から軸穴３０と略平行状にした
が、この形状に限られるものでない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ステータコアのポール部にはこのステ
ータコアの両端から軸方向に切欠き凹部を形成し、この
切欠き凹部を含んでポール部にステータコイルを巻回し
たので、高トルクを維持して＠量で、小形のモータが得
られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一芙施例を示すハイブリッド形ステッ
ピングモータの縦断面図、第２図は同一ヒ平面図、第３
図は同上ステータコイルの平面図、第４図は同上■−■
部の断面図１第５図は同上ロータの一部を切り欠いた側
面図、第６し］は同上配線基盤の底面図、第７図は同上
ステータコイルの配線図、第８図は同上ロータの断面図
、第９図は従来のモータの一部を切り欠いた正面図、第
１０図は同上ロータ部の断面図である。 １０　・ステータコア、１１・・ポール部、１３・・歯
状部、１４．１５・・切欠き凹部、１８゜１９・・嵌合
段部、２０・・・固定片、２１・・・ステータコイル、
２２・・・Ｏ−１，２４，２５・・・ロータコア、２６
・・歯状部、３６・・配線基盤、３７・・・リード線、
３８．３９・・フレーム、５０・・固着部材の取付けね
じ。 第１図 第２図 第５図 第６図 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一体成型の磁性体からなり歯状部を先端に有する
   複数のポール部を内周に突設したステータコアと、この
   ステータコアのポール部に巻回されたステータコイルと
   、前記ステータコアの両端に設けられたフレーム間に回
   転可能に軸支され前記ステータコアのポール部に形成し
   た歯状部に対向した歯状部を外周に有するロータコアと
   を具備し、前記ステータコアのポール部にはこのステー
   タコアの両端から軸方向に切欠き凹部を形成し、この切
   欠き凹部を含んでポール部にステータコイルを巻回した
   ことを特徴とするハイブリッド形ステッピングモータ。
2. （２）ステータコアのポール部に形成した切欠き凹部は
   ポールの先端側からこのステータコアの外周側に向って
   傾斜状に深く切欠いたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のハイブリッド形ステッピングモータ。
3. （３）ステータコイルの外周縁部にモータフレームの嵌
   合段部を切欠き形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載のハイブリット形ステッピ
   ングモータ。
4. （４）ステータコアの嵌合段部に嵌合したフレームをこ
   のステータコアの軸方向と直交するフレームの外周方向
   から固着部により締付けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載のハイブリッド形ステッピングモータ
   。
5. （５）ステータコアにステータコイルを接続した配線基
   盤を取付ける固定片を一体に突設したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のハイブリット形ステッピ
   ングモータ。
6. （６）ステータコイルに接続した配線基盤から引出した
   リード線を円周方向に引回してフレームから導出したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第５項記載
   のハイブリッド形ステッピングモータ。