JPS6277050A - 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〕 本発明はハイプリント形ステンピングモータに係り、ス
テータコアおよびロ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〕従来のこの種ノ
ヘイブリンド形ステッピングモータは、第９図て示すよ
うに歯状部１を先端に形成した複数のポール部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３０ポール部２の歯状部３に対向した歯状
部４を有しマグ不ント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。

この従来の構造では、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３のポール部２の歯状部１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
が多り、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３のポール部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、トルク当り最
少で、最＠竜にできかつ信頼性の筒い宇宙空間用ノーイ
ブリソ１形ステツ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・・イブリント形ステンピングモータは、
一体成型の磁性体からなシ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しマグ坏ットを挟着した
一対の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、前記両ロータコアの軸方向の外端側
に切欠き凹部を形成したことを特徴としてなり、ステー
タコアおよびロータコアの重量の低減をはかシ、ロータ
コアとステークコアのポール部の歯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シの１
量比を低減したものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例の構成を図面第１図乃至第６図てつい
て説明する。

１０はステークコアで、透ｇｉ率の局いステンレス、鉄
または焼結体などにて一体に略円筒状に成型きれた磁性
体で構成されている。このステータコア１０の内周には
、第３図および第４（！２１　Ｋ示すように例えば８個
のポール部１１が等間隔て突設され、この谷ポール部１
１の先端には例えば、第３図に示すように６個の歯部１
２を泡する歯状部１３が形成されている。

そして前記各ポール部１１には第４図に示すように、ス
テータコア１０の軸力向の上１両端からソノ欠き凹部１
４，１５が形成され、この切欠き凸部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９ノ欠き四部１４．１５の最
深部１６から外側はステータコア１０の外周と略平行状
に丸込んだ略Ｖ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。

まだこのステータコア１０のポール部１１の最少断面積
部の断面積Ｄｐはポール部１１の烏伏部１３の各歯部１
２の面積の１／２すなわち歯部１２の幅Ｄｒと−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ｉｌｃ前記ステータコア１０の外周の上下縁部には嵌
合段部１８．１９が切欠き形成でれ、この段部１８，１
９にはねじ穴１７がステータコア１０の軸力向と直交す
る方向に形成されている０ さらＫこのステークコア１０の下部の外周縁部には複融
箇所例えば３箇所または全周知かしめ用の固定片２０が
一体に突設されている。

次に２１はステータコイルで、第７図に示すように…１
記スナータコア１０の各ポール部１１にそれぞれ巻回さ
れる０このステータコイル２１はポール部１１の切欠き
凹部１４，１５を営む位置に巻回され、このステータコ
イル２１の上下部はステータコア１０の上下面より突出
されないようになっている。

次に２２はロータで、第５図て示すよって偏平円盤状に
成型したマグネット２３と、このマグネット２３を侠ん
だ一対のステンレス、鉄または；廃績体など一体成型の
磁性体のロータコア２４．２５とにて構成されている。

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。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字状になって
いる。

また前記ロータ２２の上下刃向に貫通した軸穴３０にモ
ータシャフト３１が挿入固定されている。このモータシ
ャフト３１は上端側の出力帽部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江連続した神式固定部３４とが形成
されている。

また前記モータシャフト３１の下端側には前記ポールベ
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３５が嵌合されるようになっている。

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２１に接続したリード線３７が中日接続されてい
る。そしてこの配線基盤３６は環状罠形成され、前記ス
テータコア１０の下面ＶＣＣ接接れて前記固定片２０に
てかしめ固定される０ 次に３８．３９は上部および下部フレームで、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
。まだこの両フレーム３８．３９の外周部には前記ステ
ータコア１０の嵌合段部］、８．１９の外側に嵌合され
る軟合突碌４４，４５が環状に突設され、さらにこの両
フレーム３８．３９の中心部には前記モータシャフト３
１を挿通ずる軸通穴４６゜４７が開口されている。また
下部７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
３７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度程度引回して外方に導出
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Ｎ部材
、例えばねじ５０を挿通してステータコア１０のねシ穴
１７に螺合締付けする。

次（（この実施例の作用を説明する。

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ｉＣ嵌合する。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１
１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ｌＯの上下面にはステータコイル
２１が突出されず、軸力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ｌＯの下
面に配線基盤３６を直接当接できるので、配線基盤３６
を周定するための部品を必要とせず、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０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１０の嵌合段部１８．１９に両７レーム３８，３９の
嵌合突縁４４，４５を嵌合する。この状態でモータシャ
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４
０．４１はフレーム３８゜３９のベアリング保持部４２
．４３に嵌着されておシ、またこの時リード騙３７を下
部フレーム３９内に引回してフレーム３９のリードｍｌ
出入４８から外力に引出すことによりリード線３７に引
張り力が作用してもその力が半田接続部に直接掛らずリ
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１０のねじ穴１
７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３８．３
９の外周に軸方向と直交する方向から締付けるためてス
テータコア１０の軸力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す、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１０の嵌合段部１８．１９は磁路として作用しない箇
所に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を大さくする
必要もないので、トルク当りのステータコア１００体積
を小さくでき、小形でかつ＠鼠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１１の内端側から外側に向
って深くなるように；頃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の外周と略平行状に堀込んだので、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、特に切欠き凹部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Ｊ：＃）円滑となる。

またステータコア１００ポール部１１の最少断面積部の
断面積Ｄｐは、庸状部１３０面積の１／２すなわち歯部
１２の幅Ｄｒと一ポール部１１の歯数ｎとステータコア
の高さＬｓとのｖ２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、有効磁場面積
はロータコア２６の厚みＬｒすなわちステータコア１０
の筒さＬｓの略１／２と、ロータ２２の歯状部２６の歯
部５２の幅すなわちこの回部５２に効□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ｙｌｌｌｌ数種となり、
ロータ２２の歯部５２の磁束を全て流すＫは、ポール部
１１の最少断１１￥ｊ積部の断面積ｆ）ｐ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／２ＸＤｒＸｎ となる必要があり、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ｌＯ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の外崗部の厚みＤｓと筒
さＬｓとの関係は、 ＤｓＸＬｓ≧Ｄｐ÷２ となる必要があシ、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ば。

ＤｓＸＬｓ≧Ｄｐ とする必要がある。

またステータコア１０のポール部１１の歯部１２とロー
タ２２の回部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に移行する際に最低
各１つ１つの回部１２は、ロータ２２の歯部５２の面積
と１司面積の磁路とする必要があり、また山部１２．５
２の面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０ またステータコア１ｏ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
しかつモータの径七同−の太きさまでステータコアの径
を犬さくでき、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１８．１９Ｖ′Ｃ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。

なお固着部材のねじ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
れる。

さらにリード線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に下面に涜って引き回してからフレーム３９の外方に
導出するので、リード線３７に対する引張り力がリード
ン腺３７と配置線基盤３６との接続部に掛ることがなり
、リード線３７の接続部の断線、剥離力どが起きること
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盤３６の中心から１
５°乃至４５°の範囲が良いが４５°以上にするとリー
ド線３７のｉ量を増すのみとなる。

またａ−夕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少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、またロータ２２の重
量を軽減できる。

さらにロータコア２４．２５の歯部５２と対向している
ステ−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
ことにより、ステータコア１０およびロータ２２に無駄
がなくなるととも知磁気損失も少なくなる。

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に対向させることかできるので、第１Ｏ図に示す従来
のモータのように、失権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図に失権のようにポー
ル６アリング４０．４１に対する磁束の漏洩を減少でき
、さら知ポールベアリング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によシ、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３１Ｖｃ取付けてス
リーブ３５を粗込んでａ−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の相変
を向上できるＯ なお前記実施例では、ステータコア１ｏの凹部１４．１
５の切欠きはポール部１１の先端側から外側に向って深
くなるように醜斜伏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
２２の凹部２７，２８は外周側からロータの中心・に向
って頑斜伏に切込んで最深部から軸穴３０と略平行状に
しだが、この形状に限られるものでないＯ Ｃ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
、０−タコアの軸方向の外端側に切欠き凹部を形成した
ので、ステータコアおよびロータコアの磁界の弱い部分
のみを切欠〈ため、漏洩磁束が少なく、磁気損失がない
ので高トルクを維持して、ステータコアおよびロータコ
アを軽量にでき、全体に軽量で、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図は本発明の一実施例を示すハイプリント形ステツ
ピングモータの縦断面図、第２図は同上平面図、第３図
は同上ステータコイルの平面図、第４図は同上ｆＶ−Ｉ
Ｖ部の断面図、第５図は同上ロータの一部を切ｐ欠いた
側面図、第６図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、１２・
・歯部、１３・・・歯状部、１４．１５・・・切欠き凹
部、１８．１９・・・嵌合段部、２０・・・固定片、２
１・・・ステータコイル、２２・・・ロータ、２４゜２
５・・・ロータコア、２６・・・歯状部、２７．２８・
・・切欠き凹部、３１・・・モータシャフト、３３・・
・突当て部、３５・・・スリーブ、３６・・・配線基盤
、３７・・・リード線、３８．３９・・・フレーム、４
０．４１・・・ベアリング、５０・・・固着部材の取付
ねじ、５２・・・歯部

Claims (2)

【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
   、前記スナ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しマグネットを挾
   着した一対の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、前記両ロータコアの軸方向の
   外端側に切欠き凹部を形成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）ロータコアの歯状部の歯面に対向するステータコ
   アの歯状部の歯面の断面積とステータコアのポール部の
   最少断面積部の断面積と略等しく形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のハイブリッド形ステ
   ッピングモータ。（３）マグネットを挾着した一対のロ
   ータコアを貫通するモータシャフトにベアリングを嵌合
   する突当て部を形成するとともにこのモータシャフトに
   非磁性体からなりベアリング嵌合するスリーブを嵌着し
   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
   に記載のハイブリツド形ステツピングモータ。