JPS6292759A - 小型ステツピングモ−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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフロッピディスクドライブなど外部記憶装置の
磁気ヘッドの位置ぎめのためのモータに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

永久磁石回転子型（以下ＰＭ型）のステッピングモータ
の開発及び普及が進んでいるが、Ｐ　Ｍステッピングモ
ータでは、構造上永久磁石の極数が多くできないため種
々の問題を含んでいる。それは高速化アクセス化とセッ
トリングタイムの縮小である。一般に外部記憶装置（例
えば磁気記憶装置）では、高速アクセス（例えばトラッ
ク−トラック間３　ｍ　ｓｅｃ、以下）とセントリング
タイム１５ｍ５ｅｃ、以下が要求される場合が多い。高
速アクセス化はモーフ設計の課題であるが、セットリン
グタイムの縮小は従来のＰＭ型ステッピングモータでは
解決できずにいるのが現状である。

従来のＰＭ型ステッピングモータは、極数が少ないため
、ステッピングモータの回転子の固有振動数が小さく（
〜１００）１ｚ程度）、ステップ応答後の静定時間が長
く継続する傾向がある。これは、回転子の機械振動を吸
収するメカニズムが期待する特性を満足しないからであ
る。即ち、機械振動→固定子励磁巻線に誘起する電圧→
固定子励磁巻線・電源間に流れる振動電流→固定子励磁
巻線を通して消散する熱エネルギーといったメカニズム
において、単位時間当りの回転子の振動数が小さく、短
時間での熱エネルギーの消散が行なわれないためである
。

セットリングタイムを低減するため、回転子と相対的に
回転する摩擦トルクの生ずる回転慣性体を設けることは
公知であるが、２０〜３０φ程度の小型ＰＭステッピン
グモータに前記回転慣性体を設けると小型化が達成でき
ず当初の目的を達成することができない欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、ＰＭステンビングモータにおいて、小型化を
図りつつセノ）　ＩＪソングイムを縮小するためになさ
れたもので、モータ構造に関するものである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は前述の目的を達成するためになされたものであ
り、同心円状の中空の内周面に交互に（し歯状に形成さ
れ、互いに９０°電気角で相異な′　る（し歯状の複数
の極歯のある軸方向に同軸上に形成された固定子と、空
隙を介して直径方向に複数極に着磁された永久磁石回転
子とで構成される永久磁石回転子型ステッピングモータ
において、前記回転子軸上でその回転子の端面のいずれ
かに円盤状の磁性材からなる回転子固定板を固定し、合
成樹脂からなる摺動薄板を介して、軸方向着磁の中空円
盤状永久磁石を固定した回転子軸に対して回転自在な回
転慣性体を、モータハウジング内に設けたことを特徴と
するものである。

〔実施例〕

以下では本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示すステッピングモータの主
要断面図を示す。

第２図は本発明の効果を示すステップ応答の振動波形を
示し、同図（Ａ）は従来のモータの例であり、同図（Ｂ
）は本発明の実施例を示す。

第１図において、１は回転子軸で必要に応じてその先端
部にネジ部１ａを設けることができる。

２は永久磁石であり直径方向に複数極に、例えば１０．
１２極に交互に異磁極に着磁されている。ｔ（本実施例
では１２極）磁石材料としては、希土類磁石、フェライ
ト磁石などが適用できる。６は永久磁石２の受け（以下
磁石受（１）で回転子軸１と永久磁石２とを同心円状に
固定するものでその材料は合成樹脂、アルミなどで構成
されるもので、円筒状のものである。永久磁石回転子は
回転軸１と永久磁石２と磁石受け６とから構成される。

４は磁性材料からなる円盤状の回転子固定板で回転子軸
１に磁石受は乙の端面６ａと平行に固定される。５は回
転慣性体であり、５ａは回転子軸１との回転摺動面であ
り、回転子軸１に対して回転自在であり、その外周部５
ｂに質量が集中することが望ましい。本実施例では凸部
が形成され、そこに後述のベアリングが設けられる。ま
た、回転子固定板４と対向する面には中空円盤状で軸方
向に着磁された永久磁石（以下チャック磁石）６が埋め
込まれ、前記面はほぼ同一平面に形成される。回転慣性
体５は望ましくは磁性材で構成される。７は摺動薄板で
、回転子固定板４と回転慣性体５との間に置かれ、望ま
しくは炭素センイ入りまたはカーボン入りの耐久性、摩
擦係数の安定した合成樹脂膜である。

８．９はモータハウジングで、回転子軸１を支持するベ
アリング１０．１１が設けられ、回転子軸１のスラスト
をきめる一座金１２とベアリングばね１６が設けられる
。

１４．１５は固定子であり、固定子励磁巻線１６．１７
をそれぞれ持っており、回転子との空隙１．８を介して
永久磁石回転子と対向する固定子内周面１４′、１５′
はそれぞれ折り曲げられた互いに対向するくし歯状複数
の磁極が形成され、本実施例ではそれぞれ１２個あり、
固定子１４．１５のくし歯状磁極は、固定子１４．１５
同志の中では互いに電気角で１８０°、固定子１４．１
５については電気角で９０°相異なるように形成される
。また、固定子１４．１５は接合面１９で溶接され、ハ
ウジング８．９によって支持固定される。

第２図は効果を説明するためのステップ応答の振動波形
図で、同図（Ａ）は従来モータの例、（Ｂ）は本発明の
実施例のモータの例である。

〔作用〕

第１図から判るように、回転慣性体５はチャック磁石乙
によって、スペーサ７を介して磁路２０が形成されてい
るので回転子固定板４に吸着されている。回転慣性体５
は回転子軸１に対して、機構的には回転自在であり、チ
ャック磁石の吸引力、スペーサ、回転体間の摩擦係数に
よってきまる摩擦トルクを越えれば作用的に回転自在で
ある。

今、ステップ応答を考えれば、固定子巻線に励磁が行な
われれば、永久磁石回転子は本実施例では１ステップ＝
１５°回転する。若し、本発明の構成の回転慣性体がな
ければ、第２図に示すようにステップ応答後のセットリ
ングタイム（静定時間）が長くかかり、ＰＭ型ステッピ
ングモータでは１００〜２００ｍ５ｅｃ、　、に及び、
目標とする１５ｍ５ｅｃ、には入らない。

本発明の実施例の場合、永久磁石回転子が固定子励磁巻
線に励磁が行なわれると、回転子に角加速度が加わり、
それが前述の回転慣性体の摩擦トルクを越えると、回転
慣性体５は滑り、前述の回転子が１ステツプ角に達して
振動状態に入ると、振動を妨げる方向に摩擦トルクが向
きを変えるので、永久磁石回転子と回転慣性体５との間
で内部損失が生じ、振動が急速に減少する。この効果的
な諸元の一つは、計算及び実験によって永久磁石回転子
と回転慣性体５との慣性比がほぼ１：３のとき生ずる。

摩擦トルクを最適に選ぶことによって、セクトリングタ
イムを１５ｍ５ｅｃ、にすることができる。

第１図から判るように、本発明の実施例では、モータハ
ウジング内に回転慣性体が設けられているので、全体が
小型化できる。これは、チャック磁石６が回転慣性体の
外周部に設けられ、回転子固定板４と係合するのでモー
タの直径が小さい割り合いには、大きな回転子固定板と
回転慣性との間で摩擦トルクを得ることができるので全
体を小さくできる。また、回転慣性体に段部５ｆがある
ので、その凹部にベアリングを設けることができるので
モータの長さを短かくできる。即ち、小型ＰＭステッピ
ングモータが実現できるのである。′永久磁石回転子と
回転慣性体の慣性比は、計算及び実験によって望ましく
は２以上であるが、小型化のために回転慣性体を大きく
できないとして、その比は１〜３でも効果はある。

次に、本発明の実施例では、永久磁石回転子と　１回転
慣性体とは相対的な運動であるので、回転子の振動エネ
ルギーは内部損失となり、不感帯誤差は生じず、ステッ
プ精度は損なわれない。

また、ステップ応答の開始では、回転慣性は回転子に対
して滑るのでステップ応答の速度は遅くなることはない
。

第２図に示すように、本発明の磁石チャック式回転慣性
体を設けたものは、同図（Ｂ）のようにセラ）　ＩＪソ
ングイムは急速に減少し、モータ単体の静定時間同図（
Ａ）の１／９にもなることを確認した。

実験結果では、同図（Ａ）で１８０ｍ５ｅｃ、で本発明
の実施例によらずに、回転子に外部から摩擦負荷を加え
る方式も考えられるが、この方式では不感帯誤差が増大
し、モータのステップ精度を悪化させてしまい、位置ぎ
め精度が得られない。

また、渦流損を利用することも考えられ、ＰＭモータで
は振動数が低いので効果的ではない。

：発明の効果〕 本発明によれば、ステップ応答速度及びモータのステッ
プ精度を損わずに、ステップセラ）　ＩＪソングイムを
低減できること、また、全体をモータハウ、ジング内に
収容できるので小型化が可能であること、モータに特別
な駆動回路を設ける必要がな（、ステップ応答直後に複
雑な作動を必要としないので信頼性、低コストなど実用
効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すステッピングモータの主
要断面図、第２図はステップ応答の振動波形図で、第２
図（Ａ）は従来例、第２図（Ｂ）ｈ）　−一　７ｔ　　
ｏｏ　　／ｒＳ　ｅｋｒ　　梧　ｈり１　も　二　、ト
１・・・・・・回転子軸、 ２・・・・・・永久磁石、 ６・・・・・・磁石受け、 ４・・・・・・回転子固定板、 ５・・・・・・回転慣性体、 ６・・・・・・円盤状中空永久磁石、 ７・・・・・・摺動薄板、 ８．９・・・・・・ハウジング、 １０．１１・・・・・・ベアリング、 １４．１５・・・・・・固定子、 １６．１７・・・・・・固定子励磁巻線、１８・・・・
・・空隙。 第１ｈ 手続ネ１１正書（自発） 昭和６０年１１月　１日 昭和６０年１０月１８Ｖ？出の特許願 ２、発明の名称 小型ステッピングモータ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 明　　細　　書 １、発明の名称 小型ステッピング１−タ ２、特許請求の範囲 〈１）所定の繰返し周期で間欠的に励磁される巻線を右
υる固定子と、該固定子の磁界内に回転可能に軸支され
複数極に着磁された永久磁石回転子ど、で構成される永
久磁石回転子型ステッピングモータにＪ３いて、前記永
久磁石回転子には略円盤状の回転子固定板が回転子と一
体回転するように固定され、該回転子固定板と隣接して
回転慣性体が永久磁石回転子に対して回転自在に設けら
れ、前記回転子固定板と回転慣性体とのいずれか一方が
少なくともその一部に永久磁石を有しまた他方には少な
くとも前記永久磁石の磁界に対応した位置に磁性材が設
けられ、前記回転子固定板と回転慣性体とは永久磁石回
転子の停止時に互いにｒ！！、ｍスリップして停止時の
振動を吸収づることを特徴とする小型ステッピングモー
タ。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は小型ステッピングモータ、特にフロッピディス
クドライブ等の外部記憶装置に設けられている磁気ヘッ
ドの位置決めあるいはその他の各種送り駆動装置に用い
られかつ良好な位置決め粘度を求められる小型ステッピ
ングモータの改良に関するものである。 ［従来の技術］ 所定の繰返し周期で間欠的に励磁される巻線を有しハウ
ジング等の基体内に固定された固定子と、この固定子の
磁界内に回転可能に軸支され複数極に着磁された永久磁
石を有する永久磁石回転子とで構成され、固定子に供給
されるパルス数によって回転子の回転量及び回転位置を
規制する永久磁石回転子型（以下ＰＭ型）ステッピング
モータが周知であり、各種の送り駆動装置として開発及
び普及が進んでいる。 通常の場合、このようなステッピングモータはその回転
子軸に被駆動体を直結しあるいは可撓ベルｌ−等を介し
て結合し所望の送り駆動が行われる。 また、このようなステッピングモータを用いた他の送り
駆動方式として、回転子に送りネジを一体に又は固定結
合し、この送りネジの回転を弾圧付勢されたネジファロ
ワにて直線運動に変換する機構が知られている。また、
更に他の方式として中空回転子内に直進送りネジを回転
不能でかつ１１１１ｈ方向に摺動自在に支持し、この直
進送りネジと前記回転子とをネジ結合することによって
回転子の回転時に直進送りネジが軸方向に直進移動する
方式％式％ 前）ホしたＰＭ型ステッピングモータには実際の使用状
態にＪ３いて各種の要求が課され、特に高速アクセスと
セットリングタイム（停止前の落付ぎ時間）の縮小が強
く要求されている。しかしながら、一般的に、このよう
なＰＭ型ステッピングモータでは、構造上永久磁石の極
数を多くできないために、前記要求を必ずしも満足する
ことができなかった。 前記求められる特性をフロッピディスクドライブの例で
具体的に示すと、高速アクセスに関しては、例えばトラ
ック−トラック間移動時間３ミリ秒以下、またセットリ
ングタイムは１５ミリ秒以下が要求される。そして、前
記第１の高速アクセス化の要求はモータ設ｈ１の主要な
課題であるが、一方において、高速化はモータ停止時の
振動を大きくすることから第２の要求であるセットリン
グタイムの縮小に対しては悪条件となり、従来のＰＭ型
ステッピングモータでは両者を同時には解決できずにい
るのが現状である。 ′１ｊなわち、従来ＰＭ型スデツビングモータは、＄４
数が少ないため、ステッピングモータの回転子の固有振
動数が小さく、通常１００　Ｈｚ程度以下であるためス
テップ応答後の静定時間が長く継続する傾向がある。こ
れは、回転子の機械振動を吸収するメカニズムが期待す
る特性を満足しないからである。 前述した従来における機械振動の吸収は、発生した閂械
振Ｕノによって固定子励磁巻線に電圧が誘起され、これ
が固定子励磁巻線と電源間に流れる振動電流となり、こ
の電流が固定子励磁巻線を通して熱エネルギとして消費
されるが、従来装置においては、中位時間当りの回転子
の撮動数が小さく、短時間での熱エネルギの消散が行わ
れなかった。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前述したごとく、従来においては、被駆動系の位置決め
を正しく行うためには、ステッピングモータの停止時に
おける振動を迅速に減少させ、例えば７０ツビデイスク
ドライブにおけるセットリングタイムを低減することが
要求されるが、従来装置においては、このような振動減
衰を効率的に行うことができないという問題があった。 従来において、前記振動減衰のため、回転子と相対的に
回転して摩擦トルクを生じさせ、この摩擦トルクによっ
て回転振動ｌネルギを吸収する錘り等を有する装置が提
案されているが、このような装置では、定常回転時にお
いても常に１！！擦負荷が発生してステッピングモータ
のエネルギ損失が増加する問題があった。特に、２０〜
３０ｍｍ程度の外径寸法を有する小型ＰＭ型ステッピン
グ七−夕においては、前記人重旧慣性体を設（）るスペ
ースが無く、実際上モータ停止時における振動減衰の効
果を得る実用的な装置が得られないという欠点があった
。 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、Ｐ
ＭＭステッピングモータにおいて、小型化を図りつつセ
ットリングタイム等を縮小するための回転子停止時にお
ける振動減衰を効果的に行うことのできるモータ構造を
提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、ＰＭ型ススデツ
ピングモータ永久磁石回転子に略円盤状の回転子固定板
を設け、一方この回転子固定板と隣接して回転慣性体を
設けたことを特徴とする。 前記回転子固定板は回転子、例えば回転子軸と一体に回
転し、一方回転慣性体は前記回転子固定板と緩く磁気結
合されている。 前記緩い磁気結合を１ｑるために、本発明においては、
前記回転子固定板と回転慣性体とのいずれか一方に永久
磁石を設け、他方に磁性材を設けている。従って、永久
磁石と磁性材との磁気結合によって、隣接配置された回
転子固定板と回転慣性体とは磁気的に吸引結合した状態
に置かれる。 前記永久磁石は固定板あるいは慣性体そのものとして構
成することもでき、また固定板あるいは慣性体の一部に
固着することら良い。 ［作用］ 本′発明は前述したごとく、永久磁石回転子に固定され
た回転子′固定板と回転慣性体とが緩く磁気結合してい
るために、永久磁石回転子の定常回転状態においては、
両者が磁気的に吸引結合して一体に回転し、モータに与
えられる真向を最小限に減少することができる。 そして、モータの停止時においては、回転子に固定され
た固定板は急速に停止しようとするのに対し、回転慣性
体はその回転を保とうとするために、前記緩い磁気結合
が解かれ、回転子固定板と回転慣性体との間には摩擦ス
リップが生じこの摩擦トルクが回転子の停止時における
振動を迅速に吸収してその静定時間を短縮することがで
きる。 ［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。 第１図は本発明の実施例を示すステッピングモータの主
要断面図を示し、本実施例は回転子に送りネジが固定さ
れた回転送りネジ型の駆動機構を示す。 第２図は本発明の効果を示すステップ応答の振動波形を
示し、同図（Ａ＞は従来のモータの例であり、同図（Ｂ
）は本発明の実施例を示ず。 第１図において、１は回転子軸であり、必要に応じて該
回転子軸１には直接被駆動系を固定しても良く、あるい
は被駆動系を駆動するためのベルトを掛は回しても良い
が、本実施例においては前達したごどく回転送りネジ型
の駆動機構を示し、このために回転子軸１の先端部には
ネジ部１ａが設（プられている。 ２は永久磁石であり、円周方向に沿って複数極に着磁さ
れ、例えば円周方向に１０極あるいは１２極に交互に異
なる磁極に着磁されている。永久磁石２の磁石材料とし
ては希土類磁石、フェライト磁石等が適用される。 前記永久磁石２と前記回転子軸１とを固定結合するため
に、永久磁石２は磁石交番）３に固定され、この磁石受
け３が前記回転子軸１に同心円状に固定ざＵている。こ
の磁石受け３は合成樹脂、アルミ等で形成され、図示の
ごとくほぼ円筒形状からなる。 以上のごとく本実施例によれば、前記回転軸１゜永久磁
石２及び磁石受け３が一体となって永久磁石回転子を構
成している。 らちろん、本発明に係るステッピングモータは各種形式
の永久磁石回転子を対象とし、例えば、第１図に示した
回転子軸１と磁石受け３とを互いに回転可能とし、かつ
回転子軸１を軸方向に摺動自在どするいわゆる直進ネジ
送り形式とすることも可能であり、この場合には、回転
子軸１のネジ部１ａを磁石受け３に設けられたネジフォ
ロワと係合し、回転子軸１を基体に対して回転不能でか
つ軸方向に摺動可能とすることにより回転子の回転時に
回転軸１が軸方向に非回転直進移動することができる。 本発明において特徴的なことは、前記永久磁石回転子に
回転子固定板と回転慣性体とを係合させて両者間を緩く
磁気係合したことである。 実施例において回転子固定板４はそれ自体磁性材料から
なり、略円盤形状を有し、前記磁石受け３の端面３ａに
平行に、すなわち回転子軸１の軸と直交して固定されて
いる。 本発明において、首記回転子固定板４は永久磁石２ある
いは回転子軸１に直接固定することも可能であるが、実
施例のごとく、磁石受け３の端面３ａを用いることによ
って、回転子固定板４が薄板からなる場合においても特
別な固定フランジを用いることなく、固定板４を回転子
軸１との直交度を保らながら容易に永久磁石回転子に固
定することが可能となる。 また、実施例における回転子固定板４はそれ自体磁性材
料からなるが、本発明において、固定板自体をプラスナ
ックその他から形成し、後述する回転慣性体の永久磁石
と対応する位置にのみ磁性材を配置することも可能であ
る。 一方、回転慣性体５は、前記回転子固定板４と隣接して
永久磁石回転子に回転自在に設けられている。実施例に
おいて、回転慣性体５は回転店動面５０にて回転子軸１
に対して回転自在となり、回転子固定板４との磁気結合
が解かれた時には回転慣性体５が回転子に対して回転自
在となることが理解される。 前記回転慣性体５は小型かつ比較的大きな慣性モーメン
トであることが好ましく、このために、実施例における
回転慣性体５はその全体がカップ形状を有し、その外周
部５ｂに質量が集中する構成からなり、限られたスペー
ス内で有効な慣性モーメントを得ることができる。また
前記カップ形状は、後述するごとく、質口が集中する外
周部５ｂを後述するベアリング１１の外方に配置するこ
とができ、ステッピングモータ全体の容積を増加するこ
となく、所望の振動減衰配置を得ることができる。 実施例において、回転慣性体５の前記回転子固定板４と
対向する面にはリング状の永久磁石（以下チャック磁石
という）６が固定され、実施例において、このチャック
磁石６は軸方向にＮＳ極に着磁され、一方向側面から他
方向側面に向って磁束が開じる。 図から明らかなごとく、本実施例によれば、回転慣性体
５の側面には前記チャック磁石６を受は入れるためのリ
ング状の溝が１Ｑｌｊられており、この結果、チャック
磁石６は回転慣性体５内に埋め込まれ、チャック磁石６
の表面と回転慣性体５の表面とはほぼ同一平面に形成さ
れている。前述したごとく、本実施例におけるチャック
磁石６はその軸り向にＮＳ極に着磁されているので、回
転慣性体５は少なくとらその一部が磁性体からなること
が好ましく、これによって、チャック磁石６の磁束を容
易に閉路させることができる。 ｂらろん、本発明にＪ３りる回転慣性体は図示のごとき
カップ形状に限らず、薄板形状その他任意の形状が採用
可能であり、また回転慣性体５自体を永久１６石で形成
することも可能である。 更に、本発明にＪ３いて、回転子固定板４ど回転慣性体
５との緩い磁気結合を得るため、実施例と反対に回転子
固定板側を永久磁石にそして回転慣性体５側を磁性材と
することも好適である。 本実施例においては、前記回転子固定板４と回転憤゛性
体５との摩擦スリップ時のｒ！ｉ擦トルクを安定化さ氾
るために、両名間には（習動薄板７が挿入されており、
この摺動薄板７は固定板４あるいは慣性体５のいずれか
に固定しても良く、また両者間に甲にフリーな状態に挿
入することも可能である。 実施例における活動薄板７は好ましくは炭素繊維入り又
はカーボン入りの耐久性に優れかつ摩擦係数の安定した
合成樹脂薄膜からなる。も）うろ／υ、本発明において
、活動薄板は必ずしも必要でなく、回転子固定板４と回
転慣性体５とを直接）２１！動スリツプさせてｂ良く、
また固定板４あるいは慣性体５のいずれか一方の側面全
部あるいは一部に合成樹脂膜をコーティングするこも好
適である。本実施例における永久磁石回転子側の構成は
以上のごとくであるが、以下に固定子側及びステッピン
グモータの基体構造について説明覆る。 本実施例の基体はモータハウジング８．９からなり、各
ハウジング８．９にはベアリング１０゜１１が設【ノら
れ、前述した回転子軸１が回転自在に基体に軸支されて
いる。また、回転子とベアリング１０との間には座金１
２が設けられ、また回転子とベアリング１１との間には
ベアリングバネ１３が設けられ、これによって回転子の
軸方向位置が正しく規制される。 前記ハウジング８，９に挟まれて固定子１７１゜１５が
固定されており、各固定子１４．１５はそれぞれ固定子
励磁巻線１６．１７を有する。周知のごとく、これら巻
線１６．１７には所定の繰返し周期で間欠的にパルス信
号が供給されている。 前記固定子１４．１５の内周面１４′、１５′には回転
子に対して空隙１８を介して磁極が形成され、これらの
磁極は実施例において、回転子軸１の軸方向に沿ってそ
れぞれ折曲げられた互いに対向する櫛歯状の複数の磁極
からなる。 本実施例において、前記磁極は１２個設けられ、固定子
１／ｌ、１５の櫛歯状磁極は固定子１４，１５同志の１
ｍでは互いに電気角で１８０度、固定子１／ｌ、１５に
ついては電気角で９０度相異なるように形成されている
。 従一つで、本実施例においては、両巻線１６，１７に交
互に励磁電流を供給することによって所望の位相角を得
ることができる。 実施例において、前記固定子１４．１５は接合面１９で
溶接され、ハウジング８，９によって支持固定されてい
る。 第２図は本発明の詳細な説明するためのステップ応答の
振動波形図、すなわち所定ステップ送り駆動して回転子
が停止する時の振動波形図であり、同図（Ａ＞は従来モ
ータの例、（Ｂ）は本発明の実施例のモータの例である
。 第１図から明らかなごとく、回転慣性体５はチャック磁
石６によってｒＩＪｅ薄板７を介して隘路を形成してい
るので、慣性体５は回転子固定板４に吸着されている。 そして、一方において、回転慣性体５は回転子軸１に対
して機械的には回転自在であり、チャック磁石６の吸引
力及びＦｊ　ＵＪ　’ＦｆＪ板７゜固定板４．慣性体５
間の摩擦係数によって決まる摩擦トルクを超えれば作用
的に回転自在となる。 今、ステップ応答を考えれば、固定子巻線１６あるいは
１７に！１ｉｌＪ磁電流が供給されると、永久磁石回転
子２は本実施例では１ステップ−１５度回転する。もし
、本発明の構成に係る回転慣性体５がなければ第２図に
示すようにステップ応答後のセットリングタイム（静定
時間）が長くかかり、ＰＭ型ステッピングモータでは１
００〜２００ミリ秒に達する良いセラｌ−リングタイム
を必要とし、例えばフロッピディスクドライブ等で要求
される１５ミリ秒を達成することは側底不可能となる。 一方、本発明の実施例の場合、固定子への励磁が行われ
ると、永久磁石回転子２に角加速度が加わり、その大き
さが前述した回転慣性体５の摩擦］ヘルクを超えると、
回転慣性体５と回転子固定板４との間には滑りが生じる
。そして、その滑りは回転慣性体５に加速エネルギを与
え、慣性体５は回転子固定板４に対して遅れをもって追
従あるいは一体に回転する。前述した回転子が１あるい
は所望ステップ角にｊ工して位置決めのために停止作用
を行うと、このとぎに振動状態が生じる。回転慣性体５
はこの振動時に回転子固定板４と摩擦スリップ作用を起
こし振動を妨げる方向にＩ？！　擦ｔ−ルクが作用する
ので、回転子固定板４と回転慣性体５どの間には内部に
１失が生じ振動を急速に減少することができる。 前述した撮動減衰作用は回転慣性体の慣性モーメン１−
によって最適値に設定することができ、計算及び実験に
よって永久磁石回転子と回転慣性体５どの慣性比がほぼ
１：３のときに良好な結果を（ｑることができ、一般的
にこの慣性比は１：２以上にて良好な効果を１じさせる
。従って、本発明に係る小型ステッピングモータを例え
ばフロッピディスクドライブのキレリッジ駆動に用いた
場合、摩擦トルクを最適に選ぶことによってヒツトリン
グタイムを１５ミリ秒以下に抑制することが可能となる
。 本実施例によれば、第１図から明らかなごとく、モータ
ハウジング内に回転慣性体が設けられているので装置全
体を小型化することができる。これは、チＶツク磁石６
が回転慣性体５の外周部に設けられ、回転子固定板４と
磁気結合する構成をとれば、モータの直径が小さい割合
には大きな回転子固定板と回転慣性体との間で摩擦トル
クを得ることができるので全体を小さくすることができ
る。 また、回転慣性体５を図示のごときカップ形状とすれば
、その凹部にベアリングを設けることができるので、モ
ータの小型化に有用である。 永久磁石回転子と回転慣性体の慣性比は計算及び実験に
よって望ましくは２以上であるが小型化のだめに回転慣
性体を大ぎくできないとしても、その比ｔま１〜３でも
効果を奏することができる。 本発明の実施例において重要なことは、振動減衰が永久
磁石回転子と回転慣性体との相対的な運動で行われ、こ
の結果、回転子の振動エネルギは内部１０失となり、不
感帯誤差が生じることなく、ステップ精度が損われない
ということにある。 第２図に示すように、本発明の磁石チＩｌツク弐回転慣
性体を設けたものは、同図（Ｂ）のようにセラ１〜リン
グタイムは急速に減少し、モータ重体の静定時間が同図
（Δ）の１／９にもなることがＭｆＨされた。実験結果
では、同図（Ａ）で１８０ミリ秒であったものが約１５
ミリ秒に低減することができた。 前述した実施例において回転ｌｆｌ竹休５体設【プられ
たヂャック磁石６はその軸方向にＮＳ極で着磁されてい
るが、半径ｌＪ向にＮＳ極に着磁することにより、チト
ツタ磁石６からの磁束はそれ自体回転子固定板４を通っ
てｒ′Ａ磁路を形成し、回転慣性体５を非磁性体で形成
することが可能となる。 本発明の実施例によらずに回転子に外部から摩擦負荷を
加えることも従来考えられていたが、この方式では不感
帯誤差が増大し、モータのステップ精度を悪化させてし
まい。位置決め精度が得られないという欠点があった。 また、従来において渦電流損を利用でることも考えられ
たが、本発明のごときＰＭ型モータでは＠動数が低いの
で良好な効果を（７ることかできない。 ［発明の効果］ 本発明によれば、ステップ応谷速度及びモータのステッ
プ精度を損わずに、ステップセットリングタイムを低減
できること、また、全体をモータハウジング内に収容で
きるので小型化が可能であること、モータに特別な駆動
回路を設ける必要がなく、スデップ応答直後に複雑な動
作を必要としないで信頼性、低コスト等の各種の効果が
顕著に得られる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例を示すスデツピングモ−夕の主
要断面図、 第２図はステップ応答の振動波形図で、第２図（Ａ）は
従来例、第２図（Ｂ）は本発明の実施例を示ず。 １　・・・　回転子軸 ２　・・・　永久磁石 ３　・・・　磁石受け ４　・・・　回転子固定板 ５　・・・　回転慣性体 ６　・・・　円板状中空永久磁石（ヂャック磁石）７　
・・・　活動薄板 ８．９　　・・・　ハウジング １”０．１１　　・・・　ベアリング １４．１５　　・・・　固定子 １６．１７　　・・・　固定子励磁巻線１８　・・・　
空隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）同心円状の中空の内周面に交互にくし歯状に形成
   され、互いに電気角で９０°相異なるくし歯状の複数の
   極歯のある軸方向に同軸上に形成された固定子と、空隙
   を介して直径方向に複数極に着磁された永久磁石回転子
   とで構成される永久磁石回転子型ステッピングモータに
   おいて、前記回転子軸上でその回転子の端面のいずれか
   に円盤状の磁性材からなる回転子固定板を固定し、合成
   樹脂からなる摺動薄板を介して、軸方向着磁の円盤状中
   空永久磁石を固定した回転子軸に対して回転自在な回転
   慣性体を、モータハウジング内に設けたことを特徴とす
   る小型ステッピングモータ。