JPS63110951A - ステツプモ−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】 〔技術分野〕 本発明はステップモータの構造に関し、特に、小型で高
トルクを得るのに通したステップモータの構造に関する
。

〔従来技術〕

ステップモータは、複数個の励磁相（励磁コイル）を有
するステータの磁極とロータの磁極とを対峠させ、各励
磁相にニ定の順序でパルスを入力することによりロータ
を一定角度づつ順次回転させるよう構成されている。

したがって、ロータの基準位置からの回転角度は入力パ
ルス信号の数に比例するものであり、この人力パルス信
号によってステップモータの回転位置が制御される。

第３図は従来のステップモータの構造を示す。

第３図において、枠体ｌの中心部には出力軸２を有する
ロータ３が回転自在に軸支され、また、この枠体１には
前記ロータ３のまわりに所定隙間で配置された２組のス
テータ４Ａ、４Ｂが取付けられ、該ステータにはコイル
ボビンを介して励磁コイル５Ａ、５Ｂが装着されている
。

前記ロータ３は例えば円周面に着磁された永久磁石で形
成することができる。

図示のステータはロータ３の軸方向に並べて配置された
２組のステータ４Ａ、４Ｂで構成され、ステータ４Ａは
互いに噛み合うくし歯状の磁極を有するステータ上部６
Ａ、およびステータ下部７Ａから成り、ステータ４Ｂは
互いに噛み合うくし歯状で磁極を有するステータ上部６
Ｂ、およびステータ下部７Ｂから成っている。

これらステータ上部６Ａ、６Ｂおよびステータ下部７Ａ
、７Ｂは軟磁性体で形成されている。

前記各ステータ４Ａ、４Ｂのステータ上部６Ａ、６Ｂお
よびステータ下部？Ａ、７Ｂの前記くし歯状の磁極は前
記ロータ３の周面に所定の配列で形成された磁極に所定
の隙間をもって対向している。

また、軸方向に並べられた前記２組のステータ４Ａ、４
Ｂの磁極は、互いに磁極ピッチの４分の１だけ位相をず
らせて配置されている。

各ステータ４Ａ、４Ｂの励磁コイル５Ａ、５Ｂはロータ
３および該ステータ４Ａ、４Ｂの磁極の外周（半径方向
外側）に配置されている。

しかし、第３図に示すような従来のステップモータでは
、モータ３の外周部にコイル５Ａ、５Ｂが配置されるの
で、コイルの１ターン当りの抵抗が大きくなって巻線効
率が低く、モータの効率向上の障害になるという問題が
あった。

すなわち、モータの起磁力Ｕは、コイルの巻数ＮＳ駆動
電圧■、コイル抵抗Ｒとの間に、Ｕ＝Ｎ　−Ｖ／Ｒ の関係があるので、抵抗Ｒが小さいほど起磁力Ｕが大き
くなり、モータ効率の向上に有利になる。

また、ロータ３およびコイル５Ａ、５Ｂ（７）配Ｚがロ
ータ軸（出力軸）２の軸心を中心とする半径方向に重な
っているので、外径が小さなモータを設計する場合、ロ
ータ３の径を所望の値にするとコイル５Ａ、５Ｂのスペ
ースが不充分になり、逆にコイルのスペースを充分にと
るとロータ３の径が必要な大きさだけとれなくなり、い
ずれにしてもモータの効率が低下してしまうという問題
があった。

〔目的〕

本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決でき
、出力トルクあるいは効率を維持しながら外径を減少さ
せて小型化が可能なステップモータを提供することであ
る。

〔目的達成のための手段〕

本発明は、外周面に磁極を有するロータと、くし歯状の
磁極を有する複数のステータと、励磁コイルとを備えた
ステップモータにおいて、前記コイルと前記ロータを軸
方向に並べて配置することにより、上記目的を達成する
ものである。

〔実施例〕

以下第１図および第２図を参照して本発明を具体的に説
明する。

第１図および第２図は本発明によるステップモータの一
実施例の縦断面図および分解斜視図である。

第１図および第２図において、筒状の枠体またはケース
１１の両端に端面壁を構成するフランジまたはケース端
１２．１２が設けられ、その中心部には軸受１３．１３
を介して出力軸（ロータ軸）１４を有するロータ１５が
回転自在に軸支されている。

前記ロータ１５は、外周面にＮ極およびＳ極を交互に所
定のパターンで着磁した永久磁石１５Ａを、出力軸（ロ
ータ軸）１４に対し、射出成形された合成樹脂１５Ｂに
よって連結固定した構造を有する。

前記枠体１１内には前記ロータ１５を囲むようにして２
組のステータセット１６．１６が設置されており、これ
らのステータセット１６．１６のそれぞれにはコイルボ
ビン１７．１７を介して励磁コイル１８．１８が装着さ
れている。

本発明によれば、前記励磁コイル１８．１８と前記ロー
タ１５は軸（出力軸）１４方向に並べて配置されている
。図示の例では各励磁コイル１８．１８はロータ１５の
軸方向両側で同軸間係に配置されている。

前記２組のステータセット１６．１６は、非磁性材の枠
体１１および両端フランジ１２．１２の内面に沿いかつ
ロータ１５を軸方向両側から囲むように装着されている
。

すなわち、各ステータセット１６は、上ステータ１９と
下ステータ２０で構成され、これらのステータ１９．２
０のそれぞれにはほぼ円形の底面からこれに直角に（軸
方向に）ロータ１５周面に沿って延びかつ互いに噛合う
くし歯状の磁極２１．２２が設けられている。

前記各コイルボビン１７は磁性材で作られたスリーブ２
３と一体に形成されており、このスリーブはコイルボビ
ン１７のボス部を構成している。

したがって、スリーブ２３の外周に前記励磁コイル１８
が巻回されている。

各スリーブ２３の軸方向両側には、上ステータ１９およ
び下ステータ２０を嵌合固定するためのステータ固定用
の突起２４．２５が形成されており、さらにこれらの突
起２４．２５には上ステータ１９および下ステータ２０
の磁極２１および２２が互いに磁極の中間で噛み合うよ
うに位置決めする位置決め突起２６．２７が形成されて
いる。

上ステータ１９および下ステータ２０には、前記ステー
タ固定用の突起２４．２５に嵌合するステータ固定用の
孔２８．２９が形成され、さらに前記位置決め突起２６
．２７に噛み合う位置決め孔３０．３１が形成されてい
る。

なお、前記スリーブ２３には上ステータ１９および下ス
テータ２０の磁束が集中し磁束密度が高くなるので、例
えば、パーメンジュールのような高飽和磁束密度のＦｅ
Ｃ０合金で該スリーブを作ることが好ましい。

各ステータセット１６においては、上ステータ１９の内
部に励磁コイル１８が配置され、さらに下ステータ２０
のくし歯状の磁極２２の先端が上ステータ１９のくし歯
状の磁極２１の先端と同じ向きになるように配置固定さ
れている。これらの磁極２１および磁極２２は互いに所
定の位置で噛み合うように前記位置決め突起２６．２７
と位置決め孔３０．３１によって規制される。

以上２組のステータセット１６．１６について説明した
が、これらは特定部分を除き実質上対称な形状構造をな
しており、同様に構成されている。

ステップモータが制御可能に回転するためには、２つの
ステータセット１６．１６の磁極の位相が磁極２１．２
２のピッチ（円周方向ピッチ）の４分の１だけ相違する
必要がある。

そこで、２つのステータセラ）１６．１６は、それらの
くし歯状の磁極の先端が枠体（ケース）１１の中央部で
向かい合うよう配置され、非磁性材のステータ位置決め
リング３２によって所定の４分の１ピツチずれるよう位
置決めされ保持されている。

ロータ１５の外周面はステータ１６．１６の磁極２１．
２１．２２．２２によって所定の隙間をおいて囲まれ、
励磁コイル１８．１８はロータ１５の両側端面に同軸関
係で配置されている。

すなわち、励磁コイル１８．１８とロータ１５を軸方向
に並べて配置するステップモータの構造が実現されてい
る。

各励磁コイル１８と鎖交する磁気回路は、スリーブ２３
、上ステータ１９、磁極２１、磁極２２、下ステータ２
０、スリーブ２３の経路で構成される。この場合、磁極
２１と磁極２２の間のエアギャップに発生する漏えい磁
束によってロータ１５が駆動される。２組のステークセ
ット１６．１６それぞれにおいて、同じような磁気回路
が構成される。

なお、各ステータセット１６において、上ステータ１９
および下ステータ２０の内側は磁束密度が高くなるので
磁気飽和が生じるのを防止するために、下ステータ２０
の端（底）面のロータ１５側、あるいは上ステータ１９
の端（底）面のフランジ（ケース端面）１２側に、軟磁
性材で作った磁性リングを固定することが好ましい。

〔効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明のステップモー
タによれば、励磁コイルとロータを軸方向に並べて配置
する構成にしたので、出力トルクあるいは効率を確保し
ながら外径を減少させて小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステップモータの一実施例の縦断
面図、第２図は第１図のステップモータの分解斜視図、
第３図は従来のステップモータの縦断面図である。 １５・−・・−・・・・・ロータ、１６・・・−・・−
・・−ステータ（セソ））、１８−・・・・・・・−・
励磁コイル、２１．２２−　・・・・・・・磁極（ステ
ータ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　外周面に磁極を有するロータと、くし歯状の磁
   極を有する複数のステータと、励磁コイルとを備えたス
   テップモータにおいて、前記コイルと前記ロータを軸方
   向に並べて配置することを特徴とするステップモータ。