JPS6321422B2 - - Google Patents

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JPS6321422B2
JPS6321422B2 JP54052718A JP5271879A JPS6321422B2 JP S6321422 B2 JPS6321422 B2 JP S6321422B2 JP 54052718 A JP54052718 A JP 54052718A JP 5271879 A JP5271879 A JP 5271879A JP S6321422 B2 JPS6321422 B2 JP S6321422B2
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JP
Japan
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stator
rotor
phase
convex
step motor
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JP54052718A
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Japanese (ja)
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JPS55144768A (en
Inventor
Yasuyuki Kojima
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/02Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
    • H02K37/04Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type with rotors situated within the stators

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくとも4相のステータ巻線を有す
るステツプモータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a step motor having a stator winding of at least four phases.

従来、4相のステータ巻線を有するステツプモ
ータを例にとつて説明すると、構造上次の2種類
のものがあつた。
Conventionally, if we take a step motor having a four-phase stator winding as an example, there have been two types of step motors in terms of structure.

即ち、その1つは、外周面上の多数個のロータ
歯を有する1個のロータを1本のロータ軸上に設
けるとともに、そのロータに対応して半径方向に
突出する8個のステータ凸極を有するステータを
1個設けた構造のステツプモータである。
That is, one of them is that one rotor having a large number of rotor teeth on the outer peripheral surface is provided on one rotor shaft, and eight stator convex poles protrude in the radial direction corresponding to the rotor. This is a step motor having a structure in which one stator is provided.

この種のステツプモータは従来から広く一般に
使用されているものであるが、ロータの外周に8
個のステータ凸極を配置する必要があることか
ら、ロータの直径を大きくする必要があり、従つ
てロータの慣性が大きくなつてしまうという欠点
を有していた。
This type of step motor has been widely used in the past, but there are 8
Since it is necessary to arrange two convex stator poles, it is necessary to increase the diameter of the rotor, which has the drawback of increasing the inertia of the rotor.

他の1つは、外周面上に多数個のロータ歯を有
する4個のロータを一本のロータ軸上に設けると
ともに、その各ロータに対応して半径方向に夫々
2個のステータ凸極を有するステータを4個設け
た構造のステツプモータである。
The other method is to provide four rotors with a large number of rotor teeth on the outer circumferential surface on one rotor shaft, and two convex stator poles in the radial direction corresponding to each rotor. This is a step motor with a structure in which four stators are provided.

この種のステツプモータは各相について一対の
ロータ及びステータを独立して設けており、1個
のロータの外周には2個のステータ凸極しか配置
しないため、ロータ直径を小さくすることがで
き、従つて、前記ステツプモータより一般的にロ
ータの慣性が小さくなるという利点を有してい
る。
This type of step motor has an independent pair of rotor and stator for each phase, and only two stator convex poles are arranged around the outer circumference of one rotor, so the rotor diameter can be made small. Therefore, it has the advantage that the inertia of the rotor is generally smaller than that of the step motor.

ところが、この種のステツプモータにおいても
前記ロータが相の数だけ必要であるため、各ロー
タの慣性の総和は充分に小さくなるとはいい得
ず、しかもその形状がロータの軸方向に長くなつ
てしまうという欠点を有していた。
However, since this type of step motor requires as many rotors as the number of phases, the sum of the inertia of each rotor cannot be said to be sufficiently small, and furthermore, the shape becomes long in the axial direction of the rotor. It had the following drawback.

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消したス
テツプモータを提供しようとするにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a step motor that eliminates the above-mentioned conventional drawbacks.

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図乃至第5図において、1はロータ軸、
2,3は磁性材を焼結して形成された第一及び第
二のロータであり、その外周面上には多数個のロ
ータ歯が設けられている。4はアルミニウム等の
非磁性材により形成され、第一及び第二のロータ
間に配置された筒体、5,6はフツ素樹脂により
形成され、第一及び第二のロータの一側端に配置
された円板である。
In FIGS. 1 to 5, 1 is a rotor shaft;
Reference numerals 2 and 3 indicate first and second rotors formed by sintering a magnetic material, and a large number of rotor teeth are provided on the outer peripheral surfaces of the rotors. 4 is a cylinder made of a non-magnetic material such as aluminum and placed between the first and second rotors; 5 and 6 are made of fluororesin and have a cylinder at one end of the first and second rotors; It is a disc arranged.

7,8は磁性材を焼結して形成された第一及び
第二のステータであり、その半径方向に夫々4個
のステータ凸極9乃至12及び13乃至16を有
している。この各ステータ凸極の先端面には複数
個のステータ歯が形成されている。17乃至20
は第一のステータ7の各ステータ凸極9乃至12
に樹脂製のボビンを介して巻回されたステータ巻
線、21乃至24は第二のステータ8の各ステー
タ凸極13乃至16に樹脂製のボビンを介して巻
回されたステータ巻線(但し、ステータ巻線2
2,24は図面に示されていない)、25はアル
ミニウム等の非磁性材により形成され、第一及び
第二のステータ7,8間に配置された筒体、26
及び27はアルミニウムにより形成され、第一及
び第二のステータ7,8の外側端に夫々配置され
たブラケツト、28,29はブロンズ及び固形潤
滑剤としてのグラフアイトを焼結して形成されブ
ラケツト26,27の中心に設けられた孔に圧入
された軸受、30はアルミニウム等の非磁性材に
より形成され、その両側に夫々4個の突出部31
乃至38が設けられたスペーサであり、その突出
部31乃至38が第一及び第二のステータ7,8
のステータ凸極9乃至12及び13乃至16の間
に位置するように配置されている。このスペーサ
30の内周面はステータ凸極9乃至12及び13
乃至16の先端面に設けられたステータ歯の歯底
と同一面となつている。39はその各ステータ歯
の間及びスペーサ30の内面に設けられ、アルミ
ニウム粉末が混入されたエポキシ樹脂、40はブ
ラケツト27に穿たれた透孔から導出された各ス
テータ巻線17乃至20及び21乃至24のリー
ド線、41はその透孔のパツキングである。
First and second stators 7 and 8 are formed by sintering a magnetic material, and have four stator convex poles 9 to 12 and 13 to 16, respectively, in the radial direction. A plurality of stator teeth are formed on the tip surface of each stator convex pole. 17 to 20
are each stator convex pole 9 to 12 of the first stator 7
21 to 24 are stator windings wound around each stator convex pole 13 to 16 of the second stator 8 via a resin bobbin (however, , stator winding 2
2 and 24 are not shown in the drawings), 25 is a cylinder made of a non-magnetic material such as aluminum, and is disposed between the first and second stators 7 and 8;
and 27 are brackets made of aluminum and placed at the outer ends of the first and second stators 7 and 8, respectively; brackets 28 and 29 are made of sintered bronze and graphite as a solid lubricant; , 27, the bearing 30 is made of a non-magnetic material such as aluminum, and has four protrusions 31 on each side.
The spacers are provided with projecting portions 31 to 38 of the first and second stators 7 and 8.
The stator convex poles 9 to 12 and 13 to 16 are arranged to be located between the stator convex poles 9 to 12 and 13 to 16. The inner circumferential surface of this spacer 30 has stator convex poles 9 to 12 and 13.
These are flush with the bottoms of the stator teeth provided on the tip surfaces of the stator teeth 1 to 16. 39 is provided between each stator tooth and on the inner surface of the spacer 30, and is an epoxy resin mixed with aluminum powder; 40 is each stator winding wire 17 to 20 and 21 to 20 led out from a through hole bored in the bracket 27; 24 is a lead wire, and 41 is a packing for the through hole.

42乃至45及び46乃至49は夫々ブラケツ
ト26,27に設けられた突部、50乃至57は
筒体25の両側に設けられた突部、58乃至65
及び66乃至73は夫々第一及び第二のステータ
7,8の両側に設けられた溝部であり、これらの
突部42乃至57と溝部58乃至73は互いに係
合している。74乃至77及び78乃至81はブ
ラケツト26,27に設けられたネジ孔であり、
ネジ82乃至85が貫通されている。
42 to 45 and 46 to 49 are protrusions provided on the brackets 26 and 27, respectively; 50 to 57 are protrusions provided on both sides of the cylindrical body 25; 58 to 65
and 66 to 73 are grooves provided on both sides of the first and second stators 7 and 8, respectively, and these protrusions 42 to 57 and grooves 58 to 73 engage with each other. 74 to 77 and 78 to 81 are screw holes provided in the brackets 26 and 27;
Screws 82 to 85 are passed through.

上記構成のステツプモータにおいて、次にその
製造工程を説明する。
Next, the manufacturing process of the step motor having the above structure will be explained.

() ロータ軸1に筒体4、第一及び第二のロー
タ2,3及び円板5,6を挿入し、第一及び第
二のロータ2,3のロータ歯が互いに4分の1
ピツチずれるように治具により位置決めした
後、ロータ軸1に接着剤にて固定する。その
後、ロータ歯の外周面を切削して第一及び第二
のロータ2,3の外径を所定の寸法とする。
() Insert the cylinder 4, the first and second rotors 2, 3, and the discs 5, 6 into the rotor shaft 1, and the rotor teeth of the first and second rotors 2, 3 are set to one quarter of each other.
After positioning with a jig so as to shift the pitch, it is fixed to the rotor shaft 1 with adhesive. Thereafter, the outer peripheral surfaces of the rotor teeth are cut to give the outer diameters of the first and second rotors 2 and 3 a predetermined size.

() 第一及び第二のステータ7,8にボビンを
介してステータ巻線17乃至20及び21乃至
24を巻回し、その両ステータ7,8間にスペ
ーサ30及び筒体25を配置し、更にその外側
にブラケツト26,27を配置した後、ネジ8
2乃至85にてブラケツト26,27を両側か
ら締付ける。
() Stator windings 17 to 20 and 21 to 24 are wound around the first and second stators 7 and 8 via bobbins, a spacer 30 and a cylinder 25 are arranged between both stators 7 and 8, and After placing brackets 26 and 27 on the outside, screw 8
2 to 85, tighten the brackets 26 and 27 from both sides.

() ブラケツト26の中心に設けられた孔と第
一及び第二のステータ7,8のステータ凸極9
乃至12及び13乃至16の先端面に接し且つ
ブラケツト27の中心に設けられた孔とは接し
ない形状のロツドを挿入し、そのロツドとブラ
ケツト27の孔との間〓からアルミニウム粉末
及び硬化剤が混入されたエポキシ樹脂を注入す
る。その後加熱して樹脂を硬化させ、前記ロツ
ドを抜く。
() The hole provided in the center of the bracket 26 and the stator convex poles 9 of the first and second stators 7 and 8
A rod having a shape that is in contact with the tip surfaces of 12 to 13 to 16 but not in contact with the hole provided in the center of the bracket 27 is inserted, and the aluminum powder and hardening agent are injected from between the rod and the hole in the bracket 27. Inject the mixed epoxy resin. Thereafter, the resin is cured by heating, and the rod is removed.

() ブラケツト26,27の中心に設けられた
孔の内周面、ステータ凸極9乃至12及び13
乃至16の先端面、樹脂の内周面を同時にブロ
ーチ加工し、各内径の寸法を所定の大きさとす
る。
() Inner peripheral surface of the hole provided at the center of the brackets 26, 27, stator convex poles 9 to 12 and 13
The tip surfaces of 1 to 16 and the inner circumferential surface of the resin are broached at the same time, and each inner diameter is set to a predetermined size.

() 前記()の工程により製造したロータ組
体を上記ステータ組体内に挿入した後、軸受2
8,29を圧入する。
() After inserting the rotor assembly manufactured by the process in () above into the stator assembly, the bearing 2
Press in 8 and 29.

次に、上記工程により製造したステツプモータ
の動作を第6図を参照して説明する。
Next, the operation of the step motor manufactured by the above process will be explained with reference to FIG.

第一のステータ7に設けられた直径方向に相対
する一対のステータ凸極9,11はA相用、同凸
極10,12はC相用の凸極であり、前記A相用
の凸極9,11に設けられたステータ歯とC相用
の凸極に設けられたステータ歯とは2分の1ピツ
チずらして設けられている。第二のステータ8に
設けられたステータ凸極13,15はB相用、同
凸極14,16はD相用の凸極であり、前記B相
用の凸極に設けられたステータ歯とD相用の凸極
に設けられたステータ歯とは2分の1ピツチずら
して設けられている。また、A相用凸極とB相用
凸極とのステータ歯は同相、C相用凸極とD相用
凸極とのステータ歯は同相である。
A pair of diametrically opposed stator convex poles 9 and 11 provided on the first stator 7 are convex poles for the A phase, and the same convex poles 10 and 12 are convex poles for the C phase. The stator teeth provided at 9 and 11 and the stator teeth provided at the C-phase convex pole are shifted by a half pitch. The stator convex poles 13 and 15 provided on the second stator 8 are for B phase, and the same convex poles 14 and 16 are for D phase, and the stator teeth provided on the B phase convex poles are The stator teeth provided on the D-phase convex pole are shifted by a half pitch. Further, the stator teeth of the A-phase convex pole and the B-phase convex pole are in phase, and the stator teeth of the C-phase convex pole and D-phase convex pole are in phase.

従つて、リード線40から前記A乃至D相用の
凸極に巻回されたステータ巻線17乃至24へ第
6図A乃至Dに示すパルス信号が供給されると、
このステツプモータは2相励磁のモータとして動
作し1パルス信号について4分の1ピツチずつ回
転する(励磁される巻線がAB相→BC相→CD相
→DA相……となる)。
Therefore, when the pulse signals shown in FIGS. 6A to 6D are supplied from the lead wire 40 to the stator windings 17 to 24 wound around the convex poles for the A to D phases,
This step motor operates as a two-phase excitation motor and rotates in quarter pitch increments for each pulse signal (the excited windings are AB phase → BC phase → CD phase → DA phase, etc.).

以上に詳述した通り、本実施例のステツプモー
タは、異なる相用のステータ凸極を備えたステー
タを2個設けてステータ側を形成するとともに、
その各ステータに対応して2個のロータを設けた
構造としたので、ロータを1個だけ設け、その外
周に4相用8個のステータ凸極を配置する前記従
来のものに比べロータの慣性を小さくし得るのは
勿論、4個のロータをロータ軸上に形成するとと
もにその各ロータに対応して4個のステータを設
けた前記従来のものに比べてもロータが2個減少
することからロータの慣性が小さくなり、更にモ
ータ全体の形状を小型化することができる。
As detailed above, the step motor of this embodiment includes two stators each having convex stator poles for different phases to form the stator side.
Since the structure has two rotors corresponding to each stator, the inertia of the rotor is lower than that of the conventional structure in which only one rotor is provided and eight stator convex poles for four phases are arranged around the outer circumference. Not only can this be made smaller, but also because the number of rotors is reduced by two compared to the conventional system in which four rotors are formed on the rotor shaft and four stators are provided corresponding to each rotor. The inertia of the rotor is reduced, and the overall shape of the motor can be further downsized.

また、2相励磁の場合において、第一のステー
タ7及び第二のステータ8内において一対のステ
ータ凸極から出てロータを直径方向に横切つた磁
束は、ステータの外周部を通つて閉磁路を形成
し、この閉磁路は各ステータ7,8毎に磁気的に
独立しているので、磁束の干渉及び漏れが起こら
ない。従つて、発生する磁束の方向を考えて、巻
線を装着したり、電流の印加方向を制御する必要
がなくなり、ステツプモータの製造や制御が容易
になる。
In addition, in the case of two-phase excitation, the magnetic flux that comes out from the pair of stator convex poles in the first stator 7 and the second stator 8 and crosses the rotor in the diametrical direction passes through the outer periphery of the stator and enters the closed magnetic path. This closed magnetic path is magnetically independent for each stator 7, 8, so that interference and leakage of magnetic flux does not occur. Therefore, there is no need to install windings or control the direction of current application in consideration of the direction of the generated magnetic flux, making it easier to manufacture and control the step motor.

尚、本実施例においては4相のステツプモータ
について説明したが、例えば6相のステツプモー
タにおいてロータを3個設けるとともにそのロー
タの外周に夫々2相分のステータ凸極を有する3
個のステータを設ける等しても本発明の効果を得
ることができる。
Although a four-phase step motor has been described in this embodiment, for example, a six-phase step motor may be provided with three rotors and each rotor has three convex stator poles for two phases on its outer periphery.
The effects of the present invention can also be obtained even if multiple stators are provided.

上述の通り、本発明はロータの慣性が小さい小
型のステツプモータを提供し得、その産業上奏す
る効果は大である。
As described above, the present invention can provide a small-sized step motor with a small rotor inertia, and its industrial effects are great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第5図は本発明の一実施例を示す図
であり、第1図はステツプモータの断面図、第2
図はステータ組図、第3図はロータ組図、第4図
は第2図の−線断面図、第5図はステツプモ
ータの分解斜視図、第6図はパルス信号波形図で
ある。 図中、2,3は第一及び第二のロータ、7,8
は第一及び第二のステータ、9,11はA相用ス
テータ凸極、10,12はC相用ステータ凸極、
13,15はB相用ステータ凸極14,16はD
相用ステータ凸極である。
1 to 5 are diagrams showing one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a sectional view of a step motor, and FIG.
3 is a stator assembly diagram, FIG. 3 is a rotor assembly diagram, FIG. 4 is a sectional view taken along the line -- in FIG. 2, FIG. 5 is an exploded perspective view of the step motor, and FIG. 6 is a pulse signal waveform diagram. In the figure, 2 and 3 are the first and second rotors, 7 and 8
are the first and second stators, 9 and 11 are A-phase stator convex poles, 10 and 12 are C-phase stator convex poles,
13 and 15 are B phase stator convex poles 14 and 16 are D
This is a phase stator convex pole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 少なくとも4相のステータ巻線を有するステ
ツプモータにおいて、外周面上に多数個のロータ
歯を有する2個以上のロータを各ロータ間に非磁
性材が介在するように1本のロータ軸上に設け、
その各ロータに対応して外周部から半径方向内方
にのびるステータ凸極を回転方向に複数対有する
ステータを前記ロータと同数個設け、各ステータ
間には非磁性材を介在させると共に、各ステータ
に夫々少なくとも2相のステータ巻線を装着する
ようにステータ凸極の各対に夫々各相をなすステ
ータ巻線を巻回し、各ステータ毎に対応するロー
タを横切つて一対のステータ凸極および外周部を
通る閉磁路を磁気的に独立して形成したことを特
徴とするステツプモータ。
1 In a step motor having at least four phases of stator windings, two or more rotors having a large number of rotor teeth on the outer peripheral surface are arranged on one rotor shaft with a non-magnetic material interposed between each rotor. established,
The same number of stators as the rotors are provided, each having a plurality of pairs of stator convex poles extending radially inward from the outer periphery in the rotating direction, corresponding to each rotor, and a non-magnetic material is interposed between each stator. The stator windings of each phase are wound around each pair of stator convex poles so that at least two phases of stator windings are attached to each pair of stator convex poles. A step motor characterized in that a closed magnetic path passing through the outer periphery is formed magnetically independently.
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