KR20020073740A

KR20020073740A - Steping motor

Info

Publication number: KR20020073740A
Application number: KR1020010013514A
Authority: KR
Inventors: 방창엽
Original assignee: 방창엽
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-28

Abstract

PURPOSE: A stepping motor using a permanent magnet is provided to form a drive circuit stepping motor by using only a magnetic force of a permanent magnet. CONSTITUTION: A rotor and a stator of a stepping motor are formed by permanent magnets(2,3). One of the rotor and the stator is covered by a rectangular box coil. The current is applied to the rectangular box coil. Magnetic force line loops of the permanent magnets are broken by a line of electromagnetic force of the rectangular box coil if the stator is covered by the rectangular box coil. The permanent magnet(2) of the rotor is moved to the permanent magnet(3) of the stator by breaking the magnetic force line loops of the permanent magnets(2,3). The magnetic force lines of the permanent magnets(2,3) are not extended to the outside of the rectangular box coil when the permanent magnets(2,3) are located within the rectangular box coils. The permanent magnet(3) of the stator is inserted into a right angle to a direction of the magnetic force line of a rectangular box including the coil.

Description

Stepping Motor Using Permanent Magnets

본 발명의 모터는 영구자석의 자력만을 이용하여 구동회로 스태핑 모터를 제공키 위한 것이다.The motor of the present invention is to provide a drive circuit stepping motor using only the magnetic force of the permanent magnet.

본 발명의 스테핑 모터는 고정자도, 회전자도 영구자석으로 만들어, 이들의 영구자석의 세기에 의해 서로 끌어당기는 힘이 발생된다. 이 힘은 토오크의 크기를 결정한다.In the stepping motor of the present invention, both the stator and the rotor are made of permanent magnets, and the pulling force is generated by the strength of these permanent magnets. This force determines the magnitude of the torque.

종래의 스테핑 모터는 고정자에도 코일을 감고 회전자에도 코일을 감게 하여 이들에 의한 전자 자력으로 회전하는 스테핑 모터가 있고, 고정자에만 코일을 감게하고 회전자에는 영구자석으로 하여 코일에서 나온 전자 자력선과 영구자석에서 나온 자력과의 작용에 의해 토오크가 발생 하도록 하는 스테핑 모터가 있다.Conventional stepping motors have a stepping motor that winds coils on the stator and coils on the rotor, and rotates with the magnetic force by them. There is a stepping motor that generates torque by the action of the magnetic force from the magnet.

본 발명의 스테핑 모터는 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 세기에 의해 토오크가 만들어지고 사각통 코일에 흘려주는 전류는 모터가 회전 할 수 있도록 도와주는 작용만 할 뿐이다.In the stepping motor of the present invention, the torque is generated by the strength of the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet, and the current flowing in the square tube coil only serves to help the motor rotate.

고정자 영구자석과 회전자 영구자석이 그림5와 같이 놓이게 되면 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 자력선은 가장 짧은 거리의 자력선 루우프를 만들게된다. 즉 고정자 영구자석과 회전자 영구자석은 서로 끌어당기는 작용을 하면서 그림5와 같은 형태를 유지하게 된다. 이때 고정자 영구자석과 회전자 영구자석 사이에 어떠한 이물질이 놓여진다 하더라도 자력선 루우프는 끊어지지 않는다. 즉 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 끌어당기는 작용을 방해하지 못한다. (그림6의 상태참조) 그러나 고정자 영구자석이 그림7과 같이 사각통 코일내에 놓이게 되도록 만들고 코일에 전류가 흐르도록 전원을 접속하면 사각통 코일이 만드는 전자 자력선(암피어 턴)에 의해 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 자력선 루우프는 끊어지면서 고정자 영구자석의 자력선은 사각통 코일 내에서만 자력선 루우프가 형성되게 되며 (사각통 코일내 벽면과 고정자 영구자석 표면과의 간격이 넓을수록 적은 전류로도 고정자 영구자석의 자력선을 쉽게 밖으로 못 나가게 함) 그림7과 같이 회전자 영구자석은 회전자 영구자석의 자력선만으로 자력선 루우프를 만들게 된다. 그러면서 사각통 코일이 만드는 전자 자력선의 반발력에 의해 회전자 영구자석의 끝은 그림7과 같이 회전축을 중심으로 하면서 약간 돌아간다. 본 발명의 사각통 코일에 흘려주는 전류의 크기는 다음의 두가지 조건을 만족시키는 전류의 값이어야 한다.When the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet are placed as shown in Fig. 5, the magnetic lines of the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet form the shortest distance magnetic line loops. In other words, the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet attract each other and maintain the shape as shown in Figure 5. At this time, even if any foreign matter is placed between the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet, the magnetic line loop is not broken. That is, it does not interfere with the pulling action of the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet. However, if the stator permanent magnet is placed in the square cylinder coil as shown in Figure 7, and the power is connected to the current, the stator permanent magnet is formed by the magnetic force line (ampere turn) made by the square cylinder coil. The magnetic line loop of the rotor and permanent magnet is broken, and the magnetic line of the stator permanent magnet is formed only in the square coil. (The larger the distance between the wall and the stator permanent magnet surface in the square coil coil, The rotor permanent magnet can not be easily pulled out.) As shown in Fig. 7, the permanent magnet of the rotor creates a magnetic line loop using only the magnetic force line of the rotor permanent magnet. At the same time, the tip of the rotor permanent magnet is rotated slightly around the axis of rotation as shown in Fig. 7 by the repulsive force of the magnetic force line produced by the square coil. The magnitude of the current flowing through the square tube coil of the present invention should be the value of the current satisfying the following two conditions.

첫째, 코일에 의해 생성된 기자력의 세기가 고정자 영구자석의 보자력 보다 적어야 한다.First, the strength of the magnetomotive force generated by the coil should be less than the coercive force of the stator permanent magnet.

둘째, 코일에 의해 생성된 기자력의 세기는 고정자 영구자석의 자력선 루우프를 압축시켜 고정자 영구자석과 회전자 영구자석이 함께 만드는 자력선 루우프를 끊게 할 수 있어야 한다.Second, the strength of the magnetic force generated by the coil should be able to compress the magnetic line loops of the stator permanent magnets so that the magnetic line loops made by the stator permanent magnets and the rotor permanent magnets can be broken.

도 1은 본 발명의 구성을 보인 사시도1 is a perspective view showing the configuration of the present invention

도 2는 본 발명의 영구자석을 코일통체에 삽입한 투시도Figure 2 is a perspective view of the permanent magnet of the present invention inserted into the coil cylinder

도 3은 도2의 측면도3 is a side view of FIG. 2

도 4는 본 발명 회전자의 한 구성도4 is a configuration diagram of the rotor of the present invention

도 5는 한개의 고정자와 회전자간의 자력선도5 is a magnetic force diagram between one stator and a rotor

도 6은 코일에 전류가 인가되지 아니하였을시 한개의 고정자와 회전자간의 자력선도Figure 6 is a magnetic diagram of the stator and the rotor when no current is applied to the coil

도 7은 코일에 전류가 인가되었을 시 한개의 고정자와 회전자 간의 자력선도7 is a magnetic force diagram between one stator and a rotor when a current is applied to the coil;

도 8은 본 발명 고정자를 펼친 상태도8 is a state in which the stator of the present invention is unfolded

도 9는 본 발명 코일에 순차 전원이 인가됨을 보이는 타임챠트9 is a time chart showing that power is sequentially applied to the coil of the present invention.

도 10은 본 발명 코일에 순차 전원을 인가하는 회로 구성도10 is a circuit configuration diagram for sequentially applying power to the coil of the present invention

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※

1-샤프트 2-회전자 영구자석 3-고정자 영구자석1-Shaft 2-Rotor Permanent Magnet 3-Stator Permanent Magnet

5-사각통 6-코일 7-자력선5-square barrel 6-coil 7-magnetic line

A₁,A₂,A₃,B₁,B₂,B₃,C₁,C₂,C₃-사각통 코일을 순차표시한 부호A ₁ , A ₂ , A ₃ , B ₁ , B ₂ , B ₃ , C ₁ , C ₂ , C ₃ -Sequential mark indicating square cylinder coil

Q₁∼Q₉,-발진회로의 펄스의 출력순차 터미날Q _{1 to} Q ₉ Pulse sequential terminal of the oscillator circuit

본 발명의 스테핑 모터를 회전시키기 위해 회전신호 전원 유입 순서와 회전자 영구자석 끝 부분의 이동된 순서를 그림8에 의해 설명한다.In order to rotate the stepping motor of the present invention, a rotation signal power supply order and a shifted order of the rotor permanent magnet end are described with reference to FIG.

첫째 동작: 회전자 영구자석 끝 부분이 고정자 영구자석A₁과 가장 가까운 위치에 놓여 있을 때, 즉 회전자 영구자석 끝 부분이 S₁의 위치에 있을 때 고정자 사각통 코일 C₃과 A₁에 전원이 유입되면 고정자 영구자석 C₃과 A₁의 자력선이 차단되므로 회전자 영구자석 끝 부분은 고정자 영구자석 B₁과 서로 끌어당기는 힘에 의해 S₂의 위치로 돌아가게 된다.First operation: the rotor permanent magnets when the end portion is to be placed in the position closest to the stator permanent magnets A _1, that is the rotor permanent when the magnet end is at the position of S ₁ stator rectangular cylindrical coil power source to the C ₃ and A ₁ When this flows in, the magnetic lines of the stator permanent magnets C ₃ and A ₁ are blocked, so the end of the rotor permanent magnet is returned to the position of S ₂ by the pulling force with the stator permanent magnet B ₁ .

둘째 동작: 회전자 영구자석 끝 부분이 S₂의 위치에 놓여 있을 때 전원이 투입되지 않으면 회전자 영구자석 끝 부분은 고정자 영구자석 B₁에 붙어 있으므로 회전자 축은 정지 상태에 있다가 다시 고정자 사각통 코일 A₁과 B₁에 전원이 유입되면 고정자 영구자석 A₁과 B₁의 자력선이 차단되므로 회전자 영구자석 끝 부분은 고정자 영구자석 C₁과 서로 끌어당기는 힘에 의해 S₃위치로 돌아가게 된다. 이때 전원이 OFF되면 회전자 영구자석 끝 부분은 고정자 영구자석 C₁에 붙어 있으므로 회전자 축은 정지 상태가 된다.Second operation: If no power is applied when the rotor permanent magnet end is in the position of S ₂ , the rotor permanent magnet end is attached to the stator permanent magnet B ₁ , so the rotor shaft is at a standstill and then the stator square tube When power is supplied to the coils A ₁ and B ₁ , the magnetic lines of the stator permanent magnets A ₁ and B ₁ are interrupted, so the end of the rotor permanent magnet is returned to the position S ₃ by the pulling force of the stator permanent magnets C ₁ with each other. . At this time, when the power is off, the end of the rotor permanent magnet is attached to the stator permanent magnet C ₁ , so the rotor shaft is stopped.

셋째동작: 회전자 영구자석 끝 부분이 S₃위치에 놓여 있을 때 다시 고정자사각통 코일 B₁과 C₁에 전원이 유입되면 고정자 영구자석 B₁과 C₁의 자력선이 차단되므로 회전자 영구자석 끝 부분은 고정자 영구자석 A₂와 서로 끌어당기는 힘에 의해 S₄위치로 돌아가게 된다. 위와 같은 동작은 그림 9의 타임차트와 그림 10의 전원장치 회로에 의해 고정자 사각통 코일 각각에 순차적으로 전원이 유입되고 앞에서 설명한 동작들이 반복되면서 회전자가 계속 회전하는 것이다(그림 9, 10은 고정자 영구자석을 9개로 하는 스테핑 모터의 타임차트와 전원장치 회로도임)Third operation: When the rotor permanent magnet tip is placed in the S ₃ position, if the stator cylinder coils B ₁ and C ₁ are turned on again, the magnetic lines of the stator permanent magnets B ₁ and C ₁ will be cut off, so that the rotor permanent magnet ends The part is returned to the position S ₄ by the stator permanent magnet A ₂ and the pulling force with each other. The above operation is performed by sequentially supplying power to each stator square tube coil by the time chart of Fig. 9 and the power supply circuit of Fig. 10, and rotating the rotor continuously as the above-described operations are repeated. Time chart and power supply circuit diagram of a 9 magnet stepping motor)

이러한 본원 발명은 고정자와 회전자를 바꾸워 구성할 수도있는 것이며, 또 필요시 회전자(내부 아마튜어)를 고정하고 고정자를 회전시킬 수 있는 구성을 유지할 수도 있는 것이다.The present invention may be configured by changing the stator and the rotor, and may also maintain a configuration that can fix the rotor (internal amateur) and rotate the stator when necessary.

본 발명은 스테핑 모터의 고정자와 회전자를 모두 영구자석으로 만들고 둘 중 하나를 사각통 코일로 감싸게 하여 사각통 코일에 전류를 흐르게 한다. 고정자를 사각통 코일로 감싸게 할 경우에, 코일의 전자력선(암피어 턴)에 의해 고정자 영구자석과 회전자 영구자석이 직선 형태로 놓이게 하는 두 영구자석의 자력선 루우프를 끊게 하여 회전자 영구자석의 끝을 옆에 설치한 사각통 코일에 전류가 흐르지 않는 고정자 영구자석으로 이동하게 하는 것이 이 장치의 특징이다. 즉, 사각통 코일안에 영구자석을 놓았을 때 코일에 전류가 흐르는 순간 영구자석에서 나온 자력선은 사각통 코일 밖으로 못 나가게 되는 작용에 의해 다른 동작장치가 어떠한 일을 수행하게 할 수 있음이 본 발명의 핵심적 기술사상이다.According to the present invention, both the stator and the rotor of the stepping motor are made of permanent magnets, and one of them is wrapped in a square tube coil so that current flows through the square tube coil. When the stator is wrapped in a square tube coil, the magnetic line of the rotor permanent magnet is broken by breaking the magnetic line of the two permanent magnets, which causes the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet to be in a straight line by the electromagnetic force line (ampere turn) of the coil. Its feature is that the end moves to a stator permanent magnet with no current flowing through a square coil installed next to it. In other words, when the permanent magnet is placed in the square tube coil, the magnetic force lines from the permanent magnet at the moment when the current flows in the coil can not be moved out of the square tube coil, which allows another operating device to perform any work. It is a core technical idea.

본 발명의 스테핑 모터는 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 세기에 의해 토오크 크기가 결정되고 사각통 코일에 의한 전자자력(암피어 턴)은 회전을 도와주는 역할을 한다. 또, 모터는 앞에서 설명한 두가지 조건을 만족하는 전류를 필요로 하므로 기존의 스테핑 모터보다 작은 전류로서 운전하게 된다.In the stepping motor of the present invention, the torque size is determined by the strength of the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet, and the electromagnetic force (ampere turn) by the square tube coil serves to help the rotation. In addition, since the motor needs a current satisfying the two conditions described above, the motor operates with a smaller current than the conventional stepping motor.

그러므로 본 발명의 스테핑 모터는 전기 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the stepping motor of the present invention has the effect of reducing the electrical energy.

Claims

In stepping motors,

The stator and rotor are each composed of permanent magnets, and the permanent magnets of the stator are inserted into the rectangular tube wound around the coil so that they are perpendicular to the direction of the electromagnetic force line by the coil, and the stator coils are sequentially supplied with power. Stepping motor using a permanent magnet, characterized in that.