JPH01227650A - ステッピングモータ - 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〕 本発明はステッピングモータの回転角検出用のセンサー
の取イ４け構造に関する。

〔従来の技術〕

ＰＭ型のステ・ノピングモータは、励磁コイルを装着し
た中空円筒状のステータとこのステータの内部に回転自
在に軸支されたロータとを備え、前記励磁コイルに通電
した時に前記ロータの磁極との間に生じる電磁力により
、該ロータを回転させて動力を得るよう構成されている
。

一般に、前記ステータは安定したステップ角を得るため
２組のステータセットを軸方向に重ねて構成されており
、前記ロータは円周方向に多極着磁され該ステータの櫛
歯部をカバーできる長さを有している。

第１１図は従来のこの種のステッピングモータの構造を
示す一部破断斜視図である。

第１１図において、ｌはロータを、２．２は内ステータ
を、３．３は励磁用コイルを、４．４は外ステータを、
５はロータ軸（回転軸）をそれぞれ示す。

このようなステッピングモータでは、ロータｌの位置や
回転角に関する制御等を行う場合、該ロータ１の回転角
度等の位置情報は、回転動作による誘起電圧をコイル３
の励磁されていないコイルを使用して検出したり、ある
いは励磁コイル３の上に巻装した専用のコイルを使用し
て検出するなａ方法で得誓いえ。　　　　　　　　　・
□〔発明が、解決習うとする問題点〕 しかし、上記従来のＰＭ型スステンピングモータは、ロ
ータ１の位置情報を励磁用コイル３または該コイル３上
に巻回したコイルから得ているため、次のような問題が
あった。

（１）励磁用コイル３と誘起電圧の波形に、励磁されて
いるコイルからのノイズがのってしまい、正確な正弦波
の検出が困難である。

（２）励磁用コイルの上にさらに検出用のコイルを巻装
する場合、励磁用コイルに使用できる空間が減ってしま
う。

（３）ステッピングモータを多極ブラシレスＤＣモータ
として利用する際などにおいて、コギングトルクの大き
さを調整する必要上、２組のステータセット間のステー
タの櫛歯部分の位相差を調整することが要請されるが、
従来構造では各ステータセットに対してそれぞれのホー
ル素子等のセンサーの位相調整を簡単に行う方法がなか
った。

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決でき、ホー
ル素子等のセンサーをステータセットに対し容易に位相
調整可能に装着しうるステッピングモータを提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ロータの軸方向長さをステータの櫛歯状部分
より長くし、２つのステータセットのそれぞれに対して
位相調整が可能なホール素子等のセンサーを前記ロータ
の延長部に対面させて配置、　する構造により、上記目
的を達成するものである。

上記構成においては、前記ホール素子等のセンサーに対
面するロータ局面の油分に磁気エンコーダを設ければ、
該ロータの回転位置を容易に磁気的に検出゛することが
できる。□ 〔実施例〕 以下、第１図〜第１０図を参照して本発明を具体的に説
明する。

第１図は本発明の一実施例によるステッピングモータの
一部破断斜視図であり、第２図は第１図の外観斜視図で
ある。

第１図および第２図において、１は周面に複数の磁極を
有する永久磁石式のロータを、２．′２は各ステータセ
ットの内ステータを、３．３は各ステータセットの励磁
用コイルを、４．４は各ステータセットの外ステータを
、５は回転軸（ロータ軸）を、６、′６は回転軸５の上
部および下部を軸支するベアリングを、７は上部（また
は前部）ハウジングを、８は下部（＊たは後部）ハウジ
ングを、９ａ、９ｂは一対のホール素子位置決め部材を
、それぞれ示す。

前記ロータ１は、２組のステータセット２．２．３．３
．４．４の軸方向長さより長く形成され、その下部はス
テータの櫛歯状部分より下方へ突出しており、この突出
部に、前記ホール素子位置決め部材９ａ、９ｂによって
保持されたホール素子（センサー）と対面する磁気エン
コーダ１５が設けられている。　　゛ 第３図は前記下部ハウジング８に前記ホール素子位置決
め部材９ａ、９ｂを位相調整可能に取付けた状態を示す
部分斜視図であり、第４図、第５図および第６図はホー
ル素子位置決め部材９　（共通部品である９ａ、９ｂの
それぞれを指称する）の平面図、側面図および底面−で
あり、第７図、第８図および第９図は２つのホール素子
位置決め部材９ａ、９ｂおよびこれらに装着されるホー
ル素子１０ａ、１０ｂの組み付は位置関係を示す平面図
、側面図および底面図であり、第１０図はロータ１とホ
ール素子１０（共通部品１０ａ、１０ｂのそれぞれを指
称する）の位置関係を示す部分正面図である。

各ホール素子位置決め部材９ａ、９ｂは、第３図に示す
ごとく、下部ハウジング８に対し位相調整可能（円周方
向角度調整可能）に取付けられている。

各ホール素子位置決め部材９に゛は、第４図に示すごと
く、所定の角度位置にホール素子固定用の切欠き部２２
、並びにホール素子位置決め部材組合わせ用の扇形切欠
き部２３が形成されていおり、各ホール素子位置決め部
材９の前記ホール素子固定用の切欠き部２２にはホール
素子１０　（上下の位置決め部材のホール素子１０ａ、
１０ｂのそれぞれを示す）が固定されている。

また、各ホール素子位置決め部材９ａ、９ｂには、第７
図〜第９図に示すごとく、それらのホール素子１０ａ、
１０ｂのためのボール素子回路基板１１ａ、ｌｌｂが取
付けられている。

なお、前記一対のホール素子位置決め部材９ａ、９ｂは
第７図〜第９図に示すごとくそれぞれの裏面く腹面）を
接合する姿勢で重ね合わせられ、各ホール素子位置決め
部材９ａ、９ｂの前記扇形切欠き部２３は相手部材のホ
ール素子および回路基板の設置スペースを確保する位置
に形成されている。

前記ロータ１には、ステータの櫛歯状部分２．２．４．
４を越えて下方へ突出する延長部が設けられ、前記ホー
ル素子１０ａ、１０ｂはこの延長部に対面する位置に配
置されている。

また、前記ロータ１の延長部には磁気エンコーダ１５が
設けられ、前記下部ハウジング８には該磁気エンコーダ
１５の磁極部（周縁部）に対向する磁気センサー（ＭＲ
素子）が取付けられている。

この磁気センサー（ＭＲ素子）は、モータの速度制御を
行うためのものであり、下部ハウジング８内に設けたＭ
Ｒ素子位置決め部材１３に取付けたＭＲ素子取付は部材
１２に取付けられている。

前記ＭＲ素子（磁気センサ）とロータ１とのギャップは
、調整用ねじ１４によって、前記取付は部材１２の前記
位置決め部材１３上の位置を変えることによって調節し
うるようになっている。

前記下部ハウシングには第３図に示すごとくその４隅部
に組立てねじ用の挿通孔２１が形成されており、前記上
部ハウジング７と前記下部ハウジング８は、第１図に示
すように、その間にフランジ板１６を介在させるととも
に前述のステッピングモータの各構成部品を収納設置し
て、前記挿通孔２１に通される組立て用ねじ２０によっ
て締結され組立てられている。

第１図および第２図において、以上の説明したステッピ
ングモータの電気配線として、励磁用コイル３．３に通
電する励磁用のリード線１７、前記ホール素子１０ａ、
１０ｂに接続されたホール素子用のリード線１８ａ、１
８ｂ、および磁気エンコーダ１５に対面する磁気センサ
ー（ＭＲ素子）の出力を取り出すＭＲ素子用のリード線
１９が設けられている。

以上の構成のステッピングモータは、電源を入れると、
励磁用コイル３．３が順番に励磁され、電磁力によって
ロータ１が回転する。

ロータ１が回転すると、該ロータの着磁面より微小ギャ
ップをおいて取付けられているホール素子１０ａ、１０
ｂに磁束変化による出力電圧の変化が生じる。この出力
電圧の変化によってロータ１の位置や速度の情報を得る
ことができる。

ホール素子１０ａ、１０ｂは、ロータ１を逃げるため第
４図〜第６図のように中空円筒状をしたホール素子位置
決め部材９　（９ａ、９ｂ）上の切欠き部２２に取付け
られている。

このホール素子位置決め部材９では、前記切欠き部２２
の部分はホール素子１０ａ、１０ｂが固定じやすいよう
に他の部分より厚くなっているが、その他の部分はモー
タの回転軸方向の長さが短くなるよう薄くしてあり、第
８図に示すごとく、２個組合わせた場合においては、ホ
ール素子基板１１（ｌｌａ、１１ｂ）がここを基準とし
てねし止めされ、扇形の切欠き部２３内に納まり、ポー
ル素子位置決め部材９ａ、９ｂ間における相対的な位置
調整が可能になっている。

第７図〜第９図に示すごとく組付けられた２個のホール
素子位置決め部材９ａ、９ｂは、第３図に示すごとく下
部ハウジング８内に納められている。

納められたホール素子位置決め部材９ａ、９ｂは、下部
ハウジング８に対して円周方向に摺動可能であるため、
モータ組立て後にホール素子基板１１ａ、１．１ｂを動
かずことによってステータ２．４の櫛歯に対する微細な
位置調整を行うことができ、ホール素子１ｏａ、１０　
ｂ（７）ステー’）　２．４の櫛歯に対する出力の電気
的位相を変えることができる。これと同時に、ボール素
子位置決め部材９ａ、９ｂ間における周方向相対位置も
調整可能であるから、２個のホール素子１０ａ、１０ｂ
間においても電気的位相差を任意に設定することが可能
である。

ホール素子１０ａ、１０ｂを組込んだ下部ハウジング８
は、第１図および第２図に示すごとくステッピングモー
タの一部として組込まれる。

また、ロータ１の着磁面とホール素子１０　（１０ａ、
１０ｂ）との位置関係も、第１０図から明らかなように
、切欠き部２２の深さが異なるホール素子位置決め部材
９と交換するだけで変えることができ、両者間のギャッ
プ調整を容易に行うことができる。

ここで、ロータ１の位置や速度の情報を得るためのセン
サーとしてホール素子１０ａ、１０ｂを使用するのは、
センサー自体を小型化することができ、価格的にも安価
であり、出力電圧も大きいなどの利点があるからである
。

また、ステッピングモータを多極ブラシレス直流モータ
として利用する場合は、回転軸５の下方へ突出した部分
に、その周縁全周に微小間隔でＮ、Ｓの磁極を交互に例
えばロータ１の磁極数２４極の整数倍である２８ａ極着
磁した磁気エンコーダ１５が装着される。

この磁気エンコーダ１５の磁極部（周縁部）に対向する
箇所に磁気センサー（ＭＲ素子）が配置されている。こ
の磁気センサー（ＭＲ素子）は取付は部材１２に固定さ
れ、さらに、該取付は部材によって移動可能であり、ロ
ータ１とのギャップが調整できる。この磁気センサーの
出力信号によってモータの速度制御が行われる。

前記ホール素子１０ａ、１０ｂは、ブラシレスモーフに
使用する場合は、励磁用コイル３．３への電流切換え制
御に使用される。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明のステッピング
モータによれば、ロータの軸方向長さをステータの櫛歯
状部分より長くし、ステータ部分より突出したロータ部
分を用いて、２つのステータセットのそれぞれに対して
位相調整可能なホール素子のセンサーを設けることが可
能となり、ロータの位置や速度の情報が正確かつ簡単に
得られるステッピングモータが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるステッピングモータの
一部破断斜視図、第２図は第１図のステッピングモータ
の外観斜視図、第３図は第１図中の下部ハウジングおよ
びホール素子位置決め部材の斜視図、第４図は第３図中
のホール素子位置決め部材の平面図、第５図は第４図中
の線Ｖ−Ｖから見た側面図、第６図は第５図中の線Ｖｌ
−Ｖｌがら見た底面図、第７図は第１図中の一対のホー
ル素子位置決め部材および一対のホール素子を組付けた
状態を示す平面図、第８図は第７図中の線■−■から見
た側面図、第９図は第７図の底面図、第１０図は第［図
中のロータとホール素子との位置関係を示す部分正面図
、第１１図は従来のステッピングモータの一部破断斜視
図である。 １・・・・−一−−−−−ロータ、２．４−−−−−−
−−−・・ステータ、３−・・・・−・−励磁用コイル
、５−−−−一・・−［転軸（ロータ軸）、９ａ、９　
ｂ−−−−−−−−ホール素子位置決め部材、１０ａ、
１０ｂ・−・−−−−−−ホール素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）周面に所定のピッチで磁極を設けたロータと、前
   記所定ピッチの櫛歯状部分を有するとともに前記ロータ
   に対してそれぞれがピッチをずらして配置された第１お
   よび第２のステータセットから成るステッピングモータ
   において、前記ロータの軸方向長さを前記ステータの櫛
   歯状部分より長くし、前記第１および第２のステータセ
   ットのそれぞれに対して、位相調整可能なホール素子等
   のセンサーを前記ロータの延長部に対面させて配置する
   ことを特徴とするステッピングモータ。