JPH0136341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステツピングモータ、特に軸方向長さ
が短かく微少ステツプ角の動作が可能なステツピ
ングモータに関するものである。

本発明のステツピングモータは、回転子軸に平
行な方向に着磁した円筒形永久磁石とその両端部
に固着したその外周面に多数の極歯を等ピツチで
形成した一対のポールピースとより成る回転子
と、この回転子の外周に空隙を介して対向配置し
た４個の磁極と２個の固定子巻線より成る固定子
とを有し、上記固定子の各磁極は上記回転子軸に
垂直な環状円板と、この環状円板の内周面から軸
方向に突出せしめた上記回転子の外径より上記空
隙長だけ大きい内径の短円筒と、この短円筒の内
周面に等ピツチに形成した上記回転子の極歯と同
数の極歯とを有する固定子鉄心より成り、２個の
固定子鉄心が夫々一組となりその短円筒の端面を
対向させ空隙を介して互いに対向配置され、上記
対向された短円筒の外周に上記固定子巻線が巻装
され、上記各組の固定子鉄心が同軸上に磁性体ヨ
ークで結合されていることを特徴とする。

以下図面に従い従来から実施されているステツ
ピングモータを第６図、第７図に、本発明のステ
ツピングモータの実施例を第１図〜第５図に示
す。

第６図は従来より実施されているステツピング
モータの説明図で６１は固定子鉄心、６２は回転
子の永久磁石、６３は回転子軸、６４は前記固定
子鉄心６１と回転子間の空隙、６５は固定子巻
線、６６は固定子ハウジング、６７はエンドブラ
ケツト、６８は回転子軸６３の軸受、ＡとＢは
夫々回転子の永久磁石６２の両端部に設けたポー
ルピースである。

固定子鉄心６１は第６図ｂに示すように８個の
磁極６１―１〜６１―８を有し、この磁極は円周
方向に等ピツチで互いに離間して配設され、各磁
極の先端にはポールピースＡ，Ｂの外周面に設け
られた極歯と同じピツチの極歯が設けられ、空隙
６４を介してポールピースＡ，Ｂの極歯と対向配
設されている。

磁極６１―１〜６１―８には固定子巻線６５―
１〜６５―８が夫々設けられ、回転子軸６３を中
心に点対称の位置にある巻線が組となるように接
続されて４相の巻線を構成している。

ポールピースＡ，Ｂの外周の極歯は夫々同数で
ポールピースＡとＢとの極歯の配置は互いに1/2
ピツチ移動した位置とされている。

第６図に示したステツピングモータにおいては
固定子巻線６５の４相のものに順次通電すること
により回転子がその極歯の1/4ピツチに相当する
角度で歩進する。従つてこの歩進角度を細かくす
るとステツピングモータの分解精度を高くするこ
とができ、第６図に示すように極歯を設けたポー
ルピースＡ，Ｂを永久磁石６２に取り付けるよう
にすればこの極歯を生産技術上極めて細かくする
ことができる。

然しながら第６図の構成では固定子鉄心の８個
の磁極に夫々巻線を巻装し、かつ各巻線を４相の
組に分ける為に夫々の巻線端を接続する必要があ
り多くの工程と熟練した人手を必要とする。又各
巻線が固定子鉄心６１より張り出した部分は軸方
向に延在し、エンドブラケツト６７との間に絶縁
保持上の空隙を設ける必要があるので軸方向の長
さをこの巻線端の張り出し部分だけ長くする必要
がある等の欠点がある。

又他の形式のステツピングモータとしては第７
図に示す構成のものがある。第７図において７
１，７２は回転子軸７５を中心として固定子鉄心
７３に巻装した偏平形の固定子巻線、７４は円筒
形永久磁石、７６は回転子ハブ、７７，７８は回
転子軸７５の軸受、７９は電動機の外被である。
第７図の構成のステツピングモータの固定子鉄心
７３は第７図ｂに示すように磁性材料製の円板状
薄板より磁極７３―１，７３―２を切り起こしに
より成形し巻線７１及び７２の夫々の端面と巻線
の外周を包むようにして構成され、軸受７７，７
８を備えた外被７９内に収容されている。又回転
子を形成する円筒形永久磁石７４が回転子ハブ７
６を介して回転子軸７５に一体的に固着され、円
筒形永久磁石７４には円周方向にＮ極、Ｓ極が交
互に着磁され、この磁極が固定子鉄心の磁極７３
―１，７３―２と空隙を介して対向されている。
第７図の構成のステツピングモータにおいては、
巻線としては磁極の外周に偏平な巻線を２個設け
るのみであり、第６図のステツピングモータのよ
うに複雑な巻線間の接続は不要でかつ巻線端の張
り出しが無いから軸方向の長さを短かくできる利
点はあるが、固定子鉄心の磁極７３―１，７３―
２を円板状薄板より切り起こして形成しているの
で、工作技術と製品の強度の上からある程度以上
細い極を形成することはできない。又回転子磁極
も円筒形永久磁石７４の外周に直接着磁して形成
するので極数を増加すると隣接磁極間の洩れ磁束
が増加して磁石の利用効率が低下する等の欠点が
あり、第６図のステツピングモータと同じ程度の
細かいステツプ角を得ることができない。

本発明のステツピングモータは第６図及び第７
図に示す従来のステツピングモータの夫々の長所
を採り欠点を捨てゝ構成し、軸方向に短かい形状
でしかも細かいステツプ角で動作するステツピン
グモータを提供するものである。

第１図において１はエンドブラケツト、２はヨ
ークを兼ねる電動機外被、３，４，５，６は固定
子鉄心、７，８は固定子鉄心、９は軸受、１０は
回転子軸、１１は回転子ハブ、１２，１４は回転
子のポールピース、１３は永久磁石である。

本発明のステツピングモータにおいてはエンド
ブラケツト１の中心に軸受９を固着し、エンドブ
ラケツト１に固定子鉄心３を同心的に固着し、電
動機外被２の内側に固定子鉄心６、固定子巻線
８、固定子鉄心５，４、固定子巻線７の順に装着
した固定子部を電動機外被２の内周面と固定子鉄
心３の外周面を案内としてエンドブラケツト１に
固着して固定子を完成する。固定子巻線７，８と
固定子鉄心３，４，５，６との間の絶縁は絶縁物
製の巻線枠に巻線を巻装することによつて達成し
ても良く、又は固定子巻線と固定子鉄心との間に
薄葉絶縁物を介在させたり、固定子鉄心の表面に
絶縁性の塗料を塗布する等の手段でも良く、その
選択は自由である。

本発明ステツピングモータにおける固定子鉄心
３は第２図に示すように磁性材料製の環状円板の
内周部から短円筒３―１を直角に突出させ、この
短円筒３―１の内周面に極歯３―２を等ピツチに
配設して形成する。この極歯３―２のピツチは回
転子に設けたポールピース１２及び１４の歯のピ
ツチと同一とする。固定子鉄心４，５，６も全て
固定子鉄心３と同一形状である。

本発明ステツピングモータの回転子は第３図に
示すように中空の回転子ハブ１１の外周に永久磁
石１３を取り付け、この永久磁石１３の軸方向の
両端面にポールピース１２と１４を当接して形成
し、回転子ハブ１１の一方の端面を回転子軸１０
に固着する。

又ポールピース１２と１４の外周面には夫々極
歯１２―１と１４―１を等ピツチで互いに離間し
て形成し、且つ極歯１２―１と１４―１は第４図
ｂに示すように軸に平行な同一線上に揃うように
する。

一方本発明ステツピングモータの固定子鉄心
３，４，５，６の極歯は第４図ａに示すように固
定子鉄心３と４の間では極ピツチＰの1/2、固定
子鉄心４と５の間では1/4Ｐ、固定子鉄心５と６
の間では1/2Ｐの角度づらせて配置する。

本発明によるステツピングモータの動作を第５
図に示した展開図により説明すると次の通りであ
る。

本発明においては固定子巻線７の端子ａ，ｂ，
ｃ及び固定子巻線８の端子ｄ，ｅ，ｆを励磁電流
が端子a‐b→，c‐b→，d‐e→，f‐e→と流れるように
通電
制御装置（図示してない）を介して電源に接続す
る。第５図は端子a‐b→と通電し固定子の極歯３―
２と回転子のポールピース１２の極歯１２―１が
整列した状態を示している。次に端子f‐e→と通電
しa‐b→の電流を止めると固定子の極歯６―２と回
転子の極歯１４―１が吸引して回転子が矢印方向
に右方に移動し極歯６―２と１４―１とが整列し
て極ピツチＰの1/4に相当する角度だけ回転する。
この角度が１ステツプ角となる。次に同じ方向に
歩進させるには端子c‐b→と通電しf‐e→の電流を止め
ると極歯４―２と極歯１２―１が整列して更に１
ステツプ歩進する。次に端子d‐e→と流しｃ−ｂを
止めると更に１ステツプ右方向へ歩進する。歩進
方向を逆にするには通電切り換えの順序を逆にす
れば良い。

上記に詳述した本発明によるステツピングモー
タの構造上の利点を従来技術によるステツピング
モータと比較すると次の通りである。即ち第６図
の構成のステツピングモータは巻線が８個で回転
子に設けた極歯の数をポールピース１個について
50個設けた構成で１ステツプ角が1.8度である。
又第７図の構成のステツピングモータの固定子の
極歯の数は24個が限度で１ステツプの角は7.5度
が最も小さい角度である。これに比し本発明では
回転子のポールピースに設けた極歯の数が50個で
巻線の数は２個の構成で１ステツプの角度を1.8
度と微少角度とすることができる。

更に本発明ステツピングモータにおいては固定
子鉄心が環状円板の内周部から短円筒を突出さ
せ、この短円筒の内周面にこの内周面の一部を半
径方向に突出させることによつて極歯を形成して
おり個々の極歯が独立していないので剛性が強く
多数の極歯を容易に設けることができる。又固定
子鉄心３，４，５，６を組合わせた時に固定子鉄
心３と４及び５と６の夫々の短円筒の端面が空隙
ｇを介して対向し、この空隙ｇが固定子鉄心間の
洩れ磁束の通路となるが、この洩れ磁束は磁極７
３―１及び７３―２が交互突出した第７図に示す
従来のステツピングモータに比し少ないので磁極
の軸方向長は短かいが有効に鎖交する磁束が多く
効率が高い。

又固定子の磁極の剛性が強いのでその内周面の
真円度が良く従つて回転子との空隙長を短かくす
ることができるので第７図のものに比し効率が高
くなる。

更に本発明ステツピングモータの回転子は軸受
９の外径より大きい内径の中空回転子ハブ１１の
一端に回転子軸を固着し回転子が１個の軸受９に
よる片持ち構造となるようにしたもので軸方向の
長さを短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステツピングモータの断
面図、第２図ａ，ｂは夫々固定子鉄心の断面図及
び側面図、第３図は回転子の斜視図、第４図ａ，
ｂは夫々固定子と回転子の空隙に面した極歯の配
置を示す部分展開図、第５図はステツピングモー
タの動作を示す固定子と回転子の極歯の関係を示
した展開図、第６図ａ〜ｄは夫々従来のステツピ
ングモータの縦断正面図、縦断側面図、第６図ａ
のＸ−Ｘ線断面図及び第６図ａのＹ−Ｙ線断面
図、第７図ａ，ｂは夫々従来の他のステツピング
モータの縦断正面図及びその一部の斜視図であ
る。 １……エンドブラケツト、２……電動機外被、
３，４，５，６……固定子鉄心、７，８……固定
子巻線、９……軸受、１０……回転子軸、１１…
…回転子ハブ、１２，１４……ポールピース、１
３……永久磁石、３―１……短円筒、３―２，４
―２，６―２，１２―１，１４―１……極歯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転子軸に平行な方向に着磁した円筒形永久
   磁石とその両端部に固着したその外周面に多数の
   極歯を等ピツチで形成した一対のポールピースと
   より成る回転子と、この回転子の外周に空隙を介
   して対向配置した４個の磁極と２個の固定子巻線
   より成る固定子とを有し、上記固定子の各磁極は
   上記回転子軸に垂直な環状円板と、この環状円板
   の内周面から軸方向に突出せしめた上記回転子の
   外径より上記空隙長だけ大きい内径の短円筒と、
   この短円筒の内周面に等ピツチに形成した上記回
   転子の極歯と同数の極歯とを有する固定子鉄心よ
   り成り、２個の固定子鉄心が夫々一組となりその
   短円筒の端面を対向させ空隙を介して互いに対向
   配置され、上記対向された短円筒の外周に上記固
   定子巻線が巻装され、上記各組の固定子鉄心が同
   軸上に磁性体ヨークで結合されていることを特徴
   とするステツピングモータ。