JPH0145263Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は鉄片回転型の単相ステツプモータに関
する。

鉄片回転型の単相ステツプモータは、始動時に
鉄片回転子に生じる磁極がＮ極となるかＳ極とな
るかによつて、例えば前者の場合に正回転するの
であれば、後者の場合には１パルス分逆回転した
後に正回転するという欠点があつた。また回転子
の回転トルクは回転子とマグネツトとの間で生じ
る磁束のやりとりで決定されるだけであるから、
起動時におけるトルクは小さく、起動特性が良く
ない等の欠点があつた。

本考案は叙上の欠点を是正せんとするもので、
新たな磁極歯を設けることにより回転方向を規制
できると共に起動トルクの向上を図ることができ
る単相ステツプモータを提供することを目的とす
る。

以下に、本考案を実施例によつて説明する。第
１図において、１は回転子軸であり、その軸１は
軸受２を介して軟磁性の第１ボス３に対して回転
自在となつており、また第２ボス４を介して鉄片
回転子５が一体化されている。そして、第１ボス
３には円環状の励磁コイル６が固着されると共
に、その励磁コイル６の上辺を覆うように軟磁性
のヨーク７が固着されると共にその内周に８個の
外側磁極歯８が一体に形成されている。９は上面
が上記鉄片回転子５に若干の間隙を介して対面す
るように位置する円環状のマグネツトであり、非
磁性の取付部材１０によつて固定されている。

上記したマグネツト９は、第２図に示すように
放射状となるように周方向にＮ極とＳ極が等ピツ
チで交互に８極着磁され、その着磁面が鉄片回転
子５に対面するよう固定配置される。

また、鉄片回転子５は、第３図に示すように、
第２ボス４に対する固着部としての内周鍔５₃が
形成されると共に第１磁極歯５₁と第２磁極歯５₂
とが、上記内周鍔５₃より交互に延長されている。
そして第１磁極歯５₁は内周鍔５₂より微少断面積
部５₄を介して連接されると共に円周方向長さは
第２磁極歯５₂より長く形成されている。一方第
２磁極歯５₂は内周鍔５₃より、該磁極歯５₂の幅
のまま延長されている。さらに各磁極歯５₁，５₂
は未広がりの形状となつていて、夫々が４枚づつ
形成され、かつこの第１磁極歯５₁と第２磁極歯
５₂は、前記マグネツト９のＮ極、Ｓ極のピツチ
と同一ピツチで形成されている。

また、前記外側磁極歯８は、第４図に示すよう
にマグネツト９の磁極ピツチと同一ピツチにて８
個形成されているが、第５図に示すようにそのマ
グネツト９の極中心から若干の角度αだけ反時計
廻り方向にずれるように位相差をもたせた配置と
なつている。

更に、前記励磁コイル６は、第６図に示すよう
に、中間タツプ６ａに直流電圧＋Ｂが印加される
形式のもので成り、第１制御端子１１に正パルス
が加わることにより第１トランジスタ１２が導通
して、その励磁コイル６に実線の矢印方向に電流
が流れ、一方第２制御端子１３に正パルスが加わ
ることにより、第２トランジスタ１４が導通し
て、その励磁コイル６に破線の矢印方向に電流が
流れるようになつている。そして、これによつて
励磁コイル６に磁束が生じると、その磁束は第１
図の破線で示すループ１５、つまり第１ボス３←→
ヨーク７←→外側磁極歯８←→ギヤツプｇ←→鉄片回転
子５←→第２ボス４←→第１ボス３を流れる。これに
より、鉄片回転子５の第１磁極歯５₁と第２磁極
歯５₂に相逆の磁極が誘導され、また長い方の第
１磁極歯５₁が外側磁極歯８に対して吸引力を受
けるようになる。

次に動作を説明する。上記第１制御端子１１に
は第７図Ａに示すパルス信号が、また第２制御端
子１３には第７図Ｂに示すパルス信号が各々加え
られるが、両パルス信号Ａ，Ｂはデユーテイサイ
クルが50％未満で、かつ位相差が180度となつて
いる。したがつて励磁コイル６は電流が流れない
休止時間t₀が生じる。

第８図は鉄片回転子５の第１磁極歯５₁と第２
磁極歯５₂、外側磁極歯８、およびマグネツト９
の相互の関係を示す説明用の図である。

第７図における時間の時、この時は無励磁状
態であり、第１磁極歯５₁と第２磁極歯５₂はマグ
ネツト９のＮ極から出てＳ極に至る磁束通路の磁
気抵抗が最少となる位置、つまりＮ極とＳ極をま
たぐ中間位置にて静止している。この時第８図ａ
に示すように、反時計廻り方向のＮ極からＳ極に
向う極間に第１磁極歯５₁が静止し、同反時計廻
り方向のＳ極からＮ極に向う極間に第２磁極歯５
_２が静止しているとする。

次に第７図の時間に至り、励磁コイル６が一
方向に励磁されて、第１磁極歯５₁がＮ極、第２
磁極歯５₂がＳ極になると、第８図ｂに示すよう
に吸引反発の磁気作用により、Ｎ極となつた第１
磁極歯５₁がマグネツト９のＳ極上に、またＳ極
となつた第２磁極歯５₂がマグネツト９のＮ極上
に吸引されて反時計廻り方向にマグネツト９の1/
２磁極ピツチ角度だけ回転し、この状態は第１制
御端子１１に加わるパルス信号が零になるまで続
く。なお、この時外側磁極歯８は磁束の受渡しに
より第１磁極歯５₁を吸引する。このため、第１
磁極歯５₁はマグネツト９のＳ極の頂上ではなく、
その外側磁極歯８の側（反時計廻り方向）に若干
の角度β（＜α）だけ偏つた位置となり、起動ト
ルクは大きなものとなる。

次に第７図の時間に至ると、励磁コイル６は
無励磁となり、第１磁極歯５₁と第２磁極歯５₂の
磁極は消える。この直前上記したような両磁極５
_１と５₂はマグネツト９の極の頂上からβだけ反時
計廻り方向にずれているので、無励磁になること
により、マグネツト９のＮ極とＳ極の作用によつ
てその方向にマグネツト９の1/2磁極ピツチ角度
だけ回転し、そのＮ極とＳ極をまたぐ極中間で静
止する（第８図ｃ）。

次に第７図の時間に至ると、励磁コイル６が
時間の場合と逆方向に励磁され、第１磁極歯５
_１がＳ極、第２磁極歯５₂がＮ極になり、マグネツ
ト９の磁極との吸引反発作用により、第８図ｄに
示すように更に反時計方向に回転して、第８図ｂ
で示したと同じ状態となる。

以下時間の経過と共に以上の動作が繰返され
て、鉄片回転子５は第１制御端子１１と第２制御
端子１３に加わるパルス信号の１周期毎に、マグ
ネツト９の１磁極ピツチのステツプで反時計廻り
方向に回転する。

ところで、以上は第８図ａに示す位置で鉄片回
転子５が静止していた状態で第７図の時間に至
つた場合であるが、第８図a′に示すように、マグ
ネツト９の反時計廻り方向のＳ極からＮ極に向う
極間に第１磁極歯５₁が静止し、同反時計廻り方
向のＮ極からＳ極に向う極間に第２磁極歯５₂が
静止している場合には、次に第７図の時間に至
ることにより回転規制が行なわれる。

すなわち、第１制御端子１１に正パルスが生じ
て励磁コイル６が一方向に励磁され、前記の場合
と同様に第１磁極歯５₁がＮ極に、第２磁極歯５₂
がマグネツト９の磁極との吸引反発作用によつて
反時計廻り方向に回転して、第８図b′の位置にく
る。この状態は第８図ｂと同じであり、以後の無
励磁により第８図ｃに移行して、その後は前記の
場合と同様に反時計廻り方向にステツプ回転を続
ける。

以上のように、励磁時に第１磁極歯５₁が、通
常ならばマグネツト９の磁極の頂上に吸引される
のであるが、本実施例においては第１磁極歯５₁
が外側磁極歯８にも吸引されるので、その第１磁
極歯５₁がその外側磁極歯８の側に角度βだけ偏
した位置にて吸引状態が続けられる。したがつて
無励磁になることにより、その外側磁極歯８の側
に回転する。すなわち、鉄片回転子５は、マグネ
ツト９の極上から偏した外側磁極歯８の方向に回
転する。上記の実施例では反時計廻り方向に偏し
ていたので反時計廻り方向に回転することは前述
のとおりであるが、時計廻り方向に偏させればそ
の時計廻り方向に回転する。つまり、外側磁極歯
８の偏する方向によつて鉄片回転子の回転方向が
定まる。

なお、以上の実施例において、励磁コイル６が
中間タツプ無しの場合には、第９図に示すよう
に、トランジスタ１５〜18によつてブリツジ接続
して、第１制御端子１１に加わる正パルス信号に
よつてトランジスタ１５と１６が導通して励磁コ
イル６に実線の矢印方向の電流が流れ、また第２
制御端子１３に加わるパルス信号によつてトラン
ジスタ１７と１８が導通して励磁コイル６に破線
の矢印方向の電流が流れるようすることもでき
る。

また、外側磁極歯８は磁性鉄板プレス加工し
て、ヨーク７から個別的に伸びる形状にするもの
も考えられるが、この場合は第１図に示すギヤツ
プｇが大きくなつてトルクの低下を招くので、第
４図に示すように純鉄粉を圧縮成形することによ
り、カツプ状の磁性体７の内周に凸状の外側磁極
歯８を形成した方が良い。

また、この外側磁極歯８は以上の実施例では第
１磁極歯５₁の数と同じにしたが、1/2，1/4で構
成することもできる。

また、以上の実施例において、第２磁極歯５₂
は必ずしも必要ない。

さらに鉄片回転子５の形状は上記した実施例の
ものに限定されるものではなく、上記と同様な動
作を行える形状のもの全てを含むことは勿論であ
る。

以上から本考案によれば、鉄片回転子の磁極歯
が外側磁極歯によつて、励磁時にマグネツトの極
の頂上から外側磁極歯の側に偏して静止するの
で、その外側磁極歯によつて鉄片回転子の回転方
向が一方向に規制されるようになる。

また、外側磁極歯と鉄片回転子の第１磁極歯と
の間で発生する吸引力が回転力に加算される方向
に働くため、大きな起動トルクが得られ、従つて
同一トルクの単相ステツプモータであれば、極め
て小型化が図れる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の単相ステツプモータの一実施
例の断面図、第２図はマグネツトの平面図、第３
図は鉄片回転子の裏面斜視図、第４図は外側磁極
歯付近の裏面斜視図、第５図は外側磁極歯のマグ
ネツトに対する位置関係の説明図、第６図は励磁
コイルの結線図、第７図は励磁コイルに加えるべ
きパルス信号のタイミングチヤート、第８図は動
作説明図、第９図は励磁コイルの別の例の結線図
である。 １……回転子軸、２……軸受、３……第１ボ
ス、４……第２ボス、５……鉄片回転子、５₁…
…第１磁極歯、５₂……第２磁極歯、６……励磁
コイル、７……ヨーク、８……外側磁極歯、９…
…マグネツト、１０……取付部材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転子軸に中心が固着され、周方向に複数個の
   磁極歯が形成された鉄片回転子と、周方向に複数
   のＮ・Ｓの磁極が着磁され、その着磁面が上記磁
   極歯に間〓を介して対面するように固定配置され
   た環状のマグネツトと、上記鉄片回転子の中心か
   ら外方に又は外方から中心に向けて磁束を流すた
   めの励磁コイルとで成る単相ステツプモータにお
   いて、 上記鉄片回転子の上記磁極歯の外周端近くで且
   つ上記マグネツトの極の頂上から若干の角度だけ
   偏した角度位置に、上記励磁コイルにより生ずる
   上記磁束により磁気誘導されて上記磁極歯を吸引
   する別の磁極歯を固定配置したことを特徴とする
   単相ステツプモータ。