JPH0570186U - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型ステッピングモータのディテントトルク
を低減し、ロータ回転時における騒音を低減させる。 【構成】 内部ヨーク１１、１１ａの極歯１１ｂ，１１
ｅと外部ヨーク１４，１４ａの極歯１４ｂ、１４ｅと
が、それぞれボビン部１２，１２の内周側において同軸
かつ互い違いに離間して配置される一方、ステータカッ
プ１７，１７ａの開口端の間には、円環板状をなし、内
周縁に複数個の補助極が突出形成された補助ヨーク１８
が、その補助極を極歯１１ｂ，１１ｅの周方向の中心と
極歯１４ｂ，１４ｅの周方向の中心との中間位置に配し
た状態で介在されている。そして、この補助極の作用に
より、ロータ２０と前記補助極間に新たな磁気的安定点
が形成され、無励磁状態におけるロータ２０の静止点が
増加する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小型ステッピングモータに係り、特にロータ回転時の騒音および振 動を低減させたステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動焦点カメラのレンズ駆動等に使用される小型モータの一種として、従来よ り例えば図７に示すような構造のものが知られている。

【０００３】 図７において、符号１，１ａは円筒状に並ぶ複数の極歯１ｂ，１ｅおよび平板 部１ｃ，１ｄからなる一対の内部ヨークで、これら内部ヨーク１，１ａは、それ ぞれの極歯１ｂ，１ｅが周方向に半ピッチずれた状態で、平板部１ｃ，１ｄで互 いに貼り合わせられている。また、これら内部ヨーク１，１ａの外周にはボビン 部２，２が取り付けられ、このボビン部２，２にはそれぞれコイル３が巻回され ている。

【０００４】 内部ヨーク１，１ａの中央には、極歯１ｂ，１ｅに対応した数の磁極を有する ロータ４が設置され、更に、周方向に並ぶ複数の極歯５ｂ，５ｃを有し、円筒状 をなす一対の外部ヨーク５，５ａにより上下から覆われている。この場合、内部 ヨーク１，１ａの極歯１ｂ，１ｅと外部ヨーク５，５ａの極歯５ｂ，５ｃの形状 および寸法はいずれも等しく、また、内部ヨーク１，１ａの極歯１ｂ，１ｅと外 部ヨーク５，５ａの極歯５ｂ，５ｃは、ロータ４の周囲において、ロータ４から 等距離の位置に互い違いに離間して配置されている。

【０００５】 そして、コイル３，３に通電すると、内部ヨーク１，１ａの極歯１ｂ，１ｅと 外部ヨーク５，５ａの極歯５ｂ，５ｃとが互いに異なる磁極を形成し、その結果 、これらの磁極とロータ４の外周面に形成された磁極との作用により、ロータ４ がその回転軸４ａを中心に回転する。

【０００６】 一方、一般にステッピングモータにおいては、コイル３，３に通電していない 状態（無励起状態）でもロータ４の磁極とヨーク１，１ａ，５，５ａの極歯１ｂ ，１ｅ，５ｂ，５ｃとの間には磁力が作用している。そして、ロータ４を回転さ せた場合この磁力によりロータ４の回転軸４ａが受けるロータ４回転方向の力を ディテントトルクと呼び、無励磁状態において、ロータ４はこのディテントトル クが零で安定している位置で静止することが知られている。

【０００７】 図８は、上記従来のステッピングモータにおける無励磁状態でのロータ４の磁 極とヨーク１，５の極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示すものである 。図８において、符号４ｂ，４ｃはいずれもロータ４の磁極で、これらの磁極４ ｂ，４ｃは、極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃのピッチに対応して、ロータ４の軸線 方向に沿って一定幅で形成されている。

【０００８】 この場合、無励起状態において、ロータ４と極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃが、 ：磁極４ｂと極歯１ｂ、磁極４ｃと極歯５ｂが重なる位置 ：磁極４ｂと極歯５ｂ、磁極４ｃと極歯１ｂが重なる位置 ：磁極４ｂと極歯５ｃ、磁極４ｃと極歯１ｅが重なる位置 ：磁極４ｂと極歯１ｅ、磁極４ｃと極歯５ｃが重なる位置 でそれぞれ磁気的安定点を形成し、また、これらの磁気的安定点でディテントト ルクが零となる。その結果、上記従来のステッピングモータにおいては、上記 〜のいずれかの点がロータ４の静止点となる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のステッピングモータの場合、無励起状態におけるロ ータ４の静止点の種類が上記〜の４種類しかなく、ロータ４の回転角あたり の静止点の数が少ないため、ロータ４の回転角あたりのディテントトルクは例え ば図９において線Ｘで示すように変化する。従って、ディテントトルクの変化量 は例えば図９中符号Ａで示すようになり、その結果、モータの回転とともに、前 記ディテントトルクを原因とするモータの振動および騒音が発生し、特にビデオ カメラ等録音機能を有する装置に用いる場合には、前記騒音が録音されてしまう 等の問題があった。

【００１０】 一方、極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃの周方向の幅を狭くするとともに極歯１ｂ ，１ｅ，５ｂ，５ｃの数を増加し、隣接する極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃ間の距 離を短縮することにより、ロータ４の磁極と極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃ間にお ける磁気的安定域を増加させてディテントトルクの変化量を減じ、ロータ４の回 転における円滑度を向上させることもできる。

【００１１】 しかしながら、この場合には極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｃの形成精度に対する 要求が厳しくなり製造コストが増加するうえ、ステッピングモータの組立時や前 記カメラへのステッピングモータの搭載時等において、極歯１ｂ，１ｅ，５ｂ， ５ｃの曲がりや折れ等の破損を生じ易くなるという問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記事実に鑑みてなされたもので、回転軸の周囲に、周方向に複数 の磁極を有する永久磁石が形成されたロータの一端側の周囲に、第一の極歯群を 有するヨークが前記回転軸と同軸をなすように形成され、このヨークには、前記 第一の極歯群を励磁させる第一のコイルが設けられ、

【００１３】 前記ロータの他端側の周囲に、第二の極歯群を有するヨークが前記回転軸と同 軸をなすように形成され、このヨークには、前記第二の極歯群を励磁させる第二 のコイルが設けられ、

【００１４】 前記第一の極歯群を構成する各極歯と、前記第二の極歯群を構成する各極歯が 、周方向に半ピッチずれた状態で配置されているステッピングモータにおいて、 前記第一の極歯群を構成する各極歯の周方向の中心と、前記第二の極歯群を構成 する各極歯の前記周方向の中心との中間位置に、軟磁性体製の補助極が形成され ているものである。

【００１５】

【作用】

本考案のステッピングモータにおいては、第一の極歯群を形成する極歯のロー タ周方向の中心と、第二の極歯群を形成する極歯のロータ周方向の中心との中間 位置に補助極が形成されているため、前記ロータと前記極歯との間のみならず、 前記ロータと前記補助極との間にも磁気的安定点が形成される。従って、無励磁 状態における前記ロータの静止点が増加し、前記ロータの回転に伴うディテント トルクの変化量が低下し、ディテントトルクに起因するモータ回転時の振動や騒 音が低減される。

【００１６】

【実施例】

以下、図面に基づき、本考案の実施例について更に詳しく説明する。 図１は、本考案に係るステッピングモータを示すものである。なお、以下の説 明で用いる左右および内外の関係はこの図に準ずるものとする。

【００１７】 図１において、符号１１，１１ａは円筒状に並ぶ複数の極歯１１ｂ、１１ｅと 、これら極歯１１ｂ，１１ｅの基端側に形成された円環板状をなす平板部１１ｃ ，１１ｄとからなる一対の内部ヨークである。

【００１８】 そして、内部ヨーク１１，１１ａの周囲には、円筒形をなす巻胴部１２ａ，１ ２ａと、その両端に一体に形成された円環板状をなすフランジ部１２ｂ，１２ｂ とからなる一対のボビン部１２，１２が、それぞれフランジ部１２ｂ，１２ｂの 一端を平板部１１ｄ、１１ｃに固定した状態で取り付けられ、このボビン部１２ ，１２にはそれぞれコイル（第一のコイルおよび第二のコイル）１３，１３が巻 回されている。

【００１９】 また、ボビン部１２，１２には、円筒状に並ぶ複数の極歯１４ｂ，１４ｅと、 これら極歯１４ｂ，１４ｅの基端側に形成された円環板状をなす平板部１４ｃ， １４ｄとからなる一対の外部ヨーク１４，１４ａが、それぞれ平板部１４ｃ、１ ４ｄをフランジ部１２ｂ，１２ｂの他端に固定した状態で取り付けられている。

【００２０】 ここで、内部ヨーク１１、１１ａの極歯１１ｂ，１１ｅと外部ヨーク１４，１ ４ａの極歯１４ｂ、１４ｅとは、それぞれボビン部１２，１２の内周側において 同軸かつ互い違いに離間して配置され、第一の極歯群１５および第二の極歯群１ ６を形成している。また、前記第一の極歯群１５と、前記第二の極歯群１６はい ずれも同軸をなし、かつその周方向の位置は半ピッチずれている。なお、各極歯 群１５，１６はいずれも軟磁性体製とされている。

【００２１】 更に、これら全体は、平板部１４ｃ，１４ｄの端面に当接固定された有底円筒 状をなすステータカップ１７，１７ａによりそれぞれ覆われ、更に、ステータカ ップ１７，１７ａの開口端は、円環板状をなす補助ヨーク１８を介して、対向し て結合されている。

【００２２】 この補助ヨーク１８は、電磁純鉄、珪素鋼板、パーマロイ等の軟磁性体で形成 され、その内周縁には、図２に示すように複数個の補助極１８ａが突出形成され ている。また、これらの補助極１８ａは、前記極歯群１５，１６と同軸をなし、 かつ第一の極歯群１５を形成する極歯１１ｂ，１４ｂと、第二の極歯群１６を形 成する極歯１１ｅ，１４ｅの周方向の中間位置に配置されている。

【００２３】 一方、上記ヨーク１１，１１ａ，１４，１４ａ，１８の中央部には回転軸２１ の周囲に永久磁石２２が形成されてなるロータ２０がヨーク１１，１１ａ，１４ ，１４ａ，１８と同軸をなすように設置され、この永久磁石２２には、極歯１１ ｂ，１１ｅ，１４ｂ，１４ｅに対応した所定数の磁極が周方向に沿って交互に形 成されている。また、このロータ２０は、ステータカップ１７，１７ａの中央部 に形成されたメタル軸受２３，２３により回転軸２１を中心として回転可能に支 持されている。

【００２４】 そして、コイル１３，１３に通電すると、内部ヨーク１１，１１ａの極歯１１ ｂ，１１ｅと外部ヨーク１４，１４ａの極歯１４ｂ，１４ｅとが互いに異なる磁 極を形成し、その結果、これらの磁極と永久磁石２２に形成された磁極との作用 によりロータ２０が回転軸２１を中心に回転する。

【００２５】 図３は、上記ステッピングモータにおける極歯２４，２５，２６，２７および 補助極２８，２９，３０，３１の位置関係を示す図である。図３において、符号 ２４，２６はそれぞれ第一の極歯群１５をなす極歯、符号２５，２７は第二の極 歯群１６をなす極歯で、前述の通り極歯２４，２６と極歯２５，２７とは周方向 に半ピッチずれて配置されている。また、符号２２ａ，２２ｂはいずれも永久磁 石２２の磁極で、これらの磁極２２ａ，２２ｂは、極歯２４，２５，２６，２７ のピッチに対応して、ロータ２０の軸線方向に沿って一定幅で形成されている。

【００２６】 更に、極歯２４，２６の中心と極歯２５，２７の中心との中間点には、それぞ れ補助ヨーク１８の補助極２８，２９，３０，３１が設置されている。極歯２４ ，２５，２６，２７と、これら補助極２８，２９，３０，３１の設置位置との関 係を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】 これら補助極２８，２９，３０，３１を設けたことにより、無励起状態におい て、ロータ２０と、極歯２４，２５，２６，２７および補助極２８，２９，３０ ，３１とは、上記従来のステッピングモータの場合と同様、 ：磁極２２ａと極歯２４、磁極２２ｂと極歯２６が重なる位置 ：磁極２２ａと極歯２５、磁極２２ｂと極歯２７が重なる位置 ：磁極２２ａと極歯２６、磁極２２ｂと極歯２４が重なる位置 ：磁極２２ａと極歯２７、磁極２２ｂと極歯２５が重なる位置 で、磁気的安定点すなわちディテントトルクが零となる点を形成するとともに、

【００２９】 ａ：磁極２２ａと補助極２８、磁極２２ｂと補助極３０が重なる位置 ｂ：磁極２２ａと補助極２９、磁極２２ｂと補助極３１が重なる位置 ｃ：磁極２２ａと補助極３０、磁極２２ｂと補助極２８が重なる位置 ｄ：磁極２２ａと補助極３１、磁極２２ｂと補助極２９が重なる位置 でも、磁気的安定点を形成する。

【００３０】 従って、本考案のステッピングモータの場合、ロータ２０が無励起状態におい て上記〜の各点で静止するとともに、新たに、上記従来の静止点のそれぞれ 中間に位置する上記ａ〜ｄの各点でも静止可能となるため、ロータ２０の回転角 あたりの静止点の数が増加する。

【００３１】 その結果、ロータ２０の回転角あたりのディテントトルクが例えば図４中線Ｘ から線Ｙへと示すように変化し、それに伴いディテントトルクの変化量が図４中 符号Ｂで示すように低下する。よって、ステッピングモータを回転させた場合に 生じる前記ディテントトルク由来の振動が低減され、モータ回転時の騒音が低下 する。

【００３２】 ここで、ロータ２０は、少なくとも上記ａ〜ｄの条件を満たす静止点がそれぞ れ一箇所以上あれば、補助ヨーク１８の内周縁における補助極２８，２９，３０ ，３１の数と無関係に静止するが、上記ａ〜ｄの条件を満たす静止点の数が等し いとロータ２０が静止した場合の磁気的バランスが良くなるため、前記静止点ａ 〜ｄの数は予め等しくしておくことが望ましい。

【００３３】 次に、本考案のステッピングモータの組立について述べる。 図５は、本考案のステッピングモータの組立方法を示す図である。外部ヨーク１ ４，１４ａ、ボビン部１２，１２、コイル１３，１３および内部ヨーク１１，１ １ａをそれぞれステータカップ１７，１７ａ内に組み込んだ後、ステータカップ １７，１７ａの開口端の間に補助ヨーク１８を挟み、各開口端と補助ヨーク１８ との接合面を溶接等の方法で固定する。

【００３４】 一方、ロータ２０は予め組み立てた後、ステータカップ１７，１７ａと補助ヨ ーク１８との固定前にステータカップ１７，１７ａおよび補助ヨーク１８の中央 部に配しておき、ステータカップ１７，１７ａと補助ヨーク１８とを固定する際 に回転軸２１の両端をメタル軸受２３，２３に挿通させる。

【００３５】 すなわち、本考案のステッピングモータにおいては、従来のステッピングモー タと同様のステータカップ１７，１７ａの開口端の間に補助ヨーク１８を挟んで 固定するだけで、上記のような優れた回転性能を有するステッピングモータを容 易に組み立てることが可能となっている。しかも、補助ヨーク１８の加工が容易 であるため、補助ヨーク１８の設置に伴うステッピングモータの製造コスト上昇 が最小に抑えられる。また、補助ヨーク１８の設置により、ステッピングモータ の強度が低下することはない。

【００３６】 なお、補助ヨーク１８は、必ずしも第一の極歯群１５と第二の極歯群１６との 間に介在させる必要はなく、例えば図６に示すように、ステータカップ１７，１ ７ａの端面３２，３２ａのいずれかに設置してもよい。この場合には、無励磁状 態において補助ヨーク１８と永久磁石２２の端面との間で磁力が作用し、その結 果、ロータ２０の回転角あたりの静止点の数が増加する。

【００３７】 また、一個のモータに、複数の補助ヨーク１８を設置してもよい。この場合、 補助ヨーク１８の設置位置は、第一の極歯群１５と第二の極歯群１６との間ある いはステータカップ１７，１７ａの端面３２，３２ａから任意に選択される。同 一箇所に複数の補助ヨーク１８を重ねて設置することももちろん可能である。

【００３８】

【考案の効果】

以上説明した通り、本考案のステッピングモータにおいては、第一の極歯群を 形成する極歯の周方向の中心と、第二の極歯群を形成する極歯の周方向の中心と の中間位置に設けられた補助極の作用により、ロータと前記補助極間に新たな磁 気的安定点が形成され、無励磁状態における前記ロータの静止点が増加する。従 って、ロータの回転に伴うディテントトルクの変化量が低下し、前記ディテント トルクによるステッピングモータ振動および騒音量が低減するという効果を奏す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例におけるステッピングモー
タの構造を示す縦断面図である。

【図２】本考案に係る補助ヨークの形状の例を示す正面
図である。

【図３】本考案のステッピングモータにおける極歯およ
び補助極とロータの磁極との位置関係を示す図である。

【図４】本考案のステッピングモータにおけるロータの
回転に伴うディテントトルクの変化の例を示す図であ
る。

【図５】本考案のステッピングモータにおける組立方法
の例を示すステッピングモータの分解斜視図である。

【図６】本考案の第二実施例におけるステッピングモー
タへの補助ヨークの設置状況を示す側面図である。

【図７】従来のステッピングモータの構造の例を示す縦
断面図である。

【図８】従来のステッピングモータにおける極歯とロー
タの磁極との位置関係を示す図である。

【図９】従来のステッピングモータにおけるロータの回
転に伴うディテントトルクの変化の例を示す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１１，１１ａ 内部ヨーク １ｂ，１ｅ，５ｂ，５ｅ，１１ｂ，１１ｅ，１４ｂ，１
４ｅ，２４，２５，２６，２７ 極歯 １ｃ，１ｄ，１１ｃ，１１ｄ，１４ｃ，１４ｄ 平板部 ２，１２ ボビン部 ３，１３ コイル ４，２０ ロータ ４ａ，２１ 回転軸 ４ｂ，４ｃ，２２ａ，２２ｂ ロータの磁極 ５，５ａ，１４，１４ａ 外部ヨーク １２ａ 巻胴部 １２ｂ フランジ部 １５ 第一の極歯群 １６ 第二の極歯群 １７，１７ａ ステータカップ １８ 補助ヨーク ２２ 永久磁石 ２３ メタル軸受 ２８，２９，３０，３１ 補助極 ３２，３２ａ ステータカップの端面 ，，， 従来のステッピングモータにおける極
歯とロータ間の磁気的安定点 ａ，ｂ，ｃ，ｄ 本考案のステッピングモータにおいて
追加される極歯とロータ間の磁気的安定点 Ａ 従来のステッピングモータにおけるディテントトル
クの変化量 Ｂ 本考案のステッピングモータにおけるディテントト
ルクの変化量 Ｘ 従来のステッピングモータにおける、ロータの回転
に伴うディテントトルクの変化 Ｙ 本考案のステッピングモータにおける、ロータの回
転に伴うディテントトルクの変化

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、その周囲に形成され、周方向
   に複数の磁極を有する永久磁石からなるロータの一端側
   の周囲に、第一の極歯群を有するヨークが前記回転軸と
   同軸をなすように形成され、このヨークには、前記第一
   の極歯群を励磁させる第一のコイルが設けられ、 前記ロータの他端側の周囲に、第二の極歯群を有するヨ
   ークが前記回転軸と同軸をなすように形成され、このヨ
   ークには、前記第二の極歯群を励磁させる第二のコイル
   が設けられ、 前記第一の極歯群を構成する各極歯と、前記第二の極歯
   群を構成する各極歯が、周方向に半ピッチずれた状態で
   配置されているステッピングモータにおいて、 前記第一の極歯群を構成する各極歯の周方向の中心と、
   前記第二の極歯群を構成する各極歯の前記周方向の中心
   との中間位置に、軟磁性体製の補助極が設けられている
   ことを特徴とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記補助極が、軟磁性体製円環の内周縁
   に突出形成されたものであることを特徴とする請求項１
   記載のステッピングモータ。
3. 【請求項３】 前記補助極が、上記一対のヨークに挟ま
   れて固定されていることを特徴とする請求項１または２
   記載のステッピングモータ。
4. 【請求項４】 前記補助極が、前記一対のヨークの少な
   くとも一方の端面に、前記永久磁石の端面との間に磁力
   をおよぼすように固定されていることを特徴とする請求
   項１または２記載のステッピングモータ。