JPH0611182B2

JPH0611182B2 - ステツピングモ−タ

Info

Publication number: JPH0611182B2
Application number: JP57165331A
Authority: JP
Inventors: 敏靖田倉; 恒明岡田; 栄次金子
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Tec Corp
Priority date: 1982-09-22
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS5875456A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はステツピングモータに係り、角形状のハイブリ
ツド形ステツピングモータにおけるステータコアに形成
した４個のボールにボビンに巻回したコイルを巻装する
ものに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来のパーマネントマグネツトハイブリツト形のミニア
ングルステツピングモータは、１．８゜或は３．６゜な
どのステツプ角を有する形式が多いが第１図に示すよう
にコア(1)の内周縁には対称位置に８個のポール(2)が突
出されており、この各ポール(2)にコイルを巻回する構
成となつており、この構成ではコア(1)の外形を角形に
すると各角隅部にコアとして機能しない部分(3)があ
り、またコア(1)の内周縁には８個のポール(2)を突出さ
せるためポール(2)間のコイルを巻回するスリツト面積
が小さくなり、しかもポール(2)はコア(1)の中心に向つ
ているためコイルを巻回するスリツト部(4)の開口部と
なる各ポール(2)の先端部間の間隙(5)は狭く、コイルを
各ポール(2)に巻回することが困難で、作業性が悪く、
コストアツプとなるばかりでなく、生産数量を増加させ
ることができなかつた。

このため第２図に示すように角形コア(6)の各辺(7)の内
側辺縁(8)からそれぞれポール(9)を突出させ、各ポール
(9)間の間隙を拡げてコイルの巻回を容易にする構成が
考えられるが、各ポール(9)の先端に形成される凸部は
ステツプ角に応じて偏位させているため、各ポール(9)
は偏位して各ポール(9)は各辺部(7)の内側辺縁(8)に対
称状に形成されず、各ポール(9)にコイル(10)をそれぞ
れ巻回した場合無駄な空間(11)が形成され、特にステツ
プ角に対応する回転子の凹部が奇数の場合特にこの傾向
が著しく、コアに対するコイル量が少なく、電気装荷が
少なく、トルクも小さくなる欠点を有している。

〔発明の目的〕

本発明は上記点に鑑みなされたもので、コアの各ポール
に巻回されるコイルのボビンが、コアの内側に生じる空
間を少なくして、コアの大きさに比して同一サイズのス
テツピングモータとして最も効率のよい機械出力が得ら
れるステツピングモータを提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明の構成は、各辺部の内側辺縁の中央部にそれぞれ
先端にステツプ角に応じた複数の凸部を有するポールを
突設した略正方形枠状の角形ステータコアと、このコア
の各ポールにそれぞれ嵌合されこのコアの各辺部の内側
辺縁に沿つてそれぞれ配設されるボビンに巻回された４
個のコイルと、この各コイルに囲繞された空間に配設さ
れ前記ポールの凸部に対応するステツプ角に応じて周面
に凸部を形成した回転子とを具備し、前記各ポールのう
ち先端の凸部をステツプ角に応じて偏位させたポールの
側縁を切削してポールの幅方向の中心線と平行に削成
し、この切削した側の凸部と隣接する凹部をポールの幅
方向の中心線に向つて偏位させてなるものである。

〔発明の実施例〕

次に本発明の一実施例を４相でステツプ角θがでかつ回転子には凸部が２８個等間隔で周面に形成され
ているステツピングモータについて説明する。

第３図乃至第６図において、(20)は積層または一体成型
ステータコアで、略正方形枠状に角形に形成され、各辺
部(21)(21)(21)(21)の内側辺縁(22)の略中央部にはそれ
ぞれポール(23)(24)(25)(26)が突出されている。この各
ポール(23)(24)(25)(26)の高さ(h)は後述の回転子(27)
の外径(D)の０．２４乃至０．５倍とし、このポール(2
3)(24)(25)(26)の先端縁には４つの凸部(28)(29)(30)(3
1)がそれぞれ歯状に形成されている。この第１のポール
(23)は４つの凸部(28)(29)(30)(31)が辺縁(22)の中央部
に垂直方向の中心線(l₁−l₁)より左右対称となるように
均等に形成されている。また左右の第２のポール(24)と
第３のポール(25)には互いに４つの凸部(28)(29)(30)(3
1)が形成され、この凸部(28)(29)(30)(31)はコア(20)の
水平方向の中心線(l₂−l₂)よりステツプ角θ゜が分前記
第１のポール(23)側に近い方向に偏位して形成されてい
る。また前記第１のポール(23)と対向する第４のポール
(26)は４つの凸部(28)(29)(30)(31)が垂直方向の中心線
(l₁−l₁)からステツプ角θ゜の２倍の角度２θ゜の角度
分第３のポール(25)側に偏位され、第２のポール(24)、
第３のポール(25)および第４のポール(26)はそれぞれ中
心から偏位して形成されている。そしてこの各ポール(2
3)(24)(25)(26)の凸部(28)(29)(30)(31)はコア(20)の中
心に向つて形成されており、θ゜偏位した第２のポール
(24)と第３のポール(25)との第１のポール(23)側、およ
び２θ゜偏位した第４のポール(26)の第３のポール(25)
側は第７図に鎖線で示す部分を切削して第２および第３
のポール(24)(25)の幅方向の中心線(l₂−l₂)(l₁−l₁)と
平行とし、この凸部(31)を形成する凹部(32)は鎖線位置
からポール(24)(25)(26)の幅方向の中心線に向つて偏位
されている。

次に(33)(34)(35)(36)はそれぞれコイル(37)を巻回した
ボビンで、前記コア(20)の各ポール(23)(24)(25)(26)に
嵌合装着されるようになつている。この第１および第４
のポール(23)(26)に装着されるボビン(33)(36)にはバイ
フアイラー巻きにてＡ相、相のコイル(37)が巻回さ
れ、第２および第３のポール(24)(25)に装着されるボビ
ン(34)(35)にはバイフアイラー巻きにてＢ相、相のコ
イル(37)が巻回されている。この各ボビン(33)(34)(35)
(36)の厚み(a)は相対するポールの先端部から垂直線と
このポールに隣接したポールの隣接側縁との距離例えば
第２のポール(24)の先端部からの垂直線とこの第２のポ
ール(24)に隣接した第４のポール(26)の第２のポール(2
4)側の側縁(38)との距離(b)と略等しくとり、またボビ
ン(33)(34)(35)(36)の幅(c)をコア(20)の各辺部(21)の
内側辺縁(22)間の距離(d)からボビン(33)(34)(35)(36)
の厚み(a)の２倍を差引いた値とほぼ等しくなるように
する。

次に前記回転子(27)は前記各ポール(23)(24)(25)(26)に
巻装されたコイル(37)に囲繞された空間部(39)に配設さ
れ、この回転子(27)は円盤状の永久磁石(40)とこの永久
磁石(40)を挟んで設けられた円盤状の磁性体(41)(42)と
にて形成され、この磁性体(41)(42)の外周面には２３個
の凸部(43)が等間隔に形成され、この上下の磁性体(41)
(42)の凸部(43)の２分の１すなわちステツプ角θ゜の２
分の１円周方向に偏位されている。

また前記各ボビン(33)(34)(35)(36)の上辺部にはそれぞ
れボビン(33)(34)(35)(36)に巻回されたコイル(37)の引
出線を接続する端子ピン(64)が突出され、この端子ピン
(64)をプリント配線基板(47)の接続孔(48)に挿通して半
田接続する。

またこの配線基板(47)にはコネクタ(49)の端子ピン(50)
を接続する。

また前記コア(20)の各ポール(23)(24)(25)(26)に嵌合し
たボビン(33)(34)(35)(36)の少なくとも対角位置例えば
第１のポール(23)と第２のポール(24)との間および第２
のポール(25)と第４のポール(26)との間にそれぞれフイ
ルム状の抜け止め阻止片(51)の両端を係止して各ボビン
(33)(34)(35)(36)を抜け止め阻止する。

また(52)(53)はモータフレームで、このフレーム(52)(5
3)は前記コア(20)の上下面に嵌合されるようになつてい
る。

また前記フレーム(52)(53)には回転子(27)の回転軸(44)
を回転自在に軸支するベアリング軸受(45)(46)が設けら
れている。

また下側のモータフレーム(53)の内面には前記ボビン(3
3)(34)(35)(36)の内面側に係合する保持突起(54)が突設
されている。なお前記配線基板(47)を用いずにコイル(3
7)の引出線に直接導線を接続した場合には上側のモータ
フレーム(52)の内面にもボビン(33)(34)(35)(36)の内面
に係合してボビン(33)(34)(35)(36)の移動を保持する突
起を突設する。この上下のフレーム(52)(53)をコア(20)
を貫通したボルト(55)にて締着固定する。

また(56)は鉄板などの磁性材にて形成したシールド板
で、略十字状に形成され中央部に前記回転軸(44)の出力
軸部(57)を挿通する挿通孔(58)を形成した基板部(59)
と、この基板部(59)の各突部(60)から延出折曲された突
片部(61)と、この各突片部(61)から１つの突片部(61)を
除いて延出折曲された係合片部(62)とからなり、このシ
ールド板(46)の基板部(59)を下部フレーム(53)の外面に
当接し、各突片部(60)を上下のフレーム(52)(53)の各外
周面およびコア(20)の各外周面に前記各ポール(23)(24)
(25)(26)の位置に対応した形成して係合溝(63)に係合
し、前記コネクタ(49)の位置を除いて上部フレーム(52)
の上側外面の周辺部に形成した係合溝(63)に係合片部(6
2)を係止し、ポール(23)(24)(25)(26)部において特に出
力軸部(57)側に磁気飽和による磁気漏洩を防止するよう
になつている。

次にこの実施例の作用について説明する。

まず第１のポール(23)と第４のポール(26)に装着されて
いるコイル(37)(37)のＡ相を励磁すると例えば第１のポ
ール(23)はＳ極となり、第４のポール(26)はＮ極とな
り、第１のポール(23)には回転子(27)の一方の磁性体(4
1)の凸部(43)が吸引され、第４のポール(26)には回転子
(27)の他方の磁性体(42)の凸部(43)が吸引され、ステツ
プ角θ゜回転し、次いで第２のポール(24)と第３のポー
ル(25)に装着されているコイル(37)(37)のＢ相を励磁す
ると、第２のポール(24)はＮ極となり、第３のポール(2
5)はＳ極となり、第２のポール(24)には回転子(27)の他
方の磁性体(42)の凸部(43)が吸引され、第３のポール(2
5)には回転子(27)の一方の磁性体(41)の凸部(43)が吸引
され回転子(27)はθ゜回転し、次いで第１のポール(23)
と第４のポール(26)のコイル(37)(37)の相を励磁する
と、第１のポール(23)はＮ極となり、第４のポール(26)
はＳ極となり、第１のポール(23)には回転子(27)の他方
の磁性体(42)の凸部(43)が吸引され、第４のポール(26)
には回転子(27)の一方の磁性体(41)の凸部(43)が吸引さ
れ、ステツプ角θ゜回転し、引続き第２のポール(24)と
第３のポール(25)のコイル(37)(37)の相に励磁する
と、第２のポール(24)はＳ極となり、第３のポール(25)
はＮ極となり、第２のポール(24)には回転子(27)の一方
の磁性体(41)の凸部(43)が吸引され、第３のポール(25)
に回転子(27)の他方の磁性体(42)の凸部(43)が吸引さ
れ、回転子(27)はθ゜回転し、この動作が反復され、回
転子(27)はステツプして回転される。

そして各ポール(23)(24)(25)(26)で起きた磁気飽和で回
転軸(44)の出力軸部(57)側に集中する漏洩磁束はシール
ド板(56)の基板部(59)と各突片部(61)とによつて漏洩が
防止される。

また組立に際しては、各ボビン(33)(34)(35)(36)に突設
した端子ピン(64)をプリント配線基板(47)の接続孔(48)
に挿通して半田付け接続することによりボビン(33)(34)
(35)(36)が位置決め保持されるとともに配線が簡単にで
き、誤配線のおそれがなく、また接続不良を防止でき
る。さらにこの配線基板(47)にコネクタ(49)を接続する
ことにより外部導線の接続も確実にできる。

また対角線上に位置する隣接ポール間例えば第１のポー
ル(23)と第２のポール(24)との側縁と第３のポール(25)
と第４のポール(26)との側縁とに抜け止め阻止片(51)の
両端を係止することにより各ボビン(33)(34)(35)(36)は
固定される。

さらにコア(20)に嵌合したフレーム(53)の保持突起(54)
がボビン(33)(34)(35)(36)の内面側に係合され、ボビン
(33)(34)(35)(36)が位置決め保持される。

またコア(20)の各ポール(23)(24)(25)(26)のうち中心が
θ゜または２θ゜偏位したポール(23)(24)(25)(26)は先
端縁の偏位側の凸部(31)の側縁を切欠いて中心軸と平行
にしこの凸部(31)を形成する凹部(32)を中心側に偏位さ
せることにより各ポール(23)(24)(25)(26)の非対称の配
列によつてコイル(37)の巻装時に生じる空間を少なくす
ることができる。

またコア(20)の各ポール(23)(24)(25)(26)にコイル(37)
を巻回したボビン(33)(34)(35)(36)を巻装するときには
互いに相対するボビンに装着する２個のボビンを各ポー
ル(23)(24)(25)(26)間の空間に挿入し、互いに反対方向
にボビンを移動させることにより各ポールに嵌合でき
る。

次に前記各ボビン(33)(34)(35)(36)の厚み(a)を相対す
るポール(23)(24)(25)(26)の先端部からの垂直線とこの
ポールに隣接したポールの隣接側縁との距離と略等しく
とり、ボビン(33)(34)(35)(36)の幅(c)をコア(20)の各
辺部(21)の内側辺縁(22)間の距離からボビン(33)(34)(3
5)(36)の厚さの２倍を差引いた値と略等しくした場合に
おけるポール高さ(h)と回転子の外径(D)との関係につい
てみると、コア(20)の各相対する辺部(21)の内側辺縁(2
2)間の距離(d)を３４mmとし、ポール(23)(24)(25)(26)
の幅と回転子(27)の外径(D)との比を０．４５とし、隣
接するポール間に収納されるコイルの２分の１の収納面
積は、各ポール(23)(24)(25)(26)の高さ(h)はコア(20)
の各相対する辺部(21)の内側辺縁(22)間の距離(d)から
回転子(27)の外径(D)の差の２分の１すなわち、ｈ＝（３４−Ｄ）÷２としてボビンの収納面積はポールの高さ(h)が回転子(2
7)の外径(D)の０．５倍のとき最大値となることが明ら
かである。このとき同一サイズのコア(20)を用いたモー
タとして最大の電気装荷をもつモータとなる。

また一方同サイズのコアで得るトルクが最大となるよう
にするためには電気装架に比例するボビンの収納面積
(s)と磁気装荷に比例する回転子の外径(D)との積が最大
となるように回転子(27)の外径を決めればよく、ボール
の高さ(h)が回転子(27)の外径(D)の０．２４倍のときト
ルクが最大となる。

またポール(23)(24)(25)(26)の幅(f)と回転子(27)の外
径(D)との比を０．４５としたがこの比を０．３、０．
３５、０．４、０．５としても同様の結果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、角形ステータコアの各辺部の内側辺縁
の中央部に突設した各ポールのうちステップ角に応じて
偏位させ、この偏位したポールの偏位している側の側縁
を切削してポールの幅方向の中心線と平行に削成し、こ
の切削した側の凸部と隣接する凹部をポールの幅方向の
中心線に向つて偏位させたので、各ポールの非対称の配
列によつてコイルの巻装時に生じる空間を少なくするこ
とができ、コアに比してコイル量を多くすることがで
き、大きなトルクを得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のステツピングモータのコアの平面図、第
２図は従来の他のステツピングモータのコアの平面図、
第３図は本発明の一実施例を示すステツピングモータの
斜視図、第４図は同上一部を切欠いた正面図、第５図は
同上下部フレームを外した装置の底面図、第６図は同上
コアの平面図、第７図は同上一部の拡大平面図である。 (20)……コア、(21)……辺部、(22)……内側辺縁、(23)
(24)(25)(26)……ポール、(27)……回転子、(28)(29)(3
0)(31)……ポールの凸部、(32)……ポールの凹部、(33)
(34)(35)(36)……ボビン、(37)……コイル、(43)……回
転子の凸部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各辺部の内側辺縁の中央部にそれぞれ先端
にステップ角に応じた複数の凸部を有するポールを突設
した略正方形枠状の角形ステータコアと、このコアの各
ポールそれぞれ嵌合されこのコアの各辺部の内側辺縁に
沿ってそれぞれ配設されるボビンに巻回された４個のコ
イルと、この各コイルに囲繞された空間に配設され前記
ポールの凸部に対応するステップ角に応じて周面に凸部
を形成した回転子とを具備し、前記各ポールをステップ角に応じて偏位させ、この偏位
したポールの偏位している側の側縁を切断してポールの
幅方向の中心線と平行に削成し、この切削した側の凸部
と隣接する凹部をポールの幅方向の中心線に向って偏位
させたことを特徴とするステッピングモータ。