JPH062984U - ステッピングモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速域でも理論値に近い速度−トルク特性が
得られるように、磁気回路構成部品におけるヒステリシ
ス損とうず電流損の低減を図り、エネルギー変換効率の
高いステッピングモータとして提供できるようにする。 【構成】 ステータ３・４、ハウジング９・１０、内ヨ
ーク７・８等の磁気回路構成部品の全部又は一部を、電
気抵抗率は非常に大きいが保磁力は小さい性質を有する
ソフトフェライトで構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のステッピングモータでは、高トルク化のためにロータには高エネルギー 積の磁石を使用し、ステータやハウジング等の磁気回路構成部品には飽和磁束密 度の高い鉄系の金属が使用されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このようなステッピングモータを定電圧駆動した場合、図１に示すように速度 −トルク特性において理論値と実験値とで大きな差が生じ、結果的に速度の大き い領域では使用できなくなる問題があった。

【０００４】 この差を分析したところ、図２に示すように磁気回路構成部品におけるヒステ リシス損とうず電流損が大きな影響を与え、特にうず電流損は速度に比例して大 きくなり、高速域ではその影響が非常に大きいことが分かった。

【０００５】 本考案の目的は、高速域でも理論値に近い速度−トルク特性が得られるように 、磁気回路構成部品におけるヒステリシス損とうず電流損の低減を図り、エネル ギー変換効率の高いステッピングモータとして提供できるようにすることにある 。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案によるステッピングモータでは、磁気回路構成部品の全部又は一部をソ フトフェライトで構成する。

【０００７】

【作用】 従来のステッピングモータの磁気回路構成部品に使用されていた例えばＳＰＣ Ｃは、電気抵抗率が１３（μ・Ω・cm）であるのに対し、ソフトフェライトのそ れは３０×１０⁶（μ・Ω・cm）と非常に大きく、うず電流損は無視できる程度 に小さくなる。一方、保磁力はＳＰＣＣが１４（Ｏe）であるのに対し、ソフト フェライトのそれは０．２５（Ｏe）と小さく、ヒシテリシス損も小さい。

【０００８】 また、ソフトフェライトは、飽和磁束密度が４０００〜５０００ガウスで、Ｓ ＰＣＣに比べて１／３程度と低いため、ステッピングモータの磁気回路材料とし ては、従来では検討されるまでにも至らなかったが、磁石材の高エネルギー積化 により低速域でのトルクもある程度確保でき、かつ上記のようにうず電流損は無 視できる程度に小さくなるため、高速域で高効率に動作させることができる。本 考案は、この点に着眼したものである。

【０００９】 ヒステリシス損とうず電流損が小さくなると、速度−トルク特性は理論値に近 くなる。そうすると、図３に示すようにエネルギー変換効率ηは最高速で１００ ％に近くなる。実際はマージンが必要なため、最高速では使用しないが速度が高 いほどエネルギー変換効率ηは高くなる。

【００１０】

【実施例】

次に、本考案の図示の実施例について説明する。 図４は、アキシャル型ステッピングモータを分解して示す。図中１はロータ車 で、該ロータ車１はロータ軸１ａを円板状のロータ体１ｂの中心に貫通させてな る。ロータ体１ｂはロータ軸１ａ方向に着磁され、両面それぞれに、ロータ軸１ ａを中心として一定ピッチＰでＮＳ交互に円周方向に配列する磁極を有する。こ のロータ車１は、そのロータ体１ｂの外方にリング２を配置して両側の一対のス テータ３・４間に位置決めし、ロータ軸１ａを両ステータ３・４に軸受けする。

【００１１】 両ステータ３・４には、それぞれ外向きのくし歯３ａ・４ａと内向きのくし歯 ３ｂ・４ｂとが円周方向に交互に等間隔に設けられ、くし歯３ａ・３ｂはロータ 体１ｂの一方の面の磁極と対向し、くし歯４ａ・４ｂはロータ体１ｂの他方の面 の磁極と対向する。ここで、一方のくし歯３ａ・３ｂと他方のくし歯４ａ・４ｂ とはロータ体１ｂの磁極ピッチＰの半分（Ｐ／２）だけずらしてある。また、両 ステータ３・４の片面の中央には、ロータ軸１ａを軸受けするためのしぼり部（ ボス）３ｃ・４ｃが突設されている。

【００１２】 そして、両ステータ３・４のそれぞれの外側に、ボビン５ａ・６ａにそれぞれ 巻き付けられた駆動コイル５・６を配置し、さらにその外側に、それぞれ内ヨー ク７・８を介してキャップ状ハウジング９・１０をそれぞれ被せてこのアキシャ ル型ステップモータは組み立てられる。このステッピングモータは、両駆動コイ ル５・６に交互に通電して両ステータ３・４を交互に励磁し、ロータ車１を時計 方向又は反時計方向に回転させる。

【００１３】 このようなアキシャル型ステップモータにおいて、本考案では、磁気回路構部 品であるステータ３・４、内ヨーク７・８、ハウジング９・１０の全部又は一部 をソフトフェライトで構成する。図５は、ステータ３・４のしぼり部３ｃ・４ｃ と内ヨーク７・８とをソフトフェライトで構成した場合の速度−トルク特性を、 ＳＰＣＣで構成した従来例と比較して示す。

【００１４】 図６は、ラジアル型ステッピングモータを分解して示す。図中１１はロータ車 で、該ロータ車１１はロータ軸１１ａを円柱形のロータ体１１ｂの中心に貫通さ せてなる。ロータ体１１ｂは、径方向に着磁してロータ軸１１ａを中心として一 定ピッチＰでＮＳ交互に円周方向に配列する磁極を軸方向に２段に有する。

【００１５】 ロータ体１１ｂの外周に、一対のステータ１２・１３を配置する。両ステータ １２・１３には、くし歯１２ａ・１３ａが互いに外向きにして円周方向に等間隔 に設けられている。これらくし歯１２ａ・１３ａは、ロータ体１１ｂの磁極ピッ チＰの半分（Ｐ／２）だけずらしてある。

【００１６】 そして、両ステータ１２・１３のそれぞれの外側に、ボビン１４ａ・１５ｂに それぞれ巻き付けられた駆動コイル１４・１５を配置し、さらにその外側に、キ ャップ状ハウジング１６・１７をそれぞれ被せる。両ハウジング１６・１７には 、互いに内向きのくし歯１７ａ（ハウジング１６のくし歯は図示せず）が円周方 向に等間隔に設けられている。これらハウジング１６・１７のくし歯は、ロータ 体１１ｂの２段の磁極とそれぞれ対向する。

【００１７】 このラジアル型ステップモータは、両駆動コイル１４・１５に交互に通電して ハウジング１６のくし歯及びステータ１２のくし歯１２ａと、ハウジング１７の くし歯１７ａ及びステータ１３のくし歯１３ａとを交互に励磁し、ロータ車１１ を時計方向又は反時計方向に回転させる。

【００１８】 このようなラジアル型ステップモータにおいて、本考案では、磁気回路構部品 であるステータ１２・１３、ハウジング１６・１７の全部又は一部をソフトフェ ライトで構成する。

【００１９】

【考案の効果】

以上述べたように本考案は、磁気回路構成部品の全部又は一部を、電気抵抗率 は非常に大きいが保磁力は小さいソフトフェライトで構成したので、高速域で動 作させても、うず電流損を無視できる程度に小さく抑えることができるに加え、 ヒステリシス損も低減できるので、エネルギー変換効率の高いステッピングモー タとして提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のステッピングモータでは、速度−トルク
特性が理論値と実験値とで差があることを示すグラフで
ある。

【図２】上記の差が磁気回路構成部品におけるヒステリ
シス損とうず電流損に基づくことを示すグラフである。

【図３】ヒステリシス損とうず電流損を小さくすると、
速度−トルク特性が理論値に近くなり、その結果、エネ
ルギー変換効率が良くなることを示すグラフである。

【図４】本考案を適用するアキシャル型ステッピングモ
ータの一例の分解斜視図である。

【図５】同ステッピングモータにおいてステータのしぼ
り部と内ヨークとをソフトフェライトで構成した場合の
速度−トルク特性を、ＳＰＣＣで構成した従来例と比較
して示すグラフである。

【図６】本考案を適用するラジアル型ステッピングモー
タの一例の分解斜視図である。

【符号の説明】

１ ロータ車 ３・４ ステータ ７・８ 内ヨーク ９・１０ ハウジング １１ ロータ車 １２・１３ ステータ １６・１７ ハウジング

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気回路を構成する部品の全部又は一部
   をソフトフェライトで構成したことを特徴とする、ステ
   ッピングモータ。
2. 【請求項２】 ステータ、ハウジング、内ヨーク等の磁
   気回路を構成する部品の全部又は一部をソフトフェライ
   トで構成したことを特徴とする、アキシャル型ステッピ
   ングモータ。
3. 【請求項３】 ステータ、ハウジング等の磁気回路を構
   成する部品の全部又は一部をソフトフェライトで構成し
   たことを特徴とする、ラジアル型ステッピングモータ。