JPH077908A - 磁気芯上に冠歯車を設けてなるステップ モーターの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状に設けた電磁石を駆動回路により逐次励
磁し、該電磁石に揺動盤が順次吸着することにより円盤
を揺動させ、その揺動運動を円盤歯車の働きにより低速
回転、高トルクの回転力を出力軸から取り出すようにし
た。 【構成】 揺動円盤１の一方の中心に回動自在な受け軸
２を設けると共に、その反対側に揺動円盤１の中心部分
にユニバーサルジョイント３を設けた受け軸４を設け、
その一方の受け軸２は枠体６の中央部分に設けた軸受け
部８に固定し、他方の軸４は枠体５の中央部分に設けた
軸受け部７に回動自在に嵌合し、左右の枠体５，６に対
称となるよう環状に電磁石９，１０を設置し、その電磁
石９と電磁石１０との中央部分に揺動円盤１を配置し
て、一方の電磁石１０の磁気芯１１上に冠歯車１２を設
け、これに相対する揺動円盤１の外周周辺部１₂ に歯数
差を有する冠歯車１３を設けたことを特徴とした、ステ
ップモーター１４の構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、駆動回路により逐次
励磁される電磁石に揺動円盤が順次吸着することにより
揺動円盤を揺動ように揺動円盤を揺動させ、その揺動運
動を揺動円盤上の冠歯車と歯数差を有する磁気芯上の冠
歯車との働きにより、高トルクを有する低速の回転を出
力軸から取り出すストップモーターに関するものであ
る。この発明に係るステップモーターは、主として各種
産業用ロボット、事務機器ＮＣ，ＭＣ等コンピュータ数
値制御による低速の回転を必要とする工作機械に最適で
あるほか、超低速の回転を必要とする工作機械に減速器
を用いることなくこのモーターを直結使用できるなど、
幅広い分野に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のステップモーターには、
図１に示すようなものがある。そのモーターａは、入力
された電磁石ｅの磁力の働きで、揺動円盤ｂを吸引し、
これより揺動円盤ｂの外周周辺部ｂ₂ に図２に示すよう
に歯形からなる冠歯車ｃと、これに対応する枠体側に設
けた歯車ｄとが噛み合いながら揺動円盤ｂは揺動を継続
する。その際、揺動円盤ｂは磁力による吸引力で円弧状
の揺動運動のみが生じ回転運動は全く生じない。そし
て、揺動円盤ｂの中心に近い部分の内側の冠歯車ｆと、
これに対応する出力軸ｇの端部ｊに設けられた冠歯車ｈ
とは、揺動円盤ｂの揺動運動により噛み合い、内側の冠
歯車ｆと歯車ｈとの両歯数差により、出力軸ｇに回転運
動を生じさせているものである。従って、揺動円盤ｂの
一揺動運動により、内側の冠歯車ｆと冠歯車ｈとの１個
または２個の歯数の差の分だけ、出力軸が回転するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】（１）上記図１に示す
ように、このステップモーターにおいては、揺動円盤ｂ
の外周周辺に設けた冠歯車ｃと、これに対応する枠体側
に設けた冠歯車ｄとにより円滑な揺動運動が行なわれ
る。更に、その内側に出力軸に回転を与える冠歯車ｆと
冠歯車ｈを設けている。従って、揺動運動により噛み合
う冠歯車ｃ，ｄと、出力軸に回転運動を生じさせる冠歯
車ｆ、ｈの二種類の歯車を設けているので、その構造が
複雑で、高価格なものとなっている。 （２）上記図１に示す内側の冠歯車ｆと冠歯車ｈとの歯
数差だ出力軸に回転運動を生じさせているが、この冠歯
車ｆ，ｈは内側であるためそのピッチ径が小さく、歯の
ステップ角が図２に示すように決められているので、歯
数が必然的に多くとれなくなり、低速高トルクを得るの
に制約され、回転速度が早くなり、低速回転モーターの
真価を発揮することができない。 （３）更に、歯数が多くとれないとステップ角の高精度
の位置決めが困難となるばかりでなく、歯の磨耗が激し
く損傷の原因ともなり、機器の寿命が短くなる等の欠点
を有する。 （４）揺動運動で噛み合うことのみを目的とする冠歯車
ｃ，ｄと、ｇ軸に回転を生じさせるための冠転歯車ｆ，
ｈを設けなければならないため、歯車の数が多くなり、
構造も複雑でその組立に手間を要し、工作費も高額とな
っている。この発明は上記（１）乃至（４）に述べたよ
うな各問題点を解決することをその課題とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記に鑑みなされたものであって、揺動円盤の一方の中心
に回動自在な受け軸を設けると共に、その反対側の揺動
円盤の中心部分にユニバーサルジョイントを設けた受け
軸を設け、その一方の受け軸は枠体の中央部分に設けた
軸受け部に固定し、他方の軸は枠体の中央部分に設けた
軸受け部に回動自在に嵌合し、左右の枠体に左右対称と
なるよう環状にそれぞれ複数個の電磁石を設置し、その
電磁石と電磁石との中央部分に揺動円盤を配置して、一
方の電磁石の磁気芯上に冠歯車を設け、これに相対する
揺動円盤の外周周辺部に歯差を有する冠歯車を設けたこ
とを特徴とした、ステップモーターであって、この発明
においては、揺動円盤の外周周辺部に歯数の差を有する
冠歯車を設けたことにより、別に出力のための歯車を必
要とせず、揺動円盤の裏面にユニバーサルジョイントを
設け、該ユニバーサルジョイントに係合する受け軸に回
転出力を得るもので、その構造が簡単である。また揺動
歯車の環状径が大きいので、ステップ角を細かく、高性
能の位置決めにより歯数が多く設けられ、超低速度の回
転を得ることができるなど、きわめて有益である。

【０００５】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例につい
て説明する。図３はこの発明の要部を示す一部切欠縦断
面図であって、揺動円盤１の一方の中心に回動自在な受
け軸２を設けると共に、その反対側の揺動円盤１の中心
部分に該円盤１の揺動を消去し、軸４に回転運動を生じ
させるため、ユニバーサルジョイント３を設けた受け軸
４設け、その一方の受け軸２は枠体６の中央部分に設け
た軸受け部８に固定し、他方の軸４は枠体５の中央部分
に設けた軸受け部７に回動自在に嵌合する。さらに、左
右の枠体５，６に左右対称となるよう環状にそれぞれ複
数個の電磁石９，１０（この発明の実施例では１２個の
電磁石）、電磁石９は（９₁ ，９₂，９₃ ，９₄ ，
９₅ ，９₆ ，９₇ ，９₈ ，９₉ ，９₁₀，９₁₁，９₁₂），
電磁石１０は（１０₁ ，１０₂ ，１０₃ ，１０₄ ，１０
₅ ，１０₆ ，１０₇ ，１０₈ ，１０₉ ，１０_10, １
０₁₁，１０₁₂）を設置し、その電磁石９と電磁石１０と
の中央部分に図６に一部切欠平面図で示すような片面に
冠歯車を備えた揺動円盤１を配置して、図４および図５
に示すように、一方の電磁石１０の磁気芯１１上に冠歯
車１２を設け、これに相対する揺動円盤１の外周周辺部
１₂ に歯数差を有する冠歯車１３を設けてなるものであ
る。

【０００６】次にこの発明の実施例の作用について説明
する。図３においては左右対称の５，６枠体に複数個の
電磁石を環状に並設し、それぞれ図５及び図６に示すよ
う複数個（この発明の実施例では１２個の電磁石）の電
磁石９（９₁ ，９₂ ，９₃ ，９₄ ，９₅ ，９₆ ，９₇ ，
９₈ ，９₉ ，９₁₀，９₁₁，９₁₂），電磁石１０は（１０
₁ ，１０₂ ，１０₃ ，１０_{4 ,} １０₅ ，１０₆ ，１０
_{7 ,} １０_{8 ,} １０₉ ，１０_10, １０₁₁，１０₁₂）に１８
０度対称に、例えば電磁石９₁ ，１０₇ ・９₂ ，１０₈
・９₃ ，１０₉ ，──に順次配電することによって、電
磁石９と電磁石１０との間に有する揺動円盤１は、それ
ぞれの電磁石９₁ ，１０₇ ・９₂ ，１０₈・９₃ ，１０
₉ ──と常に対角線上に対称に吸引されるので、それぞ
れの吸引箇所においては、吸引と押圧が同時に作用する
ので冠歯車１２と冠歯車１３とは強力で着実に噛み合う
ものである。

【０００７】またこの発明は、磁気芯１１上に冠歯車を
設けたので、強い磁力により、磁性体からなる揺動円盤
１を強力に吸引することにより、揺動円盤１に設けられ
た冠歯車１３と磁気芯１１上に設けられた冠歯車１２と
が着実に噛み合いながら揺動する。このような着実な噛
み合いは、冠歯車の磨耗を防止すると共に、機器の寿命
を保持するものである。そして、揺動円盤１の一揺動に
よりユニバーサルジョイント３に設けられた出力軸４
は、冠歯車１２と冠歯車１３との歯数差，通常は１また
は２の歯数差であるが、その歯数差の分だけ回動するの
で、出力軸の回転は極めて低速高トルクである。

【０００８】この発明は、揺動円盤１の外周周辺部１₁
に冠歯車１２を設けたので、円周が従来のものと比較し
て遙に大きく、歯のステップを細かくでき、高精度の位
置決めが可能であり、且つ強い静止トルクが得られると
共に、冠歯車９，１０の歯数が多くとれるので、出力軸
に極めて低速で滑らか、且つ強力な回転力が得られる画
期的な低速高トルクのモーターである。

【０００９】

【発明の効果】この発明は以上詳述したようにしてな
り、左右対称に環状に並設した複数個の各電磁石に１８
０度対称に順次配電することによって、電磁石と電磁石
との間に有する揺動盤は、それぞれの電磁石に吸引され
ると共に、該盤に設けられた冠歯車と磁気芯上に設けら
れた冠歯車とが噛み合いながら揺動し、揺動盤の一揺動
によりユニバーサルジョイントに設けられた出力軸は、
冠歯車と冠歯車との歯数差の分だけ回動するものであ
る。特にこの発明においては、揺動盤の外周辺に歯を設
けたので、軸のステップを細かくでき、高精度の位置決
めが可能であり、且つ強い静止トルクが得られると共
に、出力軸にきわめて低速、且つ強力な回転が得られる
ものである。そしてこの種の機種としては、その構造も
比較的簡単でありるため、その製作も容易で安価で提供
できるもので、このステップモーターは、前述のとおり
画期的な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のこの種揺動円盤型のステップモーターに
係る中央断面図である。

【図２】図１に係る揺動円盤の一部切欠斜視図である。

【図３】この発明の一実施例の一部切欠縦断面図であ
る。

【図４】図３における電磁石の磁気芯上に環状歯を有す
る部分の拡大断面図である。

【図５】図３における電磁石の配置及び電磁石の磁気芯
上の環状歯の状態を示すＡ−Ａ線断面に係る側面図であ
る。

【図６】図３における電磁石の配置状態を示すＢ−Ｂ線
断面に係る側面図である。

【図７】図３に示す揺動円盤の一部切欠側面図である。

【符号の説明】

１ 揺動円盤 ２ 回動自在な受け軸 ３ ユニバーサルジョイント ４ ユニバーサルジョイント３を設けた受け軸 ５ 枠体 ６ 枠体 ７ 軸受け部 ９ 電磁石 １０ 電磁石 １１ 磁気芯 １２ 冠歯車 １３ 歯差を有する冠歯車 １４ ステップモーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揺動円盤１の一方の中心に回動自在な受
   け軸２を設けると共に、その反対側の揺動円盤１の中心
   部分にユニバーサルジョイント３を設けた受け軸４を設
   け、その一方の受け軸２は枠体６の中央部分に設けた軸
   受け部８に固定し、他方の軸４は枠体５の中央部分に設
   けた軸受け部７に回動自在に嵌合し、左右の枠体５，６
   に左右対称となるよう環状にそれぞれ複数個の電磁石
   ９，１０を設置し、その電磁石９と電磁石１０との中央
   部分に上記揺動円盤１を配置して、一方の電磁石１０の
   磁気芯１１上に冠歯車１２を設け、これに相対する揺動
   円盤１の外周周辺部１₂ に歯数差を有する冠歯車１３を
   設けたことを特徴とした、ステップモーター１４の構
   造。