JPH089621A - ステップモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、通電時の回転トルクを確保しつ
つ、簡素な構成にて非通電時の保持トルクを向上させた
ステップモータを提供することを目的とする。 【構成】 極歯を有し２枚一組で一対に磁化される複数
組のステータコアが永久磁石に対向して配置されてい
る。この２枚のステータコアの各組は、ステップモータ
の非通電時には磁気回路を成立させ、トルクを発生す
る。このようなステータコアの組において、前記ステー
タコアによって形成される組が有する位相に対して、所
定の位相差を有するように他の２枚の前記ステータコア
の組を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータの停止位置を、
精度良く一定に且つ強力に保持する、保持トルクの大き
いＰＭ型のステップモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来周知のＰＭが他のステップモータに
おいて、ステータコアに巻装されている励磁コイルによ
ってステータコアの極歯が励磁されない非通電時には、
ロータ外周に形成されている永久磁石の起磁力によって
ステータコア等を通る磁気回路を成立させる。この磁気
回路によって、ロータは磁気的に安定な位置に移動し、
ロータとステータコアとの間に保持トルクが発生する。

【０００３】従来、このようなステップモータにおいて
は、図３ (ａ) および (ｂ) に示すように、幅２Ｗの極
を有する永久磁石５に対してそれぞれのステータコア２
０〜２３が配置されている。ステータコア２０〜２１に
はそれぞれ永久磁石５に対向するように極歯１２〜１５
が形成されている。ステータコア２０、２１の極歯１２
および１３は、中心が永久磁石５の極の境界線と一致す
るように配置されている。また、ステータコア１３、１
４の極歯１４、１５は、永久磁石５の各極と対向する位
置に、極歯１２、１３と距離Ｗ分ずれた位置に配置され
ている。

【０００４】このようにそれぞれ配置されているステー
タコア２０〜２３において、ステップモータの非通電時
には、２枚のステータコア２０、２１の組、およびステ
ータコア２２、２３の組には、それぞれ磁気回路が成立
する。この各磁気回路に伴って図３の (ｃ) および
(ｄ) に示すトルクが発生する。ここで、極歯１２、１
３と極歯１４、１５とが幅Ｗ分だけずれて配置されてい
るため、各トルクの発生周期には、回転角において幅Ｗ
に相当する位相差Ｗが発生する。このように位相差がＷ
である場合には、発生トルクが０となるのは、ステータ
コア２０、２１の組、およびステータコア２２、２３の
組のどちらにおいても、回転角が０、Ｗ、２Ｗ…の時で
ある。このような各トルクを合成すると、図３の (ｅ)
に示すような合成トルクが発生する。この合成トルクは
ロータを静止状態に保持する保持トルクとなっている。

【０００５】しかしながら、このようなＰＭ型のステッ
プモータを例えばエンジンの吸入空気量を制御するバル
ブ調整に採用する場合に、ステップモータの停止時に振
動等によってロータが回転してしまう場合がある。図３
の (ｅ) に示すように、各ステータコアの組による発生
トルクが合成されると、各発生トルクが相殺されるため
最大トルクが低下する。そこで本願発明者等は、前記保
持トルクを増大したステップモータを考案し、先に出願
している。例えば、特開昭６０−４３０５９号公報に開
示されているステップモータ、あるいは特開昭６０−４
３０６０号公報に開示されているステップモータを挙げ
ることができる。これらのステップモータでは、前者で
は、２枚組みで磁気回路を成立させるステータコアにお
いて、片方のステータコアに形成されている歯の幅を不
揃いにしている。また、後者では、ロータに配設されて
いる永久磁石のＮ極とＳ極との幅を不揃いにしている。
このようにそれぞれ構成することによって、ロータの保
持トルクの増大を可能にしている。なお、従来の構成に
ついては、前述の公報に詳しく記載しているため、ここ
では詳細な説明を省略する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
前者のステータコアの歯を不揃いにするステップモータ
では、２種類の異なった形状のステータコアを採用しな
ければならず、コストアップに繋がるという問題があ
る。また、後者の永久磁石の極幅を不揃いにする場合に
は、Ｎ極もしくはＳ極の幅の狭い方において永久磁石の
起磁力の低下が起こる。この場合、ステップモータの通
電時における回転トルクに、起磁力の低下した永久磁石
が悪影響を与え、回転トルクの低下を招くこととななり
兼ねない。

【０００７】そこで、本発明は、通電時の回転トルクを
確保しつつ、簡素な構成にて非通電時の保持トルクを向
上させたステップモータを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によるステップモータは、外周面にＮ極とＳ
極とが交互に着磁されてなる筒上の永久磁石を有し回動
自在に軸止されているロータと、前記永久磁石に対して
所定の隙間を介して対向配置され、極歯を有し対極に磁
化される複数組のステータコアと、前記ステータコアに
巻装され前記ステータコアの極歯を通電時に磁化されて
前記ロータを回転させる励磁コイルとを備えるステップ
モータにおいて、前記励磁コイルへの非通電時に、対極
に磁化されたステータコアによって発生されるトルクが
０である前記ロータの回転角と、対極に磁化された他の
ステータコアによって発生されるトルクが０である前記
ロータの回転角とが、所定量ずれるように、前記それぞ
れのステータコアが組付けられることを特徴とする。

【０００９】また、前記対極に磁化されるステータコア
にそれぞれ形成される極歯が有する位相に対して、対極
に磁化される他の前記ステータコアにそれぞれ形成され
ている極歯が所定の位相差を有していることを特徴とす
る請求項１に記載のステップモータを採用するようにし
てもよい。また、前記複数のステータコアのそれぞれの
形状は同様であることを特徴とする請求項１もしくは請
求項２に記載のステップモータを採用するようにしても
よい。

【００１０】

【作用】以上のように構成されるステップモータの作用
を以下に述べる。上述のように、本発明によるステップ
モータでは、対極に磁化されるステータコアが発生する
トルクが０になる回転角と、対極に磁化される他のステ
ータコアが発生するトルクが０になる回転角とが所定量
ずれるように、各ステータコアを組付ける。このように
することによって、各ステータコアの組によって発生さ
れるトルクに所定の位相差が生じ、各発生トルクを合成
する際の相殺トルクを低下させることが可能である。よ
って、ロータの保持トルクを強力に確保することができ
る。

【００１１】

【実施例】本発明によるステップモータの一実施例を、
以下、図に基づいて説明する。図２は、本発明によるス
テップモータ１００における構成を示す構成図である。
磁性材料によってコップ状に形成されている第１のハウ
ジング１と円盤状に形成されている第２のハウジング２
とは、図示しないビス等によって相互に固定されてい
る。また、ハウジング１の上面には軸受け６を有する蓋
部１ａが固定されており、これら第１、２のハウジング
１、２によって、ステップモータ１００のケースとして
の筐体を成している。この筐体の内側には軸受け７が固
定されており、これら軸受け６、７によって、ロータ４
が回動自在に軸止されている。ロータ４の外周部には永
久磁石５を有している。また、ロータ４と中心軸を同じ
くする軸８が固定されている。ロータ４の外側には、空
間１１を隔てて、固定子極となるステータコア２０〜２
３が、前記ハウジング１の内面に配設されている。この
ステータコア２０〜２３と対向する内周面には、図３に
て後述する極歯１２〜１５が形成されている。ステータ
コア２０〜２３の内側には、絶縁部材１６、１７により
絶縁された、各ステータコア２０〜２３を励磁する励磁
コイル３ａ、３ｂが巻装されている。

【００１２】以上のように構成されるステップモータ１
００の非通電時におけるトルクの発生状態を、図１にお
いて示す。図１ (ａ) (ｂ) には、各ステータコア２０
〜２３に配設されている極歯１２〜１５と永久磁石５と
の関係を、モデル化している。ロータ４は、図１( ｂ)
に示すような、極幅２Ｗにて各Ｎ極およびＳ極が形成さ
れた永久磁石を有している。この永久磁石５に対して、
ステータコア２０、２１にて構成されている組の極歯１
２、１３は、図１ (ａ) に示すように、中心が永久磁石
５の極の境界線と一致するように配設されている。これ
に対して、、ステータコア２２、２３にて構成されてい
る組の極歯１４、１５は、図３にて前述の如く、永久磁
石５の各極と対向するよう、幅Ｗ分だけずれた位置に配
設されるのが一般的である。しかし、本発明では、この
永久磁石５の各極の中心に対して、幅ｗずれるようにス
テータコア２２、２３にて構成されている組の極歯１
４、１５を配置する。なおここでは、一例として回転角
に対してプラス方向に幅ｗ分ずらしている。

【００１３】このように各ステータコア２０〜２３が配
設される場合における発生トルクの状態を、各ステータ
コアの組ごとに図１の (ｃ) および (ｄ) に示す。すな
わち、図１ (ｃ) には、ステータコア２０、２１によっ
て構成される組における各極歯１２、１３が永久磁石５
とともに発生する発生トルクを示す。また、図１ (ｄ)
には、ステータコア２２、２３によって構成される組に
おける各極歯１４、１５が永久磁石５とともに発生する
発生トルクを示す。ここで、図１ (ｄ) に示す発生トル
クは、図１ (ｃ) に示す発生トルクと比較して、幅Ｗ＋
ｗのずれに相当する位相差が発生する。図１ (ｅ) は、
このような各発生トルクを合成したロータ４の保持トル
クを示す。この保持トルクにおいては、図１ (ｅ) に示
すように、最大保持トルクが各発生トルクの最大トルク
と比較して、ほとんど低下することなしに、大きいトル
クを維持することができる。これは、所定量位相をずら
したことにより、極力各発生トルクが相殺されないよう
に構成したためである。しかし、この場合には、最大保
持トルクが発生する周期が、図３ (ｅ) に示した従来の
ステップモータと比較して、２倍の周期になる。これに
よって、ロータの停止位置が荒くなるという状況が生じ
るが、ステップモータ１００のステップ数を倍増するこ
とによって簡単に対処することが可能である。なお、各
ステータコアの組の位相差は、各ステップモータにおけ
るトルク発生特性に合わせて調整するようにする。

【００１４】以上のように構成され作用するステップモ
ータにおいては、同様の形状に形成された各ステータコ
アを用いて保持トルクのアップを図ることが可能であ
る。このため、ステップモータのコストを抑制すること
が可能である。また、永久磁石５の各極の大きさは均一
に配分されているため、ステップモータの通電時におけ
る回転トルクを充分に確保することが可能である。

【００１５】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、以下のように種々変形可能である。例えば、上記
実施例においては、ステータコア２２、２３にて構成さ
れている組の極歯１４、１５が有する位相差を、回転角
に対してプラス方向に幅ｗ分ずらしている。しかし、こ
れに限るものでなく、回転角のマイナス方向にずらすよ
うにしてもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、通電時の回転トルクを
確保しつつ、簡素な構成にて非通電時の保持トルクを向
上させたステップモータを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステップモータの非通電時におけ
る保持トルクの発生状態を表す図表である。

【図２】本発明によるステップモータの簡単な構成を表
す構成図である。

【図３】従来のステップモータの非通電時における保持
トルクの発生状態を表す図表である。

【符号の説明】

１ ハウジング ４ ロータ ５ 永久磁石 １２〜１５ 極歯 ２０〜２３ ステータコア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にＮ極とＳ極咎交互に着磁されて
   なる筒上の永久磁石を有し回動自在に軸止されているロ
   ータと、前記永久磁石に対して所定の隙間を介して対向
   配置され、極歯を有し対極に磁化される複数組のステー
   タコアと、前記ステータコアに巻装され前記ステータコ
   アの極歯を通電時に磁化されて前記ロータを回転させる
   励磁コイルとを備えるステップモータにおいて、 前記励磁コイルへの非通電時に、対極に磁化されたステ
   ータコアによって発生されるトルクが０である前記ロー
   タの回転角と、対極に磁化された他のステータコアによ
   って発生されるトルクが０である前記ロータの回転角と
   が、所定量ずれるように、前記それぞれのステータコア
   が組付けられることを特徴とするステップモータ。
2. 【請求項２】 前記対極に磁化されるステータコアにそ
   れぞれ形成される極歯が有する位相に対して、対極に磁
   化される他の前記ステータコアにそれぞれ形成されてい
   る極歯が所定の位相差を有していることを特徴とする請
   求項１に記載のステップモータ。
3. 【請求項３】 前記複数のステータコアのそれぞれの形
   状は同様であることを特徴とする請求項１もしくは請求
   項２に記載のステップモータ。