JPH10108444A

JPH10108444A - ステッピングモータ

Info

Publication number: JPH10108444A
Application number: JP27423196A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Morishita; 恵右森下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】回転時或いは急停止時に起こる振動の低
減を図る。【解決手段】回転子の回転中心である回転軸に、相対
向するよう固着される一対のローター本体の対向面に、
相互に対向するよう凹部を設け、一対のローター本体に
設けられた凹部内に、回転軸と固着することなく永久磁
石を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はステッピングモ
ータに係る。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、回転子に永久
磁石を用い、固定子には励磁コイルから構成する磁極を
複数有してなり、その回転の原理は磁極に順次通電して
励磁することで回転子と固定子との間で磁力による反
発、或いは、引合い作用が働き回転する。その回転は、
簡便に説明すれば、複数の磁極の位置が予め定められて
いるので、所望の磁極まで順次通電して励磁し、必要と
する角度だけ回転させ、所望の磁極まで励磁したところ
で、次の磁極を励磁しなければ回転子を任意の磁極位置
で停止させることが可能である。そして、従来のステッ
ピングモータでは、回転子に設ける永久磁石は回転子の
回転軸と固着されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の様な従来のス
テッピングモータでは、急速な停止を行うと、回転子を
一体に構成する回転軸、ローター、及び、永久磁石の慣
性が大きく、即ち、回転子の慣性モーメントが大きいの
で、停止位置で振動を生じ、安定するのに時間を要する
という問題点を有した。又、磁極への通電を順次行い、
磁極は順次励磁されるので、回転子は各ステップ（以
下、隣り合う磁極間を１ステップという。）で加速・減
速を繰り返し回転することとなる。すると、回転子は各
ステップ毎に、その慣性モーメントにより、振動、或い
は、騒音を発生してしまうという問題点を有した。そし
て、発生する騒音、或いは、振動はモータの出力の低下
を招く原因となる問題点を有していた。

【０００４】そこで、この発明は、急速な停止による振
動の発生、或いは、回転中に生じる振動、或いは、騒音
をより少なくして、停止後の安定に要する時間をより少
なくし、又、各ステップ毎の振動をより少なくすること
で、振動、或いは、騒音によるエネルギー損失を少なく
して、より大きなトルクを得ることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、上記課題を解
決するために、

【０００６】回転子の回転中心である回転軸に、相対向
するよう固着される一対のローター本体の対向面に、相
互に対向するよう凹部を設け、一対のローター本体に設
けられた凹部内に、回転軸及び一対のローター本体と固
着することなく永久磁石を設けてなることを特徴とする
ステッピングモータ、及び、回転子の回転中心である回
転軸に、相対向するよう固着される一対のローター本体
の対向面に、相互に対向するよう凹部を設け、一対のロ
ーター本体に設けられた凹部内に、回転軸及び一対のロ
ーター本体と固着することなく永久磁石を設け、凹部と
永久磁石との間隙には磁性流体、或いは、磁性粉体、若
しくは、磁性流体と磁性粉体とを封入してなることを特
徴とするステッピングモータ、

【０００７】を、提供することで前記課題を解決する。
そして、その作用は以下の通りである。即ち、ステッピ
ングモータの回転は、１ステップ毎に行われるので、回
転中は回転子が常に加速減速を繰り返しており、ステッ
ピングモータは加速減速の度に回転子の慣性モーメント
により振動を生じている。しかし、回転子に設けられる
永久磁石が回転軸と固着されていないので、ローター本
体及び回転軸が加速或いは減速しても、永久磁石が回転
軸に対し自由に回動できるので、回転子の慣性モーメン
トが小さくなり、振動を低減可能となる。又、磁性流
体、或いは、磁性粉体、若しくは、磁性流体と磁性粉体
とからなる磁性体が、一対のローター本体に設けた凹部
内で永久磁石、及び、ローター本体間に封入されている
ので、ローター本体と永久磁石との間隙による磁気抵抗
が少なくなり、永久磁石の磁力がローター本体に伝わる
際の磁気抵抗を低減する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態
を、第１の実施の形態を表す斜視図である図１、図１の
縦断面を表す図２、同横断面説明図である図３、第２の
実施の形態を表す横断面説明図である図４、第３の実施
の形態を表す横断面説明図である図５に基づき説明す
る。

【０００９】１はステッピングモータである。ステッピ
ングモータ１は、電力により励磁される固定子２と、固
定子２の励磁コイル中に設けられ、固定子２と回動自在
な回転子３と、回転子３の回転軸を軸支すると共に、固
定子２と回転子３との位置を保持する本体４とからな
る。そして、ステッピングモータ１は回転子３の固定子
２に対する磁力による反発力を利用し回転子３が回転す
るが、回転子３側に電気的な接点がないため、長時間に
亙り安定した回転が可能となる。

【００１０】固定子２は、図２に表すように回転子３の
回転軸方向に細長い複数の磁極２１を有し、磁極２１に
電線を巻線してコイル２２を形成しており、各磁極２１
毎に励磁可能に構成され、各磁極２１が一点を中心とし
て円周上に並ぶよう本体４に両側から挟まれて位置固定
される。この実施形態では、各磁極２１は夫々相対向す
る２つの磁極２１が同相になるよう巻線されており、５
組の磁極が同相となる５相ステッピングモータである。

【００１１】回転子３は、回転軸３１、第１ローター本
体３２、第２ローター本体３３、永久磁石３４とから構
成される。回転軸３１は細長い円柱状であり、固定子２
を両側から挟持する本体４の、各磁極２１が並ぶ円周中
心に位置するように本体４に回動自在に軸支される。回
転軸３１は、この実施態様では、ステンレス製である。
第１ローター本体３２は、片側の側面が塞がれた中空円
柱状であり、中空部分が凹部３５として設けられ、第２
ローター本体３３も同様に凹部３６が設けられ、凹部３
５，３６が相対向して円柱中心に回動軸３１が貫通する
よう回転軸３１に固着される。永久磁石３４は、中空円
柱状であり、中空部の直径は、回転軸３１より僅かに径
大に構成され、中空部に回転軸３１を通した状態で、凹
部３５，３６内に回転軸３１と回動自在に設けられる。
従って、第１ローター本体３２、第２ローター本体３
３、及び、回転軸３１とは固定され、永久磁石３４は第
１ローラー本体３２、第２ローラー本体３３、及び、回
転軸３１とは回動自在である。

【００１２】上記の様に構成される回転子３は円周上に
設けられた磁極２１内に位置するよう、本体４に回転軸
３１が軸支され固定子２内で回転子３が回動可能であ
る。

【００１３】次に、この実施形態の動作を説明する。ス
テッピングモータ１の動作は、従来のステッピングモー
タ同様に各磁極２１のコイル２２に順次電流を流すこと
でコイル２２が励磁され、回転子３が回転する。そし
て、所望の回転を行った後、所望のコイル２２に通電し
続けることで回転子３の回転が停止される。すると、回
転子は、１つの相の磁極２１の磁力と作用した状態で停
止するため急停止されるが、回転子３内の永久磁石３４
は、回転軸３１及び第１ローター本体３２、第２ロータ
ー本体３３が急停止しても回転を続けることが可能なる
ので、回転子３には、回転軸３１、第１ローター本体３
２、第２ローター３３の質量と夫々の回転中心からの位
置による慣性モーメントのみが作用する。永久磁石３４
が従来のように回転軸３１と固着されていた場合には、
永久磁石３４の慣性モーメントも回転子３として作用し
てしまうので、励磁されている磁極２１の位置で急停止
した際に、慣性モーメントが大きいので停止しきれず、
微動振動が起こり、なかなか安定できない。又、回転中
も微少時間で励磁される各磁極２１毎にスタート、スト
ップを繰り返した状態なので、やはり慣性モーメントが
大きい場合には微震動を起こしながら回転を続けている
ことになる。しかし、本実施形態では永久磁石３４が回
転軸３１と回動可能なので、振動がより少なくてすみ、
安定した回転を得ることができる。

【００１４】次に、第２の実施形態を、図４に基づき説
明する。固定子２は、第１の実施形態同様である。回転
子３は、第１の実施形態の構成に加え、凹部３５，３６
内の各ローター本体３２，３３と永久磁石３４との間隙
に磁性流体である磁性体５を封入し構成する。このよう
に構成された回転子３は、磁性体５が一対のローター本
体３２，３３に設けた凹部３５，３６内で、永久磁石３
４、及び、各ローター本体３２，３３間に封入され間隙
が満たされているので、各ローター本体３２，３３と永
久磁石３４との磁気的な間隙がなくなる。すると、永久
磁石３４の磁力が各ローター本体３２，３３に伝わる
際、間隙による磁気抵抗が低減する。この実施形態では
磁性体５は、磁性流体を使用したが、ステッピングモー
タ１の特性・使用条件等を変更するに当たり、磁性体５
に磁性流体、或いは、磁性粉体、若しくは、磁性流体と
磁性粉体を混合したものを使用し、各使用条件でより良
好な動特性のステッピングモータ１を構成するようにす
る。又、回転子３の振動、或いは、高回転等により磁性
体５が、第１ローター本体３２、及び、第２ローター本
体３３の間から固定子２側へ流出してしまう場合には、
図５に表す第３の実施形態のように密閉手段６で密閉す
る。密閉手段６は、ゴム状の弾性体からなり、凹部３５
の凹部３６側内周面に、凹部３５内に磁性体５が密閉し
た状態で、且つ、永久磁石３４とは固定されることなく
凹部３５に貼着される。同様に、凹部３６にも、密閉手
段６が凹部３６の凹部３５側内周面に、凹部３６内に磁
性体５を密閉した状態で、且つ、永久磁石３４とは固定
されることなく凹部３６に貼着される。密閉手段６は、
この実施形態ではゴム状の弾性体を凹部３５，３６の外
周面内部に貼着して行うが、永久磁石３４に貼着し、第
１ローター本体３２或いは第２ローター本体３３とは固
定されないように設け、永久磁石３４が第１ローター本
体３２、第２ローター本体３３に対し回動可能に構成し
てもよい。又、製造等の都合で、例えば、各ローター本
体３２，３３の対向するローター本体３３，３２側端部
を永久磁石３４側に張り出し、永久磁石３４及び第１ロ
ーター本体３２或いは第２ローター本体３３間から磁性
体５が漏れ出さないように構成する等、種々の方法が考
えられる。

【００１５】次に、第２，第３の実施形態の作用を説明
する。第１の実施形態同様、永久磁石３４は回転軸３
１、第１ローター本体３２及び第２ローター本体３３に
対し、回動自在なので、慣性モーメントの作用が少なく
なることも同様である。そして、永久磁石３４が回動自
在になるため第１ローター本体３２及び第２ローター本
体３３と永久磁石３４とに間隙が生ずる。第１の実施形
態では、この間隙が、第１ローター本体３２及び第２ロ
ーター本体３３が永久磁石３４に励磁される際の磁気抵
抗となり、励磁効率を低下させてしまうが、磁性体５を
凹部３５，３６内の間隙に封入することで磁気抵抗を少
なくし、ステッピングモータ１のトルクの低下を防ぐ。
以上、この発明の実施形態について種々述べたが、ステ
ッピングモータ１の動作原理等は従来の通りであり、勿
論、相数も５相に限定されるものではく、更に、最小回
転制御角等により、この発明の趣旨が変わることはな
い。

【００１６】

【発明の効果】従って、この発明によれば、回転子３
中の永久磁石３４が回転軸３１と固着されていないた
め、回転子３の慣性モーメントとして永久磁石３４が作
用しないので、従来に比し、永久磁石による慣性モーメ
ントの作用分だけ影響がなくなるので慣性モーメントは
小さくなる。従って、慣性モーメントの影響により引き
起こされる回転時に起こる振動を少なくすることが可能
なので、余分なエネルギーロスを少なくして共振等によ
るトルク損失の減少を押さえることができる。更に、瞬
時起動時の特性を改善し、急停止の際にも慣性モーメン
トが小さいので、振動を少なくすることができる。よっ
て、安定した回転が可能であると共に停止後の安定の早
いステッピングモータを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を表す斜視図

【図２】図１の縦断面図

【図３】図１の横断面説明図

【図４】第２の実施の形態を表す横断面説明図

【図５】第３の実施の形態を表す横断面説明図

【符号の説明】

１ステッピングモータ２固定子２１磁極２２コイル３回転子３１回転軸３２第１ローター本体３３第２ローター本体３４永久磁石３５凹部３６凹部４本体５磁性体６密閉手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子の回転中心である回転軸に、相対
向するよう固着される一対のローター本体の対向面に、
相互に対向するよう凹部を設け、一対のローター本体に
設けられた凹部内に、回転軸及び一対のローター本体と
固着することなく永久磁石を設けてなることを特徴とす
るステッピングモータ。
【請求項２】回転子の回転中心である回転軸に、相対
向するよう固着される一対のローター本体の対向面に、
相互に対向するよう凹部を設け、一対のローター本体に
設けられた凹部内に、回転軸及び一対のローター本体と
固着することなく永久磁石を設け、凹部と永久磁石との
間隙には磁性流体、或いは、磁性粉体、若しくは、磁性
流体と磁性粉体とを封入してなることを特徴とするステ
ッピングモータ。