JPH10201214A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 加工性が良く、強度も強い第１ヨーク、第２
ヨークを有し、コストの安いモータを提供する。 【解決手段】 円周方向に等分割され、異なる極が交互
に着磁された円筒形状の永久磁石１からなるロータと同
心でかつ該ロータを軸方向ではさむ位置に配置された第
１のコイル３と、第２のコイル４の夫々の内径に挿入さ
れ、ロータに隙間をもって対向する軟磁性材料から成る
第１ヨーク５と第２ヨーク６と、夫々一端が第１又は第
２ヨークと接続し、かつ第１又は第２コイルの外径部を
覆い、他端がロータ外周部の一部に対向する磁極部をも
つ第３及第４のヨーク８，９と、これら第３及第４のヨ
ークとを同心状に保持する非磁性材料からなる接続部材
１０とを設け、第１のヨークもしくは及び第２のヨーク
の、ロータの内径部に対向する部分における軸と垂直方
向の断面形状が外径寸法が大なる範囲と、外径寸法が小
なる範囲とを交互に配列させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒形状のステップモ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小型円筒形のステップモータとしては、
図７に示すものがある。ボビン１０１にステータコイル
１０５が同心状に巻回され、ボビン１０１はステータヨ
ーク１０６を２個で軸方向から挾持固定し、かつステー
タヨーク１０６にはボビン１０１の内径面円周方向にス
テータ歯１０６ａと１０６ｂが交互に配置され、ケース
１０３にステータ歯１０６ａまたは１０６ｂと一体のス
テータヨーク１０６が固定され、ステータ１０２が構成
されている。

【０００３】２組のケース１０３の一方にはフランジ１
１５と軸受１０８が固定され、他方のケース１０３には
もう一個の軸受１０８が固定されている。ロータ１０９
は、ロータ軸１１０にロータ磁石１１１が固定され、ス
テータ１０２のステータヨーク１０６ａと放射状の空隙
部を構成し、軸受１０８で両支持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ロータの外周にケース１０３、ボビン１０
１、ステータコイル１０５、ステータヨーク１０６等が
同心状に配置されているために、モータの外径寸法が大
きくなってしまう欠点があった。また、ステータコイル
１０５への通電により発生する磁束は、主としてステー
タ歯１０６ａと１０６ｂの端面間を通過するため、ロー
タ磁石１１１に効果的に作用しないため、出力は高くな
らない欠点もある。上記従来例の欠点を解決したモータ
を本出願人は特開平８−１８６６７２にて提案してい
る。それは、以下に記すものである。

【０００５】円周方向に等分割され、異なる極が交互に
着磁された円筒形状の永久磁石からなるロータと、該ロ
ータと同心でかつ該ロータを軸方向ではさむ位置に配置
された第１のコイルと、第２のコイルと、第１のコイル
の内径に挿入され、かつ前記ロータの内径部に隙間をも
って対向する軟磁性材料からなる第１のヨークと、前記
第２のコイルの内径に挿入され、かつ、前記ロータの内
径部隙間をもって対向する軟磁性材料からなる第２のヨ
ークと、一端が前記第１のヨークと接続し、かつ前記第
１のコイルの外径部を覆い、他端が前記ロータの外周部
に対向する磁極部を持つ第３のヨークと、一端が前記第
２のヨークと接続し、かつ前記第２のコイルの外周部を
覆い、他端が前記ロータの外周部に対向する磁極部を持
つ第４のヨークと、前記第３のヨークと前記第４のヨー
クとを同心状に保持する非磁性材料からなる接続部材と
からなるものである。

【０００６】図８、図９は、その実施例を示す図であ
る。１は円筒形状の永久磁石であり、円周を４分割して
Ｓ極Ｎ極が交互に着磁された１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄか
らなる第１の着磁層と、円周を同じく４分割してＳ極Ｎ
極が交互に着磁された１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈからなる
第２の着磁層とからなる。第１の着磁層と第２の着磁層
の位相は、すなわち４５°ずれて着磁されている。

【０００７】第１の着磁層の１ａ、１ｃ及び第２の着磁
層の１ｅ、１ｇの外周面がＳ極、内周面がＮ極になるよ
う着磁されており、第１の着磁層の１ｂ、１ｄ及び第２
の着磁層の１ｆ、１ｈの外周面がＮ極、内周面がＳ極に
なるよう着磁されている。

【０００８】２は回転軸で、永久磁石１が固着されてい
る。回転軸２と永久磁石１とにより、ロータが構成され
ている。３、４はコイルであり、前記永久磁石１と同心
で、かつ、永久磁石１を軸方向にはさむ位置に配置され
る。１５は軟磁性材料からなる第１ヨークで、コイル３
の内径部３ａに挿入される１５ｄ部と、前記永久磁石１
の第１の着磁層の内径部に対向する歯１５ｂ、１５ｃを
持つ。歯１５ｂ、１５ｃは第１の着磁層の極に対し同位
相となるように１８０°ずれて形成されている。第１ヨ
ークの穴１５ａと、回転軸２の２ａ部とは、回転可能に
嵌合する。

【０００９】１６は軟磁性材料からなる第２ヨークで、
コイル４の内径部４ａに挿入される１６ｄ部と、前記永
久磁石１の第２の着磁層の内径部に対向する歯１６ｂ、
１６ｃを持つ。歯１６ｂ、１６ｃは第２の着磁層の極に
対し同位相となるように１８０°ずれて形成されてい
る。第２ヨーク１６の穴１６ａと、回転軸２の２ｂ部と
は、回転可能に嵌合する。

【００１０】第１ヨーク１５の歯１５ｂ、１５ｃと、第
２ヨーク１６の歯１６ｂ、１６ｃとは同位相、すなわち
互いに軸方向に関して対向する位置にある。

【００１１】８は軟磁性材料からなる第１外ヨークであ
り、歯８ａ、８ｂが第１ヨーク１５の歯１５ｂ、１５ｃ
と、永久磁石１の第１の着磁層をはさむ位置に形成され
ている。９は軟磁性材料からなる第２外ヨークであり、
歯９ａ、９ｂが第２ヨーク１６の歯１６ｂ、１６ｃと、
永久磁石１の第２の着磁層をはさむ位置に形成されてい
る。

【００１２】１０は、非磁性材料からなる連結リングで
あり、溝１０ａ、１０ｂに第１外ヨーク８の歯８ａ、８
ｂが嵌合し、溝１０ｃ、１０ｄに第２外ヨーク９の歯９
ａ、９ｂが嵌合し、第１外ヨーク８、第２外ヨーク９を
公知の方法、たとえば接着等により固定する。第１外ヨ
ーク８と第２外ヨーク９は、連結リング１０の１０ｅ、
１０ｆ部により所定の間隔を持って固定されている。ま
た、第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂは第２外ヨーク９の
歯９ａ、９ｂと向き合って配置されている。また、第１
外ヨーク８は図９に示すように、一端が第１ヨーク１５
と接続され、かつコイル３の外径部をおおい、他端であ
る歯８ａ、８ｂが永久磁石１の外周部に所定の隙間をも
って対向している。第２外ヨーク９は、図９に示すよう
に、一端が第２ヨーク１６と接続され、かつコイル４の
外径部をおおい、他端である歯９ａ、９ｂが永久磁石１
の外周部に所定の隙間をもって対向している。

【００１３】これらの構成によれば、出力が高くモータ
の外径寸法が小さいものとすることができるのである
が、第１ヨーク１５、第２ヨーク１６の径寸法が小さい
ために、歯１５ｂ、１５ｃ、歯１６ｂ、１６ｃの加工を
プレス加工で行う場合、型の強度や切り粉の排出等の問
題により、加工が困難となる。また、歯の強度も弱く、
組立中に変形をおこす可能性がある。

【００１４】したがって、本発明の目的は、加工性が良
く、強度も強い第１ヨーク、第２ヨークを有し、コスト
の安いモータを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のモータは、前記第１のヨークもしくは及び
第２のヨークの前記ロータの内径部に対向する部分にお
ける軸と垂直方向の断面形状が、外径寸法大なる範囲と
外径寸法が小なる範囲とが、交互に配列されて形成され
てなる形状であることを特徴とする。上記構成におい
て、第１ヨーク、第２ヨークは上記断面形状により、加
工性が良く、かつ強度の大きいものとなる。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）図１から図４は、実施例１を示す図であ
る。１は円筒形状の永久磁石であり、円周を４分割して
Ｓ極Ｎ極が交互に着磁された１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄか
らなる第１の着磁層と、円周を同じく４分割してＳ極Ｎ
極が交互に着磁された１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈからなる
第２の着磁層とからなる。第１の着磁層と第２の着磁層
の位相は、４５°ずれて着磁されている。

【００１７】第１の着磁層の１ａ、１ｃ及び第２の着磁
層の１ｅ、１ｇの外周面がＳ極、内周面がＮ極になるよ
う着磁されており、第１の着磁層の１ｂ、１ｄ及び第２
の着磁層の１ｆ、１ｈの外周面がＮ極、内周面がＳ極に
なるよう着磁されている。

【００１８】２は回転軸で、永久磁石１が固着されてい
る。回転軸２と永久磁石１とにより、ロータが構成され
ている。３、４はコイルであり、前記永久磁石１と同心
で、かつ、永久磁石１を軸方向にはさむ位置に配置され
る。５は軟磁性材料からなる第１ヨークで、コイル３の
内径部３ａに挿入される５ｄ部と、前記永久磁石１の第
１の着磁層の内径部に対向する磁極部を持つ。

【００１９】該磁極部は、図４に示すように、軸と垂直
方向の断面形状において、外径寸法が大きい５ｂ、５ｃ
部と、外径寸法が小さい５ｅ、５ｆ部とが交互に形成さ
れている。５ｂ、５ｃ部は、第１の着磁層の極に対し、
同位相となるように形成されている。すなわち、５ｂ部
と５ｃ部とは互いに１８０°ずれて位置している。第１
ヨークの穴５ａと回転軸２の２ａ部とは回転可能に嵌合
する。

【００２０】６は軟磁性材料からなる第２ヨークで、コ
イル４の内径部４ａに挿入される６ｄ部と、前記永久磁
石１の第２の着磁層の内径部に対向する磁極部を持つ。
該磁極部は、第１ヨーク５と同様に外径寸法が大きい６
ｂ、６ｃ部と、外径寸法が小さい６ｅ、６ｆ部とが交互
に形成されている。６ｂ、６ｃ部は、第２の着磁層の極
に対し同位相となるように形成されている。すなわち、
６ｂ部と６ｃ部とは互いに１８０°ずれて位置してい
る。第２ヨークの穴６ａと回転軸２の２ｂ部とは、回転
可能に嵌合する。第１ヨーク５の大径部５ｂと５ｃと第
２ヨーク６の大径部６ｂ、６ｃとは、同位相、すなわち
互いに軸方向に関して対向する位置にある。

【００２１】８は軟磁性材料からなる第１外ヨークであ
り、歯８ａ、８ｂが第１ヨーク５の５ｂ部、５ｃ部と永
久磁石１の第１の着磁層を挟む位置に形成されている。
９は軟磁性材料からなる第２外ヨークであり、歯９ａ、
９ｂが第２ヨーク６の６ｂ部、６ｃ部と永久磁石１の第
２の着磁層を挟む位置に形成されている。

【００２２】１０は非磁性材料からなる連結リングであ
り、溝１０ａ、１０ｂに第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂ
が嵌合し、溝１０ｃ、１０ｄに第２外ヨークの歯９ａ、
９ｂが嵌合し、第１外ヨーク８、第２外ヨーク９を公知
の方法、例えば接着等により固定する。第１外ヨーク８
と第２外ヨーク９は、連結リング１０の１０ｅ、１０ｆ
部により所定の間隔を持って固定されている。また、第
１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂは、第２外ヨーク９の歯９
ａ、９ｂと向き合って配置されている。

【００２３】また、第１外ヨーク８は、図２に示すよう
に、一端が第１ヨーク５と接続され、かつコイル３の外
径部をおおい、他端である歯８ａ、８ｂが永久磁石１の
外周部に所定の隙間を持って対向している。第２外ヨー
ク９は、図２に示すように、一端が第２ヨーク６と接続
され、かつコイル４の外径部をおおい、他端である歯９
ａ、９ｂが永久磁石１の外周部に所定の隙間を持って対
向している。

【００２４】図２は、組立後の断面図であり、図３の
（ａ）（ｂ）、（ｃ）（ｄ）は、図２におけるＡ−Ａ断
面を示し、図３の（ｅ）（ｆ）、（ｇ）（ｈ）は、図２
におけるＢ−Ｂ断面を示している。図３の（ａ）と
（ｅ）とが同時点での断面図であり、図３の（ｂ）と
（ｆ）とが同時点での断面図であり、図３の（ｃ）と
（ｇ）とが同時点での断面図であり、図３の（ｄ）と
（ｈ）とが同時点での断面図である。図３の（ａ）、
（ｅ）の状態から、コイル３、コイル４に通電して、第
１ヨーク５の磁極部５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅをＳ極、５
ｂ、５ｃに対向する第３ヨーク８の８ａ、８ｂ部をＮ
極、第２ヨーク６の磁極部６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅをＳ
極、６ｂ、６ｃに対向する第４ヨーク９の９ａ、９ｂ部
をＮ極に励磁すると、永久磁石１は、４５°左回転し、
図３の（ｂ）、（ｆ）に示す状態になる。

【００２５】第１ヨーク５の磁極部のうち小径である５
ｄ、５ｅは、第１の着磁層の内周面から、５ｂ、５ｃに
比べて離れており、そこに生じる極性は、第１の着磁層
にほとんど作用せず、発生する駆動力に影響をほとんど
及ぼさない。従って、第１ヨーク５は、図８、図９に示
した従来の第１ヨーク１５の歯１５ｂ、１５ｃだけの場
合と同じ作用をすることができる。第１ヨーク５の形状
は、プレス加工によって製造する場合、切り粉が発生し
ないため、切り粉の排出を考慮する必要がなく、製造が
容易である。また、全周にわたって５ｂ、５ｄ、５ｃ、
５ｅがつながっている構造であるため、強度も大きく、
組立中に変形する恐れはない。

【００２６】また、第２ヨーク６も同様であり、第２ヨ
ーク６の磁極部のうち小径である６ｄ、６ｅは、第２の
着磁層の内周面から６ｂ、６ｃに比べて離れており、そ
こに生じる極性は第２の着磁層にほとんど作用せず、発
生する駆動力に影響をほとんど及ぼさない。従って、第
２ヨーク６は、図８、図９に示した従来の第２ヨーク１
６の歯１６ｂ、１６ｃだけの場合と同じ作用をすること
ができる。第２ヨーク６の形状は、プレス加工によって
製造する場合、切り粉が発生しないため、切り粉の排出
を考慮する必要がなく、製造が容易である。また、全周
にわたって６ｂ、６ｄ、６ｃ、６ｅがつながっている構
造であるため、強度も大きく、組立中に変形する恐れは
なくなる。

【００２７】次に、コイル３への通電を反転させ、第１
ヨーク５の磁極部５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅをＮ極、５
ｂ、５ｃに対向する第３ヨークの８ａ、８ｂ部をＳ極、
第２ヨーク６の磁極部６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅをＳ極、
６ｂ、６ｃに対向する第４ヨークの９ａ、９ｂ部をＮ極
に励磁すると、永久磁石１はさらに４５°左回転し、図
３の（ｃ）、（ｇ）に示す状態になる。

【００２８】次に、コイル４への通電を反転させ、第２
ヨーク６の磁極部６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅをＮ極、６
ｂ、６ｃに対向する第４ヨークの９ａ、９ｂ部をＳ極に
励磁すると、永久磁石１はさらに４５°左回転してい
く。このように、コイル３、コイル４への通電方向を順
次切り換えていくことにより、永久磁石１及び回転軸２
からなるロータは通電位相に応じた位置へと回転してい
く。

【００２９】（実施例２）図５、図６は実施例２を示す
図である。図５は、第１ヨークの斜視図であり、第１の
着磁層の内周面に対向する磁極部が、軸と垂直方向の断
面において、楕円５ｇ（長軸がＡ、短軸がＢ、Ａ＞Ｂ）
となるように構成されている。図６は、該第１ヨーク６
を組み込んだ場合のモータの横断面図である。第１ヨー
ク６は、長軸Ａが第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂと対向
する位置に向くように配置されている。また、同様に不
図示であるが、第２ヨークも磁極部の少なくとも外周面
が長軸Ａ、短軸Ｂ（Ａ＞Ｂ）の楕円形状になっており、
長軸が第２外ヨークの歯９ａ、９ｂと対向する位置に向
くように配置する。

【００３０】第１ヨーク５、第２ヨーク６の短軸方向の
外周面は、それぞれ第１着磁層、第２着磁層の円周面か
らは離れているので、第１実施例の５ｅ、５ｆ、６ｅ、
６ｆと同様に、モータの出力に悪影響を及ぼさない。ま
た、第１ヨーク、第２ヨークの磁極部は、全周にわたっ
てつながっているので、強度が大きく、またプレス加工
の際、切り粉が発生せず、加工性が良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工性の良く、かつ、強度の大きいヨーク形状とするこ
とができるので、コストの安いモータを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１の主要部品の構成を示す分解
斜視図である。

【図２】図２は、実施例１の断面図である。

【図３】図３は、実施例１の横断面図である。

【図４】図４は、実施例１の第１ヨークの斜視図であ
る。

【図５】図５は、実施例２の断面図である。

【図６】図６は、実施例２の第１ヨークの斜視図であ
る。

【図７】図７は、従来例のモータ構造を示す断面図であ
る。

【図８】図８は、従来例のモータの構成図である。

【図９】図９は、従来例のモータの断面図である。

【符号の説明】 １ 永久磁石 ２ 回転軸 ３ コイル ４ コイル ５ 第１ヨーク ６ 第２ヨーク ８ 第１外ヨーク ９ 第２外ヨーク １０ 連結リング ５ｂ、５ｃ 外径寸法の大きい磁極部 ５ｅ、５ｆ 外径寸法の小さい磁極部 ５ｇ 断面楕円形磁極部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向に等分割され、異なる極が交互
   に着磁された円筒形状の永久磁石からなるロータと、 該ロータと同心でかつ該ロータを軸方向ではさむ位置に
   配置された第１のコイルと、第２のコイルと、 第１のコイルの内径に挿入され、かつ前記ロータの内径
   部に隙間をもって対向する軟磁性材料からなる第１のヨ
   ークと、 前記第２のコイルの内径に挿入され、かつ、前記ロータ
   の内径部隙間をもって対向する軟磁性材料からなる第２
   のヨークと、 一端が前記第１のヨークと接続し、かつ前記第１のコイ
   ルの外径部を覆い、他端が前記ロータの外周部の一部に
   対向する磁極部を持つ第３のヨークと、 一端が前記第２のヨークと接続し、かつ前記第２のコイ
   ルの外周部を覆い、他端が前記ロータの外周部の一部に
   対向する磁極部を持つ第４のヨークと、 前記第３のヨークと前記第４のヨークとを同心状に保持
   する非磁性材料からなる接続部材とを備えて、 前記第１のヨークもしくは及び第２のヨークの前記ロー
   タの内径部に対向する部分における軸と垂直方向の断面
   形状が外径寸法が大なる範囲と、外径寸法が小なる範囲
   とが交互に配列されて形成されてなる形状であることを
   特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のモータにおいて、前記第
   １のヨークもしくは及び第２のヨークの前記ロータの内
   径部に対向する部分における軸と垂直方向の断面形状
   は、長軸Ａ、短軸Ｂ（Ａ＞Ｂ）からなる楕円形状であ
   り、長軸Ａは前記第３のヨーク、及び第４のヨークの磁
   極に対向して位置するよう構成されたことを特徴とする
   ヨーク。