JPS5872362A - ステツピングモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステッピングモータ、特に軸方向長さが短かく
微少ステップ角の動作が可能なステッピングモータに関
するものである。

本発明のステッピングモータは、回転子軸に平行な方向
に着磁し九円筒形永久磁石とその両端部に固着したその
外周面に多数の極歯を等ピッチで形成した一対のポール
ピースとより成る回転子と、この回転子の外周に空隙を
介して対向配置した４個の磁極と２個Ｏ固定子巻線より
成る固定子とを有し、上記固定子の各磁極は上記回転子
軸に喬直な環状円板と、この環状円板の内周面から軸方
向に突出せしめた上記回転子の外径より上記空隙長だけ
大きい内径の短円筒と、この短円筒の内周面に等ピッチ
に形成した上記回転子の極歯と同数の極歯とを有する固
定子鉄心より成り、２個の固定子鉄心が夫々−組となシ
その短円筒の端面を対向させ空隙を介して互いに対向配
置され、上記対向された短円筒の外周に上記固定子巻線
が巻装され、上記各組の固定子鉄心が同軸上に磁性体冒
−りで結合されていることを４１１黴とする。

以下図面に従い従来から実施されているステッピングモ
ータを第６図、第７図に、本発明のステッピングモータ
の実施例を第１図〜ｇｓ図に示す。

＠６図は従来より実施されているステッピングモータの
説明図で６１は固守子鉄心、６２は回転子の永久磁石、
６３は回転子軸、６４は前記固定子鉄心６１と回転千関
の空隙、６５は固定子巻線、６６け固定子ハウジング、
６７はエンドブラケット、６８は回転子軸６３の軸受、
ＡとＢは夫々回転子の永久磁石６２の両端部に設けたポ
ールピースである。

固定子鉄心６１は第６図（ｂ）に示すように８個の磁極
６１−１〜６１−８を有し、この磁極は円周方向に等ピ
ッチで互いに離間して配設され、各磁極の先端にはポー
ルピースＡ、Ｂの外周面に設けられた極歯と同じピッチ
の極歯が設けられ、空隙６４を介してポールピースＡ、
Ｂの極歯と対向配設されている。

磁極６１−１〜６１１−８Ｋｔｆ定子巻＠６ｓ−１〜６
５−８が夫々設けられ、回転子軸６３を中心に点対称の
位置にある巻線が組となるように接続されて４相の巻線
を構成している。

ポールピースＡ、Ｈの外周の極歯は夫々同数でポールピ
ースＡとＢとの極歯の配置は互いに１／２ピツチ移動し
た位置とされている。

第６図に示したステッピングモータにおいては固定子巻
線６５０４相のものに順次通電することによシ回転子が
その極歯の１／４ピツチに相当する角度で歩進する。従
ってこの歩進角度を細かくするとステッピングモータの
分解精度を高くすることができ、第６図に示すように極
歯を設は九ポールピースＡ、Ｂを永久磁石６２に取り付
けるようにすればこの極歯を生産技術上極めて細かくす
ることができる。

然しなから第６図の構成では固定子鉄心の８個の磁極に
夫々巻線を巻装し、かつ各巻線を４相の組に分ける為に
夫々の巻線端を接続する必要があシ多くの工程と熟練し
た人手を必要とする。又各巻線が固定子鉄心６１よシ張
シ出した部分は軸方向に延在し、エンドブラケット６７
との間に絶縁保持上の空隙を設ける必要があるので軸方
向の長さをこの巻線端の張り出し部分だけ長くする必要
がある等の欠点がある。

又他の形式のステッピングモータとしては第７図に示す
構成のものがある。第７図において７１゜７２は回転子
軸７ｓを中心として固定子鉄心７３に巻装した偏平形の
固定子巻線、７４は円筒形永久磁石、７６は回転子ハブ
、７７．７５１は回転子軸７Ｉｓの軸受、１９は電動様
の外被である。第７図の構成のステッピングモータの固
定子鉄心７３は第７図（ｂ）に示すように磁性材料製の
円板状薄板より磁極７３−１．７３−１を切シ起こしに
より成形し巻線７１及び７２の夫々の端面と巻線の外周
を包むよう圧して構成され、軸受７７．７８を備えた外
被７９内に収容されている。又回転子を形成する円筒形
永久磁石７４が回転子Ｉ・ブ７６を介して回転子軸７５
に一体的に固着され、円筒形永久磁石７４には円周方向
にＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、この磁極が固定子鉄心
の磁極７３−１゜１３−２と空隙を介して対向されてい
る。第７図の構成のステッピングモータにおいては、巻
線とでアリ、第６図のステッピングモータのように複雑
な巻線間の接続は不要でかつ巻線端の張り出しが無いか
ら軸方向の長さを短かくできる利点はあるが、固定子鉄
心の磁極７３−１．７３−２を円板状薄板より切シ起こ
して形成しているので、工作技術、と製品の強度の上か
らある程度以上細い極を形成することはできない。又回
転子磁極も円筒形永久磁石７４の外周に直接着磁して形
成するので極数を増加すると隣接磁極間の洩れ磁束が増
加して磁石の利用効率が低下する等の欠点があり、第６
図のステッピングモータと同じ程度の細かいステップ角
を得ることができない。

本発明のステッピングモータは第６図及び第７図に示す
従来のステッピングモータの夫々の長所を採シ欠点を捨
て＼構成し、軸方向に短かい形状でしかも細かいステッ
プ角で動作するステッピングモータを提供するものであ
る。

第１図において１はエンドブラケット、２はヨークを兼
ねる電動機外被、３，４．Ｓ、６は固定子鉄心、７．８
は固定子巻線、９は軸受、１０は回転子軸、１１は回転
子ハブ、１２．１４は回転子のポールピース、１Ｂは永
久磁石である。

本発明のステッピングモータにおいてはエンドブラケッ
ト１の中心に軸受９を固着し、エンドブラケット１に固
定子鉄心３を同心的に固着し、電動機外被２の内１１１
に固定子鉄心６、固定子１１４１ｉｉ１８、固定子鉄心
５，４、固定子巻線７の穎に装着し友固定子部を電動機
外被２の内周面と固定子鉄心３の外周面を案内としてエ
ンドブラヶッ）ＩＫｍ！着して固定子を完成する。固定
予巻＠７．８と固定子鉄心３．４，５．６との間の絶縁
は絶縁物製の巻線枠に巻線を巻装する仁とによって連成
しても曳く、又は固定子巻線と固定子鉄心との間に酵素
絶縁物を介在させ九り、固定子鉄心の！Ｉｌ！面に絶縁
性の塗料を塗布する等の手段でも良く、その選択は自由
である。

本発明ステッピングモータにおける固定子鉄心３は第１
図に示すように磁性材料製の環状円板の内周部から短円
筒３−１を直角に突出させ、この短円筒３−１の内周面
に極歯３−２を等ピッチに配設して形成する。この極歯
３−２のピッチは回転子に設けたポールピース１２及び
目の歯のピッチと同一とする。固定子鉄心４，５．（ｌ
も全て固定子鉄心３と同一形状である。

本発明ステッピングモータの回転子は第３図に、　　示
すように中空の回転子ハブ１１の外周に永久磁石１３を
ＩＩＲシ付け、この永久磁石１３の軸方向の両端′ＷＩ
Ｋポールピース１２と１４を当接して形成し、回転子ハ
ブ１１の一方の端面を回転子細ｉ。

に固着する。

又ポールピース１２と１４の外周面には夫々極歯１２−
１と１４−１を等ピッチで互いに離間して８成Ｌ、ｆｌ
ッ４１ｉ＋１１１１１２−１ト１４−ＩＲ＠４１１（ｂ
）　Ｋ示すように＠に平行な同一線上に揃う゛ようにす
る。

一方本発明スチッピングモータの固定子鉄心３゜４．５
．６の極歯は第４図（１）に示すように固定子鉄心３と
４の間では極ピッチＰの１／２、固定子鉄心４と５の間
では１／４Ｐ、固定子鉄心５と６０間では１／２Ｐの角
度づらせて配置する。

本発明によるステッピングモータの動作ヲ第５図に示し
た展開回圧より説明すると次の通りである。

本発明においては固定子巻線７の端子ａ、ｂ。

Ｃ及び固定子巻線８の端子ｄ、・、ｆｔ励磁電流が端子
ａ−ｂ、　ｏ−ｂ、　ｄ−ｅ、　ｆ−ｅと流れるように
通電制御装置（図示してない）を介して電源に接続する
。第Ｓ図は端子ａ−ｂと通電し固定子の極歯３−２と回
転子のポールピース１２の極歯１！−１が整列し九状態
を示している。次に端子ｆ−と通電しａ−ｂの電流を止
めると固定子の極歯６−２と回転子の極歯１４−１が吸
引して回転子が矢印方向に右方に移動し極歯６−２と１
４−１とが整列して極ピッチＰの１／４に相当する角度
だけ回転する。この角度が１ステツプ角となる。次に同
じ方向に歩進させるには端子ｅ−ｂと通電しｆｌの電流
を止めると極歯４−２と極歯１２−１が整列してｅ−ｂ
を止めると更に１ステツプ右方向へ歩進する。

歩進方向を逆にするには通電切り換えの順序を逆にすれ
ば良い。

上記に詳述し九本発明によるステッピングモータの構造
上の利点を従来技術によるステッピングモータと比較す
ると次の通りである。即ち第６図の構成のステッピング
モータは巻線が８個で回転子に設けた極歯の数をポール
ピース１個についてｓＯ備設は九構成で１ステツプ角が
１．８度である。

又第７図の構成のステッピングモータの固定子の極歯の
数は２４個が限度で１ステツプの角は７．５度が最も小
さい角度である。これに比し本発明では回転子のポール
ピースに設けた極歯の数が５０傭で巻線の数は２個の構
成で１ステツプの角度を１．８度と微少角度とすること
ができる。

更に本発明ステッピングモータにおいテハ固定子鉄心が
環状円板の内周部がら短円筒を突出させ、この短円筒の
内周１ｆｆｉＫ仁の内周面の一部を半径方向に突出させ
ることによって極歯を形成しており個々の極歯が独立し
ていないので剛性が強く多数の極歯を容易に設けること
ができる。又固定子鉄心３，４，５．６を組合わせた時
に固定子鉄心３と４及び５と６の夫々の短円筒の端面が
空１１ｇを介して対向し、この空隙ｇが固定子鉄心間の
洩れ磁束の通路となるが、この洩れ磁束は磁極７３−１
及び７３−２が交互突出し九第７図に示す従来のステッ
ピングモータに比し少ないので磁極の軸方向長　は短か
いが有効に鎖交するぼ束が多く効率が高い。

又固定子の磁極の剛性が強いのでその内周面の真円度が
良く従って回転子との空隙長を短かくすることができる
ので第７図のものに比し効率が高くなる。

更に本発明ステッピングモータの回転子は軸受９の外径
よシ大きい内径の中空回転子ハブ１１の一端に回転子軸
を固着し回転子が１個の軸受９による片持ち構造となる
ようにしたので軸方向の長さを短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステッピングモータの断面図、第
２図（ａ）　、　（ｂ）は夫々固定子鉄心の断面図及び
側面図、第３図は回転子の斜視図、第４図（１）。 伽）は夫々固定子と回転子の空隙に面した極歯の配置を
示す部分展開図、第５図はステッピングモータの動作を
示す固定子と回転子の極歯の関係を示した展開図、ｗＥ
６図（、）〜（ｄ）は夫々従来のステッピングモータの
縦断正面図、縦断側面図、第６図（ａ）のＸ−Ｘ線断面
図及び第６図（、）のＹ−Ｙ線断面図、第７図（＝）　
＃　（ｂ）は夫々従来の他のステッピングモータの縦断
正面図及びその一部の斜視図である。 １・・・エンドブ２ケツト、２・・・電動機外被、３゜
４．５．６・・・固定子鉄心、７．８・・・固定子巻線
、９・・・軸受、１Ｇ・・・回転子軸、１１・・・回転
子ノ・ブ、１２　、．１４・・・ポールピース、１３・
・・永久磁石、３−１・・・短円筒、３−２，４二２　
、６−２　、１２−１゜１４−１・・・極歯。 −Ｉｌｌ−１圓 ＋３０ ＝２７２ ＋２圓 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１＞　　回転子軸に平行な方向に着磁した円筒形永久
   磁石とその両端部に固着したその外周面に多数の極歯を
   等ピッチで形成した一対のポールピースとより成る回転
   子と、この回転子の外周に空隙を介して対向配置した４
   個の磁極と２個の固定子巻線よシ成る固定子とを有し、
   上記固定子の各磁極は上記回転子軸に垂直な環状円板と
   、この環状円板の内周面から軸方向に突出せしめた上記
   回転子の外径より上記空隙長だけ大きい内径の短円筒と
   、この短円、簡の内周面に等ピッチに形成した上記回転
   子の極歯と同数の極歯とを有する固定子鉄心より成り、
   ２個の固定子鉄心が夫々−組となシその短円筒の端面を
   対向させ空隙を介して互いに対向配置され、上記対向さ
   れ九短円筒の外周に上記固定子巻線が巻装され、上記各
   組の固定子鉄心が同軸上に磁性体ヨークで結合されてい
   ることをｅｌ＆とするステッピングモータ。