JPS602065A - ステツプモ−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】 本発明はシャフトの停止位置を精度よく一定に、かつ強
力に保持させるようにしたディテントトルクの大きいＰ
’Ｍ形のステップモータに関するものである。

従来周知のＰ’Ｍ形スナステップモータロータの回転運
動をねじ等によって軸の直線運動に変換するために、第
１図に示すような構造を有する。

第１図において、■はコツプ状の第１ハウジング、２は
円板上の第２ハウジングで、両者はビス３によって相互
に固定されたモータの外殻をなしている。４はロータで
、外径部に永久磁石５を有し、内径部は、めねじ６にな
っていて、両端にはロータ４の回転を制限するストッパ
７が設けられている。前記めねじ６には軸８に設けられ
たおねし９がかみあっている。

また、軸８には間隔を置いてストッパビン１０゜１１が
設けられていて、ロータ４のストッパ７がストッパビン
１０．１１とかみあうことによりロータ４の回転力が軸
８に伝達される。又、軸８の移動可能長さはロータのス
トッパ７とストッパビン１０がかみあう位置から、ロー
タ４に設けたストッパ７と軸８のストッパビン１１がか
みあう位置までである。

ロータ４の両端には軸受１２，１２’が設けられ、第１
ハウジング１および第２ハウジング２にそれぞれ固定さ
れている。軸８は各ハウジング１゜２に固定されている
焼結含油軸受１３．１３’に保持されている。ロータ４
の外側には空隙１４をへだてて固定子極となるステータ
コア１５．１５’が設けられ、第１ハウジング１に固定
されている。

その内側にはボビン１６により絶縁されたステータの励
磁コイル１７．１７’が巻装され、第２図の如く結線さ
れて一般的には第３図に示すような駆動回路のトランジ
スタＴＲｌ−ＴＲ４によって定められた順序通りに励磁
コイル１７．１７′の通電電流を０Ｎ−ＯＦＦすること
によりロータ４が回転するため、軸８は前進又は後退の
直線運動を行う。

励磁の方法は、２相励磁の場合、第４図に示すタイミン
グにて励磁が行なわれ、ロータ４の回転数はタイミング
の時間間隔ｔによって決定される。

又、励磁コイル１７．１７’の励磁は、回転時。

停止時にかかわらず常時行な、ねれるのが一般的であり
、この場合は停止時のロータ４の保持トルク（ホールデ
ィングトルク）は強力であるがトランジスタＴＲＩ〜Ｔ
Ｒ４は連続通電に耐え、又、自己発熱による破壊に耐え
るものが必要となるため大型のトランジスタを使用する
必要を生じる。さらに停止時においても励磁コイル１７
．１７’は通電されているので余分な電力を消費してい
ることになる。

この為、回転時のみ励磁コイル１７．１７′の励磁を行
い、停止時は全て励磁コイル１７．１７’の励磁も停止
させる方式を発明者は採用した。これによりトランジス
タＴＲｌ−ＴＲ４は小型で安価なものが使用できトラン
ジスタの放熱板も小さく済み更に余分な電力も消費しな
くなる。

ところが、例えば自動車のエンジンへの吸入空気量を制
御するバルブに、このようなステップモータを採用した
場合、ステップモータの停止時において、エンジンの振
動によりロータが回転してしまうという欠点が生じた。

これは励磁が停止させると、ステータコア１５．１５′
のＮ、Ｓ極は消滅し、単なる強磁性体となるため、ロー
タ４の永久磁石５による磁性体の吸引力（ディテントト
ルク）だけになるが、従来モータではステータコア１５
．１５’は第５図に示す如く永久磁石５のＮ。

Ｓ極をステータコアの極となる歯の位Ｗ（間隔Ｗ）が均
等であり、前記ディテン））ルクは比較的小さかった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、励磁コイ
ルの励磁を行わな（でもロータの保持力を強力にする為
に、ステータコアの歯の位Ｗ（間隔）を意図的にずらす
ことによって励磁コイル消勢時のロータ・ステータコア
間の保持力（ディテントトルク）を強力にさせるように
したＰＭ形スステップモータ提供することを目的とする
ものである。

以下本発明の一実施例について説明する。

第１図に示したものは、本発明の要旨を明確にするため
に図示した例えば２４ステップ／回転のモータであり、
該モータのステータコア１５．１５′に於いて、第６図
の如くステータコアの歯が構成される位Ｎ（間隔）が、
一定間隔Ｗに対して、上の列の歯２１．２２は、歯２２
の中心軸がθだけ左側にずらしである。一方下の列の＠
２３．２４は歯２４の中心軸がθだけ右側にずらしであ
る。

この関係は第５図と第６図とを対比すると明らかである
。

この時、公知の如く、ステップモータの構造上、ステー
タコアの歯は２１と２３．２２と２４は同一部品として
構成することができるので例えば、ステータコアの歯２
１と２３は歯の位置はずらさないで、ステータコアの歯
２２と２４の歯の中心軸をθだけずらしておけば、組付
後に本発明の構成にすることが可能である。次に歯の総
数は、従来モータ同様に永久磁石５のＮ５ＮＳ・・・の
極数と同数個分だけ、各列のステーコア１５．１５′に
設けである。

又、歯の位置をすらすθは、０　（ゼロ）〈θ〈Ｗの間
ならよく任意に性能が確保できるだけのθにすればよい
。更にθをとる方向は中心軸に対して、右側でも左側で
も、つまりどちらでも同様な構成にすることが可能であ
る。

本構成にすれば、ステータコア１５．１５′の歯の位置
がθだけずれている為、回転作動を行うとステップ角は
人、小、大、小・・・と交互に作動する。

一方、停止時の無通電時においては、ステータコア１５
．１５′の歯は単なる鉄爪になり、永久磁石５の起磁力
によってステータコア（１５，！５′）を含めた磁気回
路が成立して、ロータ４にディチントドクルが生じるが
、その状態は永久磁石５の極数に対して、ステータコア
１５．１５′の歯数は２倍あるので、永久磁石５の１極
に対しステータコア１５．１５’のｆ＋２ケが吸引され
るようになる。

そして、１８６図の如く、θだけずらすことによって一
層近接した歯間±２２．２４と永久磁石の１１１（Ｎで
もＳでもよい）が強力につりあう。つまり、第５図より
も第６図の方が磁気結合は強力になる 一方、第７図の如く大きく離れたの同±２３゜２１と永
久磁石５の１極とが吸引し合う場合は、吸引力は小とな
り、第６図状態の吸引力大の位置にロータ４の永久磁石
５は回転（どちらに回転するか決まらない）してしまう
。

従って、無通電時になる前の最終励磁相を、永久磁石５
の極とステータコアの歯とが強力につりあう第６図の如
き位置か、もしくは、その位置に隣接する位置の励磁相
にしておけば、ロータ４を確実にディテントトルクの大
きい位置で停止させることができる。

なお上記実施例では、ロータ４の回転を軸８の直線運動
に変換する直線作動型で説明したが回転型のモータを、
ある一定の角度のみ回動作動させて停止させる場合も本
発明の適用が可能である。

又、ステップ数を任意に取ることができるのは勿論であ
る。

このように上記実施例では、筒状の永久磁石５をもつロ
ータ４を有し、このロータ４の外周面に交互に着磁され
たＮ４１１１又はＳ極に対して一定の磁束の通る空隙１
４を介してステータコア１５．１５′が設けられている
。

そして、このステータコア１５．１５’の歯は第５図な
いし第７図に示したようにロータ４の周囲に第１列と第
２列とに２列に分れて配列されている。つまり、第１列
の歯は第６図において２１゜２２であり、第２列は２３
．２４である。

又、本発明の第６図、第７図では各列の歯は非等間隔で
配列され、従来の第５図のものは等間隔（２Ｗ）で配列
されている。よって、本発明では軸８の軸方向に沿って
略直線状にそろって並べられた第１の部分（第６図の歯
２２．２４の部分）と、軸方向に対して直角に各列の歯
が離れるようにバラバラに並べられた第２の部分（第６
図の歯２１．２３の部分）とが形成される。

よって、第１の部分２２．２４は永久磁石５の１極と重
なった場合に、その間に強い磁気吸引力（ディテントト
ルク）が作用することとなる。この状態が第６図であり
、第６図では、永久磁石５の・Ｎ極と略直線状に重なっ
た歯２２．２４にＳｆｉが誘起され（このとき励磁コイ
１７．１７’は消勢されている）、Ｎ極と歯２２．２４
とは強力に引きあい、ディテン１トルクは第５図の場合
よりも大きくなる。

一方、第７図の如く第１の部分２’２．２４と永久磁石
５の磁極とがうま３く重ならぬ時は、むしろ第５図のも
のよりも保持力（ディテントトルク）は小さくなる。

つまり、本発明によれば保持力（ディテントトルク）の
粗密が形成され、密の部分の保持力が強化されるのであ
る。

よって、この強化された位置での保持力を利用すれば、
保持力の強いステップモータとすることができる。

以上述べたように本発明においては、励磁コイルが消勢
しているときのロータの保持力（ディテントトルク）の
強化を、単にステーコアの歯の配列を変更することによ
り達成できるという効果があり、このモータを使用した
装置の非通電時における静止状態をより強力に不動状態
にすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来および本発明を通用し得るステップモータ
の一例を示す縦断面図、第２図および第３図は前記モー
タの励磁回路の模式結線図、第４図は前記モータの励磁
コイルの付勢モードを示すタイムチャート、第５図は従
来モータの歯の配列を示す模式図、第６図および第７図
は本発明モータの一実施例における歯の配列を示す模式
図である。 ４・・・ロータ、８・・・軸、１２．１２’・・・軸受
、１゜２・・・ハウジング、１５．１５′・・・ステー
タコア、１７．１７′・・・励磁コイル、２１，２２，
２３゜２４・・・ステータコアの歯。 代理人弁理士　岡　部　隆 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外周面にＮ＠とＳ極とが交互に着磁されて成る筒状の永
   久磁石を持ったロータ、 前記ロータを自身の内部に回転自在に保持するハウジン
   グ、 該ハウジングの内周壁と前記ロータの外周との間に設け
   られ前記ロータの外周面のＮ極又はＳ極に対し一定の空
   隙を介して対向配置された由を持つステータコア、およ
   び 該ステータコア内に巻装され前記ステータコアの歯を磁
   化させて前記ロータをステップ状に駆動する励磁コイル
   を備え、 かつ、前記ステータコアの歯は、前記ロータの周囲に第
   １列と第２列との２列に分かれて前記ロータを取り巻く
   ように配列されており、前記ステータコアの各列を構成
   する前記歯は前記ロータの周囲に非等間隔でリング状に
   配設されており、 前記ロータ外周面のＮ極又はＳ極に対して前記第１列の
   歯および前記第２列の歯が夫々前記軸の軸方向に沿って
   略直線状にそろって並べられた第１の部分と、前記軸の
   軸方向に対して直角方向に前記各列の歯が離れるように
   並べられた第２の部分とが前記ステータコアの歯に形成
   されており、それにより、前記ステータコアに対する前
   記ロータの回転位置において、前記励磁コイルが励磁さ
   れていない状態のときに、前記ロータと前記ステータコ
   アとの磁気結合力の強い部分と弱い部分とが交互に形成
   されていることを特徴とするステップモータ。