JPS62201053A - 永久磁石形ステツピングモ−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】 （産業上の利用分野） レアアース、フェライト、ネオジ鉄などの保磁力の強い
永久磁石を回転子に用いており、とくに永久磁石磁極の
起磁力方向が可動子移動方向と平行になる構造をもつ永
久磁石形ステッピングモータに関する。

（従来の技術） この種の一つの従来例として第７図（ａ）にステッピン
グモータの原理を表わす斜視図を示す。

７１はレアアース永久磁石ディスクロータで、円板状に
Ｎ極、Ｓ極が相互に固着され、かつ回転軸７２に直交し
て支持固定され、図示しない支承手段で回転自在である
。なお各磁極の厚み方向の側面に付した矢印は起磁力方
向を表わす。

７３は磁性体からなる電磁石の磁極を形成し、７４は交
流の励ｔｉｆ！電流を流すコイルである。

これの回転説明図を第７図（ｂ）に示す。

つまり、永久磁石７１の等価電流ｉ、ディスクロータの
形成する導体長（直径×π）１と、電磁石７３・７４の
発生する磁界Ｂにより の推力がロータに生起にし、回転する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この従来例は、ロータディスクのレアアース
永久磁石の各磁極が垂直磁極形なので、磁石の製造に困
難性があり、特性のよい磁石が得られにくい欠点がある
。

（問題点を解決するための手段） 回転子は、薄い円板状の永久磁石で、磁化容易軸は円周
方向とし、円周方向に沿って一定のピッチでＮ極、Ｓ極
と交互に多極着磁石し、円板状の面が回転自在に支承さ
れた回転軸に直交して回転軸に固着する。

固定子は、回転子の板面を挟んで回転子の両側に歯状を
した誘導子歯と歯と歯の間な１溝を形成した鉄心が配置
され、この誘導子歯は回転子に対向する空隙面において
永久磁石の極対ピッチに等しく削成しかつ一方の側の誘
導子歯の中心は他方の側の溝の中心に配設され、少なく
とも鉄心の一方の側に電磁コイルを巻回する。

さらには、これらを直線状に展開する。

（作　用） 回転子永久磁極の等価ループＷａ流１１が流れていると
考えられ、永久磁石の保持力を１−１６で極ピッチをτ
　とすると’ｆ””ｃτ。であり、固定予電磁石を励し
たとき歯頭近くの空隙磁界がＢｔ１溝の開口部空隙磁界
がＢ、になったとすると、力ｆは、 ｆ＝（Ｂ　　　Ｂ　　）！１　・１ ｓ と表わせる。

１は歯の実行方向の長さで、がっＢ、＞８．であるから
、力ｆが生ずる。

（実施例） 本発明の原理を表わす一実施例の説明図を第１図に示し
、（ａ）は側断面図、（ｂ）は円板回転子の平面図、（
Ｃ）はこのモータを回転円周方向にそって切った断面図
である。

本発明では、その回転子１は薄い円板状の永久磁石で、
磁化容易軸は円周方向とし、円周方向にそって一定のピ
ッチでＮ極、Ｓ極と交互に多極着磁されている。この回
転子１は回転軸２に直交して固着され、回転軸２は回転
自在に支承しである。

固定子３は円板回転子１の両側に配置された２組の多相
電磁石から成り、回転子１に対向する空隙面には、永久
磁石１の極対ピッチに等しいピッチの誘導子歯３ａを有
している。

一方の誘導子＃Ｊ３ａの中心は、円板回転子１を挟んで
対向する他方の誘導子歯３ａのｉ３ｂの中心に一致する
ように配置されている。

円板回転子の両側に対向して配設され、固定子３を形成
する継鉄とそれに巻回された電磁コイル４でつくる電磁
石で１相分を構成し、Ｎ相であればＮ対の電磁石を互い
に歯ピッチの１／ｎずつずらせた位置に配置する。

第２図は本発明の他の実施例の構成を表わし、（ａ）は
上半分の軸方向側断面図、（ｂ）は電磁石の平断面図で
ある。

この他の実施例は、３６極２相のモータで、固定子３は
（ｂ）に示す８個の溝（スロット）３ｂをもつ電磁石２
対（ＬとＲ）より成る。

８個の磁極（電磁石）には回転子１に対向する空隙面に
は、それぞれ２個ずづの誘導の子１３ａを有するので、
全部で１６個の歯を持つ。

永久磁石１の円板状回転子３６極に着されており、固定
子３はフレーム５の内側に固定装着され、回転軸２はフ
レーム５に支持された軸受６により回転自在に支承され
る。

ここで、本発明におけるトルク発生の原理を第３図によ
り説明する。

第２図の他の実施例に対応すれば、固定ｆ鉄心Ｒは回転
子１の反対側にある固定子鉄子りに対して１／３２回転
捩って配置しである。

永久磁石１の各磁極は等価ループ電流が×と・で図示す
るように流れていると考えて良い。

磁石１の保磁力をＨ、極ピッチτ、とすると、ループ電
流ｉｆは、 １ｆ＝ＨＣτｐ　　　　　　　　　（１式）％式％ ここで固定子電磁石（固定子鉄心３・電磁コイル４）を
励磁したとぎ３ｂの開口部空隙磁界がＢ　、溝３ｂの開
口部空隙磁界がＢ、になったとし すると、力ｆは はｆ＝（Ｂ　　−Ｂ　　）ｉ　　ｉ　　　　（２式）％
式％ ただし、ｇは歯の奥行方向長さである。

Ｂｔ＞８．であるから、この場合右方向に力ｆが生ずる
。回転子１は右方向にτ、／２だけ動くど、電機子起磁
力μ、と永久磁石起磁力μ、は、μ、＝Ｈ６τｐ　　　
　　　　　　　（３式）が完全に直列になり、磁束最大
となって力は平行に達する。

本発明の別の実施例における上半分を断面で表わした側
面図を第４図に示す。

これは回転子を永久磁石１によりカップ状に形成して、
ラジアルギャップのステッピングモータにしている。

第５図は、本発明の第４の実施例の側断面図である。こ
の実施例は回転子をリニアに展開して可動子（永久磁石
）１とし、リニアモータを構成する。

本発明の第５の実施例として、永久磁石１の両側に電磁
コイル４を配設しないで、片側だけとし、片側はコイル
４なしの歯とヨークだけの鉄心３にしてもよい。例えば
第５図がそれを表わす。

さらに、第６図は本発明の第５の実施例の構造図を示し
、（ａ）は正断面図、（ｂ）は一方の固定子電磁石の平
断面図、（Ｃ）は他方の固定子の１相分の平断面図、（
ｄ）は可動子永久磁石の平断面図である。

これは第６図（ａ）に表わすように、電磁石の磁束の流
れがつくる平面と可動子１の移動、方向が平行でなく、
直交する実施例である。

（発明の効果） かくして本発明は、 ■　従来のバイブリド形ステッピングモータに比べると
、電機子のインダクタンスが数分の１になるので、トル
クの線形範囲が広く、 ■　また、従来のステッピングモータに対して、永久磁
石の厚みが大きくても、トルクが大きくできるので、永
久磁石の製造が容易であり、■　永久磁石のプレス方向
と直角方向に磁化容易軸をもたせれば良いので、特性の
よい永久磁石ができ、 ■　永久磁石磁層の起磁力方向が可動子の進行方向と平
行になる永久磁石形ステッピングモータが実現され、 多くの可能性をもつといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構造図、第２図は本発明の
他の実施例の上半分側面図、固定子平断面図、第３図は
本発明の原理図、第４図は本発明の別の実施例の上半分
側断面図、第５図は本発明の第４の実施例の側断面図、
第６図は本発明の第５の実施例の正面図、電磁石の平断
面図、誘導子歯１相分平断面図、可動子永久磁石平面図
、第７図は従来例の説明図である。 １・・・永久磁石（回転子、可動子）、２・・・回転軸
、３・・・固定子鉄心３ａは歯をなし３ｂは歯と歯の間
の溝、４・・・電磁コイル、５・・・フレーム、６・・
・軸受。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 （ａ）　　　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　　
　（ｃ）第１図 第３図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．薄い円板状の永久磁石で、磁化容易軸は円周方向と
   し、円周方向に沿って一定のピッチでＮ極、Ｓ極と交互
   に多極着磁し、円板状の面が回転自在に支承された回転
   軸に直交して回転軸に固着した回転子と、 回転子の板面を挟んで回転子の両側に歯状をした誘導子
   歯と歯と歯の間をなす溝を形成した鉄心が配置され、こ
   の誘導子歯は回転子に対向する空隙面において永久磁石
   の極対ピッチに等しく削成しかつ一方の側の誘導子歯の
   中心は他方の側の溝の中心に配設され、少なくとも鉄心
   の一方の側に電磁コイルを巻回した固定子と、 を具備することを特徴とする永久磁石形ステッピングモ
   ータ。
2. ２．回転子の可動方向を直線状にし、磁化容易軸は移動
   方向として、一定のピッチでＮ極，Ｓ極と交互に多極着
   磁し、移動方向に案内支持された回転子と、 回転子の板面を挟んで平面状に展開し固定子と、からな
   る特許請求の範囲第１項記載の永久磁石形ステッピング
   モータ。