JPS637162A - 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】 笠生光災 この発明は、位置決め制御装置等の駆動機構として使用
されるステッピングモータの構造の改良に係り、特に、
位置決め制御装置等の機構部への実装に際して、ステー
タとロータの磁極歯の間の相対的位置関係、換言すれば
ステータの特定の励磁相とロータシャフトに接続される
被駆動手段との間の取付角度が、所望の停止相（静止位
置）の励磁相へ、簡単かつ無調整で取付けられるように
して、モータ実装時の誤差を除去するとともに。

その取付作業が迅速に行えるようにしたステッピングモ
ータに関する。

災來技！ 従来から、ステッピングモータは、プリンタやファクシ
ミリ等の電子装置や、測定機器、その信金種の位置決め
制御装置の機構部において、印字ヘッドやプロッタ、紙
送り、その他の被駆動機構の位置決め制御手段として広
く使用されている。

ステッピングモータとしては、ハイブリッド型、ＶＲ型
、ＰＭインダクタ（Ｔｉｎ　　Ｃａｎ　）型等の回転式
ステッピングモータが知られている。

ところで、ステッピングモータを位置決め制御装置等へ
実装するに際して１例えば花弁形プリンタのセレクショ
ンモータとして使用するどき°のように、ハンマーのイ
ンパクト位置（ハンマー取付位置）が予め決まっている
場合、ロータシャフトに接続されるプリントホイールの
静止相を所望の励磁相に合せる必要がある、というよう
なケースがじばしば生じる。

しかしながら、従来のステッピングモータでは、ステー
タおよびロータの磁極歯間の相対的位置を意図的に合せ
ることが可能な構造のものは存在していなかった。

すなわち、ステッピングモータでは、ステータとロータ
にそれぞれ歯切り部を有していながら、これらの間の相
対的位置を意図的に合せることが不可能なため、例えば
プリンタ等の機構部ヘモータを取付ける際に、最低でも
１ステツプ以下の微少位置調整の工程を必要とするので
、その調整誤差が発生し、また、これが無調整化による
工程短縮化をも妨げる原因にもなっていた。

次に、従来技術の一例として、ハイブリッド型ステッピ
ングモータの構造について、そのステータとロータとの
相互位置の関係を説明する。

第７図（１）と（２）は、従来のハイブリッド型ステッ
ピングモータの構造の一例を示す図で、（１）は縦断面
図、（２）は横断面図である。図面において、１１はス
テータ鉄心で、ｌｌａはその磁極歯、１１ｂはステータ
小歯、１２は巻線コイル、２１はロータシャフト、２２
は永久磁石、２３はロータ鉄心で、２３ａはそのロータ
小歯、３１は円筒状の外被、３２は前部ケース（ハウジ
ング）で、３２ａはその取付用突起部、３３は後部ケー
ス（エンドブラケット）、３４と３５は軸受部を示し、
φ１〜φ４とφ１′〜φ４′は励磁相を示す。

この第７図では、ステータを構成する各部には１０番台
、ロータを構成する各部には２０番台。

筐体や軸受等を構成する各部には３０番台、の符号をそ
れぞれ付けて、各構成部の区別が明確であるようにして
いる。

まず、ステータは、ステータ鉄心１１と巻線コイル１２
とから構成されている。

この第７図（２）の例では、ステータ鉄心１１には、８
個の磁極歯１１ａが設けられている。

磁極歯１１ａの先端には、ステップ分解能を上げるため
に、ロータと対向して複数個のステータ小歯１１ｂが設
けられている。

ステータ鉄心１１は、積層されていて、各磁極歯１１ａ
には、巻線コイル１２が、内側と外側に巻かれており、
内側の巻線コイルと外側の巻線コイルは、極性が反対に
なっている。なお、巻線コイル１２は、実際には、バイ
ファイラ巻である。

このように、ステータは、積層構造のステータ鉄心１１
と巻線コイル１２とからなっている。

そして、ステータ鉄心１１の外周、すなわち非ステータ
小歯１１ｂ側は、アルミや鉄等からなる円筒状の外被３
１によって囲まれている。

他方、ロータは、同じく積層構造のロータ鉄心２３と、
ロータシャフト２１と、永久磁石２２とから構成されて
おり、ロータ鉄心２３には、その外周すなりち、ステー
タ鉄心１１のステータ小歯１１ｂと対向する面に、ロー
タ小歯２３ａが設けられている。

そして、ロータ鉄心２３の小歯２３ａは、ステータ鉄心
１１の小歯１１ｂと半歯ピッチ互にずらされた状態で配
置され、永久磁石２２を挟んでロータシャフト２１に圧
入された構造である。

なお、従来のステッピングモータでは、ギアやプーリー
等を後から取付けるのに便利なように、ロータシャフト
２１の一端に、フライス等を施こした半月形の形状を有
するものが用いられている。

このような構成のステータとロータとを、所望のエアギ
ャップを確保して、回転自在に係合するために、円筒状
の外被３１の両端に、軸受部３４を介して前部ケース３
２と、同じく軸受部３５を介して後部ケース３３とが、
図示されないビス等によってそれぞれ係止されている。

しかし、モータの組立て時には、ロータシャフト２１に
設けられたフライス面等と、ロータ小歯２３ａとの相互
位置（角度）関係については、従来は全く考慮されてい
なかった。

従来のハイブリッドＰＭ型ステッピングモータは、概略
このような構成である。

このような構造のステッピングモータを、例えば、先に
説明した花弁形プリンタのセレクションモータとして機
器の機構部へ取付ける場合、前部ケース３２の取付用突
起部３２ａの外周を基準にして、機器側の取付板等にビ
ス等で固定する。

ところが、ハンマーのインパクト位置、すなわちハンマ
ー取付位置が予め決まっており、その静止相（静止位置
）をステータの所望の励磁相に合せる必要があるので、
取付後に、励磁電流を流して、モータのロータをホール
ド状態にし、ギアやプーリーやホ−ルド状態を、位置合
せ用治具を使用して、静かに整合させる調整を行ってい
る。

このように、従来のステッピングモータでは。

ステータの磁極歯１１ａと前部ケース３２の取付用突起
部３２ａ、およびロータの磁極小歯２３ａとの間の相対
的位置を意図的に合せることは不可能な構造とされてい
た。

その結果、ロータシャフト２１に接続される被駆動手段
との間の取付角度を、ステータの磁極歯１１ａの所望の
静止位置（停止相）の励磁相へ、簡単に取付けることが
できず、取付後に、ホールド電流を流して、微少位置（
角度）の調整を行わなければならない。

したがって、調整時における取付°角度の誤差の発生は
免がれす、しかも、調整工程や調整用治具が必要であり
、さらに、調整のためにホールド電流を流さなければな
らない１等の多くの不都合があり、コストアップの要因
にもなっていた。

且−２五 そこで、この発明のステッピングモータでは、従来のモ
ータにおけるこのような不都合、すなわちステータの特
定の励磁相の磁極歯と、ロータシャフトとの間に所定の
相対的位置関係がないために、モータの実装時には、相
互位置の微少調整を行わなければならなず、調整工程や
調整用治具が必要な上、調整のためにホールド電流を流
す必要があり、しかも、静止位置の調整誤差も発生する
等の不都合を解決し、ステータの特定の励磁相の磁極歯
とロータシャフトとの間に所定の相対的位置関係を保た
せることによって、実装時の無調整化と１機器取付後の
静止位置誤差の低減化とにより、コストダウンを実現す
ることを目的とする。

構　　　成 そのために、この発明のステッピングモータでは、複数
個の磁極歯を有するステータと、複数個の磁極小歯を有
しシャフトに固定されたロータと、これらの各部を収納
するとともに、前記ロータのシャフトが貫通される一面
に他の装置への取付用突起部を有する筐体部、とを具備
するステッピングモータにおいて、前記筐体部の取付用
突起部の形状が長円形その他の方向性を有し、かつ、前
記ステータの磁極歯と前記筐体部の取付用突起部の形状
との間に所定の相対的位置関係を有するように固定する
とともに、前記ロータの磁極小歯と前記ロータのシャフ
トとの間に所定の相対的位置関係を有するように固定す
ることによって、前記ステータの特定の励磁相の磁極歯
と前記ロータのシャフトとの間に所定の相対的位置関係
が保たれるようにしている。

次に、この発明のステッピングモータについて、図面を
参照しながら、その実施例を詳細に説明する。

第１図（１）と（２）は、この発明のステッピングモー
タの一実施例について、その要部構造を示す図で、（１
）は縦断面図、（２）は横断面図である。図面における
符号は第７図と同様であり、また、１１Ｃはステータ鉄
心１１めノックピン用切欠き部、２１ａはシャフト２１
の一端に設けられたフライス面、ＡとＡ′はそれぞれス
テータ鉄心１１の励磁相φ１．φ１′に設けられたステ
ータ小歯、ＢとＢ′はそれぞれロータ鉄心２３に設けら
れたロータ小歯を示し、Ｉ−Ｉ線は停止軸を示す。

第２図は、第１図に示したこの発明のステッピングモー
タの外観を示す斜視図である。図面にお伏る符号は、第
１図と同様であり、また、３６はノックピンを示す。

この第１図（１）と（２）、および第２図に示したこの
発明のステッピングモータの構成は、従来例として説明
したこの第７図（１）と（２）のステッピングモータと
、基本的に同様である。

しかし、この発明のステッピングモータでは、第１図（
１）と（２）に示すように、ステー々鉄心１１の各磁極
歯１１ａに設けられているステータ小歯１１ｂと、ロー
タ鉄心２３に設けられたロータ小歯２３ａとの相対的位
置関係、換言すれば、前部ケニス３２の取付用突起部３
２ａとロータシャフト２１との相対的な位置（角度）関
係が、容易に合せられるように構成されている。

以下に実施例として説明するこの発明のステッピングモ
ータで、その構造上の特徴を列挙すれば、次のとおりで
ある。

第１に、ステータ鉄心１１の磁極歯１１ａ（ステータ小
歯１１ｂについても同様）と、他の装置への取付用突起
部３２ａを有する前部ケース３２とは、相対的位置（角
度）関係を有しており、取付用突起部３２ａは、長円形
、楕円形、四角形。

三角状、あるいはこれらの組合せからなる方向性を有し
ている。

第２に、ロータ鉄心２３に設けられたロータ小歯２３ａ
と、ロータシャフト２１とは、相対的位Ｗ（角度）関係
を有しており、ロータシャフト２１の形状は、略半円形
、長円形、四角形、三角状。

多角状あるいはこれらの組合せからなる方向性を有して
いる。

第３に、ステータと、前部ケース３２および後部ケース
３３の構造については、ステータ鉄心１１に磁極歯１１
ａ　（ステータ小歯１１ｂについても同様）と相対的に
位置（角度）関係を有するノックビン用切欠き部ｌｉｅ
を設け、ステータ鉄心１１を積層した後、前部ケース３
２を貫通するノックピンを打ち込んだ構成としている。

第４に、ロータシャフト２１の構造については、ロータ
シャフト２１の軸方向と略直角方向に、ロータ鉄心２３
に設けられたロータ小歯２３ａと相対的位置（角度）関
係をもつピン穴を設けて、相対的な位置（角度）が明確
に判断できるようにしている。

具体例としては、例えば、第１図（２）において、励磁
状態で４相（８磁極）の内、ステータ鉄心１１の磁極歯
１１ａに設けられたステータ小歯１１ｂ、すなわち励磁
相φ１．φ１′に設けられたステータ小歯１１ｂのＡ、
Ａ’部と、ロータ鉄心２３にそれぞれ設けられたロータ
小歯２３ａのＢ。

Ｂ′部とが一致しているとする。

そのために、まず、ステータ鉄心１１の外周は、第１図
（２）に示すように、はぼ四角形状に構成されて、前部
ケース３２と嵌合され、かつ、前部ケース３２の取付用
突起部３２ａは、第２図に斜視図で示すように、長円形
のいｂゆる小判形にされている。

したがって、ステータ鉄心１１の磁極歯１１ａにそれぞ
れ設けられたステータ小歯１１ｂのＡ。

Ａ′部と、前部ケース３２の取付用突起部３２ａとを、
停止軸１−Ｉ線と一直線上に並べることができる。

他方、ロータ鉄心２３に設けられたロータ小歯２３ａと
、シャフト２１の一端に設けられたフライス面２１ａと
は、同じく第１図（２）に示すような関係で、圧入され
ている。

その結果、ステッピングモータを機器の機構部へ組込ん
だ状態で、かつ、励磁相φ１．φ１′が励磁されている
状態では、第２図の斜視図に示すように、前部ケース３
２の取付用突起部３２ａの長軸方向と、ロータシャフト
２１のフライス面２１ａとを、−直線状〔第１図（２）
の停止軸１−１線〕に並べることが可能となる。

なお、第１図（２）と第２図に示すように、ステータ鉄
心１１にノックピン用切欠き部１１ｃを設けて、ステー
タ鉄心１１を積層した後、前部ケース３２を貫通するノ
ックピン３６を打ち込んで、ステータを構成すれば、前
部ケース３２との嵌合・組立てに際して、その取付用突
起部３２ａと、ステータ鉄心１１のステータ磁極歯１１
ａとの積上げ誤差が少なくなるので、取付けの角度精度
をさらに向上させることができる。

したがって、モータの実装時には、ギアやプーリーやホ
−ルド電流を１．このロータシャフト２１のプライス面
２１ａと所定の位置（角度）関係が得られるように取付
けることにより、微少角度調整の工程が不要となる。

その上、調整工程での取付誤差の原因が除去されるとと
もに、調整用治具も不必要となり、さらに、組付は時の
調整のために、ホールド電流による励磁も不要となる。

このように、この発明のステッピングモータによれば、
機器の機構部への取付は時における無調整化が達成され
て、調整工程が不要となるばかりでなく、調整用治具や
調整のためのホールド電流も不要となるので、モータの
コストダウンが可能になるとともに、サービス性やメン
テナンス性に関しても、著しく向上される。

次に、この発明のステッピングモータについて、前部ケ
ース３２の取付用突起部３２ａの変形実施例を説明する
。

第３図（１）〜（３）は、それぞれこの発明のステッピ
ングモータの前部ケース３２に設けられた他の装置への
取付用突起部３２ａについて、その各実施例の形状を示
す斜視図である。図面における符号は、第１図と同様で
ある。

この発明のステッピングモータで使用する前部ケース３
２の取付用突起部３２ａの形状は、第３図（１）のよう
にほぼ四角形状、第３図（２）のようにほぼ三角形状、
第３図（３）のように円孤と角部との組合せ、のような
各種の形状を、使用機器の都合に合せて任意に選択する
ことが可能である。

前部ケース３２の取付用突起部３２ａの形状をこのよう
に選定しても、通常、アルミダイキャストや樹脂モール
ドで製造され、また、使用する機器の取付板も、多くの
場合に、板金プレスや樹脂モールドで製造されているの
で、従来のモータのように、はぼ円形の場合に比較して
、殆んどコストアップ要因とはならない。

また、この発明のステッピングモータについて、ロータ
シャフト２１の変形実施例を説明する。

第４図（１）と（２）は、この発明のステッピングモー
タのロータシャフト２１について、その他の実施例の形
状を示す図で、　（，１）は正面図、（２）は斜視図で
ある。図面における符号は、第１図と同様である６ ０−タシヤフト２１の一端である機器との取付部の形状
は、必ずしも先に説明したような半月形である必要はな
く、この第４図（１）と（２）に示すように、長円形で
もよい。

このような形状は、引抜き加工や押出し加工によって、
従来のモータの場合に比較して、殆んどコストアップ要
因とならずに製造することができる。

第５図（１）と（２）は、同じくこの発明のステッピン
グモータのロータシャフト２１について、さらに他の実
施例の形状を示す図で、（１）は正面図。

（２）は斜視図である。図面における符号は、第１図と
同様である。

また、ロータシャフト２１の一端の形状は、この第５図
（１）と（２）に示すように、はぼ方形でもよい。

次の第６図（１）と（２）は、同じくこの発明のステッ
ピングモータのロータシャフト２１について、さらに別
の実施例の形状を示す図で、（１）は正面図、（２）は
斜視図である。図面における符号は、第１図と同様であ
り、また、２１ｂはピン穴を示す。

ロータシャフト２１の一端の形状は、必ずしも先に説明
したような長円形や方形のように、方向性を有している
必要はなく、この第６図（１）と（２）に示すように、
円形とし、ロータシャフト２１の長軸方向に対してほぼ
直角に横切るピン穴２１ｂを設けることにより、ロータ
との相対的な位置関係が分るようにしてもよい。

なお、以上の実施例では、ステッピングモータの場合に
ついて、詳しく説明した。しかし、ステッピングモータ
に限らず−ＡＣモータやＤＣサーボモータの場合でも、
光学式や磁気式等の各種エンコーダの実装時には、同様
な問題がある。

そして、この発明のステッピングモータに関して説明し
た構成は、これらのモータの場合についても、同様に実
施可能であることは明らかであり、ステッピングモータ
に限定されるものではない。

以上に詳細に説明したとおり、この発明のステッピング
モータでは、複数個の磁極歯を有するステータと、複数
個の磁極小歯を有しシャフトに固定されたロータと、こ
れらの各部を収納するとともに、前記ロータのシャフト
が貫通される一面に他の装置への取付用突起部を有する
筐体部、とを具備するステッピングモータにおいて、前
記筐体部の取付用突起部の形状が長円形その他の方向性
を有し、かつ、前記ステータの磁極歯と前記筐体部の取
付用突起部の形状との間に所定の相対的位置関係を有す
るように固定するとともに、前記ロータの磁極小歯と前
記ロータのシャフトとの間に所定の相対的位置関係を有
するように固定することによって、前記ステータの特定
の励磁相の磁極歯と前記ロータのシャフトとの間に所定
の相対的位置関係が保たれるようにしている。

倭−２果 したがって、この発明のステッピングモータによれば、
プリンタその他の機器の機構部ヘモータを取付けるに際
して、ステータの磁極歯と、ロータの磁極小歯との相対
的な位置関係、具体的には、モータの停止相（静止位置
）の励磁相と、ロータシャフトのフライス面等との間の
相互位置の無調整化が達成され、従来必要とされていた
微少位置調整の工程が不要となり、同様に、調整用治具
や調整のためのホールド電流も不要となるので、モータ
のコストダウンが可能になるとともに、サービス性やメ
ンテナンス性も、著しく向上される、という多くの優れ
た効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）と（２）は、この発明のステッピングモー
タの一実施例について、その要部構造を示す図で、（１
）は縦断面図、（２）は横断面図、第２図は、第１図に
示したこの発明のステッピングモータの外観を示す斜視
図、 第３図（１）〜（３）は、それぞれこの発明のステッピ
ングモータの前部ケース３２に設けられた他の装置への
取付用突起部３２ａについて、その各実施例の形状を示
す斜視図、 第４図（１）と（２）は、この発明のステッピングモー
タのロータシャフト２１について、その他の実施例の形
状を示す図で、（１）は正面図、（２）は斜視図、 第５図（１）と（２）は、同じくこの発明のステッピン
グモータのロータシャフト２１について、さらに他の実
施例の形状を示す図で、（１）は正面図、（２）は斜視
図。 第６図（１）と（２）は、同じくこの発明のステッピン
グモータのロータシャフト２１について、さらに別の実
施例の形状を示す図で、（１）は正面図、（２）は斜視
図。 第７図（１）と（２）は、従来のハイブリッド型ステッ
ピングモータの構造の一例を示す図で、（１）は縦断面
図、（２）は横断面図。 図面において、１１はステータ鉄心で、１１ａはその磁
極歯、１１ｂはステータ小素、１１ｃはステータ鉄心１
１のノックビン用切欠き部、１２は巻線コイル、２１は
ロータシャフトで、２１ａはその一端に設けられたプラ
イス面、２１ｂはピン穴、２２は永久磁石、２３はロー
タ鉄心で、２３ａはそのロータ小歯、３１は円筒状の外
被、３２は前部ケースで、３２ａはその取付用突起部、
３３は後部ケース、３４と３５は軸受部、３６はノック
ピン。 仲　２　図 速、　３　図 （１）　　　（２）身６図 １）、０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の磁極歯を有するステータと、複数個の磁極小歯
   を有しシャフトに固定されたロータと、これらの各部を
   収納するとともに、前記ロータのシャフトが貫通される
   一面に他の装置への取付用突起部を有する筐体部、とを
   具備するステッピングモータにおいて、前記筺体部の取
   付用突起部の形状が長円形その他の方向性を有し、かつ
   、前記ステータの磁極歯と前記筐体部の取付用突起部の
   形状との間に所定の相対的位置関係を有するように固定
   するとともに、前記ロータの磁極小歯と前記ロータのシ
   ャフトとの間に所定の相対的位置関係を有するように固
   定することによって、前記ステータの特定の励磁相の磁
   極歯と前記ロータのシャフトとの間に所定の相対的位置
   関係が保たれていることを特徴とするステッピングモー
   タ。