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JP2000116101A - Stepping motor - Google Patents

Stepping motor

Info

Publication number
JP2000116101A
JP2000116101A JP10293088A JP29308898A JP2000116101A JP 2000116101 A JP2000116101 A JP 2000116101A JP 10293088 A JP10293088 A JP 10293088A JP 29308898 A JP29308898 A JP 29308898A JP 2000116101 A JP2000116101 A JP 2000116101A
Authority
JP
Japan
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rotor
stepping motor
brush
speed
commutator
Prior art date
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Application number
JP10293088A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3675196B2 (en
Inventor
Yasunori Sakugi
康憲 柵木
Yoshiyuki Shibata
由之 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
Priority to JP29308898A priority Critical patent/JP3675196B2/en
Publication of JP2000116101A publication Critical patent/JP2000116101A/en
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Publication of JP3675196B2 publication Critical patent/JP3675196B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stepping motor which can be driven with a direct current without detecting its angle of rotation. SOLUTION: A stepping motor 10 is rotated at a rotating speed which is R/P (R is the number of teeth of a rotor 20 and P is the number of paired poles) times as fast as that of the rotor 20 by means of a gear train 60 by receiving a direct current from the outside by means of brushes 44a and 44B. A commutator 42 receives the electric current from the brushes 44a and 44b and generates a rotating magnetic field which rotates at a speed which is R/P times as fast as that of the rotor 20 by feeding the current to the winding 34 of a stator 30. Therefore, the motor 10 can be driven by applying the direct current upon the motor 10 without using any encoder for detecting the angle of rotation of the motor 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、低速で高トルク
を発生し得るステッピングモータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepping motor capable of generating a high torque at a low speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用の電動式パワーステアリングの
動力源として直流モータが一般的に用いられている。こ
こで、該電動式パワーステアリングでは、低速で高いト
ルクが必要となるため、直流モータに減速機を取り付け
て使用している。
2. Description of the Related Art A DC motor is generally used as a power source of an electric power steering for an automobile. Here, since the electric power steering requires a high torque at a low speed, a reduction gear is attached to a DC motor for use.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、減速機
を用いると15%程度のパワー損出が発生するのに加え
て、パワーステアリングのアシスト方向を切り替えるた
めモータを逆転させた際に、減速機においてバックラッ
シュが出て、振動がステアリング側へ伝わり易い。更
に、当該減速機において、騒音が発生するという課題が
ある。
However, when a speed reducer is used, power loss of about 15% occurs. In addition, when the motor is reversed to switch the assist direction of the power steering, the speed reducer is required. Backlash appears, and vibration is easily transmitted to the steering side. Further, there is a problem that noise is generated in the speed reducer.

【0004】係る減速機に伴う課題を解決するため、本
発明者は、直流モータの代わりに低速で高トルクを発生
し得るステッピングモータを用いることで、減速機を省
略するとの着想を持った。しかしながら、ステッピング
モータを駆動するためには、モータの回転角度を検出し
て励磁する必要があるため、回転角度検出用の高価なエ
ンコーダが必要となる。
In order to solve the problem associated with such a speed reducer, the present inventor had the idea of using a stepping motor capable of generating a high torque at a low speed instead of a DC motor, thereby omitting the speed reducer. However, in order to drive the stepping motor, it is necessary to detect and excite the rotation angle of the motor, so that an expensive encoder for detecting the rotation angle is required.

【0005】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、回転角
度の検出を行うことなく直流にて駆動し得るステッピン
グモータを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a stepping motor which can be driven by a direct current without detecting a rotation angle. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1のステッピング
モータは、上記目的を達成するため、ステータと、該ス
テータの回転磁界の1/Nの速度で回転するロータとか
らなるステッピングモータであって、外部から直流の給
電を受けると共に、前記ロータの回転速度のN倍で回転
するブラシと、該ブラシから受電し、ステータの巻線に
給電を行い、前記ロータのN倍の速度で回転磁界を発生
させるコンミテータと、を備えることを技術的特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a stepping motor comprising a stator and a rotor rotating at a speed of 1 / N of a rotating magnetic field of the stator. A brush that receives DC power from the outside and rotates at N times the rotation speed of the rotor, receives power from the brush, supplies power to the stator windings, and generates a rotating magnetic field at N times the speed of the rotor. And a commutator for generating.

【0007】また、請求項2のステッピングモータは、
請求項1において、前記ブラシは、前記ロータ側に枢支
されたギヤにより該ロータのN倍の速度で前記コンミテ
ータと同心的に回転するブラシホルダに保持されること
を技術的特徴とする。
The stepping motor according to the second aspect of the present invention
The technical feature of the present invention is characterized in that the brush is held by a brush holder which rotates concentrically with the commutator at a speed N times higher than that of the rotor by a gear pivotally supported on the rotor side.

【0008】また、請求項3のステッピングモータは、
請求項1又は2において、前記ロータのシャフトを支持
するベアリングが、前記ブラシと対向するように配設さ
れていることを技術的特徴とする。
The stepping motor according to a third aspect of the present invention
A technical feature according to claim 1 or 2, wherein a bearing for supporting a shaft of the rotor is disposed so as to face the brush.

【0009】また、請求項4のステッピングモータは、
永久磁石を内蔵するステータと、内蔵する巻線の回転磁
界の1/Nの速度で回転するロータとからなるアウター
マグネット型ステッピングモータであって、外部から直
流の給電を受けると共に、前記ロータの回転速度のN倍
で回転するブラシと、該ブラシから受電し、ロータの巻
線に給電を行い、前記ロータのN倍の速度の回転磁界を
発生させるコンミテータと、を備えることを技術的特徴
とする。
Further, the stepping motor according to claim 4 is
An outer magnet type stepping motor including a stator having a built-in permanent magnet and a rotor rotating at a speed of 1 / N of a rotating magnetic field of a built-in winding, wherein an external DC power is supplied and rotation of the rotor is performed. It is a technical feature that a brush that rotates at N times the speed, and a commutator that receives power from the brush, supplies power to a rotor winding, and generates a rotating magnetic field at a speed N times the speed of the rotor. .

【0010】請求項1のステッピングモータでは、ブラ
シが、外部から直流の給電を受け、ロータの回転速度の
N倍で回転する。そして、コンミテータが、ブラシから
受電し、ステータの巻線に給電して、ロータのN倍の速
度の回転磁界を発生させる。このため、回転角度の検出
を行うことなく、該ステッピングモータに直流を印加し
駆動することができる。
In the stepping motor according to the first aspect, the brush receives DC power from the outside and rotates at N times the rotation speed of the rotor. Then, the commutator receives power from the brush and supplies power to the windings of the stator to generate a rotating magnetic field N times faster than the rotor. Therefore, the DC can be applied to the stepping motor to drive it without detecting the rotation angle.

【0011】請求項2のステッピングモータでは、ブラ
シがロータ側に枢支されたギヤにより該ロータのN倍の
速度で回転するブラシホルダに保持される。
In the stepping motor according to the second aspect, the brush is held by a brush holder which rotates at a speed N times the speed of the rotor by a gear pivotally supported on the rotor side.

【0012】請求項3のステッピングモータでは、ロー
タのシャフトを支持するベアリングが、ブラシと対向す
るように配設されているため、高速で回転するブラシを
安定してコンミテータに接触させ得る。
According to the third aspect of the present invention, since the bearing supporting the shaft of the rotor is disposed so as to face the brush, the brush rotating at high speed can be stably brought into contact with the commutator.

【0013】請求項4のステッピングモータでは、ブラ
シが、外部から直流の給電を受け、ロータの回転速度の
N倍で回転する。そして、コンミテータが、ブラシから
受電し、ロータの巻線に給電して、ロータのN倍の速度
の回転磁界を発生させる。このため、回転角度の検出を
行うことなく、該ステッピングモータに直流を印加し駆
動することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the brush receives DC power from the outside and rotates at N times the rotation speed of the rotor. Then, the commutator receives power from the brush and supplies power to the windings of the rotor to generate a rotating magnetic field N times faster than the rotor. Therefore, the DC can be applied to the stepping motor to drive it without detecting the rotation angle.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態に係
るステッピングモータについて図を参照して説明する。
図1は第1実施形態のステッピングモータ10の構成部
品を示す斜視図であり、図2は、該ステッピングモータ
10の縦断面図であり、図3は、図2に示すステッピン
グモータ10のA−A断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a stepping motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing components of the stepping motor 10 according to the first embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the stepping motor 10, and FIG. It is A sectional drawing.

【0015】該ステッピングモータ10は、ステータ3
0と、シャフト22に支持されたロータ20とからな
る。ステータ30には、巻線34が収容されており、ロ
ータ20は、永久磁石24と歯26の形成された円筒体
28とからなる。図3に示すように、ステータ30に1
8個の歯36が配設され、ロータ20に21個の歯26
が配設され、巻線34は6極(図示せず)に構成されて
いる。ここで、ロータ歯数をR、ステータ歯数をS、極
対数(極対数=磁極/2)をPとすると、S=R±Pの
関係を成立させる必要があるため、この関係式を成立さ
せるように歯26,36が形成されている。なお、ロー
タ20の回転速度は、回転磁界の回転速度のP/R(3
/21=1/7)倍となる。
The stepping motor 10 includes a stator 3
0 and the rotor 20 supported on the shaft 22. The stator 30 accommodates a winding 34, and the rotor 20 includes a permanent magnet 24 and a cylindrical body 28 having teeth 26 formed thereon. As shown in FIG.
Eight teeth 36 are provided, and the rotor 20 has 21 teeth 26
Are provided, and the winding 34 is configured to have six poles (not shown). Here, assuming that the number of rotor teeth is R, the number of stator teeth is S, and the number of pole pairs (the number of pole pairs = magnetic pole / 2) is P, it is necessary to establish a relationship of S = R ± P. The teeth 26 and 36 are formed so as to make them move. Note that the rotation speed of the rotor 20 is P / R (3
/ 21 = 1/7) times.

【0016】ステッピングモータ10においては、ロー
タ20の回転角度に同期させてステータ30の回転磁界
の位置を切り替え、ロータ20の回転数のR/P倍(本
実施形態では7倍)の速度に回転磁界を設定する必要が
ある。本実施形態のステッピングモータは、ロータ20
の回転角度に同期させ、且つ、ロータ20の回転数のR
/P倍に回転磁界を設定するために、ロータ20の回転
速度のR/P倍にブラシホルダ46を回転させ、ステー
タ30の巻線34にコンミテータ42を介して給電し
て、所望の回転磁界を発生させる。ここで、ブラシ44
A、44Bをロータ20のR/P倍に回転させるため、
ブラシ44A、44Bを保持するブラシホルダ46を、
ロータ20の回転をR/P倍にするギヤ列60により回
動させる。
In the stepping motor 10, the position of the rotating magnetic field of the stator 30 is switched in synchronization with the rotation angle of the rotor 20 to rotate at a speed R / P times (7 times in this embodiment) the rotation speed of the rotor 20. A magnetic field needs to be set. The stepping motor of the present embodiment includes a rotor 20
And the rotation speed R of the rotor 20
In order to set the rotating magnetic field to / P times, the brush holder 46 is rotated at R / P times the rotation speed of the rotor 20, and the winding 34 of the stator 30 is supplied with power through the commutator 42 to obtain a desired rotating magnetic field. Generate. Here, the brush 44
To rotate A and 44B R / P times the rotor 20,
A brush holder 46 for holding the brushes 44A and 44B,
The rotor 20 is rotated by a gear train 60 that makes the rotation of the rotor 20 R / P times.

【0017】このブラシホルダ46をロータ20のR/
P倍に回転させるためのギヤ列60を含むギヤ機構につ
いて、図1及び図2を参照して説明する。図2に示すよ
うにロータ20に直結されたシャフト22に、フランジ
56が取り付けられている。該フランジ56には、図1
に示すように3つの通孔56aが穿設されている。そし
て、該3つの通孔56aには、3つのギヤ列60(図1
中2台のみ示す)の軸60aがそれぞれ軸支されてい
る。ここで、該ギヤ列60の小径ギヤ60cは、ハウジ
ング80側に固定された内ギヤ54と噛合している。他
方、ギヤ列60の大径ギヤ60bは、ブラシホルダ46
を保持するボス付きフランジ50のギヤ52と噛合して
いる。該ボス付きフランジ50は、ニードルベアリング
58を介してシャフト22に対して回転可能に支持され
ている。ブラシホルダ46は、コンミテータ42に対し
て摺動可能にブラシ44A、44Bを保持する。コンミ
テータ42は、ステータ30の巻線34と電気的に接続
されている。なお、ギヤ列60は、本実施形態では3組
配設されているが、1つのギヤ列でブラシホルダ46を
回転させることも可能である。
The brush holder 46 is connected to the R /
A gear mechanism including a gear train 60 for rotating P times will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, a flange 56 is attached to the shaft 22 directly connected to the rotor 20. As shown in FIG.
As shown in the figure, three through holes 56a are formed. The three through holes 56a have three gear trains 60 (FIG. 1).
(Only two of them are shown) are pivotally supported. Here, the small diameter gear 60c of the gear train 60 meshes with the inner gear 54 fixed to the housing 80 side. On the other hand, the large-diameter gear 60b of the gear train 60 is
Is engaged with the gear 52 of the boss flange 50 that holds the boss. The boss flange 50 is rotatably supported on the shaft 22 via a needle bearing 58. The brush holder 46 holds the brushes 44A and 44B slidably with respect to the commutator 42. The commutator 42 is electrically connected to the winding 34 of the stator 30. In this embodiment, three sets of gear trains 60 are provided, but it is also possible to rotate the brush holder 46 with one gear train.

【0018】該コンミテータ42は、断面がクランク状
の保持部材82に保持されている。該保持部材82の内
周には、シャフト22を支持するベアリング74が配設
され、また、該シャフト22を支持する他方のベアリン
グ72は、該ブラシ44A、44Bと反対側のハウジン
グ80の端部に配設されている。
The commutator 42 is held by a holding member 82 having a crank-shaped cross section. A bearing 74 for supporting the shaft 22 is provided on the inner periphery of the holding member 82. The other bearing 72 for supporting the shaft 22 is provided at an end of the housing 80 opposite to the brushes 44A and 44B. It is arranged in.

【0019】外部からの直流給電線84A、84Bが、
該保持部材82に形成されたスリップリング40A、4
0Bに接続されている。該スリップリング40Aは、副
ブラシ48Aを介してブラシ44Aに接続されている。
他方、スリップリング40Bは、副ブラシ48Bを介し
てブラシ44Bに接続されている。ここで、ブラシ44
A、44Bは、一対のみを図中に示すが、二対以上備え
ることができる。
External DC power supply lines 84A and 84B are
Slip rings 40A, 4A,
0B. The slip ring 40A is connected to the brush 44A via the auxiliary brush 48A.
On the other hand, the slip ring 40B is connected to the brush 44B via the sub brush 48B. Here, the brush 44
Although only one pair of A and 44B is shown in the figure, two or more pairs can be provided.

【0020】ここで、上述したギヤ列60の小径ギヤ6
0cの歯数は、KP(K:定数、P:極対数=磁極/2
(本実施形態では3))に形成されており、また、大径
ギヤ60bの歯数は、KR(R:ロータ歯数(本実施形
態では21))に形成されている。このため、ロータ2
0の回転に伴い、ギヤ列60は、該回転速度のR/P倍
(本実施形態では7倍)にブラシホルダ46を回転させ
る。以上の構成における本実施形態のステッピングモー
タ10の動作について説明する。ステッピングモータ1
0のロータ20は次のように回転されシャフト22が回
転される。外部から直流電流を、給電線84A、84B
→スリップリング40A、40B→副ブラシ48A、4
8Bを介してブラシ44A、44Bに印加する。する
と、ロータ20の転速度のR/P倍でブラシホルダ46
が回転し、コンミテータ42を介してステータ30の巻
線34にロータ20のR/P倍の速度の回転磁界が発生
する。そして、図3に示すように、回転磁界により励磁
されたステータ30の歯36に対向するように、ロータ
20の歯26にトルクが発生し、回転磁界の回転に伴い
ロータ20にトルクが発生し続け、一定方向へ回転す
る。ここで、該ステッピングモータ10は、直流給電線
84A、84Bによる直流の給電極性を逆転させること
で、ロータ20の回転方向を逆にすることができる。
Here, the small-diameter gear 6 of the gear train 60 described above is used.
The number of teeth of 0c is KP (K: constant, P: number of pole pairs = magnetic pole / 2
(3 in this embodiment), and the number of teeth of the large-diameter gear 60b is KR (R: number of rotor teeth (21 in this embodiment)). For this reason, the rotor 2
With the rotation of 0, the gear train 60 rotates the brush holder 46 at R / P times (7 times in this embodiment) the rotation speed. The operation of the stepping motor 10 according to the present embodiment having the above configuration will be described. Stepping motor 1
The 0 rotor 20 is rotated as follows, and the shaft 22 is rotated. DC current is supplied from the outside to the power supply lines 84A and 84B.
→ Slip ring 40A, 40B → Sub brush 48A, 4
8B is applied to the brushes 44A and 44B. Then, the brush holder 46 is rotated at R / P times the rotation speed of the rotor 20.
Rotates, and a rotating magnetic field having a speed R / P times that of the rotor 20 is generated in the winding 34 of the stator 30 via the commutator 42. As shown in FIG. 3, torque is generated in the teeth 26 of the rotor 20 so as to face the teeth 36 of the stator 30 excited by the rotating magnetic field, and torque is generated in the rotor 20 with the rotation of the rotating magnetic field. Continue to rotate in a certain direction. Here, the stepping motor 10 can reverse the rotation direction of the rotor 20 by reversing the DC power supply polarity by the DC power supply lines 84A and 84B.

【0021】本実施形態のステッピングモータ10で
は、上述したようにブラシ44A、44Bが、外部から
直流の給電を受け、ギヤ列60によってロータ20の回
転速度のR/P倍で回転する。そして、コンミテータ4
2が、ブラシ44A、44Bから受電し、ステータ30
の巻線34に給電を行い、ロータ20のR/P倍の速度
の回転磁界を発生させる。このため、回転角度検出用の
エンコーダを用いることなく、該ステッピングモータに
直流を印加し駆動することが可能になる。
In the stepping motor 10 of this embodiment, as described above, the brushes 44A and 44B are supplied with DC power from the outside, and are rotated by the gear train 60 at R / P times the rotation speed of the rotor 20. And commutator 4
2 receives power from the brushes 44A and 44B and
And a rotating magnetic field at a speed R / P times that of the rotor 20 is generated. For this reason, it is possible to drive the stepping motor by applying a direct current without using an encoder for detecting the rotation angle.

【0022】また、従来技術のように直流モータに減速
機を接続する場合には、減速機により15%程度の損出
が発生し、モータからの出力のうち利用可能な出力が低
下したのに対して、本実施形態では、減速機を用いない
ためモータの出力が低下することがない。ここで、ギヤ
列60を介してブラシ44A、44Bを回転させるが、
この回転により発生する損出は僅かである。更に、減速
機を用いないため、騒音が発生せず、また、回転方向を
切り替えた際のバックラッシュも生じない。
Further, when a speed reducer is connected to a DC motor as in the prior art, loss of about 15% occurs due to the speed reducer, and the available output of the motor is reduced. On the other hand, in the present embodiment, the output of the motor does not decrease because the speed reducer is not used. Here, the brushes 44A and 44B are rotated via the gear train 60,
The loss caused by this rotation is small. Furthermore, since no reduction gear is used, no noise is generated, and no backlash occurs when the rotation direction is switched.

【0023】引き続き、第1実施形態の変形例につい
て、図4を参照して説明する。この変形例は、図1〜図
3を参照して上述した例とほぼ同様である。但し、この
変形例では、ベアリング74が、ブラシ44A、44B
のシャフト22に対する垂線上に対向するように配設さ
れている点で第1実施形態と異なっている。このため、
シャフト22の回転に伴う振動が発生し難く、ロータの
R/P倍の高速で回転するブラシ44A、44Bを安定
してコンミテータ42に接触させることができる。
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. This modification is almost the same as the example described above with reference to FIGS. However, in this modification, the bearings 74 are the brushes 44A, 44B.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the first and second shafts are disposed so as to face each other on a perpendicular to the shaft 22. For this reason,
Vibration due to the rotation of the shaft 22 is unlikely to occur, and the brushes 44A and 44B rotating at a high speed R / P times the rotor can be stably contacted with the commutator 42.

【0024】引き続き、本発明の第2実施形態に係るス
テッピングモータ110について、図5を参照して説明
する。上述した第1実施形態では、永久磁石24を備え
るロータ20がシャフト22に固定されていたが、この
第2実施形態では、ハウジング80側に固定されるステ
ータ30側に永久磁石24を備える、いわゆるアウター
マグネット型で構成されている。
Next, a stepping motor 110 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the above-described first embodiment, the rotor 20 including the permanent magnet 24 is fixed to the shaft 22. In the second embodiment, the so-called permanent magnet 24 is provided on the side of the stator 30 fixed to the housing 80. It is composed of an outer magnet type.

【0025】ステッピングモータ110においては、ロ
ータの回転角度に同期させて回転磁界の位置を切り替
え、更に、ロータ20の回転数のR/P倍(本実施形態
では7倍)の速度に回転磁界を設定する必要がある。ロ
ータ20の回転角度に同期させ、且つ、ロータ20の回
転数のR/P倍に回転磁界を設定するために、ロータ2
0の回転速度のR/P倍にブラシ46を回転させ、ステ
ータ30の巻線34にコンミテータ42を介して給電し
て、所望の回転磁界を発生させる。
In the stepping motor 110, the position of the rotating magnetic field is switched in synchronization with the rotation angle of the rotor, and the rotating magnetic field is rotated at a speed of R / P times (7 times in this embodiment) the rotation speed of the rotor 20. Must be set. In order to synchronize with the rotation angle of the rotor 20 and to set the rotating magnetic field to R / P times the rotation speed of the rotor 20, the rotor 2
The brush 46 is rotated at R / P times the rotation speed of 0, and power is supplied to the winding 34 of the stator 30 via the commutator 42 to generate a desired rotating magnetic field.

【0026】このブラシ44A、44Bをロータ20の
R/P倍に回転させるためのギヤ列60を含むギヤ機構
について説明する。ロータ20に直結されたシャフト2
2に、フランジ56が取り付けられている。該フランジ
56には、3つのギヤ列60(図中1台のみ示す)がそ
れぞれ軸支されている。ここで、該ギヤ列60の小径ギ
ヤ60cは、ハウジング80側に固定された内ギヤ54
と噛合している。他方、ギヤ列60の大径ギヤ60b
は、ブラシホルダ46を保持するボス付きフランジ50
のギヤ52と噛合している。該ボス付きフランジ50
は、ニードルベアリング58を介してシャフト22に対
して回転可能に支持されている。ブラシホルダ46は、
コンミテータ42に対して摺動可能にブラシ44A、4
4Bを保持する。コンミテータ42は、ロータ20側に
取り付けられ、ロータ20の巻線90と電気的に接続さ
れている。
A gear mechanism including a gear train 60 for rotating the brushes 44A, 44B R / P times the rotor 20 will be described. Shaft 2 directly connected to rotor 20
2, a flange 56 is attached. On the flange 56, three gear trains 60 (only one is shown in the figure) are respectively supported. Here, the small diameter gear 60c of the gear train 60 is connected to the inner gear 54 fixed to the housing 80 side.
Is engaged. On the other hand, the large-diameter gear 60b of the gear train 60
Is a bossed flange 50 for holding the brush holder 46.
Gear 52. The bossed flange 50
Is rotatably supported by the shaft 22 via a needle bearing 58. The brush holder 46 is
The brushes 44A, 4A are slidable with respect to the commutator 42.
Hold 4B. The commutator 42 is attached to the rotor 20 and is electrically connected to the winding 90 of the rotor 20.

【0027】外部からの直流給電線84A、84Bが、
保持部材82に形成されたスリップリング40A、40
Bに接続されている。該スリップリング40Aは、副ブ
ラシ48Aを介してブラシ44Aに接続されている。他
方、スリップリング40Bは、副ブラシ48Bを介して
ブラシ44Bに接続されている。ここで、ブラシ44
A、44Bは、一対のみを図中に示すが、二対以上備え
ることができる。
External DC power supply lines 84A and 84B are
Slip rings 40A, 40 formed on holding member 82
B. The slip ring 40A is connected to the brush 44A via the auxiliary brush 48A. On the other hand, the slip ring 40B is connected to the brush 44B via the sub brush 48B. Here, the brush 44
Although only one pair of A and 44B is shown in the figure, two or more pairs can be provided.

【0028】ここで、上述したギヤ列60の小径ギヤ6
0cの歯数は、KP(K:定数、P:極対数=磁極/
2)に形成されており、また、大径ギヤ60bの歯数
は、KR(R:ロータ歯数)に形成されているため、ロ
ータ20の回転に伴い、ギヤ列60は、該回転速度のR
/P倍にブラシホルダ46を回転させる。以上の構成に
おける第2実施形態のステッピングモータ110の動作
について説明する。ステッピングモータ110のロータ
20は次のように回転されシャフト22が回転される。
外部から直流電流を、給電線84A、84B→スリップ
リング40A、40B→副ブラシ48A、48Bを介し
てブラシ44A、44Bに印加する。すると、ロータ2
0の転速度のR/P倍でブラシホルダ46が回転し、コ
ンミテータ42を介してロータ20の巻線90にロータ
20のR/P倍の速度の回転磁界が発生する。そして、
第1実施形態とほぼ同様に、回転磁界により励磁された
ロータ20の歯26が、ステータ30の歯36に対向す
るようにトルクが発生し、回転磁界の回転に伴いロータ
20にトルクが発生し続け、一定方向へ回転する。ここ
で、該ステッピングモータ110は、直流給電線84
A、84Bによる直流の給電極性を逆転させることで、
ロータ20の回転方向を逆にすることができる。
Here, the small-diameter gear 6 of the gear train 60 described above is used.
0c is KP (K: constant, P: number of pole pairs = magnetic pole /
2), and the number of teeth of the large-diameter gear 60b is formed to be KR (R: number of rotor teeth). R
The brush holder 46 is rotated by a factor of / P. The operation of the stepping motor 110 according to the second embodiment having the above configuration will be described. The rotor 20 of the stepping motor 110 is rotated as follows, and the shaft 22 is rotated.
An external DC current is applied to the brushes 44A, 44B via the power supply lines 84A, 84B → the slip rings 40A, 40B → the sub brushes 48A, 48B. Then, rotor 2
The brush holder 46 rotates at R / P times the rotation speed of 0, and a rotating magnetic field having a speed R / P times that of the rotor 20 is generated in the winding 90 of the rotor 20 via the commutator 42. And
In substantially the same manner as in the first embodiment, torque is generated so that the teeth 26 of the rotor 20 excited by the rotating magnetic field face the teeth 36 of the stator 30, and torque is generated in the rotor 20 with the rotation of the rotating magnetic field. Continue to rotate in a certain direction. Here, the stepping motor 110 is connected to the DC power supply line 84.
By reversing the DC power supply polarity by A and 84B,
The rotation direction of the rotor 20 can be reversed.

【0029】第2実施形態のステッピングモータ110
では、上述したようにブラシ44A、44Bが、外部か
ら直流の給電を受け、ロータ20の回転速度のR/P倍
で回転する。そして、コンミテータ42が、ブラシ44
A、44Bから受電し、ロータ20の巻線90に給電を
行い、ロータ20のR/P倍の速度の回転磁界を発生さ
せる。このため、回転角度検出用のエンコーダを用いる
ことなく、該ステッピングモータに直流を印加し駆動す
ることが可能になる。
The stepping motor 110 of the second embodiment
In this case, as described above, the brushes 44A and 44B receive DC power from the outside and rotate at R / P times the rotation speed of the rotor 20. And the commutator 42 is a brush 44
A, 44B, and power is supplied to the winding 90 of the rotor 20 to generate a rotating magnetic field at a speed R / P times that of the rotor 20. For this reason, it is possible to drive the stepping motor by applying a direct current without using an encoder for detecting the rotation angle.

【0030】この第2実施形態においては、ハウジング
80側に固定されるステータ30側に永久磁石24が備
えるアウターマグネット型に構成されている。このた
め、ハウジング80側に冷却用フィンを配設すること
で、永久磁石24を効率的に冷却できるので、永久磁石
として耐熱性の低い強磁性材料を用いることが可能にな
る。
In the second embodiment, the outer magnet is provided with the permanent magnet 24 on the stator 30 side fixed to the housing 80 side. For this reason, by disposing the cooling fins on the housing 80 side, the permanent magnet 24 can be efficiently cooled, so that a ferromagnetic material having low heat resistance can be used as the permanent magnet.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、請求項1のステッピング
モータでは、ブラシが、外部から直流の給電を受けると
共に、ロータの回転速度のN倍で回転する。そして、コ
ンミテータが、ブラシから受電し、ステータの巻線に給
電を行い、ロータのN倍の速度の回転磁界を発生させ
る。このため、回転角度を検出を行うことなく、該ステ
ッピングモータに直流を印加し駆動することができる。
また、減速機を用いることなく低速で高トルクを発生さ
せ得るため、減速機に伴う損出、騒音、バックラッシュ
等の問題が生じない。
As described above, in the stepping motor according to the first aspect, the brush receives DC power from the outside and rotates at N times the rotation speed of the rotor. Then, the commutator receives power from the brush, supplies power to the windings of the stator, and generates a rotating magnetic field N times faster than the rotor. Therefore, the DC can be applied to the stepping motor and driven without detecting the rotation angle.
Further, since high torque can be generated at a low speed without using a speed reducer, problems such as loss, noise, backlash, etc. associated with the speed reducer do not occur.

【0032】請求項2のステッピングモータでは、ブラ
シがロータ側に枢支されたギヤにより該ロータのN倍の
速度でコンミテータと同心的に回転するブラシホルダに
保持されているため、ブラシをコンミテータと同心的に
回転できるので、ブラシが回転してもブラシとコンミテ
ータとの接触を確実に行える。
In the stepping motor according to the second aspect, the brush is held by the brush holder rotating concentrically with the commutator at N times the speed of the rotor by the gear pivotally supported on the rotor side. Since the brush can be rotated concentrically, even if the brush rotates, the contact between the brush and the commutator can be reliably performed.

【0033】請求項3のステッピングモータでは、シャ
フトを支持するベアリングが、ブラシと対向するように
配設されているため、高速で回転するブラシを安定して
コンミテータに接触させ得る。
In the stepping motor according to the third aspect, since the bearing supporting the shaft is disposed so as to face the brush, the brush rotating at high speed can be stably brought into contact with the commutator.

【0034】請求項4のステッピングモータでは、ブラ
シが、外部から直流の給電を受けると共に、ロータの回
転速度のN倍で回転する。そして、コンミテータが、ブ
ラシから受電し、ロータの巻線に給電を行い、ロータの
N倍の速度の回転磁界を発生させる。このため、回転角
度を検出を行うことなく、該ステッピングモータに直流
を印加し駆動することができる。また、外周のステータ
側に永久磁石を備え、永久磁石を効率的に冷却できるの
で、永久磁石として耐熱性の低い強磁性材料を用いるこ
とが可能になる。
In the stepping motor according to the fourth aspect, the brush receives DC power from the outside and rotates at N times the rotation speed of the rotor. Then, the commutator receives power from the brush, supplies power to the windings of the rotor, and generates a rotating magnetic field N times faster than the rotor. Therefore, the DC can be applied to the stepping motor and driven without detecting the rotation angle. Further, since a permanent magnet is provided on the outer peripheral side of the stator and the permanent magnet can be efficiently cooled, a ferromagnetic material having low heat resistance can be used as the permanent magnet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施態様に係るステッピングモー
タの構成部品を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing components of a stepping motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態に係るステッピングモータの縦断
面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the stepping motor according to the first embodiment.

【図3】図2に示すステッピングモータのA−A断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the stepping motor shown in FIG. 2;

【図4】本発明の第1実施態様の改変例に係るステッピ
ングモータの縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a stepping motor according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施態様に係るステッピングモー
タの縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a stepping motor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ステッピングモータ 20 ロータ 22 シャフト 24 磁石 26 歯 30 ステータ 34 巻線 36 歯 40A、40B スリップリング 42 コンミテータ 44A、44B ブラシ 60 ギヤ列 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stepping motor 20 Rotor 22 Shaft 24 Magnet 26 Teeth 30 Stator 34 Winding 36 Teeth 40A, 40B Slip ring 42 Commutator 44A, 44B Brush 60 Gear train

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ステータと、該ステータの回転磁界の1
/Nの速度で回転するロータとからなるステッピングモ
ータであって、 外部から直流の給電を受けると共に、前記ロータの回転
速度のN倍で回転するブラシと、 該ブラシから受電し、ステータの巻線に給電を行い、前
記ロータのN倍の速度で回転磁界を発生させるコンミテ
ータと、を備えることを特徴とするステッピングモー
タ。
1. A stator and one of the rotating magnetic fields of the stator.
/ N a rotor that rotates at a speed of / N, receives a DC power from the outside, and rotates at a speed N times the rotation speed of the rotor; A commutator that supplies power to the rotor and generates a rotating magnetic field at a speed N times faster than the rotor.
【請求項2】 前記ブラシは、前記ロータ側に枢支され
たギヤにより該ロータのN倍の速度で前記コンミテータ
と同心的に回転するブラシホルダに保持されることを特
徴とする請求項1のステッピングモータ。
2. The brush according to claim 1, wherein the brush is held by a brush that rotates concentrically with the commutator at a speed N times the speed of the rotor by a gear pivotally supported on the rotor side. Stepping motor.
【請求項3】 前記ロータのシャフトを支持するベアリ
ングが、前記ブラシと対向するように配設されているこ
とを特徴とする請求項1又は2のステッピングモータ。
3. The stepping motor according to claim 1, wherein a bearing for supporting a shaft of the rotor is disposed so as to face the brush.
【請求項4】 永久磁石を内蔵するステータと、内蔵す
る巻線の回転磁界の1/Nの速度で回転するロータとか
らなるアウターマグネット型ステッピングモータであっ
て、 外部から直流の給電を受けると共に、前記ロータの回転
速度のN倍で回転するブラシと、 該ブラシから受電し、ロータの巻線に給電を行い、前記
ロータのN倍の速度の回転磁界を発生させるコンミテー
タと、を備えることを特徴とするステッピングモータ。
4. An outer magnet type stepping motor comprising a stator having a built-in permanent magnet and a rotor rotating at a speed of 1 / N of the rotating magnetic field of the built-in winding, wherein the stepping motor receives external DC power and A brush that rotates at N times the rotation speed of the rotor, and a commutator that receives power from the brush, supplies power to the windings of the rotor, and generates a rotating magnetic field at N times the speed of the rotor. Characteristic stepping motor.
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