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JPH0731121A - Stepping motor - Google Patents

Stepping motor

Info

Publication number
JPH0731121A
JPH0731121A JP16988193A JP16988193A JPH0731121A JP H0731121 A JPH0731121 A JP H0731121A JP 16988193 A JP16988193 A JP 16988193A JP 16988193 A JP16988193 A JP 16988193A JP H0731121 A JPH0731121 A JP H0731121A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tooth
comb
poles
teeth
magnetic flux
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP16988193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisatsugu Ishikura
久嗣 石倉
Kenji Sato
憲治 佐藤
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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 Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP16988193A priority Critical patent/JPH0731121A/en
Publication of JPH0731121A publication Critical patent/JPH0731121A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a high torque, low cost stepping motor for wide application by extending the axial length of a pectinated tooth pole without increasing the leakage flux. CONSTITUTION:The poles of a stator comprises an inner stator 6, i.e., a hollow tubular inductor pectinated on the opposite sides, and two cup-like outer stators 4, 11, i.e. inductors pectinated on side, disposed on the opposite sides of the inner stator 6. The pectinated tooth poles of the inner stator 6 and the outer stators 4, 11 have tips opposing each other. Since the adjacent tooth poles do not oppose each other over the entire length thereof, leakage flux 21 is reduced. Leakage flux 21 does not occur at the root of tooth pole where the flux density is high, because the tooth poles are not arranged contiguously thereat.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両用のアクチュエー
タに利用される、小形で、高トルクのステップモータに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small-sized, high-torque step motor used in a vehicle actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】トルク特性の向上を図った従来形のステ
ップモータとしては、特開昭61−128762号公報に開示さ
れているものがある。これによれば、固定子鉄心の櫛形
歯極は、その展開形状が星形である板材を曲げて、カッ
プ状の櫛形に成形されたものであり、軸方向に長い歯極
構造である。この長い櫛形歯極は、回転子の永久磁石と
の対向面積を広げ、必要の磁束量を確保するものであ
る。そして、固定子鉄心の一つの相の磁極は、カップの
底部を重ね合わせ、歯先の向きを同一方向に揃え、同一
円周上に歯極を並行配置されている、二個一組のカップ
状の櫛形歯極から形成されている。従って、一個のステ
ップモータに対して、カップ状の櫛形歯極が、A相とB
相の磁極でそれぞれ二個づつ、計四個ある。
2. Description of the Related Art A conventional stepping motor having improved torque characteristics is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-128762. According to this, the comb-teeth pole of the stator core is formed by bending a plate material whose developed shape is a star shape and is formed into a cup-shaped comb-shape, and has a tooth pole structure that is long in the axial direction. This long comb tooth pole expands the facing area of the rotor with the permanent magnet, and secures the required amount of magnetic flux. Then, the magnetic poles of one phase of the stator core are made up of a pair of cups in which the bottoms of the cups are overlapped, the tooth tips are aligned in the same direction, and the tooth poles are arranged in parallel on the same circumference. Are formed from comb-shaped tooth poles. Therefore, for one stepper motor, the cup-shaped comb tooth poles are
There are four magnetic poles, two for each.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のステップモータ
は、パルスレート、すなわち自起動周波数の低い領域で
は大きいトルクを発生するが、自起動周波数の高い領域
ではトルクの低いものである。つまり、最大自起動周波
数の低いモータであった。これは、隣合う歯極の対向し
ている側面面積が広いので、その側面からの漏洩磁束が
多いと云うことが原因である。しかも、磁束密度が高く
なる歯極の根元部で、隣合う歯極との距離が最も短くな
るため、さらに磁束が漏洩すると云う悪い条件が重なっ
ている。漏洩磁束が多いと云うことは、漏れインダクタ
ンスの増加を意味し、このインダクタンスの増加が、高
周波領域でのモータ電流の低下、すなわち、モータトル
クの低下を招いている。ロータリソレノイドと違ってス
テップモータを使う目的は、高い周波数までも位置制御
を行うことにあり、従って、高い周波数領域でのトルク
確保が重要である。ここに、漏洩磁束を減少させ、高ト
ルクモータを得るという課題の一つがある。
A conventional step motor generates a large torque in a region where the pulse rate, that is, the self-starting frequency is low, but has a low torque in a region where the self-starting frequency is high. That is, the motor had a low maximum self-starting frequency. This is because there is a large amount of leakage magnetic flux from the side surfaces of adjacent tooth poles, since the area of the side surfaces facing each other is large. Moreover, since the distance between the tooth poles adjacent to each other is the shortest at the root of the tooth pole where the magnetic flux density is high, the bad condition that the magnetic flux further leaks overlaps. The fact that there is a large amount of leakage magnetic flux means an increase in leakage inductance, and this increase in inductance causes a decrease in motor current in a high frequency region, that is, a decrease in motor torque. Unlike the rotary solenoid, the purpose of using the step motor is to perform position control even at high frequencies, and therefore it is important to secure torque in the high frequency range. Here, there is one of the problems of reducing the leakage magnetic flux and obtaining a high torque motor.

【0004】また、励磁コイルが軸方向に配置された軸
方向タイプのモータはあるが、励磁コイルが径方向に配
置された径方向タイプのモータは作られていない。それ
は、励磁コイルを径方向に配置すると正常な磁気回路が
得られないからである。従来技術の構成で励磁コイルを
径方向に配置した場合、ステータとロータ間のエアギャ
ップ以外に、カップ状歯極の先端側とヨークの間にもエ
アギャップが必要である。それにより磁気抵抗が大きく
なり、磁束が減少する。仮に、このエアギャップを無く
すと歯極とヨークのみで磁気回路が形成され、コイルと
鎖交する磁束が大幅に減少するからである。これを解決
し、径方向タイプのモータも得られれば、ステップモー
タの応用範囲の点から、有効である。
Although there is an axial type motor in which exciting coils are arranged in the axial direction, a radial type motor in which exciting coils are arranged in the radial direction has not been produced. This is because a normal magnetic circuit cannot be obtained if the exciting coils are arranged in the radial direction. When the exciting coils are arranged in the radial direction in the configuration of the conventional technique, an air gap is required between the tip side of the cup-shaped tooth pole and the yoke in addition to the air gap between the stator and the rotor. This increases the magnetic resistance and reduces the magnetic flux. If this air gap is eliminated, a magnetic circuit will be formed only by the tooth pole and the yoke, and the magnetic flux linked to the coil will be greatly reduced. If this is solved and a radial type motor is also obtained, it is effective from the viewpoint of the application range of the step motor.

【0005】部品点数として、カップ状歯極がA相とB
相でそれぞれ二個づつ、合計四個であり、ここにも、部
品点数の少ないモータを得るという課題がある。
As for the number of parts, the cup-shaped tooth poles are A phase and B phase.
There are two in each phase, a total of four, and this also has the problem of obtaining a motor with a small number of parts.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、円周方向に
配置された複数の誘導子歯からなる固定子鉄心を有する
ステップモータにおいて、中空円筒状の両歯櫛形誘導子
歯を中にして、左右から二個のカップ状の片歯櫛形誘導
子歯で挾み、前記固定子鉄心を構成することにより達成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above object is to provide a step motor having a stator core composed of a plurality of inductor teeth arranged in the circumferential direction, with a hollow cylindrical double-toothed comb-shaped inductor tooth inside. It is achieved by sandwiching two cup-shaped one-sided comb-shaped inductor teeth from the left and right to form the stator core.

【0007】また、上記目的を達成する櫛形誘導子歯
は、櫛歯根元の円周よりも、櫛歯先端の円周の方が大き
いラッパ状になっているものである。
Further, the comb-shaped inductor tooth for achieving the above-mentioned object has a trumpet shape in which the circumference of the tip of the comb tooth is larger than the circumference of the root of the comb tooth.

【0008】[0008]

【作用】ステップモータの磁気回路は、励磁コイルを中
心に、固定子の櫛形歯極から回転子の永久磁石を通り、
隣合う別の歯極からヨークと巡る磁気回路であり、そし
て、励磁コイルと鎖交する磁束がモータのトルクを発生
させる。
[Operation] The magnetic circuit of the step motor is centered on the exciting coil and passes from the comb-teeth pole of the stator to the permanent magnet of the rotor,
A magnetic circuit that goes from another adjacent tooth pole to the yoke, and the magnetic flux that links the exciting coil generates the torque of the motor.

【0009】このトルクを大きくする場合、一般に、歯
極長さを大きくする。しかし、ある長さ以上に歯極を大
きくしても歯極の根元部で磁気飽和するため、限界長さ
が存在する。その限界長さを越えた場合、磁束量は増加
せず逆に鉄損が増加し、トルクは反って低下する。そし
てまた、歯極長さを回転子の永久磁石よりもやや短めの
理想的な長さに設定できたとしても、次の問題は、励磁
コイルと鎖交しない漏洩磁束の存在である。これは隣合
う櫛形歯極同志の側面から洩れ出る、すなわち、短絡す
る磁束である。
When the torque is increased, the tooth pole length is generally increased. However, even if the tooth pole is made larger than a certain length, magnetic saturation occurs at the root of the tooth pole, so that there is a limit length. When exceeding the limit length, the amount of magnetic flux does not increase, but iron loss increases, and the torque warps and decreases. Even if the tooth pole length can be set to an ideal length which is slightly shorter than the permanent magnet of the rotor, the next problem is the existence of leakage magnetic flux that does not interlink with the exciting coil. This is a magnetic flux that leaks out from the side surfaces of adjacent comb tooth poles, that is, shorts.

【0010】従来技術の構成で漏洩磁束を減らす方法と
して、歯極を短くする、あるいは歯極の板厚を薄くする
ことにより隣合う歯極の対向している側面面積を減らす
方法が考えられる。しかし、前者の方法では歯極と永久
磁石の対向面積も減少するため、肝心の磁束量が減りト
ルクが低下する。後者の方法によれば、歯極根元部の磁
束密度が高くなり過ぎて磁気飽和し、やはりトルクが低
下する。また、これらの方法を採用しても、磁束密度が
高くなる歯極の根元部の隣合う歯極間の距離は、変わら
ないので、磁束が漏洩し易い悪条件は、取り除かれな
い。
As a method of reducing the leakage flux in the configuration of the prior art, there is a method of shortening the tooth poles or reducing the plate thickness of the tooth poles to reduce the side surface area of the adjacent tooth poles facing each other. However, in the former method, the facing area between the tooth pole and the permanent magnet also decreases, so the amount of magnetic flux in the core decreases and the torque decreases. According to the latter method, the magnetic flux density at the root of the tooth pole becomes too high and the magnetic saturation occurs, and the torque also decreases. Further, even if these methods are adopted, the distance between adjacent tooth poles at the root of the tooth pole where the magnetic flux density becomes high does not change, so that the bad condition in which the magnetic flux easily leaks cannot be removed.

【0011】結論として、大きなトルクを得るには、歯
極部の径を大きくし、歯極の幅を広げて永久磁石との対
向面積を広くしたり、隣合う歯極間の距離を広げたりす
ることである。つまり、従来技術ではモータの外形寸法
を大きくしなければ、大きなトルクは得られないと云え
る。
In conclusion, in order to obtain a large torque, the diameter of the tooth pole should be increased and the width of the tooth pole should be increased to increase the facing area with the permanent magnet, or to increase the distance between adjacent tooth poles. It is to be. In other words, in the prior art, it cannot be said that a large torque cannot be obtained unless the outer dimensions of the motor are increased.

【0012】本発明の構成とすれば、歯極長さを回転子
の永久磁石よりもやや短めの理想長さにしても、歯極と
永久磁石の必要対向面積を確保しつつ、隣合う歯極の対
向している長さ寸法が短くなり、歯極の対向している側
面面積は小さくなる。また、磁束密度が高くなる歯極の
根元部で歯極同志が隣合わないので、磁束が漏洩し易い
悪条件が、取り除かれる。従って、モータの外形寸法を
大きくせずに漏洩磁束を減少させることができ、高い周
波数領域まで、トルクの確保が可能となる。
According to the structure of the present invention, even if the tooth pole length is set to an ideal length slightly shorter than that of the permanent magnet of the rotor, adjacent teeth can be secured while ensuring a necessary facing area between the tooth pole and the permanent magnet. The length dimension of the poles facing each other is shortened, and the side surface area of the tooth poles facing each other is reduced. Further, since the tooth poles are not adjacent to each other at the root of the tooth pole where the magnetic flux density is high, the bad condition that the magnetic flux is likely to leak is eliminated. Therefore, the leakage magnetic flux can be reduced without increasing the outer size of the motor, and the torque can be secured even in a high frequency range.

【0013】また、励磁コイルを軸方向に配置しても径
方向に配置しても、エアギャップは固定子と回転子間の
みで構成できるため、両タイプのモータを作ることが可
能である。
Also, regardless of whether the exciting coils are arranged in the axial direction or the radial direction, the air gap can be constituted only between the stator and the rotor, so that both types of motors can be manufactured.

【0014】また、中央に設けられる一体形状の歯極
が、A相とB相の歯極を共用しているので、歯極の部品
点数は1つ減少し3点で構成可能となる。
Further, since the integrally formed tooth pole provided in the center shares the A-phase and B-phase tooth poles, the number of parts of the tooth pole is reduced by one and can be constituted by three points.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明の一実施例を示すステップ
モータの断面図である。図は、径方向タイプのステップ
モータを示したものである。ステップモータは、トルク
を伝達する回転軸1とこの軸の周囲に固着され多極に着
磁された永久磁石2とからなる回転子3と、この回転子
3を支える軸受30と、この回転子3の外径方向にギャ
ップを介して、回転子3の軸に平行に永久磁石2と対向
して複数の櫛形歯極を等間隔に配置してなる外側ステー
タ4と、外側ステータ4を固定するサイドプレート5
と、外側ステータ4と同一円周上に配置されかつ外側ス
テータ4の櫛形歯極の中間に互い違いに組み立てられる
複数の櫛形歯極を設けてなる内側ステータ6と、内側ス
テータ6を固定するセンタプレート7と、サイドプレー
ト5とセンタプレート7を連結するヨーク8と、外側ス
テータ4と内側ステータ6とヨーク8の間に形成される
空間に設置されるボビン9に巻線してなる励磁用コイル
10と、コイルから出るリード線31とからなるA相の
固定子と、上記と同様な構造を持ちA相の固定子と左右
対称に配置される外側ステータ11と、サイドプレート
12と、ボビン13と、励磁用コイル14とからなるB
相の固定子とにより構成されている。この時、A相とB
相の位相は、永久磁石2の着磁に工夫を加え、電気角で
90゜ずらしてある。
FIG. 1 is a sectional view of a step motor showing an embodiment of the present invention. The figure shows a radial type step motor. The step motor includes a rotor 3 including a rotating shaft 1 that transmits torque, a permanent magnet 2 that is fixed around the shaft and is magnetized in multiple poles, a bearing 30 that supports the rotor 3, and the rotor 3. An outer stator 4 having a plurality of comb-teeth poles arranged at equal intervals in parallel with the axis of the rotor 3 facing the permanent magnet 2 through a gap in the outer diameter direction of the rotor 3 is fixed. Side plate 5
An inner stator 6 having a plurality of comb tooth poles arranged on the same circumference as the outer stator 4 and alternately assembled in the middle of the comb tooth poles of the outer stator 4, and a center plate for fixing the inner stator 6 7, a yoke 8 connecting the side plate 5 and the center plate 7, an exciting coil 10 wound around a bobbin 9 installed in a space formed between the outer stator 4, the inner stator 6 and the yoke 8. And an A-phase stator composed of a lead wire 31 extending from the coil, an outer stator 11 having a structure similar to the above and arranged symmetrically with the A-phase stator, a side plate 12, and a bobbin 13. , B consisting of the excitation coil 14
And the stator of the phase. At this time, Phase A and B
The phase of the phase is the electrical angle
It is offset by 90 degrees.

【0017】図2と図3は、従来形モータの固定子の一
つの相の磁極構成を示したものである。カップ状の片歯
櫛形歯極15と16は、二個一組で一つの相の磁極を形
成する。二個のカップの底部で、励磁用コイル17を挾
み、歯極の歯先の方向を同一方向に揃えて、重ね合わせ
たものである。回転子3は、櫛形歯極15と16の内側
に挿入される。この構成では、磁束量は確保されるが、
図3に示すように、隣合う歯極同志15と16が、歯極
の全長に亘って、長く対向しているので、トルク特性に
悪影響を及ぼす漏洩磁束21が多くなっている。さら
に、磁束密度が高くなる歯極の根元部で隣合う歯極同志
の距離が最も短くなる形状であるため、磁束が漏洩しや
すくなっている。従来形モータが最大自起動周波数の低
いモータである原因が、ここにある。
2 and 3 show one phase magnetic pole configuration of the stator of a conventional motor. The cup-shaped one-sided comb-teeth poles 15 and 16 form a pair of magnetic poles in one phase. The excitation coil 17 is sandwiched between the bottoms of the two cups, the tooth tips of the tooth poles are aligned in the same direction, and the two are superposed. The rotor 3 is inserted inside the comb teeth poles 15 and 16. With this configuration, the amount of magnetic flux is secured,
As shown in FIG. 3, since the adjacent tooth poles 15 and 16 face each other over the entire length of the tooth poles, the leakage magnetic flux 21 that adversely affects the torque characteristics is large. Furthermore, since the distance between adjacent tooth poles is the shortest at the root of the tooth pole where the magnetic flux density is high, the magnetic flux easily leaks. This is the reason why the conventional motor has a low maximum self-starting frequency.

【0018】図4は、歯極長さと磁束量の関係を示した
ものである。これより、歯極長さを大きくしても、ほと
んど磁束量が増加しない長さ、すなわち、限界点がある
ことが判る。従って、磁束量は増えず、逆に鉄損のみが
増加し、トルクが低下することが理解できる。一般に、
歯極長さは、歯極の集磁効果より永久磁石の長さよりや
や短めの長さとするのが、理想であり、効果的であるこ
とが判っている。
FIG. 4 shows the relationship between the tooth pole length and the amount of magnetic flux. From this, it is understood that there is a limit point where the magnetic flux amount hardly increases even if the tooth pole length is increased, that is, there is a limit point. Therefore, it can be understood that the amount of magnetic flux does not increase, but conversely only the iron loss increases and the torque decreases. In general,
It has been found that it is ideal and effective to set the tooth pole length to a length slightly shorter than the length of the permanent magnet due to the magnetism collecting effect of the tooth pole.

【0019】図5は、本発明による一実施例の外側ステ
ータ4の曲げ加工前と加工後を示したものである。外側
ステータ4は、図5(a)に示すような、展開形状が星
形である板材から、図5(b)に示すように、曲げてカ
ップ状の片歯櫛形誘導子歯極に成形され、軸方向に長い
歯極を持つ構造のものである。
FIG. 5 shows the outer stator 4 according to an embodiment of the present invention before and after bending. The outer stator 4 is formed by bending a plate material having a star shape as shown in FIG. 5A into a cup-shaped one-sided comb-shaped inductor tooth pole as shown in FIG. 5B. , With a structure having long tooth poles in the axial direction.

【0020】図6は、外側ステータ4が、別体のサイド
プレート5に固定されている構造であることを示すもの
である。
FIG. 6 shows that the outer stator 4 is fixed to the side plate 5 which is a separate body.

【0021】図7と図8は、本発明による一実施例の内
側ステータ6を示したものである。内側ステータ6は、
図7(a)に示すような、展開形状が両歯の櫛形に打ち
抜いた板材から、図7(b)に示すように、丸めて中空
円筒状の両歯櫛形誘導子歯極に成形されるものである。
その後、図8に示すように、別体のセンタープレート7
に溶接され、A相とB相を共用する歯極形状である。な
お、別々に打ち抜いた片歯櫛形板材を、背中合わせに接
合する形状であっても良い。
7 and 8 show an inner stator 6 according to one embodiment of the present invention. The inner stator 6 is
As shown in FIG. 7 (a), a plate material punched out in a comb shape with two teeth as shown in FIG. 7 (a) is rolled into a hollow cylindrical two-tooth comb-shaped inductor tooth pole as shown in FIG. 7 (b). It is a thing.
Then, as shown in FIG. 8, a separate center plate 7
It is welded to and has a tooth pole shape that shares the A and B phases. It should be noted that the single-tooth comb-shaped plate materials punched separately may be joined back to back.

【0022】図9は、本発明による一実施例の櫛形歯極
の配置構造を示したものである。固定子の磁極は、中空
円筒状の両歯櫛形誘導子歯である内側ステータ6を中に
して、左右から二個のカップ状の片歯櫛形誘導子歯であ
る外側ステータ4および11で挾み、構成されている。
この時、例えば、左側をA相の磁極とすれば、右側はB
相の磁極となる。外側ステータ4および11と、内側ス
テータ6の櫛形歯極の歯先は、互いの歯極の先端が向か
い合う形となっている。本発明の場合、一見して歯極長
さ、すなわち、歯極面積が従来例より少なくなっている
ので、トルクを生む磁束量も減少するように思われる。
確かに、歯極面積に比例して、磁気回路の必要起磁力は
減少する。しかし、反面、必要起磁力に反比例する磁束
密度が増加すると云う点がある。その結果、磁束量=歯
極面積×磁束密度の関係により、歯極面積と磁束密度が
相殺し合い、本発明の磁束量は、従来例に比べほとんど
減少しない。これは、実験により確かめられている。
FIG. 9 shows the arrangement structure of the comb-teeth poles of one embodiment according to the present invention. The magnetic poles of the stator are sandwiched by two cup-shaped, single-sided comb-shaped inductor teeth, the outer stators 4 and 11, with the inner stator 6, which is a hollow-cylindrical, double-sided comb-shaped inductor tooth, inside. ,It is configured.
At this time, for example, if the left side is the A-phase magnetic pole, the right side is B
It becomes the magnetic pole of the phase. The tips of the comb teeth of the outer stators 4 and 11 and the tips of the comb teeth of the inner stator 6 face each other. In the case of the present invention, at first glance, the tooth pole length, that is, the tooth pole area is smaller than that of the conventional example, so it seems that the amount of magnetic flux that produces torque is also reduced.
Certainly, the required magnetomotive force of the magnetic circuit decreases in proportion to the tooth pole area. However, there is a point that the magnetic flux density inversely proportional to the required magnetomotive force increases. As a result, due to the relationship of magnetic flux amount = tooth pole area × magnetic flux density, the tooth pole area and the magnetic flux density cancel each other, and the magnetic flux amount of the present invention hardly decreases as compared with the conventional example. This has been confirmed by experiments.

【0023】また、このようにすれば、図から明らかな
ように、隣合う歯極同志の対向している部分が、歯極の
全長に亘っていないので、漏洩磁束21は少なくなる。
そして、磁束密度が高くなる歯極の根元部で、歯極が隣
合わないので、さらに、少なくなる。従って、磁束量が
ほぼ同一であるにも拘らず、漏洩磁束が少なくなるの
で、すなわち、漏れインダクタンスは小さくなるので、
パルスレート、すなわち自起動周波数の高い領域におい
ても、モータ電流の低下が少なく、トルクが確保され
る。これは、最大自起動周波数の高いステップモータが
得られることである。
Further, in this way, as is clear from the figure, since the facing portions of the adjacent tooth poles do not extend over the entire length of the tooth pole, the leakage magnetic flux 21 is reduced.
Further, since the tooth poles are not adjacent to each other at the root of the tooth pole where the magnetic flux density is high, the magnetic pole density is further reduced. Therefore, although the amount of magnetic flux is almost the same, the leakage magnetic flux decreases, that is, the leakage inductance decreases,
Even in the region where the pulse rate, that is, the self-starting frequency is high, the motor current does not decrease much and torque is secured. This means that a step motor having a high maximum self-starting frequency can be obtained.

【0024】図10は、パルスレートとトルクの関係に
ついて、本発明と従来例を比較し示したものである。従
来例に比べ、本発明によるモータのトルクは、パルスレ
ートの高い領域まで得られている。本発明によるモータ
は、裾野の広いトルク特性を示している。
FIG. 10 shows the relationship between the pulse rate and the torque by comparing the present invention with a conventional example. Compared with the conventional example, the torque of the motor according to the present invention is obtained up to a high pulse rate region. The motor according to the present invention exhibits a wide range of torque characteristics.

【0025】図11は、本発明による一実施例の歯極長
さに対するトルク特性の関係のついて示したものであ
る。パルスレートの高い領域のトルク特性を重視する場
合は、漏洩磁束と鉄損を減少させる目的で、歯極長さを
短くする。すなわち、図9(a)から図9(b)のよう
に、外側ステータ4と内側ステータ6の隣合う歯極同志
の対向している部分を、さらに、少なくする。この場
合、歯極面積も減少するので、全磁束量が低下し、ホー
ルディングトルクおよびパルスレートの低い領域のトル
クは、若干低下するが、漏洩磁束と鉄損の減少により、
パルスレートの高い領域まで、トルクを確保することが
できる。従来技術では、構造的に歯極を短くしても漏洩
磁束は減少せず、磁束量のみが減り、最大自起動周波数
を高くすることは、困難であった。本発明による歯極の
配置構造は、歯極長さを短くしても必要な磁束量を確保
しつつ、漏洩磁束を減少させることができる。この点
に、本発明によるモータの大きな特徴がある。
FIG. 11 shows the relationship of the torque characteristic with respect to the tooth pole length of one embodiment according to the present invention. When the torque characteristics in the high pulse rate region are emphasized, the tooth pole length is shortened for the purpose of reducing leakage flux and iron loss. That is, as shown in FIG. 9A to FIG. 9B, the facing portions of the adjacent tooth poles of the outer stator 4 and the inner stator 6 are further reduced. In this case, since the tooth pole area also decreases, the total magnetic flux amount decreases, and the holding torque and the torque in the low pulse rate region slightly decrease, but due to the decrease in the leakage magnetic flux and the iron loss,
Torque can be secured even in a region where the pulse rate is high. In the related art, even if the tooth pole is structurally shortened, the leakage magnetic flux does not decrease, only the amount of magnetic flux decreases, and it is difficult to increase the maximum self-starting frequency. The arrangement structure of the tooth pole according to the present invention can reduce the leakage magnetic flux while securing the required magnetic flux amount even if the tooth pole length is shortened. In this respect, the motor according to the present invention has a major feature.

【0026】図12は、歯極と永久磁石の位相のずれ関
係を示したものである。以上述べて来た実施例では、A
相とB相の位相を、永久磁石の着磁方法の工夫により電
気角で90゜ずらしているが、内側ステータ6の歯極を形
成する際に、A相とB相の歯極をずらして位相をずらす
方法が考えられる。すなわち、図12(a)に示すよう
に、内側ステータ6のセンタープレート7に対する左側
の櫛の歯並びと右側の櫛の歯並びの配置をずらして位相
をずらしたものである。
FIG. 12 shows the phase shift relationship between the tooth pole and the permanent magnet. In the embodiment described above, A
The phase of B phase and B phase are shifted by 90 ° in terms of electrical angle by devising the method of magnetizing the permanent magnet, but when forming the tooth poles of the inner stator 6, the tooth poles of A phase and B phase are shifted. A method of shifting the phase can be considered. That is, as shown in FIG. 12A, the arrangement of the tooth arrangement of the left comb and the tooth arrangement of the right comb with respect to the center plate 7 of the inner stator 6 is shifted to shift the phase.

【0027】また、櫛の歯並びの配置にずれがない場合
は、図12(b)に示すように、回転子の永久磁石を左
右二分割タイプとし、シャフトへの組み込み位置をずら
して、位相をずらす方法が考えられる。
When the arrangement of the teeth of the comb is not displaced, as shown in FIG. 12 (b), the permanent magnet of the rotor is divided into right and left halves, and the mounting position on the shaft is shifted to change the phase. A shift method can be considered.

【0028】図13は、本発明による一実施例の内側ス
テータ6の組み込み構造を示したものである。次に問題
となるのが、それぞれの櫛形歯極を長くしたために生じ
る歯極の内径と永久磁石2の外径の間の、ギャップ寸法
の精度である。ギャップが狭くなりすぎれば歯極と永久
磁石が接触する。広くなりすぎればトルクが低下する。
また、回転に伴って電磁力で歯極が、上下に振れれば騒
音の発生にも繋がる。そこで、本実施例では図13に示
すように、あらかじめ外側ステータ4や11、および内
側ステータ6の櫛形歯極を、歯極の先端に向かって、ラ
ッパ状に所定量開いた形とする。そして、外筒のボビン
9に挿入した時、歯極の先端を、ボビン9で押さえ込む
ような構造とする。こうすることにより、歯極先端の外
側へ開こうとするスプリングバック力と、ボビン9の内
径部で押さえ込む力が、適度に釣り合うため、長い歯極
の全長に亘ってギャップ寸法の精度が確保される。ま
た、電磁力による歯極の上下の振れは、抑えられる。
FIG. 13 shows the built-in structure of the inner stator 6 according to one embodiment of the present invention. The next problem is the accuracy of the gap size between the inner diameter of the tooth pole and the outer diameter of the permanent magnet 2 which is caused by lengthening each comb tooth pole. If the gap becomes too narrow, the tooth poles will contact the permanent magnets. If it becomes too wide, the torque will decrease.
Further, if the tooth poles are vertically swung by the electromagnetic force as it rotates, noise is also generated. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the comb tooth teeth of the outer stators 4 and 11 and the inner stator 6 are preliminarily opened in a trumpet shape toward the tip of the tooth pole by a predetermined amount. The bobbin 9 holds the tip of the tooth pole when the bobbin 9 of the outer cylinder is inserted. By doing so, the springback force that tries to open to the outside of the tooth pole tip and the force that is held by the inner diameter portion of the bobbin 9 are appropriately balanced, so that the accuracy of the gap dimension is secured over the entire length of the long tooth pole. It Further, the vertical deflection of the tooth pole due to the electromagnetic force can be suppressed.

【0029】一方、歯極の軸方向および円周方向の振れ
を、図13に示すように、ボビン9の内径部の歯極先端
の当たる部分に、歯極先端が嵌め込まれる位置合わせの
突起部23を設けて、押さえる方法がある。突起部23
でなく、溝でも良い。また、位置合わせがあれば、組立
も容易になる。
On the other hand, as shown in FIG. 13, the axial and circumferential runouts of the tooth poles are aligned so that the tooth pole tips are fitted into the portions of the inner diameter of the bobbin 9 where the tooth pole tips hit. There is a method of providing and pressing 23. Protrusion 23
Instead, it may be a groove. Also, if there is alignment, assembly becomes easy.

【0030】図14は、本発明による一実施例の軸方向
タイプのステップモータを示すものである。従来技術の
モータと同じように励磁コイル24と25は、軸方向に
配置されている。図1は、径方向タイプのステップモー
タを示したものであった。軸方向、径方向のいづれのタ
イプにおいても、磁気回路は、ヨークから一方の歯極を
経て、他方の歯極に抜けコイルと鎖交する回路を問題な
く形成する。従って、径方向タイプでも軸方向タイプで
も製作対応可能である。これにより、ステップモータの
取付スペースに応じて、径方向タイプまたは軸方向タイ
プと選択できるので、応用範囲が広い。
FIG. 14 shows an axial type step motor according to an embodiment of the present invention. Like the motors of the prior art, the excitation coils 24 and 25 are arranged axially. FIG. 1 shows a radial type step motor. In either of the axial direction and the radial direction, the magnetic circuit forms a circuit that interlinks with the coil from the yoke through one tooth pole to the other tooth pole without any problem. Therefore, both radial and axial types can be manufactured. With this, the radial type or the axial type can be selected according to the mounting space of the step motor, so that the application range is wide.

【0031】さらに、歯極の部品点数は、従来のカップ
状の歯極がA相とB相の各相で二個づつ、合計四個であ
ったが、本発明の内側ステータ6が、A相とB相を共用
する一個の部品となるため、三個になる。
Further, the number of parts of the tooth pole is four in total, two in the conventional cup-shaped tooth pole for each of the A-phase and the B-phase. Since it is a single component that shares both phase and phase B, there are three.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、モータの外径寸法を変
えることなく磁束量を確保し、漏洩磁束を減少させるこ
とが出来るので、自起動周波数の高い領域までトルクを
発生するステップモータが得られる。また、軸方向タイ
プと径方向タイプの2種類のモータが得られるため、応
用範囲が広い。さらに、固定子磁極の部品点数が4個か
ら3個に減り、組立性も向上するのでコスト低減にな
る。
According to the present invention, since the amount of magnetic flux can be secured and the leakage magnetic flux can be reduced without changing the outer diameter of the motor, a step motor that generates torque up to a high self-starting frequency range can be obtained. can get. Also, since two types of motors, axial type and radial type, can be obtained, the application range is wide. Further, the number of parts of the stator magnetic pole is reduced from 4 to 3, and the assembling property is improved, so that the cost is reduced.

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

【図1】本発明による一実施例を示すステップモータの
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a step motor showing an embodiment according to the present invention.

【図2】従来例のステップモータの磁極を示す斜視分解
図である。
FIG. 2 is a perspective exploded view showing magnetic poles of a conventional step motor.

【図3】従来例の櫛形歯極の配置構造図である。FIG. 3 is an arrangement structure diagram of a comb tooth pole of a conventional example.

【図4】櫛形歯極の長さと磁束量の関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the length of a comb tooth pole and the amount of magnetic flux.

【図5】本発明による一実施例を示す外側ステータの曲
げ加工前と加工後の図である。
5A and 5B are views of an outer stator before and after bending according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明による一実施例を示す外側ステータとサ
イドプレートの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an outer stator and a side plate showing an embodiment according to the present invention.

【図7】本発明による一実施例を示す内側ステータの丸
め加工前と加工後の図である。
7A and 7B are views of an inner stator according to an embodiment of the present invention before and after rounding.

【図8】本発明による一実施例の内側ステータを示す斜
視構造図である。
FIG. 8 is a perspective structural view showing an inner stator according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明による一実施例を示す櫛形歯極の配置構
造図である。
FIG. 9 is an arrangement structure diagram of a comb-shaped tooth pole according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明と従来例のトルク特性の比較を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a comparison of torque characteristics between the present invention and a conventional example.

【図11】本発明による一実施例の歯極の長さに対する
トルク特性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a torque characteristic with respect to a tooth pole length according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明における歯極と永久磁石の位相のずれ
関係を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a phase shift relationship between a tooth pole and a permanent magnet in the present invention.

【図13】本発明による一実施例の内側ステータの組み
込み構造を示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a built-in structure of an inner stator according to an embodiment of the present invention.

【図14】本発明による他の実施例を示すステップモー
タの断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a step motor according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…回転軸、2…永久磁石、3…回転子、4、11…外
側ステータ、5、12…サイドプレート、6…内側ステ
ータ、7…センタプレート、8…ヨーク、9、13…ボ
ビン、10、14…励磁用コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotation shaft, 2 ... Permanent magnet, 3 ... Rotor, 4, 11 ... Outer stator, 5, 12 ... Side plate, 6 ... Inner stator, 7 ... Center plate, 8 ... Yoke, 9, 13 ... Bobbin, 10 , 14 ... Excitation coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 憲治 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Sato 2520 Takaba, Katsuta City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Automotive Equipment Division

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】円周方向に配置された複数の誘導子歯から
なる固定子鉄心を有するステップモータにおいて、中空
円筒状の両歯櫛形誘導子歯を中にして、左右から二個の
カップ状の片歯櫛形誘導子歯で挾み、前記固定子鉄心を
構成したことを特徴とするステップモータ。
1. A step motor having a stator core composed of a plurality of inductor teeth arranged in a circumferential direction, wherein two hollow comb-shaped inductor teeth are placed inside and two cup-shaped inductors are provided from the left and right sides. A stepping motor comprising the stator core, which is sandwiched by one-sided comb-shaped inductor teeth.
【請求項2】請求項1において、前記両歯櫛形誘導子歯
は、両歯の櫛の一方の歯並びと他方の歯並びを互いにず
らしたものであることを特徴とするステップモータ。
2. The step motor according to claim 1, wherein the two-tooth comb-shaped inductor teeth are formed by shifting one tooth arrangement and the other tooth arrangement of a comb of both teeth from each other.
【請求項3】円周方向に配置された複数の櫛形誘導子歯
からなる固定子鉄心を有するステップモータにおいて、
櫛歯根元の円周よりも、櫛歯先端の円周の方が大きいラ
ッパ状の前記櫛形誘導子歯で前記固定子鉄心を構成した
ことを特徴とするステップモータ。
3. A step motor having a stator core composed of a plurality of comb-shaped inductor teeth arranged circumferentially,
A stepper motor, wherein the stator core is constituted by the trumpet-shaped comb-shaped inductor teeth whose circumference at the tip of the comb teeth is larger than that at the root of the comb teeth.
【請求項4】請求項1あるいは請求項3において、前記
櫛形誘導子歯が、励磁コイル用ボビンの円周方向に設け
られた溝あるいは突起部のような位置合わせ部位と嵌合
するものであることを特徴とするステップモータ。
4. The comb-shaped inductor tooth according to claim 1 or 3, wherein the comb-shaped inductor tooth is fitted with an alignment portion such as a groove or a protrusion provided in the circumferential direction of the exciting coil bobbin. A step motor characterized in that
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