ステッピングモータのステータ構造
【課題】 本発明は、角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成したステッピングモータのステータ構造を提供する。
【解決手段】 本発明は、角形のバックヨークにＡ相、Ｂ相からなる複数の極歯を形成したステッピングモータのステータ構造において、前記バックヨーク２を含む極歯２ａの形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯２ａを、中心線Ｏより一定の角度ずつずらせて形成したことにある。
【解決手段】 本発明は、角形のバックヨークにＡ相、Ｂ相からなる複数の極歯を形成したステッピングモータのステータ構造において、前記バックヨーク２を含む極歯２ａの形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯２ａを、中心線Ｏより一定の角度ずつずらせて形成したことにある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成したステッピングモータのステータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成した、いわゆる角型２相ステッピングモータのステータ構造を示す断面図である。この場合、バックヨーク、いわゆるステータヨーク１００に設けられた極歯（極）１０１の極数は８である。
通常、４極ずつ、各相が、９０°の位相差をもって配置され、Ａ相の極歯配置は０°、９０°、 １８０°、２７０°となり、Ｂ相は４５°、１３５°、２２５°、３１５°となっている。
Ａ相とＢ相が逆の場合もある。
【特許文献１】特開平１１−１７８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の角型２相ステッピングモータのステータ構造にあっては、Ａ相とＢ相のバックヨークも含む極の形状が異なり、磁路となる電磁鋼板のわずかな形状差によって発生する磁力線の分布に差が生じていたため、鉄心磁束密度が高くなる設計をすればするほどＡ相とＢ相の発生トルクに差が生じるという課題があった。
【０００４】
また、Ａ相とＢ相で剛性が異なるため、内径加工する際、Ｂ相内径はよく削れるが、Ａ相は外側にゆがんで寸法どおり削りにくい。加工後ゆがみがなくなり内側に戻ってきてしまう。その結果、図７に示すとおり、Ｂ相の極歯１０１ｂの内径寸法よりＡ相の極歯１０１ａの内径寸法の方がわずかに小さくなってＡ相の極歯１０１ａとロータ１０２とのギャップδ１がＢ相の極歯１０１ｂとロータ１０２とのギャップδ２より狭くなり（δ１＜δ２）発生トルクが大きくなっていたため、Ａ相とＢ相の発生トルクに差が生じるという課題があった。
【０００５】
上記要因で生じたＡ相とＢ相のトルク差は、モータ回転中、トルクムラとして発生し、トルクムラの周波数と、モータの発生トルクと慣性モーメントによって決定される軸振動の周波数が共振することによって、モータの振動特性を悪化させる要因となっていた。また、Ａ相とＢ相のトルク差によって、トルクベクトルの軌跡が楕円となり、中心から見た分割が不均一となるため、モータ停止時の角度精度を悪化させる要因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成したステッピングモータのステータ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、角形のバックヨークにＡ相、Ｂ相からなる複数の極歯を形成したステッピングモータのステータ構造において、前記バックヨークを含む極歯の形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯を、中心線より一定の角度ずつずらせて形成したことにある。
また、前記極歯の極数を８極として、該極歯の配置をバックヨークの中心線より順次２２．５°ずつ回転させた位置に配置したことにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、Ａ相とＢ相のバックヨークの形状を対称にでき、また内径加工の歪み量を均等にすることができる。
Ａ相Ｂ相発生トルクのばらつきが小さくなり、このことが原因で発生していた振動は低減され、角度精度は向上する。
また、Ａ相・Ｂ相の磁力差によって発生していたコギングトルクも低減され、低コギング化も達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図示の実施の形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、２相ステッピングモータのステータを示したもので、このステータ１は、内側に向かって放射状に等ピッチで配設された８個の磁極Ｐ１ないしＰ８が形成されるものである。これら磁極Ｐ１ないしＰ８には、それぞれＡ相、Ｂ相を形成する相巻線が施される。
このステータ１は、例えば電磁鋼板で、角形に形成したバックヨーク２に、磁極Ｐ１ないしＰ８を形成する８個の極歯２ａを形成したもので、この極歯２ａの位置がバックヨーク２の中心線Ｏより左右の極歯２ａが対称になるように、円周方向にθ°（２２．５度）ずつずらせて形成されている。角形に形成したバックヨーク２は、バックヨーク２の形状が円形以外の角部を有する形状で、基本形状が四角形等の形状の角形であれば、角を落としたもの、角を凹ませたもの、角に丸みを持たせたものを含むものである。
上記極歯２ａは、それぞれ先端の内周面側に、複数個の固定子小歯２ｂが形成されている。
したがって、４極ずつあるＡ相、Ｂ相の磁極Ｐ１ないしＰ８は、９０°の位相差をもって配置され、Ａ相の極歯配置は２２．５°、１１２．５°、 ２０２．５°、２９２．５°となり、Ｂ相は６７．５°、１５７．５°、２４７．５°、３３７．５°となっている。
【００１０】
上記実施の形態によれば、ステータ１の、Ａ相、Ｂ相を構成するバックヨーク２を含む極歯２ａの形状が中心線に対して対称となる。これにより、Ａ相またはＢ相の発生トルクのばらつきが小さくなり、このことが原因で発生していた振動は低減され、角度精度は向上する。
Ａ相・Ｂ相の磁力差によって発生していたコギングトルクも低減され、低コギング化も達成される。
また、バックヨーク２を含む極歯２ａの形状がＡ相、Ｂ相で対称となり、磁路となる電磁鋼板のわずかな形状差によって発生する磁力線の分布に差がなくなる。鉄心磁束密度が高くなる設計をしてもＡ相とＢ相の発生トルクに差が生じない。
さらに、Ａ相とＢ相の剛性が等しくなるため、内径加工時のギャップのばらつきがＡ相、Ｂ相均等に発生するため、Ａ相、Ｂ相のトルク差とならない。
【００１１】
図２は、Ａ相とＢ相のトルク差によって発生するモータ回転中の振動（回転速度振動）の、従来例と本発明との比較である。Ａ相とＢ相のトルク差によって発生する振動は１００ｒ/ｍｉｎ近傍で顕著となる為、この近傍に現れている振動差が従来例と本発明との差を表す。本発明品での振動は、従来例での振動に比べ半分程度に低減されている。
【００１２】
図３ないし図５は、本願発明が適用可能な ステータの変形例の形状を示す。
図３は、正方形の４つの角部１０ａに凹み１１を形成したバックヨーク１２を用いたステータ１０で、角部１０ａに、ねじ貫通孔がないタイプのステータ１０である。ステータ１０には８個の極歯１３が設けられている。この極１３を円周方向に２２．５度ずらせることにより上記図１の実施例と同様の構造にすることができる。
図４は、外形がほぼ完全な正方形のステータ２０である。この場合も、ステータ２０の８個の極歯２１を円周方向に２２．５度ずらせることにより上記図１の実施例と同様の構造にすることができる。
図５は、角に丸みを持たせて、図４の角（かど）を取ったような形状のステータ３０である。この場合も、ステータ３０の８個の極歯３１を円周方向に２２．５度ずらせることにより上記図１の実施例と同様の構造にすることができる。
以上に示したように、本願発明は、様々な形状のステータに適用が可能である。
【００１３】
上記実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
バックヨーク２を含む極歯２ａの形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯２ａを、中心線より一定の角度ずつずらせて形成したので、バックヨーク２を含めた極歯２ａの形状がＡ相とＢ相が互いに対称となることから、Ａ相とＢ相の発生トルクのばらつきが小さくなり、このことが原因で発生していた振動は低減され、角度精度は向上する。また、上記の実施の形態によると、従来、バックヨークを含む極歯の形状が非対称に形成されていたことから、Ａ相・Ｂ相の磁力差によって発生していたコギングトルクも低減され、低コギング化も達成される。
【００１４】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、ステータ１は、８個の極歯２ａの場合について説明したが、対称に配置できるものであれば、極歯の数に限定されるものではない。例えば、１６個の極歯の場合には、円周方向に１１．２５度ずつ極歯をずらせてステータを形成すればよい。等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜、変更して実施し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による角型２相ステッピングモータのステータを示す断面図である。
【図２】本発明と従来例との振動成分の違いを示す図である。
【図３】本発明が適用可能なステータの形状を示す断面図である。
【図４】本発明が適用可能な他のステータの形状を示す断面図である。
【図５】本発明が適用可能な他のステータの形状を示す断面図である。
【図６】従来の角型２相ステッピングモータのステータを示す断面図である。
【図７】従来の内径加工後のＡ相とＢ相のギャップの違いを示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ ステータ
２ バックヨーク
２ａ 極歯
Ｐ１〜Ｐ８ 磁極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成したステッピングモータのステータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成した、いわゆる角型２相ステッピングモータのステータ構造を示す断面図である。この場合、バックヨーク、いわゆるステータヨーク１００に設けられた極歯（極）１０１の極数は８である。
通常、４極ずつ、各相が、９０°の位相差をもって配置され、Ａ相の極歯配置は０°、９０°、 １８０°、２７０°となり、Ｂ相は４５°、１３５°、２２５°、３１５°となっている。
Ａ相とＢ相が逆の場合もある。
【特許文献１】特開平１１−１７８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の角型２相ステッピングモータのステータ構造にあっては、Ａ相とＢ相のバックヨークも含む極の形状が異なり、磁路となる電磁鋼板のわずかな形状差によって発生する磁力線の分布に差が生じていたため、鉄心磁束密度が高くなる設計をすればするほどＡ相とＢ相の発生トルクに差が生じるという課題があった。
【０００４】
また、Ａ相とＢ相で剛性が異なるため、内径加工する際、Ｂ相内径はよく削れるが、Ａ相は外側にゆがんで寸法どおり削りにくい。加工後ゆがみがなくなり内側に戻ってきてしまう。その結果、図７に示すとおり、Ｂ相の極歯１０１ｂの内径寸法よりＡ相の極歯１０１ａの内径寸法の方がわずかに小さくなってＡ相の極歯１０１ａとロータ１０２とのギャップδ１がＢ相の極歯１０１ｂとロータ１０２とのギャップδ２より狭くなり（δ１＜δ２）発生トルクが大きくなっていたため、Ａ相とＢ相の発生トルクに差が生じるという課題があった。
【０００５】
上記要因で生じたＡ相とＢ相のトルク差は、モータ回転中、トルクムラとして発生し、トルクムラの周波数と、モータの発生トルクと慣性モーメントによって決定される軸振動の周波数が共振することによって、モータの振動特性を悪化させる要因となっていた。また、Ａ相とＢ相のトルク差によって、トルクベクトルの軌跡が楕円となり、中心から見た分割が不均一となるため、モータ停止時の角度精度を悪化させる要因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、角形のバックヨークによりステータ鉄心を形成したステッピングモータのステータ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、角形のバックヨークにＡ相、Ｂ相からなる複数の極歯を形成したステッピングモータのステータ構造において、前記バックヨークを含む極歯の形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯を、中心線より一定の角度ずつずらせて形成したことにある。
また、前記極歯の極数を８極として、該極歯の配置をバックヨークの中心線より順次２２．５°ずつ回転させた位置に配置したことにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、Ａ相とＢ相のバックヨークの形状を対称にでき、また内径加工の歪み量を均等にすることができる。
Ａ相Ｂ相発生トルクのばらつきが小さくなり、このことが原因で発生していた振動は低減され、角度精度は向上する。
また、Ａ相・Ｂ相の磁力差によって発生していたコギングトルクも低減され、低コギング化も達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図示の実施の形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、２相ステッピングモータのステータを示したもので、このステータ１は、内側に向かって放射状に等ピッチで配設された８個の磁極Ｐ１ないしＰ８が形成されるものである。これら磁極Ｐ１ないしＰ８には、それぞれＡ相、Ｂ相を形成する相巻線が施される。
このステータ１は、例えば電磁鋼板で、角形に形成したバックヨーク２に、磁極Ｐ１ないしＰ８を形成する８個の極歯２ａを形成したもので、この極歯２ａの位置がバックヨーク２の中心線Ｏより左右の極歯２ａが対称になるように、円周方向にθ°（２２．５度）ずつずらせて形成されている。角形に形成したバックヨーク２は、バックヨーク２の形状が円形以外の角部を有する形状で、基本形状が四角形等の形状の角形であれば、角を落としたもの、角を凹ませたもの、角に丸みを持たせたものを含むものである。
上記極歯２ａは、それぞれ先端の内周面側に、複数個の固定子小歯２ｂが形成されている。
したがって、４極ずつあるＡ相、Ｂ相の磁極Ｐ１ないしＰ８は、９０°の位相差をもって配置され、Ａ相の極歯配置は２２．５°、１１２．５°、 ２０２．５°、２９２．５°となり、Ｂ相は６７．５°、１５７．５°、２４７．５°、３３７．５°となっている。
【００１０】
上記実施の形態によれば、ステータ１の、Ａ相、Ｂ相を構成するバックヨーク２を含む極歯２ａの形状が中心線に対して対称となる。これにより、Ａ相またはＢ相の発生トルクのばらつきが小さくなり、このことが原因で発生していた振動は低減され、角度精度は向上する。
Ａ相・Ｂ相の磁力差によって発生していたコギングトルクも低減され、低コギング化も達成される。
また、バックヨーク２を含む極歯２ａの形状がＡ相、Ｂ相で対称となり、磁路となる電磁鋼板のわずかな形状差によって発生する磁力線の分布に差がなくなる。鉄心磁束密度が高くなる設計をしてもＡ相とＢ相の発生トルクに差が生じない。
さらに、Ａ相とＢ相の剛性が等しくなるため、内径加工時のギャップのばらつきがＡ相、Ｂ相均等に発生するため、Ａ相、Ｂ相のトルク差とならない。
【００１１】
図２は、Ａ相とＢ相のトルク差によって発生するモータ回転中の振動（回転速度振動）の、従来例と本発明との比較である。Ａ相とＢ相のトルク差によって発生する振動は１００ｒ/ｍｉｎ近傍で顕著となる為、この近傍に現れている振動差が従来例と本発明との差を表す。本発明品での振動は、従来例での振動に比べ半分程度に低減されている。
【００１２】
図３ないし図５は、本願発明が適用可能な ステータの変形例の形状を示す。
図３は、正方形の４つの角部１０ａに凹み１１を形成したバックヨーク１２を用いたステータ１０で、角部１０ａに、ねじ貫通孔がないタイプのステータ１０である。ステータ１０には８個の極歯１３が設けられている。この極１３を円周方向に２２．５度ずらせることにより上記図１の実施例と同様の構造にすることができる。
図４は、外形がほぼ完全な正方形のステータ２０である。この場合も、ステータ２０の８個の極歯２１を円周方向に２２．５度ずらせることにより上記図１の実施例と同様の構造にすることができる。
図５は、角に丸みを持たせて、図４の角（かど）を取ったような形状のステータ３０である。この場合も、ステータ３０の８個の極歯３１を円周方向に２２．５度ずらせることにより上記図１の実施例と同様の構造にすることができる。
以上に示したように、本願発明は、様々な形状のステータに適用が可能である。
【００１３】
上記実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
バックヨーク２を含む極歯２ａの形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯２ａを、中心線より一定の角度ずつずらせて形成したので、バックヨーク２を含めた極歯２ａの形状がＡ相とＢ相が互いに対称となることから、Ａ相とＢ相の発生トルクのばらつきが小さくなり、このことが原因で発生していた振動は低減され、角度精度は向上する。また、上記の実施の形態によると、従来、バックヨークを含む極歯の形状が非対称に形成されていたことから、Ａ相・Ｂ相の磁力差によって発生していたコギングトルクも低減され、低コギング化も達成される。
【００１４】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、ステータ１は、８個の極歯２ａの場合について説明したが、対称に配置できるものであれば、極歯の数に限定されるものではない。例えば、１６個の極歯の場合には、円周方向に１１．２５度ずつ極歯をずらせてステータを形成すればよい。等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜、変更して実施し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による角型２相ステッピングモータのステータを示す断面図である。
【図２】本発明と従来例との振動成分の違いを示す図である。
【図３】本発明が適用可能なステータの形状を示す断面図である。
【図４】本発明が適用可能な他のステータの形状を示す断面図である。
【図５】本発明が適用可能な他のステータの形状を示す断面図である。
【図６】従来の角型２相ステッピングモータのステータを示す断面図である。
【図７】従来の内径加工後のＡ相とＢ相のギャップの違いを示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ ステータ
２ バックヨーク
２ａ 極歯
Ｐ１〜Ｐ８ 磁極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形のバックヨークにＡ相、Ｂ相からなる複数の極歯を形成したステッピングモータのステータ構造において、前記バックヨークを含む極歯の形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯を、中心線より一定の角度ずつずらせて形成したことを特徴とするステッピングモータのステータ構造。
【請求項２】
前記極歯の極数を８極として、該極歯の配置をバックヨークの中心線より順次２２．５°回転させた位置に配置することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータのステータ構造。
【請求項１】
角形のバックヨークにＡ相、Ｂ相からなる複数の極歯を形成したステッピングモータのステータ構造において、前記バックヨークを含む極歯の形状がＡ相とＢ相が互いに対称となるように、前記極歯を、中心線より一定の角度ずつずらせて形成したことを特徴とするステッピングモータのステータ構造。
【請求項２】
前記極歯の極数を８極として、該極歯の配置をバックヨークの中心線より順次２２．５°回転させた位置に配置することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータのステータ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１２４８４８（Ｐ２００７−１２４８４８Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１６１５１（Ｐ２００５−３１６１５１）
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００１０３７９２）オリエンタルモーター株式会社 (150)
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００１０３７９２）オリエンタルモーター株式会社 (150)
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