JPH0793807B2 - Forward / reverse motor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、カメラや電子腕時計等のステップモ
ータとして使用される正逆転モータに関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a forward / reverse rotation motor used as, for example, a step motor of a camera, an electronic wristwatch, or the like.
［従来の技術］ 従来において、この種の正逆転モータとしては種々の構
成のものが提案されているが、その中の１つとして、特
開昭53−71210号公報には、ロータの周辺に第１のステ
ータに他に補極として第２のステータを使用することに
より、ロータの静止（停止）位置を２個所に切り換える
ことを可能とし、このロータの正逆転を可能にするもの
が知られている。そしてこれは、正転時には、第１ステ
ータの第１コイルに電流を流し、第２ステータの第２コ
イルには電流を流さないが、逆転時には第２コイルに電
流を流しロータの静止位置を切り換え、上記第１のステ
ータの第１コイルに電流を流すものである。[Prior Art] Conventionally, various types of forward / reverse rotation motors of this type have been proposed, and one of them has been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-71210. It is known that the stationary (stop) position of the rotor can be switched to two positions by using the second stator as a supplementary pole in addition to the first stator, and the forward and reverse rotations of the rotor can be performed. ing. This means that the current flows through the first coil of the first stator and the current does not flow through the second coil of the second stator at the time of forward rotation, but the current flows through the second coil at the time of reverse rotation to switch the stationary position of the rotor. An electric current is passed through the first coil of the first stator.
また、１つの回転子と２組の固定子とを備えるものとし
て、例えば特開昭55−49967号公報がある。これによる
と、２組の固定子は、それぞれの鉄心にコイルが巻装さ
れ、それらの磁気中心が回転子の回転方向に少しずれる
ように配置されている。そしてコイルの選択によって回
転方向を設定するものである。その第５図によると、回
転子の外周の一部に両固定子の磁極部が対向している
が、外周その他の部分は解放状態となっている。Further, as one having one rotor and two sets of stators, there is, for example, JP-A-55-49967. According to this, the coils of the two stators are wound around the respective iron cores, and the magnetic centers of the two stators are arranged so as to be slightly displaced in the rotation direction of the rotor. The rotation direction is set by selecting the coil. According to FIG. 5, the magnetic poles of both stators face a part of the outer circumference of the rotor, but the outer circumference and other parts are in a released state.
［解決しようとする課題］ しかし、第１の従来の技術では、構成が複雑であるばか
りでなく、逆転時の駆動パルスの時間的タイミングのコ
ントローや印加電圧その他の駆動条件の設定が極めて煩
雑であり、そのため誤動作を引き起こすおそれが高いこ
とが問題であった。[Problems to be Solved] However, in the first conventional technique, not only the configuration is complicated, but also the control of the time timing of the drive pulse at the time of reverse rotation and the setting of the applied voltage and other drive conditions are extremely complicated. Therefore, the problem is that there is a high possibility of causing a malfunction.
また、１つの回転子と２組の固定子とを有する第２の従
来の技術では、回転子の外周の大部分が解放状態にある
ために、外部からの磁界の影響を受け易く、耐磁特性に
問題を生じ、また、回転子の停止位置と磁気中心との間
のずれ量が小さいので、発生磁束に対して起動トルクは
小さいものであった。Further, in the second conventional technique having one rotor and two sets of stators, most of the outer circumference of the rotor is in the released state, so that it is easily affected by the magnetic field from the outside, and the magnetic resistance characteristics are high. However, since the amount of deviation between the stop position of the rotor and the magnetic center is small, the starting torque is small with respect to the generated magnetic flux.
そこで本発明の目的は、起動性と耐磁特性に優れ、誤動
作のおそれがなく、製造組立も容易である正逆転モータ
を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a forward / reverse rotation motor which is excellent in startability and magnetic resistance, has no fear of malfunction, and is easy to manufacture and assemble.
〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る正逆転モータ
は、N,S2極に着磁された永久磁石ロータ（１）と、正
転，逆転用の二つのステータ（2,3）と、正転，逆転用
の二つのコイル（6,7）とからなり、二つのステータ
は、それぞれの磁極部（2a,3a）がロータの軸方向に相
互に間隔（Ｄ）をもって重畳した状態に設けてあり、こ
の二つのステータの各磁極部（2a,3a）には、ロータを
間隙をもって嵌合するための孔（4,5）が、両ステータ
の重畳状態において平面的に一致する楕円形に形成して
あり、 二つのステータは、孔の長軸方向（Ｅ−Ｅ′）に対して
相互に反対方向に、実質的に45度の角度的変位をもって
配置してあり、二つのコイルは、正転，逆転用の二つの
ステータを択一的に励磁するものであり、それぞれのコ
イルの通電時における二つのステータの磁極部に生じる
磁束のそれぞれの方向（Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′）は、楕円
形の孔の短軸方向（Ｃ−Ｃ′）に対し実質的に45度の角
度でもって両側に位置しているところに特徴を有する。[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, a forward / reverse rotation motor according to the present invention includes a permanent magnet rotor (1) magnetized to N and S2 poles, and a forward rotation / reverse rotation motor. It consists of one stator (2, 3) and two coils (6, 7) for forward and reverse rotation. The two stators have their magnetic poles (2a, 3a) spaced from each other in the axial direction of the rotor. (D) are provided in a superposed state, and the magnetic pole portions (2a, 3a) of the two stators are provided with holes (4,5) for fitting the rotor with a gap therebetween. The two stators are formed in an elliptical shape that coincides with each other in a plane, and the two stators are arranged in directions opposite to each other with respect to the longitudinal direction of the holes (EE ′) with an angular displacement of substantially 45 degrees. The two coils selectively excite two stators for forward rotation and reverse rotation. The respective directions (A-A ', BB') of the magnetic flux generated in the magnetic poles of the two stators when the coil is energized are substantially the same with respect to the minor axis direction (C-C ') of the elliptical hole. It is characterized by being located on both sides at an angle of 45 degrees.
［作用］ 無通電時におけるロータの停止位置は、楕円形の孔の短
軸方向となり、それは通電時に各ステータの磁極部に生
じる磁束のそれぞれの方向に対し45゜の方向になり、二
つのステータが別々に磁化されたとき、ロータは一方の
ステータからは正転方向の、他方のステータからは逆転
方向の回転トルクが受けるが、このときに、大きな起動
トルクが有効に生みだされる。[Operation] When the rotor is not energized, the stop position of the rotor is in the minor axis direction of the elliptical hole, which is 45 ° to the respective directions of the magnetic flux generated in the magnetic poles of each stator when energized. When the rotors are separately magnetized, the rotor receives a rotational torque in the forward rotation direction from one stator and a rotational torque in the reverse rotation direction from the other stator, and at this time, a large starting torque is effectively generated.
［実施例］ 以下、本発明の詳細を添付図面に示す好適な実施例にそ
って説明する。[Examples] Details of the present invention will be described below with reference to the preferred examples shown in the accompanying drawings.
第1,2図において、ロータ１はフェライトなどの永久磁
石よりなり、N,S2極に着磁されている。ロータ１は、二
つのステータ2,3の磁極部2a,3aに穿設した楕円形の孔4,
5に間隙をもって嵌合している。二つのステータ2,3は、
その一方のステータ２が正転用であり、他方のステータ
３が逆転用である。ステータ2,3のそれぞれは、このス
テータを択一的に励磁するための正転用のコイル６と逆
転用のコイル７が巻回してある。第２図示のように、正
転用のステータ２と逆転用のステータ３とは、ロータ１
の軸方向に間隔Ｄだけ間隙をもって位置しており、それ
ぞれの磁極部2a,3aが重畳状態である。In FIGS. 1 and 2, the rotor 1 is made of a permanent magnet such as ferrite and is magnetized to N and S2 poles. The rotor 1 has an elliptical hole 4 formed in the magnetic pole portions 2a and 3a of the two stators 2 and 3,
It fits in 5 with a gap. The two stators 2 and 3 are
One of the stators 2 is for forward rotation, and the other stator 3 is for reverse rotation. Each of the stators 2 and 3 is wound with a forward rotation coil 6 and a reverse rotation coil 7 for selectively exciting the stator. As shown in the second illustration, the stator 2 for forward rotation and the stator 3 for reverse rotation are the rotor 1
The magnetic pole portions 2a and 3a are located in the axial direction with a gap of a distance D, and the magnetic pole portions 2a and 3a are in a superposed state.
ステータ2,3の各孔4,5は、第１図示のように、このステ
ータの磁極部2a,3aの重畳状態において、平面的に実質
的に同一の楕円形状である。すなわち、孔4,5は、180度
対称形状をなしており、そのため二つのステータ2,3
は、一方のステータを裏返した状態では全く同一形状と
なっているので、同一の型によって打抜きが可能であ
る。さらに、二つのステータ2,3は、楕円形の孔4,5の長
軸方向Ｅ−Ｅ′に対して、相互に反対方向に45度の角度
的変位をもって配置してある。As shown in the first drawing, the holes 4 and 5 of the stators 2 and 3 have substantially the same elliptical shape in a plan view when the magnetic pole portions 2a and 3a of the stator are overlapped. That is, the holes 4,5 have a 180-degree symmetrical shape, so that the two stators 2, 3
Since they have exactly the same shape when one of the stators is turned upside down, punching is possible with the same die. Further, the two stators 2 and 3 are arranged with an angular displacement of 45 degrees in mutually opposite directions with respect to the major axis direction E-E 'of the elliptical holes 4 and 5.
コイル6,7の通電時には、ステータ2,3の磁極部2a,3aに
生じる磁束の方向、すなわち、各ステータの動的磁気中
心線は、Ａ−Ａ′,B−Ｂ′であり、両中心線は所定角度
２θ（θ＝45度）ずらしてある。コイル6,7の無通電時
には、ロータ１と楕円形の孔4,5との間隙の最も小さい
方向（短軸方向）Ｃ−Ｃ′でロータは停止し、この静的
安定線Ｃ−Ｃ′は角度２θの中心になる。When the coils 6 and 7 are energized, the directions of the magnetic flux generated in the magnetic pole portions 2a and 3a of the stators 2 and 3, that is, the dynamic magnetic centerlines of the respective stators are AA 'and BB', The lines are offset by a predetermined angle 2θ (θ = 45 degrees). When the coils 6 and 7 are not energized, the rotor stops in the direction CC-C 'in which the gap between the rotor 1 and the elliptical holes 4 and 5 is the shortest direction (short axis direction). Is the center of the angle 2θ.
正転、逆転用の両ステータ2,3は、前記したように、ロ
ータ１の軸方向に間隔Ｄだけ間隙をもって配置してお
り、このためにステータ２が磁化されてたときは、ステ
ータ磁極2a1,2a2を通る閉磁路となる。同様にステータ
３が磁化されたときは、ステータ磁極3a1,3a2を通る閉
磁路となる。８はロータカナである。Both the forward and reverse stators 2 and 3 are arranged with a gap of D in the axial direction of the rotor 1 as described above. Therefore, when the stator 2 is magnetized, the stator poles 2a It is a closed magnetic circuit that passes through 1 , 2a 2 . Similarly, when the stator 3 is magnetized, the closed magnetic path passes through the stator magnetic poles 3a 1 and 3a 2 . 8 is a rotor kana.
次に、本発明の作動について説明する。Next, the operation of the present invention will be described.
コイル6,7に駆動パルスが供給されておらず、ステータ
2,3がいずれも磁化されていない無通電時には、ロータ
１は前記したように、そのN,S極を孔4,5との間隙の最も
小さい静的安定線Ｃ−Ｃ′に向けて静止している。No drive pulse is supplied to coils 6 and 7,
When neither of the magnets 2 and 3 is magnetized, as described above, the rotor 1 stands still with its N and S poles directed toward the static stabilization line CC ′ having the smallest gap with the holes 4 and 5. is doing.
ところで、ロータ１を正転させる時は、正転用の一方の
コイル６に駆動パルスが入力され、ステータ２が磁化し
て閉磁路が構成される。そして、ステータ磁極2a1がＮ
極に、ステータ磁極2a2がＳ極に励磁されると、このと
きの磁束の方向である動的磁気中心線Ａ−Ａ′と静的安
定線Ｃ−Ｃ′とは角度θ＝45度開いているために、ロー
タ１のＮ極,S極はステータ磁極2a1,2a2のＮ極,S極から
反発力を受けて、正転方向、つまり時計方向の回転を生
じるための起動トルクが十分に大きなものとなる。この
とき、磁極部3aの最小間隙部との間の吸引力は、制動力
として働く。上記トルクが、この制動力を上まわったと
き、ロータ１は時計方向に安定して自起動する。By the way, when the rotor 1 is normally rotated, a drive pulse is input to one coil 6 for normal rotation, and the stator 2 is magnetized to form a closed magnetic circuit. And the stator pole 2a 1 is N
The poles, the stator poles 2a 2 is excited to S pole, open flux angle theta = 45 degrees is the direction 'and static stable line C-C' dynamic magnetic center line A-A and in this case Therefore, the north pole and the south pole of the rotor 1 receive a repulsive force from the north pole and the south pole of the stator magnetic poles 2a 1 and 2a 2 , and the starting torque for causing the normal rotation, that is, the clockwise rotation is generated. It will be big enough. At this time, the attraction force between the magnetic pole portion 3a and the minimum gap portion acts as a braking force. When the above torque exceeds this braking force, the rotor 1 stably starts in the clockwise direction.
また、ロータ１を逆転させる時は、他方の逆転用のコイ
ル７に駆動パルスが入力され、ステータ３が磁化して閉
磁路が構成される。そして、ステータ磁極3a1がＮ極
に、ステータ磁極3a2がＳ極に励磁されると、このとき
の磁束の方向である動的磁気中心線Ｂ−Ｂ′と静的安定
線Ｃ−Ｃ′とは角度θ＝45度開いているために、ロータ
１のＮ極,S極はステータ磁極3a1,3a2のＮ極,S極から反
発力を受けて、逆転方向、つまり反時計方向に回転を生
じるための起動トルクが十分に大きなものとなる。この
とき、磁極部2aの最小間隙部との間の吸引力は制動力と
して働く。上記トルクがこの制動力を上まわったとき、
ロータ１は逆転方向に安定して自起動する。When the rotor 1 is rotated in the reverse direction, a drive pulse is input to the other reverse rotation coil 7, and the stator 3 is magnetized to form a closed magnetic circuit. Then, the stator magnetic poles 3a 1 is N pole, the stator magnetic poles 3a 2 is S-magnetized, the dynamic magnetic center line B-B is a direction of magnetic flux in this case 'a static stable line C-C' Since the angle θ is open at 45 degrees, the N and S poles of the rotor 1 receive repulsive force from the N and S poles of the stator magnetic poles 3a 1 and 3a 2 and rotate in the reverse direction, that is, counterclockwise direction. The starting torque for causing rotation becomes sufficiently large. At this time, the attraction force between the magnetic pole portion 2a and the minimum gap portion acts as a braking force. When the above torque exceeds this braking force,
The rotor 1 stably starts in the reverse rotation direction.
このようにしてロータ１が自起動して回転し、そのN,S
極が動的磁気中心線Ａ−Ａ′またはＢ−Ｂ′に近づき、
またはそれを僅かに通り過ぎたタイミングで、コイル６
または７への入力信号の極性反転が行われる。これによ
り、ロータの慣性力に上記と同様な反発力が加わった回
転トルクが推進力としてロータに作用し、同一方向へ間
欠的に回転する。また、正転用のコイル６と逆転用のコ
イル７に印加されるパルスは同じであって、そのため共
通の駆動回路を使用することができる。In this way, the rotor 1 self-starts and rotates, and its N, S
The pole approaches the dynamic magnetic centerline AA 'or BB',
Or, at the timing of slightly passing it, the coil 6
Alternatively, the polarity of the input signal to 7 is inverted. As a result, the rotational torque, which is the inertial force of the rotor plus the repulsive force similar to the above, acts on the rotor as a propulsive force, and intermittently rotates in the same direction. Further, the pulses applied to the forward rotation coil 6 and the reverse rotation coil 7 are the same, so that a common drive circuit can be used.
［効果］ このように本発明によれば、一方の正転用のコイルに駆
動パルスを供給することにより一方のステータを励磁し
てロータを正転させ、また、他方の逆転用のコイルに駆
動パルスを供給することにより他方のステータを励磁し
てロータを逆転させる正逆転モータにおいて、無通電時
におけるロータの停止位置（静的安定線）と通電時にお
けるステータの磁極部に生じる磁束の方向（動的磁気中
心線）とは、実質的に45度の角度を有しているので、大
きな起動トルクが得られ起動生が良くなり、しかもロー
タを収容する磁極部の孔は平面的に一致する形状である
から、２つのステータの位置合せが用意であり、そのた
め製造組立が簡単に行なうことができる。また、ロータ
は楕円形の孔内に位置し、その周囲はステータの磁極部
で囲まれているので、外部からの磁界の影響が受け難
く、耐磁特性に優れたものとなる。[Effect] As described above, according to the present invention, by supplying the drive pulse to one of the coils for forward rotation, one of the stators is excited to rotate the rotor in the forward direction, and the drive pulse to the other coil for reverse rotation. In a forward / reverse rotation motor that excites the other stator to reversely rotate the rotor, the rotor stop position when not energized (static stabilization line) and the direction of the magnetic flux (dynamic The effective magnetic center line) has an angle of substantially 45 degrees, so a large starting torque is obtained and the starting life is improved, and the holes of the magnetic poles that house the rotor have a flat shape. Therefore, the two stators can be easily aligned with each other, so that the manufacturing and assembling can be easily performed. Further, since the rotor is located in the elliptical hole and is surrounded by the magnetic pole portion of the stator, the rotor is not easily affected by the magnetic field from the outside and has excellent magnetic resistance.
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は平面図、
第２図は第１図II−II線断面図である。 １……永久磁石ロータ、 ２……正転用のステータ、 ３……逆転用のステータ、 4,5……楕円形の孔、 2a……ステータの磁極、 3a……ステータの磁極、 ６……正転用のコイル、 ７……逆転用のコイル、 Ａ−Ａ′,B−Ｂ′……磁束の方向（動的磁気中心線）、 Ｃ−Ｃ′……ロータの停止位置（静的安定線）、 Ｄ……両ステータ間の間隔、 Ｅ−Ｅ′……孔の長軸方向。The drawings show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view,
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1 ... Permanent magnet rotor, 2 ... Forward rotation stator, 3 ... Reverse rotation stator, 4,5 ... Elliptical holes, 2a ... Stator magnetic pole, 3a ... Stator magnetic pole, 6 ... Coil for forward rotation, 7 ... Coil for reverse rotation, A-A ', BB' ... Direction of magnetic flux (dynamic magnetic center line), C-C '... Stop position of rotor (static stabilization line) ), D ... Space between both stators, EE '... Longitudinal direction of hole.
Claims (1)
と、正転，逆転用の二つのステータ（2,3）と、正転，
逆転用の二つのコイル（6,7）とからなり、 上記二つのステータは、それぞれの磁極部（2a,3a）が
上記ロータの軸方向に相互に間隔（Ｄ）をもって重畳し
た状態に設けてあり、 上記二つのステータの各磁極部（2a,3a）には、上記ロ
ータを間隙をもって嵌合するための孔（4,5）が、上記
両ステータの重畳状態において平面的に一致する楕円形
に形成してあり、 上記二つのステータは、上記孔の長軸方向（Ｅ−Ｅ′）
に対して相互に反対方向に、実質的に45度の角度的変位
をもって配置してあり、 上記二つのコイルは、上記正転，逆転用の二つのステー
タを択一的に励磁するものであり、 上記それぞれのコイルの通電時における上記二つのステ
ータの磁極部に生じる磁束のそれぞれの方向（Ａ−
Ａ′、Ｂ−Ｂ′）は、上記楕円形の孔の短軸方向（Ｃ−
Ｃ′）に対し実質的に45度の角度でもって両側に位置し
ている ことを特徴とする正逆転モータ。1. A permanent magnet rotor (1) magnetized to N and S2 poles.
And two stators (2,3) for forward rotation and reverse rotation, and forward rotation,
It is composed of two coils for reverse rotation (6, 7), and the two stators are provided such that their magnetic pole portions (2a, 3a) are superposed with a space (D) between them in the axial direction of the rotor. Yes, each magnetic pole part (2a, 3a) of the two stators has a hole (4,5) for fitting the rotor with a gap, and has an elliptical shape that is planarly aligned in the overlapping state of the both stators. The two stators are formed in the longitudinal direction (EE ′) of the hole.
Are arranged in opposite directions to each other with an angular displacement of substantially 45 degrees, and the two coils selectively excite the two stators for forward rotation and reverse rotation. , The respective directions of the magnetic flux generated in the magnetic pole portions of the two stators (A−
A ', BB') are in the minor axis direction (C-
A forward / reverse rotation motor characterized in that it is positioned on both sides at an angle of substantially 45 degrees with respect to C ').
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