JPH0628501B2 - Step Motor - Google Patents
Step MotorInfo
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- JPH0628501B2 JPH0628501B2 JP6977585A JP6977585A JPH0628501B2 JP H0628501 B2 JPH0628501 B2 JP H0628501B2 JP 6977585 A JP6977585 A JP 6977585A JP 6977585 A JP6977585 A JP 6977585A JP H0628501 B2 JPH0628501 B2 JP H0628501B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/06—Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はステツプモータに関し、特に、剛性円形スプラ
インとこれに噛み合う可撓性スプラインとを用いて可撓
性スプラインを楕円形に撓ませるとともにその楕円を回
転させることにより高い減速比を得ることのできる調和
歯車装置を組合せたステツプモータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepper motor, and more particularly to a flexible circular spline and a flexible spline that meshes with the rigid circular spline to bend the flexible spline into an elliptical shape and to form an ellipse thereof. The present invention relates to a step motor combined with a harmonic gear device that can obtain a high reduction ratio by rotating.
従来の技術 調和歯車装置を組込んだステツプモータは、例えば特公
昭48−15049号公報(昭和48年5月11日出願
公告)に開示されている。この公報に記載されたステツ
プモータは、外側の剛性円形スプラインと、この円形ス
プラインの歯に係合する歯を備えた内側の可撓性スプラ
インと、該可撓性スプラインに対して半径方向外側から
磁界を与えこの可撓性スプラインを楕円形に撓ませて円
形スプラインに対して直径方向に対向する2点で係合さ
せる、複数の磁極を備えた磁界発生手段と、該磁界発生
手段の磁極を順次励磁して可撓性スプラインの楕円形状
を回転させ、これにより円形スプラインと可撓性スプラ
インとの間に両スプラインの歯数差に比例した相対回転
を生じさせる励磁手段とを備えている。2. Description of the Related Art A step motor incorporating a harmonic gear device is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 48-15049 (published on May 11, 1973). The stepper motor described in this publication has an outer rigid circular spline, an inner flexible spline including teeth that engage with the teeth of the circular spline, and a radial outer side with respect to the flexible spline. A magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles for applying a magnetic field to bend the flexible spline into an elliptical shape and engage the flexible spline at two points diametrically opposed to the circular spline, and a magnetic pole of the magnetic field generating means, Exciting means for sequentially rotating the elliptical shape of the flexible spline to generate relative rotation between the circular spline and the flexible spline in proportion to the difference in the number of teeth of the splines.
このステツプモータは、磁界発生手段の磁極を順次励磁
することによつて可撓性スプラインの楕円を回転させ、
これにより円形スプラインに対して大きな減速比を得る
ので、ステツプモータの分解能が極めて高くなる利点を
有し、しかもその高分解能を得るのに複雑で嵩高い減速
歯車を必要としない利点もあり、従つて小型の高分解能
ステツプモータが極めて簡単な構造で得られる。This step motor rotates the ellipse of the flexible spline by sequentially exciting the magnetic poles of the magnetic field generating means,
As a result, a large reduction ratio is obtained with respect to a circular spline, so that it has the advantage that the resolution of the step motor becomes extremely high, and that it does not require a complicated and bulky reduction gear to obtain that high resolution. A compact high resolution stepping motor can be obtained with an extremely simple structure.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のステツプモータにおいては、磁界
発生手段はその磁気吸引力によつてのみ可撓性スプライ
ンを楕円に変形させていたので、その磁気吸引力を強く
せねばならず、また可撓性スプラインに対して磁気抵抗
すなわちリラクタンスを減少させるよう良磁性体でなる
板ばねを裏打ちする必要があつた。この板ばねは可撓性
スプラインに内側にロール状に巻かれ、該スプラインに
対してスポツト溶接等で固着されている。このため、可
撓性スプラインに対してこれを楕円に変形させる際、変
形のために音が発生し、楕円を高速で回転させるとその
音が大きくなつて、モータからの騒音が激しくなる。ま
た、板ばねの変形の際の周方向ずれに対処するため、潤
滑油を供給せねばならず、途絶えると摩擦熱が発生し、
更には摩損してしまうおそれがある。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the above step motor, since the magnetic field generating means deforms the flexible spline into an ellipse only by its magnetic attraction force, the magnetic attraction force must be increased. In addition, it was necessary to line a leaf spring made of a good magnetic material so as to reduce the magnetic resistance or reluctance with respect to the flexible spline. This leaf spring is wound inside a flexible spline in a roll shape, and is fixed to the spline by spot welding or the like. Therefore, when the flexible spline is deformed into an ellipse, a sound is generated due to the deformation, and when the ellipse is rotated at a high speed, the sound becomes loud and the noise from the motor becomes loud. Also, in order to cope with the circumferential displacement when the leaf spring is deformed, lubricating oil must be supplied, and when it is cut off, friction heat is generated,
Furthermore, there is a risk of abrasion.
従つて、本発明の目的は、可撓性スプラインの楕円変形
を磁気吸引力にのみ頼らず、磁気的反撥力を用いて楕円
形に形成し、また、可撓性スプラインに対して裏打ち材
を不要にするステツプモータを提供するにある。Therefore, an object of the present invention is to form an elliptical deformation of a flexible spline into an elliptical shape by using magnetic repulsion force instead of relying solely on a magnetic attraction force, and to provide a backing material for a flexible spline. It is to provide a step motor which is not necessary.
問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明による、調和歯車装
置付ステツプモータにおいては、可撓性スプラインの歯
に対応する部分に、可撓性の永久磁石片が磁界発生手段
の磁極に対応して取付けられ、可撓性スプラインには何
等の裏打ち材も設けられていない。この永久磁石片は、
希土類コバルト磁石材料を有機バインダで結合したプラ
スチツク磁石であるのが好ましい。このように、磁界発
生手段の磁極に対応して永久磁石を可撓性スプラインに
取付けたことにより、磁気吸引力のみならず、磁気反撥
力を可撓性スプラインに作用させることができ、このた
め楕円の形成及びその回転が精密に且つ容易に行われ
る。また、磁気吸引力も永久磁石のない時に比べはるか
に増大し、磁界発生手段の磁界強度を小さくすることが
でき、これによりモータ全体の寸法を小型化できる。Means for Solving the Problems In order to achieve such an object, in a step motor with a harmonic gear device according to the present invention, a flexible permanent magnet piece generates a magnetic field in a portion corresponding to a tooth of a flexible spline. The flexible spline is mounted corresponding to the magnetic poles of the means and is not provided with any backing material. This permanent magnet piece
A plastic magnet in which a rare earth cobalt magnet material is bonded with an organic binder is preferable. As described above, since the permanent magnets are attached to the flexible splines in correspondence with the magnetic poles of the magnetic field generating means, not only the magnetic attraction force but also the magnetic repulsion force can be applied to the flexible splines. The ellipse is formed and its rotation is precisely and easily performed. Further, the magnetic attraction force is much increased as compared with the case where there is no permanent magnet, and the magnetic field strength of the magnetic field generating means can be reduced, whereby the size of the entire motor can be reduced.
本発明の好ましい実施例において、磁界発生手段の複数
の磁極が全体として円形の空胴を形成するようにモータ
ハウジングの内側に固定され、この磁界発生手段の内側
に可撓性スプラインがモータハウジングに対して固定さ
れ、該スプラインの、磁極に対面する側に磁極と同数の
永久磁石片が固着されている。可撓性スプラインの内側
には、該スプラインに噛み合う歯を備えた剛性円形スプ
ラインが回転可能に取付けられこの円形スプラインに出
力軸が取付けられる。磁界発生手段の磁極を励磁する
と、可撓性スプラインが楕円に変形させられ、順次他の
磁極を励磁すると、その楕円が回転し、可撓性スプライ
ンの歯と剛性円形スプラインの歯の歯数差に対応した大
減速比の回転が得られる。In a preferred embodiment of the invention, the plurality of magnetic poles of the magnetic field generating means are fixed inside the motor housing so as to form a generally circular cavity, and inside the magnetic field generating means a flexible spline is attached to the motor housing. The splines are fixed to each other, and as many permanent magnet pieces as the magnetic poles are fixed to the side of the spline facing the magnetic poles. Inside the flexible spline, a rigid circular spline having teeth meshing with the spline is rotatably mounted, and an output shaft is mounted on the circular spline. When the magnetic poles of the magnetic field generating means are excited, the flexible spline is deformed into an ellipse, and when the other magnetic poles are sequentially excited, the ellipse rotates and the difference in the number of teeth between the flexible spline teeth and the rigid circular spline teeth. A rotation with a large reduction ratio corresponding to is obtained.
実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。先ず、本発明の実施例の説明に先立つて、調和歯
車装置の原理について一般的な説明をする。第1図に示
すように、調和歯車装置は、剛性の円形スプライン1
と、この円形スプライン1に噛み合う可撓性スプライン
2とを備え、該可撓性スプライン2はウエーブジエネレ
ータ3により楕円形に撓められている。ウエーブジエネ
レータ3は可撓性スプライン2を楕円形に撓めるだけで
なくその楕円形を回転させるものであり、この楕円の回
転の際可撓性スプラインを回転させないようボールベア
リング4を備えている。Embodiment One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, prior to the description of the embodiments of the present invention, a general description will be given of the principle of the harmonic gear device. As shown in FIG. 1, the harmonic gearing has a rigid circular spline 1
And a flexible spline 2 that meshes with the circular spline 1, and the flexible spline 2 is bent into an elliptical shape by a wave generator 3. The wave generator 3 not only bends the flexible spline 2 into an elliptical shape but also rotates the elliptical shape, and is provided with a ball bearing 4 so as not to rotate the flexible spline when the ellipse rotates. There is.
可撓性スプライン2は楕円に撓められるため、その歯は
円形スプラインに対し矢印A,Bの2点でしか噛み合わ
ない。なお、円形スプライン1の歯数は可撓性スプライ
ンの歯数とは異なつており、例えば円形スプライン1は
可撓性スプライン2の歯より2枚多く形成される。Since the flexible spline 2 is bent into an ellipse, its teeth engage with the circular spline only at two points indicated by arrows A and B. The number of teeth of the circular spline 1 is different from the number of teeth of the flexible spline. For example, the circular spline 1 is formed with two more teeth than the teeth of the flexible spline 2.
第2図(a)〜(d)において、ウエーブジエネレータ3を時
計方向に回転させた場合の円形スプライン1と可撓性ス
プライン2との関係が示されている。ウエーブジエネレ
ータ3が第2図(a)の位置にあるとき、円形スプライン
1の1つの歯5は可撓性スプライン2の1つの歯6に噛
み合つている。ウエーブジエネレータ3を第2図(b)に
示すように90゜回転させると、可撓性スプライン2はそ
の楕円形状が回転し、円形スプライン1と可撓性スプラ
イン2の噛み合う位置がウエーブジエネレータ3の長軸
の回転に従つて移動する。第2図(c)に示すように、ウ
エーブジエネレータ3が180゜回転すると、歯5と歯
6が再び噛み合うがその位置は歯数1枚分だけ回転方向
とは反対の方向にずれる。そして、第2図(d)に示すよ
うに、ウエーブジエネレータ3が360゜回転すると歯
5と歯6とは歯数2枚分だけ回転方向とは反対の方向に
ずれる。このように、噛合い位置が順次ずれる動きを出
力としてとり出せば、大きな減速比を得ることができ
る。2 (a) to 2 (d), the relationship between the circular spline 1 and the flexible spline 2 when the wave generator 3 is rotated clockwise is shown. When the wave generator 3 is in the position shown in FIG. 2 (a), one tooth 5 of the circular spline 1 meshes with one tooth 6 of the flexible spline 2. When the wave generator 3 is rotated 90 ° as shown in FIG. 2 (b), the elliptical shape of the flexible spline 2 rotates, and the position where the circular spline 1 and the flexible spline 2 mesh with each other is the wave generator. It moves according to the rotation of the long axis of 3. As shown in FIG. 2 (c), when the wave generator 3 is rotated 180 °, the teeth 5 and 6 are re-engaged with each other, but the position is displaced by one tooth in the direction opposite to the rotation direction. Then, as shown in FIG. 2 (d), when the wave generator 3 rotates 360 °, the teeth 5 and the teeth 6 are displaced by the number of two teeth in the direction opposite to the rotation direction. In this way, if a movement in which the meshing positions are sequentially shifted is taken out as an output, a large reduction ratio can be obtained.
因みに、可撓性スプライン2を固定し、円形スプライン
1に出力軸を設けた場合の速度比Rは、可撓性スプライ
ン2の歯数をZf,円形スプラインの歯数をZc(=Z
f+2)とすると、 従つて、減速比では、 として得られる。すなわち歯数を多くすることによつて
簡単に大きな減速比を得ることができる。Incidentally, when the flexible spline 2 is fixed and the output shaft is provided on the circular spline 1, the speed ratio R is as follows: the number of teeth of the flexible spline 2 is Zf, the number of teeth of the circular spline is Zc (= Z
f + 2) Therefore, in the reduction ratio, Obtained as. That is, a large reduction ratio can be easily obtained by increasing the number of teeth.
なお、上記の例では、可撓性スプライン2を剛性円形ス
プライン1の内側に設けたが、勿論可撓性スプライン2
を円形スプライン1の外側に設けることもできる。Although the flexible spline 2 is provided inside the rigid circular spline 1 in the above example, the flexible spline 2 is of course provided.
Can also be provided outside the circular spline 1.
次に、かかる調和歯車装置を用いたステツプモータの原
理について説明する。第1図の例では、ウエーブジエネ
レータが可撓性スプラインの形状を楕円に撓ませている
が、ステツプモータでは、このウエーブジエネレータが
磁界発生手段に代る。説明の便宜のため、第3図に、特
公昭48−15049号公報の第1図を用いて説明す
る。Next, the principle of a step motor using such a harmonic gear device will be described. In the example of FIG. 1, the wave generator bends the shape of the flexible spline into an ellipse, but in the step motor, this wave generator replaces the magnetic field generating means. For convenience of explanation, FIG. 3 will be described with reference to FIG. 1 of Japanese Patent Publication No. 48-15049.
第3図において、モータハウジング10の内側に磁界発
生手段となる多数の磁極を備えた電磁石12が取付けら
れ、この電磁石のコア14にはそのほぼ中央に剛性円形
スプライン16が固着されている。この円形スプライン
16の内側にこれと噛合う筒状の可撓性スプライン18
が回転可能に且つ各磁極と隙間をあけて配置され、可撓
スプライン18には軸受20,20を介して出力軸22
が取付けられている。また、可撓性スプライン18の内
側には、リラクタンス減少用の磁性体で成る板ばね材2
4がロール状に巻回されて固着されている。In FIG. 3, an electromagnet 12 having a large number of magnetic poles serving as a magnetic field generating means is attached inside a motor housing 10, and a rigid circular spline 16 is fixed to a core 14 of the electromagnet at substantially the center thereof. Inside the circular spline 16 is a cylindrical flexible spline 18 that meshes with the circular spline 16.
Is rotatably arranged with a gap between each magnetic pole, and the flexible spline 18 is connected to the output shaft 22 via bearings 20 and 20.
Is installed. Further, inside the flexible spline 18, the leaf spring material 2 made of a magnetic material for reducing reluctance is used.
4 is wound in a roll shape and fixed.
作動時、隣接する2つの磁極が1組になつて、直径方向
に対向する2組で励磁されると可撓性スプライン18が
その2点で磁気吸引され楕円形に変形させられる。次
に、その磁極の組が消磁されるとともに隣りの磁極組が
励磁されると、その楕円形状が回転し始め、この励磁を
次に変えていくことにより楕円が回転し、第1図のウエ
ーブジエネレータを回転したのと同じ効果を得る。すな
わち、磁界発生手段が通常の調和歯車装置のウエーブジ
エネレータの作用をしており、また普通のステツプモー
タと比べると、磁極を1サイクル分励励磁しても先に示
した減速比iで出力軸が回転するので、高い分解能で且
つ高いトルクを持つステツプモータとなる。In operation, when two adjacent magnetic poles form a set and are excited by two diametrically opposed sets, the flexible spline 18 is magnetically attracted at the two points and deformed into an elliptical shape. Next, when the pair of magnetic poles is demagnetized and the adjacent magnetic pole pair is excited, the elliptical shape starts to rotate, and by changing this excitation next, the ellipse rotates and the wave of FIG. It has the same effect as rotating the generator. That is, the magnetic field generating means functions as a wave generator of a normal harmonic gear device, and compared with an ordinary step motor, even if the magnetic pole is excited for one cycle, the output is performed at the reduction ratio i shown above. Since the shaft rotates, the step motor has high resolution and high torque.
本発明は、上記した調和歯車装置付ステツプモータを改
良するもので、以下その一実施例を説明する。第4図〜
第6図において、モータハウジング30には、その内側
に磁界発生手段としての磁極32が多数(本例では24
極)全体としてほぼ円形の空胴を形成すように並べて固
着されている。各磁極はコア34とコイル36とから成
り、コイル36にはリード線38から電流が供給され
る。The present invention improves the above step motor with a harmonic gear device, and one embodiment thereof will be described below. Fig. 4 ~
In FIG. 6, a motor housing 30 has a large number of magnetic poles 32 (in this example, 24 magnetic poles) serving as magnetic field generating means.
Poles) are fixed side by side so as to form a substantially circular cavity as a whole. Each magnetic pole is composed of a core 34 and a coil 36, and a current is supplied to the coil 36 from a lead wire 38.
磁極群の内側には可撓性スプライン40が配置され、こ
のスプラインは、その一端縁42が半径方向外方に延長
していて、いわゆるシルクハツト形状に形成され、端縁
42でハウジング30にねじ44等により固着されてい
る。可撓性スプライン40は、良好な磁性体で成るのが
好ましく、例えば低炭素鋼が用いられる。この磁性体で
成る部分は、磁極に対応する部分だけであつてもよく、
磁極32からの磁界の磁気抵抗(リラクタンス)を小さ
くできればよい。A flexible spline 40 is arranged inside the magnetic pole group, and one end edge 42 of the spline extends radially outward and is formed in a so-called silk hat shape. It is fixed by etc. The flexible spline 40 is preferably made of a good magnetic material, such as low carbon steel. The part made of this magnetic material may be only the part corresponding to the magnetic pole,
It is only necessary to reduce the magnetic resistance (reluctance) of the magnetic field from the magnetic pole 32.
本発明においては、磁極32に対応する可撓性スプライ
ンの外面には、該磁極に対面して永久磁石片46が固着
されている。この永久磁石片46は、磁極32に対応す
る数だけ、第6図に示すようにN極とS極とを交互に並
べて取付けられるのが好ましい。また、永久磁石片46
は可撓性スプラインの楕円変形に対応できるよう、可撓
性の永久磁石材料で成り、好ましくは希土類コバルト磁
石材料を有機バインダで結合したいわゆるプラスチツク
磁石であるのが好ましい。発明者等が使用したものは、
東北金属工業株式会社製のLS−40,LS−60、L
S−80という製品番号のプラスチツク磁石であつた。In the present invention, a permanent magnet piece 46 is fixed to the outer surface of the flexible spline corresponding to the magnetic pole 32 so as to face the magnetic pole. As many permanent magnet pieces 46 as the magnetic poles 32 are preferably attached by alternately arranging N poles and S poles as shown in FIG. In addition, the permanent magnet piece 46
Is made of a flexible permanent magnet material, preferably a so-called plastic magnet in which a rare earth cobalt magnet material is bonded with an organic binder so as to cope with the elliptical deformation of the flexible spline. What the inventors used is
Tohoku Metal Industry Co., Ltd. LS-40, LS-60, L
It was a plastic magnet with a product number of S-80.
可撓性スプライン40の内側には、該スプライン40に
噛み合う歯を備えた剛性円形スプライン48が設けられ
ている。円形スプライン48は、中空円筒状に形成され
モータハウジング30に対して軸受50,52を介して
回転可能に支持されている。円形スプライン48の一方
の端縁54はハイジング30より突出しており、この部
分にシヤフト等の出力部材(図示せず)を取付けること
ができるようになつている。なお円形スプライン48の
歯数は、前述のとおり、可撓性スプライン40の歯数と
は異なつている。Inside the flexible spline 40, a rigid circular spline 48 having teeth meshing with the spline 40 is provided. The circular spline 48 is formed in a hollow cylindrical shape and is rotatably supported by the motor housing 30 via bearings 50 and 52. One end edge 54 of the circular spline 48 is projected from the housing 30 so that an output member (not shown) such as a shaft can be attached to this portion. The number of teeth of the circular spline 48 is different from the number of teeth of the flexible spline 40 as described above.
モータハウジング30は、各部品を組込むために、3つ
の部分から成り、これらが互いにねじ等により固着され
る。しかし、組込みが可能な限り2分割であつても一体
構造であつてもよい。The motor housing 30 is made up of three parts for assembling the respective parts, which are fixed to each other by screws or the like. However, it may be divided into two parts or an integrated structure as long as it can be incorporated.
第7図及び第8図を参照すると、各磁極の結線とその励
磁法が示されている。第7図において、磁極32は24
個設けられ、これに対応して可撓性スプライン40には
24個の永久磁石片46が24個固着されており、永久
磁石片46は隣接する磁石片に対して反対の極性(正確
には磁極に面する表面での極性)を有するよう並べられ
ている。説明の便宜状、各磁極用リード38にはa,b
………lなる記号が付され、直径方向に対向するリード
にa′,b′……l′なる記号が付されている。Referring to FIGS. 7 and 8, the connection of each magnetic pole and its excitation method are shown. In FIG. 7, the magnetic pole 32 is 24
24 pieces of permanent magnet pieces 46 are fixedly attached to the flexible spline 40 corresponding to this, and the permanent magnet pieces 46 have opposite polarities (to be exact, to the adjacent magnet pieces). Are arranged so as to have a polarity on the surface facing the magnetic pole). For convenience of explanation, a and b are provided on each magnetic pole lead 38.
....., and the leads facing in the diametrical direction are marked with a ', b' ... l '.
第8図において、リードa及びリードb′に矢印方向の
電流を供給すると、図示のような磁路m1が形成され、
これにより可撓性スプライン40は矢印60方向に磁気
吸引される。同様に隣接する磁極を励磁して磁路m2,
m3を形成することによつて更にその吸引力を増すこと
ができる。この吸引力は、可撓性スプライン40のリラ
クタンスを利用するだけでなく、磁石片46の吸引力
(いわゆるクーロンカ)を利用しているので公知の可変
りラクタンス型式のものに比べはるかに大きい。In FIG. 8, when a current in the direction of the arrow is supplied to the lead a and the lead b ′, the magnetic path m 1 as shown in the drawing is formed,
As a result, the flexible spline 40 is magnetically attracted in the direction of arrow 60. Similarly, magnetic poles m 2 and
The suction force can be further increased by forming m 3 . This attractive force is much larger than that of the known variable-type reluctance type because it uses not only the reluctance of the flexible spline 40 but also the attractive force of the magnet piece 46 (so-called Coulomba).
他方、リードk′,lには、第6図に図示の電流が同時
に供給される。これにより磁極32からは磁石片46に
反撥する磁界が発生され、これにより矢印62に示すよ
うに、可撓性スプライン40を内側に押圧する力すなわ
ち反撥する力が与えられる。このように、リードa,
b′,c,d′,f′及びリードa′,b,c′,d,
e′,fには可撓性スプライン40を吸引する方向の磁
界を発生する電流が供給され、リードg,h′,i,
j′,k,l′及びリードg′,h,i′,j,k′,
lには可撓性スプライン40に反撥する方向の磁界を発
生する電流が供給されると、第7図に示すように可撓性
スプライン40が楕円形に撓められ、剛性円形スプライ
ン48に対して、短軸64上の2点でのみ噛み合うこと
になる。On the other hand, the leads k ', l are simultaneously supplied with the current shown in FIG. As a result, a magnetic field that repels the magnet piece 46 is generated from the magnetic pole 32, and as a result, a force that presses the flexible spline 40 inward, that is, a repulsive force is applied. In this way, the lead a,
b ', c, d', f'and leads a ', b, c', d,
Currents that generate a magnetic field in the direction of attracting the flexible spline 40 are supplied to e ′ and f, and the leads g, h ′, i,
j ', k, l'and leads g', h, i ', j, k',
When a current for generating a magnetic field in a direction repulsive to the flexible spline 40 is supplied to l, the flexible spline 40 is bent into an elliptical shape as shown in FIG. Therefore, the meshing is performed only at two points on the short shaft 64.
次に、リードb〜f,b′〜f′の電流はそのままにし
て、リードa,a′に逆方向の電流を流すことともにリ
ードg,g′の電流も逆方向にすると、吸引磁界と反撥
磁界が1磁極分だけ相回転し、楕円形が1磁極分だけ回
転する。このようにして、その磁極の励磁電流の向きを
順に反転させていくと可撓性スプライン40が固定され
たままその楕円形状を回転させていき、楕円が一回転す
ると、第1図及び第2図(a)〜(d)で説明したように、剛
性円形スプライン48を歯数差分だけ回転させることに
なる。以下の表は、上述した励磁法を示している。Next, when the currents of the leads b to f and b'to f'are kept as they are and the currents of the leads a and a'are made to flow in the opposite directions, and the currents of the leads g and g'are also made to the opposite direction, the attraction magnetic field The repulsive magnetic field rotates by one magnetic pole, and the ellipse rotates by one magnetic pole. In this way, when the directions of the exciting currents of the magnetic poles are sequentially reversed, the elliptical shape is rotated while the flexible spline 40 is fixed. As described with reference to FIGS. (A) to (d), the rigid circular spline 48 is rotated by the difference in the number of teeth. The table below shows the excitation methods described above.
上記励磁ステツプの順序を逆にすれば、その回転方向は
逆になる。 If the order of the excitation steps is reversed, the direction of rotation will be reversed.
なお、上述の例では、全ての磁極を利用したフルステツ
プ駆動であるが、磁極を一つおきに励磁したハーフステ
ツプ駆動にすることもできる。In the above example, the full step drive using all the magnetic poles is used, but the half step drive in which every other magnetic pole is excited may be used.
第9図は直径方向に対向する2つの磁極(例えばa,
a′)を励磁する駆動回路を示しており、この回路は、
例えばコイルa、コイルa′の励磁を行う4つのトラン
ジスタQ1〜Q4で成る。吸引方向の励磁においては、
トランジスタQ1,Q4がオンにされ、トランジスタQ
2,Q3がオフにされると実線方向に電流が供給され
て、吸引磁界がコイルa,a′から発生される。逆にト
ランジスタQ2,Q4がオフにされると破線方向に電流
が供給され、コイルa,a′は反撥磁界を形成する。こ
のように、各磁極の励磁も極めて簡単な駆動回路で両極
性すなわちバイポーラ駆動することができる。FIG. 9 shows two diametrically opposed magnetic poles (eg a,
a ') shows a drive circuit that excites a').
For example, it is composed of four transistors Q 1 to Q 4 for exciting the coil a and the coil a ′. For excitation in the suction direction,
The transistors Q 1 and Q 4 are turned on, and the transistor Q
When 2 and Q 3 are turned off, a current is supplied in the direction of the solid line, and an attractive magnetic field is generated from the coils a and a ′. On the contrary, when the transistors Q 2 and Q 4 are turned off, a current is supplied in the direction of the broken line, and the coils a and a ′ form a repulsive magnetic field. As described above, the excitation of each magnetic pole can be performed in both polarities, that is, in bipolar drive by a very simple drive circuit.
このようにバイポーラ駆動することで、ユニポーラ(す
なわち巻線には一方向にしか電流を流さない方式)駆動
した場合の巻線を一対必要とする不利がなくなり、ま
た、それによる巻線への相互誘導による起電力を生じな
いので、高速で高トルクの駆動が可能になる。This bipolar drive eliminates the disadvantage of requiring a pair of windings when driven unipolarly (that is, the method in which current flows in the windings in only one direction), and it also eliminates the Since no electromotive force due to induction is generated, high-speed and high-torque driving is possible.
なお、上記した実施例に示すステツプモータの出力トル
クを実測したところ、公称値10N・mを得ることがで
きた。また、上記実施例では、磁極数24(相数12)
としているが、最大32極(16相)まで可能であるこ
とも確認した。When the output torque of the step motor shown in the above-mentioned embodiment was actually measured, a nominal value of 10 N · m could be obtained. In the above embodiment, the number of magnetic poles is 24 (the number of phases is 12).
However, it was also confirmed that a maximum of 32 poles (16 phases) is possible.
発明の効果 上記の通り、本発明においては、永久磁石片が可撓性ス
プラインの吸引力だけでなく反撥力をも与えて楕円の形
成に大きな力を発揮し、また吸引時においても可変りラ
クタンスを利用するだけでなく、磁極によるいわゆるク
ーロンカも利用することができるので極めて効率よく小
さな磁界で楕円を形成することができる。従つて、磁界
発生手段も小形になり、モータ全体が小形化できる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, in the present invention, the permanent magnet piece exerts not only the attractive force of the flexible spline but also the repulsive force and exerts a great force in forming an ellipse, and also has a variable luctance even during the attraction. In addition to the above, a so-called Coulomb car using magnetic poles can be used, so that an ellipse can be formed extremely efficiently with a small magnetic field. Therefore, the magnetic field generating means is also downsized, and the entire motor can be downsized.
そして、楕円形成の力が強いため、公知のステツプモー
タのように可撓性スプラインに対してリラクタンス減少
用補助部材を一切必要としなくなり、これに伴なう騒音
も一切なくなり、更に該部材に必要とした潤滑の問題も
なくなるので、スプラインの噛み合い部分に乾式潤滑を
施せばよいだけになる。Since the force of forming an ellipse is strong, there is no need for a reluctance reduction auxiliary member for a flexible spline, which is required in a known step motor, and the accompanying noise is completely eliminated. Since the problem of lubrication mentioned above is eliminated, it is only necessary to apply dry lubrication to the meshing portion of the spline.
また、本発明によるステツプモータでは永久磁石を用い
ているので可変リラクタンス方式のステツプモータに比
べ多極にすることができ、このため分解能を高めるとと
もに、トルクを高くすることができる。Further, since the stepper motor according to the present invention uses the permanent magnet, the stepper motor can have more poles than the variable reluctance stepper motor. Therefore, the resolution and the torque can be increased.
更に、可撓性スプラインを外側に配置した場合、楕円形
の回転中心ずれ(いわゆるデドイダル)に対して該スプ
ラインの外側から円形リング等を用いてそのずれを補正
することが極めて簡単に行える。Further, when the flexible spline is arranged on the outer side, it is extremely easy to correct the deviation of the rotation center of the ellipse (so-called dedoidal) from the outside of the spline by using a circular ring or the like.
第1図は公知の調和歯車装置の概略正面図、 第2図(a)〜(d)は調和歯車装置の動作説明図、 第3図は公知のステツプモータの一部破断した斜視図、 第4図は本発明によるステツプモータの一部破断した側
面図、 第5図は第4図に示した本発明によるステツプモータの
一部破断した斜視図、 第6図は第4図のステツプモータの可撓性スプラインの
一部破断した斜視図、 第7図は磁界発生手段と両スプラインとの関係をを示す
正面図、 第8図は第7図の一部を拡大し、磁界とその力を示す説
明図、 第9図はコイルを励磁する駆動回路を示す回路図であ
る。 1,16,48……円形スプライン、 2,18,40……可撓性スプライン、 3……ウエーブジエネレータ、 10,30……ハウジング、 12……電磁石、 24……板ばね材、 32……磁極、 46……永久磁石片。FIG. 1 is a schematic front view of a known harmonic gear device, FIGS. 2 (a) to (d) are operation explanatory views of the harmonic gear device, FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of a known step motor, 4 is a partially cutaway side view of the step motor according to the present invention, FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of the step motor according to the present invention shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a step view of the step motor shown in FIG. A partially broken perspective view of the flexible spline, FIG. 7 is a front view showing the relationship between the magnetic field generating means and both splines, and FIG. 8 is an enlarged view of a part of FIG. 7, showing a magnetic field and its force. FIG. 9 is a circuit diagram showing a drive circuit for exciting the coil. 1,16,48 ... Circular spline, 2,18,40 ... Flexible spline, 3 ... Wave generator, 10,30 ... Housing, 12 ... Electromagnet, 24 ... Leaf spring material, 32 ... … Magnetic poles, 46… Permanent magnet pieces.
Claims (7)
ンの歯に係合する歯を備えた可撓性スプラインと、該可
撓性スプラインに対して半径方向外側から磁界を与えこ
の可撓性スプラインを楕円形に撓ませて円形スプライン
に対して直径方向に対向する2点で係合させる、複数の
磁極を備えた磁界発生手段と、該磁界発生手段の磁極を
順次励磁して可撓性スプラインの楕円形状を回転させ、
これにより円形スプラインと可撓性スプラインとの間に
両スプラインの歯数差に比例した相対回転を生じさせる
励磁手段とを備えたステツプモータにおいて、 可撓性スプラインの歯に対応する部分には、可撓性の永
久磁石片が前記磁界発生手段の磁極に対応して取付けら
れ、可撓性スプラインの楕円変形を磁気吸引力だけでな
く反撥力を与えることによつて強化したことを特徴とす
るステツプモータ。1. A rigid circular spline, a flexible spline having teeth that engage with the teeth of the circular spline, and a magnetic field applied to the flexible spline from the outside in the radial direction. A magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles, which is bent into an elliptical shape and engages with the circular spline at two points facing each other in the diametric direction, and the magnetic poles of the magnetic field generating means are sequentially excited to form a flexible spline. Rotate the elliptical shape,
As a result, in the step motor having an exciting means for causing relative rotation in proportion to the tooth number difference between the circular spline and the flexible spline, the portion corresponding to the tooth of the flexible spline is A flexible permanent magnet piece is attached to correspond to the magnetic pole of the magnetic field generating means, and the elliptical deformation of the flexible spline is strengthened not only by magnetic attraction but also by repulsion. Step motor.
バインダで結合したプラスチツク磁石材料である特許請
求の範囲第1項記載のステツプモータ。2. The step motor according to claim 1, wherein the permanent magnet is a plastic magnet material in which a rare earth cobalt magnet material is bonded with an organic binder.
と同じ数だけ設けられている特許請求の範囲第1項記載
のステツプモータ。3. A step motor according to claim 1, wherein the same number of permanent magnet materials as the number of magnetic poles of the magnetic field generating means are provided.
項記載のステツプモータ。4. A third claim in which the number of magnetic poles is 24.
The step motor according to the item.
グの内側に複数の磁極が全体として円形になるように固
定されてステータを形成し、このステータの内側に可撓
性スプラインがモータハウジングに固定されて配置さ
れ、この可撓性スプラインの内側にモータハウジングに
対して回転可能に剛性円形スプラインが配置され、該円
形スプラインに出力軸が取付けられて成る特許請求の範
囲第1項記載のステツプモータ。5. A magnetic pole of the magnetic field generating means is fixed inside a motor housing so that a plurality of magnetic poles are circular as a whole to form a stator, and a flexible spline is fixed inside the motor housing inside the stator. 2. The step motor according to claim 1, wherein a rigid circular spline is rotatably disposed with respect to the motor housing inside the flexible spline, and an output shaft is attached to the circular spline. .
方向外方に延びており、該延長端縁部がハウジングに取
付けられている特許請求の範囲第5項記載のステツプモ
ータ。6. A step motor according to claim 5, wherein the flexible spline extends radially outward at one of its edges, and the extended edge is attached to the housing.
の長軸部分が磁界発生手段の磁極と永久磁石片との吸引
力によつて、短軸部分が磁極と磁石との反撥力によつ
て、それぞれ形成されている特許請求の範囲第5項記載
のステツプモータ。7. A flexible spline formed into an ellipse has a major axis portion which is attracted by a magnetic pole of the magnetic field generating means and a permanent magnet piece and a minor axis portion which is repulsive force between the magnetic pole and the magnet. Therefore, the step motor according to claim 5, which is formed respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6977585A JPH0628501B2 (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Step Motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6977585A JPH0628501B2 (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Step Motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231863A JPS61231863A (en) | 1986-10-16 |
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Family
ID=13412493
Family Applications (1)
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| JP6977585A Expired - Lifetime JPH0628501B2 (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Step Motor |
Country Status (1)
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1764530B1 (en) * | 2004-07-02 | 2012-03-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Drive unit with speed reducer |
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-
1985
- 1985-04-02 JP JP6977585A patent/JPH0628501B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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