JPH01259794A - 両回転ステップモータ - Google Patents
両回転ステップモータInfo
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- JPH01259794A JPH01259794A JP29055088A JP29055088A JPH01259794A JP H01259794 A JPH01259794 A JP H01259794A JP 29055088 A JP29055088 A JP 29055088A JP 29055088 A JP29055088 A JP 29055088A JP H01259794 A JPH01259794 A JP H01259794A
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- rotor
- coils
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は量産に適した超小型の両回転ステップモータの
駆動回路に関する。 ステップモータは一般にデジタル機器の出力装置として
の用途が多いが、高速応答性を要求されたり、また高信
頼性が要求されるために、その装置は複雑、高価、大型
であった。ところが近年マイクロコンピュータの急速な
背反に併って、民生品レベルでのデジタル機器の応用範
囲が拡大しその出力装置としてのステップモータの超小
型化、低価格化が必要となってきた。 本発明はこの様な背景に基づいて、量産“性に富んだ超
小型の再回転ステップモータの駆動回路を捷供する事を
目的としたものである。 以下本発明を図面に従って詳細に説明する。 第１図は本発明によるステップモータの模式図である。 ロータ４は円筒形磁石であり径方向に２極に＠磁されて
いる。ステータは主磁極１，２と副磁極３からなり、副
磁極３のロータ対向角αは主磁極１および２のロータ対
向角より小さい。 コイルは５と６の２つあり、コイル５は主磁極２と副磁
極３に、コイル６は主磁極１と副磁極３にそれぞれ磁気
的に接続されている。２つのコイル５．６の巻線両端７
．８，９．ｔｏは全て駆動回路に接続される。 第２図は非駆動時におけるロータ４の回転角θとポテン
シャルエネルギーを示すグラフである。 仮に副磁極３が無＜、主磁極１，２がそれぞれ１８０゜
の［］−夕対曲角を有していた場合には破線１１で示し
た様なほぼ正弦波形状を有したポテンシャルエネルギー
曲線となる。副磁極３がある場合にはロータ回転角９０
°と２７０°にあるポテンシャルエネルギーのピーク値
を下げる様に働く。しかし副磁極３のロータに対する磁
力の強さを適当に設計する事により実線１２の様な正弦
波形状を大きく乱さないポテンシャルエネルギー曲線を
得る事が可能である。ロータ４の安定位置は、この様な
ボテンンヤルエネルギー曲線の場合、約９０度と約２７
０度である。 次に第３図、第４図（ａｌ、 （ｂｌ、 （Ｃ１、第５
図（ａｌ、 （ｂｌ。 （ｃｌ、 ｆｄ）により、本発明による再回転ステップ
モータの駆動回路とその動作を説明する。 第３図は駆動回路の一実施例である。インバータ１４．
１５．１６．１７は電子回路１３により発生される駆動
パルス波形を電力に変換しコイル５，６に印加する。第
４図１ｂｌはコイル５．６の端子８，７゜１０．９に印
加される電圧波形の一例であり、（ｉｌｌはその場合の
端子７，９を基準にした端子８．１０の電圧波形である
。以降山）の形式で駆動パルス波形を図示する。第４図
１ｂｌは右回転の場合の、（Ｃ１は左回転の場合の駆動
パルス波形である。 次に第５図（ａ）、山）、 （Ｃ）、 （ｄ）により動
作を説明する。第５図（δ）は第４図（ｂｌのコイル５
の駆動パルスだけが立ち上がっている前置パルス区間２
４の時点での状態である。この時点では主磁極１と副磁
極３がＳ極、主磁極２がＮ極となるのでロータ４は右回
転方向く時計回り方向）に回転をはじめる。 第５開山）はコイル５．６とも駆動パルスが印加されて
いる本駆動パルス区間２５の時点である。この時点では
主磁極１にＳ極、主磁極２にＮ極が現われ、副磁極３に
は強い磁極は現われないのでロータ４は更に回転を続は
図のような２極ロータの場合１ステツプ（１８０’ ）
の回転を終了する。 この状態から更に１ステップ右回転させるには第４図（
ｂｌの様に駆動パルスの極性を反転して印加すれば良い
。 第５図（Ｃ１，（ｄｉは左回転（反時計方向）駆動の例
である。駆動パルス波形は第４図（Ｃ１である。この場
合には前置パルス区間２６によってコイル６が先に励磁
されロータ４は反時計方向に回転させる。 この様に前置パルス区間による電圧をいずれか一方のコ
イルに印加する事により回転方向を決定する事ができる
。 第６図は駆動回路の他の実施例である。 特にＩＣ内に駆動用インバータ２９．３０．３１を構成
する場合、ＩＣ内に占める駆動用インバータの面積を小
さくできるのでこの様な接続が有利となる。 この例ではコイル５の端子８はインバータ２９にコイル
６の端子９はインパーク３１に、そしてコイル５の端子
７とコイル６の端子１０とは共にインバータ３０に接続
していて共通端子となっている。 電子回路２８の中に適当な論理回路を設ける事によって
、コイル５，６に第４図１ｂｌ、 （Ｃ１に示した様な
右回転駆動パルス波形ならびに左回転パルス波形を得る
事ができる。第７図（ａ）、 １１に駆動用インバータ
２９．３０．３１の出力８，７，１０．９の電圧波形と
、コイル５，６に印加される駆動パルス波形の−例を示
す。 次に駆動回路の更に他の例を示す。 第８図において駆動回路は電子回路４０．駆動用インバ
ータ４１．４２．４５で構成されていて、その中のイン
バータ４５だけはＰ−チャネルゲート４３とＮ−チャネ
ルゲート４４のゲート入力が分離されている。従って、
ゲート４３とゲート４４の両方ともＯＦＦとする事によ
り出力を高インピーダンス状態とする事ができる。第９
図はこの駆動回路の動作を示す模式図である。この例で
は３つの駆動用インバータ４１．４５．４２の出力を、
Ｈ，Ｌならびに高インピーダンス状Ｂｘで表わしている
。 第９図＋ａｌでは３つの端子金てｎ Ｌ １１で電流は
流れない非駆動時である０次に右回転駆動を行う場合を
考えると、前置パルス区間として第９図（ｂｌのように
端子８をＩＴ ＨＩｆ、端子７．１０． ９をｆｌ Ｌ
ＩＩにすると電流はコイル５のみに流れる０次に続い
て第９図（Ｃ１に示すように端子８，９とこのままの状
態で端子７，１０を高インピーダンス状Ｂ ” Ｘ ”
にすることにより電源はコイル５，６を流れ本駆動パル
ス区間となる。これによりロータが１８０゜右回転した
後、第９図（ｄｌ、 ｔｅｌを印加すれば更にロータは
右回転を行い、連続的な右回転が可能になる。第９図（
ｆｌ、 （ｇｌ、 ｔｈｌ、 ０１は左回転駆動時の駆
動方法を示したものである。上記の実施例が前述の実施
例と異なる点は、第１の実施例が本駆動パルス区間では
両方のコイルに並列に電圧を印加したのに対して、第２
の実施例では両方のコイルに直列に電圧を印加している
点である。 次に第１０図に本発明による再回転ステップモータの具
体的実施例を示す。 コイル部は高ｉ３磁率材により一体に形成された磁心５
０の２ケ所に巻線部５１．５２が設けられた構造である
。２つの巻線部５１．５２の間に導電パターン５４を有
するリード基板５３が配置されていて、これに巻線の端
末が接続されている。 ステータ部５５は一対の主磁極６０．６１と副磁極６２
が可飽和狭部５６．５７．５８によって接続された一体
構造となっている。可飽和狭部はモータ駆動時には磁気
飽和してステータ部は磁気的に分離した３つの磁極とし
て機能する。 ロータ部は径方向に２極に着磁された永久磁石５８と回
転力を取り出すためのカナ部５９により構成され上下に
設けられたホゾ部６３．６４を軸支される。 ステータ部とコイル部は３ケ所のネジ穴６０．６１゜６
２でネジ締めされる事により磁気的に結合され、さらに
ネジ穴６１では駆動回路からの端末を有するリード基板
とコイルリート基板５３が対向してネジ締めされ電気的
に接続される。 この様な再回転ステップモータの製造技術は、電子時計
用ステップモータによって確立されていて、磁石材にサ
マリウムコバルトを用い、また磁心、ステータにパーマ
ロイ材を用いて、ロータ径ｌ〜２龍、モータの平面形状
１ｃａＸ５ｍ、厚さ２１程度の大きさで容易に大量生産
可能である。 以上の様に本発明によれば小型携帯機器に適した超小型
再回転ステップモータが容易に実現でき工業的効果は多
大である。
駆動回路に関する。 ステップモータは一般にデジタル機器の出力装置として
の用途が多いが、高速応答性を要求されたり、また高信
頼性が要求されるために、その装置は複雑、高価、大型
であった。ところが近年マイクロコンピュータの急速な
背反に併って、民生品レベルでのデジタル機器の応用範
囲が拡大しその出力装置としてのステップモータの超小
型化、低価格化が必要となってきた。 本発明はこの様な背景に基づいて、量産“性に富んだ超
小型の再回転ステップモータの駆動回路を捷供する事を
目的としたものである。 以下本発明を図面に従って詳細に説明する。 第１図は本発明によるステップモータの模式図である。 ロータ４は円筒形磁石であり径方向に２極に＠磁されて
いる。ステータは主磁極１，２と副磁極３からなり、副
磁極３のロータ対向角αは主磁極１および２のロータ対
向角より小さい。 コイルは５と６の２つあり、コイル５は主磁極２と副磁
極３に、コイル６は主磁極１と副磁極３にそれぞれ磁気
的に接続されている。２つのコイル５．６の巻線両端７
．８，９．ｔｏは全て駆動回路に接続される。 第２図は非駆動時におけるロータ４の回転角θとポテン
シャルエネルギーを示すグラフである。 仮に副磁極３が無＜、主磁極１，２がそれぞれ１８０゜
の［］−夕対曲角を有していた場合には破線１１で示し
た様なほぼ正弦波形状を有したポテンシャルエネルギー
曲線となる。副磁極３がある場合にはロータ回転角９０
°と２７０°にあるポテンシャルエネルギーのピーク値
を下げる様に働く。しかし副磁極３のロータに対する磁
力の強さを適当に設計する事により実線１２の様な正弦
波形状を大きく乱さないポテンシャルエネルギー曲線を
得る事が可能である。ロータ４の安定位置は、この様な
ボテンンヤルエネルギー曲線の場合、約９０度と約２７
０度である。 次に第３図、第４図（ａｌ、 （ｂｌ、 （Ｃ１、第５
図（ａｌ、 （ｂｌ。 （ｃｌ、 ｆｄ）により、本発明による再回転ステップ
モータの駆動回路とその動作を説明する。 第３図は駆動回路の一実施例である。インバータ１４．
１５．１６．１７は電子回路１３により発生される駆動
パルス波形を電力に変換しコイル５，６に印加する。第
４図１ｂｌはコイル５．６の端子８，７゜１０．９に印
加される電圧波形の一例であり、（ｉｌｌはその場合の
端子７，９を基準にした端子８．１０の電圧波形である
。以降山）の形式で駆動パルス波形を図示する。第４図
１ｂｌは右回転の場合の、（Ｃ１は左回転の場合の駆動
パルス波形である。 次に第５図（ａ）、山）、 （Ｃ）、 （ｄ）により動
作を説明する。第５図（δ）は第４図（ｂｌのコイル５
の駆動パルスだけが立ち上がっている前置パルス区間２
４の時点での状態である。この時点では主磁極１と副磁
極３がＳ極、主磁極２がＮ極となるのでロータ４は右回
転方向く時計回り方向）に回転をはじめる。 第５開山）はコイル５．６とも駆動パルスが印加されて
いる本駆動パルス区間２５の時点である。この時点では
主磁極１にＳ極、主磁極２にＮ極が現われ、副磁極３に
は強い磁極は現われないのでロータ４は更に回転を続は
図のような２極ロータの場合１ステツプ（１８０’ ）
の回転を終了する。 この状態から更に１ステップ右回転させるには第４図（
ｂｌの様に駆動パルスの極性を反転して印加すれば良い
。 第５図（Ｃ１，（ｄｉは左回転（反時計方向）駆動の例
である。駆動パルス波形は第４図（Ｃ１である。この場
合には前置パルス区間２６によってコイル６が先に励磁
されロータ４は反時計方向に回転させる。 この様に前置パルス区間による電圧をいずれか一方のコ
イルに印加する事により回転方向を決定する事ができる
。 第６図は駆動回路の他の実施例である。 特にＩＣ内に駆動用インバータ２９．３０．３１を構成
する場合、ＩＣ内に占める駆動用インバータの面積を小
さくできるのでこの様な接続が有利となる。 この例ではコイル５の端子８はインバータ２９にコイル
６の端子９はインパーク３１に、そしてコイル５の端子
７とコイル６の端子１０とは共にインバータ３０に接続
していて共通端子となっている。 電子回路２８の中に適当な論理回路を設ける事によって
、コイル５，６に第４図１ｂｌ、 （Ｃ１に示した様な
右回転駆動パルス波形ならびに左回転パルス波形を得る
事ができる。第７図（ａ）、 １１に駆動用インバータ
２９．３０．３１の出力８，７，１０．９の電圧波形と
、コイル５，６に印加される駆動パルス波形の−例を示
す。 次に駆動回路の更に他の例を示す。 第８図において駆動回路は電子回路４０．駆動用インバ
ータ４１．４２．４５で構成されていて、その中のイン
バータ４５だけはＰ−チャネルゲート４３とＮ−チャネ
ルゲート４４のゲート入力が分離されている。従って、
ゲート４３とゲート４４の両方ともＯＦＦとする事によ
り出力を高インピーダンス状態とする事ができる。第９
図はこの駆動回路の動作を示す模式図である。この例で
は３つの駆動用インバータ４１．４５．４２の出力を、
Ｈ，Ｌならびに高インピーダンス状Ｂｘで表わしている
。 第９図＋ａｌでは３つの端子金てｎ Ｌ １１で電流は
流れない非駆動時である０次に右回転駆動を行う場合を
考えると、前置パルス区間として第９図（ｂｌのように
端子８をＩＴ ＨＩｆ、端子７．１０． ９をｆｌ Ｌ
ＩＩにすると電流はコイル５のみに流れる０次に続い
て第９図（Ｃ１に示すように端子８，９とこのままの状
態で端子７，１０を高インピーダンス状Ｂ ” Ｘ ”
にすることにより電源はコイル５，６を流れ本駆動パル
ス区間となる。これによりロータが１８０゜右回転した
後、第９図（ｄｌ、 ｔｅｌを印加すれば更にロータは
右回転を行い、連続的な右回転が可能になる。第９図（
ｆｌ、 （ｇｌ、 ｔｈｌ、 ０１は左回転駆動時の駆
動方法を示したものである。上記の実施例が前述の実施
例と異なる点は、第１の実施例が本駆動パルス区間では
両方のコイルに並列に電圧を印加したのに対して、第２
の実施例では両方のコイルに直列に電圧を印加している
点である。 次に第１０図に本発明による再回転ステップモータの具
体的実施例を示す。 コイル部は高ｉ３磁率材により一体に形成された磁心５
０の２ケ所に巻線部５１．５２が設けられた構造である
。２つの巻線部５１．５２の間に導電パターン５４を有
するリード基板５３が配置されていて、これに巻線の端
末が接続されている。 ステータ部５５は一対の主磁極６０．６１と副磁極６２
が可飽和狭部５６．５７．５８によって接続された一体
構造となっている。可飽和狭部はモータ駆動時には磁気
飽和してステータ部は磁気的に分離した３つの磁極とし
て機能する。 ロータ部は径方向に２極に着磁された永久磁石５８と回
転力を取り出すためのカナ部５９により構成され上下に
設けられたホゾ部６３．６４を軸支される。 ステータ部とコイル部は３ケ所のネジ穴６０．６１゜６
２でネジ締めされる事により磁気的に結合され、さらに
ネジ穴６１では駆動回路からの端末を有するリード基板
とコイルリート基板５３が対向してネジ締めされ電気的
に接続される。 この様な再回転ステップモータの製造技術は、電子時計
用ステップモータによって確立されていて、磁石材にサ
マリウムコバルトを用い、また磁心、ステータにパーマ
ロイ材を用いて、ロータ径ｌ〜２龍、モータの平面形状
１ｃａＸ５ｍ、厚さ２１程度の大きさで容易に大量生産
可能である。 以上の様に本発明によれば小型携帯機器に適した超小型
再回転ステップモータが容易に実現でき工業的効果は多
大である。
第１図は本発明による再回転ステップモータの模式図、
第２図はロータ回転角とポテンシャルエネルギーの関係
を示すグラフ、第３図は駆動回路の一例、第４図ｆａｔ
、 （ｂｌ、 （ｃｌはコイルの端子電圧波形と駆動電
圧波形の一例、第５図Ｔａｌ、 ［ｂｌ、 （ｃｌ、
（ｄｌは再回転ステップモータの動作説明図、第６図、
第７図（８１，ｆｂｌは他の駆動回路の例とコイルの端
子電圧波形と駆動電圧波形の一例、第８図、第９図ｔａ
＋から（Ｊ）は更に他の駆動回路の一例と駆動方法の説
明図、第１０図は再回転ステップモータの具体的実施例
である。 １．２・・主磁極 ３・・・・副磁極 ４・・・・ロータ ５．６・・コイル １３．２８．４０・・・電子回路 １４．１５．１６．１？、２９，３０，３１，４１，４
２．４５・・・駆動用インバータ ２４、２６・・前置パルス区間 ２５、２７・・・本駆動パルス区間 ５０・・・・磁心 ５１、５２・・巻線部 ６０、６１・・主磁極 ６２・・・・副磁極 ５６．５７．５８・・・可飽和挟部 ５８・・・・ロータ 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 第 １ 図 第２＠ 第４ 図 フーーーーーー→−−ゴーーヒーー 第５図 Ｎ６図 第７図 （（＋） 第 ８ 図 第９図 第１０＠ 手続補正書（放） 平成 元年ψ月７ 日 １、事件の表示 昭和６３年 特許層 第２９０５５０号２、発明の名称 両回軸ステップモータ ３、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都江東区亀戸６丁目３１番１号 （２３２） セイコー電子工業株式会社代表取締役
原 禮之助 ４、代理人 ５、補正命令の日付 平成 １年 ３月２８日 ６、補正の対象
第２図はロータ回転角とポテンシャルエネルギーの関係
を示すグラフ、第３図は駆動回路の一例、第４図ｆａｔ
、 （ｂｌ、 （ｃｌはコイルの端子電圧波形と駆動電
圧波形の一例、第５図Ｔａｌ、 ［ｂｌ、 （ｃｌ、
（ｄｌは再回転ステップモータの動作説明図、第６図、
第７図（８１，ｆｂｌは他の駆動回路の例とコイルの端
子電圧波形と駆動電圧波形の一例、第８図、第９図ｔａ
＋から（Ｊ）は更に他の駆動回路の一例と駆動方法の説
明図、第１０図は再回転ステップモータの具体的実施例
である。 １．２・・主磁極 ３・・・・副磁極 ４・・・・ロータ ５．６・・コイル １３．２８．４０・・・電子回路 １４．１５．１６．１？、２９，３０，３１，４１，４
２．４５・・・駆動用インバータ ２４、２６・・前置パルス区間 ２５、２７・・・本駆動パルス区間 ５０・・・・磁心 ５１、５２・・巻線部 ６０、６１・・主磁極 ６２・・・・副磁極 ５６．５７．５８・・・可飽和挟部 ５８・・・・ロータ 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 第 １ 図 第２＠ 第４ 図 フーーーーーー→−−ゴーーヒーー 第５図 Ｎ６図 第７図 （（＋） 第 ８ 図 第９図 第１０＠ 手続補正書（放） 平成 元年ψ月７ 日 １、事件の表示 昭和６３年 特許層 第２９０５５０号２、発明の名称 両回軸ステップモータ ３、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都江東区亀戸６丁目３１番１号 （２３２） セイコー電子工業株式会社代表取締役
原 禮之助 ４、代理人 ５、補正命令の日付 平成 １年 ３月２８日 ６、補正の対象
７、補正の内容
Claims (2)
- （１）径方向に２極以上に磁化されたロータ、該ロータ
を介して対向して設けられる一対の主磁極、前記ロータ
に対する磁力の強さが該主磁極よりも小さく該主磁極に
対して略直角に設けられる副磁極、前記主磁極の１つと
該副磁極に磁気的に係合する第１のコイル、前記主磁極
の他の１つと前記副磁極に磁気的に係合する第２のコイ
ルから成るステップモータと、前記第１のコイルと第２
のコイルの一端を互いに接続し前記第１のコイルと第２
のコイルの接続点と前記第１および第２のコイルの他端
とを高電位もしくは低電位とする駆動回路を有すること
を特徴とする両回転ステップモータ。 - （２）径方向に２極以上に磁化されたロータ、該ロータ
を介して対向して設けられる一対の主磁極、前記ロータ
に対する磁力の強さが該主磁極よりも小さく該主磁極に
対して略直角に設けられる副磁極、前記主磁極の１つと
該副磁極に磁気的に係合する第１のコイル、前記主磁極
の他の１つと前記副磁極に磁気的に係合する第２のコイ
ルから成るステップモータと、前記第１のコイルと第２
のコイルの一端を互いに接続し前記第１のコイルと第２
のコイルの接続点を高電位か低電位もしくは高インピー
ダンス状態のいずれかにするとともに前記第１および第
２のコイルの他端を高電位もしくは低電位とする駆動回
路を有することを特徴とする両回転ステップモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29055088A JPH01259794A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 両回転ステップモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29055088A JPH01259794A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 両回転ステップモータ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4100481A Division JPS57156662A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Super-miniaturized two-way rotation stepping motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259794A true JPH01259794A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=17757482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29055088A Pending JPH01259794A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 両回転ステップモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01259794A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007028787A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Seiko Instruments Inc | ステッピングモータの駆動制御方法及び装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548815A (en) * | 1977-06-21 | 1979-01-23 | Seikosha Kk | Motor that rotates in both directions |
| JPS5615163A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-13 | Ebauches Sa | Electromagnetic motor rotating bidirectionally |
-
1988
- 1988-11-17 JP JP29055088A patent/JPH01259794A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548815A (en) * | 1977-06-21 | 1979-01-23 | Seikosha Kk | Motor that rotates in both directions |
| JPS5615163A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-13 | Ebauches Sa | Electromagnetic motor rotating bidirectionally |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007028787A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Seiko Instruments Inc | ステッピングモータの駆動制御方法及び装置 |
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