JPH0469042A - ハイブリッド形ステッピングモータ - Google Patents
ハイブリッド形ステッピングモータInfo
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- JPH0469042A JPH0469042A JP2257481A JP25748190A JPH0469042A JP H0469042 A JPH0469042 A JP H0469042A JP 2257481 A JP2257481 A JP 2257481A JP 25748190 A JP25748190 A JP 25748190A JP H0469042 A JPH0469042 A JP H0469042A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/18—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Linear Motors (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は３相および４相数に適用可能なハイブリッド形
ステッピングモータに関するものである。
ステッピングモータに関するものである。
［従来の技術１
従来のハイブリッド形ステッピングモータとしては、２
相形のものが主流を占めており、その構造は、第８図（
Ａ）、（Ｂ）に示すように構成されている。
相形のものが主流を占めており、その構造は、第８図（
Ａ）、（Ｂ）に示すように構成されている。
同図において、１は固定子ハウジング、２は固定子鉄心
で、これは磁極２ａ〜２ｈを構成してし）る。
で、これは磁極２ａ〜２ｈを構成してし）る。
２１は各磁極の内周に形成された極歯である。
３は固定子巻線で、前記各磁極に３ａ〜３ｈで示すよう
に巻かれている。
に巻かれている。
これら固定子鉄心２．固定子巻線３で固定子Ｓが構成さ
れる。
れる。
４４′はエンドブラケット、５．５“は軸受である。
６は回転子軸、７，８は夫々回転子磁極、 ７ａと８ａ
は夫々上記回転子磁極７．８の外周に形成された極歯、
９は永久磁石で、これら６〜９で回転子Ｒが構成される
。
は夫々上記回転子磁極７．８の外周に形成された極歯、
９は永久磁石で、これら６〜９で回転子Ｒが構成される
。
ところで、ステッピングモータの性能を示す指数中１重
要なものとしてステップ角θ５がある。
要なものとしてステップ角θ５がある。
通常ステップ角θ８は固定子巻線の相数Ｐと回転子磁極
に設けた極歯数Ｚにより決定されθ、 ＝１８０／Ｐ−
Ｚ （度）・・ ・・ （１）と表されている。
に設けた極歯数Ｚにより決定されθ、 ＝１８０／Ｐ−
Ｚ （度）・・ ・・ （１）と表されている。
ここで、Ｐは固定子磁極の相数、Ｚは１個の磁極に設け
られた極歯の数を示す。
られた極歯の数を示す。
［発明か解決しようとする課題］
（１）式で示されたステップ角θ８は、１相の巻線に順
次通電した場合の１相励磁または２相ずつ通電する２相
励磁の場合に得られる角度で、そのステッピングモータ
の固有のものである。
次通電した場合の１相励磁または２相ずつ通電する２相
励磁の場合に得られる角度で、そのステッピングモータ
の固有のものである。
ステップ角θ８を小さくすると１分解度の高いステッピ
ングモータが得られ、制御性能を高くすることができる
ので種々の実施例がある。
ングモータが得られ、制御性能を高くすることができる
ので種々の実施例がある。
（１）式は分母の相数Ｐと極歯数Ｚを多くするとθ９が
小さくなることを示している。
小さくなることを示している。
従来の２相形の永久磁石形ステッピングモータのステッ
プ角は θ、＝１８０／２Ｚ となり、微小角とする
にはＺを大、従ってロータ歯巾を小さくせねばならない
が、これには工作技術上の制約から限界があった。
プ角は θ、＝１８０／２Ｚ となり、微小角とする
にはＺを大、従ってロータ歯巾を小さくせねばならない
が、これには工作技術上の制約から限界があった。
一方、５相というように相数Ｐを増加することも考えら
れるが、この場合には駆動回路のスイッチ数が増加し２
回路が複雑かつ高価になるという問題があった。
れるが、この場合には駆動回路のスイッチ数が増加し２
回路が複雑かつ高価になるという問題があった。
本発明は従来のものの上述した課題を解決するようにし
たハイブリッド形ステッピングモータを提供することを
目的とする。
たハイブリッド形ステッピングモータを提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明のハイブリッド形ステッピングモータは次のａ〜
Ｃに示す条件を満足するように構成される。
Ｃに示す条件を満足するように構成される。
ａ、固定子の巻線の相数は３または４とする。
６５回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで構成さ
れる２個の歯車状突極は永久磁石を挟んで回転軸方向が
らみなとき、１個の突極ピッチの１７２ずれて配置され
る。
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで構成さ
れる２個の歯車状突極は永久磁石を挟んで回転軸方向が
らみなとき、１個の突極ピッチの１７２ずれて配置され
る。
ｃ、ｍ個の固定子磁極が等ピッチで３６０°間に放射状
に配設され、その回転子との対向部は各々同数でほぼ回
転子歯ピッチに等しい複数個の歯を持ち、各主極ごとに
巻線が巻かれたインナーロータ形ハイブリッド形ステッ
ピングモータにおいて９回転子の歯車状突極の数を２と
して０≧１の整数とするとき ■ｍ＝９で３相巻線固定子にてＺ＝９ｎ±３に設定する
もの ０ｍ−１２で３相巻線固定子にてＺ＝１２ｎ±４に設定
するもの ■ｍ＝８で４相巻線固定子にてＺ＝８ｎ±３に設定する
もの ０ｍ−１６で４相巻線固定子にてＺ＝１６ｎ±６に設定
するもの ■上記の■〜■の条件を回転子が固定子の外側で回転す
るアウターロータ形ハイブリッド形ステッピングモータ
に適用したちの Ｕ実施例コ 以下第１図に示す一実施例に基き本発明を具体的に説明
する。本発明の実施例としては、３相の場合について説
明する。
に配設され、その回転子との対向部は各々同数でほぼ回
転子歯ピッチに等しい複数個の歯を持ち、各主極ごとに
巻線が巻かれたインナーロータ形ハイブリッド形ステッ
ピングモータにおいて９回転子の歯車状突極の数を２と
して０≧１の整数とするとき ■ｍ＝９で３相巻線固定子にてＺ＝９ｎ±３に設定する
もの ０ｍ−１２で３相巻線固定子にてＺ＝１２ｎ±４に設定
するもの ■ｍ＝８で４相巻線固定子にてＺ＝８ｎ±３に設定する
もの ０ｍ−１６で４相巻線固定子にてＺ＝１６ｎ±６に設定
するもの ■上記の■〜■の条件を回転子が固定子の外側で回転す
るアウターロータ形ハイブリッド形ステッピングモータ
に適用したちの Ｕ実施例コ 以下第１図に示す一実施例に基き本発明を具体的に説明
する。本発明の実施例としては、３相の場合について説
明する。
第２図において第８図と均等な構成についてはこれと同
等な符号を付して示した。
等な符号を付して示した。
本発明のステッピングモータの回転子Ｒは従来例の２相
のステッピングモータの回転子Ｒと同様永久磁石９を中
間にして回転子磁極７，８で挟むように構成し、各磁極
の極歯も形成されるが、その図示は省略する。なお１片
側（１個）の極歯の歯数Ｚの設定については後述する。
のステッピングモータの回転子Ｒと同様永久磁石９を中
間にして回転子磁極７，８で挟むように構成し、各磁極
の極歯も形成されるが、その図示は省略する。なお１片
側（１個）の極歯の歯数Ｚの設定については後述する。
また１本発明のステッピングモータの固定子Ｓとしては
、固定子磁１１０ａに１相分の巻＠ １１ ａをまた。
、固定子磁１１０ａに１相分の巻＠ １１ ａをまた。
固定子磁極１０ｂに２相分の巻線１１ｂを、さらに、固
定子磁１１０ｃに３相分の巻線ｌｉｅを・というように
巻く。
定子磁１１０ｃに３相分の巻線ｌｉｅを・というように
巻く。
４相分は図示しないが、固定子磁極１０ｃの隣りに１０
ａ 、 １０ｂ 、 １０ｃ間と等ピッチで１０ｄなる
ものを配ｘし、また巻線ｌｉｄなるものが４相分に相当
する。
ａ 、 １０ｂ 、 １０ｃ間と等ピッチで１０ｄなる
ものを配ｘし、また巻線ｌｉｄなるものが４相分に相当
する。
これらの固定子磁極数をｍとしたとき１本発明では３相
巻線の場合ｍが９と１２．４相巻線の場合ｍが８と１６
について限定している。
巻線の場合ｍが９と１２．４相巻線の場合ｍが８と１６
について限定している。
−ｉにハイブリッド形ステッピングモータにおいて１ｍ
を多くすると固定子巻線に電流を流さないときのトルク
であるデーテントトルク、またはコギングトルクという
ものを小さくすることができる。
を多くすると固定子巻線に電流を流さないときのトルク
であるデーテントトルク、またはコギングトルクという
ものを小さくすることができる。
このトルクが小さいと一般にステップ角θＢのばらつき
が少なくなり高い位置決め精度が得られる。
が少なくなり高い位置決め精度が得られる。
一方１ｍが多いほど巻線時のコストが高くなり実用的に
は一般用途として性能面と経済性の面から８〜１６極で
ある。
は一般用途として性能面と経済性の面から８〜１６極で
ある。
ｍ＝９のとき、３相巻線であるから１相分の固定子磁極
数は３個となり １２０゛等配分にする。
数は３個となり １２０゛等配分にする。
ｍ−１２のときは１相分４個となり９０°等分配置にす
る。
る。
ｍ＝９のとき Ｚ＝ ９ｎ＋３− ・・（２）Ｚ＝９ｎ
−３・ （３） ｍ−１２のとき Ｚ＝１２０＋４ （４）Ｚ＝１２
ｎ−４−・（５） が３相の場合の本発明の固定子磁極数ｍと回転子歯数２
の関係式でありｎ≧１の整数である。
−３・ （３） ｍ−１２のとき Ｚ＝１２０＋４ （４）Ｚ＝１２
ｎ−４−・（５） が３相の場合の本発明の固定子磁極数ｍと回転子歯数２
の関係式でありｎ≧１の整数である。
ｎを変化させたときの上記（２）〜（５）式で得られる
２の実施例は第７図（Ａ）と第７図（Ｂ）に示す。
２の実施例は第７図（Ａ）と第７図（Ｂ）に示す。
たとえばり４）式にてｎ＝８でＺ ＝ １００となりス
テ・ンプ角θ、＝ Ｏ，Ｓｏとなる。
テ・ンプ角θ、＝ Ｏ，Ｓｏとなる。
これを従来の２相ハイブリツドステツピングモタと比較
してみる。
してみる。
２相モータでＺ＝１００の場合。
（１）式よりθＢ＝ １８０／２Ｘ１００＝ ０．９°
となる。
となる。
即ち、同一回転子のサイズで３相モータの方が３３％も
微小角化できる。
微小角化できる。
逆に２相で０，６°ステツプ角にしようとするとＺ＝１
５０ となってしまう。
５０ となってしまう。
Ｚ＝１００ の３相モータで０，６゛ステツプ角を回
転子外径が２２ ｍ＃＋で設計する場合歯ピッチは２２
π／ １００＝０．６９ ｍ／ｍで歯巾はピッチの約５
０％として０．３５ ｍ／ｓとなり市販されている硅素
鋼販は０．３５…／ｌ１１のものがあり歯巾が鉄板厚と
同じなのでプレス抜きが可能となる。
転子外径が２２ ｍ＃＋で設計する場合歯ピッチは２２
π／ １００＝０．６９ ｍ／ｍで歯巾はピッチの約５
０％として０．３５ ｍ／ｓとなり市販されている硅素
鋼販は０．３５…／ｌ１１のものがあり歯巾が鉄板厚と
同じなのでプレス抜きが可能となる。
インナーロータ式の場合、回転子径が２２ｍ／―ならモ
ータ外径で４０ｍ／ｍ程度となり、このサイズで０．６
°ステツプ角が実現できるのである。
ータ外径で４０ｍ／ｍ程度となり、このサイズで０．６
°ステツプ角が実現できるのである。
ステッピングモータのステップ角というものは（１）式
にてＺを任意にとればどんなステップ角でも得られるも
のではない。
にてＺを任意にとればどんなステップ角でも得られるも
のではない。
さらに、固定子主磁極数ｍの配置が等ピッチにする場合
はさらに取り得るＺは限られてくるのであり、第７図（
Ａ）〜第７図（Ｂ）に示したように本発明によればｍを
等ピッチ配置にして実用的なステップ角が得られること
が判る。
はさらに取り得るＺは限られてくるのであり、第７図（
Ａ）〜第７図（Ｂ）に示したように本発明によればｍを
等ピッチ配置にして実用的なステップ角が得られること
が判る。
ステップ角はたとえば第７図（Ｂ）で
Ｚ＝１２ｎ＋４で
ｎ＝６の場合、（１）式にＰ＝ ３．Ｚ＝７６を代入し
てθ、＝０．７８９４と得られ、値が割り切れないがス
テップモータとしては３６０°を２Ｐ２等分即ち。
てθ、＝０．７８９４と得られ、値が割り切れないがス
テップモータとしては３６０°を２Ｐ２等分即ち。
４５６等分動作しているのでそのステップ角精度等問題
はない。
はない。
しかしユーザーとしてはθ８が割り切れな値たとえばＺ
＝１２ｎ＋４でｎ＝８でθ、＝０．６°などの方が使い
易い。
＝１２ｎ＋４でｎ＝８でθ、＝０．６°などの方が使い
易い。
この見方をするとｍが９の場合の第７図（Ａ）では４．
０°、 ２．５” 、 ２．０°、１．０°、０゜８・
、０．５・０．４°、 ０．２５°と使い易いステップ
角が多くその点優れているといえる。
０°、 ２．５” 、 ２．０°、１．０°、０゜８・
、０．５・０．４°、 ０．２５°と使い易いステップ
角が多くその点優れているといえる。
第７図（Ａ）でＺ＝９ｎ−３でｎ＝２７でＺ ＝ ２４
０でθ、＝０．２５°となりロータ歯数が２５０となる
とインナーロータ式ではロータピッチが０．６９とした
場合、ロータ径は約５５−／―となり、モータ外径は１
００曽／鎖程度となる。
０でθ、＝０．２５°となりロータ歯数が２５０となる
とインナーロータ式ではロータピッチが０．６９とした
場合、ロータ径は約５５−／―となり、モータ外径は１
００曽／鎖程度となる。
本発明は回転子が固定子の外側で回転するいわゆるアウ
ターロータ式にもそのまま適用できる。
ターロータ式にもそのまま適用できる。
このとき回転子はインナーロータ式がギヤ状突極を有す
る回転板であったのに対し、２枚のインターナルギヤ状
回転子をリング状の永久磁石を挟んで１／２ピッチずら
せて配置し、固定子の中心に回転軸支持のボールベアリ
ング等を配置すればよい 固定子はｍ個の磁極が放射状に外側へ伸び回転子のイン
ターナルギヤ部とエアギャップを保って対向させればよ
い。
る回転板であったのに対し、２枚のインターナルギヤ状
回転子をリング状の永久磁石を挟んで１／２ピッチずら
せて配置し、固定子の中心に回転軸支持のボールベアリ
ング等を配置すればよい 固定子はｍ個の磁極が放射状に外側へ伸び回転子のイン
ターナルギヤ部とエアギャップを保って対向させればよ
い。
このアウターロータ式を採用するとこの０，２５゜ステ
ップ角モータがモータ外径で歯ピッチが同じ０．６９ｍ
／ｍとして６０ｍ／ｍ程度で可能となる。
ップ角モータがモータ外径で歯ピッチが同じ０．６９ｍ
／ｍとして６０ｍ／ｍ程度で可能となる。
アウターロータ式はステッピングモータとしては回転子
のイナーシャが大きくなるため、スタト、ストップの多
い用途には適さないが一定回転駆動で回転ムラを小さく
するような用途たとえばレーザービームプリンターのド
ラムをダイレクトにステッピングモータで駆動するなど
には逆にアウターロータ式の方がイナーシャが大きい分
１回転むらが小さく、駆動トルクも比較的大きく取れる
ので有利であり現在のところこの辺の用途のモタとして
はアウターロータ式のブラシレスＤＣモータが使用され
ている。
のイナーシャが大きくなるため、スタト、ストップの多
い用途には適さないが一定回転駆動で回転ムラを小さく
するような用途たとえばレーザービームプリンターのド
ラムをダイレクトにステッピングモータで駆動するなど
には逆にアウターロータ式の方がイナーシャが大きい分
１回転むらが小さく、駆動トルクも比較的大きく取れる
ので有利であり現在のところこの辺の用途のモタとして
はアウターロータ式のブラシレスＤＣモータが使用され
ている。
アウターロータとしては永久磁石をそのまま磁化してい
るため、また固定子には歯を持たないため１回転数が低
く取れず通常メカニカルな減速体を併用している。
るため、また固定子には歯を持たないため１回転数が低
く取れず通常メカニカルな減速体を併用している。
この減速体の経時変化が回転ムラに表われてくることが
あり、ダイレクトに減速体なしで駆動できるモータが望
まれている。
あり、ダイレクトに減速体なしで駆動できるモータが望
まれている。
これにはアウターロータ式のステッピングモータが最適
と考える。
と考える。
次に４相式の場合
ｍ＝８で Ｚ＝ ８ｎ＋３・ ・（６）Ｚ＝８ｎ
−３・・・（７） ｍ ＝ １６で Ｚ ＝１６ｎ ＋６− ・−（８
）Ｚ＝１６ｎ−６−−・（９） が固定子磁極数ｍと２の本発明による関係式である。
−３・・・（７） ｍ ＝ １６で Ｚ ＝１６ｎ ＋６− ・−（８
）Ｚ＝１６ｎ−６−−・（９） が固定子磁極数ｍと２の本発明による関係式である。
ｎを変化させたときの上記（６）〜（９）式で得られる
Ｚの実施例を第７図（Ｃ）、第７図（Ｄ）に示す。
Ｚの実施例を第７図（Ｃ）、第７図（Ｄ）に示す。
４相の場合はさらに３相よりも微小角を得るためには有
利であり （１）式から判るように２相モタに対し同一
歯数でステップ角が１７２にできる。
利であり （１）式から判るように２相モタに対し同一
歯数でステップ角が１７２にできる。
一方、４相の駆動回路の出力段部は２相の出力段部を２
個使用すればよく５相はど複雑ではない。
個使用すればよく５相はど複雑ではない。
［作用］
上述の関係を満足するＺを有する永久磁石型回転子と３
相の場合は、９極と１２極の均等固定子鉄心にて、また
４相の場合は８極と１６極とで決定された微小なステッ
プ角θ５で回転するものである。
相の場合は、９極と１２極の均等固定子鉄心にて、また
４相の場合は８極と１６極とで決定された微小なステッ
プ角θ５で回転するものである。
第２図は（３）式にてｎ＝３の場合（第７図（Ａ）にも
示しである）の固定子磁極とその巻線と回転子歯の関係
を示した図である。
示しである）の固定子磁極とその巻線と回転子歯の関係
を示した図である。
Ｚ＝２４であり ９極固定子であり、９極の各々先端の
磁歯の数は等数であれば特に限定しない。
磁歯の数は等数であれば特に限定しない。
巻線はＩ相と■相を図示しであるが■相は省略しである
。に−ＰＺ／ｍと置くとき、３相の本発明は整数になり
、このＫが整数のときは各相内の固定子磁極極性は同極
となるように磁化し、そして次に励磁される相内の固定
子磁極極性は前の相と逆極性となるよう磁化する。
。に−ＰＺ／ｍと置くとき、３相の本発明は整数になり
、このＫが整数のときは各相内の固定子磁極極性は同極
となるように磁化し、そして次に励磁される相内の固定
子磁極極性は前の相と逆極性となるよう磁化する。
（第２図の場合、に＝３ｘ２４／９＝８である。）その
手段は電流方向を逆にしても良いし、コイル巻き方向を
逆にしても良い。
手段は電流方向を逆にしても良いし、コイル巻き方向を
逆にしても良い。
回転子歯は永久磁石を挟んで回転軸方向よりみて １／
２ピッチずれており、永久磁石の裏側の歯はハツチング
をつけて示した箇所である。
２ピッチずれており、永久磁石の裏側の歯はハツチング
をつけて示した箇所である。
第２図の１相、■相、■相の固定子磁極と回転子両磁極
の関係によるＩ相励磁駆動による回転子の回転原理を示
したのが第３図（Ａ）〜（Ｇ）である。
の関係によるＩ相励磁駆動による回転子の回転原理を示
したのが第３図（Ａ）〜（Ｇ）である。
回転子歯は永久磁石を挟んでＮ、Ｓ極が１７２ピッチず
れて配置しであるため、第３図のように示した。
れて配置しであるため、第３図のように示した。
第３図（Ａ）の状態が第２図の固定子１回転子の位置関
係に相当する。
係に相当する。
第４図は第２図の巻線■相、■相、■相のＩ相励磁駆動
の電流の流し方および方向を示した表である。
の電流の流し方および方向を示した表である。
第２図にてＩＡから１．へ流れる方向、■いから■８へ
流れる方向、■いから■、へ流れる方向が＋。
流れる方向、■いから■、へ流れる方向が＋。
その逆方向が−で示しである。
第４図の電流が１，２．・ ６．７と流れると第３図（
Ａ）〜第３図（Ｇ）で回転子は同図（Ａ）（Ｂ） ・
（Ｆ）、（Ｇ）への順に回転子歯数Ｚのピッチの１７
６ずつステップ移動することが理解できる。
Ａ）〜第３図（Ｇ）で回転子は同図（Ａ）（Ｂ） ・
（Ｆ）、（Ｇ）への順に回転子歯数Ｚのピッチの１７
６ずつステップ移動することが理解できる。
第５図は２相励磁駆動時の励磁電流シーケンスを示した
ものである。
ものである。
次に（２）弐〜（５）式が３相ハイブリツド形ステツピ
ングモータとして成立する理由を説明する。
ングモータとして成立する理由を説明する。
３相であるから（１）式でＰ＝３とおきθ、＝６０／Ｚ
・、 −（１０） 一方、第２図あるいは第３図より θ８＝±（３６０／９−３６０（ｎ手１／２）／Ｚ）・
・・（１１）が成立する。
・、 −（１０） 一方、第２図あるいは第３図より θ８＝±（３６０／９−３６０（ｎ手１／２）／Ｚ）・
・・（１１）が成立する。
（１０）、 （１１）式より（２）式、（３）式が導か
れるのである。
れるのである。
同様にｍ＝１２の場合には
ｅ、＝＋ （３６０／１２−３６０くＴｔ’＝１／２
）／Ｚ） 、 ・ （１２）が成立する。
）／Ｚ） 、 ・ （１２）が成立する。
（１０）、 （１２）式より（４）、 （５）式が導か
れるのである。
れるのである。
同様に４相の場合は（１）式でＰ＝４とおきθ、＝４５
／Ｚ・・・（１３） ｍ＝８のとき θ８−± （３６０／８−３６０（ｎ乎１／２）／Ｚｌ
・−・（１４）ｍ−１６のとき θ８＝±（３６０／１６−３６０（ｍ＝１７２）／Ｚ）
・・（１５）（１３）、 （１４）式より（６）、 ＜
７）式がまた（１３）、 （１５）式より（８）、 （
９）式が導かれるのである。
／Ｚ・・・（１３） ｍ＝８のとき θ８−± （３６０／８−３６０（ｎ乎１／２）／Ｚｌ
・−・（１４）ｍ−１６のとき θ８＝±（３６０／１６−３６０（ｍ＝１７２）／Ｚ）
・・（１５）（１３）、 （１４）式より（６）、 ＜
７）式がまた（１３）、 （１５）式より（８）、 （
９）式が導かれるのである。
従来技術として４相でｍ＝８の場合が米国特許第４，３
８５，２４７号公報にて１また４相でｍ＝１６の場合が
米国特許第４，６７５，５６４号公報で示されているが
両方とも固定子磁極は均−等ピッチのものではないし、
Ｚも異なるものである。
８５，２４７号公報にて１また４相でｍ＝１６の場合が
米国特許第４，６７５，５６４号公報で示されているが
両方とも固定子磁極は均−等ピッチのものではないし、
Ｚも異なるものである。
固定子磁極が均一であることがステッピングモタのステ
ップ角精度を良くするために重要であることを述べる。
ップ角精度を良くするために重要であることを述べる。
固定子は硅素鋼板のラミネーションで作られるが鋼板の
フープ材等には磁気方向性が、また厚みの方向性やばら
つきがある。
フープ材等には磁気方向性が、また厚みの方向性やばら
つきがある。
このため、ステップ角精度を良くするなめには現在では
固定子は１枚ごとに９０”ずつ回転させてラミネーショ
ンしているのである。
固定子は１枚ごとに９０”ずつ回転させてラミネーショ
ンしているのである。
非対称（不均一ピッチ）のステータコアではこれができ
なくなる。
なくなる。
これに対し本発明は対称ステータコアのためステップ角
も良いものが提供できる。
も良いものが提供できる。
第６図に（９）式でｎ＝４でＺ＝５８（第７図（Ｄ）参
照）となるがこのステータＳ６とロータＲ，の歯の関係
を図示した。
照）となるがこのステータＳ６とロータＲ，の歯の関係
を図示した。
なお、４相 、８極の場合を第７図（Ｃ）に示した。
前述したＫ ＝ ＰＺ／ｍで、 Ｋ −（４×５８）／
１６＝ １４．５となり端数に０．５ができる。
１６＝ １４．５となり端数に０．５ができる。
本発明の４相は総て端数が０．５となりこの場合は各相
内の固定子磁極極性はＮ極とＳ極が交互に配置される。
内の固定子磁極極性はＮ極とＳ極が交互に配置される。
しかし１次に励磁される相の固定子磁極で前の相の固定
子磁極の隣に位置するものは、前の固定子磁極極性の逆
とすることが特徴である。
子磁極の隣に位置するものは、前の固定子磁極極性の逆
とすることが特徴である。
即ち、第１図で１０ａがＮなら１０ｂはＳに、そして次
に励磁される１０ｃはＮというようになる。
に励磁される１０ｃはＮというようになる。
したがって、第３図、第４図の３相の場合と同様な駆動
となるから１図示は省略する。
となるから１図示は省略する。
「発明の効果］
本発明のハイブリッド形ステッピングモータは。
軸方向に２極の着磁した永久磁石の両端に１円板状の磁
極を当接し１円板状磁極の外周に多数の極歯を設けた回
転子を有するハイブリッド形ステッピングモータとして
楕成し９回転子の極歯数Ｚとステップ角を特定の条件を
充足するように構成したから１次のような優れた効果を
有する。
極を当接し１円板状磁極の外周に多数の極歯を設けた回
転子を有するハイブリッド形ステッピングモータとして
楕成し９回転子の極歯数Ｚとステップ角を特定の条件を
充足するように構成したから１次のような優れた効果を
有する。
■回転子の極歯の数を多く設けなくと・も、２相のもの
に比べて微小となるステップ角が得られる。
に比べて微小となるステップ角が得られる。
■固定子が等ピッチの完全対称形状なので１回転ラミネ
ーションが可能なためステップ角精度が良く、実用的な
微小ステップ角モータが提供できる。
ーションが可能なためステップ角精度が良く、実用的な
微小ステップ角モータが提供できる。
■３相モータは永久磁石を使用しないＶＲ形が主流であ
るが１本発明品はハイブリッド形のため小電流で大トル
クが得られ、無励磁でもデーテントトルクを有する。
るが１本発明品はハイブリッド形のため小電流で大トル
クが得られ、無励磁でもデーテントトルクを有する。
■今までの説明は回転子が固定子の内部で回転するいわ
ゆるインナーロータ型で説明したが１本発明は回転子が
固定子の外側で回転するいわゆるアウターロータ型のハ
イブリッド形ステッピングモータにも成立する。
ゆるインナーロータ型で説明したが１本発明は回転子が
固定子の外側で回転するいわゆるアウターロータ型のハ
イブリッド形ステッピングモータにも成立する。
アウターロータタイプは回転のイナーシャが増大するが
一定回転の用途、たとえばレーザビームプリンターのド
ラム駆動などには回転ムラが小さくなり有利である。
一定回転の用途、たとえばレーザビームプリンターのド
ラム駆動などには回転ムラが小さくなり有利である。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断側面図第２図は本
発明によるステッピングモータの一例であり固定子数９
８ｉ１回転子歯数２４個、３相ステツピングモータの縦
断側面図、第３図（Ａ）〜第３図（Ｇ）は夫々本発明に
よるステッピングモタの１相励磁による回転原理を示す
図、第４図は第３図（Ａ）〜第３図（Ｇ）への供給電流
シケンス図、第５図は本発明によるステッピングモタへ
の２相励磁による電流シーケンス図である。 第６図は本発明によるステッピングモータの一例であり
、固定子数１６極回転子歯数５８，４相ステッピングモ
ータの縦断側面図（ステータ、ロータの歯配列のみ図示
）である。 第７図（Ａ）〜第７図（Ｄ）は表であり、その内、第７
図（Ａ）は本発明による３相９極固定子とその回転子歯
数との関係の実例１第７図（Ｂ）は本発明による３相１
２８ｉ固定子とその回転子歯数との関係の実例７第７図
（Ｃ）は本発明による４相８極固定子とその回転子歯数
との関係の実例。 第７図（Ｄ）は本発明による４相１６極固定子とその回
転子歯数との関係の実例を夫々示すものである。 第８図は従来例を示すもので、その内同図（Ａ）は縦断
正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＸ−Ｘ線における断
面図である。 固定子 回転子 ・回転子軸 回転子磁極 永久磁石 １０ａ〜１０ｃ：固定子磁極 １１ａ ： １相用巻線 １１ｂ ： ２相用巻線 １１ｃ・３相用巻線
発明によるステッピングモータの一例であり固定子数９
８ｉ１回転子歯数２４個、３相ステツピングモータの縦
断側面図、第３図（Ａ）〜第３図（Ｇ）は夫々本発明に
よるステッピングモタの１相励磁による回転原理を示す
図、第４図は第３図（Ａ）〜第３図（Ｇ）への供給電流
シケンス図、第５図は本発明によるステッピングモタへ
の２相励磁による電流シーケンス図である。 第６図は本発明によるステッピングモータの一例であり
、固定子数１６極回転子歯数５８，４相ステッピングモ
ータの縦断側面図（ステータ、ロータの歯配列のみ図示
）である。 第７図（Ａ）〜第７図（Ｄ）は表であり、その内、第７
図（Ａ）は本発明による３相９極固定子とその回転子歯
数との関係の実例１第７図（Ｂ）は本発明による３相１
２８ｉ固定子とその回転子歯数との関係の実例７第７図
（Ｃ）は本発明による４相８極固定子とその回転子歯数
との関係の実例。 第７図（Ｄ）は本発明による４相１６極固定子とその回
転子歯数との関係の実例を夫々示すものである。 第８図は従来例を示すもので、その内同図（Ａ）は縦断
正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＸ−Ｘ線における断
面図である。 固定子 回転子 ・回転子軸 回転子磁極 永久磁石 １０ａ〜１０ｃ：固定子磁極 １１ａ ： １相用巻線 １１ｂ ： ２相用巻線 １１ｃ・３相用巻線
Claims (8)
- １．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたインナーロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし、 ｍ＝９で，３相巻線固定子にて Ｚ＝９ｎ±３に設定するようにしたこと を特徴とするインナーロータ型ハイブリッド形ステッピ
ングモータ。 - ２．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたインナーロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし，ｍ＝１２で３相巻線固定子にてＺ＝１
２ｎ±４に設定するようにしたことを特徴とするインナ
ーロータ型ハイブリッド形ステッピングモータ。 - ３．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたインナーロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし，ｍ＝８で ４相巻線固定子にてＺ＝８ｎ±３に設定するようにした
ことを特徴とするインナーロータ型ハイブリッド形ステ
ッピングモータ。 - ４．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０°間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたインナーロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし，ｍ＝１６で４相巻線固定子にてＺ＝１
６ｎ±６に設定するようにしたことを特徴とするインナ
ーロータ型ハイブリッド形ステッピングモータ。 - ５．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたアウターロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし， ｍ＝９で，３相巻線固定子にて Ｚ＝９ｎ±３に設定するようにしたこ とを特徴とするアウターロータ型ハイブリッド形ステッ
ピングモータ。 - ６．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたアウターロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし，ｍ＝１２で３相巻線固定子にてＺ＝１
２ｎ±４に設定するようにしたことを特徴とするアウタ
ーロータ型ハイブリッド形ステッピングモータ。 - ７．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたアウターロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数とするも隣
接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えにより逆極性
となるようにし，ｍ＝８で ４相巻線固定子にてＺ＝８ｎ±３に設定するようにした
ことを特徴とするアウターロータ型ハイブリッド形ステ
ッピングモータ。 - ８．回転子は多数の歯車状突極を有する２個の回転板に
回転軸と同方向に磁化された永久磁石板を挟んで歯車状
突極が１／２ピッチずれて配置構成され，エア・ギャッ
プを保って回転子面に対向してｍ個の固定子磁極が等ピ
ッチで３６０゜間に放射状に配設され，その回転子との
対向部は各々同数でほぼ回転子歯ピッチに等しい複数個
の歯を持ち，各主極ごとに巻線が巻かれたアウターロー
タ形ハイブリッド形ステッピングモータにおいて，回転
子の歯車状突極の数をＺとしてｎ≧１の整数と するも隣接固定子磁極同士の磁極性が相励磁切替えによ
り逆極性となるようにし，ｍ＝１６で４相巻線固定子に
てＺ＝１６ｎ±６に設定するようにしたことを特徴とす
るアウターロータ型ハイブリッド形ステッピングモータ
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/544,902 US4983867A (en) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Hybrid-type stepping motor |
| US544902 | 1990-06-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469042A true JPH0469042A (ja) | 1992-03-04 |
| JP2652080B2 JP2652080B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=24174061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2257481A Expired - Lifetime JP2652080B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-09-28 | ハイブリッド形ステッピングモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4983867A (ja) |
| JP (1) | JP2652080B2 (ja) |
Families Citing this family (39)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2599061B2 (ja) * | 1991-12-13 | 1997-04-09 | オリエンタルモーター株式会社 | ステッピングモータ |
| JP3169276B2 (ja) * | 1992-08-31 | 2001-05-21 | 日本サーボ株式会社 | ハイブリッド形ステッピングモータ |
| US5773908A (en) * | 1993-02-22 | 1998-06-30 | General Electric Company | Single phase motor with positive torque parking positions |
| USRE37576E1 (en) * | 1993-02-22 | 2002-03-12 | General Electric Company | Single phase motor with positive torque parking positions |
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| JP2733824B2 (ja) * | 1995-04-19 | 1998-03-30 | 日本サーボ株式会社 | ２相式永久磁石回転電機 |
| US5886442A (en) * | 1995-09-26 | 1999-03-23 | Ogino; Sanshiro | Magnetic attraction driving engine using permanent magnet |
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| JP3029792B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2000-04-04 | 日本サーボ株式会社 | 多相永久磁石型回転電機 |
| US6153953A (en) * | 1997-08-05 | 2000-11-28 | Japan Servo Co., Ltd. | Multi-phase PM-type stepping motor |
| JP3392737B2 (ja) * | 1997-11-12 | 2003-03-31 | 日本サーボ株式会社 | ３相ステッピングモータとその駆動方法 |
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| JPH11225466A (ja) | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Japan Servo Co Ltd | 多相アウター型ｐｍステッピングモータ |
| DE19904469A1 (de) * | 1999-02-04 | 2000-08-10 | Bosch Gmbh Robert | Dreh-Stellantrieb und Drehschalter |
| JP4702995B2 (ja) | 1999-11-29 | 2011-06-15 | 日本電産サーボ株式会社 | 環状コイル多相式回転電機とその使用方法 |
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-
1990
- 1990-06-28 US US07/544,902 patent/US4983867A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-28 JP JP2257481A patent/JP2652080B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2652080B2 (ja) | 1997-09-10 |
| US4983867A (en) | 1991-01-08 |
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