JPH0567186U - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１及び第２の相を励磁した時の２つの合成
トルクベクトルの位相差を電気角で９０°にすると共
に、これらの合成トルクベクトルの大きさの差を小さく
抑える。また、５相用のステータを２相モータのステー
タとして共用する。 【構成】 ハイブリッド型５相ステッピングモータ用の
ステータ１の突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，……Ｐ₁₀にそれぞ
れ巻装された巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀に電流を
順次流してこれらの突極を順次励磁した時に、大きさが
等しくかつ電気角で３６°ずつ一定方向に回転するトル
クベクトルＴ_A ，Ｔ_B ，Ｔ_C ，Ｔ_D ，Ｔ_E，−Ｔ_A ，−
Ｔ_B ，−Ｔ_C ，−Ｔ_D ，−Ｔ_E を発生するように構成
し、合成トルクベクトルが±２（Ｔ_A ＋Ｔ_B ）となるよ
うに巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₆ 及びＷ₇ を接続して第１の相
とし、かつ、合成トルクベクトルが±（Ｔ_C ＋２Ｔ_D ＋
Ｔ_E ）となるように巻線Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，Ｗ₅ 及びＷ₉ 等を
接続して第２の相とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ハイブリッド型２相ステッピングモータや超低速同期電動機に関し 、更に詳しくは、これらの巻線方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ハイブリッド型５相ステッピングモータに２相の巻線を行なう場合の提 案として、図５及び図６に示す２つの方式（巻線の結線方式）が開示されている 。なお、図５及び図６において、Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀は、図９に示すよ うに、ステータ１の１０個の突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，……Ｐ₁₀にそれぞれ巻回さ れた巻線である。また、Ｓ₁ ，Ｓ₂ は第１の相の端子であり、Ｓ₃ ，Ｓ₄ は第２ の相の端子である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図５に示す結線方式では、トルクベクトルの位相差は電気角で ９０°になるものの、トルクベクトルの大きさは、図７に示す如く一方を１とし た場合にもう一方が１．３８（定電圧駆動時）となってしまう欠点がある。また 、図６に示す結線方式では、トルクベクトルの大きさは等しくできるものの、ト ルクベクトルの位相差が電気角で９２．９°となり、９０°にならないという欠 点がある。

【０００４】 本考案は、上述の如き欠点を解消すべくなされたものであり、その主目的は、 トルクベクトルの位相差が電気角で９０°となり、かつ、トルクベクトルの大き さの差が非常に小さくなるような構成のモータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するために、本考案では、１０個の巻線可能な突極を有する ハイブリッド型５相ステッピングモータ用のステータを備えたモータにおいて、 前記１０個の突極にそれぞれ巻装された１０個の巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ ₁₀ に電流を順次流して前記突極を順次励磁した時に、大きさが等しくかつ電気角 で３６°ずつ一定方向に回転するトルクベルトルＴ_A ，Ｔ_B ，Ｔ_C ，Ｔ_D ，Ｔ_E ，−Ｔ_A ，−Ｔ_B ，−Ｔ_C ，−Ｔ_D ，−Ｔ_E を発生するように構成し、合成トル クベクトルが±２（Ｔ_A ＋Ｔ_B ）となるように前記巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₆ 及びＷ ₇ を接続して第１の相とし、かつ、合成トルクベクトルが±（Ｔ_C ＋２Ｔ_D ＋Ｔ _E ）となるように前記巻線Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，Ｗ₅ ，Ｗ₉ 、または、前記巻線Ｗ₃ ，Ｗ ₄ ，Ｗ₉ ，Ｗ₁₀、または、前記巻線Ｗ₄ ，Ｗ₅ ，Ｗ₈ ，Ｗ₉ 、または前記巻線Ｗ ₄ ，Ｗ₈ ，Ｗ₉ ，Ｗ₁₀を接続して第２の相とするようにしている。

【０００６】 上述の構成によれば、第１の相に通電した時の合成トルクベクトルは±２（Ｔ _A ＋Ｔ_B ）となり、第２の相に通電した時の合成トルクベクトルは±（Ｔ_C ＋２ Ｔ_D ＋Ｔ_E ）となり、これらの合成トルクベクトルの大きさの差が小さく抑えら れて実質的にほぼ等しくなると共に、その位相差は電気角で９０°となる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例に付き図１〜図３を参照して説明する。

【０００８】 図１は、１０個の巻線可能な突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，……Ｐ₁₀を有するハイブ リッド型５相ステッピングモータ用のステータ（ステータコア）１を備えたハイ ブリッド型２相ステッピングモータを示すものである。図１に示す如く、ステー タ１の内周部に突設される１０個の突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，……Ｐ₁₀ は、それ ぞれ等角度間隔を置いて形成されており、これらの突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，…… Ｐ₁₀に巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀がそれぞれ巻装されるようになっている （但し、本例では、後述の如く２つの巻線Ｗ₈ ，Ｗ₁₀は突極Ｐ₈ ，Ｐ₁₀に巻装さ れない）。

【０００９】 そして、前記ステータ１の内部には、ロータ２が同軸状に配置され、このロー タ２の外周に等間隔に形成された小歯３と、ステータ１の内周に等間隔に形成さ れた小歯４とが僅かな間隔を置いて対応配置されている。さらに、ロータ２の中 心部にはロータ軸５が一体に結合されている。

【００１０】 かくして、前記巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀の各々に一方向（図２におい て上端から下端に向う方向）に所定の電流を流して突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，…… Ｐ₁₀を順次励磁した時に、大きさが等しくかつ電気角で３６°ずつ一定方向に回 転するトルクベクトルＴ_A ，Ｔ_B ，Ｔ_C ，Ｔ_D ，Ｔ_E ，−Ｔ_A ，−Ｔ_B ，−Ｔ_C ，−Ｔ_D ，−Ｔ_E （図３参照）が発生されるように構成されている。

【００１１】 本実施例においては、これらの巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀は図２に示す 如く結線されている。すなわち、巻線Ｗ₁ の上端Ａ₁ が端子Ｓ₁ に接続され、巻 線Ｗ₁ の下端Ｂ₁ が巻線Ｗ₆ の下端Ｂ₆ に接続され、巻線Ｗ₆ の上端Ａ₆ が巻線 Ｗ₂ の上端Ａ₂ に接続され、巻線Ｗ₂ の下端Ｂ₂ が巻線Ｗ₇ の下端Ｂ₇ に接続さ れ、さらに巻線Ｗ₇ の上端Ａ₇ が端子Ｓ₂ に接続されており、これにより、端子 Ｓ_{1 ,} Ｓ₂ 間が第１の相として構成されている。また、巻線Ｗ₃ の上端Ａ₃ が端 子Ｓ₃ に接続され、巻線Ｗ₃ の下端Ｂ₃ が巻線Ｗ₄ の上端Ａ₄ に接続され、巻線 Ｗ₄ の下端Ｂ₄ が巻線Ｗ₉ の下端Ｂ₉ に接続され、巻線Ｗ₉ の上端Ａ₉ が巻線Ｗ ₅ の上端Ａ₅ に接続され、さらに巻線Ｗ₅ の下端Ｂ₅ が端子Ｓ₄ に接続されてお り、これにより、端子Ｓ₃ とＳ₄ 間が第２の相として構成されている。

【００１２】 なお、巻線Ｗ₈ 及びＷ₁₀の上端Ａ₈ ，Ａ₁₀及び下端Ｂ₈ ，Ｂ₁₀は開放され、励 磁巻線としては使用されていない。

【００１３】 このような結線構成にすると、第１の相の端子Ｓ₁ から端子Ｓ₂ に向かって通 電された時には合成トルクベクトルは図３に示す如く２（Ｔ_A ＋Ｔ_B ）となり、 これとは逆に端子Ｓ₂ から端子Ｓ₁ に向かって通電された時には合成トルクベク トルは−２（Ｔ_A ＋Ｔ_B ）となる。

【００１４】 一方、第２の相の端子Ｓ₃ から端子Ｓ₄ に向って通電された時には合成トルク ベクトルは図３に示す如くＴ_C ＋２Ｔ_D ＋Ｔ_E となり、これとは逆に、端子Ｓ₄ から端子Ｓ₃ に向って通電された時には合成トルクベクトルは−（Ｔ_C ＋２Ｔ_D ＋Ｔ_E ）となる。

【００１５】 なお、本例の場合、第１の相は４つの巻線Ｗ₁ ，Ｗ₆ ，Ｗ₂ 及びＷ₇ 、第２の 相は４つの巻線Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，Ｗ₉ 及びＷ₅ にて各相同数の巻線を使用しているの で、定電圧駆動時、並びに定電流駆動時ともに図３に示すベクル関係が成立する こととなる。

【００１６】 本実施例のハイブリッド型２相ステッピングモータによれば、図３に示す合成 トルクベクトルの関係から分かるように、前記２つの合成トルクベクトルの位相 差は電気角で９０°であり、またこれら２つの合成トルクベクトルの大きさは一 方を１とした場合にもう一方は１．０５であり、トルク差は５％と非常に小さく できる。また、本例のモータの突極Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，……Ｐ₁₀の配置構成は、 基本的には５相用であるため、無励磁時におけるディテントトルクは５相モータ の場合と同一である。従って、本例によればディテントトルクの小さい２相ステ ッピングモータを得ることができる。

【００１７】 また、図２に示すように２つの巻線Ｗ₈ 及びＷ₁₀は駆動回路系に使用されない ため、これらの駆動用巻線Ｗ₈ ，Ｗ₁₀を突極Ｐ₈ ，Ｐ₁₀に巻装するかわりに振動 抑制用のダンパ巻線やセンサ巻線を巻装することができる。さらに、ステータ１ として５相用のものを利用するようにしているので、５相用と２相用のステータ 鉄板金型の共用化を図ることができる。

【００１８】 以上、本考案の一実施例に付き述べたが、本考案は既述の実施例に限定される ものではなく、本考案の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が可能である。 例えば、巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀の結線構成は図２に示す構成に限らず 、図４に示す如く、巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₆ ，Ｗ₇ を接続して第１の相とし、巻線 Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，Ｗ₆ ，Ｗ₇ を接続して第２の相としてもよい。さらに、図示を省略 するが、巻線Ｗ₄ ，Ｗ₅ ，Ｗ₈ ，Ｗ₉ 、または巻線Ｗ₄ ，Ｗ₈ ，Ｗ₉ ，Ｗ₁₀を接 続して第２の相としてもよい。これらの場合にも既述の実施例と同様の作用効果 を奏し得る。

【００１９】 また、本考案は、ハイブリッド型２相ステッピングモータに限らず、超低速同 期電動機にも適用できる。そして、この種の電動機において図２に示す如き駆動 回路を構成した場合には、巻線Ｗ₈ ，Ｗ₁₀を突極Ｐ₈ ，Ｐ₁₀に巻装するかわりに 超低速同期電動機の駆動に必要な移相用抵抗器等を配設（内蔵）することが可能 である。

【００２０】

【考案の効果】

以上の如く、本考案は、ハイブリッド型５相ステッピングモータ用のステータ を用い、第１の相を励磁した時に合成トルクベクトルが±２（Ｔ_A ＋Ｔ_B ）とな り、第２の相を励磁した時に合成トルクベクトルが±（Ｔ_C ＋２Ｔ_D ＋Ｔ_E ）と なるように巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀を結線したものであるから、これら ２つの合成トルクベクトルの位相差は電気角で９０°となり、またこれらのトル クの大きさの差を非常に小さく抑えることができ、高性能のハイブリッド型２相 ステッピングモータ又は超低速同期電動機を得ることができる。さらに、ステー タの突極配置は基本的には５相であるため、無励磁時のディテントトルクは５相 モータの場合と同様となり、従ってディテントトルクの小さい２相モータを得る ことができる。また、各相同数の巻線を使用しているため、定電圧駆動時、定電 流駆動時ともに上述の如きベクトル関係が成立する。また、本考案によれば、５ 相用のステータを２相用として兼用することができ、ステータ鉄板金型の共用化 を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハイブリッド型２相ステッピング
モータの平面図である。

【図２】ステータの突極に巻装されている巻線の結線構
成を示す結線図である。

【図３】図２に示す結線構成を採用した場合のトルクベ
クトルを示すベクトルダイヤグラムである。

【図４】巻線の結線構成の別例を示す結線図である。

【図５】従来におけるハイブリッド型５相ステッピング
モータに２相の巻線を行なった場合の結線構成を示す結
線図である。

【図６】従来におけるハイブリッド型５相ステッピング
モータに２相の巻線を行なった場合の別の結線構成を示
す結線図である。

【図７】図５に示す結線構成を採用した場合のトルクベ
クトルを示すベクトルダイヤグラムである。

【図８】図６に示す結線構成を採用した場合のトルクベ
クトルを示すベクトルダイヤグラムである。

【図９】ハイブリッド型５相ステッピングモータの平面
図である。

【符号の説明】

１ ステータ ２ ロータ Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，……Ｐ₁₀ 突極 Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀ 巻線 Ｔ_A ，Ｔ_B ，Ｔ_C ，Ｔ_D ，Ｔ_E トルクベクトル Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，Ｓ₄ 端子

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １０個の巻線可能な突極を有するハイブ
   リッド型５相ステッピングモータ用のステータを備えた
   モータにおいて、前記１０個の突極にそれぞれ巻装され
   た１０個の巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，……Ｗ₁₀に電流を順
   次流して前記突極を順次励磁した時に、大きさが等しく
   かつ電気角で３６°ずつ一定方向に回転するトルクベル
   トルＴ_A ，Ｔ_B ，Ｔ_C ，Ｔ_D ，Ｔ_E ，−Ｔ_A ，−Ｔ_B ，
   −Ｔ_C，−Ｔ_D ，−Ｔ_E を発生するように構成し、合成
   トルクベクトルが±２（Ｔ_A ＋Ｔ_B ）となるように前記
   巻線Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₆ 及びＷ₇ を接続して第１の相と
   し、かつ、合成トルクベクトルが±（Ｔ_C ＋２Ｔ_D ＋Ｔ
   _E ）となるように前記巻線Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，Ｗ₅ ，Ｗ₉ 、ま
   たは、前記巻線Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，Ｗ₉ ，Ｗ₁₀、または、前記
   巻線Ｗ₄ ，Ｗ₅ ，Ｗ₈ ，Ｗ₉ 、または前記巻線Ｗ₄ ，Ｗ
   ₈ ，Ｗ₉ ，Ｗ₁₀を接続して第２の相としたことを特徴と
   するモータ。
2. 【請求項２】 巻線が巻装されない突極にダンパ巻線ま
   たはセンサ巻線を巻装したことを特徴とする請求項１に
   記載のモータ。
3. 【請求項３】 巻線が巻装されない突極に移相用抵抗器
   を配設したことを特徴とする請求項１に記載のモータ。