JPH0670532A - ステッピングモータ - Google Patents

ステッピングモータ

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JPH0670532A
JPH0670532A JP4190065A JP19006592A JPH0670532A JP H0670532 A JPH0670532 A JP H0670532A JP 4190065 A JP4190065 A JP 4190065A JP 19006592 A JP19006592 A JP 19006592A JP H0670532 A JPH0670532 A JP H0670532A
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JP
Japan
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stator
stepping motor
salient pole
rotor
small
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JP4190065A
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English (en)
Inventor
Masaru Kobori
勝 小堀
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Oriental Motor Co Ltd
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Oriental Motor Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/02Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
    • H02K37/04Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type with rotors situated within the stators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディテントトルクを消去するため、所定の小
歯ピッチを有する固定子小歯を形成する。 【構成】 P個の固定子突極11,2,………1P が配設
され、かつ回転子小歯4が等ピッチτR で配設される回
転子2と対向する前記各固定子突極の面に、それぞれk
個の固定子小歯3が等ピッチτS で配設されるステッピ
ングモータにおいて、前記固定子突極11,2,………1
P が位相の異なるn組の突極組数からなるとき、前記固
定子小歯3を、そのピッチτS が、 τS =τR ・{1±1/(n・k)} になるように配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータに関
し、特に、ディテントトルク(detent torque)が消去、
又は低減されるとともに、駆動トルクが増大されるステ
ッピングモータに関する。
【0002】ここで、ディテントトルクとは、該モータ
を励磁しない状態でも、一定の位置を保持しようとする
トルクであり、該モータに電流を流し、特定の相(単
数、又は複数)を励磁しているときに現われる静止トル
ク、すなわちスティフネス(stiffness)特性で示される
静止トルクとは本質的に異なる。
【0003】
【従来の技術】従来、この種のステッピングモータとし
ては、図6の固定子、回転子の相互関係を表す断面図に
示すものがある。同図は、2相ステッピングモータの例
で、固定子1側には8個の突極11,2,3,………17,
8 が等ピッチ角で配設されるとともに、各突極11,
2,………18 の回転子2と対向する面に、それぞれ5個
の固定子小歯3が等ピッチτS =7.5°で配設されて
おり、回転子2側の外周にも複数個、例えば50個の回
転子小歯4が等ピッチτR =7.2°で配設されてい
る。なお、同図中の5は固定子巻線、6は回転子2の出
力軸である。
【0004】同図の例において、固定子1側の小歯3の
ピッチτS と、回転子2側の小歯4のピッチτR とが、
等しくしなっていないのは、該ステッピングモータのデ
ィテントトルクを低減しようとする試みのひとつであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のステッピングモータにあっては、固定子1側
の小歯3のピッチτS の決定法は、該モータのディテン
トトルクの構造的な周期が考慮されていない手法である
ため、ディテントトルクが充分に低減されていないとい
う問題点があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、まずステッピングモー
タの全体的な構造から、ディテントトルクの周期を求
め、しかる後にこれを消去するための固定子小歯ピッチ
を有するステッピングモータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、P個の固定子突極が配設され、かつ
回転子小歯が等ピッチτR で配設される回転子と対向す
る前記各固定子突極の面に、それぞれk個の固定子小歯
が等ピッチτS で配設されるステッピングモータにおい
て、次のとおりである。
【0008】(1) 前記固定子突極が位相の異なるn
組の突極組数からなるとき、前記固定子小歯を、そのピ
ッチτS が τS =τR ・{1±1/(n・k)} になるように配設して、ディテントトルクを消失させる
ことを特徴とする。
【0009】(2) 前記(1)に記載の前記固定子突
極数P=8、前記突極組数n=4、1個の前記突極当り
の小歯数k=5、前記回転子小歯ピッチτR =7.2°
の2相ステッピングモータとして、前記固定子小歯ピッ
チτS が、7.532°≦τS≦7.588°であるこ
とを特徴とする。
【0010】(3) 前記(1)に記載の前記固定子突
極数P=10、前記突極組数n=5、1個の前記突極当
りの小歯数k=4、前記回転子小歯ピッチτR =7.2
°の5相ステッピングモータとして、前記固定子小歯ピ
ッチτS が、7.544°≦τS ≦7.576°である
ことを特徴とする。
【0011】(4) 前記(1)に記載の前記固定子小
歯を、そのピッチτS が、 τS =τR ・{1−1/(n・k)} になるように配設し、1個の前記突極当りの小歯数を増
して、駆動トルクを増大させることを特徴とする。
【0012】(5) 前記(4)に記載の前記固定子突
極数P=8、前記突極組数n=4、1個の前記突極当り
の小歯数k=6、前記回転子小歯ピッチτR =7.2°
の2相ステッピングモータとして、前記固定子小歯ピッ
チτS が、6.887°≦τS≦6.913°であるこ
とを特徴とする。
【0013】(6) 前記(4)に記載の前記固定子突
極数P=12、前記突極組数n=6、1個の前記突極当
りの小歯数k=4、前記回転子小歯ピッチτR =7.2
°の3相ステッピングモータとして、前記固定子小歯ピ
ッチτS が、6.887°≦τS ≦6.913°である
ことを特徴とする。
【0014】
【作 用】本発明は以上のように構成されているので、
前記ステッピングモータのディテントトルクを消去させ
ることができる。
【0015】以下、前記ステッピングモータのディテン
トトルクが消去される作用を説明する。
【0016】図1は、ステッピングモータのディテント
トルクの周期を求めるための作用説明用の固定子、回転
子の相互関係を示す断面図で、図6と同一部材には同一
符号を付して説明を省略する。図1において、固定子小
歯3のピッチτS と回転子小歯4のピッチτR とは互い
に等しく、τS =τR =7.2°とする。
【0017】各突極11,2,………18 で発生するディ
テントトルクは、回転子小歯4のピッチτR と同じ周期
の基本波とその高調波から構成される複雑な波形をも
つ。各突極11,2,………18 の固定子小歯3の構成は
同じであるから、その波形はいずれの突極11,2,……
…18 でも同じとなり、位相のみが突極間の差となる。
その位相差は、固定子小歯3と回転子小歯4との位相差
によって起こる。
【0018】図1の例で、突極11 を基準としたとき、
各突極12,3,………18 の電気角位相差は次のように
なる。 突極11 ………O,突極12 ………π/4,突極13
……2π/4,突極14 ………3π/4,突極15 ……
…O,突極16 ………π/4,突極17 ………2π/
4,突極18 ………3π/4
【0019】そこで、突極11 と15 、突極12
6 、突極13 と17 、突極14 と18は、それぞれ同
位相であり、位相的には8個の突極11,2,………18
は4組に分けられることになる。
【0020】モータ全体のディテントトルクは各突極1
1,2,………18 で発生するディテントトルクの重ね合
わせで得られるが、重ね合わせによって高調波の多くは
消去され、ディテントトルクとして残る成分は第4次及
びその整数倍の高調波成分だけとなる。そして、各成分
の振幅は次数が上がるに従って小さくなっていることか
ら、ディテントトルクとして実際に現れる次数は第4次
であると考えられ、ディテントトルクの周期τD は、 τD =τR /4 であることが分かる。
【0021】ここで、一般の場合について同様に考察を
行うと、位相の異なる突極組数をnとおけば、前記ディ
テントトルクの周期τD は、 τD =τR /n と考えられる。この考察は各突極の小歯構成が等しく、
突極相互の位相差が均等であることのみを前提としてい
るから、各突極の小歯ピッチτS を変えても、それが全
ての突極で同様に行なわれれば影響を受けない。
【0022】従って、その小歯ピッチτS の変更によっ
て各突極毎にτR /nなる周期のディテントトルクを消
去すれば、モータ全体のディテントトルクを消去できる
ことになる。
【0023】次に、突極毎のディテントトルクの消去に
ついて考察する。前述の考察により、消去対象となるデ
ィテントトルク周期τD は、τD =τR /nである。1
個の突極当り小歯数をk個とする。各突極の発生するデ
ィテントトルクは、その突極中の小歯毎に分解が可能で
あり、その各々は同じ波形をもつ。
【0024】従って、この場合にも位相をずらして重ね
合せることにより消去が可能である。周期2πの正弦波
をk個重ね合わせて消去する場合、それぞれの位相差は
2π/kとすればよい。同様に考えて、τR /nなる周
期のディテントトルクにたいしては、2π/kなる位相
差をもたせるためのずらし角度は、 τR /(n×k) となる。
【0025】従って、ディテントトルクを消去するため
には、固定子の小歯ピッチτs を、 τS =τR {1+1/(n・k)}……………(1),
又は、 τS =τR {1−1/(n・k)}……………
(2)とすればよいと結論される。
【0026】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。 (第1実施例)図2は本発明のステッピングモータの一
実施例を示すとともに、第1実施例をも示す固定子、回
転子の相互関係を表す断面図である。
【0027】同図において、固定子1側にはP個(図で
は8個)の突極11,2,………1Pが等ピッチ角で配設
されるとともに、各突極11,2,………1P の回転子2
と対向する面に、それぞれk個(図では5個)の固定子
歯3が等ピッチτS で配設されており、回転子2側にも
複数個(図では50個)の回転子小歯4が等ピッチτR
で配設されている。
【0028】今、前記固定子突極数P=8、位相が異な
る(位相差は同じ)前記突極組数n=4、突極当りの小
歯数k=5、前記回転子小歯ピッチτR =7.2°の2
相ステッピングモータであるとき、ディテントトルクを
消去させる固定子小歯ピッチτS は、前記(1)式から τS =τR ・{1+1/(n・k)} =7.2×{1+1/(4×5)} =7.56(°) となる。
【0029】そこで、前記τS =7.56°を中心とし
た許容範囲は、実用上、図1における両小歯ピッチ
τS ,τR がτS =τR =7.2°のときのディテント
トルクの約5%までは支障がないので、前記固定子小歯
ピッチτS は 7.532°≦τS ≦7.588° と算定される。
【0030】(第2実施例)図3は本発明の第2実施例
を示す固定子、回転子の相互関係を表す断面図である。
同図において、前記固定子突極数P=10、位相が異な
る(位相差は同じ)前記突極組数n=5、突極当りの小
歯数k=4、前記回転子小歯ピッチτR =7.2°の5
相ステッピングモータであるとき、ディテントトルクを
消去させる固定子小歯ピッチτS は、前記(1)式及び
前記実施例の許容範囲から、 7.544°≦τS ≦7.576° と算定される。
【0031】(第3実施例)図4は本発明の第3実施例
を示す固定子、回転子の相互関係を表す断面図である。
同図において、前記固定子突極数P=8、位相が異なる
(位相差は同じ)前記突極組数n=4、突極当りの小歯
数k=6、前記回転子小歯ピッチτR =7.2°の2相
ステッピングモータであるとき、ディテントトルクを消
去させる固定子小歯ピッチτS は、その小歯数を1個増
すために前記(2)式を採用するとともに、前記実施例
の許容範囲から 6.887°≦τS ≦6.913° と算定される。
【0032】本実施例においては、前記固定子小歯3の
個数が1個増すことができるため、前記固定子1の各突
極11,2,………18 の小歯3を通る全磁束量が増加
し、全体としての駆動トルクを増大させることができ
る。
【0033】(第4実施例)図5は本発明の第4実施例
を示す固定子、回転子の相互関係を表す断面図である。
同図において、前記固定子突極数P=12、位相が異な
る(位相差は同じ)前記突極組数n=6、突極当りの小
歯数k=4、前記回転子小歯ピッチτR =7.2°の3
相ステッピングモータであるとき、ディテントトルクを
消去させる固定子小歯ピッチτS は、その小歯数を1個
増すために前記(2)式を採用するとともに、前記実施
例の許容範囲から 6.887°≦τS ≦6.913° と算定される。
【0034】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
ステッピングモータによれば、固定子小歯を、そのピッ
チが回転子小歯を含む該ステッピングモータの全体的構
造から所定関係になるように、配設したので、該モータ
のディテントトルクを消去させることができる。このた
め、滑らかな回転が得られるとともに、マイクロステッ
プにも好適なステッピングモータを提供することができ
る。
【0036】又、前記固定子小歯ピッチを、回転子小歯
ピッチより小さくして、1個の固定子突極当りの小歯数
を増して、駆動トルクを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作用説明のための固定子、回転子の相
互関係を示す断面図である。
【図2】本発明のステッピングモータの一実施例を示す
とともに、第1実施例をも示す固定子、回転子の相互関
係を表す断面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す固定子、回転子の相
互関係を表す断面図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す固定子、回転子の相
互関係を表す断面図である。
【図5】本発明の第4実施例を示す固定子、回転子の相
互関係を表す断面図である。
【図6】従来のステッピングモータの固定子、回転子の
相互関係を表す断面図である。
【符号の説明】
1 固定子 11,2,3,…1P 突極 2 回転子 3 固定子小歯 4 回転子小歯 5 固定子巻線 6 出力軸 k 突極当りの小歯数 n 突極組数 τR 回転子小歯ピッチ τS 固定子小歯ピッチ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P個の固定子突極が配設され、かつ回転
    子小歯が等ピッチτR で配設される回転子と対向する前
    記各固定子突極の面に、それぞれk個の固定子小歯が等
    ピッチτS で配設されるステッピングモータにおいて、
    前記固定子突極が位相の異なるn組の突極組数からな
    るとき、前記固定子小歯を、そのピッチτS が τS =τR ・{1±1/(n・k)} になるように配設して、ディテントトルクを消失させる
    ことを特徴とするステッピングモータ。
  2. 【請求項2】 前記固定子突極数P=8、前記突極組数
    n=4、1個の前記突極当りの小歯数k=5、前記回転
    子小歯ピッチτR =7.2°の2相ステッピングモータ
    として、前記固定子小歯ピッチτS が、 7.532°≦τS ≦7.588° であることを特徴とする請求項1のステッピングモー
    タ。
  3. 【請求項3】 前記固定子突極数P=10、前記突極組
    数n=5、1個の前記突極当りの小歯数k=4、前記回
    転子小歯ピッチτR =7.2°の5相ステッピングモー
    タとして、前記固定子小歯ピッチτS が、 7.544°≦τS ≦7.576° であることを特徴とする請求項1のステッピングモー
    タ。
  4. 【請求項4】 前記固定子小歯を、そのピッチτS が、 τS =τR ・{1−1/(n・k)} になるように配設し、1個の前記突極当りの小歯数を増
    して、駆動トルクを増大させることを特徴とする請求項
    1のステッピングモータ。
  5. 【請求項5】 前記固定子突極数P=8、前記突極組数
    n=4、1個の前記突極当りの小歯数k=6、前記回転
    子小歯ピッチτR =7.2°の2相ステッピングモータ
    として、前記固定子小歯ピッチτS が、 6.887°≦τS ≦6.913° であることを特徴とする請求項4のステッピングモー
    タ。
  6. 【請求項6】 前記固定子突極数P=12、前記突極組
    数n=6、1個の前記突極当りの小歯数k=4、前記回
    転子小歯ピッチτR =7.2°の3相ステッピングモー
    タとして、前記固定子小歯ピッチτS が、 6.887°≦τS ≦6.913° であることを特徴とする請求項4のステッピングモー
    タ。
JP4190065A 1992-06-24 1992-06-24 ステッピングモータ Pending JPH0670532A (ja)

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