JPH10136631A - PM stepping motor - Google Patents
PM stepping motorInfo
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- JPH10136631A JPH10136631A JP28448696A JP28448696A JPH10136631A JP H10136631 A JPH10136631 A JP H10136631A JP 28448696 A JP28448696 A JP 28448696A JP 28448696 A JP28448696 A JP 28448696A JP H10136631 A JPH10136631 A JP H10136631A
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディテントトルクを効果的に低減させ、回転
速度の不均一性を改善し、動作時の振動・騒音を抑制す
ることができるＰＭステッピングモータを提供する。
【解決手段】 ステータ２０を構成するステータユニッ
ト２１は、励磁コイル２２、外ヨーク２３、内ヨーク２
４からなる。第１の磁極歯２７ａは第１の外ヨーク２３
ａのプレート部２６ａから、第２の磁極歯２９ａは第１
の内ヨーク２４ａのプレート部２８ａから、それぞれ向
かい合う方向に延びている。同様に、第３の磁極歯２７
ｂは第２の外ヨーク２３ｂのプレート部２６ｂから、第
４の磁極歯２９ｂは第２の内ヨーク２４ｂのプレート部
２８ｂから、それぞれ向かい合う方向に延びている。そ
して各ステータユニットの各ヨークの磁極歯が、等間隔
な位置からずれた歯を有する。
(57) [Problem] To provide a PM stepping motor capable of effectively reducing detent torque, improving rotational speed non-uniformity, and suppressing vibration and noise during operation. SOLUTION: A stator unit 21 constituting a stator 20 includes an exciting coil 22, an outer yoke 23, and an inner yoke 2.
Consists of four. The first magnetic pole teeth 27a are connected to the first outer yoke 23.
a from the plate portion 26a, the second magnetic pole teeth 29a
Extend from the plate portion 28a of the inner yoke 24a in opposite directions. Similarly, the third magnetic pole teeth 27
b extends from the plate portion 26b of the second outer yoke 23b, and the fourth magnetic pole teeth 29b extend from the plate portion 28b of the second inner yoke 24b in opposite directions. Then, the magnetic pole teeth of each yoke of each stator unit have teeth that are displaced from equidistant positions.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はＰＭ形ステッピング
モータ、更に詳しくは磁極を有する内外のヨーク間に励
磁コイルを装着して形成されたステータユニットを、軸
方向に複数積層してステータを形成するＰＭ形ステッピ
ングモータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PM type stepping motor, and more particularly, to form a stator by axially laminating a plurality of stator units formed by mounting an exciting coil between inner and outer yokes having magnetic poles. It relates to a PM type stepping motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、小型で位置決め用のモータと
してＰＭ形ステッピングモータが用いられてきた。二相
ＰＭ形ステッピングモータは、ロータとその周りに同軸
状に配置されるステータから構成される。ロータは、円
筒状の磁石が装着され多極着磁により複数の磁極を有す
る。ステータは、軸方向に積層された２つのステータユ
ニットからなり、各々のステータユニットは外ヨーク、
内ヨーク、及びこれら内外のヨーク間に挟持される励磁
コイルからなる。外ヨークは励磁コイルの外周面を覆う
円筒状のハウジング部と、励磁コイルの一方の端面を覆
うプレート部と、プレート部の中央から励磁コイル内周
面に等間隔に延びるくし歯状の複数の磁極歯からなり、
これらは鋼板を一体にプレス加工することで形成され
る。内ヨークは、励磁コイルのもう一方の端面を覆うプ
レート部と、プレート部の中央から励磁コイル内周面に
等間隔に延びるくし歯状の複数の磁極歯からなり、外ヨ
ークと同様プレス加工により一体に形成される。外ヨー
クと内ヨークには同数の磁極歯が設けられ、励磁コイル
の内周面においてこれら磁極歯が等間隔となるように配
置され、ロータを駆動する磁界が形成される。そして２
つのステータユニットは、２つのカバーによって挟みこ
まれ、カバーには同軸状にシャフトを回転支持する軸受
が備えられる。2. Description of the Related Art Conventionally, a PM type stepping motor has been used as a small-sized positioning motor. The two-phase PM stepping motor includes a rotor and a stator arranged coaxially around the rotor. The rotor has a plurality of magnetic poles mounted with a cylindrical magnet and multipole magnetized. The stator consists of two stator units stacked in the axial direction, each of which has an outer yoke,
It comprises an inner yoke and an exciting coil sandwiched between these inner and outer yokes. The outer yoke has a cylindrical housing portion that covers the outer peripheral surface of the exciting coil, a plate portion that covers one end surface of the exciting coil, and a plurality of comb-shaped teeth extending at equal intervals from the center of the plate portion to the inner peripheral surface of the exciting coil. Consisting of magnetic pole teeth,
These are formed by integrally pressing steel plates. The inner yoke is composed of a plate portion that covers the other end surface of the exciting coil, and a plurality of comb-shaped magnetic pole teeth extending at equal intervals from the center of the plate portion to the inner peripheral surface of the exciting coil. It is formed integrally. The outer yoke and the inner yoke are provided with the same number of magnetic pole teeth, and the magnetic pole teeth are arranged at equal intervals on the inner peripheral surface of the exciting coil to form a magnetic field for driving the rotor. And 2
The two stator units are sandwiched between two covers, and the covers are provided with bearings that rotatably support the shaft coaxially.
【０００３】２つのステータユニットは、それぞれの磁
極歯が等間隔となるように所定の角度だけずらして積層
される。図７は、２つのステータユニットを配置したと
きの、磁極歯の相互位置関係を展開して示した図であ
る。ここで、モータの基本ステップ角（機械角）をθS
で表し、以下これを用いて説明する。Ｐをステッピング
モータの相数、Ｎを各ヨークの磁極歯の数とすると、モ
ータの磁極歯の全数は２ＰＮ枚となり、基本ステップ角
θSは下記（１）式により示される。[0003] The two stator units are stacked with a predetermined angle shifted so that their magnetic pole teeth are at equal intervals. FIG. 7 is an expanded view showing the mutual positional relationship between the magnetic pole teeth when two stator units are arranged. Here, the basic step angle (mechanical angle) of the motor is θ S
And will be described below using this. Assuming that P is the number of phases of the stepping motor and N is the number of magnetic pole teeth of each yoke, the total number of magnetic pole teeth of the motor is 2PN, and the basic step angle θ S is expressed by the following equation (1).
【０００４】 θS＝３６０°／（２ＰＮ） ・・・（１） 第１の磁極歯２７ａは外ヨーク２３ａのプレート部２６
ａから、第２の磁極歯２９ａは内ヨークのプレート部２
８ａから、それぞれ向かい合う方向に延びている。第１
および第２の磁極歯はそれぞれ等間隔に４θS毎に配置
される。そして、第１の磁極歯と第２の磁極歯がお互い
に等間隔で配置されるため、隣接する歯のピッチは２θ
Sとなる。さらに、第１のステータユニット２１ａと第
２のステータユニット２１ｂは、θSずらして積層され
る。したがって、第１と第２のステータユニットの磁極
歯、全数２ＰＮ枚がそれぞれ等間隔で配置され、隣接す
る歯のピッチはθSとなる。この結果、ステッピングモ
ータは励磁によりステップ数２ＰＮ、基本ステップ角θ
Sで制御することが可能となる。Θ S = 360 ° / (2PN) (1) The first magnetic pole teeth 27a are the plate portions 26 of the outer yoke 23a.
a, the second magnetic pole teeth 29a are connected to the plate portion 2 of the inner yoke.
8a extend in opposite directions. First
And the second magnetic pole teeth are arranged at equal intervals every 4θ S. Since the first magnetic pole teeth and the second magnetic pole teeth are arranged at equal intervals from each other, the pitch between adjacent teeth is 2θ.
Becomes S. Further, the first stator unit 21a and the second stator unit 21b are stacked while being shifted by θ S. Therefore, the magnetic pole teeth of the first and second stator units, and a total of 2PN, are arranged at equal intervals, and the pitch between adjacent teeth is θ S. As a result, when the stepping motor is excited, the number of steps is 2PN and the basic step angle θ
It becomes possible to control with S.
【０００５】しかしステッピングモータは、その動作原
理から振動・騒音を伴う。そのため、振動・騒音を低減
することを目的に、モータを構成する部品の精度やその
部品を組立てる精度を向上する技術が考えられてきた。
また、磁極歯の形状を工夫したり、歯ピッチをずらす工
夫もなされてきた。However, a stepping motor involves vibration and noise due to its operation principle. Therefore, for the purpose of reducing vibrations and noises, techniques for improving the accuracy of components constituting a motor and the accuracy of assembling the components have been considered.
In addition, there have been devised the shapes of the magnetic pole teeth and the shift of the tooth pitch.
【０００６】図８は従来の二相ＰＭ形ステッピングモー
タの磁極歯の配列で、歯ピッチをずらした場合の磁極歯
の位置関係を示す展開図である。図８のモータの磁極歯
は、全数の磁極歯を等間隔に配置した位置から、４つの
ヨークのうち２つのヨークの歯はずらさず、１つのヨー
クの歯の全てを進み方向にずらし、１つのヨークの歯の
全てを遅れ方向にずらして形成してある。FIG. 8 is a development view showing the positional relationship between the magnetic pole teeth when the tooth pitch is shifted in the arrangement of the magnetic pole teeth of the conventional two-phase PM stepping motor. The magnetic pole teeth of the motor shown in FIG. 8 are obtained by shifting all the teeth of one yoke in the advancing direction without shifting the teeth of two yokes among the four yokes from the position where all the magnetic pole teeth are arranged at equal intervals. All the teeth of the two yokes are formed shifted in the delay direction.
【０００７】しかしながらこのような従来のＰＭ形ステ
ッピングモータは、永久磁石起磁力によりロータの回転
角に対し周期的に発生するディテントトルクを有する。
そしてそのディテントトルクの現れる成分は、原理的に
２Ｐｋe次（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋe
は正の整数）の高調波成分である。この現象を具体的に
表したグラフを図９に示す。However, such a conventional PM type stepping motor has a detent torque that is periodically generated with respect to the rotation angle of the rotor due to the permanent magnet magnetomotive force.
The components of appearance of the detent torque, theoretically 2PK e following (where, P is the number of phases of the stepping motor, k e
Is a positive integer). FIG. 9 is a graph specifically showing this phenomenon.
【０００８】図９は、図８で示すように歯をずらしたモ
ータも含め、上述の二相ＰＭ形ステッピングモータの４
つのヨークの磁極歯のうち、等間隔な位置から１つのヨ
ークの全ての歯を進み方向に、１つのヨークの全ての歯
を遅れ方向にそれぞれずらした時の、ずれ量と、本モー
タのディテントトルクの４次成分・８次成分・４次成分
と８次成分の和の関係を示している。但し、等間隔な位
置から磁極歯をずらす量（機械角）をα、ずれピッチを
ｄt＝１／ｄPで表すと、下記（２）式の関係がある。FIG. 9 shows a four-phase PM type stepping motor including the motor whose teeth are shifted as shown in FIG.
Of the magnetic pole teeth of one yoke, when all the teeth of one yoke are shifted in the advancing direction and all the teeth of one yoke are shifted in the lagging direction from the equally-spaced position, respectively, and the detent of this motor It shows the relationship between the fourth order component, the eighth order component, and the sum of the fourth and eighth order components of the torque. However, if the amount (mechanical angle) by which the magnetic pole teeth are displaced from the equidistant positions is represented by α and the displacement pitch is represented by d t = 1 / d P , the following equation (2) is obtained.
【０００９】α＝（１／ｄP）４θS ・・・（２） ここで横軸のずれ量は簡単のため、ずれピッチの逆数ｄ
Pを用いた。また二相ステッピングモータの場合、ディ
テントトルクは４次成分、８次成分等が原理的に現れ、
それ以外の成分は打ち消し合い現れない。さらに、どの
歯もずらさない場合は、この図でｄPの値を無限大にと
ったときに相当し、この時のディテントトルクの４次成
分と８次成分の和の値を、図９中に一点鎖線で示した。Α = (1 / d P ) 4θ S (2) Here, for the sake of simplicity, the reciprocal of the shift pitch d
P was used. In the case of a two-phase stepping motor, the detent torque has a fourth-order component, an eighth-order component, and the like appearing in principle.
Other components do not cancel each other out. Further, the case where no tooth is shifted corresponds to the case where the value of d P is taken to be infinite in this figure, and the value of the sum of the fourth and eighth order components of the detent torque at this time is shown in FIG. Is indicated by a dashed line.
【００１０】この図９より以下の内容がわかる。ディテ
ントトルクの４次成分はｄPとともに振動的に増減し、
ディテントトルクの８次成分も同様である。その結果、
４次成分と８次成分の和も、ｄPとともに振動的に増減
する。したがって、０＜α＜４θSの範囲すなわちｄP＞
１の範囲で、適当なｄPの値（但し、ｄP≠４／３、２、
４）を選ぶことにより、どの歯もずらさない場合に比
べ、ディテントトルクの高調波成分を減少させることが
できる。しかしその減少は小さく、また４次成分と８次
成分を同時にゼロにさせるｄPの値は存在しないため、
ディテントトルクの高調波成分を完全に打ち消すことは
できない。The following contents can be understood from FIG. Fourth-order component of the detent torque vibrational increases and decreases with d P,
The same applies to the eighth-order component of the detent torque. as a result,
The sum of the fourth-order component and 8-order component also vibrationally increases or decreases with d P. Therefore, the range of 0 <α <4θ S , that is, d P >
In one range, suitable values of d P (where, d P ≠ 4 / 3,2,
By selecting 4), it is possible to reduce the harmonic components of the detent torque as compared with the case where no tooth is shifted. However, the decrease is small, and there is no value of d P that makes the fourth and eighth order components zero at the same time.
The harmonic components of the detent torque cannot be completely canceled.
【００１１】さらに上述のモータの場合、適当なｄPの
値（但し、ｄP≠４／３、２、４）を選ぶことによりデ
ィテントトルクの高調波成分を減少させることができる
が、磁極歯を備える４つのヨーク全てを用いて、モータ
全体としてディテントトルクの高調波成分を打ち消し合
っている。このため、軸の倒れにより磁気的なバランス
が崩れ、軸方向の位置によって空隙のパーミアンスが不
均一になった場合、ディテントトルクの高調波成分は打
ち消し合い難くなる。Further, in the case of the above-described motor, the harmonic component of the detent torque can be reduced by selecting an appropriate value of d P (where d P ≠ 4/3, 2, 4). , The harmonic components of the detent torque are canceled out as a whole motor. For this reason, if the magnetic balance is lost due to the shaft falling and the permeance of the air gap becomes uneven depending on the position in the axial direction, it becomes difficult to cancel out the harmonic components of the detent torque.
【００１２】従ってこれらディテントトルクの高調波成
分の影響により、励磁に伴い発生する主トルクに角度依
存性が生じていた。その結果、回転速度が不均一とな
り、動作時の振動・騒音を抑制することが難しいという
問題点があった。Therefore, due to the influence of the harmonic components of the detent torque, the main torque generated by the excitation has an angle dependency. As a result, the rotation speed becomes non-uniform, and it is difficult to suppress vibration and noise during operation.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の請求項
１の発明は、各ヨーク内でディテントトルクの高調波成
分を打ち消し合うことで、軸の倒れにより磁気的なバラ
ンスが崩れ軸方向の位置によって空隙のパーミアンスが
不均一になった場合でも、ディテントトルクの高調波成
分を効果的に低減させ、主トルクの角度依存性を低減で
き、回転速度の不均一性を改善できるため、動作時の振
動・騒音を抑制することを可能とするＰＭ形ステッピン
グモータを提供することを目的としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, according to the first aspect of the present invention, the harmonic balance of the detent torque is canceled in each yoke, whereby the magnetic balance is lost due to the tilt of the shaft and the position in the axial direction is lost. Even if the permeance of the air gap becomes non-uniform, the harmonic components of the detent torque can be effectively reduced, the angle dependence of the main torque can be reduced, and the non-uniformity of the rotational speed can be improved. It is an object of the present invention to provide a PM type stepping motor capable of suppressing vibration and noise.
【００１４】請求項２の発明は、原理的に現れるディテ
ントトルクの２Ｐ次成分（但し、Ｐはステッピングモー
タの相数）をゼロにすることでディテントトルクの高調
波成分を低減させ、動作時の振動・騒音を抑制すること
を可能とするＰＭ形ステッピングモータを提供すること
を目的としたものである。According to a second aspect of the present invention, the harmonic component of the detent torque is reduced by reducing the 2P-order component (where P is the number of phases of the stepping motor) of the detent torque which appears in principle to zero. It is an object of the present invention to provide a PM type stepping motor capable of suppressing vibration and noise.
【００１５】請求項３の発明は、原理的に現れるディテ
ントトルクの２Ｐｋ次成分（但し、Ｐはステッピングモ
ータの相数、ｋは３の倍数を除く正の整数）を同時にゼ
ロにすることでディテントトルクの高調波成分を低減さ
せ、動作時の振動・騒音をより一層抑制することを可能
とするＰＭ形ステッピングモータを提供することを目的
としたものである。According to a third aspect of the present invention, the 2nd order component of the detent torque which appears in principle (where P is the number of phases of the stepping motor and k is a positive integer excluding a multiple of 3) is simultaneously reduced to zero. It is an object of the present invention to provide a PM stepping motor capable of reducing harmonic components of torque and further suppressing vibration and noise during operation.
【００１６】請求項４の発明は、原理的に現れるディテ
ントトルクの２Ｐｋ次成分（但し、Ｐはステッピングモ
ータの相数、ｋは３の倍数を除く正の整数）を同時にゼ
ロにし、動作時の振動・騒音をより一層抑制することを
可能とするだけでなく、さらに、主トルクの減少を小さ
く抑えるため、トルク性能の低下も抑えられるＰＭ形ス
テッピングモータを提供することを目的としたものであ
る。According to a fourth aspect of the present invention, the 2Pk-order component (where P is the number of phases of the stepping motor and k is a positive integer excluding a multiple of 3) of the detent torque which appears in principle is simultaneously set to zero, It is an object of the present invention to provide a PM type stepping motor capable of not only further suppressing vibration and noise, but also suppressing a decrease in torque performance in order to suppress a decrease in main torque. .
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、各ステータユ
ニットの各ヨークの磁極歯に、等間隔な位置からずれた
歯を設けることを特徴とする。ここで等間隔な位置と
は、歯ピッチを４θSにして配置した位置である。磁極
歯を、このように等間隔な位置からずれた歯を設けて配
置すると、原理的に現れるディテントトルクの２Ｐｋe
次成分（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋeは
正の整数）を各ヨーク内で相殺し、減少できる。その結
果、軸の倒れにより磁気的なバランスが崩れ、軸方向の
位置によって空隙のパーミアンスが不均一になった場合
でも、ディテントトルクの高調波成分を効果的に低減さ
せることが可能となる。したがって、主トルクの角度依
存性を減少でき、回転速度の不均一性を改善できるた
め、動作時の振動・騒音を抑制することが可能となる。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the magnetic pole teeth of each yoke of each stator unit are provided with teeth shifted from equidistant positions. It is characterized by the following. The here equally spaced positions, a position arranged tooth pitch 4? S. The magnetic pole teeth, placing in this manner by providing a shift teeth equally spaced positions, the detent torque appearing in principle 2PK e
Order components (where, P is the number of phases of the stepping motor, k e is a positive integer) offset in the yokes can be reduced. As a result, even if the magnetic balance is lost due to the tilt of the shaft and the permeance of the air gap becomes uneven depending on the position in the axial direction, it is possible to effectively reduce the harmonic component of the detent torque. Therefore, the angle dependence of the main torque can be reduced, and the non-uniformity of the rotation speed can be improved, so that vibration and noise during operation can be suppressed.
【００１８】ここで、０＜α＜４θSを満たすずれ量
α、すなわちｄP＞１を満たす範囲の中に、上記の効果
が得られるｄPの値が存在するが、請求項２記載の発明
では、特に磁極歯のずれピッチを数１の式で示される値
に設定することを特徴とする。[0018] Here, 0 <alpha <deviation amount satisfying 4? S alpha, that is, within the range satisfying d P> 1, the value of d P effect described above can be obtained is present, according to claim 2, wherein The present invention is characterized in that the shift pitch of the magnetic pole teeth is set to a value represented by the equation (1).
【００１９】なお数１の式中のｎは、各ヨークの磁極歯
の配列の最小単位となる歯数である。例えば、ずらさな
い歯１枚、ずらした歯１枚を順番に配列した場合、計２
枚が歯の配列の最小単位であるため、ｎ＝２である。同
様に、ずらさない歯１枚、進み方向にずらした歯１枚、
遅れ方向にずらした歯１枚を順番に配列した場合、計３
枚が歯の配列の最小単位であるため、ｎ＝３である。ま
た、ここで定義されるｎ枚の歯に対し、それぞれずれピ
ッチｄtが存在する。In the equation (1), n is the minimum number of teeth of the arrangement of the magnetic pole teeth of each yoke. For example, if one tooth that is not shifted and one tooth that is shifted are sequentially arranged, a total of 2
Since the sheet is the minimum unit of the tooth arrangement, n = 2. Similarly, one tooth that is not shifted, one tooth that is shifted in the advance direction,
When one tooth shifted in the delay direction is arranged in order, a total of 3
Since the sheet is the minimum unit of the tooth arrangement, n = 3. Further, there is a shift pitch d t for each of the n teeth defined here.
【００２０】ずれピッチをこのように設定すると、原理
的に現れるディテントトルクの２Ｐ次成分（但し、Ｐは
ステッピングモータの相数）をゼロにすることができ、
さらなる効果が得られる。なおここでは、ｎは２以上の
整数である。By setting the shift pitch in this way, the 2P-order component (where P is the number of phases of the stepping motor) of the detent torque which appears in principle can be made zero,
Further effects can be obtained. Here, n is an integer of 2 or more.
【００２１】さらに、請求項３記載の発明では、磁極歯
のずれピッチを数２の式で示される値に設定することを
特徴とする。ずれピッチをこのように設定すると、原理
的に現れるディテントトルクの２Ｐｋ次成分（但し、Ｐ
はステッピングモータの相数、ｋは３の倍数でない正の
整数）を同時にゼロにすることができ、さらなる効果が
得られる。なおここでは、ｎは３以上の整数である。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the shift pitch of the magnetic pole teeth is set to a value represented by the equation (2). When the shift pitch is set in this manner, the 2Pk-order component of the detent torque that appears in principle (however, P
, The number of phases of the stepping motor and k is a positive integer that is not a multiple of 3) can be made zero at the same time, and a further effect is obtained. Here, n is an integer of 3 or more.
【００２２】また等間隔な位置から磁極歯をずらすこと
により、有効なトルクである主トルク成分は減少する傾
向にあるが、特に請求項４記載の発明では、磁極歯のず
れピッチを数２の式で示される値のうちの最小値に設定
することを特徴とする。ずれピッチをこのように設定す
ると、原理的に現れるディテントトルクの２Ｐｋ次成分
（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋは３の倍数
でない正の整数）を同時にゼロにすることができるのに
加え、主トルク成分の減少を小さく抑えるという効果が
得られる。なおここでは、ｎは３以上の整数である。By shifting the magnetic pole teeth from the equidistant positions, the main torque component, which is an effective torque, tends to decrease. It is characterized in that it is set to the minimum value among the values shown by the formula. By setting the shift pitch in this way, the 2Pk-order component of the detent torque that appears in principle (where P is the number of phases of the stepping motor and k is a positive integer that is not a multiple of 3) can be simultaneously made zero. In addition, the effect of suppressing the decrease in the main torque component to a small value is obtained. Here, n is an integer of 3 or more.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を二相ＰＭ
形ステッピングモータを対象に、図面に基づき説明す
る。図１は本発明の一例を示す、二相ＰＭ形ステッピン
グモータの縦断面図であり、この図１によりＰＭ形ステ
ッピングモータの構造を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of the present invention will be
A stepping motor will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a two-phase PM type stepping motor showing an example of the present invention. The structure of the PM type stepping motor will be described with reference to FIG.
【００２４】ＰＭ形ステッピングモータ１は、回転自在
に支持されるロータ１０と、その周りに僅かな空隙を隔
てて同軸状に配置されるステータ２０から構成される。
ロータ１０はシャフト１１の周囲に円筒状の磁石１２が
装着され、多極着磁により複数の磁極を有する。The PM type stepping motor 1 comprises a rotor 10 rotatably supported and a stator 20 disposed coaxially around the rotor 10 with a small gap therebetween.
The rotor 10 has a cylindrical magnet 12 mounted around a shaft 11 and has a plurality of magnetic poles by multipolar magnetization.
【００２５】ステータ２０は軸方向に２列に積層され
た、第１のステータユニット２１ａと第２のステータユ
ニット２１ｂからなる。各々のステータユニットは、励
磁コイル２２、外ヨーク２３、内ヨーク２４からなる。
励磁コイル２２は、ワイヤーを円筒状に巻装して絶縁処
理を施し、外ヨーク２３と内ヨーク２４の間に挟持され
る。外ヨーク２３は励磁コイル２２の外周面を覆う円筒
状のハウジング部２５と、励磁コイル２２の一方の端面
を覆う円盤状のプレート部２６と、プレート部の中央か
ら励磁コイルの内周面に延びるくし歯状の複数の磁極歯
２７からなる。これらハウジング部２５、プレート部２
６、磁極歯２７は鋼板を一体にプレス加工することによ
り形成される。内ヨーク２４は、励磁コイル２２のもう
一方の端面を覆う円盤状のプレート部２８と、プレート
部２８の中央から励磁コイル２２の内周面に延びるくし
歯状の複数の磁極歯２９からなる。これらプレート部２
８、磁極歯２９は、外ヨーク２３と同様に鋼板をプレス
加工することにより一体に形成される。そして外ヨーク
２３と内ヨーク２４には同数の磁極歯が設けられてお
り、励磁コイル２２の内周面においてこれら磁極歯が、
接触しないように交互に配置される。The stator 20 is composed of a first stator unit 21a and a second stator unit 21b stacked in two rows in the axial direction. Each stator unit includes an excitation coil 22, an outer yoke 23, and an inner yoke 24.
The exciting coil 22 is wound around a wire in a cylindrical shape, is subjected to insulation treatment, and is sandwiched between the outer yoke 23 and the inner yoke 24. The outer yoke 23 has a cylindrical housing portion 25 covering the outer peripheral surface of the exciting coil 22, a disk-shaped plate portion 26 covering one end surface of the exciting coil 22, and extends from the center of the plate portion to the inner peripheral surface of the exciting coil. A plurality of comb-shaped magnetic pole teeth 27 are provided. These housing part 25 and plate part 2
6. The magnetic pole teeth 27 are formed by pressing a steel plate integrally. The inner yoke 24 includes a disk-shaped plate portion 28 covering the other end surface of the exciting coil 22, and a plurality of comb-shaped magnetic pole teeth 29 extending from the center of the plate portion 28 to the inner peripheral surface of the exciting coil 22. These plate parts 2
8. The magnetic pole teeth 29 are formed integrally by pressing a steel plate in the same manner as the outer yoke 23. The outer yoke 23 and the inner yoke 24 are provided with the same number of magnetic pole teeth, and these magnetic pole teeth are formed on the inner peripheral surface of the exciting coil 22.
They are arranged alternately so as not to touch.
【００２６】また第１のステータユニット２１ａと第２
のステータユニット２１ｂは、所定の角度だけずらして
積層される。そして２つのステータユニット２１は、２
つのカバー１３によって挟みこまれる。また２つのカバ
ー１３には、同軸状にシャフト１１を回転支持する軸受
１４が備えられる。このように構成されたＰＭ形ステッ
ピングモータ１は、図示しない駆動回路により各相の励
磁コイル２２に流す電流を順次切換えることで回転磁界
が形成され、ロータ１０が駆動される。ここで以下の実
施例においては、ステップ数９６、基本ステップ角θS
＝３．７５°のＰＭ形ステッピングモータを用いて説明
する。The first stator unit 21a and the second
Are stacked while being shifted by a predetermined angle. And the two stator units 21
Between the two covers 13. The two covers 13 are provided with bearings 14 for supporting the shaft 11 coaxially. In the PM type stepping motor 1 thus configured, a rotating magnetic field is formed by sequentially switching the current flowing through the excitation coil 22 of each phase by a drive circuit (not shown), and the rotor 10 is driven. Here, in the following embodiment, the number of steps is 96, and the basic step angle θ S
Description will be made using a PM type stepping motor of 3.75 °.
【００２７】［実施例１］図２は請求項１記載の発明に
係り、各々のステータユニットに設ける磁極歯の、相互
の位置関係の一例を示す展開図である。第１の磁極歯２
７ａは第１の外ヨーク２３ａのプレート部２６ａから、
第２の磁極歯２９ａは第１の内ヨーク２４ａのプレート
部２８ａから、それぞれ向かい合う方向に延びている。
同様に、第３の磁極歯２７ｂは第２の外ヨーク２３ｂの
プレート部２６ｂから、第４の磁極歯２９ｂは第２の内
ヨーク２４ｂのプレート部２８ｂから、それぞれ向かい
合う方向に延びている。そして各々のステータユニット
を構成する外ヨーク２３と内ヨーク２４には、同数２４
枚の磁極歯が設けられ、全部で９６枚の磁極歯を有す
る。ただし図２では、磁極歯は各ヨーク６枚、全部で２
４枚のみを抜粋して示している。[First Embodiment] FIG. 2 is a developed view showing an example of the mutual positional relationship of magnetic pole teeth provided in each stator unit according to the first embodiment. First magnetic pole tooth 2
7a is from the plate portion 26a of the first outer yoke 23a,
The second magnetic pole teeth 29a extend from the plate portion 28a of the first inner yoke 24a in opposite directions.
Similarly, the third magnetic pole teeth 27b extend from the plate portion 26b of the second outer yoke 23b, and the fourth magnetic pole teeth 29b extend from the plate portion 28b of the second inner yoke 24b in opposite directions. The outer yoke 23 and the inner yoke 24 constituting each stator unit have the same number 24.
A total of 96 pole teeth are provided. However, in FIG. 2, the magnetic pole teeth are 6 yokes each, and a total of 2
Only four sheets are excerpted and shown.
【００２８】図２は、右方向を進み方向、左方向を遅れ
方向とし、矢印の方向にそれぞれの歯をずらした後の状
態を示す。第１の磁極歯２７ａの左から１番目の歯は等
間隔な位置からずらさず、２番目の歯は進み方向にずら
してある。また３番目以降はこの繰り返しである。同様
に、第２の磁極歯２９ａ、第３の磁極歯２７ｂ、第４の
磁極歯２９ｂも、左から１番目の歯はずらさず、２番目
の歯は進み方向にずらし、３番目以降はこの繰り返しで
ある。FIG. 2 shows the state after shifting the respective teeth in the direction of the arrow, with the right direction as the advance direction and the left direction as the delay direction. The first tooth from the left of the first magnetic pole teeth 27a is not shifted from a position at equal intervals, and the second tooth is shifted in the advancing direction. The third and subsequent steps are repeated. Similarly, the second magnetic pole tooth 29a, the third magnetic pole tooth 27b, and the fourth magnetic pole tooth 29b do not shift the first tooth from the left, shift the second tooth in the advancing direction, and shift the third tooth from the left. It is repetition.
【００２９】従って、本例のＰＭ形ステッピングモータ
は、各ヨークの２４枚の磁極歯を等間隔１５°おきに配
置した位置から、２４枚の歯のうち１２枚の歯はずらさ
ず、１２枚の歯を進み方向にずらして形成してある。Therefore, the PM type stepping motor of the present embodiment has a structure in which, out of the position where the 24 magnetic pole teeth of each yoke are arranged at equal intervals of 15 °, 12 of the 24 teeth do not shift, and the 12 Are shifted in the advancing direction.
【００３０】このように磁極歯を配置すると、ずらさな
い歯、進み方向にずらした歯がお互いに作用し合い、デ
ィテントトルクの２Ｐｋe次成分（但し、Ｐはステッピ
ングモータの相数、ｋeは正の整数）を低減することが
できる。また磁極歯を備える各々のヨーク内において、
ディテントトルクの高調波成分を打ち消し合っている。
このため、軸の倒れにより磁気的なバランスが崩れ、軸
方向の位置によって空隙のパーミアンスが不均一になっ
た場合でも影響を受け難く、ディテントトルクを有効に
打ち消し合うことができる。また、円周方向の直近の歯
の間でディテントトルクの高調波成分を打ち消し合うた
め、軸の偏心により円周方向の位置によって空隙のパー
ミアンスが不均一になった場合でも影響を受け難く、同
様にディテントトルクを有効に打ち消し合うことができ
る。[0030] With this arrangement of the magnetic pole teeth, teeth not shifted, the process proceeds mutually act on each other teeth shifted in direction, 2PK e th component of the detent torque (where, P is the number of phases of the stepping motor, k e is (Positive integer) can be reduced. In each yoke with magnetic pole teeth,
The harmonic components of the detent torque cancel each other.
For this reason, even if the permeance of the air gap becomes uneven depending on the position in the axial direction, the magnetic balance is lost due to the fall of the shaft, and it is hardly affected, and the detent torque can be effectively canceled. Also, since the harmonic components of the detent torque cancel each other between the nearest teeth in the circumferential direction, even if the permeance of the air gap becomes uneven due to the position in the circumferential direction due to the eccentricity of the shaft, it is hardly affected, and similarly. The detent torque can be effectively canceled each other.
【００３１】さらに請求項２記載の発明は、本実施例で
ずらした歯のずれ量を、数１を満たすずれピッチである
ｄt＝１／８ピッチ、３／８ピッチ、５／８ピッチ等に
設定した場合である。このようにずれピッチを設定する
と、ずらさない歯、ずらした歯が、お互いに作用し合い
ディテントトルクの２Ｐ次成分（但し、Ｐはステッピン
グモータの相数）をゼロにすることができる。Further, according to the second aspect of the present invention, the shift amount of the tooth shifted in the present embodiment is reduced by dt = 1/8 pitch, 3/8 pitch, 5/8 pitch, etc. Is set to. When the shift pitch is set in this way, the teeth that are not shifted and the shifted teeth act on each other to make the 2P-order component (where P is the number of phases of the stepping motor) of the detent torque zero.
【００３２】［実施例２］図３は請求項３の発明に係
り、各々のステータユニットに設ける磁極歯の、相互の
位置関係の一例を示す展開図である。第１の磁極歯２７
ａの左から１番目の歯は等間隔な位置からずらさず、２
番目の歯は遅れ方向にずらし、３番目の歯は進み方向に
ずらしてある。また４番目以降はこの繰り返しである。
同様に、第２の磁極歯２９ａ、第３の磁極歯２７ｂ、第
４の磁極歯２９ｂも、左から１番目の歯はずらさず、２
番目の歯は遅れ方向にずらし、３番目の歯は進み方向に
ずらし、４番目以降はこの繰り返しである。[Second Embodiment] FIG. 3 is a developed view showing an example of the mutual positional relationship of the magnetic pole teeth provided in each stator unit according to the third aspect of the present invention. First magnetic pole teeth 27
The first tooth from the left of “a” is not shifted from the equally-spaced position.
The third tooth is shifted in the backward direction and the third tooth is shifted in the leading direction. The fourth and subsequent steps are repeated.
Similarly, the second magnetic pole tooth 29a, the third magnetic pole tooth 27b, and the fourth magnetic pole tooth 29b do not shift the first tooth from the left.
The third tooth is shifted in the delay direction, the third tooth is shifted in the advance direction, and the fourth and subsequent teeth are repeated.
【００３３】従って、本例のＰＭ形ステッピングモータ
は、各ヨークの２４枚の磁極歯を等間隔１５°おきに配
置した位置から、２４枚の歯のうち８枚の歯はずらさ
ず、８枚の歯を進み方向にずらし、８枚の歯を遅れ方向
にずらして形成してある。なお図３では、ずらさない
歯、進み方向にずらす歯、遅れ方向にずらす歯を１枚ず
つ順番に配置しているが、８枚ずつまとめてずらして配
置しても良い。この時、軸の偏心による、円周方向での
パーミアンス変化の影響に対しては弱くなるが、磁極歯
間の磁束の漏れによる主トルクの低下は、小さく抑えら
れる。Accordingly, the PM type stepping motor of the present embodiment has eight teeth out of the twenty-four teeth that are not shifted from the position where the twenty-four magnetic pole teeth of each yoke are arranged at equal intervals of 15 °. Are shifted in the advance direction, and eight teeth are shifted in the delay direction. In FIG. 3, the teeth that are not shifted, the teeth that are shifted in the advance direction, and the teeth that are shifted in the delay direction are sequentially arranged one by one. At this time, the influence of the permeance change in the circumferential direction due to the eccentricity of the shaft is weakened, but the decrease in the main torque due to the leakage of the magnetic flux between the magnetic pole teeth is suppressed to a small value.
【００３４】そして、これらのように磁極歯を配置する
とずらさない歯、進み方向にずらした歯、遅れ方向にず
らした歯が、お互いに作用し合いディテントトルクの２
Ｐｋe次成分（但し、Ｐはステッピングモータの相数、
ｋeは正の整数）を低減することができる。これを具体
的に示したものが図４である。When the magnetic pole teeth are arranged as described above, the teeth that are not shifted, the teeth that are shifted in the leading direction, and the teeth that are shifted in the lagging direction act on each other, and the detent torque is 2.
Pk e order component (where P is the number of phases of the stepping motor,
k e is a positive integer). FIG. 4 specifically shows this.
【００３５】図４は、図３で示すように歯をずらしたモ
ータも含め、上述の９６ステップのＰＭ形ステッピング
モータの磁極歯のうち、各ヨークの磁極歯を等間隔な位
置から８枚の歯を進み方向に、８枚の歯を遅れ方向にそ
れぞれずらした、ずれ量と、本モータのディテントトル
クの４次成分・８次成分・４次成分と８次成分の和の関
係を示している。また同時に、歯のずれ量と主トルクの
比の関係を表すため、磁極歯を全て等間隔に配置したモ
ータの主トルクの１次成分に対する、本モータの主トル
クの１次成分の比を縦軸の第２軸に示している。ここで
横軸のずれ量は簡単のため、ずれピッチの逆数ｄPを用
いた。また、ディテントトルクのν次成分Ｔｄ（ν）、
各相に発生する主トルクのν次成分Ｔ（ν）は次式によ
り得た。FIG. 4 shows the magnetic pole teeth of each yoke among the magnetic pole teeth of the above-described 96-step PM type stepping motor including the motor whose teeth are shifted as shown in FIG. The relationship between the amount of deviation, in which the teeth are shifted in the advance direction and the eight teeth in the delay direction, and the sum of the fourth-order component, the eighth-order component, the fourth-order component, and the eighth-order component of the detent torque of this motor is shown. I have. At the same time, the ratio of the primary component of the main torque of the present motor to the primary component of the main torque of the motor in which all the magnetic pole teeth are arranged at equal intervals is expressed in order to express the relationship between the tooth shift amount and the ratio of the main torque. The second axis is shown. Here, the reciprocal of the shift pitch d P was used for the amount of shift on the horizontal axis for simplification. Also, the ν-order component Td (ν) of the detent torque,
The ν-order component T (ν) of the main torque generated in each phase was obtained by the following equation.
【００３６】[0036]
【数３】 (Equation 3)
【００３７】[0037]
【数４】 (Equation 4)
【００３８】但し、ｋνはν次の高調波係数、θmは磁
極歯の位置を表す電気角、ｎは各ヨークの磁極歯の配列
の最小単位となる歯数であり、ここではｎ＝３である。
ｄtはずれピッチ（ｄ１＝０、ｄ２＝１／ｄP、ｄ３＝−
１／ｄP）であり、簡単のためνに関係のない諸々の係
数は全て１とした。また、ディテントトルクの現れる次
数は原理的に２Ｐｋe次（但し、Ｐはステッピングモー
タの相数、ｋeは正の整数）の高調波成分であり、二相
ステッピングモータの場合、ディテントトルクは４次成
分、８次成分等が原理的に現れ、それ以外の成分は打ち
消し合い現れない。さらに、どの歯もずらさない場合
は、この図でｄPの値を無限大にとったときに相当し、
この時のディテントトルクの４次成分と８次成分の和の
値を、図４中に一点鎖線で示した。Here, kν is the harmonic coefficient of the ν order, θ m is an electrical angle representing the position of the magnetic pole tooth, and n is the number of teeth which is the minimum unit of the magnetic pole tooth arrangement of each yoke, where n = 3 It is.
dt deviation pitch (d1 = 0, d2 = 1 / d P , d3 = −
1 / d P ), and various coefficients not related to ν were all set to 1 for simplicity. Also, the order of appearance of the detent torque is theoretically 2PK e following (where, P is the number of phases of the stepping motor, k e is a positive integer) and harmonic components, when the two-phase stepping motor, the detent torque 4 The next component, the eighth component, etc. appear in principle, and the other components do not cancel each other out. Furthermore, if not shifted any teeth corresponds to the time taken the value of d P infinity in this figure,
The value of the sum of the fourth-order component and the eighth-order component of the detent torque at this time is shown by a chain line in FIG.
【００３９】図４より以下の内容がわかる。ディテント
トルクの４次成分は磁極歯のずれピッチの逆数ｄPとと
もに振動的に増減し、同様にディテントトルクの８次成
分も振動的に増減する。その結果、４次成分と８次成分
の和も、磁極歯のずれピッチの逆数ｄPとともに振動的
に増減する。従って、０＜α＜４θSの範囲すなわちｄP
＞１の範囲で、適当なｄPの値（但し、ｄP≠４／３、
２、４）を選ぶことにより、どの歯もずらさない場合に
比べ、ディテントトルクの高調波成分を減少させること
ができる。FIG. 4 shows the following contents. Fourth-order component of the detent torque vibrational increases and decreases with the inverse d P shift pitch of the magnetic pole teeth, likewise 8-order component of the detent torque increases and decreases vibrationally. As a result, the sum of the fourth-order component and 8-order component, increases and decreases vibrationally with the reciprocal d P shift pitch of the magnetic pole teeth. Therefore, the range of 0 <α <4θ S , that is, d P
> 1, an appropriate value of d P (where d P ≠ 4/3,
By selecting 2, 4), the harmonic component of the detent torque can be reduced as compared with the case where no tooth is shifted.
【００４０】さらにディテントトルクの４次成分は、数
１を満たすずれピッチであるｄt＝ｘ／（６Ｐ）ピッチ
（但し、ｘは３の倍数を除く正の整数）、すなわち本モ
ータの場合１／１２ピッチ、１／６ピッチ、１／３ピッ
チ等でゼロになる。同様にディテントトルクの８次成分
も、ずれピッチがｄt＝ｘ／（１２Ｐ）ピッチ、すなわ
ち本モータの場合１／２４ピッチ、１／１２ピッチ、１
／６ピッチ等でゼロになる。さらに４次成分と８次成分
の和は、数２を満たすずれピッチであるｄt＝ｘ／（６
Ｐ）ピッチ、すなわち本モータの場合１／１２ピッチ、
１／６ピッチ、１／３ピッチ等でゼロになる。したがっ
て、ずれピッチを上記の値に設定することにより、原理
的に現れるディテントトルクの２Ｐｋ次成分を同時にゼ
ロにすることができ、さらなる効果が得られる。但し、
１／３ピッチでは主トルクの１次成分がゼロになり、良
くない。Further, the fourth-order component of the detent torque is a deviation pitch d t = x / (6P) (where x is a positive integer excluding a multiple of 3) which is a deviation pitch satisfying the following equation (1). It becomes zero at / 12 pitch, 1/6 pitch, 1/3 pitch and the like. Similarly, the eighth-order component of the detent torque also has a deviation pitch of dt = x / (12P) pitch, that is, 1/24 pitch, 1/12 pitch, 1
It becomes zero at / 6 pitch or the like. Further, the sum of the fourth-order component and the eighth-order component is a shift pitch d t = x / (6
P) Pitch, ie 1/12 pitch for this motor,
It becomes zero at 1/6 pitch, 1/3 pitch, etc. Therefore, by setting the deviation pitch to the above value, the 2Pk-order component of the detent torque which appears in principle can be simultaneously made zero, and a further effect can be obtained. However,
At 1/3 pitch, the primary component of the main torque becomes zero, which is not good.
【００４１】また、請求項４の発明は以下の内容を示
す。磁極歯を全て等間隔に配置したモータの主トルクの
１次成分に対する、本モータの主トルクの１次成分の比
は、図４のようにｄP＞３の範囲でｄPの増加とともに増
加する。そのため、ｄPの値が大きい方が主トルクの減
少分が小さく有利である。従って、磁極歯のずれピッチ
を、数２を満たすｄt＝ｘ／（６Ｐ）ピッチ（ｘは３の
倍数を除く正の整数）のうち、最小値の１／（６Ｐ）ピ
ッチ、すなわち本モータの場合１／１２ピッチに設定す
ることで、原理的に現れるディテントトルクの２Ｐｋ次
成分を同時にゼロにすることができるのに加え、主トル
ク成分の減少を小さく抑えるという効果が得られる。The fourth aspect of the present invention provides the following. All the magnetic pole teeth to the primary component of the main torque of the motor arranged at equal intervals, the ratio of the primary component of the main torque of the motor is increased with increasing d P in the range of d P> 3 as shown in FIG. 4 I do. Therefore, it the value of d P is large is advantageous small reduction in the main torque. Therefore, the deviation pitch of the magnetic pole teeth is 1 / (6P) of the minimum value among dt = x / (6P) pitches (x is a positive integer excluding a multiple of 3) satisfying Expression 2, that is, this motor In the case of (1), by setting the pitch to 1/12, not only the 2Pk-order component of the detent torque, which appears in principle, can be made zero at the same time, but also the effect of suppressing the reduction of the main torque component can be obtained.
【００４２】なお本実施例では各ヨークの磁極歯、例え
ば第１の磁極歯２７ａにおいて、ずらさない歯、遅れ方
向にずらした歯、進み方向にずらした歯を１枚ずつ順番
に配列して形成する。そして、このように配列された２
つのヨークの磁極歯がピッチをずらして１つのステータ
ユニットを形成し、このように配列された２つのステー
タユニットがピッチをずらしてステータを形成する。し
かし、歯の配列の方法はこれに限らない。例えば、各ヨ
ークの全数の磁極歯のうち、１／３の数の歯をまとめて
進め、１／３の数の歯をまとめて遅らせ、１／３の数の
歯をずらさない等、他の方法でも同様な効果が得られ
る。In this embodiment, the magnetic pole teeth of each yoke, for example, the first magnetic pole teeth 27a, are formed by sequentially arranging teeth that are not shifted, teeth that are shifted in the delay direction, and teeth that are shifted in the advance direction. I do. And 2 arranged in this way
The pole teeth of one yoke are shifted in pitch to form one stator unit, and the two stator units thus arranged are shifted in pitch to form a stator. However, the method of arranging the teeth is not limited to this. For example, among the total number of magnetic pole teeth of each yoke, one third of the teeth are advanced together, one third of the teeth are delayed together, and one third of the teeth are not shifted. The same effect can be obtained by the method.
【００４３】［実施例３］図５、図６は、請求項３およ
び４に係る他の実施例である。各々のステータユニット
を構成する２つのヨークの磁極歯のずらし方は、図５ま
たは図６に示すように変えても良い。ただし、隣接する
歯の隙間が小さくなるにつれ、磁極歯間を流れる漏れ磁
束が増加し、励磁コイルと鎖交する主磁束が減少する傾
向がある。例えば、歯を全くずらさない場合の主磁束を
基準とした時、実施例２の図３、実施例３の図５のモー
タでは主磁束は約２％減少し、実施例３の図６のモータ
では主磁束は約１８％減少する。従って、モータの主磁
束の低下を小さく抑えるためには、図３、図５のモータ
が好ましい。但し、ここでの主磁束量の減少率は、ロー
タとステータの間の空隙の長さに対して、ヨークの板厚
を約３倍、歯を全くずらさない場合の隣接する歯の隙間
を約５倍にとった場合の例である。[Embodiment 3] FIGS. 5 and 6 show another embodiment according to the third and fourth aspects of the present invention. The manner of shifting the magnetic pole teeth of the two yokes constituting each stator unit may be changed as shown in FIG. 5 or FIG. However, as the gap between adjacent teeth decreases, the leakage magnetic flux flowing between the magnetic pole teeth increases, and the main magnetic flux linked to the excitation coil tends to decrease. For example, when the main magnetic flux when the teeth are not displaced at all is used as a reference, the main magnetic flux is reduced by about 2% in the motor of FIG. 3 of the second embodiment and the motor of FIG. 5 of the third embodiment, and the motor of FIG. In this case, the main magnetic flux is reduced by about 18%. Therefore, in order to suppress a decrease in the main magnetic flux of the motor, the motors shown in FIGS. 3 and 5 are preferable. However, the reduction rate of the main magnetic flux amount here is about three times the thickness of the yoke with respect to the length of the gap between the rotor and the stator, and the gap between adjacent teeth when the teeth are not shifted at all. This is an example of a case where the magnification is five times.
【００４４】なお本実施例のＰＭ形ステッピングモータ
も、各ヨークの全数２４枚の磁極歯を等間隔１５°おき
に配置した位置から、２４枚のうち８枚の歯はずらさ
ず、８枚の歯を進み方向にずらし、８枚の歯を遅れ方向
にずらして形成してある。またそのずれ量は、おのおの
１／１２ピッチである。The PM type stepping motor of this embodiment also has eight teeth out of the twenty-four from the position where all twenty-four magnetic pole teeth of each yoke are arranged at regular intervals of 15 °. The teeth are shifted in the advance direction, and eight teeth are shifted in the delay direction. Further, the shift amount is each 1/12 pitch.
【００４５】このように磁極歯を配置しても、ずらさな
い歯、進み方向にずらした歯、遅れ方向にずらした歯
が、お互いに作用し合いディテントトルクの２Ｐｋ次成
分を抑えることができる。これを具体的に示すと、実施
例２と同じく図４となり、同様の効果が得られる。Even if the magnetic pole teeth are arranged in this manner, the teeth that are not shifted, the teeth that are shifted in the advance direction, and the teeth that are shifted in the delay direction act on each other to suppress the 2Pk-order component of the detent torque. This is specifically shown in FIG. 4 as in the second embodiment, and the same effects can be obtained.
【００４６】また実施例１では、ずらさない歯１枚、ず
らした歯１枚の計２枚を歯の配列の最小単位にしてディ
テントトルクを打ち消し合っている。同様に実施例２と
実施例３では、ずらさない歯１枚、進み方向にずらした
歯１枚、遅れ方向にずらした歯１枚の計３枚を最小単位
にして打ち消し合っている。しかし、最小単位となる歯
数ｎは上記に限らず任意の値ｎ（但し、ｎは２以上の整
数）でよい。但し、ｎが増加するにつれ主トルク成分は
減少する傾向にある。従って主トルクの低下を抑えるた
めには、最小単位となる歯の枚数は少ない方が好まし
い。さらに、ディテントトルクの２Ｐ次成分をゼロにさ
せる場合、最小単位となる歯数ｎは２以上であり、２が
より好ましい。一方、ディテントトルクの２Ｐｋ次成分
を同時にゼロにさせる場合、最小単位となる歯数ｎは３
以上であり、３がより好ましい。In the first embodiment, the detent torque is canceled by using two teeth, one tooth which is not shifted and one tooth which is shifted, as a minimum unit of the tooth arrangement. Similarly, in the second embodiment and the third embodiment, one tooth that is not shifted, one tooth that is shifted in the advancing direction, and one tooth that is shifted in the lagging direction are canceled by a total of three teeth. However, the number of teeth n as the minimum unit is not limited to the above, and may be any value n (where n is an integer of 2 or more). However, the main torque component tends to decrease as n increases. Therefore, in order to suppress a decrease in the main torque, it is preferable that the number of teeth serving as the minimum unit is small. Furthermore, when the 2P-order component of the detent torque is set to zero, the minimum unit number of teeth n is 2 or more, and 2 is more preferable. On the other hand, when the 2Pk-order components of the detent torque are simultaneously made to be zero, the minimum unit tooth number n is 3
As described above, 3 is more preferable.
【００４７】また上述した実施例では、二相のＰＭステ
ッピングモータを対象に説明したが、二相に限らず一般
にＰ相のステッピングモータについても同様に適用でき
る。In the above-described embodiment, a two-phase PM stepping motor has been described. However, the present invention is not limited to the two-phase PM stepping motor, and can be generally applied to a P-phase stepping motor.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明の請求項１の発明により、各ヨー
ク内で原理的に現れるディテントトルクの２Ｐｋe次成
分（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋeは正の
整数）を打ち消し合うことで、軸の倒れにより磁気的な
バランスが崩れ軸方向の位置によって空隙のパーミアン
スが不均一になった場合でも、ディテントトルクの高調
波を効果的に低減させ、主トルクの角度依存性を低減で
き、回転速度の不均一性を改善できるため、動作時の振
動・騒音を抑制することが可能となる。The invention of claim 1 of the present invention according to the present invention, 2PK e th component of the detent torque appearing in principle in each yoke (where, P is the number of phases of the stepping motor, k e is a positive integer) cancel the By matching, even if the magnetic balance is lost due to the shaft falling and the permeance of the air gap becomes uneven due to the position in the axial direction, harmonics of the detent torque are effectively reduced, and the angle dependence of the main torque is reduced. Since the rotation speed can be reduced and the rotational speed non-uniformity can be improved, vibration and noise during operation can be suppressed.
【００４９】また請求項２の発明により、原理的に現れ
るディテントトルクの２Ｐ次成分（但し、Ｐはステッピ
ングモータの相数）をゼロにすることで、動作時の振動
・騒音を抑制することが可能となる。According to the second aspect of the present invention, vibration and noise during operation can be suppressed by setting the 2P-order component (where P is the number of phases of the stepping motor) of the detent torque which appears in principle to zero. It becomes possible.
【００５０】さらに請求項３の発明により、原理的に現
れるディテントトルクの２Ｐｋ次成分（但し、Ｐはステ
ッピングモータの相数、ｋは３の倍数を除く正の整数）
を同時にゼロにすることで、動作時の振動・騒音をより
一層抑制することが可能となる。According to the third aspect of the present invention, the 2Pk-order component of the detent torque which appears in principle (where P is the number of phases of the stepping motor and k is a positive integer excluding a multiple of 3)
At the same time, it is possible to further suppress vibration and noise during operation.
【００５１】さらに請求項４の発明により、原理的に現
れるディテントトルクの２Ｐｋ次成分（但し、Ｐはステ
ッピングモータの相数、ｋは３の倍数を除く正の整数）
を同時にゼロにし、動作時の振動・騒音をより一層抑制
することを可能とするだけでなく、主トルクの減少を小
さく抑えるため、トルク性能の低下も抑えられる。Further, according to the fourth aspect of the present invention, the 2Pk-order component of the detent torque which appears in principle (where P is the number of phases of the stepping motor and k is a positive integer excluding a multiple of 3)
At the same time, it is possible not only to further reduce the vibration and noise during operation, but also to suppress the decrease in the torque performance because the decrease in the main torque is suppressed to a small value.
【図１】本発明のモータの一例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a motor according to the present invention.
【図２】本発明の、実施例１のモータの磁極歯の配列を
示す展開図である。FIG. 2 is a developed view showing an arrangement of magnetic pole teeth of the motor according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の、実施例２のモータの磁極歯の配列を
示す展開図である。FIG. 3 is a development view showing an arrangement of magnetic pole teeth of the motor according to the second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の、実施例２のモータの磁極歯のずれ量
とディテントトルク、主トルクの比との関係を示すグラ
フである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a deviation amount of magnetic pole teeth and a ratio between a detent torque and a main torque of the motor according to the second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の、実施例３のモータの磁極歯の配列を
示す展開図である。FIG. 5 is a developed view showing an arrangement of magnetic pole teeth of a motor according to a third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の、実施例３のモータの磁極歯の配列の
他の例を示す展開図である。FIG. 6 is a developed view showing another example of the arrangement of the magnetic pole teeth of the motor according to the third embodiment of the present invention.
【図７】従来のモータの磁極歯の配列を示す展開図であ
る。FIG. 7 is a developed view showing an arrangement of magnetic pole teeth of a conventional motor.
【図８】従来のモータの磁極歯の配列の、他の例を示す
展開図である。FIG. 8 is a development view showing another example of an arrangement of magnetic pole teeth of a conventional motor.
【図９】従来のモータの磁極歯のずれ量とディテントト
ルク、主トルクの比との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between a deviation amount of magnetic pole teeth of a conventional motor and a ratio between a detent torque and a main torque.
１…ステッピングモータ １０…ロータ １１…シャフト １２…磁石 １３…カバー １４…軸受 ２０…ステータ ２１…ステータユニット ２２…励磁コイル ２３…外ヨーク ２４…内ヨーク ２５…ハウジング部 ２６、２８…プレート部 ２７、２９…磁極歯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stepping motor 10 ... Rotor 11 ... Shaft 12 ... Magnet 13 ... Cover 14 ... Bearing 20 ... Stator 21 ... Stator unit 22 ... Exciting coil 23 ... Outer yoke 24 ... Inner yoke 25 ... Housing part 26, 28 ... Plate part 27, 29 ... magnetic pole teeth
Claims (4)
ヨーク、内ヨークを有するステータユニットを複数積層
して形成したステータを配置し、前記各ステータユニッ
トの各ヨークには複数の磁極歯が備えられるＰＭ形ステ
ッピングモータにおいて、各ステータユニットの各ヨー
クの磁極歯が等間隔な位置からずれた歯を有することを
特徴とするＰＭ形ステッピングモータ。1. A stator comprising a plurality of stator units each having an outer yoke and an inner yoke is arranged around a rotor having a plurality of magnetic poles, and a plurality of magnetic pole teeth are provided on each yoke of each of the stator units. A PM type stepping motor provided, wherein the magnetic pole teeth of each yoke of each stator unit have teeth shifted from equidistant positions.
ヨーク、内ヨークを有するステータユニットを複数積層
して形成したステータを配置し、前記各ステータユニッ
トの各ヨークには複数の磁極歯が備えられるＰＭ形ステ
ッピングモータにおいて、各ステータユニットの各ヨー
クの磁極歯が等間隔な位置からずれた歯を有し、磁極歯
のずれピッチｄtは、 【数１】 （但し、Ｐはモータの相数、θmは磁極歯の位置を表す
電気角、ｎは各ヨークの磁極歯の配列の最小単位となる
歯数）を満たす値であることを特徴とするＰＭ形ステッ
ピングモータ。2. A stator formed by laminating a plurality of stator units having an outer yoke and an inner yoke is disposed around a rotor having a plurality of magnetic poles, and a plurality of magnetic pole teeth are provided on each yoke of each of the stator units. In the PM type stepping motor provided, the magnetic pole teeth of each yoke of each stator unit have teeth that are shifted from equidistant positions, and the shift pitch d t of the magnetic pole teeth is given by: (Where, P is the number of phases of the motor, the theta m electric angle representing the position of the magnetic pole teeth, n represents the number of teeth which is a minimum unit of arrangement of the magnetic pole teeth of the yokes), characterized in that a value satisfying PM Type stepping motor.
ヨーク、内ヨークを有するステータユニットを複数積層
して形成したステータを配置し、前記各ステータユニッ
トの各ヨークには複数の磁極歯が備えられるＰＭ形ステ
ッピングモータにおいて、各ステータユニットの各ヨー
クの磁極歯が等間隔な位置からずれた歯を有し、磁極歯
のずれピッチｄtは、 【数２】 （但し、Ｐはモータの相数、ｋは３の倍数を除く正の整
数、θmは磁極歯の位置を表す電気角、ｎは各ヨークの
磁極歯の配列の最小単位となる歯数）を満たす値である
ことを特徴とするＰＭ形ステッピングモータ。3. A stator formed by laminating a plurality of stator units each having an outer yoke and an inner yoke is disposed around a rotor having a plurality of magnetic poles, and each yoke of each stator unit has a plurality of magnetic pole teeth. In the PM type stepping motor provided, the magnetic pole teeth of each yoke of each stator unit have teeth that are displaced from equidistant positions, and the deviation pitch d t of the magnetic pole teeth is: (However, P is the number of phases of the motor, k is a positive integer excluding a multiple of 3, θ m is an electrical angle representing the position of the magnetic pole tooth, and n is the minimum number of teeth of the arrangement of the magnetic pole teeth of each yoke.) A PM type stepping motor characterized in that the value satisfies the following.
ヨーク、内ヨークを有するステータユニットを複数積層
して形成したステータを配置し、前記各ステータユニッ
トの各ヨークには複数の磁極歯が備えられるＰＭ形ステ
ッピングモータにおいて、各ステータユニットの各ヨー
クの磁極歯が等間隔な位置からずれた歯を有し、磁極歯
のずれピッチｄtは、 【数２】 （但し、Ｐはモータの相数、ｋは３の倍数を除く正の整
数、θmは磁極歯の位置を表す電気角、ｎは各ヨークの
磁極歯の配列の最小単位となる歯数）を満たす値であ
り、かつその値のうちの最小値に設定されることを特徴
とするＰＭ形ステッピングモータ。4. A stator formed by laminating a plurality of stator units each having an outer yoke and an inner yoke is arranged around a rotor having a plurality of magnetic poles, and a plurality of magnetic pole teeth are provided on each yoke of each of the stator units. In the PM type stepping motor provided, the magnetic pole teeth of each yoke of each stator unit have teeth that are displaced from equidistant positions, and the deviation pitch d t of the magnetic pole teeth is: (However, P is the number of phases of the motor, k is a positive integer excluding a multiple of 3, θ m is an electrical angle representing the position of the magnetic pole tooth, and n is the minimum number of teeth of the arrangement of the magnetic pole teeth of each yoke.) A PM type stepping motor characterized in that the value satisfies the following condition and is set to the minimum value among the values.
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|---|---|---|---|
| JP28448696A JP3422192B2 (en) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | PM stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28448696A JP3422192B2 (en) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | PM stepping motor |
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| JPH10136631A true JPH10136631A (en) | 1998-05-22 |
| JP3422192B2 JP3422192B2 (en) | 2003-06-30 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422192B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479911B1 (en) | 1999-09-22 | 2002-11-12 | Seiko Epson Corporation | PM type stepping motor |
| US7250698B2 (en) | 2004-11-02 | 2007-07-31 | Japan Servo Co., Ltd. | Multi-phase claw-pole type rotary machine |
| CN104343738A (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 三井造船株式会社 | Stationary blade structure of axial compressor |
| JP2023009408A (en) * | 2021-07-07 | 2023-01-20 | 株式会社東京マイクロ | Pm-type two-phase stepping motor |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP28448696A patent/JP3422192B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3422192B2 (en) | 2003-06-30 |
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