JPH10136631A

JPH10136631A - Ｐｍ形ステッピングモータ

Info

Publication number: JPH10136631A
Application number: JP28448696A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Koike; 良和小池; Akihiko Ikegami; 昭彦池上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JP3422192B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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θ_S
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
θ_Sは下記（１）式により示される。

【０００４】 θ_S＝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４θ_S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、θ_S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θ_S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。

【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。

【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。

【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
２Ｐｋ_e次（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋ_e
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。

【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
ｄ_t＝１／ｄ_Pで表すと、下記（２）式の関係がある。

【０００９】α＝（１／ｄ_P）４θ_S ・・・（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ｄ_P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。

【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ｄ_P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、ｄ_Pとともに振動的に増減
する。したがって、０＜α＜４θ_Sの範囲すなわちｄ_P＞
１の範囲で、適当なｄ_Pの値（但し、ｄ_P≠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ｄ_P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。

【００１１】さらに上述のモータの場合、適当なｄ_Pの
値（但し、ｄ_P≠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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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４θ_S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２Ｐｋ_e
次成分（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋ_e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。

【００１８】ここで、０＜α＜４θ_Sを満たすずれ量
α、すなわちｄ_P＞１を満たす範囲の中に、上記の効果
が得られるｄ_P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。

【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ｄ_tが存在する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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θ_S
＝３．７５°のＰＭ形ステッピングモータを用いて説明
する。

【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。

【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。

【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。

【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２Ｐｋ_e次成分（但し、Ｐはステッピ
ングモータの相数、ｋ_e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。

【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
ｄ_t＝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。

【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。

【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。

【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
Ｐｋ_e次成分（但し、Ｐはステッピングモータの相数、
ｋ_e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。

【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ｄ_P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。

【００３６】

【数３】

【００３７】

【数４】

【００３８】但し、ｋνはν次の高調波係数、θ_m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。
ｄ_tはずれピッチ（ｄ１＝０、ｄ２＝１／ｄ_P、ｄ３＝−
１／ｄ_P）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２Ｐｋ_e次（但し、Ｐはステッピングモー
タの相数、ｋ_e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ｄ_P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。

【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ｄ_P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ｄ_Pとともに振動的
に増減する。従って、０＜α＜４θ_Sの範囲すなわちｄ_P
＞１の範囲で、適当なｄ_Pの値（但し、ｄ_P≠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。

【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ｄ_t＝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ｄ_t＝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ｄ_t＝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。

【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ｄ_P＞３の範囲でｄ_Pの増加とともに増
加する。そのため、ｄ_P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ｄ_t＝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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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２Ｐｋ_e次成
分（但し、Ｐはステッピングモータの相数、ｋ_e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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの一例を示す縦断面図である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図７】従来のモータの磁極歯の配列を示す展開図であ
る。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁極を有するロータの周りに、外
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。
【請求項２】複数の磁極を有するロータの周りに、外
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ｄ_tは、【数１】（但し、Ｐはモータの相数、θ_m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。
【請求項３】複数の磁極を有するロータの周りに、外
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ｄ_t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、θ_m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。
【請求項４】複数の磁極を有するロータの周りに、外
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ｄ_t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、θ_m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。