JPH1023733A - ステッピングモータ - Google Patents
ステッピングモータInfo
- Publication number
- JPH1023733A JPH1023733A JP19146396A JP19146396A JPH1023733A JP H1023733 A JPH1023733 A JP H1023733A JP 19146396 A JP19146396 A JP 19146396A JP 19146396 A JP19146396 A JP 19146396A JP H1023733 A JPH1023733 A JP H1023733A
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- Japan
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- pole teeth
- stepping motor
- phase
- stator
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極歯間で発生する高調波成分を減衰させ、振
動及び騒音のより低いステッピングモータを提供する。 【解決手段】 従来のような極歯の均等配置を行わず、
２対の固定子が各々２ｎ個の極歯の内同極性と成る極歯
に関し、ある極歯が該極歯からｐ個目の極歯との間で対
を作った時に、該対同士の極歯間ピッチが（３６０゜／
ｎ）・（ｐ±１／８）角度となる極歯不均衡配置とし
た。
動及び騒音のより低いステッピングモータを提供する。 【解決手段】 従来のような極歯の均等配置を行わず、
２対の固定子が各々２ｎ個の極歯の内同極性と成る極歯
に関し、ある極歯が該極歯からｐ個目の極歯との間で対
を作った時に、該対同士の極歯間ピッチが（３６０゜／
ｎ）・（ｐ±１／８）角度となる極歯不均衡配置とし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の回転中の振動、及び騒音低減の特性改善に関する。
の回転中の振動、及び騒音低減の特性改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に関するステッピングモータは、
いわゆる板金構造型多極ＰＭステッピングモータと呼ば
れるもので、その構造は図１に示される。図１の符号１
はモータ取付のためのフランジ、２１はＡ相、２２はＢ
相の２組の固定子で、２１及び２２の両者は、互いにス
テップ角シフトとして組み合わされて固定子２を形成し
ている。２１２はＡ相固定子巻線、２２２はＢ相固定子
巻線である。２１１、２２１は、それぞれの相の固定子
極歯であり、１相について言えば同極性のｎ個の極歯が
交互に、合計２ｎ個、均等ピッチで配置されている。符
号３は外周に均等ピッチで着磁された永久磁石の回転
子、４はシャフトである。
いわゆる板金構造型多極ＰＭステッピングモータと呼ば
れるもので、その構造は図１に示される。図１の符号１
はモータ取付のためのフランジ、２１はＡ相、２２はＢ
相の２組の固定子で、２１及び２２の両者は、互いにス
テップ角シフトとして組み合わされて固定子２を形成し
ている。２１２はＡ相固定子巻線、２２２はＢ相固定子
巻線である。２１１、２２１は、それぞれの相の固定子
極歯であり、１相について言えば同極性のｎ個の極歯が
交互に、合計２ｎ個、均等ピッチで配置されている。符
号３は外周に均等ピッチで着磁された永久磁石の回転
子、４はシャフトである。
【０００３】この状態のＡ相、Ｂ相の極歯の関係を示す
ために、固定子内径３６０゜を直線的に展開したのが、
図２である。図２は最も一般的な７．５゜／ステップ、
つまり２４極（ｎ＝１２）ステッピングモータを例に描
かれてある。
ために、固定子内径３６０゜を直線的に展開したのが、
図２である。図２は最も一般的な７．５゜／ステップ、
つまり２４極（ｎ＝１２）ステッピングモータを例に描
かれてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】昨今、ステッピングモ
ータは、ＦＤＤ、ＨＤＤ、プリンター、ファクシミリ、
複写機など電算機機器、事務機器などの応用分野が広ま
ると同時に、ステッピングモータ特有の騒音、振動が問
題になって来た。より低い振動・騒音のステッピングモ
ータの出現が強く期待されている所であり、本発明は、
その解決策を提供するものである。
ータは、ＦＤＤ、ＨＤＤ、プリンター、ファクシミリ、
複写機など電算機機器、事務機器などの応用分野が広ま
ると同時に、ステッピングモータ特有の騒音、振動が問
題になって来た。より低い振動・騒音のステッピングモ
ータの出現が強く期待されている所であり、本発明は、
その解決策を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】進歩した最新の計測機器
を使って従来からの極歯均等配置型ステッピングモータ
のトルク波形、極歯間の磁束分布などを調査するに及ん
で、従来型の極歯の均等配置は、必ずしも賢明な方法で
はない、と結論に達した。
を使って従来からの極歯均等配置型ステッピングモータ
のトルク波形、極歯間の磁束分布などを調査するに及ん
で、従来型の極歯の均等配置は、必ずしも賢明な方法で
はない、と結論に達した。
【０００６】ステッピングモータの振動、騒音は、トル
ク／軸角度の波形（通常Ｔ−θ特性と呼ぶ）、或いは、
その原因となる空隙磁束分布の高調波が原因となってい
ることは以前から知られていた。従って極歯は均等ピッ
チで配置されるものと言う前提の元で、如何なる極歯形
状が最も高調波を低くできるか研究のみが進められ、極
歯の配置変更による相殺という考えには至ってなかっ
た。
ク／軸角度の波形（通常Ｔ−θ特性と呼ぶ）、或いは、
その原因となる空隙磁束分布の高調波が原因となってい
ることは以前から知られていた。従って極歯は均等ピッ
チで配置されるものと言う前提の元で、如何なる極歯形
状が最も高調波を低くできるか研究のみが進められ、極
歯の配置変更による相殺という考えには至ってなかっ
た。
【０００７】本発明は、極歯間で高調波成分を相殺する
ために、外周に磁極Ｎと磁極Ｓとが交互に且つ均等ピッ
チで着磁された円筒型の永久磁石を回転子とし、巻線を
備え、２ｎ個の極歯を持つ２組のステータを、互いにス
テップ角度シフトとして組み立てられた、いわゆる板金
構造の２相多極ステッピングモータを対象として、固定
子極歯を固定子内径に均等な角度ピッチで配置すること
なく、１相毎の固定子の同極性の極間に対の関係を作
り、対の極歯同士に、（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）
…（ただし、ｐは対を為す極歯間ピッチで、同極性の極
歯で数えたピッチ数の正整数）となる角度を持つ、極歯
不均等配置を採用した。
ために、外周に磁極Ｎと磁極Ｓとが交互に且つ均等ピッ
チで着磁された円筒型の永久磁石を回転子とし、巻線を
備え、２ｎ個の極歯を持つ２組のステータを、互いにス
テップ角度シフトとして組み立てられた、いわゆる板金
構造の２相多極ステッピングモータを対象として、固定
子極歯を固定子内径に均等な角度ピッチで配置すること
なく、１相毎の固定子の同極性の極間に対の関係を作
り、対の極歯同士に、（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）
…（ただし、ｐは対を為す極歯間ピッチで、同極性の極
歯で数えたピッチ数の正整数）となる角度を持つ、極歯
不均等配置を採用した。
【０００８】
【作用】本発明が以上のように構成される最大の理由
は、図３に示されるＴ−θカーブの歪補正にあった。図
３を詳細に分析するとき、極歯間空隙磁束分布の４次高
調波の強い影響を受けて発生するトルクカーブ歪は殆ど
が４次高調波によるものと確認出来た（図４）。言い換
えれば４次高調波を除去できれば、Ｔ−θカーブを極め
て正しい正弦波に近づけることが出来ると言うことであ
る。
は、図３に示されるＴ−θカーブの歪補正にあった。図
３を詳細に分析するとき、極歯間空隙磁束分布の４次高
調波の強い影響を受けて発生するトルクカーブ歪は殆ど
が４次高調波によるものと確認出来た（図４）。言い換
えれば４次高調波を除去できれば、Ｔ−θカーブを極め
て正しい正弦波に近づけることが出来ると言うことであ
る。
【０００９】４次高調波トルクとは、このステッピング
モータで言う基本波トルクの１サイクルが３６０゜／ｎ
であるのに対し、その１／４の細かいサイクルであるの
は言を待たない。従って１／４の更に半サイクル、１／
８サイクルのシフトで４次高調波は相殺できる。
モータで言う基本波トルクの１サイクルが３６０゜／ｎ
であるのに対し、その１／４の細かいサイクルであるの
は言を待たない。従って１／４の更に半サイクル、１／
８サイクルのシフトで４次高調波は相殺できる。
【００１０】図２は、多極２相ＰＭステッピングモータ
で最もポピュラーな２４極（ｎ＝１２）、７．５゜／ス
テップの極歯位置関係を示すもので、空隙を直線的に展
開した解説図である。１相当たり２４個の極歯は全て均
等ピッチで配置された従来型を表している。 Ａ１，Ａ
２・・・Ａｎ同士は同極性で、Ａ１’，Ａ２’，．．Ａ
ｎ’は、上記に逆極性の同極性極歯である。
で最もポピュラーな２４極（ｎ＝１２）、７．５゜／ス
テップの極歯位置関係を示すもので、空隙を直線的に展
開した解説図である。１相当たり２４個の極歯は全て均
等ピッチで配置された従来型を表している。 Ａ１，Ａ
２・・・Ａｎ同士は同極性で、Ａ１’，Ａ２’，．．Ａ
ｎ’は、上記に逆極性の同極性極歯である。
【００１１】ところで、本発明の根拠を図２で説明すれ
ば、極歯Ａ１と対抗するＡ１’の組み合わせが、ｐピッ
チ隔てたＡｐ、及びＡｐ’の組み合わせに対して、（３
６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）の角度である時、両組み合
わせで発生するトルクカーブには１／８サイクルの位相
差を生じ、４次高調波は相殺される、と言うことであ
る。
ば、極歯Ａ１と対抗するＡ１’の組み合わせが、ｐピッ
チ隔てたＡｐ、及びＡｐ’の組み合わせに対して、（３
６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）の角度である時、両組み合
わせで発生するトルクカーブには１／８サイクルの位相
差を生じ、４次高調波は相殺される、と言うことであ
る。
【００１２】図５は、４次高調波を持つ歪波形の基本正
弦波に対する４次高調波の関係を示すと共に、１／８サ
イクルの位相差を持つ極歯の対の発生４次高調波が互い
に打ち消す状況を示すものである。
弦波に対する４次高調波の関係を示すと共に、１／８サ
イクルの位相差を持つ極歯の対の発生４次高調波が互い
に打ち消す状況を示すものである。
【００１３】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】図２は、前述の通り７．５゜／ステップの
２４極２相ＰＭステッピングモータの従来型である。極
歯が全て固定子内径に均等ピッチで配置されている。
２４極２相ＰＭステッピングモータの従来型である。極
歯が全て固定子内径に均等ピッチで配置されている。
【００１５】これを本発明による低振動、低騒音に効果
的な極歯配列とした第１実施例が、図６である。図６に
おいて、極歯○印と●印、□印と■印、△印と▲印は、
互いに対を為す関係にあり、対相互の極歯間には、本発
明の請求範囲で規定する、（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／
８）ピッチ角度が適用されてある。
的な極歯配列とした第１実施例が、図６である。図６に
おいて、極歯○印と●印、□印と■印、△印と▲印は、
互いに対を為す関係にあり、対相互の極歯間には、本発
明の請求範囲で規定する、（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／
８）ピッチ角度が適用されてある。
【００１６】図７は、同じステッピングモータの極歯の
対を別の組み合わせで選んだ第２実施例である。第１実
施例と同様、極歯○印と●印、□印と■印、△印と▲印
とは互いに対を為す関係にあり、対相互の極歯間には、
（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）ピッチ角度が適用され
てある。
対を別の組み合わせで選んだ第２実施例である。第１実
施例と同様、極歯○印と●印、□印と■印、△印と▲印
とは互いに対を為す関係にあり、対相互の極歯間には、
（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）ピッチ角度が適用され
てある。
【００１７】以上第１、第２実施例によって、４次高調
波を相殺されるめに設定する対の選び方を理解されたと
思うが、特異なケースとして他の実施例を説明する。
波を相殺されるめに設定する対の選び方を理解されたと
思うが、特異なケースとして他の実施例を説明する。
【００１８】図８は、既述と同じ構造を持つ１８゜／ス
テップ２相ＰＭステッピングモータの従来型の極歯展開
図である。即ち、回転子１０極に対して、固定子極歯は
全て均等に配置されてある。
テップ２相ＰＭステッピングモータの従来型の極歯展開
図である。即ち、回転子１０極に対して、固定子極歯は
全て均等に配置されてある。
【００１９】これに対し本発明による、対の極歯間ピッ
チ（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）を適用した第３実施
例が、図９である。この場合、同極性極歯の数が奇数で
あるので、対の組めない極歯が１個発生する。図９にお
ける☆印極歯がそれである。５組のＮ・Ｓ極で発生する
４次高調波の内の４組分は全て相殺され、残りの１／５
のみが残存することになるので、その相殺効果は充分と
みなされる。
チ（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）を適用した第３実施
例が、図９である。この場合、同極性極歯の数が奇数で
あるので、対の組めない極歯が１個発生する。図９にお
ける☆印極歯がそれである。５組のＮ・Ｓ極で発生する
４次高調波の内の４組分は全て相殺され、残りの１／５
のみが残存することになるので、その相殺効果は充分と
みなされる。
【００２０】次に、図１０は本発明の第４実施例であ
り、本実施例は上述した第３実施例で残存している４次
高調波を更に削減しようとする目的で、対の組めない☆
印極歯を欠いた極歯構造としている。
り、本実施例は上述した第３実施例で残存している４次
高調波を更に削減しようとする目的で、対の組めない☆
印極歯を欠いた極歯構造としている。
【００２１】☆印極歯が欠けているため、☆印極歯があ
る第３実施例と比較して幾分トルク減となるのは致し方
のないことではあるが、４次高調波の更なる削減が可能
であり、ステップモータの機能を失わず、より一層高度
の低振動、低騒音特性を発揮することが出来る。
る第３実施例と比較して幾分トルク減となるのは致し方
のないことではあるが、４次高調波の更なる削減が可能
であり、ステップモータの機能を失わず、より一層高度
の低振動、低騒音特性を発揮することが出来る。
【００２２】なお本発明では、回転子が外周に磁極Ｎと
磁極Ｓとを交互に且つ均等ピッチで着磁した円筒型の永
久磁石から構成されているが、ＮＳの極数は極歯の数と
異なっていても同一であってもよい。
磁極Ｓとを交互に且つ均等ピッチで着磁した円筒型の永
久磁石から構成されているが、ＮＳの極数は極歯の数と
異なっていても同一であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】発生するトルクカーブ歪の殆どが極歯間
空隙磁束分布の４次高調波によるものであったが、本発
明によれば４次高調波を除去してＴ−θ特性カーブを極
めて正しい正弦波に近づけることが出来るように成り、
より低い振動・騒音のステッピングモータの提供が可能
となった。
空隙磁束分布の４次高調波によるものであったが、本発
明によれば４次高調波を除去してＴ−θ特性カーブを極
めて正しい正弦波に近づけることが出来るように成り、
より低い振動・騒音のステッピングモータの提供が可能
となった。
【図１】２相多極型ＰＭステッピングモータ、通常板金
構造ＰＭステッピングモータの構造図である。
構造ＰＭステッピングモータの構造図である。
【図２】図１の構造で、最も一般的な７．５゜／ステッ
プ、２４極ＰＭステッピングモータ従来型の極歯位置、
角度関係を説明するために、磁気空隙３６０゜を直線的
に展開した図である。
プ、２４極ＰＭステッピングモータ従来型の極歯位置、
角度関係を説明するために、磁気空隙３６０゜を直線的
に展開した図である。
【図３】同ステッピングモータの軸角度に対する発生ト
ルクのカーブであって、一般にＴ−θカーブと呼ばれる
ものの説明図である。
ルクのカーブであって、一般にＴ−θカーブと呼ばれる
ものの説明図である。
【図４】発生トルクカーブ（Ｔ−θカーブ）には、４次
高調波が含まれること、及び４次高調波を説明する図で
ある。
高調波が含まれること、及び４次高調波を説明する図で
ある。
【図５】４次高調波は１／８サイクル位相シフトにより
相殺されること、その場合の基本波の合成トルクを説明
する図である。
相殺されること、その場合の基本波の合成トルクを説明
する図である。
【図６】図２で挙げた最も一般的なステッピングモータ
に、本発明を適用した場合の第１実施例図である。
に、本発明を適用した場合の第１実施例図である。
【図７】図２に挙げた最も一般的なステッピングモータ
に、本発明を適用した場合の第２実施例図である。
に、本発明を適用した場合の第２実施例図である。
【図８】１８゜／ステップ、板金構造１０極型ステッピ
ングモータにおける従来型の極歯展開図である。
ングモータにおける従来型の極歯展開図である。
【図９】図８の展開図に、本発明を適用した場合の第３
実施例図である。
実施例図である。
【図１０】本発明の第４実施例図である。
１ フランジ ２ 固定子 ２１ Ａ相固定子 ２２ Ｂ相固定子 ２１１ Ａ相固定子極歯 ２１２ Ａ相固定子巻線 ２２１ Ｂ相固定子極歯 ２２２ Ｂ相固定子巻線 ３ 回転子 ４ シャフト Ａｎ 極歯 Ａｎ’ 極歯
Claims (1)
- 【請求項１】 外周に磁極Ｎと磁極Ｓとが交互に且つ均
等ピッチで着磁された円筒型の永久磁石を回転子とし、
巻線を備え、内径に２ｎ個の極歯を持つ２組のステータ
を、互いにステップ角度シフトして組み立てられた、い
わゆる板金構造のＰＭステッピングモータにおいて、固
定子極歯を固定子内径に均等な角度ピッチで配置するこ
となく、１相の固定子の同極の極間に対の関係を作り、
対の極歯同士に、（３６０゜／ｎ）（ｐ±１／８）…
（ただし、ｐは対を為す極歯間ピッチで、１相の同極性
の極歯を数えるピッチ数で正整数）となる角度を持つ、
極歯不均等配置を特徴とする多極ＰＭステッピングモー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19146396A JPH1023733A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19146396A JPH1023733A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ステッピングモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1023733A true JPH1023733A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16275075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19146396A Pending JPH1023733A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1023733A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359958A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Minebea Co Ltd | Ｐｍ型ステッピングモータ |
| WO2006064089A1 (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Kone Corporation | Reduction of harmonics in an electric motor |
| CN102959832A (zh) * | 2010-03-15 | 2013-03-06 | 电扭矩机器股份有限公司 | 具有相偏移的横向和/或换向通量系统 |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP19146396A patent/JPH1023733A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359958A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Minebea Co Ltd | Ｐｍ型ステッピングモータ |
| WO2006064089A1 (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Kone Corporation | Reduction of harmonics in an electric motor |
| JP2008523782A (ja) * | 2004-12-13 | 2008-07-03 | コネ コーポレイション | 電動モータにおける高調波の減少 |
| US7675213B2 (en) | 2004-12-13 | 2010-03-09 | Kone Corporation | Reduction of harmonics in an electric motor |
| CN102959832A (zh) * | 2010-03-15 | 2013-03-06 | 电扭矩机器股份有限公司 | 具有相偏移的横向和/或换向通量系统 |
| JP2013523073A (ja) * | 2010-03-15 | 2013-06-13 | モーター エクセレンス， エルエルシー | 位相オフセットを有する横方向および／または整流磁束システム |
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