JPH10285899A - ステッピングモータ - Google Patents
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- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/18—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/145—Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
-
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- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
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- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
Landscapes
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ３相の永久磁石形ステッピングモータと２相
の永久磁石形及びハイブリッド形ステッピングモータで
低振動・低騒音を実現する。 【解決手段】 固定子Ｓ２巻線２１−１〜２１−６の相
数は３相、固定子主極２２−１〜２２−６数は６ｍ個
（ｍは１以上の整数）であり、その内の１相分の固定子
主極は２つおきに２ｍ個となるように選定され、前記固
定子主極の１相分を直流励磁すると交互にＮ極がｍ個、
Ｓ極がｍ個となるように巻線されている固定子と、Ｚ／
２個のＮ極及びこれと同数のＳ極を交互に円周方向に磁
化した円筒状永久磁石２３より形成される回転子Ｒ２と
を備えた永久磁石形ステッピングモータに構成した。Ｚ
は回転子極数で、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）に設定するの
が望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以上
の場合には６ｍ個の各固定子主極は複数の極歯を有する
ものとする。
の永久磁石形及びハイブリッド形ステッピングモータで
低振動・低騒音を実現する。 【解決手段】 固定子Ｓ２巻線２１−１〜２１−６の相
数は３相、固定子主極２２−１〜２２−６数は６ｍ個
（ｍは１以上の整数）であり、その内の１相分の固定子
主極は２つおきに２ｍ個となるように選定され、前記固
定子主極の１相分を直流励磁すると交互にＮ極がｍ個、
Ｓ極がｍ個となるように巻線されている固定子と、Ｚ／
２個のＮ極及びこれと同数のＳ極を交互に円周方向に磁
化した円筒状永久磁石２３より形成される回転子Ｒ２と
を備えた永久磁石形ステッピングモータに構成した。Ｚ
は回転子極数で、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）に設定するの
が望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以上
の場合には６ｍ個の各固定子主極は複数の極歯を有する
ものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タに関するもので、特に固定子巻線の相数が３相及び２
相に適用可能なステッピングモータの改良に関するもの
である。
タに関するもので、特に固定子巻線の相数が３相及び２
相に適用可能なステッピングモータの改良に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のハイブリッド形ステッピングモー
タ及び永久磁石形ステッピングモータは２相形のものが
主流を占めており、その構造は、例えばハイブリッド形
ステッピングモータで示すと、特開平２−１６４２号公
報に記載するように構成されているが、これを図４又は
図５に示す。
タ及び永久磁石形ステッピングモータは２相形のものが
主流を占めており、その構造は、例えばハイブリッド形
ステッピングモータで示すと、特開平２−１６４２号公
報に記載するように構成されているが、これを図４又は
図５に示す。
【０００３】図４は上記従来のハイブリッド形ステッピ
ングモータ１０の構成を示す縦断側面図で、図５は図４
のＡ−Ａ′断面図である。図４、５において、１は固定
子ハウジング、２は固定子鉄心、３−１〜３−８は固定
子巻線、４、４′は前後夫々のブラケットであり、固定
子鉄心２は、主極２−１〜２−８を構成して、２−１０
は各主極２−１〜２−８の内周に形成された極歯であ
る。前記各主極２−１〜２−８に固定子巻線３−１〜３
−８が巻装されている。これら固定子ハウジング１、固
定子鉄心２及び固定子巻線３−１〜３−８により固定子
Ｓが構成される。
ングモータ１０の構成を示す縦断側面図で、図５は図４
のＡ−Ａ′断面図である。図４、５において、１は固定
子ハウジング、２は固定子鉄心、３−１〜３−８は固定
子巻線、４、４′は前後夫々のブラケットであり、固定
子鉄心２は、主極２−１〜２−８を構成して、２−１０
は各主極２−１〜２−８の内周に形成された極歯であ
る。前記各主極２−１〜２−８に固定子巻線３−１〜３
−８が巻装されている。これら固定子ハウジング１、固
定子鉄心２及び固定子巻線３−１〜３−８により固定子
Ｓが構成される。
【０００４】更に、図４において、５及び５′は軸受、
６は回転子軸、７及び８は回転子磁極、図５の７−１０
及び８−１０は上記回転子磁極７、８の外周に形成され
た極歯であって、極歯７−１０及び極歯８−１０は互い
に夫々の極歯ピッチの１／２ピッチずれて配置されてい
る。また、２つの回転子磁極７、８の間に挟持されてい
る９は永久磁石であり、これら回転子軸６、回転子磁極
７、８、永久磁石９により回転子Ｒが構成される。この
ように、極歯７−１０、８−１０の配列が１／２ピッチ
ずれた２個の回転子磁極７、８で永久磁石９を挟んだ構
成の回転子Ｒはハイブリッド形回転子と呼ばれ、上記し
た固定子Ｓと回転子Ｒとにより、従来の２相のハイブリ
ッド形ステッピングモータ１０が構成される。
６は回転子軸、７及び８は回転子磁極、図５の７−１０
及び８−１０は上記回転子磁極７、８の外周に形成され
た極歯であって、極歯７−１０及び極歯８−１０は互い
に夫々の極歯ピッチの１／２ピッチずれて配置されてい
る。また、２つの回転子磁極７、８の間に挟持されてい
る９は永久磁石であり、これら回転子軸６、回転子磁極
７、８、永久磁石９により回転子Ｒが構成される。この
ように、極歯７−１０、８−１０の配列が１／２ピッチ
ずれた２個の回転子磁極７、８で永久磁石９を挟んだ構
成の回転子Ｒはハイブリッド形回転子と呼ばれ、上記し
た固定子Ｓと回転子Ｒとにより、従来の２相のハイブリ
ッド形ステッピングモータ１０が構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッピン
グモータの性能を示す指数の中で重要なものとしてステ
ップ角θｓがある。通常ステップ角θｓ（単位は度。以
下省略）は、固定子巻線の相数あるいは回転子磁極の相
数Ｐと回転子磁極の１個の磁極に設けた極歯数Ｚｔによ
り決定され、 θｓ＝１８０／（Ｐ・Ｚｔ） ・・・・・・・・・・ （１） と表される。
グモータの性能を示す指数の中で重要なものとしてステ
ップ角θｓがある。通常ステップ角θｓ（単位は度。以
下省略）は、固定子巻線の相数あるいは回転子磁極の相
数Ｐと回転子磁極の１個の磁極に設けた極歯数Ｚｔによ
り決定され、 θｓ＝１８０／（Ｐ・Ｚｔ） ・・・・・・・・・・ （１） と表される。
【０００６】（１）式で示されたステップ角θｓは、１
相の巻線を順次通電した場合の１相励磁の場合に得られ
る角度で、そのステッピングモータ固有のものである。
そして（１）式は分母の回転子磁極の相数Ｐ及び極歯数
Ｚｔを大きくするとθｓが小さくなることを示してい
る。
相の巻線を順次通電した場合の１相励磁の場合に得られ
る角度で、そのステッピングモータ固有のものである。
そして（１）式は分母の回転子磁極の相数Ｐ及び極歯数
Ｚｔを大きくするとθｓが小さくなることを示してい
る。
【０００７】従来の回転子磁極の相数が２相で、極歯数
がＺｔである場合の永久磁石形ステッピングモータのス
テップ角は、（１）式により、θｓ＝１８０／（２・Ｚ
ｔ）となり、当該ステップ角を微少角とするには極歯数
Ｚｔを大きく、即ちロータ歯幅を小さくしなければなら
ないが、これには工作技術上の制約があった。
がＺｔである場合の永久磁石形ステッピングモータのス
テップ角は、（１）式により、θｓ＝１８０／（２・Ｚ
ｔ）となり、当該ステップ角を微少角とするには極歯数
Ｚｔを大きく、即ちロータ歯幅を小さくしなければなら
ないが、これには工作技術上の制約があった。
【０００８】また、２相ハイブリッド形ステッピングモ
ータは振動・騒音が大きく、固定子主極数を増やして磁
気的バランスを向上させることでこれらを低減すること
は可能であるが、２相ステッピングモータでは従来は主
極数が８もしくはその倍数のものしかなかった。
ータは振動・騒音が大きく、固定子主極数を増やして磁
気的バランスを向上させることでこれらを低減すること
は可能であるが、２相ステッピングモータでは従来は主
極数が８もしくはその倍数のものしかなかった。
【０００９】例えば、図４、図５に示すハイブリッド形
回転子を有する従来の構成のものでは、固定子主極数が
６の場合、回転子の歯数が６ｎ＋５又は６ｎ＋１（ｎは
１以上の整数）であるから歯数は奇数となる。従って、
１相励磁すると１相分が１８０゜離れた２つの主極で構
成されるため、例えばハイブリッド形回転子の永久磁石
を挟持する２つの回転子磁極は互いに異極に磁化され、
一方の回転子磁極は上に吸引されると共に他方の回転子
磁極は下に吸引されるため、１相励磁での駆動では回転
子軸が軸方向の偶力を受けつつ回転することになり、振
動・騒音の要因となっていた。
回転子を有する従来の構成のものでは、固定子主極数が
６の場合、回転子の歯数が６ｎ＋５又は６ｎ＋１（ｎは
１以上の整数）であるから歯数は奇数となる。従って、
１相励磁すると１相分が１８０゜離れた２つの主極で構
成されるため、例えばハイブリッド形回転子の永久磁石
を挟持する２つの回転子磁極は互いに異極に磁化され、
一方の回転子磁極は上に吸引されると共に他方の回転子
磁極は下に吸引されるため、１相励磁での駆動では回転
子軸が軸方向の偶力を受けつつ回転することになり、振
動・騒音の要因となっていた。
【００１０】更に、従来の永久磁石形ステッピングモー
タは、特開平６−１４５１４号公報に示すように、１相
分の主極の極性が同極性となるように巻線が巻装されて
おり、１相分が同極性に励磁される場合には、１相励磁
駆動では１相内に異極が存在しないので、磁路が充分に
形成されず、次の２相分を逆極性に励磁して異極性を形
成して２つの相間で磁路を形成することが必要で、２相
励磁もしくはそれ以上の多相励磁しか実用にならないと
いう欠点があった。
タは、特開平６−１４５１４号公報に示すように、１相
分の主極の極性が同極性となるように巻線が巻装されて
おり、１相分が同極性に励磁される場合には、１相励磁
駆動では１相内に異極が存在しないので、磁路が充分に
形成されず、次の２相分を逆極性に励磁して異極性を形
成して２つの相間で磁路を形成することが必要で、２相
励磁もしくはそれ以上の多相励磁しか実用にならないと
いう欠点があった。
【００１１】一方、４相、５相というように固定子巻線
の相数Ｐを増加させることも考えられるが、この場合に
は駆動回路のスイッチ数が増加し、回路が複雑且つ高価
になるという問題があった。
の相数Ｐを増加させることも考えられるが、この場合に
は駆動回路のスイッチ数が増加し、回路が複雑且つ高価
になるという問題があった。
【００１２】本発明は、上記従来のこの種ステッピング
モータ（永久磁石形及びハイブリッド形のステッピング
モータ）の課題（問題点）を解決するため、ステップ角
のより小さな、しかも１相励磁起動を可能とする３相の
永久磁石形ステッピングモータと、固定子主極を１２個
で構成する２相機として低振動・低騒音を実現する２相
の永久磁石形及びハイブリッド形のステッピングモータ
を提供することを目的とする。
モータ（永久磁石形及びハイブリッド形のステッピング
モータ）の課題（問題点）を解決するため、ステップ角
のより小さな、しかも１相励磁起動を可能とする３相の
永久磁石形ステッピングモータと、固定子主極を１２個
で構成する２相機として低振動・低騒音を実現する２相
の永久磁石形及びハイブリッド形のステッピングモータ
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のステッピングモ
ータは、上記従来のステッピングモータの課題を解決す
るため、大別して次の３つの構成とする。 第１の構成：まず、３相の永久磁石形ステッピングモー
タとしては、次の特徴を有する固定子と回転子を備えた
構成とする。 （１）固定子巻線の相数は３相であって、固定子主極数
は６ｍ個（ｍは１以上の整数）であり、その内の１相分
の固定子主極は２つおきに２ｍ個となるように選定さ
れ、前記固定子主極の１相分を直流励磁すると交互にＮ
極がｍ個、Ｓ極がｍ個となるように巻線されている固定
子。 （２）Ｚ／２個のＮ極及びこれと同数のＳ極を交互に円
周方向に磁化した円筒状永久磁石より形成される回転
子。但し、Ｚは回転子極数とする。 この場合、回転子極数Ｚは、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）に
設定するのが望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、
ｎが２以上の場合には上記６ｍ個の各固定子主極は複数
の極歯を有するものとする。
ータは、上記従来のステッピングモータの課題を解決す
るため、大別して次の３つの構成とする。 第１の構成：まず、３相の永久磁石形ステッピングモー
タとしては、次の特徴を有する固定子と回転子を備えた
構成とする。 （１）固定子巻線の相数は３相であって、固定子主極数
は６ｍ個（ｍは１以上の整数）であり、その内の１相分
の固定子主極は２つおきに２ｍ個となるように選定さ
れ、前記固定子主極の１相分を直流励磁すると交互にＮ
極がｍ個、Ｓ極がｍ個となるように巻線されている固定
子。 （２）Ｚ／２個のＮ極及びこれと同数のＳ極を交互に円
周方向に磁化した円筒状永久磁石より形成される回転
子。但し、Ｚは回転子極数とする。 この場合、回転子極数Ｚは、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）に
設定するのが望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、
ｎが２以上の場合には上記６ｍ個の各固定子主極は複数
の極歯を有するものとする。
【００１４】第２の構成：また、２相の永久磁石形ステ
ッピングモータとしては、次の特徴を有する固定子と回
転子を備えた構成とする。 （１）固定子巻線の相数は２相であって、固定子主極数
は１２個であり、その内の１相分は１つおきに６個で構
成され、１相分を直流励磁するとＮ極が３個、Ｓ極が３
個となるように巻線されている固定子。 （２）Ｚ／２個のＮ極及び同数のＳ極を交互に円周方向
に磁化した円筒状永久磁石より形成される回転子。但
し、Ｚは回転子極数とする。 この場合、回転子極数Ｚは、Ｚ＝２４ｎ±６に設定する
のが望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以
上の場合には上記１２個の各固定子主極は複数の極歯を
有するものとする。
ッピングモータとしては、次の特徴を有する固定子と回
転子を備えた構成とする。 （１）固定子巻線の相数は２相であって、固定子主極数
は１２個であり、その内の１相分は１つおきに６個で構
成され、１相分を直流励磁するとＮ極が３個、Ｓ極が３
個となるように巻線されている固定子。 （２）Ｚ／２個のＮ極及び同数のＳ極を交互に円周方向
に磁化した円筒状永久磁石より形成される回転子。但
し、Ｚは回転子極数とする。 この場合、回転子極数Ｚは、Ｚ＝２４ｎ±６に設定する
のが望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以
上の場合には上記１２個の各固定子主極は複数の極歯を
有するものとする。
【００１５】第３の構成：さらに、２相のハイブリッド
形ステッピングモータとしては、次の特徴を有する固定
子と回転子を備えた構成とする。 （１）固定子巻線の相数は２相であって、固定子主極数
は１２個であり、その内の１相分は６個で構成され、１
相分を直流励磁するとＮ極が３個、Ｓ極が３個となるよ
うに巻線されている固定子。 （２）複数のＺｔ個の極歯数の歯車状突極を有する２個
の磁性体より成る回転子磁極と、該２個の回転子磁極に
挟持され回転軸と同方向に磁化された永久磁石とを有す
るハイブリッド形である回転子。 この場合、上記極歯数Ｚｔは、Ｚｔ＝１２ｎ±３に設定
するのが望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが
２以上の場合には上記各１２個の各固定子主極は複数の
極歯を有するものとする。
形ステッピングモータとしては、次の特徴を有する固定
子と回転子を備えた構成とする。 （１）固定子巻線の相数は２相であって、固定子主極数
は１２個であり、その内の１相分は６個で構成され、１
相分を直流励磁するとＮ極が３個、Ｓ極が３個となるよ
うに巻線されている固定子。 （２）複数のＺｔ個の極歯数の歯車状突極を有する２個
の磁性体より成る回転子磁極と、該２個の回転子磁極に
挟持され回転軸と同方向に磁化された永久磁石とを有す
るハイブリッド形である回転子。 この場合、上記極歯数Ｚｔは、Ｚｔ＝１２ｎ±３に設定
するのが望ましい。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが
２以上の場合には上記各１２個の各固定子主極は複数の
極歯を有するものとする。
【００１６】
第１の実施の形態：本発明の第１の実施の形態である６
極の３相の永久磁石形ステッピングモータ２０の構成を
図１を用いて説明する。図１は上記第１の構成例に対応
する一実施の形態を示すが、回転子磁極の相数が３相
で、上述のように固定子主極が主極数６ｍ、回転子極数
Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）で表されたが、同図はこの場合
においてｍ＝１とし、主極数を６個、ｎ＝４とし、Ｚ＝
５０とした場合の簡略化して示した具体例を示す。
極の３相の永久磁石形ステッピングモータ２０の構成を
図１を用いて説明する。図１は上記第１の構成例に対応
する一実施の形態を示すが、回転子磁極の相数が３相
で、上述のように固定子主極が主極数６ｍ、回転子極数
Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）で表されたが、同図はこの場合
においてｍ＝１とし、主極数を６個、ｎ＝４とし、Ｚ＝
５０とした場合の簡略化して示した具体例を示す。
【００１７】本発明の永久磁石形ステッピングモータ２
０の回転子Ｒ２は、図４に示す従来例の２相のステッピ
ングモータ１０の回転子Ｒと異なり、図１に示すように
円筒状永久磁石２３を備え、またバックヨーク２４を有
することが望ましく、回転子軸２６を中心に回転自在に
軸支されている。円筒状永久磁石２３の外周面には極歯
２７−１０、２８−１０が回転方向にＮ極とＳ極が交互
となるように合計５０個形成されるように磁化されてい
る。
０の回転子Ｒ２は、図４に示す従来例の２相のステッピ
ングモータ１０の回転子Ｒと異なり、図１に示すように
円筒状永久磁石２３を備え、またバックヨーク２４を有
することが望ましく、回転子軸２６を中心に回転自在に
軸支されている。円筒状永久磁石２３の外周面には極歯
２７−１０、２８−１０が回転方向にＮ極とＳ極が交互
となるように合計５０個形成されるように磁化されてい
る。
【００１８】この円筒状永久磁石２３の外側には小空隙
を介して６個の固定子主極２２−１〜２２−６の内周面
が対向し、当該固定子主極２２−１〜２２−６先端内周
面には夫々の主極に３個の極歯２２−１０が形成されて
いる。そして６個の固定子主極２２−１〜２２−６は、
互いに６０゜の等ピッチに配置されて、夫々に固定子巻
線２１−１〜２１−６が巻装されている。上述巻線は３
相巻線であり、固定子巻線２１−１と２１−４が１相分
を形成し、この１相分を直流励磁した場合固定子主極２
２−１と２２−４とは互いに異極性となるように巻装さ
れている。
を介して６個の固定子主極２２−１〜２２−６の内周面
が対向し、当該固定子主極２２−１〜２２−６先端内周
面には夫々の主極に３個の極歯２２−１０が形成されて
いる。そして６個の固定子主極２２−１〜２２−６は、
互いに６０゜の等ピッチに配置されて、夫々に固定子巻
線２１−１〜２１−６が巻装されている。上述巻線は３
相巻線であり、固定子巻線２１−１と２１−４が１相分
を形成し、この１相分を直流励磁した場合固定子主極２
２−１と２２−４とは互いに異極性となるように巻装さ
れている。
【００１９】図４、図５に示す従来のハイブリッド形ス
テッピングモータ１０では、１相励磁駆動ができなかっ
たが、本発明の永久磁石形ステッピングモータ２０で
は、１相内に同数の異極が常に存在するので、１相励磁
駆動が可能となる。即ち、図１において、円筒状永久磁
石２３のＮ極から出た磁束は異極性の主極２２−１に入
り、巻線２１−１と鎖交し、固定子Ｓ２の環状ヨーク部
２５を通って主極２２−４に入って巻線２１−４と鎖交
し、該主極２２−４の極歯に対向する円筒状永久磁石２
３のＳ極に入り、バックヨーク２４を通って元のＮ極に
戻り磁路を閉じる。このようにして１相励磁駆動が可能
となる。
テッピングモータ１０では、１相励磁駆動ができなかっ
たが、本発明の永久磁石形ステッピングモータ２０で
は、１相内に同数の異極が常に存在するので、１相励磁
駆動が可能となる。即ち、図１において、円筒状永久磁
石２３のＮ極から出た磁束は異極性の主極２２−１に入
り、巻線２１−１と鎖交し、固定子Ｓ２の環状ヨーク部
２５を通って主極２２−４に入って巻線２１−４と鎖交
し、該主極２２−４の極歯に対向する円筒状永久磁石２
３のＳ極に入り、バックヨーク２４を通って元のＮ極に
戻り磁路を閉じる。このようにして１相励磁駆動が可能
となる。
【００２０】次に、固定子巻線２１−１と２１−４の電
流を遮断すると同時に、２相分の巻線２１−２及び２１
−５に通電すると、回転子永久磁石の磁極が２相分の主
極２２−２及び２２−５の極歯２２−１０に対し所定の
角度でずれるように構成されているので、このずれの分
だけ回転子Ｒ２は転回移動する。このずれ角がステップ
角θｓである。
流を遮断すると同時に、２相分の巻線２１−２及び２１
−５に通電すると、回転子永久磁石の磁極が２相分の主
極２２−２及び２２−５の極歯２２−１０に対し所定の
角度でずれるように構成されているので、このずれの分
だけ回転子Ｒ２は転回移動する。このずれ角がステップ
角θｓである。
【００２１】同様に、３相分の主極２２−３、２２−６
に巻装された巻線２１−３及び２１−６を励磁すると、
上述と同様に１ステップ角θｓだけ転回移動し、このよ
うにして最も簡単な１相励磁での駆動が可能となる。
に巻装された巻線２１−３及び２１−６を励磁すると、
上述と同様に１ステップ角θｓだけ転回移動し、このよ
うにして最も簡単な１相励磁での駆動が可能となる。
【００２２】また、上述の第１の発明の前記の長所とは
別の優れた点は、図４、図５の従来例のものと対比する
と明白である。即ち、図１の固定子主極２２−１及び２
２−４が励磁されている状態において、一方の主極２２
−１の極歯２２−１０が回転子Ｒ２を構成する円筒状永
久磁石２３を吸引する径方向の力と、他方の主極２２−
４の極歯２２−１０が同じ円筒状永久磁石２３を吸引す
る径方向の力とは向きが逆で夫々の大きさが等しいため
互いに相殺され、常に回転子軸２６を軸支する軸受部材
には径方向の力は作用せず、従って回転時の振動・騒音
が少なくなる。
別の優れた点は、図４、図５の従来例のものと対比する
と明白である。即ち、図１の固定子主極２２−１及び２
２−４が励磁されている状態において、一方の主極２２
−１の極歯２２−１０が回転子Ｒ２を構成する円筒状永
久磁石２３を吸引する径方向の力と、他方の主極２２−
４の極歯２２−１０が同じ円筒状永久磁石２３を吸引す
る径方向の力とは向きが逆で夫々の大きさが等しいため
互いに相殺され、常に回転子軸２６を軸支する軸受部材
には径方向の力は作用せず、従って回転時の振動・騒音
が少なくなる。
【００２３】このように、６極構造においても本発明は
従来のハイブリッド形ステッピングモータでは得られな
かった低振動・低騒音での駆動が可能となる。
従来のハイブリッド形ステッピングモータでは得られな
かった低振動・低騒音での駆動が可能となる。
【００２４】次に、第１の実施の形態の永久磁石形ステ
ッピングモータにおける回転子極数ＺのＺ＝ｍ・（１２
ｎ±２）の誘導について説明する。ステッピングモータ
のステップ角θｓは上記（１）式で与えられるが、本発
明のステッピングモータでは固定子巻線の相数が３相で
あるので、（１）式でＰ＝３とすると、本発明のステッ
ピングモータ２０ではＮ極Ｓ極を交互に配置したリング
マグネット形回転子の場合、Ｚｔ＝Ｚ／２であるから、
ステップ角θｓは、 θｓ＝１８０／｛３・Ｚ・（１／２）｝＝１２０／Ｚ ・・・ （２） となる。
ッピングモータにおける回転子極数ＺのＺ＝ｍ・（１２
ｎ±２）の誘導について説明する。ステッピングモータ
のステップ角θｓは上記（１）式で与えられるが、本発
明のステッピングモータでは固定子巻線の相数が３相で
あるので、（１）式でＰ＝３とすると、本発明のステッ
ピングモータ２０ではＮ極Ｓ極を交互に配置したリング
マグネット形回転子の場合、Ｚｔ＝Ｚ／２であるから、
ステップ角θｓは、 θｓ＝１８０／｛３・Ｚ・（１／２）｝＝１２０／Ｚ ・・・ （２） となる。
【００２５】一方、固定子主極は３６０／６ｍ等分さ
れ、その固定子主極の極歯に最も近い回転子磁極は｛３
６０／（Ｚ／２）｝・ｎ等分されているから、その差が
ステップ角θｓで、これは、 θｓ＝±［３６０／６ｍ−３６０ｎ／｛Ｚ・（１／２）｝］ ・・（３） で表される。
れ、その固定子主極の極歯に最も近い回転子磁極は｛３
６０／（Ｚ／２）｝・ｎ等分されているから、その差が
ステップ角θｓで、これは、 θｓ＝±［３６０／６ｍ−３６０ｎ／｛Ｚ・（１／２）｝］ ・・（３） で表される。
【００２６】（２）式と（３）式とを解くことにより、
Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）が得られる。このとき、ｎが２
以上の場合は、各６ｍ個の主極の先端に複数の極歯を設
けた方がステッピングモータのトルクを大きくできる。
更に、固定子巻線の相数が３相の場合は２相に対し、
（１）式に示されるように回転子磁極に設けた極歯数Ｚ
ｔが同じでもステップ角θｓを小さくでき、従ってステ
ッピングモータの分解能を大きくできるので、本発明の
ステッピングモータが上記従来技術の欠点を改善できる
ことが判る。
Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）が得られる。このとき、ｎが２
以上の場合は、各６ｍ個の主極の先端に複数の極歯を設
けた方がステッピングモータのトルクを大きくできる。
更に、固定子巻線の相数が３相の場合は２相に対し、
（１）式に示されるように回転子磁極に設けた極歯数Ｚ
ｔが同じでもステップ角θｓを小さくでき、従ってステ
ッピングモータの分解能を大きくできるので、本発明の
ステッピングモータが上記従来技術の欠点を改善できる
ことが判る。
【００２７】第２の実施の形態：次に、図２を用いて第
２の実施の形態である１２極の２相の永久磁石形ステッ
ピングモータ３０の構成について説明する。回転子Ｒ３
は図１の回転子Ｒ２と同じ構造で、円筒永久磁石３３の
外周にＮ極及びＳ極が交互に多極着磁されている。固定
子Ｓ３は１２個の等ピッチに配置された主極３２−１〜
３２−１２を有し、また、２相の固定子巻線３１−１〜
３１−１２が設けられている。当該主極３２−１〜３２
−１２の１２個の内１相分は１つおきに６個で、この１
相分を直流励磁すると、６個の主極中に交互に、Ｎ極性
が３個、Ｓ極性が３個となるように巻線３１−１〜３１
−１２が巻装されている。
２の実施の形態である１２極の２相の永久磁石形ステッ
ピングモータ３０の構成について説明する。回転子Ｒ３
は図１の回転子Ｒ２と同じ構造で、円筒永久磁石３３の
外周にＮ極及びＳ極が交互に多極着磁されている。固定
子Ｓ３は１２個の等ピッチに配置された主極３２−１〜
３２−１２を有し、また、２相の固定子巻線３１−１〜
３１−１２が設けられている。当該主極３２−１〜３２
−１２の１２個の内１相分は１つおきに６個で、この１
相分を直流励磁すると、６個の主極中に交互に、Ｎ極性
が３個、Ｓ極性が３個となるように巻線３１−１〜３１
−１２が巻装されている。
【００２８】１相分の主極６個は、固定子主極３２−１
〜３２−１２の１２個の１個おきに構成され、その主極
６個は交互に異極性となるように構成されるのが望まし
い。図２は、その一例の１相分巻線について極性表示し
たものである。このように構成すると図１の例と同じよ
うに、回転子Ｒ３に作用する径方向の力は常に相殺され
る。
〜３２−１２の１２個の１個おきに構成され、その主極
６個は交互に異極性となるように構成されるのが望まし
い。図２は、その一例の１相分巻線について極性表示し
たものである。このように構成すると図１の例と同じよ
うに、回転子Ｒ３に作用する径方向の力は常に相殺され
る。
【００２９】また、２相機であっても、固定子主極数が
多いほど、駆動時の振動・騒音は小さくなることから、
２相機の一般的構成である主極数８の固定子より、本発
明のステッピングモータに係る固定子Ｓ３は主極数が１
２であるので、振動・騒音は小さくできる。この場合
も、上述で（１）式〜（３）式と同様の誘導により、回
転子極数ＺのＺ＝２４ｎ±６が得られる。ここでｎは１
以上の整数で、ｎ≧２の場合は、１２個の主極３１−１
〜３１−１２の先端に複数の極歯３２−２０を設けるこ
とが望ましい。
多いほど、駆動時の振動・騒音は小さくなることから、
２相機の一般的構成である主極数８の固定子より、本発
明のステッピングモータに係る固定子Ｓ３は主極数が１
２であるので、振動・騒音は小さくできる。この場合
も、上述で（１）式〜（３）式と同様の誘導により、回
転子極数ＺのＺ＝２４ｎ±６が得られる。ここでｎは１
以上の整数で、ｎ≧２の場合は、１２個の主極３１−１
〜３１−１２の先端に複数の極歯３２−２０を設けるこ
とが望ましい。
【００３０】第３の実施の形態：次に、第３の実施の形
態である１２極の２相のハイブリッド形ステッピングモ
ータ４０の構成を図３を用いて説明する。固定子Ｓ４は
第２の発明の固定子Ｓ３と同じ構成であるが、回転子Ｒ
４をハイブリッド形としたものである。ハイブリッド形
であるので、図２に示したものより振動・騒音で不利に
なるが、従来技術である上述図４での主極数が８の構成
より主極数が多くなるので回転子Ｒ４に働く電磁力も平
衡するようになる。
態である１２極の２相のハイブリッド形ステッピングモ
ータ４０の構成を図３を用いて説明する。固定子Ｓ４は
第２の発明の固定子Ｓ３と同じ構成であるが、回転子Ｒ
４をハイブリッド形としたものである。ハイブリッド形
であるので、図２に示したものより振動・騒音で不利に
なるが、従来技術である上述図４での主極数が８の構成
より主極数が多くなるので回転子Ｒ４に働く電磁力も平
衡するようになる。
【００３１】径方向に働く力は、１２０゜ピッチで配置
される３つの主極４２−１、４２−５、４２−９が同極
性になり、異極性を吸引するため、そのベクトル和は、 ｃｏｓ（０゜）−２・ｃｏｓ（３０゜）＝０ となり相殺される。
される３つの主極４２−１、４２−５、４２−９が同極
性になり、異極性を吸引するため、そのベクトル和は、 ｃｏｓ（０゜）−２・ｃｏｓ（３０゜）＝０ となり相殺される。
【００３２】ハイブリッド形の長所としては、図２に示
した円筒状永久磁石２３の外周面に着磁するものよりも
一般的にステップ角θｓを小さくできることが挙げられ
る。これは円筒状永久磁石２３の外周面に所望の磁化力
での多極を形成し難いためである。この場合も、回転子
の歯車状突極数（回転子の極歯数）Ｚｔは上述と同様な
手法で、Ｚｔ＝１２ｎ±３として与えられる。ここでｎ
は１以上の整数で、ｎ≧２の場合では１２個の各主極４
２−１〜４２−１２には複数の極歯４２−２０を設ける
ことが望ましい。
した円筒状永久磁石２３の外周面に着磁するものよりも
一般的にステップ角θｓを小さくできることが挙げられ
る。これは円筒状永久磁石２３の外周面に所望の磁化力
での多極を形成し難いためである。この場合も、回転子
の歯車状突極数（回転子の極歯数）Ｚｔは上述と同様な
手法で、Ｚｔ＝１２ｎ±３として与えられる。ここでｎ
は１以上の整数で、ｎ≧２の場合では１２個の各主極４
２−１〜４２−１２には複数の極歯４２−２０を設ける
ことが望ましい。
【００３３】上記の各実施の形態では、固定子主極を円
周方向に等分間隔となるように対称型に配置した最も望
ましい実施の形態を示し、その場合、第１の実施の形態
では、固定子磁極数Ｚが、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）であ
る場合、また、第２の実施の形態では、Ｚ＝２４ｎ±
６）である場合、さらに、第３の実施の形態では、回転
子の極歯数ＺｔがＺｔ＝１２ｎ±３である場合を説明し
た。このように固定子主極を対称型に形成した方がステ
ップ角精度は優れ、特性面でも有利となるが、固定子を
非対称型に形成しても、特性面では若干落ちるが本発明
の作用効果を備えているので、用途によっては、実用可
能である。
周方向に等分間隔となるように対称型に配置した最も望
ましい実施の形態を示し、その場合、第１の実施の形態
では、固定子磁極数Ｚが、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±２）であ
る場合、また、第２の実施の形態では、Ｚ＝２４ｎ±
６）である場合、さらに、第３の実施の形態では、回転
子の極歯数ＺｔがＺｔ＝１２ｎ±３である場合を説明し
た。このように固定子主極を対称型に形成した方がステ
ップ角精度は優れ、特性面でも有利となるが、固定子を
非対称型に形成しても、特性面では若干落ちるが本発明
の作用効果を備えているので、用途によっては、実用可
能である。
【００３４】
【発明の効果】本発明のステッピングモータの内、請求
項１及び２のように構成される永久磁石形ステッピング
モータでは、次のような優れた効果を有する。 （１）固定子巻線の相数を３相とすることで、従来の２
相機に比較してステップ角を小さくでき、従ってステッ
ピングモータの分解能を上げることができる。 （２）本発明である３相機の永久磁石形ステッピングモ
ータの１相励磁駆動が可能となる。 （３）円筒状永久磁石回転子であるので、振動・騒音が
小さくできる。 また、請求項３、４及び請求項５、６のように構成され
る永久磁石形及びハイブリッドのステッピングモータで
は、２相機でありながら固定子主極が１２極構成である
ので、従来の２相機８極構成に対し、低振動・低騒音を
実現できる。
項１及び２のように構成される永久磁石形ステッピング
モータでは、次のような優れた効果を有する。 （１）固定子巻線の相数を３相とすることで、従来の２
相機に比較してステップ角を小さくでき、従ってステッ
ピングモータの分解能を上げることができる。 （２）本発明である３相機の永久磁石形ステッピングモ
ータの１相励磁駆動が可能となる。 （３）円筒状永久磁石回転子であるので、振動・騒音が
小さくできる。 また、請求項３、４及び請求項５、６のように構成され
る永久磁石形及びハイブリッドのステッピングモータで
は、２相機でありながら固定子主極が１２極構成である
ので、従来の２相機８極構成に対し、低振動・低騒音を
実現できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である３相永久磁石
形ステッピングモータの構成を示す縦断正面図である。
形ステッピングモータの構成を示す縦断正面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である２相１２極構
造の永久磁石形ステッピングモータの構成を示す縦断正
面図である。
造の永久磁石形ステッピングモータの構成を示す縦断正
面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である２相１２極構
造のハイブリッド形ステッピングモータの一実施の形態
を示す縦断正面図である。
造のハイブリッド形ステッピングモータの一実施の形態
を示す縦断正面図である。
【図４】従来の２相ハイブリッド形ステッピングモータ
の構成を示す縦断側面図である。
の構成を示す縦断側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ′断面図である。
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：固定子 Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：回転子 ２０：第１の発明の永久磁石形ステッピングモータ ２１−１〜２１−６：固定子巻線 ２２−１〜２２−６：固定子主極 ２２−１０：固定子主極の極歯 ２３：円筒状永久磁石 ２４：バックヨーク ２６：回転軸 ２７−１０（２８−１０）：回転子の極歯 ３０：第２の発明の永久磁石形ステッピングモータ ３１−１〜３１−１２：固定子巻線 ３２−１〜３２−１２：固定子主極 ３２−２０：固定子主極の極歯 ３３：円筒状永久磁石 ３６：回転軸 ３７−１０（３８−１０）：回転子の極歯 ４０：第３の発明のハイブリッド形ステッピングモータ ４１−１〜４１−１２：固定子巻線 ４２−１〜４２−１２：固定子主極 ４２−２０：固定子主極の極歯
Claims (6)
- 【請求項１】 次の構成を有する固定子と回転子を備え
たことを特徴とする永久磁石形ステッピングモータ。 （１）固定子巻線の相数は３相であって、固定子主極数
は６ｍ個（ｍは１以上の整数）であり、その内の１相分
の固定子主極は２つおきに２ｍ個で構成され、前記固定
子主極の１相分を直流励磁すると交互にＮ極がｍ個、Ｓ
極がｍ個となるように巻線されている固定子。 （２）Ｚ／２個のＮ極及びこれと同数のＳ極を交互に円
周方向に磁化した円筒状永久磁石より形成される回転
子。但し、Ｚは回転子極数とする。 - 【請求項２】 回転子極数Ｚは、Ｚ＝ｍ・（１２ｎ±
２）であるようにした請求項１記載の永久磁石形ステッ
ピングモータ。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以
上の場合には上記６ｍ個の各固定子主極は複数の極歯を
有するものとする。 - 【請求項３】 次の構成を有する固定子と回転子を備え
たことを特徴とする永久磁石形ステッピングモータ。 （１）固定子巻線の相数は２相であって、固定子主極数
は１２個であり、その内の１相分は１つおきに６個で構
成され、１相分を直流励磁すると交互にＮ極が３個、Ｓ
極が３個となるように巻線されている固定子。 （２）Ｚ／２個のＮ極及び同数のＳ極を交互に円周方向
に磁化した円筒状永久磁石より形成される回転子。但
し、Ｚは回転子極数とする。 - 【請求項４】 回転子極数Ｚは、Ｚ＝２４ｎ±６である
ようにした請求項３記載の永久磁石形ステッピングモー
タ。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以上の場合に
は上記１２個の各固定子主極は複数の極歯を有するもの
とする。 - 【請求項５】 次の構成を有する固定子と回転子を備え
たことを特徴とするハイブリッド形ステッピングモー
タ。 （１）固定子巻線の相数は２相であって、固定子主極数
は１２個であり、その内の１相分は１つおきに６個で構
成され、１相分を直流励磁すると交互にＮ極が３個、Ｓ
極が３個となるように巻線されている固定子。 （２）複数のＺｔ個の極歯数の歯車状突極を有する２個
の磁性体より成る回転子磁極と、該２個の回転子磁極に
挟持され回転軸と同方向に磁化された永久磁石とを有す
るハイブリッド形である回転子。 - 【請求項６】 回転子の極歯数Ｚｔは、Ｚｔ＝１２ｎ±
３であるようにした請求項５記載の永久磁石形ステッピ
ングモータ。但し、ｎは１以上の整数とし、ｎが２以上
の場合には上記各１２個の各固定子主極は複数の極歯を
有するものとする。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09102422A JP3131403B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | ステッピングモータ |
| US09/056,190 US6028377A (en) | 1997-04-07 | 1998-04-06 | Three-phase permanent magnet cascade claw type stepping motor |
| US09/437,020 US6121712A (en) | 1997-04-07 | 1999-11-09 | Three-phase permanent magnet cascade claw type stepping motor |
| US09/640,138 US6329729B1 (en) | 1997-04-07 | 2000-08-16 | Hybrid stepping motor |
| US09/640,144 US6281615B1 (en) | 1997-04-07 | 2000-08-16 | Stepping motor |
| US09/745,031 USRE38346E1 (en) | 1997-04-07 | 2000-12-22 | Three-phase permanent magnet cascade claw type stepping motor |
| US09/851,922 US6741006B2 (en) | 1997-04-07 | 2001-05-10 | Magnet type stepping motor |
| US10/170,491 US6670732B2 (en) | 1997-04-07 | 2002-06-13 | Magnet type stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09102422A JP3131403B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | ステッピングモータ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000285504A Division JP3594892B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285899A true JPH10285899A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3131403B2 JP3131403B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=14327023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09102422A Expired - Fee Related JP3131403B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | ステッピングモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (7) | US6028377A (ja) |
| JP (1) | JP3131403B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012501622A (ja) * | 2008-08-29 | 2012-01-19 | ムーグ インコーポレーテッド | 永久磁石型ステッピングモータ |
| CN103733479A (zh) * | 2011-02-15 | 2014-04-16 | 标立电机有限公司 | 爪极电机的定子 |
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| SE512784C2 (sv) * | 1998-04-21 | 2000-05-15 | Hoeganaes Ab | Induktionsmaskinstator |
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| DE19904469A1 (de) * | 1999-02-04 | 2000-08-10 | Bosch Gmbh Robert | Dreh-Stellantrieb und Drehschalter |
| EP1052761A3 (en) * | 1999-05-06 | 2001-05-09 | Yukio Kinoshita | A rotary electric machine |
| ATE266272T1 (de) * | 1999-07-05 | 2004-05-15 | Minebea Co Ltd | Stellantrieb mit begrenztem drehwinkel |
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