JP2599082B2 - 4-phase stepping motor - Google Patents

4-phase stepping motor

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド形の4相ス
テッピングモータに関し、特に、ディテントトルク(de
tent torque)が低減されるとともに、駆動トルクが増大
される4相ステッピングモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid type four-phase stepping motor, and more particularly, to a detent torque (detent torque).
The present invention relates to a four-phase stepping motor in which tent torque is reduced and driving torque is increased.

【0002】ここで、ディテントトルクとは、該モータ
を励磁しない状態でも、一定の位置を保持しようとする
トルクであり、該モータに電流を流し、特定の相(単
数、又は複数)を励磁しているときに現われる静止トル
ク、すなわちスティフネス(stiffness)特性で示される
静止トルクとは本質的に異なる。
[0002] Here, the detent torque is a torque for maintaining a fixed position even when the motor is not excited. When a current is applied to the motor, a specific phase (single or plural) is excited. This is essentially different from the static torque that appears when the vehicle is moving, that is, the static torque that is indicated by the stiffness characteristic.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、この種の4相ステッピングモータ
としては、図3の固定子、回転子の相互関係を表す断面
図に示すものがある。同図において、固定子1側には8
個の突極11 ,12 ,13 ,………17 ,1 8 が等ピッ
チ角で配設されるとともに、各突極11 ,12 ,………
8 の回転子2と対向する面に、それぞれ4個、又は5
個の固定子小歯3が等ピッチτS で配設されており、回
転子2側の外周にも偶数個の回転子小歯4が等ピッチτ
R で配設されている。同図中の5は固定子巻線であり、
対向するそれぞれ2個の突極11 ,15 ;1 2 ,16
3 ,17 ;14 ,18 にヘテロポーラ型の巻線を施し
て、各1相を構成している。なお、6は回転子2の出力
軸である。
2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of four-phase stepping motor
Is a cross section showing the mutual relationship between the stator and the rotor in FIG.
Some are shown in the figure. In FIG.
Salient poles 11, 1Two, 1Three, ............ 17, 1 8But
And each salient pole 11, 1Two, ………
184 or 5 on the surface facing the rotor 2
Stator teeth 3 have equal pitch τSAre arranged in
An even number of rotor teeth 4 on the outer circumference of the trochanter 2 side have the same pitch τ.
RIt is arranged in. Reference numeral 5 in FIG.
Two salient poles 1 facing each other1, 1Five1 Two, 16;
1Three, 171Four, 18With a heteropolar winding
Thus, each phase is constituted. 6 is the output of the rotor 2
Axis.

【0004】前記回転子2には、図示しない軸方向に磁
化された永久磁石が組み込まれ、その外周に前記偶数個
の回転子小歯4をそれぞれ有する2個の鉄心から成り、
一方の鉄心はN極、他方の鉄心はS極に磁化され、相互
の小歯4,4は半ピッチ(電気的に180°)ずれてい
る。図2はその一方を示す。
A permanent magnet magnetized in an axial direction (not shown) is incorporated in the rotor 2 and comprises two iron cores each having the even number of rotor small teeth 4 on the outer periphery thereof.
One core is magnetized to the N pole and the other core is magnetized to the S pole, and the small teeth 4 and 4 are shifted by a half pitch (electrically 180 °). FIG. 2 shows one of them.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の4相ステッピングモータにあっては、各突極
1 ,12 ,13 , ………18 のうち、固定子小歯3
の個数が、4個の突極と、5個の突極があり、全体とし
て磁気的にアンバランスな状態となっているため、ディ
テントトルクが大きく、かつ本来発生されるべき駆動ト
ルクが十分得られないという問題点があった。
[SUMMARY OF THE INVENTION However, in such a conventional 4-phase stepping motor, each salient pole 1 1, 1 2, 1 3, of ......... 1 8, the stator teeth 3
There are four salient poles and five salient poles, which are magnetically unbalanced as a whole, so that the detent torque is large and the drive torque that should be generated is sufficient. There was a problem that it could not be done.

【0006】すなわち、図2によれば、各相を構成する
2個の突極11 ,15 ;12 ,16;……を対向して配
設し、更にこれを異なる極性になるように励磁している
ため、該2固の突極11 ,15 ;12 ,16 ;……は形
状のバランスをとる必要から同一相は小歯3の個数が、
4個の突極と、5個の突極とによって構成されている。
又、小歯3の個数が4個の突極同士、5個の突極同士が
隣接している部分があるため、モータ全体としての磁気
的なバランスが崩れている。
[0006] That is, according to FIG. 2, two salient poles 1 1 constituting the respective phases, 1 5; 1 2, 1 6; facing the ...... arranged, the more different polarities this due to the excited such, the salient poles 1 1 of the 2 solid, 1 5; 1 2, 1 6; ... the same phase from the need to balance the shape number of the small teeth 3,
It is composed of four salient poles and five salient poles.
Also, since there are portions where the number of small teeth 3 is adjacent to four salient poles and five salient poles are adjacent to each other, the magnetic balance of the entire motor is broken.

【0007】これによって、各突極11 ,12 ,………
8 で発生するディテントトルクT D1,TD2,……TD8
は、異なる大きさと形をもつことになる。従って、外部
から観測した場合、ディテントトルクに低次の成分が残
るとともに、その振幅も大きいのである。又、本来発生
されるべき駆動トルクは十分得られなかった。
Thus, each salient pole 11, 1Two, ………
18Detent torque T generated by D1, TD2, ... TD8
Will have different sizes and shapes. Therefore, external
Low-order components in the detent torque
In addition, its amplitude is large. Also, originally
The drive torque to be performed was not sufficiently obtained.

【0008】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、ステッピングモータの
全体的な構造から、磁気的バランスを図り、前期ディテ
ントトルクを低減させるとともに駆動トルクを増大させ
る4相ステッピングモータを提供することにある。
[0008] The present invention has been made in view of such a point,
An object of the present invention is to provide a four-phase stepping motor that solves the above-mentioned problems and achieves a magnetic balance from the overall structure of the stepping motor, and reduces the detent torque and increases the driving torque.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、8個の突極が配設された固定子と、
外周に偶数個の小歯が等ピッチで配設された回転子とか
らなるハイブリッド形の4相ステッピングモータにおい
て、前記突極のそれぞれに等しい5個以上の個数の固定
子小歯を配設し、隣接する2個の前記突極で一相を構成
するとともに、該2個の突極を異なる極性になるように
励磁して、ディテントトルクを低減させ、かつ駆動トル
クを増大させることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a stator having eight salient poles is provided.
In a hybrid type four-phase stepping motor including a rotor having an even number of small teeth arranged at an equal pitch on the outer periphery, five or more stator small teeth equal to each of the salient poles are provided. A phase is formed by two adjacent salient poles, and the two salient poles are excited to have different polarities to reduce detent torque and increase driving torque. I do.

【0010】[0010]

【作用】本発明は以上のように構成されているので、ス
テッピングモータの全体的構造から磁気的バランスが改
善されて、ディテントトルクが低減されるとともに、固
定子の各突極の固定子小歯の個数を、従来のステッピン
グモータより減らすことなく、全体として増やすことが
できる。
Since the present invention is constructed as described above, the magnetic balance is improved from the overall structure of the stepping motor, the detent torque is reduced, and the stator teeth of each salient pole of the stator are reduced. Can be increased as a whole without reducing the number of conventional stepping motors.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図1は本発明の4相ステッ
ピングモータの一実施例を示す固定子、回転子の相互関
係を表わす断面図で、図3と同一部材には同一符号を付
して説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the mutual relationship between a stator and a rotor showing an embodiment of a four-phase stepping motor according to the present invention. The same members as those in FIG.

【0012】同図において、固定子1の8個の突極
1 ,12 ,………18 の回転子2と対向する面に、そ
れぞれ5個の固定子小歯3が等ピッチτS で配設されて
いる。
In the figure, five stator small teeth 3 are provided on the surface of the stator 1 facing the rotor 2 of the eight salient poles 1 1 , 1 2 ,. Arranged in S.

【0013】そして、前記各突極11 ,12 ,………1
8 の隣接する2個の突極11 ,12;13 ,14
5 ,16 ;17 ,18 で一相を構成するように固定子
巻線5,5を接続するとともに、通電により前記2個の
突極11 ,12 ;13 ,14 ;1 5 ,16 ;17 ,18
が互いに異なる極性になるように励磁されている。
Each of the salient poles 11, 1Two, ............ 1
8Two adjacent salient poles 11, 1Two1Three, 1Four;
1Five, 1617, 18The stator to constitute one phase
The windings 5 and 5 are connected, and the two
Salient pole 11, 1Two1Three, 1Four1 Five, 1617, 18
Are excited so as to have mutually different polarities.

【0014】同時に、前記2個の突極11 ,12
3 ,14 ;15 ,16 ;17 ,18 を前述の構成にす
ることにより、該各突極11 ,12 ,………18 の固定
子小歯3の個数を減らすことなく、それぞれ等しい個
数、例えば5個を配設することができる。
At the same time, the two salient poles 1 1 , 1 2 ;
1 3, 1 4; 1 5, 1 6; by 1 7, 1 8 to the configuration described above, respective salient poles 1 1, 1 2, the stator number of teeth 3 ......... 1 8 An equal number, for example, five, can be provided without reduction.

【0015】ところで、ハイブリッド形ステッピングモ
ータのディテントトルクとは、巻線5に通電しない状態
で発生する保持トルクであり、固定子1と回転子2とが
互いに対向する小歯3,4間の磁気的吸引力によって発
生する。この吸引力は回転子2に組み込まれている永久
磁石からの、前記対向する小歯3,4間を通過する磁束
によって発生する。
By the way, the detent torque of the hybrid type stepping motor is a holding torque generated when the winding 5 is not energized, and the stator 1 and the rotor 2 have a magnetic force between the small teeth 3 and 4 facing each other. It is generated by the attractive force. This attraction force is generated by a magnetic flux from the permanent magnet incorporated in the rotor 2 and passing between the opposed small teeth 3 and 4.

【0016】固定子1の各突極11 ,12 ,………18
で発生するこのディテントトルクT Di(i=1〜8)
は、回転子小歯4のピッチτR を周期として周期的に変
化し、その大きさ及び角度変位に対する形は、前記突極
1 ,12 ,………18 の固定子小歯3のピッチτS
形状、個数及び通過磁束量によって決定される。
Each salient pole 1 of the stator 11, 1Two, ............ 18
This detent torque T Di(I = 1-8)
Is the pitch τ of the rotor small teeth 4RPeriodically
And the shape for the size and angular displacement is the salient pole
11, 1Two, ............ 18Pitch τ of stator teeth 3S,
It is determined by the shape, the number, and the amount of the passing magnetic flux.

【0017】しかし、前記ステッピングモータの出力軸
6から観測されるディテントトルクは、前記突極11
2 ,………18 ごとのディテントトルクTDiの和とな
るため、重ね合わせより第7次以下の高調波成分は消去
され、振幅としては小さなものになる。
However, the detent torque observed from the output shaft 6 of the stepping motor depends on the salient poles 1 1 ,
1 2, since the sum of the detent torque T Di of each ......... 1 8, harmonic components of the 7th or less than overlay is erased, the little ones as the amplitude.

【0018】図2は本実施例の試験結果を示す4相ステ
ッピングモータの回転子角度に対するディテントトルク
特性図であり、点線で示す従来例に比べて、実線で示す
本実施例におけるディテントトルクが、かなり低減され
ており、改善されているのがわかる。
FIG. 2 is a graph showing detent torque characteristics with respect to a rotor angle of a four-phase stepping motor showing test results of the present embodiment. In comparison with the conventional example shown by a dotted line, the detent torque of the present embodiment shown by a solid line is It can be seen that it is considerably reduced and improved.

【0019】以上のように固定子1において、一相を構
成する2個の突極11 ,12 ;13,14 ;15
6 ;17 ,18 をそれぞれ隣接して配置することによ
り、前記突極11 ,12 ,………18 の固定子小歯3の
個数を減らすことなくすべて5個として、ディテントト
ルクを低減させるとともに、前記2個の突極11
2 ;13 ,14 ;15 ,16 ;17 ,18 の主磁束を
有効に活用し、かつ固定子小歯3の個数を全体として増
加させることにより、全体の駆動トルクを増大させてい
る。
[0019] In the stator 1, as described above, the two salient poles 1 1, which constitutes one phase, 1 2; 1 3, 1 4; 1 5,
1 6; 1 7, by 1 8 disposed adjacent each said salient poles 1 1, 1 2, as all five without reducing the number of stator teeth 3 of ......... 1 8, detent While reducing the torque, the two salient poles 1 1 ,
1 2 ; 1 3 , 1 4 ; 1 5 , 1 6 ; 1 7 , 1 8 By effectively utilizing the main magnetic flux and increasing the number of stator small teeth 3 as a whole, the overall driving torque can be reduced. Is increasing.

【0020】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
The technique of the present invention is not limited to the technique in the above-described embodiment, but may be implemented by means of another embodiment having the same function. Can be changed or added.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
4相ステッピングモータによれば、固定子の各突極に等
しい5個以上の個数の固定子小歯を配設し、隣接する2
個の前記突極で一相を構成するとともに、該2個の突極
を異なる極性になるように励磁するので、磁気的バラン
スが得られ、該ステッピングモータのディテントトルク
を低減させるとともに、固定子の各突極の固定子小歯の
個数を全体として増やし、これにより、前記モータの駆
動トルクを増大させることができる。このため、滑らか
な回転が得られるとともに、マイクロステップにも好適
な4相ステッピングモータが得られる。
As is clear from the above description, according to the four-phase stepping motor of the present invention, five or more stator small teeth equal to each salient pole of the stator are provided, and two adjacent small teeth are arranged.
Since the two salient poles constitute one phase and the two salient poles are excited so as to have different polarities, a magnetic balance can be obtained, the detent torque of the stepping motor can be reduced, and the stator , The number of stator small teeth of each salient pole is increased as a whole, whereby the driving torque of the motor can be increased. For this reason, a four-phase stepping motor that can obtain smooth rotation and is also suitable for microstepping can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の4相ステッピングモータの一実施例を
示す固定子、回転子の相互関係を表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mutual relationship between a stator and a rotor showing one embodiment of a four-phase stepping motor of the present invention.

【図2】本実施例の試験結果を示す回転子角度に対する
ディテントトルク特性図である。
FIG. 2 is a graph showing detent torque characteristics with respect to a rotor angle showing test results of the present embodiment.

【図3】従来の4相ステッピングモータの固定子、回転
子の相互関係を表す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a mutual relationship between a stator and a rotor of a conventional four-phase stepping motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定子 11 ,12 ,13 ,………18 突極 2 回転子 3 固定子小歯 4 回転子小歯 5 固定子巻線 6 出力軸 τR 回転子小歯ピッチ τS 固定子小歯ピッチ1 Stator 1 1 , 1 2 , 1 3 , ... 1 8 Salient pole 2 Rotor 3 Stator small tooth 4 Rotor small tooth 5 Stator winding 6 Output shaft τ R Rotor small tooth pitch τ S fixed Child tooth pitch

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 8個の突極が配設された固定子と、外周
に偶数個の小歯が等ピッチで配設された回転子とからな
るハイブリッド形の4相ステッピングモータにおいて、 前記突極のそれぞれに等しい5個以上の個数の固定子小
歯を配設し、隣接する2個の前記突極で一相を構成する
とともに、該2個の突極を異なる極性になるように励磁
して、ディテントトルクを低減させ、かつ駆動トルクを
増大させることを特徴とする4相ステッピングモータ。
1. A hybrid four-phase stepping motor comprising a stator having eight salient poles disposed thereon and a rotor having an even number of small teeth disposed at an equal pitch on an outer periphery thereof. At least five stator teeth, each equal to one of the poles, are arranged, two adjacent salient poles constitute one phase, and the two salient poles are excited to have different polarities. And reducing the detent torque and increasing the driving torque.
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