JP3071064B2 - 永久磁石式ステッピングモ−タ - Google Patents
永久磁石式ステッピングモ−タInfo
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- 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
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- 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
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/2713—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being axial, e.g. claw-pole type
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- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低振動，低回転ムラで高
トルクの出せる永久磁石式ステッピングモ−タに関する
もので，特にダイレクトドライブに適したステッピング
モ−タに関する。
トルクの出せる永久磁石式ステッピングモ−タに関する
もので，特にダイレクトドライブに適したステッピング
モ−タに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０〜図１１により従来技術の内容・
構成を説明する。ステッピングモータはオープンループ
で使用できるため，安価な位置決め用や速度制御用又は
定速同期制御用として広く使用されている。特に，最近
では定速同期制御用，低コストのアクチュエータとして
レーザービームプリンターのドラム駆動等にブラシレス
ＤＣモータ代用として使用され出している。しかし，ス
テッピングモータはブラシレスＤＣモータに比べて一般
に振動，騒音が大きいため，この振動，騒音の低減が課
題となってきている。市場では，２相式のハイブリッド
型ステッピングモータか，２相式のクローポール形のボ
ビンコイル式のカン・ステーク形のＰＭステッピングモ
ータが広く用いられているが，前者は高出力であるが振
動，騒音が大きく，後者は振動，騒音は比較的小さい
が，ステータがクローポールのためロータとのエアギャ
ップが小さくできず，出力トルクが小さいという欠点が
あった。この点を解決するための一つの方法として，３
相式ハイブリッド型ステッピングモータがあり，その構
造を図１０，図１１に示す。図１０は回転軸と直交する
向きに切断した横断面図，図１１は回転子は断面とせず
固定子側のみを断面とした正面図である。図１０，図１
１において，１はステータで，１−１〜１−６の６極の
固定子磁極より成り，各々にコイル３が巻かれ３相巻線
となっている。２−１及び２−２は磁性鉄板等を積層し
たロータ磁性体で，その外周には複数の突極の磁歯を持
っており，磁性体２−１，２−２の磁歯の位置はその歯
ピッチの１／２ずらせて円板状永久磁石４を挟持して配
置されている。永久時磁石４は回転方向に，例えば，磁
性体２−１がＳ極，磁性体２−２がＮ極となるように磁
化される。３相ハイブリッド型ステッピングモータは２
相ハイブリッド型に比べて回転時の振動が少なくなると
いう特徴があり，特に，６極の構造ではそのコスト面に
おいて優れている。この構造例として米国特許第５，１
２８，５７０号明細書に記載されているものがある。
構成を説明する。ステッピングモータはオープンループ
で使用できるため，安価な位置決め用や速度制御用又は
定速同期制御用として広く使用されている。特に，最近
では定速同期制御用，低コストのアクチュエータとして
レーザービームプリンターのドラム駆動等にブラシレス
ＤＣモータ代用として使用され出している。しかし，ス
テッピングモータはブラシレスＤＣモータに比べて一般
に振動，騒音が大きいため，この振動，騒音の低減が課
題となってきている。市場では，２相式のハイブリッド
型ステッピングモータか，２相式のクローポール形のボ
ビンコイル式のカン・ステーク形のＰＭステッピングモ
ータが広く用いられているが，前者は高出力であるが振
動，騒音が大きく，後者は振動，騒音は比較的小さい
が，ステータがクローポールのためロータとのエアギャ
ップが小さくできず，出力トルクが小さいという欠点が
あった。この点を解決するための一つの方法として，３
相式ハイブリッド型ステッピングモータがあり，その構
造を図１０，図１１に示す。図１０は回転軸と直交する
向きに切断した横断面図，図１１は回転子は断面とせず
固定子側のみを断面とした正面図である。図１０，図１
１において，１はステータで，１−１〜１−６の６極の
固定子磁極より成り，各々にコイル３が巻かれ３相巻線
となっている。２−１及び２−２は磁性鉄板等を積層し
たロータ磁性体で，その外周には複数の突極の磁歯を持
っており，磁性体２−１，２−２の磁歯の位置はその歯
ピッチの１／２ずらせて円板状永久磁石４を挟持して配
置されている。永久時磁石４は回転方向に，例えば，磁
性体２−１がＳ極，磁性体２−２がＮ極となるように磁
化される。３相ハイブリッド型ステッピングモータは２
相ハイブリッド型に比べて回転時の振動が少なくなると
いう特徴があり，特に，６極の構造ではそのコスト面に
おいて優れている。この構造例として米国特許第５，１
２８，５７０号明細書に記載されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の構
成の３相ハイブリッド型ステッピングモ−タは２相式の
ものに比べて振動は少ないが，それでも低速回転時の３
００ｒｐｍ未満では振動帯があり，問題となっており，
３００ｒｐｍ以上の高速領域においてもブラシレスモ−
タに比べ振動，騒音で劣り，また，３００ｒｐｍ以上の
高速領域になるとトルクの低下が大きいという問題点が
あった。このような事態が生じるのは，ロ−タがハイブ
リッド型のため，図１１の磁性体２−１及び磁性体２−
２は磁性鉄板より成り，一部磁路を作るため巻線から見
たインダクタンスが大きくなり，ステ−タコイルへの入
力周波数が大きくなると励磁電流が流れにくくなって，
トルクダウンするためである。また，振動がブラシレス
モ−タ等に比べ大きい理由の一つには，やはりロ−タが
ハイブリッド構造のため，磁性体２−１，２−２に磁歯
があり，ステ−タ，ロ−タ間のエアギャップ中の磁束分
布が歯形状にならった矩形波または台形波となり，その
高調波成分を誘発するためである。本発明は従来のもの
の上記課題（問題点）を解決し，低振動，低回転ムラで
高トルクの出せるようにした永久磁石式ステッピングモ
−タを提供することを目的とするものである。
成の３相ハイブリッド型ステッピングモ−タは２相式の
ものに比べて振動は少ないが，それでも低速回転時の３
００ｒｐｍ未満では振動帯があり，問題となっており，
３００ｒｐｍ以上の高速領域においてもブラシレスモ−
タに比べ振動，騒音で劣り，また，３００ｒｐｍ以上の
高速領域になるとトルクの低下が大きいという問題点が
あった。このような事態が生じるのは，ロ−タがハイブ
リッド型のため，図１１の磁性体２−１及び磁性体２−
２は磁性鉄板より成り，一部磁路を作るため巻線から見
たインダクタンスが大きくなり，ステ−タコイルへの入
力周波数が大きくなると励磁電流が流れにくくなって，
トルクダウンするためである。また，振動がブラシレス
モ−タ等に比べ大きい理由の一つには，やはりロ−タが
ハイブリッド構造のため，磁性体２−１，２−２に磁歯
があり，ステ−タ，ロ−タ間のエアギャップ中の磁束分
布が歯形状にならった矩形波または台形波となり，その
高調波成分を誘発するためである。本発明は従来のもの
の上記課題（問題点）を解決し，低振動，低回転ムラで
高トルクの出せるようにした永久磁石式ステッピングモ
−タを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石式ステ
ッピングモ−タは，上記の目的を達成するために，ステ
−タはコスト面を重視した６極構造とし，その６極の内
径先端部には同数の２個以上の磁歯を有し，エアギャッ
プを介して対向する回転子はそのステ−タとの対向面に
おいて，必ずその永久磁石の磁極性がＮ，Ｓ極交互に等
ピッチに並ぶようにしてそのＮ極，Ｓ極の磁極数の総和
をＰとした時，Ｐ＝１２ｎ±４（但しｎは１以上の正の
整数）とするインナ−ロ−タ型に構成した点にその特徴
がある。なお，同様な構成のアウタ−ロ−タ型の構成と
しても良い。また，円筒型永久磁石ロ−タの代わりに，
ロ−タ磁性体と永久磁石を交互に各々Ｐ個，円周方向に
その完成体が円筒状になるように配置し，そのＰ個の磁
性体部を交互にＮ，Ｓ極に磁化したロ−タを使用するよ
うな構成としても良い。
ッピングモ−タは，上記の目的を達成するために，ステ
−タはコスト面を重視した６極構造とし，その６極の内
径先端部には同数の２個以上の磁歯を有し，エアギャッ
プを介して対向する回転子はそのステ−タとの対向面に
おいて，必ずその永久磁石の磁極性がＮ，Ｓ極交互に等
ピッチに並ぶようにしてそのＮ極，Ｓ極の磁極数の総和
をＰとした時，Ｐ＝１２ｎ±４（但しｎは１以上の正の
整数）とするインナ−ロ−タ型に構成した点にその特徴
がある。なお，同様な構成のアウタ−ロ−タ型の構成と
しても良い。また，円筒型永久磁石ロ−タの代わりに，
ロ−タ磁性体と永久磁石を交互に各々Ｐ個，円周方向に
その完成体が円筒状になるように配置し，そのＰ個の磁
性体部を交互にＮ，Ｓ極に磁化したロ−タを使用するよ
うな構成としても良い。
【０００５】
【作用】本発明のものでは，上記のように構成されるか
ら，回転子が永久磁石式であり，図１１に示す従来のも
ののように磁性体２−１，２−２を有していないためイ
ンダクタンスが大きくならず，高パルス領域でのトルク
の低下はハイブリッド型に比べて少なく，又永久磁石面
にＮ，Ｓ交互に磁化する磁極を使用するためエアギャッ
プの磁束分布がハイブリッド型に比べ正弦波状になり，
含まれる高調波成分が少なく，振動，騒音も少なくなる
という長所が現れる。一般に，永久磁石をＮ，Ｓ交互に
磁化するとＮ極及びＳ極の着磁幅の中心が最も磁束密度
が高く，その中心から左右対称にだんだん磁束密度が減
少し，Ｎ極とＳ極の境目で磁束密度は零になり，Ｎ極と
Ｓ極は極性が反対のため，その磁束密度の分布は正弦波
状となるものであり，本発明はこの性質をハイブリッド
型ステッピングモ−タと組合せて利用したものである。
さらに，本発明の利点として，ロ−タの磁極とステ−タ
歯の対向面積がハイブリッド型の２倍以上になるため，
ハイブリッド型ほどエアギャップを小さくしなくてもロ
−タ側よりのパ−ミアンスを同程度にとれるということ
である。従来方式のものでは，図１０，図１１より判る
ように，ロ−タの磁性体２−１と２−２の磁歯が１／２
ピッチずれて配置しなければならなかったため，例えば
磁性体２−１と対向しているステ−タの磁歯には磁性体
２−２の磁歯は対向できず，さらにマグネット４の回転
軸方向の幅の部分もステ−タと対向歯がなかったためで
ある。
ら，回転子が永久磁石式であり，図１１に示す従来のも
ののように磁性体２−１，２−２を有していないためイ
ンダクタンスが大きくならず，高パルス領域でのトルク
の低下はハイブリッド型に比べて少なく，又永久磁石面
にＮ，Ｓ交互に磁化する磁極を使用するためエアギャッ
プの磁束分布がハイブリッド型に比べ正弦波状になり，
含まれる高調波成分が少なく，振動，騒音も少なくなる
という長所が現れる。一般に，永久磁石をＮ，Ｓ交互に
磁化するとＮ極及びＳ極の着磁幅の中心が最も磁束密度
が高く，その中心から左右対称にだんだん磁束密度が減
少し，Ｎ極とＳ極の境目で磁束密度は零になり，Ｎ極と
Ｓ極は極性が反対のため，その磁束密度の分布は正弦波
状となるものであり，本発明はこの性質をハイブリッド
型ステッピングモ−タと組合せて利用したものである。
さらに，本発明の利点として，ロ−タの磁極とステ−タ
歯の対向面積がハイブリッド型の２倍以上になるため，
ハイブリッド型ほどエアギャップを小さくしなくてもロ
−タ側よりのパ−ミアンスを同程度にとれるということ
である。従来方式のものでは，図１０，図１１より判る
ように，ロ−タの磁性体２−１と２−２の磁歯が１／２
ピッチずれて配置しなければならなかったため，例えば
磁性体２−１と対向しているステ−タの磁歯には磁性体
２−２の磁歯は対向できず，さらにマグネット４の回転
軸方向の幅の部分もステ−タと対向歯がなかったためで
ある。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の回転軸と直交する向きで切断
した横断面図，図２はその回転子は切断せずに固定子の
断面を示した正面図である。ステータ１は従来の図１
０，図１１のものと同じである。ステータ１は等ピッチ
６極よりなり，その先端は各々，同数の２個以上の磁歯
を有しロータ磁極とほぼ対向するようになっている。３
はコイルであり，３相巻線が施されており，固定子磁極
１−１と１−４に１相分の巻線が巻かれ，磁極１−１と
１−４は同極性となるように磁化される。同様に，磁極
１−２と１−５に２相分のコイルが，また磁極１−３と
１−６に３相分のコイルが巻かれている。ロータ２は
Ｎ，Ｓ交互の等ピッチ磁極性をもった回転子であって，
そのＮ極とＳ極の総和をＰとすると，次に示す（１）式
で与えられる極数Ｐを選ぶことができる特徴を有する。 Ｐ＝１２ｎ±４・・・・・・・・・・・（１） ３相巻線は普通各相分の給電端子またはリード線数は２
で計６であるが，図３のようにスター結線または図４の
ようにデルタ結線による３端子又は３本リード線方式に
しても本発明のモータは駆動可能である。例えば，図３
のａ端子をプラス，ｂ端子をマイナスとすると磁極Ａ′
がＮ，磁極Ｂ′がＳ極となり２相励磁となる。そして，
例えばａ端子を切りｂ端子はそのままでｃ端子をプラ
ス，次にｂ端子を切りｃ端子はそのままでａ端子をマイ
ナスとするように順次，励磁することでモータを回転さ
せることができる。図４においては，ａ端子をプラス，
ｂ端子をマイナスとすることで３相励磁となり，同様に
ｂ端子をプラス，ｃ端子をマイナスとし，次に，ｃ端子
をプラス，ａ端子をマイナスとするように順次，励磁す
ることによりモータを回転させることができる。図５は
図４の３相励磁式で本発明を適用した永久磁石式ステッ
ピングモータを駆動させる動作原理図である。但し，図
示を簡略化するため６極の内，１−１〜１−３の３極で
表示してある。同図（ａ）〜（ｆ）の順に各ステータポ
ールＡ，Ｂ，Ｃの極性が図示の極性になるよう励磁して
いけば，回転子は右方向にＮ，Ｓ極のピッチの１／３の
ステップ角で移動することが判る。すなわち，ステップ
角は３６０゜／３Ｐとなる。次に，本発明の構成の条件
となる（１）式，即ち，Ｐ＝１２ｎ±４が技術的に意味
のある条件式であることを論証する。（１）式の前提と
なるのは，次の（２）式である。
した横断面図，図２はその回転子は切断せずに固定子の
断面を示した正面図である。ステータ１は従来の図１
０，図１１のものと同じである。ステータ１は等ピッチ
６極よりなり，その先端は各々，同数の２個以上の磁歯
を有しロータ磁極とほぼ対向するようになっている。３
はコイルであり，３相巻線が施されており，固定子磁極
１−１と１−４に１相分の巻線が巻かれ，磁極１−１と
１−４は同極性となるように磁化される。同様に，磁極
１−２と１−５に２相分のコイルが，また磁極１−３と
１−６に３相分のコイルが巻かれている。ロータ２は
Ｎ，Ｓ交互の等ピッチ磁極性をもった回転子であって，
そのＮ極とＳ極の総和をＰとすると，次に示す（１）式
で与えられる極数Ｐを選ぶことができる特徴を有する。 Ｐ＝１２ｎ±４・・・・・・・・・・・（１） ３相巻線は普通各相分の給電端子またはリード線数は２
で計６であるが，図３のようにスター結線または図４の
ようにデルタ結線による３端子又は３本リード線方式に
しても本発明のモータは駆動可能である。例えば，図３
のａ端子をプラス，ｂ端子をマイナスとすると磁極Ａ′
がＮ，磁極Ｂ′がＳ極となり２相励磁となる。そして，
例えばａ端子を切りｂ端子はそのままでｃ端子をプラ
ス，次にｂ端子を切りｃ端子はそのままでａ端子をマイ
ナスとするように順次，励磁することでモータを回転さ
せることができる。図４においては，ａ端子をプラス，
ｂ端子をマイナスとすることで３相励磁となり，同様に
ｂ端子をプラス，ｃ端子をマイナスとし，次に，ｃ端子
をプラス，ａ端子をマイナスとするように順次，励磁す
ることによりモータを回転させることができる。図５は
図４の３相励磁式で本発明を適用した永久磁石式ステッ
ピングモータを駆動させる動作原理図である。但し，図
示を簡略化するため６極の内，１−１〜１−３の３極で
表示してある。同図（ａ）〜（ｆ）の順に各ステータポ
ールＡ，Ｂ，Ｃの極性が図示の極性になるよう励磁して
いけば，回転子は右方向にＮ，Ｓ極のピッチの１／３の
ステップ角で移動することが判る。すなわち，ステップ
角は３６０゜／３Ｐとなる。次に，本発明の構成の条件
となる（１）式，即ち，Ｐ＝１２ｎ±４が技術的に意味
のある条件式であることを論証する。（１）式の前提と
なるのは，次の（２）式である。
【０００７】
【数１】
【０００８】この（２）式における左辺は，上述した本
発明品のステップ角を表わす。そして，右辺のカッコ内
の第１項である３６０°／６はステ−タ６極の分割角を
表わし，カッコ内の第２項はステ−タの第１相（図５の
（ａ）でＡ相）の磁歯と対向しているロ−タの磁歯と第
２相（図５の（ａ）でＢ相）の磁歯に最も近いロ−タ磁
歯で第１相と対向しているロ−タ磁歯の極性と異極性の
磁歯とでなす角をｎなる正の整数で一般化したものであ
る。従って，（２）式の等式の右辺も本発明のステッピ
ングモ−タのステップ角を表わすものであり，この等式
は成立する。この（２）式を整理すると，（１）式のＰ
＝１２ｎ±４が与えられる。従って，（１）式を満足し
ないと本発明のステッピングモ−タは動作不能となり
（１）式が本発明の必要条件なのである。図６はＰ＝１
２ｎ±４のｎを変化させた時の極数Ｐとステップ角θs
の関係を示した表であり，例えばｎ＝１でθsが７．５
゜及び１５°が得られる。図６よりθsは割り切れた角
度が多く利用度の高いものである。なお，図示しない
が，本発明はロ−タとステ−タを逆にしたアウタ−ロ−
タ型にも適用できる。この場合には，図１及び図２に示
したロ−タとステ−タの配置を置換し，等間隔の６つの
突極を有し３相巻線が巻装されるステ−タと，このステ
−タの外周面に空隙を介して対向し，その内周面に均等
なＮ，Ｓ交互着磁をした円筒型永久磁石で構成されるロ
−タとより成り，前記ステ−タの突極はその内周面に２
個以上の磁歯を有すると共に，前記ロ−タの磁極総数を
Ｐとした時， Ｐ＝１２ｎ±４（但し，ｎは１以上の正の整数） となるように構成すれば良い。図７は本発明を適用でき
る他の実施例を示すもので，同図に示すように，Ｐ＝１
２ｎ±４で決まるＰ個の磁性鉄片より成るロ−タ磁性体
２−３とＰ個の永久磁石４−１を交互にＮ，Ｓ極にラジ
アル方向に磁化されるように構成したロ−タとしても良
い。また，これまで述べたロ−タのＮ，Ｓ交互配置は夫
々円筒形磁石の外周及び内周に直接着磁する方法に代え
て，図８（Ａ），（Ｂ）に示すように，インナ−ロ−タ
型の構成において，クロ−ポ−ルメンバ−５−１，５−
２を組み合わせて軸方向に２極磁化の永久磁石４−２を
使用した構成としても良い。図９（Ａ），（Ｂ）はこれ
をアウタ−ロ−タ型の構成としたもので，対応する構成
は図８（Ａ），（Ｂ）と同一の符号にダッシュを付して
示した。なお，５−３は回転軸と共に示した非磁性部材
より成る回転子保持体で，これは図９（Ｂ）にのみ示
し，図９（Ａ）では図示を省略している。
発明品のステップ角を表わす。そして，右辺のカッコ内
の第１項である３６０°／６はステ−タ６極の分割角を
表わし，カッコ内の第２項はステ−タの第１相（図５の
（ａ）でＡ相）の磁歯と対向しているロ−タの磁歯と第
２相（図５の（ａ）でＢ相）の磁歯に最も近いロ−タ磁
歯で第１相と対向しているロ−タ磁歯の極性と異極性の
磁歯とでなす角をｎなる正の整数で一般化したものであ
る。従って，（２）式の等式の右辺も本発明のステッピ
ングモ−タのステップ角を表わすものであり，この等式
は成立する。この（２）式を整理すると，（１）式のＰ
＝１２ｎ±４が与えられる。従って，（１）式を満足し
ないと本発明のステッピングモ−タは動作不能となり
（１）式が本発明の必要条件なのである。図６はＰ＝１
２ｎ±４のｎを変化させた時の極数Ｐとステップ角θs
の関係を示した表であり，例えばｎ＝１でθsが７．５
゜及び１５°が得られる。図６よりθsは割り切れた角
度が多く利用度の高いものである。なお，図示しない
が，本発明はロ−タとステ−タを逆にしたアウタ−ロ−
タ型にも適用できる。この場合には，図１及び図２に示
したロ−タとステ−タの配置を置換し，等間隔の６つの
突極を有し３相巻線が巻装されるステ−タと，このステ
−タの外周面に空隙を介して対向し，その内周面に均等
なＮ，Ｓ交互着磁をした円筒型永久磁石で構成されるロ
−タとより成り，前記ステ−タの突極はその内周面に２
個以上の磁歯を有すると共に，前記ロ−タの磁極総数を
Ｐとした時， Ｐ＝１２ｎ±４（但し，ｎは１以上の正の整数） となるように構成すれば良い。図７は本発明を適用でき
る他の実施例を示すもので，同図に示すように，Ｐ＝１
２ｎ±４で決まるＰ個の磁性鉄片より成るロ−タ磁性体
２−３とＰ個の永久磁石４−１を交互にＮ，Ｓ極にラジ
アル方向に磁化されるように構成したロ−タとしても良
い。また，これまで述べたロ−タのＮ，Ｓ交互配置は夫
々円筒形磁石の外周及び内周に直接着磁する方法に代え
て，図８（Ａ），（Ｂ）に示すように，インナ−ロ−タ
型の構成において，クロ−ポ−ルメンバ−５−１，５−
２を組み合わせて軸方向に２極磁化の永久磁石４−２を
使用した構成としても良い。図９（Ａ），（Ｂ）はこれ
をアウタ−ロ−タ型の構成としたもので，対応する構成
は図８（Ａ），（Ｂ）と同一の符号にダッシュを付して
示した。なお，５−３は回転軸と共に示した非磁性部材
より成る回転子保持体で，これは図９（Ｂ）にのみ示
し，図９（Ａ）では図示を省略している。
【０００９】
【発明の効果】本発明の３相式ステッピングモ−タは上
記のように構成されるから，次のように優れた効果を有
する。 ロ−タがＮ，Ｓ極交互配置の永久磁石式の円筒磁石の
ため，ハイブリッド型に比べて安価で高出力な特性とな
る。実験によれば，出力でハイブリッド型の約１．５倍
となることが確認されている。 エアギャップの磁束密度の分布がハイブリッド型に比
べ正弦波状となるため，振動，騒音が極めて少ないステ
ッピングモ−タとなる。実験によれば，振動でハイブリ
ッド型の１／２以下となることが確認されている。 また，図７に示すように，ロ−タ磁性体の表面にＮ，
Ｓ極が交互に表われるよう配置した場合には，ロ−タか
らステ−タへ通る磁束は，回転軸方向は必要としないか
ら２次元となる。 これに対して，従来技術のものは磁束はステ−タ積層の
方向内を通らねばならなかったため，３次元であった。
このことは，本発明においては，磁気リラクタンスが小
さく，応答性が高いことを意味するものである。
記のように構成されるから，次のように優れた効果を有
する。 ロ−タがＮ，Ｓ極交互配置の永久磁石式の円筒磁石の
ため，ハイブリッド型に比べて安価で高出力な特性とな
る。実験によれば，出力でハイブリッド型の約１．５倍
となることが確認されている。 エアギャップの磁束密度の分布がハイブリッド型に比
べ正弦波状となるため，振動，騒音が極めて少ないステ
ッピングモ−タとなる。実験によれば，振動でハイブリ
ッド型の１／２以下となることが確認されている。 また，図７に示すように，ロ−タ磁性体の表面にＮ，
Ｓ極が交互に表われるよう配置した場合には，ロ−タか
らステ−タへ通る磁束は，回転軸方向は必要としないか
ら２次元となる。 これに対して，従来技術のものは磁束はステ−タ積層の
方向内を通らねばならなかったため，３次元であった。
このことは，本発明においては，磁気リラクタンスが小
さく，応答性が高いことを意味するものである。
【図１】本発明の実施例で，回転軸と直交する向きで切
断した横断面図である。
断した横断面図である。
【図２】図１の実施例の構成を，回転子は切断せずに固
定子の断面を示した正面図である。
定子の断面を示した正面図である。
【図３】本発明に係る結線例である。
【図４】本発明に係る別の結線例である。
【図５】本発明を適用したステッピングモ−タの動作原
理の説明図である。
理の説明図である。
【図６】本発明を適用したステッピングモ−タの極数と
ステップ角の関係を示す表である。
ステップ角の関係を示す表である。
【図７】本発明を適用した他の実施例のロ−タの構成を
示す横断面図である。
示す横断面図である。
【図８】同図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明を適用した他
の実施例であるインナ−ロ−タ型のロ−タの構成を示す
斜視図及び縦断正面図である。
の実施例であるインナ−ロ−タ型のロ−タの構成を示す
斜視図及び縦断正面図である。
【図９】同図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明を適用した他
の実施例であるアウタ−ロ−タ型のロ−タの構成を示す
斜視図及び縦断正面図である。
の実施例であるアウタ−ロ−タ型のロ−タの構成を示す
斜視図及び縦断正面図である。
【図１０】従来技術の３相式ハイブリッド型ステッピン
グモ−タの構造を示す横断面図である。
グモ−タの構造を示す横断面図である。
【図１１】図１０の構成の縦断正面図である。
１：ステ−タ ２：ロ−タ ２−３：ロ−タ磁性体 ４−１，４−２：永久磁石 ５−１，５−２：クロ−ポ−ルメンバ−
Claims (7)
- 【請求項１】 その外周面に均等なＮ，Ｓ交互着磁をし
た円筒型永久磁石で構成されるロ−タと，このロ−タの
外周面に空隙を介して対向し，等間隔の６つの突極を有
し３相巻線が巻装されるステ−タとより成り，前記ステ
−タの突極はその内周面に２個以上の磁歯を有すると共
に，前記ロ−タの磁極総数をＰとした時，Ｐ＝１２ｎ±
４（但し，ｎは１以上の正の整数）となるようにしたこ
とを特徴とするインナ−ロ−タ型永久磁石式ステッピン
グモ−タ。 - 【請求項２】 巻線を結線して引き出させる給電端子数
を３としたことを特徴とする請求項１記載のインナ−ロ
−タ型永久磁石式ステッピングモ−タ。 - 【請求項３】 等間隔の６つの突極を有し３相巻線が巻
装されるステ−タと，このステ−タの外周面に空隙を介
して対向し，その内周面に均等なＮ，Ｓ交互着磁をした
円筒型永久磁石で構成されるロ−タとより成り，前記ス
テ−タの突極はその外周面に２個以上の磁歯を有すると
共に，前記ロ−タの磁極総数をＰとした時，Ｐ＝１２ｎ
±４（但し，ｎは１以上の正の整数）となるようにした
ことを特徴とするアウタ−ロ−タ型永久磁石式ステッピ
ングモ−タ。 - 【請求項４】 巻線を結線して引き出させる給電端子数
を３としたことを特徴とする請求項３記載のアウタ−ロ
−タ型永久磁石式ステッピングモ−タ。 - 【請求項５】 円筒型永久磁石ロ−タの代わりに，ロ−
タ磁性体と永久磁石を交互に各々Ｐ個，円周方向にその
完成体が円筒状になるように配置し，そのＰ個の磁性体
部を交互にＮ，Ｓ極に磁化したロ−タを使用するように
した請求項１または２記載のインナ−ロ−タ型永久磁石
式ステッピングモ−タ。 - 【請求項６】 上記ロ−タのＮ，Ｓ交互配置は円筒形磁
石の外周に直接着磁することに代え，クロ−ポ−ルメン
バ−２個を組合わせて２極磁化の永久磁石を使用するよ
うにした請求項１または２記載のインナ−ロ−タ型永久
磁石式ステッピングモ−タ。 - 【請求項７】 上記ロータのＮ，Ｓ交互配置は円筒形磁
石の内周に直接着磁することに代え，クロ−ポ−ルメン
バ−２個を組合わせて２極磁化の永久磁石を使用するよ
うにした請求項３または４記載のアウタ−ロ−タ型永久
磁石式ステッピングモ−タ。
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| US08/052,242 US5386161A (en) | 1992-04-20 | 1993-04-20 | Permanent magnet stepping motor |
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| JP4-32722 | 1992-04-20 | ||
| JP3272292 | 1992-04-20 | ||
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ID=26371306
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| JP5111178A Expired - Lifetime JP3071064B2 (ja) | 1992-04-20 | 1993-04-15 | 永久磁石式ステッピングモ−タ |
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