JP3140814B2 - 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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- 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
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレ−ザビ−ムプリンタ
（以下ＬＢＰと略す）等の低価格で，小型，高出力を要
求されるＯＡ機器用の永久磁石式ステッピングモ−タに
関するものである。
（以下ＬＢＰと略す）等の低価格で，小型，高出力を要
求されるＯＡ機器用の永久磁石式ステッピングモ−タに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の低価格型の永久磁石式３相ステッ
ピングモ−タとしては，インナ−ロ−タ形で固定子の極
数が６以上のものが多く，また，低価格とするために固
定子の極数を小とするものが用いられていた。
ピングモ−タとしては，インナ−ロ−タ形で固定子の極
数が６以上のものが多く，また，低価格とするために固
定子の極数を小とするものが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで，ＯＡ機器用
の永久磁石式ステッピングモ−タとしては高出力とする
ために，回転子の径を大とすることが必要であるが，イ
ンナ−ロ−タ形では回転子の径はモ−タ外形寸法が決め
られた場合，そのモ−タ外径に対し，あまり大きくとれ
ないという問題点があった。さらに，モ−タの相数に関
していえば，２相式，３相式，４相式，５相式のものが
あるが，４相，５相のものではモ−タ及び駆動回路が相
数分だけ複雑となり高価になる。一方，モ−タ回転時の
振動は相数が増す程，小さくなる。ところで，ＬＢＰの
用途では低価格，高出力という条件の他に，さらに回転
時の振動が小さいことも要求される。この低価格と低振
動とを両立させるには２相式より３相式が総合的見地か
らは良いが，従来の３相式の永久磁石式ステッピングモ
−タでは，上記条件を満足するものは存在しなかった。
本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
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。
の永久磁石式ステッピングモ−タとしては高出力とする
ために，回転子の径を大とすることが必要であるが，イ
ンナ−ロ−タ形では回転子の径はモ−タ外形寸法が決め
られた場合，そのモ−タ外径に対し，あまり大きくとれ
ないという問題点があった。さらに，モ−タの相数に関
していえば，２相式，３相式，４相式，５相式のものが
あるが，４相，５相のものではモ−タ及び駆動回路が相
数分だけ複雑となり高価になる。一方，モ−タ回転時の
振動は相数が増す程，小さくなる。ところで，ＬＢＰの
用途では低価格，高出力という条件の他に，さらに回転
時の振動が小さいことも要求される。この低価格と低振
動とを両立させるには２相式より３相式が総合的見地か
らは良いが，従来の３相式の永久磁石式ステッピングモ
−タでは，上記条件を満足するものは存在しなかった。
本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】先ず，本発明の構成の基
本原理から説明する。一般に，高出力のステッピングモ
−タとするためには，外形寸法が限定されている場合，
回転子の直径が大きい程有利である。即ち，回転子半径
をＲ，回転子又は固定子の出力軸方向の厚さをＷとする
と，回転子に働く法線方向の総力Ｆは次式で表される。 Ｆ＝ｋ×２π×Ｒ×Ｗ 但し，ｋは定数 従って，トルクＴ＝Ｆ×Ｒ＝２πｋＷＲ2 となり，トルクは回転子半径Ｒの２乗に比例することに
なる。本発明の第１の目的はインナ−ロ−タ形からアウ
タ−ロ−タ形にして高出力化を図るものである。本発明
の他の目的は固定子極数を極力少なくして低価格化を図
る点にある。この場合，固定子極数は等ピッチとする必
要がある。実際のモ−タ製造においては，固定子は硅素
鋼鈑の薄板を積み重ねて作るが，この時９０°ずつ１枚
ごとに回転させて積層する。このようにすると硅素鋼鈑
の磁気的方向性や板厚のムラが相互に相殺されてステッ
プ角精度や振動が改善されるからである。しかし，この
固定子極数を等ピッチで少なくして回転子歯と対向する
位置に設定し，相切換えで回転させるには固定子極数と
回転子の歯数または着磁数との間に特定の条件が存在
し，その条件を満足した時のみ等ピッチの固定子でステ
ッピングモ−タとして回転動作をするものである。その
条件とは次のものである。イ．回転子が円筒形の永久磁
石材より成るアウタ−ロ−タ形で，その内周面にＮ極，
Ｓ極が交互にその対数Ｚｍ個（従ってＮ極またはＳ極の
数がＺｍ個）着磁された構造であって，Ｚｍ＝３ｎ−１
またはＺｍ＝３ｎ＋１の関係を満たすこと。但し，ｎ
は，上記固定子の１主極の小歯の数をＫとするとき、Ｚ
ｍ＞３Ｋを満足する自然数とする。ロ．回転子がリング
状の永久磁石を回転軸方向に２極に磁化し，その両端に
インタ−ナルギヤ状の内周側にＺｒ個の歯をもった電磁
鉄等の磁性体を配した構造でその２個のインタ−ナルギ
ヤ状の歯ピッチを１／２ピッチずらした回転子とした
時，Ｚｒ＝３ｎ−１またはＺｒ＝３ｎ＋１の関係を有す
ること。但し，ｎは，上記固定子の１主極の小歯の数を
Ｋとするとき、Ｚｒ＞３Ｋを満足する自然数とする。即
ち，上記イまたはロの条件を満たすステッピングモ−タ
によって本発明の課題である低価格で小形高出力，低振
動のステッピングモ−タが実現するものである。
本原理から説明する。一般に，高出力のステッピングモ
−タとするためには，外形寸法が限定されている場合，
回転子の直径が大きい程有利である。即ち，回転子半径
をＲ，回転子又は固定子の出力軸方向の厚さをＷとする
と，回転子に働く法線方向の総力Ｆは次式で表される。 Ｆ＝ｋ×２π×Ｒ×Ｗ 但し，ｋは定数 従って，トルクＴ＝Ｆ×Ｒ＝２πｋＷＲ2 となり，トルクは回転子半径Ｒの２乗に比例することに
なる。本発明の第１の目的はインナ−ロ−タ形からアウ
タ−ロ−タ形にして高出力化を図るものである。本発明
の他の目的は固定子極数を極力少なくして低価格化を図
る点にある。この場合，固定子極数は等ピッチとする必
要がある。実際のモ−タ製造においては，固定子は硅素
鋼鈑の薄板を積み重ねて作るが，この時９０°ずつ１枚
ごとに回転させて積層する。このようにすると硅素鋼鈑
の磁気的方向性や板厚のムラが相互に相殺されてステッ
プ角精度や振動が改善されるからである。しかし，この
固定子極数を等ピッチで少なくして回転子歯と対向する
位置に設定し，相切換えで回転させるには固定子極数と
回転子の歯数または着磁数との間に特定の条件が存在
し，その条件を満足した時のみ等ピッチの固定子でステ
ッピングモ−タとして回転動作をするものである。その
条件とは次のものである。イ．回転子が円筒形の永久磁
石材より成るアウタ−ロ−タ形で，その内周面にＮ極，
Ｓ極が交互にその対数Ｚｍ個（従ってＮ極またはＳ極の
数がＺｍ個）着磁された構造であって，Ｚｍ＝３ｎ−１
またはＺｍ＝３ｎ＋１の関係を満たすこと。但し，ｎ
は，上記固定子の１主極の小歯の数をＫとするとき、Ｚ
ｍ＞３Ｋを満足する自然数とする。ロ．回転子がリング
状の永久磁石を回転軸方向に２極に磁化し，その両端に
インタ−ナルギヤ状の内周側にＺｒ個の歯をもった電磁
鉄等の磁性体を配した構造でその２個のインタ−ナルギ
ヤ状の歯ピッチを１／２ピッチずらした回転子とした
時，Ｚｒ＝３ｎ−１またはＺｒ＝３ｎ＋１の関係を有す
ること。但し，ｎは，上記固定子の１主極の小歯の数を
Ｋとするとき、Ｚｒ＞３Ｋを満足する自然数とする。即
ち，上記イまたはロの条件を満たすステッピングモ−タ
によって本発明の課題である低価格で小形高出力，低振
動のステッピングモ−タが実現するものである。
【０００５】
【作用】本発明の永久磁石式ステッピングモ−タは上記
の特定の条件を満足するものであるから，次のような優
れた作用を有する。即ち，３相，３極のために低価格
で，低振動とできるため，ＬＢＰに好適となる。また，
アウタ−ロ−タ形のものでは高出力化でき，さらに，等
ピッチ固定子磁極で回転子磁極数または歯数を特定とす
ることにより高精度の駆動ができるものである。
の特定の条件を満足するものであるから，次のような優
れた作用を有する。即ち，３相，３極のために低価格
で，低振動とできるため，ＬＢＰに好適となる。また，
アウタ−ロ−タ形のものでは高出力化でき，さらに，等
ピッチ固定子磁極で回転子磁極数または歯数を特定とす
ることにより高精度の駆動ができるものである。
【０００６】
【実施例】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実施
例を示すもので，図中（ａ）は縦断側面図，（ｂ）は縦
断正面図である。同図に示すものは，３極式アウタ−ロ
−タステッピングモ−タであり，回転子が永久磁石材の
リングより成り，内周にＺｍ個のＮ極とＳ極が交互に等
ピッチ着磁されている。３極の固定子磁極は１２０°等
ピッチ配置され，各々の先端には複数の歯が各々等数で
設けられ，その歯ピッチは３６０°／Ｚｍかそれに近い
値をとる。同図において，１は回転子となる永久磁石材
のリングであり，同図（ａ）にはＮ，Ｓがリング１の端
面に図示してあるが，実際にはリング１の内円周面に磁
化されている。２は固定子，３はコイルである。各相の
コイルは各々３等分された固定子磁極に１相ずつ巻かれ
ている。４は回転子軸５とリング１を結合する中子，６
は軸受である。７はモ−タの取付け板で，軸受６と固定
子２の結合の役目をも兼用している。本実施例のもので
は，永久磁石材のリング１をフェライトマグネット等の
安い永久磁石を使用すれば低価格とできるが，ステップ
角を小さくしようとすると，Ｚｍが多くなり着磁に限界
がある。 （第２の実施例）図２は本発明の第２の実施例を示すも
ので，対応する構成については図１と同一の符号を付し
て示してある。本実施例のものは，第１の実施例のもの
に比べ回転子の構成が永久磁石式という点では共通する
が，次の点で相違する。即ち，本実施例のものでは，回
転子８は永久磁石材のリング９を両面より内周に歯をも
ったインタ−ナルギヤ状の鉄等の磁性体８−１と８−２
で挟着した構造とし，磁性体８−１と８−２は歯数をＺ
ｒとすると１８０°／Ｚｒだけ即ち１／２ピッチだけ歯
位置をずらして構成している点である。なお，本実施例
のものでは，回転子８に形成される歯数Ｚｒはプレス打
ち抜きで作るため，第１の実施例のＺｍよりは５〜６倍
多く取れ，微小ステップ角の用途に適している。図１
（ａ）または図２（ａ）をみると，３個の各磁極のコイ
ル３により磁極２−１はＮ極に，他の磁極２−２，２−
３は夫々Ｓ極に磁化された場合を示しているが，そのと
き回転子は磁極２−１の歯幅の１００％対向する位置と
なっているが，磁極２−２及び２−３とは各々その歯幅
の２／３が夫々異極性で対向する位置となっている。そ
して，磁極２−２と２−３で発生する回転子トルクはバ
ランスしており，ここが安定位置となる。図１及び図２
に示す本発明の第１，第２の各実施例は，ＺｍまたはＺ
ｒが１６であり，３相式では３６０°／Ｚｍまたは３６
０°／Ｚｒが１／６となるのでステップ角は３．７５°
となる。図１（ｂ），図２（ｂ）に示すように６または
６Ａは軸受で，これは取付板７のパイプ状部分で保持さ
れ，図２（ｂ）で示すように１個でもよく，従って回転
子軸５と軸受６Ａとのクリアランスの確保がし易い。な
お，軸受６Ａは含油メタルで構成しても良く，この場
合，ボ−ルベアリングを使用する場合に比べ低価格化で
きる。 （第３の実施例），（第４の実施例）次に，図３及び図
４により本発明の第３及び第４の各実施例を説明する。
これらは夫々図３は図１を，図４は図２の構成要素でイ
ンナ−ロ−タ化したものである。図３において，１Ａは
回転子，２Ａは固定子，２Ａ−１〜２Ａ−３は夫々固定
子磁極，３Ａはそれらのコイルである。なお，５Ａは回
転子軸である。図４において，８Ｂは回転子で，これは
磁性体８Ｂ−１，磁性体８Ｂ−２の中間に永久磁石リン
グ９Ｂを挟着して構成している。なお，５Ｂは回転子軸
である。２Ｂは固定子，２Ｂ−１〜２Ｂ−３は固定子磁
極，３Ｂはコイルである。なお，図３（ｂ）及び図４
（ｂ）に示すように，各軸受１１−１，１１−２は固定
子２Ａ，２Ｂ及び回転子１Ａ，８Ｂの両側に夫々別れて
配置されているため，出力軸とのクリアランスの確保，
即ち心出し性では第１及び第２の実施例（図１及び図
２）に示した２個の含油メタルでは困難であり，従っ
て，図３及び図４に示すように軸受１１−１，１１−２
としては，ボ−ルベアリングを使用することになる。こ
のようにインナ−ロ−タ形とし，２個のボ−ルベアリン
グを使用する場合で，低価格を維持するには，固定子の
磁極数は６個とすることは難しく，実用上，３個が限度
である。次に，第１，第３の各実施例の場合における回
転子磁極対数Ｚｍの特定式を説明する。３相モ−タのス
テップ角は前述したように θS＝（３６０／Ｚｍ）×（１／６）＝６０／Ｚｍ・・・（１） 固定子の磁極総数は３であるから θS＝＋｛（３６０／３）−３６０（ｎ−１／２）／Ｚｍ｝・・・（２） または θS＝−｛（３６０／３）−３６０（ｎ＋１／２）／Ｚｍ｝・・・（３） （２）及び（３）に夫々（１）を代入すれば，次式のよ
うにＺｍを特定できる。 Ｚｍ＝３ｎ−１・・・（４） または Ｚｍ＝３ｎ＋１・・・（５） 本発明は図１（ａ），図２（ａ）に示したように，２相
目の固定子磁極が１相目の回転子磁性の逆極の磁性と２
／３ずれて対向する位置にあることで（２）式または
（３）式を成立させたことに特徴があり（４）式または
（５）式が成立する。第２，第４の各実施例の場合にお
ける前述した歯数Ｚｒの特定式も，同様にして導くこと
ができる。次に図５により駆動原理を説明する。図５は
アウタ−ロ−タ形の回転子（たとえば，図１の回転子
１）を各図の上側に，また固定子２の３個の磁極Ａ，
Ｂ，Ｃをその下側にしてエアギャップ方向に展開したも
のである。なお，図５（図６，図７も同様である）で
は，簡単のため，３個の固定子磁極Ａ，Ｂ，Ｃとして
は，図１（または図２）の各固定子磁極の先端に等ピッ
チで形成された３個の小歯（磁歯）を１つの磁極Ａ〜Ｃ
で示したものである。この場合，各固定子磁極Ａ，Ｂ，
Ｃの極性は図５の（イ）から（ヘ）に示すようにＮ，Ｓ
極が変わり，３相３励磁式を示している。同図（イ）か
ら（ヘ）にＡ，Ｂ，Ｃの極性が移って行くとき，必ず前
の状態から次の状態へ移るとき，１個の磁性が変わって
いるのが特徴である。即ち，（イ）→（ロ）ではＢがＳ
→Ｎへ，（ロ）→（ハ）ではＡがＮ→Ｓというように変
わっていき，その都度，回転子は１／６ピッチずつ図５
では右側方向へ進行していき，（イ）〜（ヘ）で１ピッ
チ即ち３６０°／Ｚｒ進んでいる。なお，（ヘ）の次は
（イ）の状態に戻り（イ）〜（ヘ）の状態を繰り返す。
このＡ，Ｂ，Ｃの磁極性を作るためのコイルの巻き方は
図６のように３個のコイルが独立しており，かつ同図の
矢印方向に電流を流しても，たとえばＡ，Ｂ，Ｃが各々
Ｎ，Ｓ，Ｓとなる。一方，図７に示すようにＡ，Ｂ，Ｃ
の巻き終わりを短絡してコイルａ，ｂ，ｃの電流を矢印
方向に流せば，同様にＡ，Ｂ，Ｃを各々たとえばＮ，
Ｓ，Ｓとさせることができる。また，図８に記載した第
１表はＺｒ＝３ｎ−１及びＺｒ＝３ｎ＋１で，ｎを変え
たときのＺｒとステップ角（θS）の関係を示す図表で
ある。第１表中に，割り切れたステップ角が多く現れて
いることから，本発明の利用度が高いことが示されてい
る。
例を示すもので，図中（ａ）は縦断側面図，（ｂ）は縦
断正面図である。同図に示すものは，３極式アウタ−ロ
−タステッピングモ−タであり，回転子が永久磁石材の
リングより成り，内周にＺｍ個のＮ極とＳ極が交互に等
ピッチ着磁されている。３極の固定子磁極は１２０°等
ピッチ配置され，各々の先端には複数の歯が各々等数で
設けられ，その歯ピッチは３６０°／Ｚｍかそれに近い
値をとる。同図において，１は回転子となる永久磁石材
のリングであり，同図（ａ）にはＮ，Ｓがリング１の端
面に図示してあるが，実際にはリング１の内円周面に磁
化されている。２は固定子，３はコイルである。各相の
コイルは各々３等分された固定子磁極に１相ずつ巻かれ
ている。４は回転子軸５とリング１を結合する中子，６
は軸受である。７はモ−タの取付け板で，軸受６と固定
子２の結合の役目をも兼用している。本実施例のもので
は，永久磁石材のリング１をフェライトマグネット等の
安い永久磁石を使用すれば低価格とできるが，ステップ
角を小さくしようとすると，Ｚｍが多くなり着磁に限界
がある。 （第２の実施例）図２は本発明の第２の実施例を示すも
ので，対応する構成については図１と同一の符号を付し
て示してある。本実施例のものは，第１の実施例のもの
に比べ回転子の構成が永久磁石式という点では共通する
が，次の点で相違する。即ち，本実施例のものでは，回
転子８は永久磁石材のリング９を両面より内周に歯をも
ったインタ−ナルギヤ状の鉄等の磁性体８−１と８−２
で挟着した構造とし，磁性体８−１と８−２は歯数をＺ
ｒとすると１８０°／Ｚｒだけ即ち１／２ピッチだけ歯
位置をずらして構成している点である。なお，本実施例
のものでは，回転子８に形成される歯数Ｚｒはプレス打
ち抜きで作るため，第１の実施例のＺｍよりは５〜６倍
多く取れ，微小ステップ角の用途に適している。図１
（ａ）または図２（ａ）をみると，３個の各磁極のコイ
ル３により磁極２−１はＮ極に，他の磁極２−２，２−
３は夫々Ｓ極に磁化された場合を示しているが，そのと
き回転子は磁極２−１の歯幅の１００％対向する位置と
なっているが，磁極２−２及び２−３とは各々その歯幅
の２／３が夫々異極性で対向する位置となっている。そ
して，磁極２−２と２−３で発生する回転子トルクはバ
ランスしており，ここが安定位置となる。図１及び図２
に示す本発明の第１，第２の各実施例は，ＺｍまたはＺ
ｒが１６であり，３相式では３６０°／Ｚｍまたは３６
０°／Ｚｒが１／６となるのでステップ角は３．７５°
となる。図１（ｂ），図２（ｂ）に示すように６または
６Ａは軸受で，これは取付板７のパイプ状部分で保持さ
れ，図２（ｂ）で示すように１個でもよく，従って回転
子軸５と軸受６Ａとのクリアランスの確保がし易い。な
お，軸受６Ａは含油メタルで構成しても良く，この場
合，ボ−ルベアリングを使用する場合に比べ低価格化で
きる。 （第３の実施例），（第４の実施例）次に，図３及び図
４により本発明の第３及び第４の各実施例を説明する。
これらは夫々図３は図１を，図４は図２の構成要素でイ
ンナ−ロ−タ化したものである。図３において，１Ａは
回転子，２Ａは固定子，２Ａ−１〜２Ａ−３は夫々固定
子磁極，３Ａはそれらのコイルである。なお，５Ａは回
転子軸である。図４において，８Ｂは回転子で，これは
磁性体８Ｂ−１，磁性体８Ｂ−２の中間に永久磁石リン
グ９Ｂを挟着して構成している。なお，５Ｂは回転子軸
である。２Ｂは固定子，２Ｂ−１〜２Ｂ−３は固定子磁
極，３Ｂはコイルである。なお，図３（ｂ）及び図４
（ｂ）に示すように，各軸受１１−１，１１−２は固定
子２Ａ，２Ｂ及び回転子１Ａ，８Ｂの両側に夫々別れて
配置されているため，出力軸とのクリアランスの確保，
即ち心出し性では第１及び第２の実施例（図１及び図
２）に示した２個の含油メタルでは困難であり，従っ
て，図３及び図４に示すように軸受１１−１，１１−２
としては，ボ−ルベアリングを使用することになる。こ
のようにインナ−ロ−タ形とし，２個のボ−ルベアリン
グを使用する場合で，低価格を維持するには，固定子の
磁極数は６個とすることは難しく，実用上，３個が限度
である。次に，第１，第３の各実施例の場合における回
転子磁極対数Ｚｍの特定式を説明する。３相モ−タのス
テップ角は前述したように θS＝（３６０／Ｚｍ）×（１／６）＝６０／Ｚｍ・・・（１） 固定子の磁極総数は３であるから θS＝＋｛（３６０／３）−３６０（ｎ−１／２）／Ｚｍ｝・・・（２） または θS＝−｛（３６０／３）−３６０（ｎ＋１／２）／Ｚｍ｝・・・（３） （２）及び（３）に夫々（１）を代入すれば，次式のよ
うにＺｍを特定できる。 Ｚｍ＝３ｎ−１・・・（４） または Ｚｍ＝３ｎ＋１・・・（５） 本発明は図１（ａ），図２（ａ）に示したように，２相
目の固定子磁極が１相目の回転子磁性の逆極の磁性と２
／３ずれて対向する位置にあることで（２）式または
（３）式を成立させたことに特徴があり（４）式または
（５）式が成立する。第２，第４の各実施例の場合にお
ける前述した歯数Ｚｒの特定式も，同様にして導くこと
ができる。次に図５により駆動原理を説明する。図５は
アウタ−ロ−タ形の回転子（たとえば，図１の回転子
１）を各図の上側に，また固定子２の３個の磁極Ａ，
Ｂ，Ｃをその下側にしてエアギャップ方向に展開したも
のである。なお，図５（図６，図７も同様である）で
は，簡単のため，３個の固定子磁極Ａ，Ｂ，Ｃとして
は，図１（または図２）の各固定子磁極の先端に等ピッ
チで形成された３個の小歯（磁歯）を１つの磁極Ａ〜Ｃ
で示したものである。この場合，各固定子磁極Ａ，Ｂ，
Ｃの極性は図５の（イ）から（ヘ）に示すようにＮ，Ｓ
極が変わり，３相３励磁式を示している。同図（イ）か
ら（ヘ）にＡ，Ｂ，Ｃの極性が移って行くとき，必ず前
の状態から次の状態へ移るとき，１個の磁性が変わって
いるのが特徴である。即ち，（イ）→（ロ）ではＢがＳ
→Ｎへ，（ロ）→（ハ）ではＡがＮ→Ｓというように変
わっていき，その都度，回転子は１／６ピッチずつ図５
では右側方向へ進行していき，（イ）〜（ヘ）で１ピッ
チ即ち３６０°／Ｚｒ進んでいる。なお，（ヘ）の次は
（イ）の状態に戻り（イ）〜（ヘ）の状態を繰り返す。
このＡ，Ｂ，Ｃの磁極性を作るためのコイルの巻き方は
図６のように３個のコイルが独立しており，かつ同図の
矢印方向に電流を流しても，たとえばＡ，Ｂ，Ｃが各々
Ｎ，Ｓ，Ｓとなる。一方，図７に示すようにＡ，Ｂ，Ｃ
の巻き終わりを短絡してコイルａ，ｂ，ｃの電流を矢印
方向に流せば，同様にＡ，Ｂ，Ｃを各々たとえばＮ，
Ｓ，Ｓとさせることができる。また，図８に記載した第
１表はＺｒ＝３ｎ−１及びＺｒ＝３ｎ＋１で，ｎを変え
たときのＺｒとステップ角（θS）の関係を示す図表で
ある。第１表中に，割り切れたステップ角が多く現れて
いることから，本発明の利用度が高いことが示されてい
る。
【０００７】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるから，
次のような優れた効果を有する。 永久磁石式３相３極ステッピングモ−タのため，低価
格で，低振動であり，特にＬＢＰ等に適したものとな
る。 アウタ−ロ−タ形のものでは高出力となる。 円筒永久磁石ロ−タ式は低価格とした，アウタ−ロ−
タ形ステッピングモ−タとすることができる。 等ピッチ固定子磁極で本発明の回転子磁極数または歯
数を特定することで，高精度のステッピングモ−タが実
現できる。
次のような優れた効果を有する。 永久磁石式３相３極ステッピングモ−タのため，低価
格で，低振動であり，特にＬＢＰ等に適したものとな
る。 アウタ−ロ−タ形のものでは高出力となる。 円筒永久磁石ロ−タ式は低価格とした，アウタ−ロ−
タ形ステッピングモ−タとすることができる。 等ピッチ固定子磁極で本発明の回転子磁極数または歯
数を特定することで，高精度のステッピングモ−タが実
現できる。
【図１】本発明によるアウタ−ロ−タ形ステッピングモ
−タの第１の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
−タの第１の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
【図２】本発明によるアウタ−ロ−タ形ステッピングモ
−タの第２の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
−タの第２の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
【図３】本発明によるインナ−ロ−タ形ステッピングモ
−タの第３の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
−タの第３の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
【図４】本発明によるインナ−ロ−タ形ステッピングモ
−タの第４の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
−タの第４の実施例を示す図で，同図（ａ）は縦断側面
図，同図（ｂ）は縦断正面図である。
【図５】本発明によるステッピングモ−タの駆動原理を
説明するための固定子と回転子の対向磁極の配置図で，
同図（イ）〜（ヘ）はその駆動に伴う各磁極の極性の変
化を示すものである。
説明するための固定子と回転子の対向磁極の配置図で，
同図（イ）〜（ヘ）はその駆動に伴う各磁極の極性の変
化を示すものである。
【図６】本発明によるステッピングモ−タの各相の励磁
コイルの例を示す。
コイルの例を示す。
【図７】本発明によるステッピングモ−タの各相の励磁
コイルの別の例を示す。
コイルの別の例を示す。
【図８】本発明の回転子磁極数または歯数とステップ角
の関係を示す図表（第１表）である。
の関係を示す図表（第１表）である。
１，１Ａ，８：回転子 ２，２Ａ，２Ｂ：固定子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 37/12 - 37/14
Claims (5)
- 【請求項１】 円環状ヨ−クの外方向に放射状に等ピッ
チで植設されたポ−ルの先端に同数で複数の等ピッチの
小歯を持った固定子とその外周をエアギャップを保って
回転可能な永久磁石を持った回転子を備え，固定子巻線
を３相で３極式とした永久磁石式ステッピングモ−タに
おいて，回転子を、 円筒形の永久磁石材より成り，その内周面に
Ｎ極，Ｓ極交互にその対数でＺｍ個（Ｎ又はＳの数がＺ
ｍ）着磁された構造であって Ｚｍ＝３ｎ−１またはＺｍ＝３ｎ＋１ の関係式を満足するように構成したことを特徴とする永
久磁石式ステッピングモ−タ。但し，ｎ は，上記固定
子の１主極の小歯の数をＫとするとき、Ｚｍ＞３Ｋを満
足する自然数とする。 - 【請求項２】 円環状ヨ−クの外方向に放射状に等ピッ
チで植設されたポ−ルの先端に同数で複数の等ピッチの
小歯を持った固定子とその外周をエアギャップを保って
回転可能な永久磁石を持った回転子を備え，固定子巻線
を３相で３極式とした永久磁石式ステッピングモ−タに
おいて，回転子を、リング状の永久磁石を回転軸方向に２極に磁
化し，その両端にインタ−ナルギヤ状の内周側にＺｒ個
の歯をもった電磁鉄等の磁性体を配置した構造で，その
２個のインタ−ナルギヤ状の歯ピッチを１／２ピッチず
らし、 Ｚｒ＝３ｎ−１またはＺｒ＝３ｎ＋１の関係式を満足す
るように構成した ことを特徴とする永久磁石式ステッピ
ングモ −タ。但し，ｎは，上記固定子の１主極の小歯の数をＫ
とするとき、Ｚｒ＞３Ｋを満足する自然数とする。 - 【請求項３】 円環状ヨ−クの内側方向に放射状に等ピ
ッチで植設した磁極ポ−ルの先端に同数で複数の等ピッ
チの小歯を持った固定子とその内周にエアギャップを保
って回転可能な永久磁石を持った回転子を備え，固定子
巻線を３相とした永久磁石式ステッピングモ−タにおい
て， 回転子を、その固定子磁極が３極構造であって，回転子
が円筒形の永久磁石材より成り，その外周面にＮ極，Ｓ
極交互にその対数でＺｍ個着磁された構造であり、Ｚｍ
＝３ｎ−１またはＺｍ＝３ｎ＋１ の関係式を満足するように構成 したことを特徴とするイ
ンナ−ロ−タ形永久磁石式ステッピングモ−タ。但し，
ｎは，上記固定子の１主極の小歯の数をＫとするとき、
Ｚｍ＞３Ｋを満足する自然数とする。 - 【請求項４】 円環状ヨ−クの内側方向に放射状に等ピ
ッチで植設した磁極ポ−ルの先端に同数で複数の等ピッ
チの小歯を持った固定子とその内周にエアギャップを保
って回転可能な永久磁石を持った回転子を備え，固定子
巻線を３相とした永久磁石式ステッピングモ−タにおい
て， 回転子を、その固定子磁極が３極構造であって，回転子
がリング状の永久磁石を回転軸方向に２極に磁化し，そ
の両端にギヤ状の外周にＺｒ個の歯をもった電磁鉄等の
磁性体を配した構造で，その２個のギヤ状の歯ピッチを
１／２ピッチずらした回転子としたとき Ｚｒ＝３ｎ−１またはＺｒ＝３ｎ＋１ の関係式を満足するように構成したことを特徴とするイ
ンナ−ロ−タ形永久磁石式ステッピングモ−タ。但し，
ｎは，上記固定子の１主極の小歯の数をＫとするとき、
Ｚｒ＞３Ｋを満足する自然数とする。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の永久
磁石式３相ステッピングモ−タにおいて，固定子磁極の
巻線の巻き始め同士または巻き終り同士を短絡して給電
端子を３とするようにしたことを特徴とする永久磁石式
３相ステッピングモ−タ。
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|---|---|---|---|
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| US07/961,827 US5289064A (en) | 1991-10-18 | 1992-10-16 | Three-phase permanent magnet stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03297642A JP3140814B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 永久磁石式ステッピングモ−タ |
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|---|---|
| JPH05111233A JPH05111233A (ja) | 1993-04-30 |
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Family
ID=17849227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP03297642A Expired - Fee Related JP3140814B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 永久磁石式ステッピングモ−タ |
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| JPH11225466A (ja) | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Japan Servo Co Ltd | 多相アウター型ｐｍステッピングモータ |
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-
1992
- 1992-10-16 US US07/961,827 patent/US5289064A/en not_active Expired - Lifetime
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