JPH08275485A - Hybrid-type stepping motor - Google Patents
Hybrid-type stepping motorInfo
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Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばプリンタ、高速
ファックス、ＰＰＣ用複写機用等の高速運転で精密な位
置決め機能等を必要とするＯＡ機器等に最適な高分解能
のハイブリッド形（永久磁石形）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 (permanent magnet) of high resolution, which is most suitable for OA equipments, such as printers, high-speed fax machines, copiers for PPC, etc. Shape) Stepping motor
【０００２】[0002]
【従来の技術】永久磁石形ステッピングモータに、可変
リラクタンス形ステッピングモータの構造を組み合わせ
たハイブリッド形ステッピングモータは高精度、高トル
ク、小ステップ角が得られるが、従来のハイブリッド形
ステッピングモータは図１０、図１１に示すような構造
になっている。各図には、上述したステッピングングモ
ータ（以下モータと略称する）の１例を一部を断面にし
て示していて、図１０は縦断正面図、図１１は図１０の
Ｘ−Ｘ′断面図である。図１０、図１１において、２１
は円筒状のケーシングであって、ケーシング２１は磁性
体によって成型したヨーク２２と一体に結合されてい
る。ヨーク２２の内方向には、このモータの構造特性に
対応した所定数の磁極２３が等しいピッチで求心状に形
成されている。各磁極２３には磁極２３を順次磁化する
ためのコイル２４が嵌合されている。また、各磁極２３
の先端部には、このモータの構造特性に対応した数の極
歯２３ａが等しいピッチで形成されている。一般に、ヨ
ーク２２と磁極２３とは、一枚の磁性体板からプレスの
打抜きにより成型し成型板を所定枚数積層して、コイル
２４を嵌合して固定子を形成している。2. Description of the Related Art A hybrid type stepping motor in which a structure of a variable reluctance type stepping motor is combined with a permanent magnet type stepping motor can obtain high accuracy, high torque and a small step angle, but the conventional hybrid type stepping motor is shown in FIG. The structure is as shown in FIG. In each drawing, one example of the above stepping motor (abbreviated as a motor hereinafter) is shown with a part in section, FIG. 10 is a vertical sectional front view, and FIG. 11 is a sectional view taken along line XX ′ in FIG. 10. Is. In FIGS. 10 and 11, 21
Is a cylindrical casing, and the casing 21 is integrally connected to a yoke 22 formed of a magnetic material. A predetermined number of magnetic poles 23 corresponding to the structural characteristics of the motor are formed inwardly of the yoke 22 in a centripetal manner at equal pitches. A coil 24 for sequentially magnetizing the magnetic pole 23 is fitted to each magnetic pole 23. Also, each magnetic pole 23
The number of pole teeth 23a corresponding to the structural characteristics of the motor are formed at the tip of the pole teeth at the same pitch. In general, the yoke 22 and the magnetic pole 23 are formed by punching from a single magnetic material plate, stacking a predetermined number of the formed plates, and fitting the coil 24 to form a stator.
【０００３】ケーシング２１の両端にはエンドカバー２
５、２６が一体に結合されている。エンドカバー２５、
２６の中央部には夫々に軸受２７ａ、２７ｂが嵌合さ
れ、１対の軸受２７ａ、２７ｂは回転軸２８を回転自在
に軸支している。回転軸２８には、軸方向に着磁された
永久磁石２９が嵌合し固定されている。永久磁石２９は
円盤状の第１の回転子磁極と第２の回転子磁極である２
個の回転子磁極３０Ａ、３０Ｂによって挟持されてい
る。第１、第２の回転子磁極３０Ａと３０Ｂ夫々の外周
には、固定子の磁極２３に形成した極歯２３ａの形状と
ピッチに対応した形状とピッチで、極歯３０ａを形成し
ており、第１の回転子磁極３０Ａの極歯３０ａと第２の
回転子磁極３０Ｂの極歯３０ａとは、相互に極歯を形成
するピッチの１／２ずらして結合されている。一般に、
回転子の磁極も一枚の磁性体板からプレスの打抜きによ
り成型し、成型板を所定枚数積層して回転子を形成して
いる。上述の構成のモータは固定子のコイル２４に順次
所定の順序で通電することによって、固定子の各極歯２
３ａが順次回転磁化される。従って、この固定子の各極
歯２３ａと永久磁石２９によって磁化されている回転子
の各極歯３０ａとの相互作用により、固定子の各極歯２
３ａの回転磁化とコイル２４に対する通電の停止によっ
て回転子は回転し、また、停止する。End covers 2 are provided on both ends of the casing 21.
5, 26 are integrally connected. End cover 25,
Bearings 27a and 27b are fitted in the central portion of 26, respectively, and a pair of bearings 27a and 27b rotatably support a rotary shaft 28. A permanent magnet 29 magnetized in the axial direction is fitted and fixed to the rotary shaft 28. The permanent magnet 29 is a disc-shaped first rotor magnetic pole and a second rotor magnetic pole.
It is sandwiched by the individual rotor magnetic poles 30A and 30B. Pole teeth 30a are formed on the outer circumference of each of the first and second rotor magnetic poles 30A and 30B with a shape and pitch corresponding to the shape and pitch of the pole teeth 23a formed on the magnetic pole 23 of the stator. The pole teeth 30a of the first rotor magnetic pole 30A and the pole teeth 30a of the second rotor magnetic pole 30B are coupled to each other with a shift of ½ of the pitch forming the pole teeth. In general,
The magnetic poles of the rotor are also molded from a single magnetic plate by punching with a press, and a predetermined number of molded plates are laminated to form a rotor. In the motor having the above-described structure, the stator coils 24 are sequentially energized in a predetermined order to generate the stator pole teeth 2
3a is sequentially rotationally magnetized. Therefore, due to the interaction between each pole tooth 23a of this stator and each pole tooth 30a of the rotor magnetized by the permanent magnet 29, each pole tooth 2 of the stator is
The rotor is rotated and stopped by the rotation magnetization of 3a and the stop of the power supply to the coil 24.
【０００４】図１２には、従来の６相モータのコイルを
モノファイラ（ユニファイラ）巻にし、１２本のリード
線を引出した結線例を示している。同図の上部に付した
番号は固定子の所定の磁極を１とし、順次隣の磁極に対
して数値を１ずつ加えながら２〜２４と付し、電流は各
入力端子Ａ、Ａ′間、Ｂ、Ｂ′間、Ｃ、Ｃ′間、Ｄ、
Ｄ′間、Ｅ、Ｅ′間、Ｆ、Ｆ′間に流れるように図１３
に示すように順次印加される。なお、図１３は、図１２
に記した結線における１相励磁の場合の各入力端子に供
給される励磁電流の波形を示す励磁シーケンスである。
図１３において、縦方向には引出線に対して励磁電流を
流す引出線の組別を記し、横方向には励磁ステップを記
している。また、各横方向の欄に記す上側の四辺形は、
その引出線の所定方向に電流を流すことを示し、下側の
四辺形は上記とは反対方向に電流を流すことを示してい
る。即ち、ステップ１には図１２に記した固定子の磁極
１、１３を同相に、磁極７、１９は逆相になるように各
磁極のコイルを直列結線した引出線の各入力端子Ａ−
Ａ′に電流を流す。また、ステップ２には、固定子の磁
極２、１４を同相に、磁極８、２０は逆相になるように
各磁極のコイルを直列結線した引出線Ｂ−Ｂ′に電流を
流すようにする。以下、同様にステップ６まで電流を流
し、ステップ７からステップ１２までは各引出線に対し
て、上記とは逆方向に順次電流を流して固定子の各磁極
を励磁する。コイルに対して順次パルス電流を流すの
で、固定子の磁極に現れる磁気極性が回転し、対応する
回転子の磁極を吸引してモータの回転軸２８は回転す
る。上記のものと類似構造に構成された同期誘導電動機
に関するものが、米国特許第３２０６６２３号公報に開
示されている。同公報に記載の同期誘導電動機は、コイ
ルを嵌合し先端部に等ピッチで極歯を設けた磁極を、内
部に向けて放射状に形成した環状の電極構造体である２
個の同一構造である固定子と、軸方向に着磁した永久磁
石と、この永久磁石の両側に外周に等ピッチで極歯を設
けたエンドキャップ（磁極板）により形成して回転軸に
構成させ、相互の磁気的結合を遮蔽した２個の同一構造
の回転子と、を対向して構成し、さらに、永久磁石の両
側に形成したエンドキャップ（磁極板）同士の極歯の相
互位置関係は極歯を構成する１／２ピッチずらしてい
る。FIG. 12 shows a connection example in which a coil of a conventional 6-phase motor is wound in a monofilar (unifiler) winding and 12 lead wires are drawn out. The number attached to the upper part of the figure is 1 to a predetermined magnetic pole of the stator, 2 to 24 while sequentially adding a numerical value to the adjacent magnetic poles, and the current is between the input terminals A and A '. Between B and B ', between C and C', D,
13 so as to flow between D ', between E and E', and between F and F '.
As shown in FIG. Note that FIG. 13 corresponds to FIG.
6 is an excitation sequence showing a waveform of an excitation current supplied to each input terminal in the case of one-phase excitation in the connection described in (1).
In FIG. 13, a group of leader lines for flowing an exciting current to the leader lines is shown in the vertical direction, and an excitation step is shown in the horizontal direction. Also, the upper quadrilateral in each horizontal column is
It is shown that a current flows in a predetermined direction of the leader line, and the lower quadrangle indicates that a current flows in the opposite direction. That is, in step 1, the magnetic poles 1 and 13 of the stator shown in FIG. 12 are in phase, and the magnetic poles 7 and 19 are in phase, so that the coils of the magnetic poles are connected in series to each other.
Apply current to A '. In step 2, the stator poles 2 and 14 are in phase, and the poles 8 and 20 are in reverse phase. . Thereafter, similarly, a current is supplied up to step 6, and from step 7 to step 12, a current is sequentially supplied to each lead wire in the opposite direction to the above to excite each magnetic pole of the stator. Since the pulse current is sequentially applied to the coils, the magnetic polarity appearing in the magnetic poles of the stator rotates, the magnetic poles of the corresponding rotor are attracted, and the rotary shaft 28 of the motor rotates. A synchronous induction motor having a structure similar to that described above is disclosed in US Pat. No. 3,206,623. The synchronous induction motor described in the publication is an annular electrode structure in which magnetic poles having coil teeth fitted and pole teeth provided at equal pitches at the tips are radially formed toward the inside.
Each of them has the same structure, a permanent magnet magnetized in the axial direction, and end caps (pole plates) with pole teeth provided on both sides of the permanent magnet at equal pitches on both sides to form a rotary shaft. And two rotors of the same structure that shield each other's magnetic coupling are opposed to each other, and the mutual positional relationship of the pole teeth of the end caps (pole plates) formed on both sides of the permanent magnet. Are shifted by 1/2 pitch forming the pole teeth.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
構成によるハイブリッド形ステッピングモータのステッ
プ角θは下記（４）式によって示される。 θ＝３６０°／２×Ｍ×Ｚ・・・・・・・・・（４） 但し、（４）式に示すＭは固定子の相数、Ｚは回転子の
極歯の数である。従って、ステップ角が微小なモータを
得ようとすると、相数を多くするか、回転子の極歯の数
を多くしなければならない。例えば、３相のハイブリッ
ド形ステッピングモータで回転子の極歯の数が５０の場
合のステップ角は上記（４）式からθ＝３６０°／２×
３×５０＝１．２°となる。As described above, the step angle θ of the hybrid type stepping motor having the conventional structure is expressed by the following equation (4). θ = 360 ° / 2 × M × Z ... (4) However, M in the equation (4) is the number of phases of the stator, and Z is the number of pole teeth of the rotor. Therefore, in order to obtain a motor having a small step angle, it is necessary to increase the number of phases or the number of pole teeth of the rotor. For example, when the number of pole teeth of the rotor is 50 in a three-phase hybrid stepping motor, the step angle is θ = 360 ° / 2 × from the above equation (4).
3 × 50 = 1.2 °.
【０００６】ところで、回転子は前述したように一般に
プレスの打抜きにより成型しているので、回転子の極歯
の数はプレス型の精度能力によって決まる。従って、極
歯の数は無制限に多くすることはできない。回転子の極
歯の数を押さえてステップ角を小さくする、即ち、極歯
の数をそのままでモータ（ステッピングモータ）の分解
能を倍増するには、例えば３相のモータならば６相にす
るように相数を増加すれば良い。しかし、従来のモータ
構造であると６相のモータを得るには、固定子には２４
極の磁極が必要であった。ヨークの直径を同一のまま磁
極の数を増大させると、スロット面積が小さくなるの
で、コイルの断面積が小さくなって必要な銅量がとれな
くなってしまうという問題があった。そのために、所望
される分解能のモータを得ようとすると大型にする必要
があった。また、磁極の数が多くなるのでコイルの数も
増加しコイルの巻線工数等が増大するので作業効率が下
がり、コストアップの原因にもなっていた。また、固定
子のコイルに流す電流を階段状に変化させるマイクロス
テップ駆動という方法がある。しかし、このマイクロス
テップ駆動方法によると、回転子の静止位置は各相に流
れる電流の相対値で決まるので、コイルに流す電流値の
ばらつき、スイッチ素子の特性のばらつき等が原因して
精度の良い分解能を得ることが困難であった。また、米
国特許第３２０６６２３号公報に開示のものは、同一構
造の固定子と回転子とを軸方向に連結した誘導同期電動
機であって、従来の誘導同期電動機よりも大なるトルク
（２倍のトルク）を得ようとするものである。しかし、
上記米国特許公報に記載の技術を適用した電動機はステ
ッピングモータと同様にパルス電源による駆動も可能で
あるが、分解能が低く精度の良い回転を得ることはでき
ない。本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決
し、磁極数を増大しないで多相化を可能にし、よって、
モータのサイズを大きくすることもなく、また、複雑な
駆動回路を形成しないで高分解能で高精度のハイブリッ
ド形ステッピングモータを提供することを目的とする。By the way, since the rotor is generally formed by stamping as described above, the number of pole teeth of the rotor is determined by the precision capability of the press die. Therefore, the number of pole teeth cannot be increased indefinitely. To reduce the step angle by suppressing the number of pole teeth of the rotor, that is, to double the resolution of the motor (stepping motor) while keeping the number of pole teeth, use, for example, a 6-phase motor for a 3-phase motor. The number of phases should be increased. However, with the conventional motor structure, in order to obtain a 6-phase motor, 24
A pole pole was needed. When the number of magnetic poles is increased with the diameter of the yoke being the same, the slot area is reduced, and thus the cross-sectional area of the coil is reduced, and the required amount of copper cannot be obtained. Therefore, it was necessary to increase the size of the motor in order to obtain a motor having a desired resolution. In addition, since the number of magnetic poles increases, the number of coils also increases, and the number of man-hours required for winding the coils also increases, resulting in lower work efficiency and higher costs. Further, there is a method called microstep driving in which the current flowing through the coil of the stator is changed stepwise. However, according to this micro-step drive method, the stationary position of the rotor is determined by the relative value of the currents flowing in the respective phases, and therefore the accuracy is high due to variations in the current values flowing in the coils and variations in the characteristics of the switching elements. It was difficult to obtain resolution. Further, the one disclosed in U.S. Pat. No. 3,206,623 is an induction synchronous motor in which a stator and a rotor having the same structure are axially connected to each other, and has a torque (twice that of a conventional induction synchronous motor). Torque). But,
The electric motor to which the technique described in the above-mentioned US patent publication is applied can be driven by a pulse power source similarly to the stepping motor, but the resolution is low and accurate rotation cannot be obtained. The present invention solves the above-mentioned problems (problems) of the conventional one, and enables multi-phase without increasing the number of magnetic poles.
An object of the present invention is to provide a high-resolution and high-precision hybrid type stepping motor without increasing the size of the motor and without forming a complicated drive circuit.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に基づくハイブリ
ッド形ステッピングモータにおいては、当該固定子の内
周に求心状で等ピッチに夫々が励磁用のコイルを嵌合し
た２個の磁極を形成し、夫々の磁極の先端には、所定数
の極歯を形成した第１の単位固定子と、この第１の単位
固定子と同一構造の第２の単位固定子とを相互に磁極ピ
ッチの１／２回転偏位して固定した固定子と、この固定
子の極歯に対応して外周全縁に極歯を形成した第１の回
転子磁極と、この第１の回転子磁極と同一構造の第２の
回転子磁極を、第１の回転子磁極に対して極歯ピッチの
１／２回転偏位し、軸方向に着磁した永久磁石を挟持し
て第１の単位固定子の磁極に対向するように構成した第
１の回転子と、この第１の回転子と同一構造の第２の回
転子を第１の回転子に対して極歯ピッチの１／４回転偏
位し、非磁性体を挟んで第２の単位固定子の磁極に対向
するように構成した第２の回転子とを回転軸に結合する
ように構成した。上述した固定子の磁極ピッチと回転子
の磁極ピッチとを、下記（１）式を満足するように形成
するのが望ましい。 τＳ＝τＲ・・・・・・・・・・・・・・・・（１） 但し、上式でτＳは固定子の磁極ピッチ、τＲは固定子
の磁極ピッチである。また、固定子の磁極ピッチと回転
子の磁極ピッチとを、下記（２）式及び（３）式を満足
するように形成するのが望ましい。 τＳ＝３６０°／（Ｚ±２）・・・・・・・・（２） τＲ＝３６０°／Ｚ・・・・・・・・・・・・（３） さらに、任意の固定子の磁極とこの固定子の磁極と１８
０°の位置にある固定子の磁極夫々のコイルを同時に励
磁した場合に、両磁極が同極になるように各コイルを形
成するのが望ましい。In the hybrid type stepping motor according to the present invention, two magnetic poles are formed on the inner circumference of the stator in a centripetal manner and with excitation coils fitted at equal pitches. , A first unit stator having a predetermined number of pole teeth formed at the tip of each magnetic pole, and a second unit stator having the same structure as the first unit stator have a magnetic pole pitch of 1 / 2 rotation eccentric fixed stator, a first rotor magnetic pole having pole teeth formed on all outer peripheral edges corresponding to the pole teeth of the stator, and the same structure as the first rotor magnetic pole The second rotor magnetic pole of the first rotor magnetic pole is deviated from the first rotor magnetic pole by 1/2 rotation of the pole tooth pitch, and the permanent magnet magnetized in the axial direction is sandwiched between the first rotor magnetic pole and the first rotor magnetic pole of the first rotor. A first rotor configured to face each other and a second rotor having the same structure as the first rotor With respect to the second rotor, which is offset by a quarter rotation of the pole tooth pitch and faces the magnetic poles of the second unit stator with a non-magnetic body interposed between the second rotor and the second rotor. Configured. It is desirable to form the magnetic pole pitch of the stator and the magnetic pole pitch of the rotor described above so as to satisfy the following expression (1). τS = τR (1) where τS is the magnetic pole pitch of the stator and τR is the magnetic pole pitch of the stator. Further, it is desirable to form the magnetic pole pitch of the stator and the magnetic pole pitch of the rotor so as to satisfy the following expressions (2) and (3). τS = 360 ° / (Z ± 2) ... (2) τR = 360 ° / Z ... (3) Furthermore, the magnetic pole of any stator And this stator magnetic pole and 18
When the coils of the magnetic poles of the stator at the 0 ° position are simultaneously excited, it is desirable to form the coils so that both magnetic poles have the same polarity.
【０００８】[0008]
【作用】上記構成において、固定子の磁極の数を増大す
ることなく多相ステッピングモータとしての機能が発揮
される。従って、小型で精度の良い高分解能のステッピ
ングモータが得られる。この場合、これらの小型、高精
度、高分解能の機能は上記（１）式又は（２）式及び
（３）式を満足することにより、さらに確実に発揮され
る。また、上記のように各磁極のコイルを形成すると励
磁回路の構成が容易になる。In the above structure, the function as a multi-phase stepping motor is exerted without increasing the number of magnetic poles of the stator. Therefore, a small and highly accurate stepping motor with high resolution can be obtained. In this case, these functions of small size, high accuracy, and high resolution can be more surely exhibited by satisfying the above formulas (1) or (2) and (3). Further, when the coils of each magnetic pole are formed as described above, the structure of the exciting circuit becomes easy.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明に基づき形成したハイブリ
ッド形ステッピングモータの縦断正面図、図２は図
（１）のＸ−Ｘ′方向の断面を示している。図１及び図
２において、１はケーシングであって、ケーシング１は
その内部に第１及び第２の単位固定子ＳＡとＳＢが結合
されて構成される固定子Ｓが設けられている。第１の単
位固定子ＳＡは、ヨーク部２でケーシング１とは一体に
結合されている。ヨーク部２の内方向には、このモータ
の構造特性に対応した所定数の磁極３Ａが等しい角度間
隔で求心状に形成されている。各磁極３Ａには詳細を後
述するように電流を流して所定の方向に順次磁化するた
めのコイル４が装着されている。磁極の間隔は、各磁極
が円周上に配列されているため、そのピッチは計測する
半径位置で変化する。磁極の角度間隔は一定であってピ
ッチに換算でき、また、ピッチは一般的な用語なので、
以降の説明では便宜上、角度間隔をピッチと称して説明
する。従って、数値としてピッチを表現する場合は角度
を単位とする。図２には、コイルを象徴的に記し、巻方
向を示すために・マークと×マークを記し、例えば、×
マーク側から電流を流せば、・マーク側に流出されるこ
とを示している。同図に示すように、巻いたコイルに同
一方向に電流を流すと、１８０°ずれた位置にある磁極
は同一極性に励磁される。また、各磁極３Ａの先端部に
は、このモータの構造特性に対応した数の極歯３ａが等
しい角度間隔で形成されている。極歯も上述した磁極と
同様なので、以降の説明では極歯の角度間隔をピッチと
称して説明し、数値としてピッチを表現する場合は角度
が単位となる。第２の単位固定子ＳＢは第１の単位固定
子ＳＡと同一の構造に構成され、第１の単位固定子ＳＡ
とは磁極ピッチの１／２の角度回転偏位させてケーシン
グ１に結合されている。なお、第２の単位固定子の磁極
を３Ｂと付す。なお、第１の単位固定子ＳＡと第２の単
位固定子ＳＢとで、このモータの全固定子を形成してい
る。また、従来のモータと同様、ヨーク部２と磁極３
Ａ、３Ｂとは一体に形成されて磁性体板からプレスの打
抜きにより成型し、詳細を後述するように成型板を所定
枚数積層し、コイル４を嵌合して夫々の単位固定子を形
成すれば良い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional front view of a hybrid type stepping motor formed according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX 'in FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 denotes a casing, and the casing 1 is provided therein with a stator S configured by coupling first and second unit stators SA and SB. The first unit stator SA is integrally connected to the casing 1 at the yoke portion 2. A predetermined number of magnetic poles 3A corresponding to the structural characteristics of the motor are formed in the yoke portion 2 in an centripetal manner at equal angular intervals. As will be described later in detail, each magnetic pole 3A is provided with a coil 4 for flowing a current and sequentially magnetizing the magnetic poles in a predetermined direction. Since the magnetic poles are arranged on the circumference, the pitch of the magnetic poles changes depending on the radial position to be measured. The angular spacing of the magnetic poles is constant and can be converted to pitch, and pitch is a general term, so
In the following description, the angular interval will be referred to as a pitch for the sake of convenience. Therefore, when expressing the pitch as a numerical value, the angle is used as a unit. In FIG. 2, a coil is symbolically shown, and a mark and a cross mark are shown to indicate the winding direction.
It shows that if current is applied from the mark side, it will flow to the mark side. As shown in the figure, when currents are passed through the wound coils in the same direction, the magnetic poles located at a position shifted by 180 ° are excited to have the same polarity. Further, the pole teeth 3a are formed at the tip end portion of each magnetic pole 3A in a number corresponding to the structural characteristics of the motor at equal angular intervals. Since the pole teeth are similar to the magnetic poles described above, the angular interval between the pole teeth will be referred to as a pitch in the following description, and when the pitch is expressed as a numerical value, the angle is a unit. The second unit stator SB has the same structure as the first unit stator SA, and has the same structure as the first unit stator SA.
Are coupled to the casing 1 with an angular rotation deviation of 1/2 of the magnetic pole pitch. The magnetic pole of the second unit stator is designated as 3B. The first unit stator SA and the second unit stator SB form the whole stator of this motor. Further, like the conventional motor, the yoke portion 2 and the magnetic pole 3 are
A and 3B are integrally formed and molded from a magnetic material plate by punching, a predetermined number of molding plates are laminated as described later in detail, and coils 4 are fitted to form each unit stator. Good.
【００１０】ケーシング１の両端にはエンドカバー５、
６が一体に結合されている。エンドカバー５、６の中央
部には夫々に軸受７ａ、７ｂが嵌合され、１対の軸受７
ａ、７ｂは回転軸８を回転自在に支承している。回転軸
８には、第１の単位固定子ＳＡに対向させた位置に第１
の単位固定子ＳＡの内面に対して所定の間隙を設けて第
１の回転子ＲＡが結合されており、また同様に第２の単
位固定子ＳＢには第２の回転子ＲＢが結合されている。
第１の回転子ＲＡは、第１、第２の回転子磁極１０Ａ
Ａ、１０ＡＢと、これらの回転子磁極の中間に配置され
る軸方向に着磁された永久磁石９とにより構成される。
第１、第２の回転子磁極１０ＡＡと１０ＡＢ夫々の外周
には第１の単位固定子の磁極３Ａに形成した極歯３ａの
形状とピッチに対応させた所定の形状とピッチで極歯１
０ａを形成しており、第１の回転子磁極１０ＡＡの極歯
１０ａと第２の回転子磁極１０ＡＢの極歯１０ａとは極
歯を形成するピッチの１／２の角度回転偏位させて結合
されている。第２の回転子ＲＢも、第１の回転子ＲＡと
同様に、第１、第２の回転子磁極１０ＢＡ、１０ＢＢ及
び永久磁石９により構成され、各回転子磁極の極歯の形
成状態は第１の回転子ＲＡと同一である。なお、第１の
回転子ＲＡの極歯１０ａに対して第２の回転子ＲＢの極
歯１０ａは極歯を形成するピッチの１／４の角度回転偏
位させて結合されている。この場合、回転子も一枚の磁
性体板からプレスの打抜きにより成型し、成型板を所定
枚数積層して各回転子磁極を形成すれば良い。上述した
回転子側の磁極のピッチ、極歯のピッチも、各磁極、極
歯が円周上に配列されているため、計測する半径位置で
変化する。従って、回転子側についても前述した固定子
側の場合と同様に、以降の説明では、角度間隔をピッチ
と称して説明する。At both ends of the casing 1, end covers 5,
6 are connected together. Bearings 7a and 7b are fitted in the center portions of the end covers 5 and 6, respectively, and a pair of bearings 7
The rotating shaft 8 is rotatably supported by a and 7b. The rotating shaft 8 has a first unit stator SA at a position facing the first unit stator SA.
The first rotor RA is coupled to the inner surface of the unit stator SA with a predetermined gap, and similarly, the second rotor RB is coupled to the second unit stator SB. There is.
The first rotor RA includes first and second rotor magnetic poles 10A.
A and 10AB, and an axially magnetized permanent magnet 9 arranged in the middle of these rotor magnetic poles.
On the outer circumference of each of the first and second rotor magnetic poles 10AA and 10AB, the pole teeth 1 have a predetermined shape and pitch corresponding to the shape and pitch of the pole teeth 3a formed on the magnetic pole 3A of the first unit stator.
0a is formed, and the pole teeth 10a of the first rotor magnetic pole 10AA and the pole teeth 10a of the second rotor magnetic pole 10AB are coupled by being rotationally displaced by 1/2 of the pitch forming the pole teeth. Has been done. The second rotor RB is also composed of the first and second rotor magnetic poles 10BA, 10BB and the permanent magnet 9 similarly to the first rotor RA, and the formation state of the pole teeth of each rotor magnetic pole is the first. It is the same as the rotor RA of No. 1. The pole teeth 10a of the second rotor RB are coupled to the pole teeth 10a of the first rotor RA while being angularly displaced by 1/4 of the pitch forming the pole teeth. In this case, the rotor may be formed by punching a magnetic plate from a single magnetic plate, and a predetermined number of the formed plates may be laminated to form each rotor magnetic pole. The pitch of the magnetic poles and the pole teeth on the rotor side described above also change at the radial position to be measured because the magnetic poles and pole teeth are arranged on the circumference. Therefore, also on the rotor side, as in the case of the stator side described above, the angular interval will be referred to as a pitch in the following description.
【００１１】次に、図３を参照して固定子の作成方法の
例を説明する。固定子は図３に示すように円形のヨーク
部２内部に所定数の磁極３Ａ、３Ｂを等ピッチで求心状
に形成した磁性材板（以下固定子鉄板と称す）ＳＰを所
定枚数極歯が重なるように積層して第１の単位固定子Ｓ
Ａ及び第２の単位固定子ＳＢの各コア部を構成する。各
磁極３Ａ、３Ｂの先端部には夫々所定数の極歯３ａが等
ピッチで形成されている。なお、この極歯は等ピッチで
なくとも良い。第１の単位固定子ＳＡ及び第２の単位固
定子ＳＢの各コア部は、図１、図２に示したように所定
巻数で同一方向に巻き回したコイルを装着してケーシン
グ１に固定する。Next, an example of a method for producing a stator will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the stator has a predetermined number of magnetic material plates (hereinafter referred to as a stator iron plate) SP in which a predetermined number of magnetic poles 3A and 3B are centripetally formed in a circular yoke portion 2 at equal pitches. The first unit stator S is laminated so as to be overlapped.
A and each core portion of the second unit stator SB are configured. A predetermined number of pole teeth 3a are formed at equal pitches at the tip of each magnetic pole 3A, 3B. The pole teeth do not have to have the same pitch. As shown in FIGS. 1 and 2, each core portion of the first unit stator SA and the second unit stator SB is mounted with a coil wound in the same direction with a predetermined number of turns and fixed to the casing 1. .
【００１２】図４は、前述した各回転子の極歯の相互位
置関係を示し、第１の単位固定子ＳＡに対向して構成し
た第１の回転子ＲＡ及び第２の単位固定子ＳＢに対向し
て構成した第２の回転子ＲＢ夫々に形成した極歯の位置
関係を拡大して示すものである。第１の回転子ＲＡと第
２の回転子ＲＢは同一構造である。即ち、図４には、第
１の回転子ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡの極歯１０
ａ及び第２の回転子磁極１０ＡＢの極歯１０ａと、第２
の回転子ＲＢの第１の回転子磁極１０ＢＡの極歯１０ａ
及び第２の回転子磁極１０ＢＢの極歯１０ａを夫々示し
ている。従って、永久磁石９の極性によって、第１の回
転子ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡと第２の回転子Ｒ
Ｂの第１の回転子磁極１０ＢＡの各極歯１０ａには、い
ずれもＮ極が、第１の回転子ＲＡの第２の回転子磁極１
０ＡＢと第２の回転子ＲＢの第２の回転子磁極１０ＢＢ
の各極歯１０ａにはいずれもＳ極が現れる。同図に示す
ように、同一磁極の極歯のピッチをτＲとすると、第１
の回転子ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡの極歯１０ａ
の中心部と第２の回転子磁極１０ＡＢの極歯１０ａの中
心部とのピッチはτＲ／２となる。また、第２の回転子
ＲＢにおいても、第１の回転子磁極１０ＢＡの極歯１０
ａの中心部と第２の回転子磁極１０ＢＢの極歯１０ａの
中心部とのピッチはτＲ／２である。また、第１の回転
子ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡの極歯１０ａの中心
部と、第２の回転子ＲＢの第１の回転子磁極１０ＢＡの
極歯１０ａの中心部との偏位角度はτＲ／４である。FIG. 4 shows the mutual positional relationship of the pole teeth of each rotor described above. The first rotor RA and the second unit stator SB, which are arranged to face the first unit stator SA, are shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged view showing the positional relationship of the pole teeth formed on each of the second rotors RB arranged facing each other. The first rotor RA and the second rotor RB have the same structure. That is, in FIG. 4, the pole teeth 10 of the first rotor magnetic pole 10AA of the first rotor RA are shown.
a and the pole teeth 10a of the second rotor magnetic pole 10AB,
10a of the first rotor pole 10BA of the rotor RB of
And pole teeth 10a of the second rotor pole 10BB are shown respectively. Therefore, depending on the polarity of the permanent magnet 9, the first rotor magnetic pole 10AA and the second rotor R of the first rotor RA are
Each of the pole teeth 10a of the first rotor magnetic pole 10BA of B has an N pole, and the second rotor magnetic pole 1 of the first rotor RA
0AB and the second rotor magnetic pole 10BB of the second rotor RB
The S pole appears on each of the pole teeth 10a. As shown in the figure, if the pitch of the pole teeth of the same magnetic pole is τR, the first
Pole teeth 10a of the first rotor pole 10AA of the rotor RA of
And the pitch between the center of the pole teeth 10a of the second rotor magnetic pole 10AB is τR / 2. In the second rotor RB, the pole teeth 10 of the first rotor magnetic pole 10BA are also included.
The pitch between the central portion of a and the central portion of the pole teeth 10a of the second rotor magnetic pole 10BB is τR / 2. Further, the deviation between the center of the pole tooth 10a of the first rotor magnetic pole 10AA of the first rotor RA and the center of the pole tooth 10a of the first rotor magnetic pole 10BA of the second rotor RB. The angle is τR / 4.
【００１３】図５には、本発明に基づいて構成した６相
のハイブリッド形ステッピングモータを例としてモータ
の固定子と回転子との相互関係状況を示している。同図
に示すθＳは、第１、第２の各単位固定子ＳＡとＳＢ夫
々の磁極ピッチの１／２を示しており、図同（Ａ）は固
定子の極歯間のピッチτＳと回転子の極歯間のピッチτ
Ｒとが下記（１）式に等しい場合、同図（Ｂ）は固定子
の極歯間のピッチτＳと回転子の極歯間のピッチτＲと
の関係が下記（２）式及び（３）式で表わされ、τＳ＞
τＲの場合を示している。 τＳ＝τＲ・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） τＳ＝３６０°／（Ｚ±２）・・・・・・・・・（２） τＲ＝３６０°／Ｚ・・・・・・・・・・・・・（３） 但し、Ｚは１個の回転子磁極に形成した極歯の数であ
る。図５（Ａ）、（Ｂ）において、３Ａ1、３Ａ2は、夫
々３６０°／６のピッチで形成された第１の単位固定子
ＳＡの６個の磁極の内の２個の磁極を示しており、３Ｂ
1は、夫々３６０°／６のピッチで形成された第２の単
位固定子ＳＢの６個の磁極の内の１個の磁極を示してい
る。従って、各磁極の形成ピッチ（磁極間角度）θＳは
３６０°／１２に等しい。また、３Ａａ1は第１の単位
固定子ＳＡの磁極３Ａ1の中央部の極歯、３Ａａ2は磁極
３Ａ1に隣接する磁極３Ａ2の中央部の極歯、３Ｂａ1は
磁極３Ａ1に隣接する位置関係にある第２の単位固定子
ＳＢの磁極３Ｂ1の中央部の極歯である。また、１０Ａ
Ａａ1は、第１の単位固定子ＳＡの磁極３Ａ1を励磁する
ことによって、第１の回転子ＲＡの第１の回転子磁極１
０ＡＡの極歯１０ａのうち、第１の単位固定子ＳＡの磁
極３Ａ1の極歯３Ａａ1と同一位置に位置した状態の極歯
を示し、１０ＢＡａ1は、上述した極歯１０ＡＡａ1から
偏位角度τＲ／４にある第２の回転子ＲＢの第１の回転
子磁極１０ＢＡの極歯である。また、１０ＢＡａjは、
第２の回転子ＲＢの第１の回転子磁極１０ＢＡの極歯１
０ａのうち、上述した状態における第２の固定子ＳＢの
前述した磁極３Ｂ1の極歯３Ｂａ1に最も近い位置にある
極歯を示し、１０ＡＡａjは、上述した極歯１０ＢＡａj
から偏位角度τＲ／４にある第１の回転子ＲＡの第１の
回転子磁極１０ＡＡの極歯である。また、１０ＡＡａn
は、上述の条件における第１の回転子ＲＡの第１の回転
子磁極１０ＡＡの極歯１０ａのうち、第１の単位固定子
ＳＡの磁極３Ａ2の極歯３Ａａ2に最も近い位置にある極
歯を示し、１０ＢＡａｎは、上述した極歯１０ＡＡａｎ
から偏位角度τＲ／４にある第２の回転子ＲＢの第１の
回転子磁極１０ＢＡの極歯である。FIG. 5 shows the relationship between the stator and the rotor of the motor as an example of a 6-phase hybrid type stepping motor constructed according to the present invention. ΘS shown in the figure indicates 1/2 of the magnetic pole pitch of each of the first and second unit stators SA and SB, and the same figure (A) shows the pitch τS between the pole teeth of the stator and the rotation. Pitch between the polar teeth of the child τ
When R is equal to the following expression (1), the same figure (B) shows that the relationship between the pitch τS between the pole teeth of the stator and the pitch τR between the pole teeth of the rotor is the following expressions (2) and (3). It is expressed by the formula, τS>
The case of τR is shown. τS = τR ... (1) τS = 360 ° / (Z ± 2) ... (2) τR = 360 ° / Z ... (3) where Z is the number of pole teeth formed on one rotor magnetic pole. In FIGS. 5A and 5B, 3A 1 and 3A 2 are two magnetic poles of the six magnetic poles of the first unit stator SA formed at a pitch of 360 ° / 6, respectively. And 3B
1 shows one of the magnetic poles of the six poles of the second stator unit SB formed at a pitch of each 360 ° / 6. Therefore, the formation pitch (angle between magnetic poles) θS of each magnetic pole is equal to 360 ° / 12. Further, 3Aa 1 is the pole teeth of the central portion of the magnetic pole 3A 1 of the first stator unit SA, 3Aa 2 is the central portion of the magnetic pole 3A 2 adjacent to the magnetic pole 3A 1 pole teeth adjacent to 3Ba 1 magnetic pole 3A 1 Is the central pole tooth of the magnetic pole 3B 1 of the second unit stator SB which is in the positional relationship. Also, 10A
Aa 1 excites the magnetic pole 3A 1 of the first unit stator SA to generate the first rotor magnetic pole 1 of the first rotor RA.
Of the pole teeth 10a of the 0AA, shows the pole teeth of the state positioned at the pole teeth 3Aa 1 at the same position of the magnetic poles 3A 1 of the first stator unit SA, 10BAa 1 is deviation from the pole teeth 10AAa 1 described above The pole teeth of the first rotor pole 10BA of the second rotor RB at an angle τR / 4. Also, 10BAa j is
The pole teeth 1 of the first rotor pole 10BA of the second rotor RB
0a indicates the pole tooth located closest to the pole tooth 3Ba 1 of the above-mentioned magnetic pole 3B 1 of the second stator SB in the above-mentioned state, and 10AAa j indicates the above-mentioned pole tooth 10BAa j.
Is a pole tooth of the first rotor magnetic pole 10AA of the first rotor RA at the deviation angle τR / 4. Also, 10AAa n
Pole, in the first of the pole teeth 10a of the rotor pole 10AA, closest to the pole teeth 3Aa 2 pole 3A 2 of the first stator unit SA of the first rotor RA in conditions described above 10BAan represents a tooth, and 10BAan is the above-mentioned polar tooth 10AAan
Is a pole tooth of the first rotor magnetic pole 10BA of the second rotor RB at the deviation angle τR / 4.
【００１４】本構成においては、上述した状態におい
て、図５（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、第２の単位固
定子ＳＢの１番目の磁極３Ｂ1の極歯３Ｂａ1と第２の回
転子ＲＢの第１の回転子磁極１０ＢＡの極歯１０ＢＡａ
jとの偏差角度が−τＲ／１２（図においては角度の方
向を示すために図におけるセンターから左方向は正の符
号を、また右方向のものを負の符号−を付す）になるよ
うに設定している。従って、図に示す第２の単位固定子
ＳＢの１番目の磁極３Ｂ1の極歯３Ｂａ1と第１の回転子
ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡの極歯１０ＡＡａjと
の偏位角度はτＲ／６に、第１の単位固定子ＳＡの２番
目の磁極３Ａ2の極歯３Ａａ2と第１の回転子ＲＡの第１
の回転子磁極１０ＡＡの極歯１０ＡＡａnとの偏位角度
は２τＲ／６、即ちτＲ／３に、第１の単位固定子ＳＡ
の２番目の磁極３Ａ2の極歯３Ａａ2と第２の回転子ＲＢ
の第１の回転子磁極１０ＢＡの極歯１０ＢＡａnとの偏
位角度はτＲ／１２になる。即ち、図５（Ａ）、（Ｂ）
いずれの場合にも、次に第２の単位固定子ＳＢの１番目
の磁極３Ｂ1を励磁すると、第２の回転子ＲＢの第１の
回転子磁極１０ＢＡの極歯１０ＢＡａjが吸引されてτ
Ｒ／１２回転する。以下後述するように順次第１の単位
固定子ＳＡの磁極と第２の単位固定子ＳＢの磁極を励磁
することによってτＲ／１２ずつ歩進する。即ち、τＲ
／１２がステップ角になる。In this configuration, in the above-described state, in both cases of FIGS. 5A and 5B, the pole teeth 3Ba 1 and the second pole teeth 3Ba 1 of the first magnetic pole 3B 1 of the second unit stator SB are The pole teeth 10BAa of the first rotor magnetic pole 10BA of the rotor RB
The deviation angle from j is -τR / 12 (in the figure, a positive sign is given from the center to the left in the figure to indicate the direction of the angle, and a right one is given a negative sign-). It is set. Therefore, the deviation angle between the pole tooth 3Ba 1 of the first magnetic pole 3B 1 of the second unit stator SB and the pole tooth 10AAa j of the first rotor magnetic pole 10AA of the first rotor RA shown in FIG. At τR / 6, the pole teeth 3Aa 2 of the second magnetic pole 3A 2 of the first unit stator SA and the first pole 3Aa 2 of the first rotor RA are
The deviation angle between the rotor magnetic pole 10AA and the pole tooth 10AAa n is 2τR / 6, that is, τR / 3, and the first unit stator SA
The second pole 3A 2 teeth 3Aa 2 and the second rotor RB of
The deviation angle between the first rotor magnetic pole 10BA and the pole tooth 10BAa n is τR / 12. That is, FIG. 5 (A), (B)
In any case, when the first magnetic pole 3B 1 of the second unit stator SB is excited next, the pole teeth 10BAa j of the first rotor magnetic pole 10BA of the second rotor RB are attracted and τ
Rotate R / 12. As will be described below, the magnetic poles of the first unit stator SA and the second unit stator SB are sequentially excited to sequentially advance by τR / 12. That is, τR
/ 12 becomes the step angle.
【００１５】図６に、本発明に基づき製作したモータの
特性例として、固定子の磁極を線対称にした場合におい
て、回転子の極歯の数を下記（５）式、又は（６）式を
満足する条件で変化させた場合の３相モータと６相モー
タのステップ角を図表にして示している。 Ｚ＝６ｎ−４・・・・・・・・・・・・・・・・（５） Ｚ＝６ｎ＋４・・・・・・・・・・・・・・・・（６） 但し、ｎは１以上の整数である。FIG. 6 shows, as an example of the characteristics of a motor manufactured according to the present invention, the number of pole teeth of the rotor when the magnetic poles of the stator are line-symmetrical, and the number of pole teeth of the rotor is expressed by the following equation (5) or (6). The table shows the step angles of the 3-phase motor and the 6-phase motor when they are changed under the condition that satisfies the above condition. Z = 6n-4 (5) Z = 6n + 4 (6) where n is It is an integer of 1 or more.
【００１６】次に図７、図８によって、本発明に基づき
製作したモータの励磁方法の例を示す。図７は、図１、
図２に示した構造のモータにおいて、各励磁用のコイル
をモノファイラ（ユニファイラ）巻とし、１２本リード
でバイポーラ駆動をする場合の結線を示している。同図
において、横方向に付した数値は任意の箇所から付した
コイルの順序を示している。例えば、１番目と７番目の
ように１８０°ずれた位置にある磁極は同一方向に電流
を流すことによって同一の磁極が発生する。図７におい
て、Ａ、Ａ′は夫々１番目と７番目の磁極のコイルを同
一方向に直列に接続した引出線、同様にＤ、Ｄ′は２番
目と８番目の磁極のコイルを、Ｂ、Ｂ′は３番目と９番
目の磁極のコイルを、Ｅ、Ｅ′は４番目と１０番目の磁
極のコイルを、Ｃ、Ｃ′は５番目と１１番目の磁極のコ
イルを、Ｆ、Ｆ′は６番目と１２番目の磁極のコイルを
同一方向に直列に接続した引出線を示している。図８
は、図７に示した結線においてモータを１相励磁する場
合に各引出線に電流を供給する励磁シーケンスを示して
いる。同図において、縦方向に上述した引出線の名称を
順次記し、上部には横方向に励磁順序を記している。各
引出線名の横方向には励磁状態を四辺形で記している。
上部に記した四辺形は、例えばＡからＡ′方向に電流を
流し、下部に記した四辺形は、逆に，Ａ′からＡ方向に
電流を流すことを示している。Next, referring to FIGS. 7 and 8, an example of a method of exciting a motor manufactured according to the present invention will be described. FIG. 7 shows FIG.
In the motor having the structure shown in FIG. 2, each excitation coil is monofilar (unifilar) wound, and the connection is shown when bipolar drive is performed with 12 leads. In the figure, the numerical values given in the horizontal direction indicate the order of the coils given from arbitrary positions. For example, the same magnetic poles are generated in the first and seventh magnetic poles that are located 180 ° apart from each other by passing currents in the same direction. In FIG. 7, A and A ′ are leader lines in which coils of the first and seventh magnetic poles are connected in series in the same direction, and similarly, D and D ′ are coils of the second and eighth magnetic poles, and B and B'is the coils of the 3rd and 9th magnetic poles, E and E'are the coils of the 4th and 10th magnetic poles, C and C'are the coils of the 5th and 11th magnetic poles, and F and F '. Indicates a leader line in which the coils of the sixth and twelfth magnetic poles are connected in series in the same direction. FIG.
Shows an excitation sequence in which a current is supplied to each lead wire when the motor is excited in one phase in the connection shown in FIG. 7. In the figure, the names of the above-mentioned leader lines are sequentially written in the vertical direction, and the excitation order is written in the horizontal direction at the upper part. In the lateral direction of each leader line, the excited state is shown by a quadrangle.
The quadrangle shown in the upper part indicates that a current flows, for example, from A to A'direction, and the quadrangle described in the lower part shows that a current flows from the A'to A direction.
【００１７】図９は、上述した６相モータを図８に示し
たように１相励磁した場合の動作状態であるタイムシー
ケンスを示している。図９の横方向にはモータを展開し
て示し、最上段には固定子の磁極列を左から１つおきに
順次、第１の単位固定子ＳＡの所定の磁極３Ａ1、３
Ａ2、３Ａ3、３Ａ4を夫々記し、第１の単位固定子ＳＡ
の磁極３Ａ1の隣に示す第２の単位固定子ＳＢの磁極を
磁極３Ｂ1から１つおきに、３Ｂ2、３Ｂ3と記してい
る。図７に示したコイル番号を図９に示す各固定子の符
号に合わせると、例えば第１の単位固定子ＳＡの磁極３
Ａ1のコイル番号を１とすると、３Ａ2のコイル番号が
３、３Ａ3のコイル番号が５、３Ａ4のコイル番号が７、
また、第２の単位固定子ＳＢの磁極３Ｂ1のコイル番号
が２、３Ｂ2のコイル番号が４、３Ｂ3のコイル番号が
６、３Ｂ4のコイル番号が８のようになる。最上段の磁
極の配置図の下からは、所定の磁極を励磁するステップ
順に各回転子の磁極の位置を例示している。即ち、各ス
テップにおいて、上段から第１の回転子ＲＡの第１の回
転子磁極１０ＡＡ、第２の回転子磁極１０ＡＢ、第２の
回転子ＲＢの第１の回転子磁極１０ＢＡ、第２の回転子
磁極１０ＢＢを夫々示している。各回転子の極歯に記し
たＮは永久磁石によってその極歯にはＮ極が、Ｓは永久
磁石によってその極歯にはＳ極が現れていることを示し
ている。また、各ステップの上部に記した（Ｎ）又は
（Ｓ）はそのステップにおいて、その列の最上段に記し
た固定子の磁極が励磁されて現れている磁気極性を示し
ている。上記のように固定子の磁極を順次励磁すること
によって回転子が回転する状況を示すために、上述した
回転子の所定の磁極に・マークを記しており、固定子に
よって吸引される回転子の磁極部を破線で囲って記して
いる。但し、ステップ１の欄に記す各回転子の磁極には
ステップ２以降に吸引される磁極部を下の欄で示すタイ
ミングに対応させて破線で囲っている。FIG. 9 shows a time sequence which is an operating state in the case where the above-mentioned 6-phase motor is excited by 1 phase as shown in FIG. In the lateral direction of FIG. 9, the motor is shown in an expanded manner, and the magnetic pole rows of the stator are alternately arranged from the left on the uppermost stage, and the predetermined magnetic poles 3A 1 and 3A of the first unit stator SA are sequentially arranged.
A 2 , 3A 3 and 3A 4 are marked respectively, and the first unit stator SA
The magnetic poles of the second unit stator SB shown next to the magnetic pole 3A 1 are indicated by 3B 2 and 3B 3 every other magnetic pole from the magnetic pole 3B 1 . When the coil numbers shown in FIG. 7 are matched with the reference numerals of the stators shown in FIG. 9, for example, the magnetic poles 3 of the first unit stator SA are shown.
If the coil number of A 1 is 1, the coil number of 3A 2 is 3, the coil number of 3A 3 is 5 , the coil number of 3A 4 is 7,
Further, the coil number of the magnetic pole 3B 1 of the second unit stator SB is 2, 3B 2 is 4, the coil number of 3B 3 is 6, and the coil number of 3B 4 is 8. The position of the magnetic pole of each rotor is illustrated from the bottom of the topmost magnetic pole layout diagram in the order of steps for exciting a predetermined magnetic pole. That is, in each step, from the top, the first rotor magnetic pole 10AA of the first rotor RA, the second rotor magnetic pole 10AB, the first rotor magnetic pole 10BA of the second rotor RB, the second rotation The child magnetic poles 10BB are shown respectively. The N marked on the pole teeth of each rotor indicates that the N pole appears on the pole teeth by the permanent magnet and the S pole appears on the pole teeth by the permanent magnet. Further, (N) or (S) described at the top of each step indicates the magnetic polarity that appears when the magnetic pole of the stator described at the top of the row is excited in that step. In order to show the situation in which the rotor rotates by sequentially exciting the magnetic poles of the stator as described above, a mark is marked on the predetermined magnetic pole of the rotor described above, and the rotor is attracted by the stator. The magnetic pole portion is surrounded by a broken line. However, in the magnetic poles of each rotor described in the column of step 1, magnetic pole portions attracted after step 2 are surrounded by broken lines in correspondence with the timing shown in the column below.
【００１８】次に、図９に示すタイムシーケンスによっ
て本モータの動作を説明する。所定のタイミングで、第
１の単位固定子ＳＡの磁極３Ａ1と磁極３Ａ4にＳ極が現
れるようにコイルを励磁する（図８においては引出線Ａ
からＡ′方向に電流を流す）と、Ｎ極である第１の回転
子ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡの近傍の極歯１０Ａ
Ａａ1が吸引され、図に示した位置になる（ステップ
１）。次に、第２の単位固定子ＳＢの磁極３Ｂ1と磁極
３Ｂ4（図示せず）にＳ極が現れるようにコイルを励磁
する（図８においては引出線ＤからＤ′方向に電流を流
す）と、Ｎ極である第２の回転子ＲＢの第１の回転子磁
極１０ＢＡの近傍の極歯が吸引され、図に示した位置に
なる（ステップ２）。次に、第１の単位固定子ＳＡの磁
極３Ａ2と磁極３Ａ5（図示せず）にＮ極が現れるように
コイルを励磁する（図８においては引出線Ｂ′からＢ方
向に電流を流す）と、Ｓ極である第１の回転子ＲＡの第
２の回転子磁極１０ＡＢの近傍の極歯が吸引され、図に
示した位置になる（ステップ３）。次に、第２の単位固
定子ＳＢの磁極３Ｂ2と磁極３Ｂ5（図示せず）にＮ極が
現れるようにコイルを励磁する（図８においては引出線
Ｅ′からＥ方向に電流を流す）と、Ｓ極である第２の回
転子ＲＢの第２の回転子磁極１０ＢＢの近傍の極歯が吸
引され、図に示した位置になる（ステップ４）。次に、
第１の単位固定子ＳＡの磁極３Ａ3と磁極３Ａ6（図示せ
ず）にＳ極が現れるようにコイルを励磁する（図８にお
いては引出線ＣからＣ′方向に電流を流す）と、Ｎ極で
ある第１の回転子ＲＡの第１の回転子磁極１０ＡＡの近
傍の極歯が吸引され、図に示した位置になる（ステップ
５）。次に、第２の単位固定子ＳＢの磁極３Ｂ3と磁極
３Ｂ6（図示せず）にＳ極が現れるようにコイルを励磁
する（図８においては引出線ＦからＦ′方向に電流を流
す）と、Ｎ極である第２の回転子ＲＢの第１の回転子磁
極１０ＢＡの近傍の極歯が吸引され、図に示した位置に
なる（ステップ６）。上記のように順次、第１の単位固
定子ＳＡの磁極と第２の単位固定子ＳＢの磁極に対し、
Ｎ極又はＳ極が現れるように励磁することによって、こ
の励磁された磁極に対応する回転子の磁極が吸引されて
回転する。Next, the operation of the motor will be described with reference to the time sequence shown in FIG. At a predetermined timing, the coil is excited so that the S pole appears on the magnetic poles 3A 1 and 3A 4 of the first unit stator SA (leader line A in FIG. 8).
From the first rotor RA, which is an N pole, to the pole teeth 10A in the vicinity of the first rotor magnetic pole 10AA.
Aa 1 is aspirated to the position shown in the figure (step 1). Next, the coil is excited so that the S pole appears on the magnetic poles 3B 1 and 3B 4 (not shown) of the second unit stator SB (in FIG. 8, a current flows from the lead wire D to the D ′ direction). ), The pole teeth near the first rotor magnetic pole 10BA of the second rotor RB, which is the N pole, are attracted, and the position becomes as shown in the figure (step 2). Next, the coil is excited so that the N pole appears on the magnetic poles 3A 2 and 3A 5 (not shown) of the first unit stator SA (in FIG. 8, a current is passed from the lead wire B ′ to the B direction). ), And the pole teeth near the second rotor magnetic pole 10AB of the first rotor RA, which is the S pole, are attracted to the position shown in the figure (step 3). Next, the coil is excited so that the N pole appears on the magnetic poles 3B 2 and 3B 5 (not shown) of the second unit stator SB (in FIG. 8, a current is passed from the lead wire E ′ to the E direction). ), The pole teeth in the vicinity of the second rotor magnetic pole 10BB of the second rotor RB, which is the S pole, are attracted to reach the position shown in the figure (step 4). next,
When the coil is excited so that the S pole appears on the magnetic poles 3A 3 and 3A 6 (not shown) of the first unit stator SA (current flows in the direction from the leader line C to C'in FIG. 8), The pole teeth in the vicinity of the first rotor magnetic pole 10AA of the first rotor RA which is the N pole are attracted to reach the position shown in the figure (step 5). Next, the coil is excited so that the S pole appears on the magnetic poles 3B 3 and 3B 6 (not shown) of the second unit stator SB (in FIG. 8, a current is passed from the lead line F to the F ′ direction). ), The pole teeth in the vicinity of the first rotor magnetic pole 10BA of the second rotor RB, which is the N pole, are attracted to the position shown in the figure (step 6). As described above, sequentially with respect to the magnetic poles of the first unit stator SA and the second unit stator SB,
By exciting so that the N pole or the S pole appears, the magnetic pole of the rotor corresponding to the excited magnetic pole is attracted and rotated.
【００１９】上述の実施例は本発明の技術思想を実現す
る一例を示したものであって、そのモータの用途と用途
に対応した回転速度や所望されるトルク、状況に適した
電源条件等に対応して適切に応用改変しても良いことは
当然である。The above-mentioned embodiment is an example for realizing the technical idea of the present invention, and it is applied to the application of the motor and the rotation speed corresponding to the application, desired torque, power supply conditions suitable for the situation, etc. Of course, it may be applied and modified appropriately correspondingly.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明に基づくハイブリッド形ステッピ
ングモータは、上述のように形成し作動するようにした
ので、次のような優れた効果を有する。 従来のハイブリッド形ステッピングモータに比して、
少ない磁極の数で多相のモータを得ることができる。 例えば、６相ステッピングモータには２４個の固定子
磁極が必要であったが、本発明のものでは１２個の固定
子磁極で実現できる。 固定子磁極の数を減らすことができたので、同一相数
のステッピンモータの小型化が可能になった。 固定子磁極の数を減らすことができたので、多相ステ
ッピングモータの実現が容易になり、従来は困難であっ
た多相ステッピングモータが低価格で実現できる。 固定子磁極の数を減らすことができるので、巻線の数
が減ると同時に巻線の加工費が大幅に削減できる。 固定子磁極の数を減らすことによって、回転子の極歯
をピッチを小さくして多数設けなくても、従来市販され
ているステッピングンモータよりも微少なステップ角が
得られ、従ってステッピングモータの分解能が向上さ
れ、従来のマイクロステップ駆動で得られる位置精度よ
りも倍以上の位置精度が得られるようになった。 従って、本発明のステッピングモータを使用すれば、
位置決め精度を必要とする装置や低速低回転ムラを要求
されるデジタルカラーＰＰＣ等の高精度を要求されるＯ
Ａ機器等の性能が向上し、また、コストダウンが図れ
る。Since the hybrid type stepping motor according to the present invention is formed and operates as described above, it has the following excellent effects. Compared with the conventional hybrid type stepping motor,
A multi-phase motor can be obtained with a small number of magnetic poles. For example, the six-phase stepping motor required 24 stator magnetic poles, but the present invention can realize it with 12 stator magnetic poles. Since the number of stator magnetic poles can be reduced, the stepping motor having the same number of phases can be downsized. Since it is possible to reduce the number of stator magnetic poles, it is easy to realize a multi-phase stepping motor, and it is possible to realize a multi-phase stepping motor that has been difficult in the past at a low price. Since the number of stator magnetic poles can be reduced, the number of windings can be reduced and the processing cost of the windings can be significantly reduced. By reducing the number of stator magnetic poles, a finer step angle can be obtained than the conventional stepping motors on the market without reducing the pitch and providing a large number of rotor pole teeth. Has been improved, and position accuracy more than double that of the conventional microstep drive has been obtained. Therefore, using the stepping motor of the present invention,
High accuracy is required for devices that require high positioning accuracy and digital color PPCs that require low speed and low rotation unevenness.
The performance of the equipment A and the like is improved, and the cost can be reduced.
【図１】本発明に基づく実施例のハイブリッド形ステッ
ピングモータの縦断正面図である。FIG. 1 is a vertical sectional front view of a hybrid type stepping motor according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のＸ−Ｘ′断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX ′ of FIG.
【図３】本発明に基づいて固定子を形成する磁性材板
（固定子鉄板）の形状を説明する平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating the shape of a magnetic material plate (stator iron plate) forming a stator according to the present invention.
【図４】回転子を構成する４個の磁極に設けた極歯の位
置関係を拡大して示している回転子磁極先端部の展開説
明図である。FIG. 4 is a development explanatory view of a rotor magnetic pole tip portion, which shows the positional relationship of the pole teeth provided on the four magnetic poles forming the rotor in an enlarged manner.
【図５】本発明に基づいて構成したハイブリッド形ステ
ッピングモータの固定子と回転子の極歯部の展開説明図
であって、図５（Ａ）は、固定子のピッチ（間隔角度）
と回転子のピッチ（間隔角度）が等しい場合の図、同図
（Ｂ）は、固定子のピッチ（間隔角度）が、（固定子の
磁極数±２）を３６０°で割った値であって固定子のピ
ッチ（間隔角度）が回転子のピッチ（間隔角度）よりも
大きい場合の図である。FIG. 5A is a development explanatory view of a stator and a rotor pole tooth portion of a hybrid stepping motor configured according to the present invention, and FIG. 5A is a pitch (spacing angle) of the stator.
And the rotor pitch (spacing angle) is the same. In the figure (B), the stator pitch (spacing angle) is the value obtained by dividing (the number of stator poles ± 2) by 360 °. FIG. 6 is a diagram when the pitch (interval angle) of the stator is larger than the pitch (interval angle) of the rotor.
【図６】本発明に基づいて構成したハイブリッド形ステ
ッピングモータにおいて、回転子の歯数とステップ角と
の関係を示す図表である。FIG. 6 is a chart showing a relationship between the number of teeth of a rotor and a step angle in a hybrid type stepping motor configured according to the present invention.
【図７】本発明に基づいて構成したハイブリッド形ステ
ッピングモータにおけるモノファイラ巻線の接続状態を
示す結線図である。FIG. 7 is a connection diagram showing a connection state of monofilar windings in a hybrid stepping motor configured according to the present invention.
【図８】本発明に基づいて構成したハイブリッド形ステ
ッピングモータにおける励磁シーケンス図である。FIG. 8 is an excitation sequence diagram in a hybrid type stepping motor configured according to the present invention.
【図９】図８に示す励磁シーケンスによる実行時におけ
る固定子の極歯と回転子の極歯との位置関係を説明する
固定子と回転子の極歯部の展開説明図である。9 is a development explanatory diagram of the stator and rotor pole tooth portions for explaining the positional relationship between the stator pole teeth and the rotor pole teeth during execution by the excitation sequence shown in FIG. 8. FIG.
【図１０】従来のハイブリッド形ステッピングモータ例
の縦断正面図である。FIG. 10 is a vertical sectional front view of an example of a conventional hybrid type stepping motor.
【図１１】図１０におけるＸ−Ｘ′断面図である。11 is a sectional view taken along line XX ′ in FIG.
【図１２】従来構造のハイブリッド形ステッピングモー
タのモノファイラ巻きでの結線図である。FIG. 12 is a connection diagram of a hybrid type stepping motor having a conventional structure in a monofilament winding.
【図１３】従来構造のハイブリッド形ステッピングモー
タの励磁シーケンス図である。FIG. 13 is an excitation sequence diagram of a hybrid type stepping motor having a conventional structure.
２：ヨーク部 ３Ａ〜３Ｂ1：固定子の磁極 ３ａ〜３Ｂａ1：固定子の極歯 ４：コイル ８：回転軸 ９：永久磁石 １０ＡＡ〜１０ＢＢ：回転子磁極 １０ａ〜１０ＢＡａn：回転子の極歯 １１：非磁性体 ＲＡ、ＲＢ：回転子 Ｓ：固定子 ＳＡ、ＳＢ：単位固定子 ＳＰ：磁性材板（固定子鉄板） τＲ：回転子の極歯間ピッチ（間隔角度） τＳ：固定子の極歯間ピッチ（間隔角度）2: Yoke portions 3A to 3B 1 : Stator magnetic poles 3a to 3Ba 1 : Stator pole teeth 4: Coil 8: Rotating shaft 9: Permanent magnets 10AA to 10BB: Rotor magnetic poles 10a to 10BAa n : Rotor poles Tooth 11: Non-magnetic material RA, RB: Rotor S: Stator SA, SB: Unit stator SP: Magnetic material plate (stator iron plate) τR: Rotor pole tooth pitch (spacing angle) τS: Stator Pole pitch between teeth (spacing angle)
Claims (4)
夫々が励磁用のコイルを嵌合した２個の磁極を形成し、
夫々の磁極の先端には所定数の極歯を形成した第１の単
位固定子と、前記第１の単位固定子と同一構造の第２の
単位固定子とを相互に磁極ピッチの１／２回転偏位して
固定した固定子と、上記固定子の極歯に対応して外周全
縁に極歯を形成した第１の回転子磁極と、該第１の回転
子磁極と同一構造の第２の回転子磁極を、前記第１の回
転子磁極に対して極歯ピッチの１／２回転偏位し、軸方
向に着磁した永久磁石を挟持して前記第１の単位固定子
の磁極に対向するように構成した第１の回転子と、該第
１の回転子と同一構造の第２の回転子を前記第１の回転
子に対して極歯ピッチの１／４回転偏位し、非磁性体を
挟んで前記第２の単位固定子の磁極に対向するように設
けた第２の回転子を軸受を介して回転軸に支承するよう
にし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. Two magnetic poles are formed on the inner circumference of the stator, which are centripetal and are fitted with exciting coils, respectively, at equal pitches.
A first unit stator having a predetermined number of pole teeth formed at the tip of each magnetic pole, and a second unit stator having the same structure as the first unit stator have a magnetic pole pitch of ½ of each other. A stator which is rotationally displaced and fixed, a first rotor magnetic pole having pole teeth formed on all outer peripheral edges corresponding to the pole teeth of the stator, and a first rotor magnetic pole having the same structure as the first rotor magnetic pole. The second rotor magnetic pole is deviated from the first rotor magnetic pole by ½ rotation of the pole tooth pitch, and a permanent magnet magnetized in the axial direction is sandwiched between the first rotor magnetic pole and the first unit stator magnetic pole. A first rotor configured to face each other and a second rotor having the same structure as that of the first rotor with respect to the first rotor by a 1/4 rotation deviation of a pole tooth pitch. A second rotor provided so as to face the magnetic poles of the second unit stator with a non-magnetic body interposed therebetween is supported by a rotating shaft via a bearing. Hybrid stepping motor.
ングモータにおいて、固定子の磁極のピッチと回転子の
磁極のピッチとを、下記（１）式を満足するように形成
したハイブリッド形ステッピングモータ。 τＳ＝τＲ・・・・・・・・・・・・・・・・（１） 但し、上式でτＳは角度で表現した固定子の磁極のピッ
チ、τＲは角度で表現した固定子の磁極のピッチであ
る。2. The hybrid stepping motor according to claim 1, wherein the pitch of the magnetic poles of the stator and the pitch of the magnetic poles of the rotor are formed so as to satisfy the following expression (1). τS = τR (1) where τS is the magnetic pole pitch of the stator expressed in angle, and τR is the magnetic pole of the stator expressed in angle. Is the pitch.
ングモータにおいて、固定子の磁極のピッチと回転子の
磁極のピッチとを、下記（２）式及び（３）式を満足す
るように形成したハイブリッド形ステッピングモータ。 τＳ＝３６０°／（Ｚ±２）・・・・・・・・（２） τＲ＝３６０°／Ｚ・・・・・・・・・・・・（３） 但し、上式でτＳは角度で表現した固定子の磁極のピッ
チ、Ｚは回転子の磁極数である。3. The hybrid stepping motor according to claim 1, wherein the pitch of the magnetic poles of the stator and the pitch of the magnetic poles of the rotor are formed so as to satisfy the following expressions (2) and (3). Type stepping motor. τS = 360 ° / (Z ± 2) ... (2) τR = 360 ° / Z ... (3) However, in the above equation, τS is an angle The pitch of the magnetic poles of the stator expressed by, and Z is the number of magnetic poles of the rotor.
ングモータにおいて、任意の固定子の磁極と該固定子の
磁極と１８０°の位置にある固定子の磁極夫々のコイル
を同時に励磁した場合に、上記両磁極が同極になるよう
に各コイルを形成したハイブリッド形ステッピングモー
タ。4. The hybrid type stepping motor according to claim 1, wherein the magnetic poles of an arbitrary stator and the magnetic poles of the stator and the magnetic poles of the stator located at 180 ° are simultaneously excited. A hybrid stepping motor in which each coil is formed so that both magnetic poles are the same.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09597195A JP3665105B2 (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 6-phase hybrid stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09597195A JP3665105B2 (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 6-phase hybrid stepping motor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08275485A true JPH08275485A (en) | 1996-10-18 |
| JP3665105B2 JP3665105B2 (en) | 2005-06-29 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP3665105B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10164820A (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-19 | Yaskawa Electric Corp | Permanent magnet field system synchronous machine |
| JP2002359959A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Japan Servo Co Ltd | Multi-phase annular coil type hb system dynamo-electric machine |
| CN107154716A (en) * | 2017-07-19 | 2017-09-12 | 沈阳工业大学 | Bimorph transducer circumferential misalignment angle electrical excitation direct current generator and its control method |
| CN109905012A (en) * | 2018-08-07 | 2019-06-18 | 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 | A kind of motor |
| CN112678138A (en) * | 2020-09-17 | 2021-04-20 | 浙江华船海工科技有限公司 | Tandem motor pump jet propeller |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP09597195A patent/JP3665105B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN107154716B (en) * | 2017-07-19 | 2023-11-28 | 沈阳工业大学 | Control method of double-stator circumferential dislocation angle electric excitation direct current motor |
| CN109905012A (en) * | 2018-08-07 | 2019-06-18 | 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 | A kind of motor |
| CN112678138A (en) * | 2020-09-17 | 2021-04-20 | 浙江华船海工科技有限公司 | Tandem motor pump jet propeller |
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|---|---|
| JP3665105B2 (en) | 2005-06-29 |
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