JP2001112229A - ハイブリッド型ステッピングモータ - Google Patents
ハイブリッド型ステッピングモータInfo
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- JP2001112229A JP2001112229A JP2000281150A JP2000281150A JP2001112229A JP 2001112229 A JP2001112229 A JP 2001112229A JP 2000281150 A JP2000281150 A JP 2000281150A JP 2000281150 A JP2000281150 A JP 2000281150A JP 2001112229 A JP2001112229 A JP 2001112229A
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- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のハイブリッド型ステッピングモータに
おいては、第４調波成分を零としたときの基本波成分の
パーミアンス強度の減少が大きいという欠点があった。
本発明のハイブリッド型ステッピングモータはこのよう
な欠点を除くようにしたものである。 【解決手段】 各固定子磁極に形成した互いに隣接する
小歯間のピッチを少なくとも１個所、他より異ならしめ
たハイブリッド型ステッピングモータ。上記異なったピ
ッチを形成する左右の小歯の少なくとも１個の小歯の歯
幅が上記左右の小歯間の谷幅にほぼ等しくしたハイブリ
ッド型ステッピングモータ。
おいては、第４調波成分を零としたときの基本波成分の
パーミアンス強度の減少が大きいという欠点があった。
本発明のハイブリッド型ステッピングモータはこのよう
な欠点を除くようにしたものである。 【解決手段】 各固定子磁極に形成した互いに隣接する
小歯間のピッチを少なくとも１個所、他より異ならしめ
たハイブリッド型ステッピングモータ。上記異なったピ
ッチを形成する左右の小歯の少なくとも１個の小歯の歯
幅が上記左右の小歯間の谷幅にほぼ等しくしたハイブリ
ッド型ステッピングモータ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テッピングモータ、特にそのスティフネス特性（モータ
を直流励磁したときのトルク曲線）及びコギングトルク
を改善したハイブリッド型ステッピングモータに関する
ものである。
テッピングモータ、特にそのスティフネス特性（モータ
を直流励磁したときのトルク曲線）及びコギングトルク
を改善したハイブリッド型ステッピングモータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の２相ハイブリッド型ステッ
ピングモータの縦断正面図、図３は縦断側面図である。
ピングモータの縦断正面図、図３は縦断側面図である。
【０００３】図２及び図３において、１はステッピング
モータ、２は固定子、３は回転子、４は回転子軸、５は
回転子永久磁石、６，７は夫々この永久磁石５を挾持す
るハイブリッド回転子磁極、８はステータケース、９，
１０は夫々エンドブラケット、１１は固定子コイル、１
２，１３は夫々回転子軸４の軸受を示し、上記固定子２
には８個の固定子磁極２１ａ〜２１ｈを設け、各固定子
磁極毎に６個の小歯２２を設け、回転子磁極６，７の円
周上には等ピッチで夫々５０個の小歯６１，７１を設け
てあり、２相モータの場合回転子小歯ピッチは３６０°
／５０＝７．２°に設定され、従って回転子小歯ピッチ
の１／４、即ち、７．２°×１／４＝１．８°のステッ
プ角で動作している。
モータ、２は固定子、３は回転子、４は回転子軸、５は
回転子永久磁石、６，７は夫々この永久磁石５を挾持す
るハイブリッド回転子磁極、８はステータケース、９，
１０は夫々エンドブラケット、１１は固定子コイル、１
２，１３は夫々回転子軸４の軸受を示し、上記固定子２
には８個の固定子磁極２１ａ〜２１ｈを設け、各固定子
磁極毎に６個の小歯２２を設け、回転子磁極６，７の円
周上には等ピッチで夫々５０個の小歯６１，７１を設け
てあり、２相モータの場合回転子小歯ピッチは３６０°
／５０＝７．２°に設定され、従って回転子小歯ピッチ
の１／４、即ち、７．２°×１／４＝１．８°のステッ
プ角で動作している。
【０００４】固定子小歯２２のピッチは回転子小歯６
１，７１のピッチと同じ７．２°のものもあるが、低コ
ギングトルク品等は図４の如く７．２°と異なった均一
ピッチに設計され、一般にバーニヤ型と呼ばれており特
に低振動品として使用されている。
１，７１のピッチと同じ７．２°のものもあるが、低コ
ギングトルク品等は図４の如く７．２°と異なった均一
ピッチに設計され、一般にバーニヤ型と呼ばれており特
に低振動品として使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来のステ
ッピングモータでは、例えば、２相機のコギングトルク
の主原因であるギヤップパーミアンスの第４調波成分を
零にした時、基本波（第１調波）成分（トルク成分）の
パーミアンス強度が図５に示す如く１０％も低下する、
即ち０．９以下となるという問題があった。
ッピングモータでは、例えば、２相機のコギングトルク
の主原因であるギヤップパーミアンスの第４調波成分を
零にした時、基本波（第１調波）成分（トルク成分）の
パーミアンス強度が図５に示す如く１０％も低下する、
即ち０．９以下となるという問題があった。
【０００６】即ち、図４に示すような従来式のバーニヤ
法による基本波と高調波の関係では、図５に示すように
バーニヤ率が０．０４の時、コギングトルクに最も関係
する第４調波成分が零となり、基本波成分のパーミアン
ス強度は約１０％減少する。この時の計算式は数１〜数
４に示す。
法による基本波と高調波の関係では、図５に示すように
バーニヤ率が０．０４の時、コギングトルクに最も関係
する第４調波成分が零となり、基本波成分のパーミアン
ス強度は約１０％減少する。この時の計算式は数１〜数
４に示す。
【０００７】
【数１】
【０００８】
【数２】
【０００９】
【数３】
【００１０】
【数４】
【００１１】ここで、Ｐはパーミアンス強度を表し、Ｐ
1・・・Ｐ4が各々基本波・・・第４調波成分の計算式で
ある。図５におけるＰ1は数４でのＰ4＝０として求めた
δを用いて数１で計算したものである。
1・・・Ｐ4が各々基本波・・・第４調波成分の計算式で
ある。図５におけるＰ1は数４でのＰ4＝０として求めた
δを用いて数１で計算したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のハイブリッド型
ステッピングモータは、夫々６個の小歯を有する複数個
の固定子磁極を有する固定子と、等ピッチで複数個の小
歯を有するハイブリッド回転子磁極を有する回転子とよ
り成るハイブリッド型ステッピングモータに於いて、上
記各固定子磁極の６個の小歯が、中央に位置する互いに
隣接する第１のピッチの中央位置の小歯と、この中央位
置の小歯の夫々にこれより第２のピッチで隣接して配置
される中間位置の小歯と、この中間位置の小歯の夫々に
これより第３のピッチで隣接される外側位置の小歯とよ
り成り、上記第１〜第３のピッチが互いに異なり、上記
中央、中間及び外側位置の夫々の小歯と、これに対向す
る回転子の小歯間の位相差角（電気角）を夫々異ならし
めたことを特徴とする。
ステッピングモータは、夫々６個の小歯を有する複数個
の固定子磁極を有する固定子と、等ピッチで複数個の小
歯を有するハイブリッド回転子磁極を有する回転子とよ
り成るハイブリッド型ステッピングモータに於いて、上
記各固定子磁極の６個の小歯が、中央に位置する互いに
隣接する第１のピッチの中央位置の小歯と、この中央位
置の小歯の夫々にこれより第２のピッチで隣接して配置
される中間位置の小歯と、この中間位置の小歯の夫々に
これより第３のピッチで隣接される外側位置の小歯とよ
り成り、上記第１〜第３のピッチが互いに異なり、上記
中央、中間及び外側位置の夫々の小歯と、これに対向す
る回転子の小歯間の位相差角（電気角）を夫々異ならし
めたことを特徴とする。
【００１３】本発明においては、更に、上記異なったピ
ッチを形成する互いに隣接する小歯のうち少なくとも一
方の小歯の歯幅が、この互いに隣接する小歯間の谷幅に
ほぼ等しい値とこれより５０％少ない値の間であること
を特徴とする。
ッチを形成する互いに隣接する小歯のうち少なくとも一
方の小歯の歯幅が、この互いに隣接する小歯間の谷幅に
ほぼ等しい値とこれより５０％少ない値の間であること
を特徴とする。
【００１４】また、本発明においては、上記６個の小歯
の歯幅のうち少なくとも１個の歯幅を残りの小歯の歯幅
と異ならせたことを特徴とする。
の歯幅のうち少なくとも１個の歯幅を残りの小歯の歯幅
と異ならせたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
【００１６】本発明の実施例においては図１に示すよう
に、各固定子磁極の６個の小歯Ｔ1〜Ｔ6において、Ｔ3
とＴ4、Ｔ2 とＴ5、Ｔ1とＴ6の歯幅を夫々等しくし、
Ｔ3とＴ4のピッチをＡ、Ｔ3とＴ2及びＴ4とＴ5のピッチ
をＢ、Ｔ2とＴ1及びＴ5とＴ6のピッチをＣとすればＡと
ＢとＣの値を互いに異ならしめる。
に、各固定子磁極の６個の小歯Ｔ1〜Ｔ6において、Ｔ3
とＴ4、Ｔ2 とＴ5、Ｔ1とＴ6の歯幅を夫々等しくし、
Ｔ3とＴ4のピッチをＡ、Ｔ3とＴ2及びＴ4とＴ5のピッチ
をＢ、Ｔ2とＴ1及びＴ5とＴ6のピッチをＣとすればＡと
ＢとＣの値を互いに異ならしめる。
【００１７】また、図１において、Ｔ1とＴ2、Ｔ2と
Ｔ3、Ｔ3とＴ4、Ｔ4とＴ5、Ｔ5とＴ6の谷幅を各々Ｖ1，
Ｖ2，Ｖ3，Ｖ4，Ｖ5とすれば、Ｔ3及びＴ4の歯幅とＶ3
を等しくする。
Ｔ3、Ｔ3とＴ4、Ｔ4とＴ5、Ｔ5とＴ6の谷幅を各々Ｖ1，
Ｖ2，Ｖ3，Ｖ4，Ｖ5とすれば、Ｔ3及びＴ4の歯幅とＶ3
を等しくする。
【００１８】一般にコギングトルクは固定子磁極の小歯
幅に大きく影響される。そして、歯幅と谷幅が等しくな
った時、コギングトルクは回転子磁極の小歯の歯幅と関
係なく理論的には零になることが知られている。スティ
フネス特性はコギングトルクが零であれば正弦波に近づ
き、振動特性やマイクロステップ時の停止精度は改善さ
れる。実用的には小歯幅は谷歯と等しい場合が最大（電
気角でπ）で最小は谷幅の５０％（従って電気角で（２
／３）π）に選ぶ。コギングトルクを多少犠牲にすれば
トルクは（４／５）πがほぼ最大になる。
幅に大きく影響される。そして、歯幅と谷幅が等しくな
った時、コギングトルクは回転子磁極の小歯の歯幅と関
係なく理論的には零になることが知られている。スティ
フネス特性はコギングトルクが零であれば正弦波に近づ
き、振動特性やマイクロステップ時の停止精度は改善さ
れる。実用的には小歯幅は谷歯と等しい場合が最大（電
気角でπ）で最小は谷幅の５０％（従って電気角で（２
／３）π）に選ぶ。コギングトルクを多少犠牲にすれば
トルクは（４／５）πがほぼ最大になる。
【００１９】例えば、θ0＝６．６６°、θ1＝０．１８
°、θ2＝０．７２°、Ａ＝θ0、Ｂ＝θ0＋θ1、Ｃ＝θ
0＋θ2、即ちＡ＝６．６６°、Ｂ＝６．８４°、Ｃ＝
７．３８°となし、回転子の円周上に等ピッチで配置さ
れた小歯に対し、近接する固定子磁極の小歯ピッチどう
しに各々各δ1，δ2，δ3の位相差を与えた時、即ち、
（１／２）δ1＝０．０７５π、（１／２）δ2＝０．１
７５π、（１／２）δ3＝０．１２５π（電気角）の位
相差とし、図１において、第４調波成分Ｐ4を零とする
ように小歯ピッチを選んだ時、基本波成分Ｐ1と第４調
波成分Ｐ4は夫々数５及び数６によって示されるように
なる。
°、θ2＝０．７２°、Ａ＝θ0、Ｂ＝θ0＋θ1、Ｃ＝θ
0＋θ2、即ちＡ＝６．６６°、Ｂ＝６．８４°、Ｃ＝
７．３８°となし、回転子の円周上に等ピッチで配置さ
れた小歯に対し、近接する固定子磁極の小歯ピッチどう
しに各々各δ1，δ2，δ3の位相差を与えた時、即ち、
（１／２）δ1＝０．０７５π、（１／２）δ2＝０．１
７５π、（１／２）δ3＝０．１２５π（電気角）の位
相差とし、図１において、第４調波成分Ｐ4を零とする
ように小歯ピッチを選んだ時、基本波成分Ｐ1と第４調
波成分Ｐ4は夫々数５及び数６によって示されるように
なる。
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】また、Ａ＝７．９°、Ｂ＝７．３°、Ｃ＝
６．２°とし、即ち、（１／２）δ 1＝０．０９７２
π、（１／２）δ2＝０．１２５π、（１／２）δ3＝
０．１５２７π（電気角）の位相差とした場合には回転
子小歯とのづれ角（位相角）に夫々（７．９−７．２）
／２＝０．３５°、（０．３５＋７．３−７．２）＝
０．４５°、（０．４５＋６．２−７．２）＝−０．５
５°となるから、図１において、第４調波成分Ｐ4を零
とするように小歯ピッチを選んだ時、基本波成分Ｐ1と
第４調波成分Ｐ4は夫々数７及び数８によって示される
ようになる。
６．２°とし、即ち、（１／２）δ 1＝０．０９７２
π、（１／２）δ2＝０．１２５π、（１／２）δ3＝
０．１５２７π（電気角）の位相差とした場合には回転
子小歯とのづれ角（位相角）に夫々（７．９−７．２）
／２＝０．３５°、（０．３５＋７．３−７．２）＝
０．４５°、（０．４５＋６．２−７．２）＝−０．５
５°となるから、図１において、第４調波成分Ｐ4を零
とするように小歯ピッチを選んだ時、基本波成分Ｐ1と
第４調波成分Ｐ4は夫々数７及び数８によって示される
ようになる。
【００２３】
【数７】
【００２４】
【数８】
【００２５】同様にしてＡ＝７．７°、Ｂ＝７．４°、
Ｃ＝６．１°とすれば、回転子小歯とのづれ角は各０．
２５°、０．４５°、−０．６５°となり図１におい
て、第４調波成分Ｐ4を零とするように小歯ピッチを選
んだ時、基本波成分Ｐ1と第４調波成分Ｐ4は夫々数９及
び数１０によって示されるようになる。
Ｃ＝６．１°とすれば、回転子小歯とのづれ角は各０．
２５°、０．４５°、−０．６５°となり図１におい
て、第４調波成分Ｐ4を零とするように小歯ピッチを選
んだ時、基本波成分Ｐ1と第４調波成分Ｐ4は夫々数９及
び数１０によって示されるようになる。
【００２６】
【数９】
【００２７】
【数１０】
【００２８】即ち、回転子の円周上に等ピッチで配置さ
れた小歯に対し、近接する固定子磁極の小歯ピッチどう
しに各々各δ1，δ2，δ3の位相差を与えた時、何れの
例でもパーミアンスＰ1が０．９１（９１％）以上とな
り、従来例よりパーミアンスＰ1が大となる。
れた小歯に対し、近接する固定子磁極の小歯ピッチどう
しに各々各δ1，δ2，δ3の位相差を与えた時、何れの
例でもパーミアンスＰ1が０．９１（９１％）以上とな
り、従来例よりパーミアンスＰ1が大となる。
【００２９】
【発明の効果】本発明のハイブリッド型ステッピングモ
ータは上記のような構成であるから、理論的には上記小
歯のピッチを変えるだけで基本波成分のパーミアンス強
度の減少が約８％となり従来の等ピッチバーニヤの１０
％に対し、２％改善でき、更に固定子小歯幅を変えて谷
幅と隣接小歯幅を等しくすれば、小歯幅を従来の等ピッ
チバーニヤ式より大きくとることが出来るため基本波成
分のパーミアンス強度の減少を８％以下とすることがで
きる大きな利益がある。
ータは上記のような構成であるから、理論的には上記小
歯のピッチを変えるだけで基本波成分のパーミアンス強
度の減少が約８％となり従来の等ピッチバーニヤの１０
％に対し、２％改善でき、更に固定子小歯幅を変えて谷
幅と隣接小歯幅を等しくすれば、小歯幅を従来の等ピッ
チバーニヤ式より大きくとることが出来るため基本波成
分のパーミアンス強度の減少を８％以下とすることがで
きる大きな利益がある。
【図１】本発明のハイブリッド型ステッピングモータに
おける小歯の説明図である。
おける小歯の説明図である。
【図２】従来のハイブリッド型ステッピングモータの縦
断正面図である。
断正面図である。
【図３】従来のハイブリッド型ステッピングモータの縦
断側面図である。
断側面図である。
【図４】従来のハイブリッド型ステッピングモータにお
ける小歯の説明図である。
ける小歯の説明図である。
【図５】高調波とパーミアンス強度の関係を示す線図で
ある。
ある。
１ ステッピングモータ ２ 固定子 ３ 回転子 ４ 回転子軸 ５ 回転子永久磁石 ６ 回転子磁極 ７ 回転子磁極 ８ 固定子ケース ９ エンドブラケット １０ エンドブラケット １１ 固定子コイル １２ 軸受 １３ 軸受 ６１ 回転子小歯 ７１ 回転子小歯
Claims (3)
- 【請求項１】 夫々６個の小歯を有する複数個の固定子
磁極を有する固定子と、等ピッチで複数個の小歯を有す
るハイブリッド回転子磁極を有する回転子とより成るハ
イブリッド型ステッピングモータに於いて、上記各固定
子磁極の６個の小歯が、中央に位置する互いに隣接する
第１のピッチの中央位置の小歯と、この中央位置の小歯
の夫々にこれより第２のピッチで隣接して配置される中
間位置の小歯と、この中間位置の小歯の夫々にこれより
第３のピッチで隣接される外側位置の小歯とより成り、
上記第１〜第３のピッチが互いに異なり、上記中央、中
間及び外側位置の夫々の小歯と、これに対向する回転子
の小歯間の位相差角（電気角）を夫々異ならしめたこと
を特徴とするハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項２】 上記異なったピッチを形成する互いに隣
接する小歯のうち少なくとも一方の小歯の歯幅が、この
互いに隣接する小歯間の谷幅にほぼ等しい値とこれより
５０％少ない値の間であることを特徴とする請求項１記
載のハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項３】 上記６個の小歯の歯幅のうち少なくとも
１個の歯幅を残りの小歯の歯幅と異ならせたことを特徴
とする請求項１記載のハイブリッド型ステッピングモー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281150A JP2001112229A (ja) | 1995-07-24 | 2000-09-18 | ハイブリッド型ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281150A JP2001112229A (ja) | 1995-07-24 | 2000-09-18 | ハイブリッド型ステッピングモータ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07207306A Division JP3139943B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | ハイブリッド型ステッピングモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001112229A true JP2001112229A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=18765852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000281150A Pending JP2001112229A (ja) | 1995-07-24 | 2000-09-18 | ハイブリッド型ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001112229A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010136462A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Nidec Servo Corp | ハイブリッド型２相永久磁石回転電機 |
-
2000
- 2000-09-18 JP JP2000281150A patent/JP2001112229A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010136462A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Nidec Servo Corp | ハイブリッド型２相永久磁石回転電機 |
| JP4677026B2 (ja) * | 2008-12-02 | 2011-04-27 | 日本電産サーボ株式会社 | ハイブリッド型２相永久磁石回転電機 |
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