JP2003092869A

JP2003092869A - 偏平多相永久磁石形ステッピングモータとその励磁回路

Info

Publication number: JP2003092869A
Application number: JP2001282725A
Authority: JP
Inventors: Koki Isozaki; 弘毅礒崎; Shoji Oiwa; 昭二大岩
Original assignee: Japan Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】直径を増大することなく、高分解能で高精度
を得ることができる偏平形状のステッピングモータを提
供する。【課題を解決する手段】電気的に絶縁した磁性体円板
上に放射状に、所定数の極歯Ｓａを設け固定子コイル２
を嵌合した所定数の磁極を配設した第１の単位固定子Ｓ
１１の、上記磁極表面に対して所定間隙を介してＮ極、
Ｓ極交互に永久磁石４を配設した磁性体円板を回転自在
に支承した第１の単位回転子Ｒ１１よりなる第１の単位
モータと、この第１の単位モータの構造を反転し、第１
の単位固定子に対して非磁性体を介して第２の単位固定
子を背中合わせにして同軸に構成した第２の単位固定子
Ｓ１２と単位回転子Ｒ１２とより成る第２の単位モータ
によって構成した。この場合、各単位固定子Ｓ１１、Ｓ
１２に形成する磁極の形成位置を１／２ピッチ角偏位さ
せ、各単位回転子Ｒ１１、Ｒ１２に形成する磁極形成位
置を１／４ピッチ角偏位させ、さらに、各コイルをスタ
ー接続し、複数相励磁を可能にするのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏平多相永久磁石
形ステッピングモータ及びその励磁回路に係り、特にプ
リンタ、ＦＡＸ、ＰＰＣ用複写機等の高速運転で精密な
位置決め機能等を必要とするＯＡ機器に最適な、高精
度、高分解能の偏平多相永久磁石形ステッピングモータ
及びその励磁回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の扁平多相永久磁石形ステッピング
モータ（以下モータと略称する）の縦断面図を図１９に
示す。同図において、１０１は固定子、１０２は放射状
に形成された空芯のコイル、３は永久磁石４を装着した
磁性体円板である。磁性体円板３は回転軸８に固定さ
れ、固定子１はブラケット１Ｂを介して軸受７によって
支承されている。図２０は、図１９のＸーＸ線から見た
６相モータの場合のコイル１０２の配置状況を示した要
部正面図である。永久磁石４は、このコイル１０２の配
置ピッチに対応して装着されている。図２１は、コイル
数が２４で６相の場合の接続図、図２２は、図２１の励
磁回路を示している。図２１において、Φ１乃至Φ２４
は各コイルを示し、Ａ乃至Ｆは上記コイルを各相ごとに
直列に接続した一方の端子を、Ａ′乃至Ｆ′は各直列に
接続されたコイル群の他方の端子を示している。図２２
において、Ｔ１乃至Ｔ２４は各コイルを励磁するための
スイッチングトランジスタ等のスイッチング素子、ΦＡ
Ａ′乃至ΦＦＦ′は図２１に示したように各相ごとに直
列接続したコイル群を示している。なお、Ｖは電源であ
る。各相ごとに上記各スイッチング素子４個をブリッジ
接続して、その中間部に各直列接続された各コイル群を
接続している。即ち、図２２において、第１のスイッチ
ング素子Ｔ１と第２のスイッチング素子Ｔ１３及び第３
のスイッチング素子Ｔ２と第４のスイッチング素子Ｔ１
４が夫々直列に接続され、夫々の接続点の間に図２１に
示す第１相のコイル群の端子Ａ及びＡ′が接続されてい
る。この接続において、第１のスイッチング素子Ｔ１と
第４のスイッチング素子Ｔ１４を導通し、の方向に電
流が流れると、第１相のコイル群の端子ＡからＡ′の方
向に電流が流れる。このように、夫々のスイッチング素
子を順次導通させて、各相に励磁することによってモー
タが回転する。

【０００３】図２３は、コイル数が４０で１０相の場合
のコイル結線図を、図２４は、図２３の励磁回路例を略
記している。図２３において、Φ１乃至Φ４０は各コイ
ルを示し、Ａ乃至Ｔは上記コイルを各相ごとに直列に接
続した一方の端子を、Ａ′乃至Ｔ′は各直列に接続され
たコイル群の他方の端子を示している。図２４におい
て、Ｔ１乃至Ｔ４０は各コイルを励磁するためのスイッ
チングトランジスタ等のスイッチング素子、ΦＡＡ′乃
至ΦＴＴ′は図２３に示したように各相ごとに直列に接
続したコイル群を示している。なお、Ｖは電源である。
各相ごとに上記各スイッチング素子４個をブリッジ接続
して、その中間部に各直列接続された各コイル群を接続
している。即ち、図２４において、第１のスイッチング
素子Ｔ１と第２のスイッチング素子Ｔ２１及び第３のス
イッチング素子Ｔ２と第４のスイッチング素子Ｔ２２が
夫々直列に接続され、夫々の接続点の間に、図２３に示
す第１相のコイル群の端子Ａ及びＡ′が接続されてい
る。この接続において、例えば、第１のスイッチング素
子Ｔ１と第４のスイッチング素子Ｔ２２を導通し、の
方向に電流が流れると、第１相のコイル群の端子Ａから
Ａ′の方向に電流が流れる。このように、夫々のスイッ
チング素子を順次導通させて、各相に励磁することによ
ってモータが回転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな構造の、従来の永久磁石形の扁平ステッピングモー
タ構造によると、次のような問題点があった。多相にするためには、固定子のコイルを多く配置させ
ねばならないが、コイルには少なくとも所定値以上のコ
イル幅が必要だから、限られた円周長上では、コイルの
数を余り多くとることはできず、そのため最小ステップ
角に限度がある。例えば、６相モータの場合、固定子に
構成される磁極用コイルは各相２個ずつの計１２個でも
原理的には動作するが磁気モーメントが働くため、２４
個以上のコイルが必要である。１０相の場合は同様に４
０個のコイルが必要になる。

【０００５】相数を多くせずにステップ角を小さくし
ようとすれば、モータのステップ角（分解能）はθ＝３
６０°／ｍＰｒの式であらわされるので、固定子の相数
（ｍ）、回転子の磁極数（Ｐｒ）で決まってしまい、回
転子の磁極数を多くしなければならない。例えば、２相
ステッピングモータで回転子の磁極数を１００とした場
合、ステップ角θ＝３６０°/(２×１００)＝１．８°
が得られる。また、３相で回転子の磁極数を１００とし
た場合には、ステップ角は同様にして１．２°が得られ
る。回転子の磁極数は着磁器の精度能力によって決ま
り、無制限に磁極数を多くとることができず１００極前
後が限界である。また、固定子の巻線に流す電流を階段
状に変化させるマイクロステップ駆動もある。しかし、
この方法では、回転子の静止位置は、各相に流れる電流
の相対値で決められるため、流す電流値のバラツキ、ス
イッチング素子のバラツキで、精度のよい分解能を得る
ことは困難であった。

【０００６】従来構造では、コイルを励磁するために
は、図２２、図２４に示すように、各相４個のスイッチ
ング素子が必要となる。従って、６相の場合に２４個、
１０相の場合には４０個のスイッチング素子が必要であ
る。そのため、励磁回路が複雑になると共に、コストが
アップするという問題があった。上記のため、偏平タイプのモータは使用設備の条件と
の対応で適切な形状である場合も多いが、現実的には、
空芯コイル扁平タイプの多相ステッピングモータは殆ど
市場にでまわっていないのが実情である。本発明は、上
記の問題を解決して固定子及び回転子を縦列構造にし、
多相化を図り、扁平形の高分解能、高精度のモータを得
ると同時にでドライブ回路の低コスト化を図れるように
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づく偏平多相ステッピングモータにおいて
は、請求項１に記載のものでは、電気的に絶縁した磁性
体円板上に放射状に所定数の夫々の周囲にコイルを配設
し、当該磁極の先端に極歯を形成した磁極を設けた第１
の単位固定子と、該第１の単位固定子の上記磁極表面に
対して所定間隙を介して、該磁極に形成する極歯の寸法
とピッチに対応したピッチでＮ極、Ｓ極交互に着磁した
永久磁石を配設した磁性体円板を回転自在に支承した第
１の単位回転子とよりなる第１の単位モータと、当該第
１の単位モータの構造を反転し、第１の単位固定子に対
し非磁性体を介して背中合わせにして同軸に構成した第
２の単位固定子及び第２の単位回転子とよりなる第２の
モータによって構成し、上記各極歯群は断面ほぼ方形の
突起を所定数、所定ピッチで放射状に形成するように構
成した。この場合、請求項２に記載のように、上記第１
の単位固定子に形成する磁極と第２の単位固定子に形成
する磁極との相互の磁極形成位置を当該磁極形成ピッチ
角の１／２ピッチ偏位させ、上記第１の単位回転子に形
成する磁極と第２の単位回転子に形成する磁極との相互
の形成位置を当該同一磁性極形成ピッチ角の１／４ピッ
チ偏位させるようにすることが望ましい。また、請求項
３に記載のように、上記単位回転子の磁極数Ｐｒを次式
を満足するように形成するのが望ましい。Ｐｒ＝ｍ（４ｎ＋１）±２但し、ｍは当該偏平多相永久磁石形ステッピングモータ
の相数であってｍ≧６の整数、ｎ≧１の整数とする。ま
た、上記の偏平多相永久磁石形ステッピングモータは、
請求項４又は５に記載のように、第１及び第２の単位モ
ータを６極の６相モータ又は１０極の１０相モータとす
るのが望ましい。

【０００８】また、請求項１乃至５のいずれかに記載の
偏平多相永久磁石形ステッピングモータの励磁回路は、
請求項６に記載のように各単位モータにおける相対向す
る固定子磁極に嵌合するコイル同士を直列にした複数組
のコイルの端部を夫々一点に接続するか、又は請求項７
に記載のように当該第１及び第２の単位モータごとに一
点に接続したコイル組の接続点を相互に接続して、複数
相励磁を行うようにするのが望ましい。さらに、複数相
励磁するには、上記励磁回路は請求項８に記載のように
各コイルの１点に接続した反対端子を夫々直列に接続し
たスイッチング素子の接続点に接続して複数相励磁を行
うようにするのが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明に基づく偏平多相永久
磁石形ステッピングモータ（以下モータと略称する）の
構造とその励磁回路、及び、それらを駆動する励磁ステ
ップ例について、図１乃至図１８を参照して詳細に説明
する。各図において、従来の技術で説明した要素に相当
する機能を備えた要素は従来のものと同一の符号を使用
して詳細な説明は省略する。

【００１０】第１の実施の形態：まず、第１の実施の形
態として２個の単位固定子の磁極が夫々６個で６コイル
３相、従ってダブル３相である６相モータの場合につい
て、本発明を説明する。図１は本発明に基づく６相モー
タの概略構成を示す縦断側面図である。同図において、
１は当該モータの回転構造を保護し固定するケース、６
はケース１と共にモータの回転構造を保護し固定するカ
バーである。また、Ｓ１１は第１の単位固定子、Ｒ１１
は第１の単位回転子、Ｓ１２は第２の単位固定子、Ｒ１
２は第２の単位回転子である。第１の単位回転子Ｒ１１
と、第２の単位回転子Ｒ１２とは、夫々が、第１の単位
固定子Ｓ１１と第２の単位固定子Ｓ１２夫々との間に所
定間隙を設けて対面している。第１の単位固定子Ｓ１１
と第１の単位回転子Ｒ１１とで第１の単位モータ、第２
の単位固定子Ｓ１２と第２の単位回転子Ｒ１２とで第２
の単位モータを夫々構成している。第１の単位モータと
第２の単位モータとは、非磁性体板５を介して単位固定
子同士を背中合わせにして同一軸に構成されている。な
お、第１の単位固定子Ｓ１１と第２の単位固定子Ｓ１２
は夫々の表面を電気的に絶縁された円形状の固定子用鉄
板１Ｔにより構成されている。なお、Ｓａは、鉄板１Ｔ
の表面に詳細を後述するように形成された、同一ピッチ
で放射状に形成した磁極に、同一ピッチで形成した所定
数の断面ほぼ方形の極歯、２は、各磁極の周囲に配設さ
れ放射状に形成された固定子コイルである。第１の単位
回転子Ｒ１１及び第２の単位回転子Ｒ１２において、夫
々の磁性体円板３の表面には、前記各単位固定子に配設
された固定子コイル２のピッチに対応したピッチで、こ
のコイルの形状寸法に対応した形状寸法の永久磁石４が
Ｎ極とＳ極を交互に配設されて夫々が磁極を形成してお
り、各単位回転子夫々の磁性体円板３は、中央部でロー
タブッシュ９を挟んで回転軸８に固定されている。回転
軸８は、軸受７により回転自在に支承されている。軸受
７は前述したケース１とカバー６によって固定されてい
る。上記の主要構造において、第１の単位固定子Ｓ１１
と第２の単位固定子Ｓ１２夫々の円形状に形成した固定
子用鉄板１Ｔの外周端はケース１によって固定され、中
心部に設けた開口部を回転軸８及びロータブッシュ９が
貫通している。

【００１１】図２は、第１の単位固定子Ｓ１１と第２の
単位固定子Ｓ１２の夫々に形成した磁極、即ち、固定子
コイル２の位置関係を説明する図であって、各単位固定
子に形成されるコイル数が６個の場合を例示し、極歯の
図示は省略している。同図において、実線で示すのが第
１の単位固定子Ｓ１１に形成されるコイルであって、６
個のコイルを符号２Ａ１乃至２Ａ６で示しており、第２
の単位固定子Ｓ１２に形成される６個のコイルを破線で
２Ｂ１乃至２Ｂ６で示している。各コイル２Ａ１乃至２
Ａ６及び２Ｂ１乃至２Ｂ６はいずれも同一形状、同一巻
数のコイルであるが、同図に例示するように、コイル間
のピッチ角をθＰとすると、第１の単位固定子Ｓ１１に
形成されるコイルと、第２の単位固定子Ｓ１２に形成さ
れるコイルとの偏位θｄは、（１／２）θＰに形成され
ている。

【００１２】図３は、図２の一部を展開して各単位回転
子夫々に形成される磁極及び極歯とコイルとの関係を示
す図である。図３において、ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３は
第１の固定子Ｓ１１に形成された磁極、ＳＢ１、ＳＢ
２、ＳＢ３は第２の固定子Ｓ１２に形成された磁極であ
って、その他の磁極は図示を省略するが、この順番で並
んでいるものとする。各磁極の表面には、断面ほぼ方形
の極歯Ｓａが所定数、本図では３個形成され、各磁極に
はコイル２Ａ１、２Ａ２、２Ａ３及び２Ｂ１、２Ｂ２、
２Ｂ３が夫々嵌合している。また、前述したように、第
１の固定子Ｓ１１のコイルの形成ピッチ角はθＰ、第１
の固定子Ｓ１１の任意のコイル（例えば符号２Ａ１）と
第２の固定子Ｓ１２の対応するコイルとの偏差角θｄは
θｄ＝（１／２）θＰである。

【００１３】図４は、図２、図３に示した固定子構造に
対応させた回転子の永久磁石構成例を示すもので、同図
（Ａ）は、各単位回転子の永久磁石Ｎ極とＳ極の配置構
造を、同図（Ｂ）は第１の単位回転子Ｒ１１の磁極と第
２の単位回転子Ｒ１２の磁極の相互関連を示す立体構成
を、同図（Ｃ）に各単位回転子の磁極の関係位置の展開
図を夫々示している。即ち、第１の単位回転子Ｒ１１に
形成する磁極と第２の単位回転子Ｒ１２に形成する磁極
とは、各対向する単位固定子の磁極の表面形状と形成ピ
ッチに対応させて、円形放射状に配設し、同一磁性極の
構成ピッチ角τＲの（１／４）ピッチ偏位させている。
また、各単位回転子上のＮ、Ｓ両磁極の総数（磁極数）
をＰｒとすると、磁極数Ｐｒは下記（１）式を満足する
ように形成している。Ｐｒ＝ｍ（４ｎ＋１）±２・・・・・・・・（１）但し、ｍは当該モータの相数であり、ｎは１より大なる
整数である。即ち、ｍ≧６、ｎ≧１で表される。即ち、
本実施の形態では６相の場合を例示しているので、ｍ＝
６である。従って、Ｐｒ＝６（４ｎ＋１）±２からＰｒ
＝２４ｎ＋４又は、Ｐｒ＝２４ｎ＋８が得られる。

【００１４】モータの展開を示す図５において、前述し
たように、Ｓ１１は第１の単位固定子、Ｓ１２は第２の
単位固定子、Ｒ１１は第１の単位回転子、Ｒ１２は第２
の単位回転子である。ＳＡ１、ＳＡ２は夫々第１の単位
固定子Ｓ１１に構成された所定の磁極であって、周囲に
は夫々コイル２Ａ１、２Ａ２（本図には図示せず）が嵌
合されていて、各磁極の先端部には断面ほぼ方形の極歯
Ｓａが所定ピッチで所定数形成されている。本図には各
磁極に３個ずつの極歯Ｓａを形成して図示している。な
お、簡単のため、上記以外の磁極及びコイルの図示は省
略している。ＳＢ１は第２の単位固定子Ｓ１２に配設さ
れたコイル２Ｂ１（本図には図示せず）を周囲に嵌合し
た所定の磁極であり、その先端部には第１の単位固定子
Ｓ１１と同一形状の極歯Ｓａが同一ピッチで所定数形成
されている。本図には各磁極に３個ずつの極歯Ｓａを形
成して図示している。本実施の形態では、６相で、固定
子磁極、即ちコイル６の場合を例示しているので、同一
単位固定子における各磁極（コイル）間のピッチ角θｓ
は３６０゜／６＝６０゜であり、第１の単位固定子Ｓ１
１の磁極（コイル）と、対応する第２の単位固定子Ｓ１
２の磁極（コイル）との間の偏位角θｄは３６０゜／１
２＝３０゜である。

【００１５】次に、図５を参照して前記（１）式が成立
する根拠を説明する。図５から明らかなように、偏位角
θｄは下記（２）式で示される。 θｄ＝（１／４）τＲ＋ｎτＲ±α・・・・・・・・（２）上記でαは、回転子の磁極ピッチと固定子磁極の構成ピ
ッチの差異によって定まる偏差角である。また、ｎは、
モータの構造で定まる１以上の整数である。上式で、前
述したように、τＲは同一単位回転子における同一磁性
極間のピッチ角である。従って、同一単位回転子の異極
間のピッチ角をτＰｒとすると， τＲ＝２τＰｒ・・・・・・・・・・・・・・・・（３） τＰｒ＝２π／Ｐｒ・・・・・・・・・・・・・・（４）である。上式でＰｒは各回転子に形成されるＮ極、Ｓ極
合計の磁極数である。

【００１６】当該モータの相数をｍで示し、ｍ≧６の整
数、即ち、６相以上のモータとすると、詳細を後述する
ように２ｍステップで回転子磁極が１ピッチ移動（回
転）するので、 α＝（１／２ｍ）τＲ・・・・・・・・・・・・・・・・（５）である。また、 θｄ＝（２π／２ｍ）・・・・・・・・・・・・・・・・（６）であるから（２）式は下記（７）式のよう変形される。（２π／２ｍ）＝（１／４）τＲ＋ｎτＲ±（１／２ｍ）τＲ・・・（７）（３）式、（４）式からτＲ＝２τＰｒ＝４π／Ｐｒで
あるから、この条件を（７）式に代入して整理すると、
回転子磁極と相数との関係を示す、前述した（１）式が
得られる。Ｐｒ＝ｍ（４ｎ＋１）±２・・・・・・・・・・・・・・（１）この場合、前述のようにｎ≧１の整数、ｍ≧６の整数で
ある。従って、本実施の形態では６相の場合について説
明しているので、ｍ＝６を上記（１）式に代入すること
によりＰｒ＝２４ｎ＋８・・・・・・・・（８）Ｐｒ＝２４ｎ＋４・・・・・・・・（９）という６相モータについての一般式が得られる。

【００１７】また、（５）式に示すように、α＝（１／
２ｍ）τＲ、（６）式に示すように、θｄ＝（２π／２
ｍ）であるから、６相の場合には、 θｄ＝２π／１２＝３６０゜／１２・・・・・・・・（１０） α＝（１／１２）τＲ・・・・・・・・・・・・・・（１１）となる。また、図５において、第１の単位固定子Ｓ１１
の任意の磁極と隣接する磁極との偏位角は、図５ではＳ
Ａ１と隣接する磁極ＳＡ２との偏位角は、２θｄである
から、２θｄ＝（１／２）τＲ＋２ｎτＲ±２α・・・・・（１２）となり、図５の磁極ＳＡ２のように示すことができる。
同様に、磁極ＳＡ１を基準にすると、磁極ＳＡ１と磁極
ＳＢ２（図示せず）との間の偏位角は３θｄ＝（３／４）τＲ＋３ｎτＲ±３α・・・・・（１３）（１２）式、（１３）式のように、隣接（対向を含む）
単位固定子間の回転子磁極のピッチ角度との偏差角はα
の倍数で増大している。即ち、図９に示すように増大し
ている。

【００１８】次に、上記構成の６相モータのコイル結線
を図２も参照して図６によって説明する。図６におい
て、実線で示す６角形は第１の単位固定子Ｓ１１に形成
されるコイル２Ａ１乃至２Ａ６を、破線で示す６角形は
第２の単位固定子Ｓ１２に形成されるコイル２Ｂ１乃至
２Ｂ６を、夫々示している。同図において、第１の単位
固定子Ｓ１１のコイルは、端子Ａからは、コイル２Ａ１
とコイル２Ａ４を同一巻方向に直列に接続して端子Ａ′
に接続される。同様に端子Ｂからは、コイル２Ａ２とコ
イル２Ａ５を同一巻方向に直列に接続して端子Ｂ′に接
続され、端子Ｃからは、コイル２Ａ３とコイル２Ａ６を
同一巻方向に直列に接続して端子Ｃ′に接続される。ま
た、第２の単位固定子Ｓ１２のコイルは、端子Ｄから
は、コイル２Ｂ１とコイル２Ｂ４を同一巻方向に直列に
接続して端子Ｄ′に接続される。同様に端子Ｅからは、
コイル２Ｂ２とコイル２Ｂ５を同一巻方向に直列に接続
して端子Ｅ′に接続され、端子Ｆからは、コイル２Ｂ３
とコイル２Ｂ６を同一巻方向に直列に接続して端子Ｆ′
に接続される。

【００１９】次に、図６に示したコイル構成における励
磁回路を図７によって説明する。図７の励磁回路は、図
６に示す各端子を直列接続したスイッチング素子の接続
点に接続する。即ち、図７において、Ｔ１乃至Ｔ２４は
各コイルを励磁するためのスイッチングトランジスタ等
のスイッチング素子であって、Ｖは電源である。なお、
各スイッチング素子の制御回路の図示は省略している。
スイッチング素子Ｔ１とＴ１３は直列に接続してその接
続点に、第１の固定子のコイル２Ａ１と２Ａ４を直列に
接続した一方の端子Ａを接続し、他方の端子Ａ′は、ス
イッチング素子Ｔ２とＴ１４の接続点に接続する。ま
た、スイッチング素子Ｔ３とＴ１５は直列に接続し、そ
の接続点に第１の固定子のコイル２Ａ２と２Ａ５を直列
に接続した一方の端子Ｂに接続し、他方の端子Ｂ′は、
スイッチング素子Ｔ４とＴ１６の接続点に接続し、以下
説明は省略するが、同様に、ブリッジ接続した４個のス
イッチング素子の接続点に、夫々を同一巻方向に直列に
接続したコイルの端子を接続している。

【００２０】次に、図７に示した励磁回路による励磁シ
ーケンスを図８によって説明する。図８は励磁シーケン
スにおける第１ステップから第１５ステップまでの時間
推移を横軸に示し、縦軸に、励磁電流を供給する各コイ
ルの端子名を記している。各端子名から横方向に引かれ
た線で上側の矩形は、例えば、Ａ−Ａ′においては、端
子ＡからＡ′方向への電流供給（以下、正方向と称
す）、逆に下側の矩形は、端子Ａ′からＡ方向への電流
供給（以下、逆方向と称す）を示している。

【００２１】次に、図７に示した励磁回路で励磁した場
合の単相励磁のフローを図３も参照し、図８によって説
明する。即ち、図８において、ステップ１には、端子Ａ
からＡ′方向（正方向）への電流を供給する。即ち、図
７に示す、スイッチング素子Ｔ１とＴ１４を導通して、
第１の単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ１とコイル２Ａ４
に正方向に電流を流して、このコイルを嵌合した磁極Ｓ
Ａ１とＳＡ４（図３のＳＡ３の右隣）を所定極性（正極
性と称す）に励磁し、ステップ２には、端子ＤからＤ′
方向（正方向）への電流を供給する。即ち、スイッチン
グ素子Ｔ７とＴ２０を導通して、第２の単位固定子Ｓ１
２のコイル２Ｂ１とコイル２Ｂ４に正方向に電流を流し
て、このコイルを嵌合した磁極ＳＢ１とＳＢ４（図３の
ＳＢ３の右隣）を正極性に励磁し、ステップ３には、端
子Ｂ′からＢ方向（逆方向）への電流を供給する。即
ち、スイッチング素子Ｔ４とＴ１５を導通して、第１の
単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ２とコイル２Ａ５に逆方
向に電流を流して、このコイルを嵌合した磁極ＳＡ２と
ＳＡ５（図３のＳＡ３の２つ右隣）を前記とは逆極性に
励磁する。以下図７、図８に示すように、各導通スイッ
チング素子を切り替えて励磁を継続し、ステップ１３以
降はステップ１に戻って同様の励磁を繰り返す。

【００２２】次に、図９によって、上記励磁ステップに
よって、モータが回転する状況を詳細に説明する。図９
は、横方向には、図５に示したモータの展開を示し、縦
方向には、同展開図が、図８に示した励磁ステップ１〜
４によって変化する状況を示している。即ち、最上部に
は、図８に示したステップ１における各単位固定子の磁
極と各単位回転子の磁極との位置関係を示している。た
だし、磁極のＳＡ５、ＳＢ４以降の図示は省略してい
る。図９に示す各符号は図５等で説明しているので、再
度の説明は省略する。図９において、各ステップにおけ
る第１の単位回転子Ｒ１１のＮ極の下に付した黒丸印
は、黒丸印の上のＮ極が励磁ステップによって、移動
（回転）する状況を示すために付したものである。

【００２３】図９において、ステップ１においては、第
１の単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ１と２Ａ４に正方向
に電流を流して励磁し、このコイルを嵌合した磁極ＳＡ
１とＳＡ４がＳ極に励磁されていると（図８に示した正
極性をＳ極とする）、第１の単位回転子Ｒ１１のＮ極が
吸引されて夫々の対向位置にくる。第２ステップにおい
て、第２の単位固定子Ｓ１２のコイル２Ｂ１と２Ｂ４
（図示せず）に正方向に電流を流して励磁しているの
で、このコイルを嵌合した磁極ＳＢ１とＳＢ４（図示せ
ず）がＳ極に励磁され、第２の単位回転子Ｒ１２のＮ極
が吸引されて夫々の対向位置にくる。従って、回転子は
α移動（回転）する。ステップ３においては、第１の単
位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ２と２Ａ５（図示せず）に
逆方向に電流を流して励磁しているので、このコイルを
嵌合した磁極ＳＡ２とＳＡ５（図示せず）が前記とは逆
極性のＮ極に励磁され、第１の単位回転子Ｒ１１のＳ極
が吸引されて対向位置にくる。従って、回転子はα移動
（回転）する。第４ステップにおいて、第２の単位固定
子Ｓ１２のコイル２Ｂ２と２Ｂ５（図示せず）に逆方向
に電流を流して励磁しているので、このコイルを嵌合し
た磁極ＳＢ２とＳＢ５（図示せず）はＮ極に励磁され、
第２の単位回転子Ｒ１２のＳ極が吸引されて対向位置に
くる。従って、回転子はα移動（回転）する。以降、上
記励磁がステップ毎に繰り返されるので、モータは励磁
ステップごとにα、本実施の形態では、前述したように
π／２４ずつ回転する。

【００２４】第２の実施の形態：次に、図１０乃至図１
２によって、第２の実施の形態に示す６相モータのコイ
ル接続の複数相励磁を図３、図６も参照して説明する。（２−１）第１のコイル接続例図１０において、ＡＡ′、ＢＢ′、ＣＣ′、ＤＤ′、Ｅ
Ｅ′、ＦＦ′は、夫々図６によって説明したコイル結線
と同一の符号である。まず、第１の単位固定子Ｓ１１
の、コイル２Ａ１とコイル２Ａ４を直列に接続した端子
Ａを直列に接続したスイッチング素子Ｔ１とＴ４の接続
点に接続する。次に、コイル２Ａ２とコイル２Ａ５を直
列に接続した端子Ｂを直列に接続したスイッチング素子
Ｔ２とＴ５の接続点に接続する。また、コイル２Ａ３と
コイル２Ａ６を直列に接続した端子Ｃを直列に接続した
スイッチング素子Ｔ３とＴ６の接続点に接続する。これ
らのコイルの反対側の端子Ａ′、Ｂ′、Ｃ′を一点に集
めて接続している。即ち、第１の単位固定子Ｓ１１の３
個のコイル群をスター状に接続している。

【００２５】同様に、第２の単位固定子Ｓ１２の、コイ
ル２Ｂ１とコイル２Ｂ４を直列に接続した端子Ｄは直列
に接続したスイッチング素子Ｔ９とＴ１２の接続点に接
続する。また、コイル２Ｂ２とコイル２Ｂ５を直列に接
続した端子Ｅは直列に接続したスイッチング素子Ｔ８と
Ｔ１１の接続点に接続する。また、コイル２Ｂ３とコイ
ル２Ｂ６を直列に接続した端子Ｆは直列に接続したスイ
ッチング素子Ｔ７とＴ１０の接続点に接続する。これら
のコイルの反対側の端子Ｄ′、Ｅ′、Ｆ′を一点に集め
て接続している。即ち、第１の単位固定子のコイルの接
続同様、３個のコイル群をスター状に接続している。な
お、Ｖは電源であって、各スイッチング素子の制御回路
は図示を省略している。

【００２６】（２−２）第２のコイル接続例図１１により第２のコイル接続例を説明する。図１１
は、図１０に示した第１の単位固定子のコイルを一点に
集めて接続した点と、第２の単位固定子のコイルを一点
に集めて接続した点とを、さらに、一点にして接続した
ものである。即ち、第１、第２の単位固定子の６個のコ
イル群をスター状に接続している。なお、Ｖは電源であ
って、スイッチング素子の制御回路は図示を省略してい
る。

【００２７】（２−３）複数相励磁例次に、図１０又は図１１に示した接続例における４相励
磁を図１２によって説明する。図１２は、励磁シーケン
スにおける第１ステップから第１６ステップまでの時間
推移を横軸に示し、縦軸に、励磁電流を供給する各コイ
ルの端子名を記している。各端子名から横方向に引かれ
た線で上側の矩形は、例えば、Ａ−Ａ′においては、端
子ＡからＡ′方向への電流供給（正方向と称す）、逆に
下側の矩形は端子Ａ′からＡ方向への電流供給（逆方向
と称す）を示している。即ち、同図において、ステップ
１には、スイッチング素子Ｔ２とスイッチング素子Ｔ６
を導通して、電源Ｖからスイッチング素子Ｔ２を経て端
子Ｂから端子Ｂ′へ正方向への電流を供給し、この電流
を端子Ｃ′から端子Ｃに逆方向に流してスイッチング素
子Ｔ６を経て電源Ｖに戻る回路を形成して励磁する。一
方、スイッチング素子Ｔ８とスイッチング素子Ｔ１０を
導通して、スイッチング素子Ｔ８を経て端子Ｅから端子
Ｅ′へ正方向への電流を供給し、この電流を端子Ｆ′か
ら端子Ｆに逆方向に流し、スイッチング素子Ｔ１０を経
て電源Ｖに戻る回路を形成して励磁する。即ち、第１の
単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ２と２Ａ５及び第２の単
位固定子Ｓ１２のコイル２Ｂ２と２Ｂ５に正方向に電流
が流れて、第１の単位固定子Ｓ１１の磁極ＳＡ２とＳＡ
５及び第２の単位固定子Ｓ１２の磁極ＳＢ２とＳＢ５が
所定極性、例えばＳ極に励磁されると共に、第１の単位
固定子Ｓ１１のコイル２Ａ３と２Ａ６及び第２の単位固
定子Ｓ１２のコイル２Ｂ３と２Ｂ６に逆方向に電流が流
れて、第１の単位固定子Ｓ１１の磁極ＳＡ３とＳＡ６及
び第２の単位固定子Ｓ１２の磁極ＳＢ３とＳＢ６が前記
とは逆極性、例えば、Ｎ極に励磁される。

【００２８】以下、簡略に述べるが、ステップ２には、
スイッチング素子Ｔ１とスイッチング素子Ｔ６を導通し
て、端子Ａから端子Ａ′に正方向への電流を供給し、こ
の電流を端子Ｃ′から端子Ｃに逆方向に流すと共に、ス
イッチング素子Ｔ８とスイッチング素子Ｔ１０をステッ
プ１から継続導通して、端子Ｅから端子Ｅ′へ正方向へ
の電流を供給し、この電流を端子Ｆ′から端子Ｆに逆方
向に流す。即ち、第１の単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ
２と２Ａ５に流れる電流が切られて、コイル２Ａ１と２
Ａ４に正方向に電流が流され、その他のコイルの電流
は、前のステップ１から継続して流される。従って、第
１の単位固定子Ｓ１１の磁極ＳＡ１とＳＡ４及び第２の
単位固定子Ｓ１２の磁極ＳＢ２とＳＢ５が所定極性、例
えばＳ極に励磁されると共に、第１の単位固定子Ｓ１１
の磁極ＳＡ３とＳＡ６及び第２の固定子Ｓ１２の磁極Ｓ
Ｂ３とＳＢ６が逆の極性、例えば、Ｎ極で継続励磁され
る。

【００２９】ステップ３には、スイッチング素子Ｔ１と
スイッチング素子Ｔ６をステップ２から継続導通して、
端子Ａから端子Ａ′へ正方向への電流を供給し、この電
流を端子Ｃ′から端子Ｃに逆方向に流すと共に、スイッ
チング素子Ｔ９とスイッチング素子Ｔ１０を導通して、
端子Ｄから端子Ｄ′へ正方向への電流を供給し、この電
流を端子Ｆ′から端子Ｆに逆方向に流す。即ち、第２の
単位固定子Ｓ１２のコイル２Ｂ２と２Ｂ５に流れる電流
が切られて、コイル２Ｂ１と２Ｂ４に正方向に電流が流
され、その他のコイルの電流は、前のステップ２から継
続して流される。従って、第１の単位固定子Ｓ１１の磁
極ＳＡ１とＳＡ４及び第２の単位固定子Ｓ１２の磁極Ｓ
Ｂ１とＳＢ４が所定極性、例えばＳ極に励磁されると共
に、第１の単位固定子Ｓ１１の磁極ＳＡ３とＳＡ６及び
第２の固定子Ｓ１２の磁極ＳＢ３とＳＢ６が逆の極性、
例えば、Ｎ極で継続励磁される。以下、上記各図に示す
ように、各導通スイッチング素子を切り替えて励磁を継
続し、ステップ１３以降はステップ１に戻って同様の励
磁を繰り返す。よって、モータ（図示せず）は回転す
る。

【００３０】第３の実施の形態：次に、図１３乃至図１
５によって、各単位固定子が１０磁極の５相、従ってダ
ブル５相である１０相モータの場合についての実施の形
態を説明する。但し、固定子の構造と各磁極構成は、図
３等を用いて説明した第１の実施の形態のものと同様で
あって、各単位固定子の円周上に配設される磁極、従っ
てコイルの数を増加させれば良く、各単位固定子の各磁
極は、夫々コイルと対応している。即ち、図１３におい
て、第１の単位固定子Ｓ２１（図３の第１の単位固定子
Ｓ１１に対応する。以下単に対応関係のみ示す。）に設
けられた図示しないコイルを２Ｃ１、２Ｃ２（図３の２
Ａ１、２Ａ２に対応）等、これらコイルを嵌合する磁極
をＳＣ１、ＳＣ２（図３のＳＡ１、ＳＡ２に対応）等と
呼称し、第２の単位固定子Ｓ２２（図３のＳ１２に対
応）に設けられたコイルを２Ｄ１、２Ｄ２（図３の２Ｂ
１、２Ｂ２に対応）等、これらコイルを嵌合する磁極を
ＳＤ１、ＳＤ２（図３のＳＢ１、ＳＢ２に対応）等と呼
称して、図面による詳細構造の説明は省略する。本実施
の形態では１０相の場合を例示しているので、前記
（１）式において、ｍ＝１０であるから、Ｐｒ＝４０ｎ＋１２・・・・・・・・（１４）Ｐｒ＝４０ｎ＋８・・・・・・・・・（１５）という１０相について一般式が得られる。

【００３１】また、（５）式に示すように、α＝（１／
２ｍ）τＲ、（６）式に示すように、θｄ＝（２π／２
ｍ）であるから θｄ＝２π／２０＝３６０゜／２０・・・・・・・・（１０） α＝（１／２０）τＲ・・・・・・・・・・・・・・（１１）となる。モータの主要構造は、第１の実施の形態で説明
した６相と類似しているので、コイルの接続と、励磁ス
テップについて記し、詳細の説明は省略する。また、θ
ｓは、３６０／１０になるから、６相モータの説明で図
５に記した展開図は、図１３のように示される。

【００３２】次に、図１４によって各コイルの結線例を
示す。図１４において、実線で示す６角形は第１の単位
固定子Ｓ２１（図示せず）に形成されるコイル２Ｃ１乃
至２Ｃ１０を、破線で示す６角形は第２の単位固定子Ｓ
２２（図示せず）に形成されるコイル２Ｄ１乃至２Ｄ１
０を、夫々示している。同図において、第１の単位固定
子Ｓ２１のコイルは、端子Ａからは、コイル２Ｃ１とコ
イル２Ｃ６を同一巻方向に直列に接続して端子Ａ′に接
続される。同様に端子Ｂからは、コイル２Ｃ２とコイル
２Ｃ７を同一巻方向に直列に接続して端子Ｂ′に接続さ
れ、端子Ｃからは、コイル２Ｃ３とコイル２Ｃ８を同一
巻方向に直列に接続して端子Ｃ′に接続される。以下同
様に、端子ＤからＤ′、端子ＥからＥ′に夫々各コイル
を直列に接続している。また、第２の単位固定子Ｓ２２
（図示せず）のコイルは、端子Ｆからは、コイル２Ｄ１
とコイル２Ｄ６を同一巻方向に直列に接続して端子Ｆ′
に接続される。同様に、端子Ｇからは、コイル２Ｄ２と
コイル２Ｄ７を同一巻方向に直列に接続して端子Ｇ′に
接続され、端子Ｈからは、コイル２Ｄ３とコイル２Ｄ８
を同一巻方向に直列に接続して端子Ｈ′に接続される。
以下同様に、端子ＩからＩ′、端子ＪからＪ′に夫々各
コイルを直列に接続している。

【００３３】次に、図１５によって単相励磁の場合の励
磁ステップについて説明する。励磁回路は、従来の技術
及び６相モータの場合と同様、ブリッジ接続した４個の
スイッチング素子の中間接続部に夫々のコイルの各端子
を接続すれば良いので、図示、説明は省略する。図１５
は第３の実施の形態の励磁シーケンスにおける第１ステ
ップから第２２ステップまでの時間推移を横軸に示し、
縦軸に、励磁電流を供給する各端子名を記している。な
お、電流供給方向は、これまでのものと同様に正方向、
逆方向を上下の矩形で表示している。即ち、図１５にお
いて、ステップ１には、端子ＡからＡ′方向、即ち、正
方向の電流を供給する。よって、第１の単位固定子Ｓ２
１のコイル２Ｃ１とコイル２Ｃ６に正方向に電流が流れ
て、磁極ＳＣ１とＳＣ６（図示せず）が所定方向の極性
（以降、正方向と称す）で励磁される。ステップ２に
は、端子ＦからＦ′方向（正方向）へ電流を供給する。
即ち、第２の単位固定子Ｓ２２のコイル２Ｄ１とコイル
２Ｄ６に正方向に電流が流れて、磁極ＳＤ１とＳＤ６
（図示せず）が正方向の極性で励磁される。ステップ３
には、端子Ｂ′からＢ方向（逆方向）へ電流を供給す
る。即ち、第２の単位固定子Ｓ２１のコイル２Ｃ２とコ
イル２Ｃ７に逆方向に電流が流れて、磁極ＳＣ２とＳＣ
７（図示せず）が逆方向の極性で励磁される。以下同様
に、図１５に示すように、ステップをおって、各端子に
正又は逆方向に電流を供給して各固定子の磁極を励磁
し、ステップ２１以降はステップ１に戻って同様の励磁
を繰り返す。よってモータ（図示せず）は回転する。

【００３４】第４の実施の形態：次に、図１６乃至図１
８によって、第４の実施の形態に示す１０相モータのコ
イル接続の複数相励磁のための励磁回路を説明する。（４−１）第１のコイル接続例図１６によって、第４の実施の形態である１０相モータ
の第１の励磁回路接続例を説明する。図１６において、
ＡＡ′、ＢＢ′、ＣＣ′、ＤＤ′、ＥＥ′、ＦＦ′、Ｇ
Ｇ′、ＨＨ′、ＩＩ′．ＪＪ｀は、夫々図１４によって
説明したコイル接続と同一の符号である。即ち、第１の
単位固定子Ｓ２１（図示せず）の、コイル２Ｃ１とコイ
ル２Ｃ６を直列に接続した端子Ａを直列に接続したスイ
ッチング素子Ｔ１とＴ６の接続点に接続する。また、コ
イル２Ｃ２とコイル２Ｃ７を直列に接続した端子Ｂを直
列に接続したスイッチング素子Ｔ２とＴ７の接続点に接
続する。また、コイル２Ｃ３とコイル２Ｃ８を直列に接
続した端子Ｃを直列に接続したスイッチング素子Ｔ３と
Ｔ８の接続点に接続する。さらに、コイル２Ｃ４とコイ
ル２Ｃ９を直列に接続した端子Ｄを直列に接続したスイ
ッチング素子Ｔ４とＴ９の接続点に接続し、コイル２Ｃ
５とコイル２Ｃ１０を直列に接続した端子Ｅを直列に接
続したスイッチング素子Ｔ５とＴ１０の接続点に接続し
て、夫々のコイルの反対側の端子Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、
Ｄ′、Ｅ′を一点に集めて接続している。即ち、第１の
単位固定子の５個のコイル群をスター状に接続してい
る。

【００３５】第２の単位固定子Ｓ２２（図示せず）の、
コイル２Ｄ１とコイル２Ｄ６を直列に接続した端子Ｆを
直列に接続したスイッチング素子Ｔ１５とＴ２０の接続
点に接続する。また、コイル２Ｄ２とコイル２Ｄ７を直
列に接続した端子Ｇを直列に接続したスイッチング素子
Ｔ１４とＴ１９の接続点に接続する。また、コイル２Ｄ
３とコイル２Ｄ８を直列に接続した端子Ｈを直列に接続
したスイッチング素子Ｔ１３とＴ１８の接続点に接続す
る。さらに、コイル２Ｄ４とコイル２Ｄ９を直列に接続
した端子Ｉを直列に接続したスイッチング素子Ｔ１２と
Ｔ１７の接続点に接続し、コイル２Ｄ５とコイル２Ｄ１
０を直列に接続した端子Ｊを直列接続したスイッチング
素子Ｔ１１とＴ１６の接続点に接続して、夫々のコイル
の反対側の端子Ｆ′、Ｇ′、Ｈ′、Ｉ′、Ｊ′を一点に
集めて接続している。即ち、第１の単位固定子のコイル
接続同様、第２の固定子の５個のコイル群をスター状に
接続している。同図において、Ｖは電源を示し、各スイ
ッチング素子の制御回路は、以下の説明に対応して適宜
構成できるので図示は省略している。

【００３６】（４−２）第２のコイル接続例図１７により第２のコイル接続例を説明する。図１７
は、図１６に示した第１の単位固定子のコイルを一点に
集めて接続した点と、第２の単位固定子のコイルを一点
に集めて接続した点とを、さらに一点にして接続したも
のである。即ち、第１、第２の単位固定子の１０個のコ
イル群をスター状に接続している。同図においてＶは電
源を示し、各スイッチング素子の制御回路の図示は省略
している。

【００３７】（４−３）複数相励磁例上記図１６、図１７に示した接続例における８相励磁を
図１８によって説明する。図１８は、励磁シーケンスに
おける第１ステップから第２３ステップまでの時間推移
を横軸に示し、縦軸に、励磁電流を供給する各コイルの
端子名を記している。なお、電流供給方向は、これまで
のものと同様に正方向、逆方向を上下の矩形で表示して
いる。即ち、図１８において、ステップ１には、スイッ
チング素子Ｔ１とＴ４及びスイッチング素子Ｔ８とＴ１
０を導通して、端子Ａ及び端子Ｄから正方向への電流を
供給し、これらの電流を端子Ｃ′及び端子Ｅ′に逆方向
に流す。一方、スイッチング素子Ｔ１２とＴ１４及びス
イッチング素子Ｔ１６とＴ１８を導通して、端子Ｇ及び
端子Ｉから正方向への電流を供給し、これらの電流を端
子Ｈ′及び端子Ｊ′に逆方向に流す。従って、第１の単
位固定子Ｓ２１の各磁極ＳＣ１、ＳＣ４、ＳＣ６、ＳＣ
９（いずれも図示せず）を所定方向の極性（正極性と称
す）に励磁して、各磁極ＳＣ３、ＳＣ５、ＳＣ８、ＳＣ
１０（いずれも図示せず）を上記とは逆方向の極性（逆
極性と称す）に励磁する。また、第２の単位固定子Ｓ２
２の各磁極ＳＤ２、ＳＤ４、ＳＤ７、ＳＤ９（いずれも
図示せず）を正極性に励磁して、各磁極ＳＤ３、ＳＤ
５、ＳＤ８、ＳＤ１０（いずれも図示せず）を逆極性に
励磁する。

【００３８】ステップ２には、スイッチング素子Ｔ１と
Ｔ４及びスイッチング素子Ｔ８とＴ１０を継続して導通
して端子Ａ及び端子Ｄから正方向への電流を継続供給
し、これらの電流を端子Ｃ′及び端子Ｅ′に逆方向に継
続して流すが、スイッチング素子Ｔ１４の導通を切っ
て、かわりに、スイッチング素子Ｔ１５を導通する。ス
イッチング素子Ｔ１２及びスイッチング素子Ｔ１６とＴ
１８は継続して導通する。従って、端子Ｆ及び端子Ｉか
ら正方向への電流を供給し、これらの電流を端子Ｈ′及
び端子Ｊ′に逆方向に流す。従って、第１の回転子Ｓ１
２の各磁極、ＳＣ１、ＳＣ４、ＳＣ６、ＳＣ９、及び、
ＳＣ３、ＳＣ５、ＳＣ８、ＳＣ１０をステップ１に継続
して励磁する。第２の回転子Ｓ２２の磁極、ＳＤ２、Ｓ
Ｄ７は励磁を停止して、替わりに、ＳＤ１、ＳＤ６（図
示せず）を同一方向、即ち正方向の極性で励磁し、ＳＤ
４、ＳＤ９及びＳＤ３、ＳＤ５、ＳＤ８、ＳＤ１０の励
磁をステップ１に継続する。以降の説明は省略するが、
同図に明らかなように、順次各スイッチング素子を切り
替え導通させてステップを追って、夫々の磁極を励磁
し、ステップ２１以降はステップ１に戻って同様の励磁
を繰り返す。よってモータ（図示せず）は回転する。

【００３９】上記の各実施の形態の説明は、本発明に基
づくモータの基本的構造とその励磁回路を説明したもの
であって、その使用目的と条件に対応して適宜改変して
も良いし、可能なことは当然である。例えば、上記の実
施の形態では、本発明の実施態様の内、最も実用性の高
いと思われる６相、１０相のものについての本発明の実
施の形態を説明したが、６相の整数倍、１０相の整数倍
の相数のものにも本発明が適用可能であることは勿論で
ある。請求項３で、一般式を挙げて相数と極数を限定し
てないのは、この理由による。即ち、６相、１０相の整
数倍の相数のものに本発明を適用する場合には、（１）
式のＰｒ＝ｍ（４ｎ＋１）±２に基づいて磁極数を設定
し、その磁極数に対応して定められる単位固定子のコイ
ル数と、この単位固定子の所定コイルに単位回転子の所
定磁極を対向させた場合、他の単位モータを構成する単
位固定子における前記コイルに対して１／２ピッチ偏位
したコイルと対向する単位回転子の前記コイルとの偏位
角度を単位回転子に構成する同一磁性極ピッチ角を６相
の場合が１／１２、１０相の場合が１／２０である例に
準じて設定すればよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明に基づく偏平多相永久磁石形ステ
ッピングモータとその励磁回路は上記のように構成した
ので、次のような優れた効果を有する。（１）請求項１に記載の本発明の基本構成によると、次
のような優れた効果を有する。固定子、回転子との磁気結合はアキシャル方向であ
り、鉄心を積層したハイブリットのモータに対し大幅に
薄くすることができる。固定子の磁極に極歯を設けて更に多相にしているので
偏平モータでありながら微小のステップ角が得られる。本発明では偏平多相形永久磁石形モータを上記のよう
に第１、第２の２つの単位モータで構成するようにした
ので、これらの第１及び第２の単位モータごとにスター
状に接続するか、共通のスター状に接続することで、励
磁用のスイッチング素子の数を減らせるので、励磁回路
の簡略化もでき、駆動コストの低減が図れる。この結果、本発明構造により多相にした場合、励磁回
路を形成するスイッチング素子の数を半分に減らすこと
ができる。例えば、６相の場合は１２個、１０相の場合
は２０個にすることができて、大幅にコストを低減する
ことができる。低コストの複数相励磁を可能にすることによって、振
動を低減しながら、出力トルクの増大が図れる。励磁回路を上記のように構成できるので、ブラシレス
モータの駆動回路と共用でき、生産数の面からも、コス
トダウンが図れる。上記の結果、本発明の扁平永久磁石形ステッピングモ
ータは高速ＦＡＸ、プリンタ、ＰＰＣ複写機などの高速
で低振動、低騒音を要する各種ＯＡ機器用の薄型を要求
されるモータに適切に活用できる。

【００４１】（２）請求項２に記載のように第１の単位
モータの第１の単位固定子に形成する磁極と第２の単位
モータの第２の単位固定子に形成する磁極との相互の磁
極形成位置と第１及び第２の単位モータの第１及び第２
の単位回転子に形成する磁極形成ピッチを選択すると、
前項（１）〜の機能を有する本発明の偏平多相永久
磁石形ステッピングモータを適正に構成することができ
る。

【００４２】（３）請求項３に記載のように回転子の磁
極数をＰｒ＝ｍ（４ｎ＋１）±２に設定することによ
り、上記（１）〜の機能を有する本発明の偏平多相
永久磁石形ステッピングモータの磁極数を適正なものと
することができる。

【００４３】（４）請求項４に記載のように６相モータ
を構成した場合も、上記（１）に記載したように駆動
回路を構成するスイッチング素子を１２個で構成でき
る。

【００４４】（５）請求項５に記載のように１０相モー
タを構成した場合も、上記（１）に記載したように駆
動回路を構成するスイッチング素子を２０個で構成でき
る。

【００４５】（６）請求項６乃至８に記載のように形成
し複数励磁を行える励磁回路を構成すると、励磁用のス
イッチング素子の数を減らせるので、励磁回路の簡略化
もでき、駆動コストの低減が図れる。また、駆動回路を
上記のように構成できるので、ブラシレスモータの駆動
回路と共用でき、生産数の面からも、コストダウンが図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく偏平多相永久磁石形ステッピン
グモータの概略構造を示す縦断側面図である。

【図２】本発明に基づく第１の実施の形態を説明する６
相モータの２個の単位固定子の重なり状況を示す固定子
の正面図である。

【図３】本発明に基づく偏平多相永久磁石形ステッピン
グモータの固定子コイル部の構造と第１の単位固定子と
第２の単位固定子との位置関係を説明する固定子展開図
である。

【図４】図２、図３に示す固定子に対応する単位回転子
の永久磁石の磁極構成を説明する、永久磁石の配置図で
あって、同図（Ａ）は第１の単位回転子の正面図、同図
（Ｂ）は第１の単位回転子と第２の単位回転子の位置関
係を説明する斜視図、同図（Ｃ）は第１の単位回転子の
磁極と第２の単位回転子の磁極の位置関係を説明する展
開図である。

【図５】本発明に基づく第１の実施の形態を説明する各
単位固定子と、単位回転子の展開図である。

【図６】本発明に基づく第１の実施の形態を説明する６
相モータの場合のコイルの結線図である。

【図７】本発明に基づく第１の実施の形態の働きを説明
する図６に示すコイル結線における励磁回路図である。

【図８】本発明に基づく第１の実施の形態を説明する図
７に示した励磁回路における励磁フロー図である。

【図９】本発明に基づく第１の実施の形態における図８
に示したフローに従った図５に示した展開図によって駆
動原理を説明する励磁フロー図である。

【図１０】本発明に基づく第２の実施の形態を説明する
複数相励磁を可能にする励磁回路の第１の接続図であ
る。

【図１１】本発明に基づく第２の実施の形態を説明する
複数相励磁を可能にする励磁回路の第２の接続図であ
る。

【図１２】本発明に基づく第２の実施の形態を説明する
図１０又は図１１に示す励磁回路の接続で実現できる４
相励磁のフロー図である。

【図１３】本発明に基づく第３の実施の形態を説明する
各単位固定子と単位回転子の位置関係を示す展開図であ
る。

【図１４】本発明に基づく第３の実施の形態を説明する
１０相モータのコイル結線図である。

【図１５】本発明に基づく第３の実施の形態の働きを説
明する図１４に示すコイル結線の場合の単相励磁フロー
図である。

【図１６】本発明に基づく第４の実施の形態を説明する
複数相励磁を可能にする励磁回路の第１の接続図であ
る。

【図１７】本発明に基づく第４の実施の形態を説明する
複数相励磁を可能にする励磁回路の第２の接続図であ
る。

【図１８】本発明に基づく第４の実施の形態を説明す
る、図１６又は図１７に示す励磁回路の接続で実現でき
る８相励磁のフロー図である。

【図１９】従来の偏平多相永久磁石形ステッピングモー
タの概略構造を示す縦断側面図である。

【図２０】従来の偏平多相永久磁石形ステッピングモー
タの固定子コイルの配置を説明する図１９のＸ−Ｘ線方
向から見た正面図である。

【図２１】従来の偏平多相永久磁石形６相ステッピング
モータの固定子コイルの結線図である。

【図２２】図１９に示す偏平多相永久磁石形ステッピン
グモータの固定子コイルの励磁回路図である。

【図２３】従来の偏平多相永久磁石形２０相ステッピン
グモータの固定子コイルの結線図である。

【図２４】図２１に示す偏平多相永久磁石形ステッピン
グモータの固定子コイルの励磁回路図である。

【符号の説明】

１：ケース１Ｔ：固定子用鉄板２：固定子コイル２Ａ１〜２Ａ６、２Ｂ１〜２Ｂ６、２Ｃ１〜２Ｃ１０、
２Ｄ１〜２Ｄ１０：固定子コイル３：回転子の磁性体円板４：永久磁石５：非磁性体板６：カバー７：軸受８：回転軸９：ロータブッシュＳ１１、Ｓ１２：単位固定子Ｓａ：固定子の極歯Ｒ１１、Ｒ１２：単位回転子ＳＡ１〜ＳＡ５、ＳＢ１〜ＳＢ６、ＳＣ１〜ＳＣ１０、
ＳＤ１〜ＳＤ１０：固定子の磁極Ｔ１〜Ｔ２４：スイッチング素子

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月３０日（２００１．１１．
３０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】偏平多相永久磁石形ステッピングモー
タとその励磁回路

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】

【０００７】

【０００９】

【００２１】次に、図７に示した励磁回路で励磁した場
合の単相励磁のフローを図２及び図３も参照し、図８に
よって説明する。即ち、図８において、ステップ１に
は、端子ＡからＡ′方向（正方向）への電流を供給す
る。即ち、図７に示す、スイッチング素子Ｔ１とＴ１４
を導通して、第１の単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ１と
コイル２Ａ４に正方向に電流を流して、このコイルを嵌
合した磁極ＳＡ１とＳＡ４（図３のＳＡ３の右隣）を所
定極性（正極性と称す）に励磁し、ステップ２には、端
子ＤからＤ′方向（正方向）への電流を供給する。即
ち、スイッチング素子Ｔ７とＴ２０を導通して、第２の
単位固定子Ｓ１２のコイル２Ｂ１とコイル２Ｂ４に正方
向に電流を流して、このコイルを嵌合した磁極ＳＢ１と
ＳＢ４（図３のＳＢ３の右隣）を正極性に励磁し、ステ
ップ３には、端子Ｂ′からＢ方向（逆方向）への電流を
供給する。即ち、スイッチング素子Ｔ４とＴ１５を導通
して、第１の単位固定子Ｓ１１のコイル２Ａ２とコイル
２Ａ５に逆方向に電流を流して、このコイルを嵌合した
磁極ＳＡ２とＳＡ５（図３のＳＡ３の２つ右隣）を前記
とは逆極性に励磁する。以下図７、図８に示すように、
各導通スイッチング素子を切り替えて励磁を継続し、ス
テップ１３以降はステップ１に戻って同様の励磁を繰り
返す。

【００２２】次に、図９によって、上記励磁ステップに
よって、モータが回転する状況を詳細に説明する。図９
は、横方向には、図５に示したモータの展開を示し、縦
方向には、同展開図が、図８に示した励磁ステップ１〜
４によって変化する状況を示している。即ち、最上部に
は、図８に示したステップ１における各単位固定子の磁
極と各単位回転子の磁極との位置関係を示している。た
だし、磁極のＳＡ５、ＳＢ４以降の図示は省略してい
る。図９に示す各符号は図５等で説明しているので、再
度の説明は省略する。図９において、各ステップにおけ
る第１の単位回転子Ｒ１１のＮ極の下に付した黒丸印
（図面では黒丸印が判別困難のため、Ｎを白丸で囲む表
示で表している）は、この白丸印が付されたＮ極が励磁
ステップによって、移動（回転）する状況を示すために
付したものである。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１：ケース１Ｔ：固定子用鉄板２：固定子コイル２Ａ１〜２Ａ６、２Ｂ１〜２Ｂ６、２Ｃ１〜２Ｃ１０、
２Ｄ１〜２Ｄ１０：固定子コイル３：回転子の磁性体円板４：永久磁石５：非磁性体板６：カバー７：軸受８：回転軸９：ロータブッシュＳ１１、Ｓ１２：単位固定子Ｓａ：固定子の極歯Ｒ１１、Ｒ１２：単位回転子ＳＡ１〜ＳＡ５、ＳＢ１〜ＳＢ６、ＳＣ１〜ＳＣ１０、
ＳＤ１〜ＳＤ１０：固定子の磁極Ｔ１〜Ｔ２４：スイッチング素子

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１２月３日（２００１．１２．
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】従来の扁平多相永久磁石形ステッピング
モータ（以下モータと略称する）の縦断面図を図１９に
示す。同図において、１０１は固定子、１０２は放射状
に形成された空芯のコイル、３は永久磁石４を装着した
磁性体円板である。磁性体円板３は回転軸８に固定さ
れ、固定子１０１はブラケット１Ｂを介して軸受７によ
って支承されている。図２０は、図１９のＸーＸ線から
見た６相モータの場合のコイル１０２の配置状況を示し
た要部正面図である。永久磁石４は、このコイル１０２
の配置ピッチに対応して装着されている。図２１は、コ
イル数が２４で６相の場合の接続図、図２２は、図２１
の励磁回路を示している。図２１において、Φ１乃至Φ
２４は各コイルを示し、Ａ乃至Ｆは上記コイルを各相ご
とに直列に接続した一方の端子を、Ａ′乃至Ｆ′は各直
列に接続されたコイル群の他方の端子を示している。図
２２において、Ｔ１乃至Ｔ２４は各コイルを励磁するた
めのスイッチングトランジスタ等のスイッチング素子、
ΦＡＡ′乃至ΦＦＦ′は図２１に示したように各相ごと
に直列接続したコイル群を示している。なお、Ｖは電源
である。各相ごとに上記各スイッチング素子４個をブリ
ッジ接続して、その中間部に各直列接続された各コイル
群を接続している。即ち、図２２において、第１のスイ
ッチング素子Ｔ１と第２のスイッチング素子Ｔ１３及び
第３のスイッチング素子Ｔ２と第４のスイッチング素子
Ｔ１４が夫々直列に接続され、夫々の接続点の間に図２
１に示す第１相のコイル群の端子Ａ及びＡ′が接続され
ている。この接続において、第１のスイッチング素子Ｔ
１と第４のスイッチング素子Ｔ１４を導通し、の方向
に電流が流れると、第１相のコイル群の端子ＡからＡ′
の方向に電流が流れる。このように、夫々のスイッチン
グ素子を順次導通させて、各相に励磁することによって
モータが回転する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的に絶縁した磁性体円板上に放射状
に所定数の夫々の周囲にコイルを配設し当該磁極の先端
に極歯を形成した磁極を設けた第１の単位固定子と、該
第１の単位固定子の上記磁極表面に対して所定間隙を介
して、該磁極に形成する極歯の寸法とピッチに対応した
ピッチでＮ極、Ｓ極交互に着磁した永久磁石を配設した
磁性体円板を回転自在に支承した第１の単位回転子とよ
りなる第１の単位モータと、当該第１の単位モータの構
造を反転し、第１の単位固定子に対し非磁性体を介して
背中合わせにして同軸に構成した第２の単位固定子及び
第２の単位回転子とよりなる第２のモータによって構成
し、上記各極歯群は断面ほぼ方形の突起を所定数、所定ピッ
チで放射状に形成したことを特徴とする偏平多相永久磁
石形ステッピングモータ。
【請求項２】請求項１に記載の偏平多相永久磁石形ス
テッピングモータにおいて、上記第１の単位モータを構成する第１の単位固定子に形
成する磁極と第２の単位モータを構成する第２の単位固
定子に形成する磁極との相互の磁極形成位置を当該磁極
形成ピッチ角の１／２ピッチ偏位させ、上記第１の単位
モータを構成する第１の単位回転子に形成する磁極と第
２の単位モータを構成する第２の単位回転子に形成する
磁極との相互の形成位置を当該同一磁性極形成ピッチ角
の１／４ピッチ偏位させるようにしたことを特徴とする
偏平多相永久磁石形ステッピングモータ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の偏平多相永久磁
石形ステッピングモータにおいて、上記各単位モータを構成する各単位回転子の磁極数Ｐｒ
を次式を満足するように形成した偏平多相永久磁石形ス
テッピングモータ。Ｐｒ＝ｍ（４ｎ＋１）±２但し、ｍは当該偏平多相永久磁石形ステッピングモータ
の相数であってｍ≧６の整数、ｎ≧１の整数とする。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の偏平
多相永久磁石形ステッピングモータにおいて、第１及び第２の単位モータを夫々６極の６相モータとし
たことを特徴とする偏平多相永久磁石形ステッピングモ
ータ。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の偏平
多相永久磁石形ステッピングモータにおいて、第１及び第２の単位モータを夫々１０極の１０相モータ
としたことを特徴とする偏平多相永久磁石形ステッピン
グモータ。
【請求項６】各単位モータにおける相対向する固定子
磁極に嵌合するコイル同士を直列にした複数組のコイル
の端部を夫々一点に接続し、複数相励磁を行うようにし
たことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
偏平多相永久磁石形ステッピングモータの励磁回路。
【請求項７】請求項６に記載の偏平多相永久磁石形ス
テッピングモータの励磁回路において、第１及び第２の単位モータごとに１点に接続した接続点
を相互に接続したことを特徴とする偏平多相永久磁石形
ステッピングモータの励磁回路。
【請求項８】請求項６又は７に記載の偏平多相永久磁
石形ステッピングモータの励磁回路において、各コイルの１点に接続した反対端子を夫々直列に接続し
たスイッチング素子の接続点に接続して複数相励磁を行
うようにしたことを特徴とする偏平多相永久磁石形ステ
ッピングモータの励磁回路。