JP2835615B2 - Permanent magnet type stepping motor - Google Patents

Permanent magnet type stepping motor

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JP2835615B2 JP6384689A JP6384689A JP2835615B2 JP 2835615 B2 JP2835615 B2 JP 2835615B2 JP 6384689 A JP6384689 A JP 6384689A JP 6384689 A JP6384689 A JP 6384689A JP 2835615 B2 JP2835615 B2 JP 2835615B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はプリンタ、高速FAX、PPC用複写機等のOA機器
用として好適な永久磁石形(ハイブリット形)ステッピ
ングモータを提供することを目的とするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] An object of the present invention is to provide a permanent magnet (hybrid type) stepping motor suitable for OA equipment such as a printer, a high-speed fax, and a copier for a PPC. Is what you do.

[従来の技術] 従来の永久磁石形ステッピングモータとしては、2相
形のものが主流を占めており、その構造は、第6図に示
すように構成されていた。
[Prior Art] As a conventional permanent magnet type stepping motor, a two-phase type is mainly used, and the structure thereof is configured as shown in FIG.

同図において、1は固定子ハウジング、2は固定子鉄
心で、これは磁極2−1〜2−8を構成している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a stator housing, and 2 denotes a stator core, which constitutes magnetic poles 2-1 to 2-8.

2−10は各磁極の内周に形成された極歯である。 2-10 are pole teeth formed on the inner periphery of each magnetic pole.

3は固定子巻線で、前記各磁極に3−1〜3−8で示
すように巻かれている。これら固定子鉄心2、固定子巻
線3で固定子Sが構成されている。
Reference numeral 3 denotes a stator winding wound around the magnetic poles as indicated by 3-1 to 3-8. The stator S is constituted by the stator core 2 and the stator winding 3.

4、4′はエンドブラケット、5、5′は軸受であ
る。
4, 4 'are end brackets and 5, 5' are bearings.

6は回転子軸、7、8はそれぞれ回転子磁極、7−10
と8−10はそれぞれ上記回転子磁極7、8の外周に形成
された極歯、9は永久磁石で、これら6〜9で回転子R
が構成される。
6 is a rotor shaft, 7 and 8 are rotor magnetic poles respectively, 7-10
And 8-10 are pole teeth formed on the outer circumference of the rotor magnetic poles 7 and 8, respectively, and 9 is a permanent magnet.
Is configured.

[発明が解決しようとする課題] ところで、従来の2相の永久磁石形ステッピングモー
タでは、次の問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional two-phase permanent magnet type stepping motor has the following problems.

リード線の本数は4本が限度であるのに、駆動回路に
使用するトランジスタは、最低8個は必要とする。
Although the number of lead wires is limited to four, at least eight transistors are required for the drive circuit.

トルクリップルが大きいため、振動が大きい。Large vibration due to large torque ripple.

低コスト用として4極のモータがあるが、高精度用と
して最低8極のモータとする必要がある。
There are four-pole motors for low cost, but at least eight-pole motors for high accuracy.

微小角とするためには、回転子磁極に100以上もの多
数の極歯を形成せねばならず、工作上の問題があった。
In order to make the angle small, a large number of pole teeth, as many as 100 or more, must be formed on the rotor magnetic pole, which poses a problem in machining.

このため、5相の永久磁石形ステッピングモータも登
場しているが、これは次の問題点があった。
For this reason, a five-phase permanent magnet type stepping motor has also appeared, but this has the following problems.

リード線は5本が限度であるのに、駆動回路に要する
トランジスタは、最低10個必要である。
Although the number of lead wires is limited to 5, the drive circuit requires at least 10 transistors.

磁極は、最低10極必要であり、2相モータに比較し、
コスト高となる問題がある。
At least 10 magnetic poles are required, and compared to a two-phase motor,
There is a problem of high cost.

微小角を得るため固定子は点対称となっており、回転
積みができず、コア抜き型誤差を吸収することが困難で
ある。
In order to obtain a small angle, the stator is symmetrical with respect to the point, so that it cannot be roll-stacked, and it is difficult to absorb an error in the coring die.

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形ステッピングモータを提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a permanent magnet type stepping motor which solves the above-mentioned problems (problems) of the conventional one.

[課題を解決するための手段] 本発明は、当該固定子の内周に、放射状に複数個の磁
極を形成し、各磁極の先端には複数個の極歯をそれぞれ
の磁極の中心線に対して対称に等ピッチで形成し、各磁
極には各々180度ずれた磁極が同極となるようにそれぞ
れ巻線を巻いて成る固定子と、この固定子の内方に空隙
を隔てて同心的に配置され、上記固定子の極歯と等ピッ
チで相互に1/2ピッチずらした極歯ピッチとなる極歯を
全周に形成した2個の回転子磁極と、この回転子磁極に
よって挟持された軸方向に着磁された永久磁石とより成
る回転子とを備えた永久磁石形ステッピングモータにお
いて、次の構成を備えた永久磁石形ステッピングモータ
に関するものである。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a plurality of magnetic poles are radially formed on the inner periphery of the stator, and a plurality of pole teeth are provided at the tip of each magnetic pole at the center line of each magnetic pole. The stator is formed symmetrically at the same pitch, and each magnetic pole is wound with a winding so that the magnetic poles shifted by 180 degrees are the same pole, and concentric with a gap inside this stator. Two rotor magnetic poles, which are arranged in a fixed manner and have a pole tooth pitch shifted from each other by 1/2 pitch at an equal pitch to the pole teeth of the stator, are sandwiched by the rotor magnetic poles. More particularly, the present invention relates to a permanent magnet type stepping motor having the following configuration, comprising a rotor composed of a permanent magnet magnetized in the axial direction.

(イ)固定子の磁極を6極とし、これを等ピッチに設け
る。
(A) The stator has six magnetic poles, which are provided at an equal pitch.

(ロ)任意の第1の固定子磁極の極歯と任意の回転子磁
極の極歯とを対向させた条件において、 前記第1の固定子磁極に隣接する第2の固定子磁極の
極歯の中心線とこの第2の固定子磁極から第1の固定子
磁極側で最も近接した前記回転子磁極の極歯の中心線と
がなす角をθ、回転子磁極の極歯数をZとした場合 θ=120゜/Z Z=6n±4 (但し、nは正の整数であるパラメータ)とする。
(B) Under the condition that the pole teeth of an arbitrary first stator pole and the pole teeth of an arbitrary rotor pole face each other, the pole teeth of a second stator pole adjacent to the first stator pole are provided. center line and the second the angle between the center line of the pole teeth from the stator poles the rotor poles nearest the first stator magnetic pole side theta r, the pole teeth number of rotor poles Z of Θ r = 120 ° / Z Z = 6n ± 4 (where n is a positive integer).

(ハ)6極の固定子磁極それぞれに、各々180度ずれた
磁極が同極となるように直列接続したリード線をスター
接続して3本のリード線で動作させる。
(C) The six stator magnetic poles are star-connected to lead wires serially connected so that the magnetic poles shifted by 180 degrees become the same polarity, and are operated with three lead wires.

[実施例] 以下第1図〜第5図に示す実施例について本発明を具
体的に説明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to the examples shown in FIGS. 1 to 5.

第1図は本発明の実施例であるステッピングモータの
固定子側の構造を示す縦断側面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional side view showing a structure on a stator side of a stepping motor according to an embodiment of the present invention.

同図において、10は固定子で、これは6極の固定子磁
極11−1〜11−6と、これら磁極にそれぞれ各磁極は各
々180度ずれた磁極が同極となるよう巻かれた巻線12−
1〜12−6が設けられている。
In the figure, reference numeral 10 denotes a stator, which has six stator magnetic poles 11-1 to 11-6, and wound around these magnetic poles so that the magnetic poles are shifted by 180 degrees from each other to be the same. Line 12-
1 to 12-6 are provided.

この場合、固定子10は所要枚数の固定子鉄心をその極
歯ピッチが重なるよう同一方向に積層して構成するのが
通例である。
In this case, the stator 10 is usually formed by laminating a required number of stator cores in the same direction so that their pole tooth pitches overlap.

なお、回転子13は、従来のものと同様、固定子の内方
に空隙を隔てて同心的に配置した2個の磁極の間にN、
Sに着磁した永久磁石を挟着しており、2個の磁極の極
歯のピッチは1/2ずらしてある。
In addition, the rotor 13 has N, N between the two magnetic poles concentrically arranged with an air gap inside the stator as in the conventional rotor.
A permanent magnet magnetized in S is sandwiched, and the pitch of the pole teeth of the two magnetic poles is shifted by 1/2.

ところで、本発明のステッピングモータは、その基本
原理からいえば次の条件を満足するように、回転子磁極
の極歯数Zほかの構成を定めているものである。即ち、 (イ)固定子の磁極を6極とし、これを等ピッチに設け
る。
By the way, the stepping motor of the present invention determines the configuration other than the number of pole teeth Z of the rotor magnetic pole so as to satisfy the following condition in terms of the basic principle. That is, (a) The stator has six magnetic poles, which are provided at an equal pitch.

(ロ)任意の第1の固定子磁極、例えば11−1、の極歯
と2個の回転子磁極のうちの任意の回転子磁極、例えば
13−1、の極歯とを対向させた条件において、 前記第1の固定子磁極11−1に隣接する第2の固定子
磁極11−2の極歯の中心線と、この第2の固定子磁極11
−2の第1の固定子磁極11−1側で、この第2の固定子
磁極11−2に最も近接した前記の回転子磁極13−1の極
歯の中心線とがなす角をθ、回転子磁極の極歯数をZ
とした場合 θ=120゜/Z ・・(1) Z=6n±4 ・・(2) とする(第2図参照)。
(B) An arbitrary first stator magnetic pole, for example, 11-1 pole teeth and an arbitrary rotor magnetic pole of the two rotor magnetic poles, for example,
Under the condition that the pole teeth of 13-1 are opposed to each other, the center line of the pole teeth of the second stator magnetic pole 11-2 adjacent to the first stator magnetic pole 11-1 and the second fixed Child pole 11
In the first stator magnetic poles 11-1 side -2, the angle between the center line of the pole teeth of the rotor magnetic poles 13-1 closest to the second stator magnetic pole 11-2 theta r , The number of pole teeth of the rotor magnetic pole is Z
Θr = 120 ゜ / Z (1) Z = 6n ± 4 (2) (see FIG. 2)

(ハ)上記極歯は、6極の固定子磁極それぞれに同数、
左右対称になるように形成する。
(C) The number of the pole teeth is the same for each of the six stator poles.
It is formed to be symmetrical.

(ニ)各々180度ずれた磁極が同極となるように6極の
固定子磁極それぞれに巻き回した巻線を、第5図(ロ)
に示すように、180度ずれた磁極それぞれに巻回した巻
線ごとに直列接続するとともにスター接続して3本のリ
ード線で動作させる。
(D) The windings wound around each of the six stator magnetic poles so that the magnetic poles shifted by 180 degrees become the same pole are shown in FIG. 5 (b).
As shown in Fig. 7, each of the windings wound around the magnetic poles shifted by 180 degrees is connected in series and star-connected to operate with three lead wires.

上記のように構成した永久磁石形ステッピングモータ
が、第1図に示した実施例であり、相互に隣接する固定
子磁極11−1、11−2と回転子13を構成する1個の回転
子磁極13−1との関係を展開図として第2図に示してあ
る。
The permanent magnet type stepping motor configured as described above is the embodiment shown in FIG. 1 and one rotor constituting the rotor 13 and the stator magnetic poles 11-1 and 11-2 adjacent to each other. FIG. 2 is an exploded view showing the relationship with the magnetic pole 13-1.

即ち、図2に示すように、各磁極の先端には複数個の
極歯をそれぞれ各磁極の中心線に対して対称に等ピッチ
で形成し、この固定子の内方に空隙を隔てて同心的に配
置し、固定子の極歯と等ピッチで相互に1/2ピッチずら
した極歯ピッチとなる極歯を全周に形成するとともに、
軸方向に着磁された永久磁石を挟持した、2個の回転子
磁極13−1、13−2のうちの任意の回転子磁極、例えば
13−1、の極歯と任意の固定子磁極、例えば11−1の極
歯とを対向させた条件において、この固定子磁極11−1
に隣接する第2の固定子磁極11−2の極歯の中心線と、
この第2の固定子磁極11−2の第1の固定子磁極11−1
側で最も近接したこの回転子磁極13−1の極歯の中心線
とがなす角θを式(1)で表せるように構成してい
る。
That is, as shown in FIG. 2, a plurality of pole teeth are formed at the tip of each magnetic pole at an equal pitch symmetrically with respect to the center line of each magnetic pole, and concentric with a gap inside the stator. And the pole teeth of the pole teeth which are shifted by 1/2 pitch from each other at the same pitch as the pole teeth of the stator are formed all around,
Any one of the two rotor magnetic poles 13-1 and 13-2 holding a permanent magnet magnetized in the axial direction, for example,
Under the condition that the pole teeth of 13-1 and an arbitrary stator magnetic pole, for example, the pole teeth of 11-1, are opposed to each other, this stator magnetic pole 11-1
A center line of the pole teeth of the second stator magnetic pole 11-2 adjacent to
The first stator magnetic pole 11-1 of the second stator magnetic pole 11-2
The nearest the centerline and the angle theta r of the pole teeth of the rotor magnetic pole 13-1 on the side is configured so as expressed by Equation (1).

このように構成した場合の回転子極歯数をZ、隣接す
る回転子磁極の極歯間ピッチ角θとするとき、ステッ
プ角θは3相のモータであるため θ=θP/6となる。
When the number of rotor pole teeth in such a configuration is Z and the pitch angle between pole teeth θ P of adjacent rotor magnetic poles is θ P , the step angle θ S is a three-phase motor, so that θ S = θ P / It becomes 6.

これら、Z、θ、θはZのパラメータであるnの
値によって第3図に示す図表のように設定される。
These Z, θ P and θ S are set according to the value of n which is a parameter of Z as shown in the table of FIG.

[作用] 本発明のステッピングモータにおいて、第5図(ロ)
に示すように3本の外部リード線を介して、2巻線ずつ
直列接続した3組の回路U、V、Wをスター接続された
固定子巻線12−1〜12−6に対して第4図(イ)に示す
ような励磁シーケンスを与え、第4図(ロ)のように
〜で示すように電力を順次シフトして供給した場合、
各巻線12−1〜12−6は第5図(イ)に示すように磁極
の移動が行われ、本発明のステッピングモータは前記し
た条件式で決まるステップ角θでステップ駆動され
る。なお、11−1〜11−6は各巻線12−1〜12−6が巻
かれる固定子磁極を示す。
[Operation] In the stepping motor of the present invention, FIG.
, Three sets of circuits U, V, and W connected in series by two windings via three external lead wires are connected to the star-connected stator windings 12-1 to 12-6. When an excitation sequence as shown in FIG. 4 (a) is applied, and power is sequentially shifted and supplied as shown by in FIG. 4 (b),
Each winding 12-1 to 12-6 movement of the pole is carried out as shown in FIG. 5 (b), the stepping motor of the present invention is step driven by a stepping angle theta S determined by the conditional expressions described above. Reference numerals 11-1 to 11-6 denote stator magnetic poles around which the windings 12-1 to 12-6 are wound.

第3図の図表から、たとえば、nを16とした場合、回
転子磁極の極歯数を100としても、0.6度のステップ角と
なり、2相モータでは極歯数を150にしないと、0.6度の
ステップ角とならない点を考慮すると、本発明のステッ
ピングモータは微小角を得易いモータであることが分か
る。
From the table of FIG. 3, for example, when n is 16, even if the number of pole teeth of the rotor magnetic pole is 100, the step angle becomes 0.6 degrees, and if the number of pole teeth is not set to 150 in the two-phase motor, 0.6 degrees. In view of the fact that the step angle is not obtained, it can be understood that the stepping motor of the present invention is a motor in which a small angle is easily obtained.

[発明の効果] 本発明の永久磁石形ステッピングモータは、上記のよ
うに、特定の条件を充足するように構成し、次のような
優れた効果を有するもので、プリンタ、高速FAX、PPC複
写機等の高精度を要する各種OA機器用として有用であ
る。
[Effects of the Invention] As described above, the permanent magnet type stepping motor of the present invention is configured to satisfy the specific conditions, and has the following excellent effects, such as a printer, a high-speed fax, and a PPC copy. It is useful for various OA equipment that requires high precision such as machines.

従来の2相モータではリード線を4本、駆動回路のト
ランジスタは8個必要とし、又5相モータではリード線
は5本、上記トランジスタを10個必要としたのに対し、
本発明のものでは3相により駆動できるため、その場合
はリード線3本、トランジスタも6個で済むため駆動回
路の構成が大幅に簡単化でき、安価とできる。
A conventional two-phase motor requires four lead wires and eight transistors in the drive circuit, and a five-phase motor requires five lead wires and ten transistors.
In the case of the present invention, driving can be performed in three phases. In that case, only three lead wires and six transistors are required, so that the configuration of the driving circuit can be greatly simplified and the cost can be reduced.

従来のものは、磁極数も2相のものでは8極、5相の
ものでは10極とする必要があったが、本発明のものでは
6極で済み、この点でも構造が簡単となり、製作工程が
簡略化、小型化できる。
In the conventional one, the number of magnetic poles had to be 8 in the case of two phases, and 10 in the case of the five phases, but in the case of the present invention, it was sufficient to have six poles. The process can be simplified and downsized.

トルクリップルは、従来の2相モータに比べ、1/2と
なり振動が改善できる。
The torque ripple is half that of the conventional two-phase motor, and the vibration can be improved.

固定子磁極を左右対称に配置するようにし、回転積み
を行う際に、コア抜き型で生じる誤差を吸収できる構造
としたため、位置精度が大幅に増大できる。
Since the stator magnetic poles are arranged symmetrically and a structure that can absorb an error generated by the coring die when performing the rotary stacking, the positional accuracy can be greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第5図は本発明の実施例を示すもので、その内
第1図はその実施例となる固定子の平面図である。 第2図は本発明の実施例を説明する固定子磁極と回転子
磁極の関係を示す展開図、第3図はパラメータnに対応
する極歯数Z及び回転子磁極の極歯間ピッチθとステ
ップ角θとの関係を示す図表である。 第4図(イ)は固定子巻線の励磁のシーケンスを示す波
形図、第4図(ロ)はスター接続し3本のリード線で動
作させるように接続した固定子巻線に供給する3相励磁
電力の切り換えを示す同図(イ)に対応する電流方向の
説明図である。 第5図(イ)はそのように切り換える場合の各固定子巻
線の磁極の推移を示す図表、同図(ロ)はスター接続し
3本のリード線で動作させるように接続した接続図であ
る。 又、第6図は従来例を示すもので、同図(イ)は縦断正
面図、同図(ロ)は(イ)におけるA−A′断面図であ
る。10 :固定子 11−1〜11−6:固定子磁極 12−1〜12−6:固定子巻線13 :回転子 13−1:回転子磁極
1 to 5 show an embodiment of the present invention, of which FIG. 1 is a plan view of a stator according to the embodiment. FIG. 2 is a developed view showing a relationship between a stator magnetic pole and a rotor magnetic pole for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a pole tooth number Z corresponding to a parameter n and a pitch between pole teeth θ P of the rotor magnetic pole. and is a table showing the relationship between the step angle theta S. FIG. 4 (a) is a waveform diagram showing a sequence of excitation of the stator winding, and FIG. 4 (b) is a star connection, which is supplied to a stator winding connected so as to operate with three leads. FIG. 4 is an explanatory diagram of a current direction corresponding to FIG. FIG. 5 (a) is a diagram showing the transition of the magnetic poles of each stator winding in the case of such switching, and FIG. 5 (b) is a connection diagram in which a star connection and a connection are made to operate with three lead wires. is there. FIG. 6 shows a conventional example. FIG. 6A is a longitudinal sectional front view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line AA 'in FIG. 10 : Stator 11-1 to 11-6: Stator magnetic pole 12-1 to 12-6: Stator winding 13 : Rotor 13-1: Rotor magnetic pole

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】当該固定子の内周に、放射状に複数個の磁
極を形成し、各磁極の先端には複数個の極歯をそれぞれ
当該磁極の中心線に対して対称に等ピッチで形成し、各
磁極には各々180度ずれた磁極が同極となるようにそれ
ぞれ巻線を巻いて成る固定子と;この固定子の内方に空
隙を隔てて同心的に配置され、上記固定子の極歯と等ピ
ッチで相互に1/2ピッチずらした極歯ピッチとなる極歯
を全周に形成した2個の回転子磁極と、この回転子磁極
によって挟持された軸方向に着磁された永久磁石とより
成る回転子とを備えた永久磁石形ステッピングモータに
おいて、次の構成を備えたことを特徴とする永久磁石形
ステッピングモータ。 (イ)固定子の磁極を6極とし、これを等ピッチに設け
る。 (ロ)任意の第1の固定子磁極の極歯と任意の回転子磁
極の極歯とを対向させた条件において、 前記第1の固定子磁極に隣接する第2の固定子磁極の極
歯の中心線と当該第2の固定子磁極から第1の固定子磁
極側で最も近接した前記回転子磁極の極歯の中心線とが
なす角をθ、回転子磁極の極歯数をZとした場合 θ=120゜/Z Z=6n±4 とする。(但し、nは正の整数)とする。 (ハ)6極の固定子磁極それぞれに巻回した巻線のう
ち、180度ずれた磁極が同極となるように各々直列接続
した3回路を相互にスター接続して3本のリード線で動
作させる。
1. A plurality of magnetic poles are radially formed on the inner periphery of the stator, and a plurality of pole teeth are formed at the tip of each magnetic pole at a uniform pitch symmetrically with respect to the center line of the magnetic pole. A stator having windings wound around the magnetic poles so that the magnetic poles are shifted by 180 degrees from each other; and a stator which is concentrically arranged with an air gap inside the stator, and Two rotor magnetic poles formed on the entire circumference with pole teeth having a pole tooth pitch shifted from each other by a half pitch at the same pitch as the pole teeth of the above, and are magnetized in the axial direction sandwiched by the rotor magnetic poles A permanent magnet type stepping motor comprising a permanent magnet and a rotor comprising a permanent magnet, wherein the permanent magnet type stepping motor has the following configuration. (A) The stator has six magnetic poles, which are provided at an equal pitch. (B) Under the condition that the pole teeth of an arbitrary first stator pole and the pole teeth of an arbitrary rotor pole face each other, the pole teeth of a second stator pole adjacent to the first stator pole are provided. centerline said second of angle between the center line of the pole teeth from the stator poles the rotor poles nearest the first stator magnetic pole side theta r, the pole teeth number of rotor poles Z of Θ r = 120 ° / Z Z = 6n ± 4. (Where n is a positive integer). (C) Of the windings wound around each of the six stator magnetic poles, three circuits connected in series are star-connected to each other so that the magnetic poles shifted by 180 degrees have the same polarity, and are connected by three lead wires. Make it work.
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