JP3004580B2 - Stepping motor - Google Patents

Stepping motor

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JP3004580B2
JP3004580B2 JP7315849A JP31584995A JP3004580B2 JP 3004580 B2 JP3004580 B2 JP 3004580B2 JP 7315849 A JP7315849 A JP 7315849A JP 31584995 A JP31584995 A JP 31584995A JP 3004580 B2 JP3004580 B2 JP 3004580B2
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Japan
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rotor
pole teeth
pole
stepping motor
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正文 坂本
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日本サーボ株式会社
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はOA機器、例えば、
複写機のスキャナー駆動用等の用途に使用されるステッ
ピングモータの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to OA equipment, for example,
The present invention relates to an improvement of a stepping motor used for driving a scanner of a copying machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】第1の従来例として、図8(A)に示す
2組の回転子15a、15bを備え、これらの回転子の
極歯を同図(B)に示すように、θ0だけ角度をずらし
て配置し、このθ0をθ0=π/3を満足させるように設
定することにより、第3高調波を消去するようにした技
術が知られている。また、第2の従来例のものとして
は、特開平3−212149号公報に開示されたものが
ある。これは図9に示すように、巻線が巻装された固定
子16に、例えば8個の固定子磁極17−1〜17−8
と、これらの固定子磁極17−1〜17−8と空隙を隔
てて配置された回転子18の円周上に等ピッチでn個の
極歯とを有するモータにおいて、前記固定子磁極の1
(i=1、2、・・・・k)番目の固定子磁極の極歯の
極数をm1とするとき、該1番目の固定子磁極の極歯の
磁極ピッチを(360°/n)・(1±1/qm)、と
するように構成したステッピングモータである。ただし
qは2以上の整数とする。この構成のものでは、上記の
ように固定子を構成することにより高調波トルクの低減
を行うものであった。
2. Description of the Related Art As a first conventional example, there are provided two sets of rotors 15a and 15b shown in FIG. 8A, and the pole teeth of these rotors are only θ0 as shown in FIG. There is known a technique in which the third harmonic is eliminated by disposing the angle so as to satisfy θ0 = π / 3 so as to satisfy θ0 = π / 3. A second conventional example is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-212149. As shown in FIG. 9, for example, eight stator magnetic poles 17-1 to 17-8 are provided on a stator 16 on which windings are wound.
And n pole teeth at equal pitches on the circumference of a rotor 18 spaced apart from the stator magnetic poles 17-1 to 17-8 by a gap.
When the number of pole teeth of the (i = 1, 2,..., K) -th stator magnetic pole is m1, the magnetic pole pitch of the first stator magnetic pole is (360 ° / n). (1 ± 1 / qm). Here, q is an integer of 2 or more. In this configuration, the harmonic torque is reduced by configuring the stator as described above.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の各構成のものでは、次のような問題点があった。第
1の従来例のものでは、回転子が2組必要であり、モー
タを薄くする場合には、不都合である。第2の従来例
のものでは、基本波に対する第4高調波の振動トルクを
低減するのに限定されている。従って2相機では、第4
高調波の振動トルクが大部分であるため該手段で問題は
ないが、3相機では、第5高調波及び第7高調波の界磁
磁束密度で第6高調波の振動トルクを発生するため3相
機には適さない。本発明は従来のものの上記課題を解決
するようにした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, each of the above-mentioned conventional structures has the following problems. The first conventional example requires two sets of rotors, which is inconvenient when the motor is made thin. The second conventional example is limited to reducing the vibration torque of the fourth harmonic with respect to the fundamental wave. Therefore, in a two-phase machine,
There is no problem with this means because the vibration torque of the harmonics is a large part, but the three-phase machine generates the vibration torque of the sixth harmonic with the field magnetic flux density of the fifth harmonic and the seventh harmonic. It is not suitable for a machine. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stepping motor that solves the above-mentioned problems of the conventional one.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のステッピングモ
ータは、上記課題を解決するために、巻線が巻装された
n個の固定子磁極と該固定子磁極と空隙を隔てて配置さ
れた回転子の円周上に等ピッチで複数個の回転子極歯を
有するステッピングモータにおいて、nが3以上の整数
であってmが4以上の偶数の時、前記n個の固定子磁極
に夫々m個の固定子極歯を有し、該固定子極歯の第(m
/2)番目と第[(m/2)+1]番目との極歯ピッチ
を(τ±θ0)とし、他の極歯ピッチをτとするように
構成した。但し、π/5≦θ0<π/2また、τ及びθ0
は夫々電気角とする。また、これに代え、nが3以上の
整数であってmが5以上の奇数の時、前記n個の固定子
磁極に夫々m個の固定子極歯を有し、該固定子極歯の中
央の両側の極歯ピッチを(τ±θ0)とし、他の極歯ピ
ッチをτとするようにしても良い。また、これらに代
え、3相巻線が巻装された3L個の固定子磁極と該固定
子磁極と空隙を隔てて配置された回転子の円周上に等ピ
ッチで複数個の回転子極歯を有するステッピングモータ
において、前記3L個の固定子磁極に夫々m個の固定子
極歯を備え、回転子極歯ピッチを電気角で2πとしたと
き、固定子極歯ピッチを(2π±α)としてLが2以上
の整数であってmが4以上の偶数のとき、次に示す式
(1)、式(2)によりα1、α2を求め、α2≦α≦α1
と構成するようにしても良い。但しα、α1及びα2は夫
々電気角とする。 さらに、これに代え、前記3L個の固定子磁極に夫々m
個の固定子極歯を備え、回転子極歯ピッチを電気角で2
πとしたとき、固定子極歯ピッチを(2π±α)として
Lが2以上の整数であってmが3以上の奇数のとき、次
に示す式(3)、式(4)によりα1、α2を求め、α2
≦α≦α1としても良い。 なお、これの各場合において、上記のステッピングモー
タの回転子は円筒状永久磁石より成り、回転子極歯数と
同数の極対数でN・S極に交互に磁化されているように
構成すれば良い。
In order to solve the above-mentioned problems, a stepping motor according to the present invention has n stator magnetic poles on which windings are wound, and is arranged with a gap between the stator magnetic poles. In a stepping motor having a plurality of rotor pole teeth at equal pitches on the circumference of the rotor, when n is an integer of 3 or more and m is an even number of 4 or more, each of the n stator magnetic poles is m stator pole teeth, and the (m)
The (/ 2) -th and [(m / 2) +1] -th pole teeth pitches are (τ ± θ 0 ), and the other pole tooth pitches are τ. However, π / 5 ≦ θ 0 <π / 2, and τ and θ 0
Are electrical angles. Alternatively, when n is an integer of 3 or more and m is an odd number of 5 or more, each of the n stator magnetic poles has m stator pole teeth, and The pole teeth pitch on both sides at the center may be set to (τ ± θ 0 ), and the other pole teeth pitch may be set to τ. Instead of these, a plurality of 3L stator poles on which a three-phase winding is wound and a plurality of rotor poles are arranged at equal pitches on the circumference of a rotor arranged with a gap from the stator poles. In the stepping motor having teeth, when the 3L stator magnetic poles are provided with m stator pole teeth, respectively, and the rotor pole tooth pitch is 2π in electrical angle, the stator pole tooth pitch is (2π ± α). ), When L is an integer of 2 or more and m is an even number of 4 or more, α 1 and α 2 are obtained by the following equations (1) and (2), and α 2 ≦ α ≦ α 1
May be configured as follows. Here, α, α 1 and α 2 are each an electrical angle. Further, instead of this, each of the 3L stator magnetic poles
Stator pole teeth, and the rotor pole tooth pitch is 2 electrical degrees.
When L is an integer of 2 or more and m is an odd number of 3 or more, where π is the stator pole tooth pitch and (2π ± α), α 1 is obtained by the following equations (3) and (4). , Α 2 and α 2
≦ α ≦ α it may be as one. In each of these cases, the rotor of the stepping motor is made of a cylindrical permanent magnet, and is magnetized alternately with N and S poles with the same number of pole pairs as the number of rotor pole teeth. good.

【0005】上記のように構成することにより、第1の
発明においては、固定子極歯群を夫々の固定子磁極の中
心から左右に2つの群に分け、該2つの群と回転子極歯
間に設けたθ0(電気角)の位相差により、後述の通り
θ0を選定すれば高調波トルクが低減される。また、第
2の発明のものでは、3相機においては、パーミアンス
の第3高調波は振動トルクを発生せず、バーニヤスロッ
トを設けることにより、第5高調波以上の成分が消去さ
れる。
In the first aspect of the present invention, the stator pole teeth group is divided into two groups on the left and right sides from the center of each of the stator magnetic poles. The harmonic torque can be reduced by selecting θ0 as described later by the phase difference of θ0 (electrical angle) provided therebetween. According to the second aspect of the invention, in the three-phase machine, the third harmonic of permeance does not generate an oscillating torque, and the provision of the vernier slot eliminates the fifth harmonic and higher components.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1乃至図7に示す第1及び第2
の各実施の形態により、本発明を具体的に説明する。図
1及び図2は夫々本発明を適用した第1の実施の形態
の、また、図3及び図4は夫々第2の実施の形態の各固
定子磁極の構成を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First and second embodiments shown in FIGS.
The present invention will be specifically described by the embodiments. 1 and 2 show the configuration of each stator pole according to the first embodiment to which the present invention is applied, and FIGS. 3 and 4 show the configuration of each stator pole according to the second embodiment, respectively.

【0007】第1の実施の形態: 先ず、本発明を適用するハイブリッド形のステッピング
モータの基本構成は、図5(A)、(B)に示すように
なっている。なお、同図(A)は縦断正面図、同図
(B)は同図(A)のX−X′断面図である。同図にお
いて、1はハウジング、2は固定子であり、固定子磁極
数は同図(B)に示すように12極の場合を例示してい
るが、これは、図9に示すように8極であってもよい。
3はコイル、4及び4′は夫々前カバー及び後カバー
で、軸受5及び5′を支承する。6は回転軸で、永久磁
石7とこれを挟持する2つの回転子磁極8及び9とを固
着し、軸受5及び5′により前記固定子2と空隙を隔て
て回転自在に軸支されている。なお、回転子磁極8、9
は外周に極歯が形成されている。
First Embodiment First, the basic structure of a hybrid stepping motor to which the present invention is applied is as shown in FIGS. 5A and 5B. FIG. 1A is a vertical sectional front view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line XX 'of FIG. 1A. In the drawing, reference numeral 1 denotes a housing, 2 denotes a stator, and the number of magnetic poles of the stator is 12 as shown in FIG. 9B, which is 8 as shown in FIG. It may be a pole.
3 is a coil, 4 and 4 'are front and rear covers, respectively, which support bearings 5 and 5'. Reference numeral 6 denotes a rotating shaft, which fixes a permanent magnet 7 and two rotor magnetic poles 8 and 9 sandwiching the permanent magnet 7, and is rotatably supported by bearings 5 and 5 'via a gap with the stator 2 with an air gap. . The rotor magnetic poles 8, 9
Has pole teeth formed on the outer periphery.

【0008】ところで、第1の実施の形態のものでは、
図5(A)、(B)に示す構成において、固定子2の極
歯の構成を図1及び図2に示すように形成した点に構成
上の特徴がある。図1は固定子の極歯数が偶数個の場合
で、具体的には6個の場合を、図2は極歯数が奇数個の
場合で、具体的には5個の場合を夫々示すもので、各1
個の固定子磁極2−1についての回転子との相対関係を
示したものである。
By the way, in the first embodiment,
The configuration shown in FIGS. 5A and 5B is characterized in that the configuration of the pole teeth of the stator 2 is formed as shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows the case where the number of pole teeth of the stator is even, specifically, the case of six, and FIG. 2 shows the case where the number of pole teeth is odd, specifically, the case of five. With one for each
FIG. 9 shows a relative relationship between the stator magnetic poles 2-1 and a rotor.

【0009】図1における固定子極歯数が偶数の構成で
は、固定子極歯は中央のピッチだけを他の部分のピッチ
角である2πに対しθ0だけずらし、(2π+θ0)とな
るようにしている。なお、θ0は電気角で表わしてい
る。前記固定子極歯の中央部以外のピッチは2πでなく
ともよいが、いずれも等しいピッチとする。また、対応
する回転子極歯ピッチは2π(電気角)とする。
In the configuration of FIG. 1 where the number of stator pole teeth is even, the stator pole teeth are shifted only by θ0 with respect to 2π, which is the pitch angle of the other part, so that (2π + θ0). I have. Note that θ0 is represented by an electrical angle. The pitch other than the central portion of the stator pole teeth may not be 2π, but they are all equal pitches. The corresponding rotor pole tooth pitch is 2π (electrical angle).

【0010】図2は固定子磁極2−1の中央の固定子極
歯の両側のピッチを他の固定子極歯のピッチと異ならせ
たもので、該他の固定子極歯のピッチは、図1と同じく
回転子極歯ピッチの2πと同じに表示している。
FIG. 2 is a diagram in which the pitch on both sides of the central stator pole tooth of the stator magnetic pole 2-1 is made different from the pitch of the other stator pole teeth. As in FIG. 1, the same value as 2π of the rotor pole tooth pitch is displayed.

【0011】これらの構成における作用を、次に示す式
(5)、式(6)及び式(7)を用いて説明する。 εpq=cos{(q・θ0)/2}・・・・(6) P(θ)=P0(εP1cosθ+εP3k3cos3θ+εp5k5cos5θ+・・)・・・(7) これらの各式において、θは回転子回転角(電気角)、
Pは空隙のパーミアンス、k3、k5は基本波に対する第
3及び第5高調波の最大振幅比を示す。式(5)の第1
項は、図1の中央から左側の固定子極歯のパーミアンス
を示し、同第2項は、中央から右側の固定子極歯のパー
ミアンスを示している。ここで第q高調波については、
式(6)で示す係数によって式(5)を変形してP
(θ)を式(7)で示すように表わすことができる。
The operation of these configurations will be described with reference to the following equations (5), (6) and (7). εpq = cos {(q · θ0) / 2} (6) P (θ) = P0 (εP1cosθ + εP3k3cos3θ + εp5k5cos5θ + ..) (7) In each of these equations, θ is the rotor rotation angle (electrical Corner),
P indicates the permeance of the gap, and k3 and k5 indicate the maximum amplitude ratios of the third and fifth harmonics to the fundamental wave. The first of equation (5)
The term indicates the permeance of the stator pole teeth on the left side from the center in FIG. 1, and the second term indicates the permeance of the stator pole teeth on the right side from the center. Here, for the q-th harmonic,
By transforming equation (5) by the coefficient shown in equation (6), P
(Θ) can be expressed as shown in equation (7).

【0012】式(6)及び式(7)より、図1において
θ0=π/3とすれば、εP3=0となり、式(7)の第
3高調波成分を消去することができる。同様に、θ0=
π/5とすれば式(7)より第5高調波成分を消去でき
る。なお、P0はパーミアンスでP(θ)の基本波成分
の最大値を示す。
From equations (6) and (7), if θ0 = π / 3 in FIG. 1, εP3 = 0, and the third harmonic component of equation (7) can be eliminated. Similarly, θ0 =
If π / 5, the fifth harmonic component can be eliminated from equation (7). P0 represents the maximum value of the fundamental component of P (θ) in permeance.

【0013】高調波トルク消去の原理を、更に図面によ
って補充説明すると、図6中の実線で示す基本波トルク
が図1の中央左側に対応し、破線で示すものが同じく中
央右側に対応するもので、その和で高調波トルクが消去
されることになる。
The principle of harmonic torque elimination will be further explained with reference to the drawings. The fundamental wave torque indicated by a solid line in FIG. 6 corresponds to the center left side in FIG. 1, and the broken line corresponds to the center right side in FIG. Then, the harmonic torque is eliminated by the sum.

【0014】また、θ0によるP(θ)の各高調波の減
少の様子は、図7に示すようになる。各図で、θ0=π
/3とすると、第3高調波成分はゼロとなるが、このと
きの基本波トルクは86.6%となる。一方、従来技術
の固定子極歯を等ピッチとするバーニヤ方式では、第3
高調波成分をゼロとしたとき、固定子極歯数が5の例で
は、回転子極歯ピッチは24°(電気角)でP3=0と
なり、このときの基本波トルクは83.3%となるの
で、上述の本発明の構成によると3.3%もトルクが増
大することが分かる。図2に示す極歯数が奇数個の場合
も全く同様に作用するものであるから、その説明は省略
する。
FIG. 7 shows how each harmonic of P (θ) is reduced by θ0. In each figure, θ0 = π
Assuming / 3, the third harmonic component is zero, but the fundamental wave torque at this time is 86.6%. On the other hand, in the vernier method of the prior art in which the stator pole teeth have the same pitch, the third
Assuming that the harmonic component is zero, in the example where the number of stator pole teeth is 5, the rotor pole tooth pitch is P3 = 0 at 24 ° (electrical angle), and the fundamental wave torque at this time is 83.3%. Therefore, according to the configuration of the present invention described above, it can be seen that the torque increases by 3.3%. Since the operation is exactly the same when the number of pole teeth shown in FIG. 2 is an odd number, the description thereof is omitted.

【0015】第2の実施の形態: 図3及び図4は夫々本発明の第2の実施の形態の構成を
示すもので、3相ステッピングモータとして適用する場
合のバーニヤスロットの構成を示すものである。
Second Embodiment FIGS. 3 and 4 show a configuration of a second embodiment of the present invention, respectively, and show a configuration of a vernier slot when applied as a three-phase stepping motor. is there.

【0016】前述のように、図9に示した第2の従来例
のものは、空隙の第4高調波成分を消去する手段であっ
て、第4高調波成分の消去は2相式ステッピングモータ
では有効であるが、3相式ステッピングモータでは有効
ではなかった。その理由を次に示す式(8)〜式(1
2)を用いて解析し、これにより本実施の形態のものの
基本原理を説明する。 P(θ)=P0(k1sinθ+k3sin3θ+k5sin5θ+sin7θ)・・・(8) T=K′IP(θ)・・・・・・・(9) T2=K′IP0{k1cos(θ−ωt)−k3cos(3θ+ωt) +k5cos(5θ−ωt)+k7cos(7θ+ωt)}・・・・・・(11) ωt=θ−δ・・・・・・(12)
As described above, the second conventional example shown in FIG. 9 is a means for eliminating the fourth harmonic component of the air gap, and eliminating the fourth harmonic component by a two-phase stepping motor. However, the three-phase stepping motor was not effective. The reason is given by the following equations (8) to (1).
The basic principle of the present embodiment will be described with reference to 2). P (θ) = P0 (k1sinθ + k3sin3θ + k5sin5θ + sin7θ) (8) T = K′IP (θ) (9) T2 = K'IP0 {k1cos (θ−ωt) −k3cos (3θ + ωt) + k5cos (5θ−ωt) + k7cos (7θ + ωt)} (11) ωt = θ−δ (12) )

【0017】なお、式(8)、式(9)は、一般のステ
ッピングモータの空隙パーミアンスを示し、奇数次高調
波のみとなることはよく知られている。式(9)におい
て、Iは電流、K′は比例常数である。3相機をマイク
ロステップ駆動すると、その電流は正弦波に近似できる
ので、その時のトルクは式(10)のT3で表わされ
る。ここでωは電流の角速度である。なお、ここで3相
機のa、b、cの各相に供給する電流Ia、Ib、Ic
は、 Ia=Isinωt、Ib=Isin(ωt−2π/3)、 Ic=Isin(ωt−4π/3) として式(10)の発生トルクT3を求めた。
Equations (8) and (9) show the gap permeance of a general stepping motor, and it is well known that only the odd-order harmonics are present. In equation (9), I is a current, and K 'is a proportional constant. When the three-phase machine is microstepped, the current can be approximated to a sine wave, and the torque at that time is represented by T3 in equation (10). Here, ω is the angular velocity of the current. Here, the currents Ia, Ib, Ic supplied to the respective phases a, b, c of the three-phase machine
Is calculated as Ia = Isinωt, Ib = Isin (ωt−2π / 3), and Ic = Isin (ωt−4π / 3), and the generated torque T3 of Expression (10) is obtained.

【0018】負荷角δによりθとωt(t:時間)の関係
は式(12)となるので、このωtを式(10)に代入
すると、T3の第2項はP(θ)の第5高調波成分と電
流により(5θ+ωt=6θ−δ)に示すように第6高調
波となり、第3項はP(θ)の第7高調波成分と電流に
より(7θ−ωt=6θ+δ)に示すように第6高調波と
なって、第6高調波の振動トルクを含むことが分かる。
The relationship between θ and ωt (t: time) is given by equation (12) according to the load angle δ. If this ωt is substituted into equation (10), the second term of T3 becomes the fifth term of P (θ). The sixth harmonic is represented by (5θ + ωt = 6θ−δ) by the harmonic component and the current, and the third term is represented by (7θ−ωt = 6θ + δ) by the seventh harmonic component of P (θ) and the current. It can be seen that the sixth harmonic is included and the vibration torque of the sixth harmonic is included.

【0019】これに対し2相機では、マイクロステップ
時で考えると、2相機に供給されるa相、b相の各電流
はIa=Isinωt、Ib=Isin(ωt−π/2)となる
から、その発生トルクT2は式(11)に示すようにな
り、その第3項、第5項、第7項は夫々(3θ+ωt=4
θ−δ)、(5θ−ωt=4θ+δ)、(7θ+ωt=8θ−
δ)となって第4高調波及び第8高調波の振動トルクを
含むことになる。第2の従来例が第4高調波を消去する
理由は、2相機特有のこの現象によるものであって、式
(10)のT3から第4高調波の消去が3相機では有効
でないことが分かる。
On the other hand, in the case of the two-phase machine, considering the micro step, the currents of the a-phase and the b-phase supplied to the two-phase machine are Ia = Isinωt and Ib = Isin (ωt−π / 2). The generated torque T2 is as shown in Expression (11), and the third, fifth, and seventh terms thereof are (3θ + ωt = 4
θ-δ), (5θ-ωt = 4θ + δ), (7θ + ωt = 8θ-
δ) to include the vibration torque of the fourth harmonic and the eighth harmonic. The reason why the second conventional example eliminates the fourth harmonic is due to this phenomenon peculiar to the two-phase machine, and it can be seen from T3 in the equation (10) that the elimination of the fourth harmonic is not effective in the three-phase machine. .

【0020】式(8)と式(10)を比較してみると、
前者の第3高調波成分が後者では消去されている。即
ち、3相機ではP(θ)の第3高調波成分は振動トルク
とはならず、第5高調波成分及び第7高調波成分が第6
高調波の振動トルクを生成していることになる。従っ
て、P(θ)の第5高調波成分及び第7高調波成分を消
去することが、3相機での振動トルク消去の有効な手段
であると解析できる。
Comparing Equation (8) and Equation (10),
The former third harmonic component is eliminated in the latter. That is, in the three-phase machine, the third harmonic component of P (θ) does not become the vibration torque, and the fifth harmonic component and the seventh harmonic component are converted to the sixth harmonic component.
This means that harmonic vibration torque is generated. Therefore, it can be analyzed that eliminating the fifth harmonic component and the seventh harmonic component of P (θ) is an effective means for eliminating the vibration torque in the three-phase machine.

【0021】本発明の第2の実施の形態では、このよう
な現象に着目し、3相機での振動トルク除去を行うため
のバーニヤスロットの構成を示すもので、固定子極歯が
偶数個の例を図3に、奇数個の例を図4に示している。
いずれも回転子極歯ピッチに対し固定子極歯ピッチをα
(電気角)だけずらしている。固定子磁極数は3の整数
倍となる。
The second embodiment of the present invention focuses on such a phenomenon and shows a configuration of a vernier slot for removing a vibration torque in a three-phase machine, and has an even number of stator pole teeth. An example is shown in FIG. 3 and an odd number is shown in FIG.
In both cases, the stator pole tooth pitch is α for the rotor pole tooth pitch.
(Electrical angle). The number of stator poles is an integral multiple of three.

【0022】図3において、基本波成分、第3高調波成
分及び第5高調波成分のパーミアンスの固定子磁極1個
あたりの大きさを、P1、P3及びP5として次に示す式
(13)、式(14)及び式(15)に夫々に示す。 図3は固定子極歯が6の例であるが、一般的に極歯数が
m個の構成の場合におけるP5、P7を夫々次に示すの式
(16)、式(17)に示す。
In FIG. 3, the magnitude of the permeance of the fundamental wave component, the third harmonic component and the fifth harmonic component per stator pole is represented by the following equation (13) as P1, P3 and P5. Expressions (14) and (15) respectively show the expressions. FIG. 3 shows an example in which the number of pole teeth of the stator is 6. P5 and P7 in the case where the number of pole teeth is generally m are shown in the following equations (16) and (17), respectively.

【0023】同様に、極歯数が奇数個(例えば7個)と
なる場合を示す図4について、P1、P3及びP5を次に
示す式(18)、式(19)及び式(20)に夫々示
し、固定子極歯数がm個の場合のP5、P7を夫々式(2
1)、式(22)に夫々示している。
Similarly, in FIG. 4 showing a case where the number of pole teeth is an odd number (for example, 7), P1, P3 and P5 are expressed by the following equations (18), (19) and (20). P5 and P7 in the case where the number of stator pole teeth is m are respectively shown in Equation (2).
1) and Equation (22).

【0024】第5高調波成分をゼロとするにはP5=
0、第7高調波成分をゼロとするにはP7=0としてα
を求めることになる。3相機においては第3高調波成分
は消去されるので、第5高調波成分及び第7高調波成分
を夫々ゼロとするようにαを選べばよい。
To make the fifth harmonic component zero, P5 =
0, to make the seventh harmonic component zero, set P7 = 0 and α
Will be required. In the three-phase machine, since the third harmonic component is eliminated, α may be selected so that each of the fifth harmonic component and the seventh harmonic component is zero.

【0025】なお、αの値は必ずしも厳密に第5高調波
成分及び第7高調波成分をゼロとするように選定する必
要はなく、第5高調波成分及び第7高調波成分をゼロと
はしないが小さい値とすることであっても3相機には有
効である。また、第5高調波成分をゼロとする有効性
は、高調波は各係数を含めた次数が進むほど振幅が小さ
くなることから、振幅の大きな高調波を消去するのが振
動低減に有効であることは容易に理解できる。
The value of α does not necessarily need to be strictly selected so that the fifth harmonic component and the seventh harmonic component are zero. However, a small value is effective for a three-phase machine. In addition, the effectiveness of setting the fifth harmonic component to zero is that the higher the order of the harmonics including the respective coefficients, the smaller the amplitude. Therefore, eliminating harmonics having a large amplitude is effective in reducing vibration. That is easy to understand.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明のステッピングモータは上記のよ
うに構成されるから、次のような優れた効果を有する。
第1の実施の形態のように構成し、固定子極歯の構成
を特定の構成とすることで、従来技術のものよりも、振
動トルクを大幅に低減できる。また、第2の実施の形
態のように構成し、3相式ステッピングモータでパーミ
アスの第5高調波成分及び第7高調波成分を消去するバ
ーニヤ角を選定することにより、第3高調波成分をも消
去でき振動トルクは、さらに大幅に抑制できる。
As described above, the stepping motor of the present invention has the following excellent effects.
By configuring as in the first embodiment and setting the configuration of the stator pole teeth to a specific configuration, the vibration torque can be significantly reduced as compared with the conventional technology. In addition, the third harmonic component can be reduced by selecting the vernier angle at which the fifth and seventh harmonic components of permeation are eliminated by using a three-phase stepping motor, as in the second embodiment. Can be eliminated, and the vibration torque can be further greatly reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の固定子磁極と回転
子との相対関係を示す展開図で、極歯数が偶数個の場合
を示すものである。
FIG. 1 is a developed view showing a relative relationship between a stator magnetic pole and a rotor according to a first embodiment of the present invention, showing a case where the number of pole teeth is even.

【図2】本発明の第1の実施の形態の固定子磁極と回転
子との相対関係を示す展開図で、極歯数が奇数個の場合
を示すものである。
FIG. 2 is a developed view showing a relative relationship between a stator magnetic pole and a rotor according to the first embodiment of the present invention, showing an odd number of pole teeth.

【図3】本発明の第2の実施の形態の固定子磁極と回転
子との相対関係を示す展開図で、極歯数が偶数個の場合
を示すものである。
FIG. 3 is a developed view showing a relative relationship between a stator magnetic pole and a rotor according to a second embodiment of the present invention, showing a case where the number of pole teeth is an even number.

【図4】本発明の第2の実施の形態の固定子磁極と回転
子との相対関係を示す展開図で、極歯数が奇数個の場合
を示すものである。
FIG. 4 is a developed view showing a relative relationship between a stator magnetic pole and a rotor according to a second embodiment of the present invention, showing an odd number of pole teeth.

【図5】本発明のステッピングモータの基本構成を示す
もので、同図(A)は縦断正面図、同図(B)は同図
(A)のX−X′断面図である。
5A and 5B show a basic configuration of a stepping motor according to the present invention, wherein FIG. 5A is a vertical sectional front view, and FIG. 5B is a sectional view taken along line XX ′ of FIG.

【図6】本発明による高調波低減の原理を説明するため
の磁束密度−角度特性図である。
FIG. 6 is a magnetic flux density-angle characteristic diagram for explaining the principle of harmonic reduction according to the present invention.

【図7】本発明による高調波低減の原理を説明するため
の歯のずれ角による高調波の変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in harmonics due to a tooth shift angle for explaining the principle of harmonics reduction according to the present invention.

【図8】第1の従来例の構成を示すもので、同図(A)
は回転子の概略縦断正面図、同図(B)は回転子磁極の
要部拡大展開図である。
FIG. 8 shows a configuration of a first conventional example, and FIG.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional front view of the rotor, and FIG. 2B is an enlarged development view of a main part of the rotor magnetic pole.

【図9】第2の従来例の構成を示す横断正面図である。FIG. 9 is a cross-sectional front view showing the configuration of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2:固定子 2−1〜2−12:固定子磁極 8、9:回転子磁極 2: Stator 2-1 to 2-12: Stator magnetic pole 8, 9: Rotor magnetic pole

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 巻線が巻装されたn個の固定子磁極と該
固定子磁極と空隙を隔てて配置された回転子の円周上に
等ピッチで複数個の回転子極歯を有するステッピングモ
ータにおいて、 nが3以上の整数であってmが4以上の偶数の時、前記
n個の固定子磁極に夫々m個の固定子極歯を有し、該固
定子極歯の第(m/2)番目と第[(m/2)+1]番
目との極歯ピッチを(τ±θ0)とし、他の極歯ピッチ
をτとすることを特徴とするステッピングモータ。 但し、π/5≦θ0<π/2 また、τ及びθ0は夫々電気角とする。
1. A rotor having n stator poles on which windings are wound, and a plurality of rotor pole teeth at equal pitches on a circumference of a rotor arranged with a gap from the stator poles. In the stepping motor, when n is an integer of 3 or more and m is an even number of 4 or more, each of the n stator magnetic poles has m stator pole teeth, and A stepping motor characterized in that the (m / 2) th and [(m / 2) +1] th pole tooth pitches are (τ ± θ 0 ), and the other pole tooth pitches are τ. Here, π / 5 ≦ θ 0 <π / 2, and τ and θ 0 are each an electrical angle.
【請求項2】 巻線が巻装されたn個の固定子磁極と該
固定子磁極と空隙を隔てて配置された回転子の円周上に
等ピッチで複数個の回転子極歯を有するステッピングモ
ータにおいて、 nが3以上の整数であってmが5以上の奇数の時、前記
n個の固定子磁極に夫々m個の固定子極歯を有し、該固
定子極歯の中央の両側の極歯ピッチを(τ±θ0)と
し、他の極歯ピッチをτとすることを特徴とするステッ
ピングモータ。 但し、π/5≦θ0<π/2 また、τ及びθ0は夫々電気角とする。
2. A motor having n stator magnetic poles on which windings are wound and a plurality of rotor pole teeth at equal pitches on a circumference of a rotor arranged with a gap from the stator magnetic poles. In the stepping motor, when n is an integer of 3 or more and m is an odd number of 5 or more, each of the n stator magnetic poles has m stator pole teeth, and the center of the stator pole teeth has A stepping motor characterized in that the pole tooth pitch on both sides is (τ ± θ 0 ) and the other pole tooth pitch is τ. Here, π / 5 ≦ θ 0 <π / 2, and τ and θ 0 are each an electrical angle.
【請求項3】 3相巻線が巻装された3L個の固定子磁
極と該固定子磁極と空隙を隔てて配置された回転子の円
周上に等ピッチで複数個の回転子極歯を有するステッピ
ングモータにおいて、 前記3L個の固定子磁極に夫々m個の固定子極歯を備
え、回転子極歯ピッチを電気角で2πとしたとき、固定
子極歯ピッチを(2π±α)としてLが2以上の整数で
あってmが4以上の偶数のとき、 次に示す式(1)、式(2)によりα1、α2を求め、α
2≦α≦α1としたことを特徴とするステッピングモー
タ。但しα、α1及びα2は夫々電気角とする。
3. A plurality of rotor pole teeth at equal pitches on a circumference of 3L stator magnetic poles on which a three-phase winding is wound and a rotor arranged with a gap from the stator magnetic poles. When the 3L stator poles are provided with m stator pole teeth and the rotor pole tooth pitch is 2π in electrical angle, the stator pole tooth pitch is (2π ± α). When L is an integer of 2 or more and m is an even number of 4 or more, α1 and α2 are obtained by the following equations (1) and (2), and α
A stepping motor characterized in that 2 ≦ α ≦ α1. Here, α, α1, and α2 are each an electrical angle.
【請求項4】 3相巻線が巻装された3L個の固定子磁
極と該固定子磁極と空隙を隔てて配置された回転子の円
周上に等ピッチで複数個の回転子極歯を有するステッピ
ングモータにおいて、 前記3L個の固定子磁極に夫々m個の固定子極歯を備
え、回転子極歯ピッチを電気角で2πとしたとき、固定
子極歯ピッチを(2π±α)としてLが2以上の整数で
あってmが3以上の奇数のとき、 次に示す式(3)、式(4)によりα1、α2を求め、α
2≦α≦α1としたことを特徴とするステッピングモー
タ。但し、α、α1及びα2は夫々電気角とする。
4. A plurality of 3L stator poles on which a three-phase winding is wound, and a plurality of rotor pole teeth at equal pitches on a circumference of a rotor arranged with a gap from the stator poles. When the 3L stator poles are provided with m stator pole teeth and the rotor pole tooth pitch is 2π in electrical angle, the stator pole tooth pitch is (2π ± α). When L is an integer of 2 or more and m is an odd number of 3 or more, α1 and α2 are obtained by the following equations (3) and (4), and α
A stepping motor characterized in that 2 ≦ α ≦ α1. Here, α, α1, and α2 are each an electrical angle.
【請求項5】 請求項3又は4に記載のステッピングモ
ータにおいて、 回転子は円筒状永久磁石より成り、回転子極歯数と同数
の極対数でN・S極に交互に磁化されていることを特徴
とするステッピングモータ。
5. The stepping motor according to claim 3, wherein the rotor is formed of a cylindrical permanent magnet and is alternately magnetized to N and S poles with the same number of pole pairs as the number of rotor pole teeth. A stepping motor.
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