JP3012711B2

JP3012711B2 - ステッピングモータの巻線構造

Info

Publication number: JP3012711B2
Application number: JP3206395A
Authority: JP
Inventors: 克己折戸
Original assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH0530724A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータの
改良に係り、特にロータの軸方向に上下２個配設された
ステータの巻線を、それぞれ同方向のバイファイラ巻き
にすると共にバイポーラ駆動方式によって励磁させるこ
とによりロータを回転させるようにしたステッピングモ
ータの巻線構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、低い駆動周波数において出力ト
ルクを高くできるようにした、ユニファイラ巻線による
バイポーラ駆動方式の一般的なＰＭ型ステッピングモー
タの分解斜視図であり、図６は、同モータの回路図であ
る。この形式のＰＭ型ステッピングモータは、巻線２９
Ａ（図６参照）と端子３４・３５および巻線２９Ｂ（図
６参照）と端子３６・３７とをそれぞれモールド成型し
たステータコイル４７・４８と、多数のクローポール３
８Ａ・３９Ａを備えた磁極板３８・３９と、ステータカ
バー４０・４１とからなる２個のステータ３２・３３、
及び多極着磁されたロータ３０とで構成され、前記ステ
ータ３２・３３はロータ３０の軸方向に設置されてい
る。また、図示しないが、前述のユニファイラ巻線・バ
イポーラ駆動方式のものに比べ、高い駆動周波数まで出
力トルクが得られるようにしたバイファイラ巻線・ユニ
ポーラ駆動方式のものもあった。

【０００３】次に、従来のユニファイラ巻線・バイポー
ラ駆動のステッピングモータの作動について説明する。
ステッピングモータを駆動する場合、まず電源とスイッ
チング回路とを備えたステッピングモータ駆動装置３１
の各端子を、複数の接続線（ワイヤーハーネス）４３・
４４および４５・４６に接続する。そして、該ステッピ
ングモータ駆動装置３１により前記の巻線２９Ａ・２９
Ｂに、定められた方向（例えば、最初に励磁コイル１０
Ａ・１０ＢにはＸ方向、次に１０ＡがそのままＸ方向
で、１０ＢがＹ方向というように順次４通りに切り替わ
る。）で順番に電流を流す。巻線２９Ａ・２９Ｂは、交
互に電流方向がＸ・Ｙと反転・励磁され、ロータ３０は
一定角度ずつステップ回転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ユニファイラ巻線・バイポーラ駆動タイプのステッピン
グモータにおいては、曲げや引っ張り力等の外力によっ
て巻線２９Ａおよび２９Ｂに接続される端子３４・３５
・３６・３７ならびに、接続線４３・４４・４５・４６
のうち、１箇所でもはずれたり断線したような場合は、
全くステッピングモータとしての機能を果たすことがで
きなかった。すなわち、従来のユニファイラ巻線型で
は、端子や接続線に１箇所でも導通不良を起こした場合
には、励磁コイルが励磁されなくなるためステッピング
モータに動作異常が発生し、ロータ３０のステップ量が
定まらず、ステッピングモータの制御が困難になるとい
う問題点があった。また、従来のバイファイラ巻線・ユ
ニポーラ駆動のステッピングモータにおいては、２本の
巻線を反対方向に巻くことにより磁界を反転させるもの
であるから、前述のユニファイラ巻線型と同様に、端子
や接続線に１箇所でも導通不良を起こすと、ステッピン
グモータの制御が困難になるという問題点があった。本
発明は、上記のような問題点を解消するためになされた
もので、ステッピングモータと駆動回路との接続線の一
部に断線等が生じても、動作異常を防止することができ
るステッピングモータを得ることを目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のステッピングモ
ータの巻線構造は、多極着磁されたロータ（７）に対向
して配置されたステータコイル１（１）を備えた第１ス
テータ（３）及びステータコイル２（２）を備えた第２
ステータ（４）とを有し、前記ステータコイル１、２の
巻線端部をステッピングモータ駆動装置の各端子に接続
してなるＰＭ型ステッピングモータにおいて、前記ステ
ータコイル１の２本の巻線（１１）・（１２）をそれぞ
れ同方向のバイファイラ巻きとすると共に、同様にステ
ータコイル２（２）の２本の巻線（１３）・（１４）を
それぞれ同方向のバイファイラ巻きとし、前記ステータ
コイル１側の２本の巻線（１１）・（１２）の始端ある
いは終端のどちらかを各々独立した端子（１６）・（１
７）に接続させると共に残りの始端あるいは終端のどち
らかを共通した端子（１５）に接続させ、同様にステー
タコイル２側の２本の巻線（１３）・（１４）の始端あ
るいは終端のどちらかを各々独立した端子（１９）・
（２０）に接続させると共に残りの始端あるいは終端の
どちらかを共通した端子（１８）に接続させ、前記ステ
ータコイル１側の巻線の端子（１５）・（１６）・（１
７）及びステータコイル２側の巻線の端子（１８）・
（１９）・（２０）をステッピングモータ駆動装置（２
７）のそれぞれ独立の端子に接続し、前記ステータコイ
ル１及び２の独立した端子に接続した２本の巻線に対応
する前記ステッピングモータ駆動装置（２７）の端子を
それぞれ接続して、バイポーラ駆動方式によって励磁さ
せるようにしたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明は、各ステータコイル１・２の２本の巻
線を同一方向のバイファイラ巻としている。従って、正
常時はステータコイル１の１・２相の巻線１１・１２、
およびステータコイル２の３・４相の巻線１３・１４
に、予め決められたパターン（例えば、最初に励磁コイ
ル１０Ａ・１０ＢにはＸ方向、次に１０ＡがそのままＸ
方向で、１０ＢがＹ方向というように順次４通りに切り
替わる。）に電流が流れているが、例えばステータコイ
ル１の片側の１相、或はステータコイル２の片側の３相
が接続線等で断線を起こしても、もう一方の２相あるい
は４相は磁気回路的には励磁パルスに従って励磁され、
クローポールは磁化されるため、ステッピングモータは
動作異常を起こすことなく制御を行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本実施例に係るバイポーラ駆動による
ステッピングモータの縦断側面図である。ステッピング
モータは、合成樹脂製のハウジング５と、予め合成樹脂
等でモールドされたステータコイル１・２を備えたステ
ータ３・４と、ロータ７と、ベース８とによって構成さ
れており、前記ステータ３・４は、ハウジング５内に一
体的に固定されている。前記ロータ７は、その軸心にロ
ータシャフト７Ａを備えると共に、外周部には円筒状の
ロータマグネット７Ｂが取り付けられており、該ロータ
７の軸方向両端部は、ハウジング５の内部に固定された
２つのベアリング６Ａ・６Ｂによって回転可能に軸支さ
れている。なお、８Ａはベース８の中心に設けられたロ
ータシャフト７Ａ挿通用の円孔である。また、図２は、
ステータコイル１および２の斜視図を示し、図中１５
は、巻線１１・１２の始端の共通の端子であり、１６・
１７は終端の端子である。また、１８は、巻線１３・１
４の始端の共通の端子であり、１９・２０は終端の端子
である。

【０００８】次に、ステータ３・４の構造について詳細
に説明するが、両者は同一の構造をしているため一方の
ステータの説明は省略する。ステータ３は、図１に示す
ように、コの字型の断面を持つ環状のボビン９を内部に
有しており、該ボビン９には、図３に示すように、ステ
ータコイル１の２相（１・２相）の巻線１１・１２が同
一方向のバイファイラ巻きに巻かれており、１・２相の
巻線１１・１２の一方の端末には、共通の端子１５が接
続され、他方の端末には、それぞれ端子１６・１７が接
続され、バイポーラ駆動方式によって励磁させるように
なっている。なお、前記の各端子１５・１６・１７は、
ステッピングモータ駆動装置２７へ接続線２１・２２・
２３を介して接続されている。

【０００９】

【実施例の作用】ステッピングモータ駆動装置２７で
は、スイッチングトランジスタ（符号なし）をオン・オ
フすることにより、１・２相の巻線１１・１２および３
・４相の巻線１３・１４に、前述したような予め決めら
れたパターンに従って電流方向が反転して電流が流れ、
ロータ７はステップ回転する。この場合、１・２の相巻
線１１・１２および３・４の巻線の１３・１４は同じ抵
抗値Ｒであり、又、巻線１１・１２および１３・１４は
それぞれ同方向に電流が流されるため、図３に示した巻
線１１・１２と巻線１３・１４は、図４に示す巻線２８
Ａと２８Ｂのような磁気回路に置き換えた場合と同じ状
態になる。従って、電流値Ｉ（Ａ）、電圧Ｅ（Ｖ）、抵
抗値Ｒ（Ω）とすると、励磁コイル１０Ａ・１０Ｂに流
れる電流値Ｉは、Ｉ＝Ｅ／（Ｒ2 ／２Ｒ）＝（Ｅ／Ｒ）×２となる。ここで例えば、端子１６・１７・１９・２０お
よび、これに接続される接続線のいずれかが電気的に断
たれた場合、一方のステータコイル１またはステータコ
イル２は、巻線が並列に接続されているため、正常時の
半分の電流しか流れない。しかし、この場合でも巻線を
同一方向のバイファイラ巻きとしているから、コイル磁
界の反転が行え、ロータ７の回転制御ができると共に、
モータ出力の低下する分を２５％に抑えることができ
る。なお、図示しないがステッピングモータ駆動装置２
７に、断線による巻線電流の低下を検出する検流回路を
設けると共に、この信号を受けた時には、駆動周波数を
低く設定したコンピュータ（図示せず。）のプログラム
を使用することにより断線前とほぼ同様にステッピング
モータの制御を行うことができた。即ち、本発明のステ
ッピングモータは、ステータコイル１または２に、それ
ぞれ２本づつ巻かれた巻線のうち、１本の巻線が断線し
ても作動できるようになっている。また、上記の実施例
においては、巻線の巻き始めを共通端子接続させたが、
それぞれ独立した端子として駆動回路に接続（図示せ
ず。）することもできる。

【００１０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るバイファイ
ラ巻線・バイポーラ駆動方式のステッピングモータは、
各ステータコイルの２本の巻線をそれぞれ同方向のバイ
ファイラ巻きとし、各ステータコイル側の２本の巻線の
始端あるいは終端のどちらかを各々独立した端子に接続
させると共に残りの始端あるいは終端のどちらかを共通
した端子に接続させ、各ステータコイル側の巻線の端子
をステッピングモータ駆動装置のそれぞれ独立の端子に
接続し、各ステータコイルの独立した端子に接続した２
本の巻線に対応するステッピングモータ駆動装置の端子
をそれぞれ接続したので、巻線の一部の回路に断線が生
じた場合でも、モータ出力は若干低下するがステッピン
グモータの制御を行うことができ、特に信頼性が要求さ
れる自動車の制御装置用モータとして最適なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステッピングモータの縦断側面図。

【図２】本発明のステータコイルの斜視図。

【図３】本発明に係るステッピングモータと、その駆
動装置との接続状態を示す回路図。

【図４】図３の等価コイルを示す簡略図。

【図５】従来のステッピングモータの分解斜視図。

【図６】従来のステッピングモータと、その駆動装置
との接続状態を示す回路図。

【符号の説明】１ステータコイル１。２ステータコイル２。
３第１ステータ。４第２ステータ。５ハウジング。
７ロータ。８ベース。９ボビン。
１１巻線。１２巻線。１３巻線。
１４巻線。１５端子。１６端子。
１７端子。１８端子。１９端子。
２０端子。２１接続線。２２接続線。
２３接続線。２４接続線。２５接続線。
２６接続線。２７ステッピングモータ駆動装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多極着磁されたロータ（７）に対向して
配置されたステータコイル１（１）を備えた第１ステー
タ（３）及びステータコイル２（２）を備えた第２ステ
ータ（４）とを有し、前記ステータコイル１、２の巻線
端部をステッピングモータ駆動装置の各端子に接続して
なるＰＭ型ステッピングモータにおいて、前記ステータ
コイル１の２本の巻線（１１）・（１２）をそれぞれ同
方向のバイファイラ巻きとすると共に、同様にステータ
コイル２（２）の２本の巻線（１３）・（１４）をそれ
ぞれ同方向のバイファイラ巻きとし、前記ステータコイ
ル１側の２本の巻線（１１）・（１２）の始端あるいは
終端のどちらかを各々独立した端子（１６）・（１７）
に接続させると共に残りの始端あるいは終端のどちらか
を共通した端子（１５）に接続させ、同様にステータコ
イル２側の２本の巻線（１３）・（１４）の始端あるい
は終端のどちらかを各々独立した端子（１９）・（２
０）に接続させると共に残りの始端あるいは終端のどち
らかを共通した端子（１８）に接続させ、前記ステータ
コイル１側の巻線の端子（１５）・（１６）・（１７）
及びステータコイル２側の巻線の端子（１８）・（１
９）・（２０）をステッピングモータ駆動装置（２７）
のそれぞれ独立の端子に接続し、前記ステータコイル１
及び２の独立した端子に接続した２本の巻線に対応する
前記ステッピングモータ駆動装置（２７）の端子をそれ
ぞれ接続して、バイポーラ駆動方式によって励磁させる
ようにしたことを特徴とするステッピングモータの巻線
構造。