JP3179694B2 - ステッピングモータ - Google Patents
ステッピングモータInfo
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- JP3179694B2 JP3179694B2 JP35234595A JP35234595A JP3179694B2 JP 3179694 B2 JP3179694 B2 JP 3179694B2 JP 35234595 A JP35234595 A JP 35234595A JP 35234595 A JP35234595 A JP 35234595A JP 3179694 B2 JP3179694 B2 JP 3179694B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- stepping motor
- yoke portion
- phase
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複写機のスキャナー
やファクシミリの紙送り等のＯＡ機器に使用されるステ
ッピングモータの改良に関する。
やファクシミリの紙送り等のＯＡ機器に使用されるステ
ッピングモータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複写機のスキャナーやファクシミ
リの紙送り等のＯＡ機器に使用されているステッピング
モータは、性能面での要求レベルとコスト面でのバラン
スから図１１に示すように形成した固定子Ｋと回転子Ｒ
とより成り、固定子Ｋの磁極数が６個で、夫々の先端に
極歯を形成した構成が一般的であった。
リの紙送り等のＯＡ機器に使用されているステッピング
モータは、性能面での要求レベルとコスト面でのバラン
スから図１１に示すように形成した固定子Ｋと回転子Ｒ
とより成り、固定子Ｋの磁極数が６個で、夫々の先端に
極歯を形成した構成が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のもの
では固定子と回転子間の空隙が均一でないと、不平衡電
磁力が大きく、また極歯の構成から固定子鉄心を回転し
て積層することができないため、磁性鋼板の磁気方向性
や厚みの偏差によって生じる磁気的・機械的な問題を有
するものであった。本発明は、上記従来のものの課題
（問題点）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。
では固定子と回転子間の空隙が均一でないと、不平衡電
磁力が大きく、また極歯の構成から固定子鉄心を回転し
て積層することができないため、磁性鋼板の磁気方向性
や厚みの偏差によって生じる磁気的・機械的な問題を有
するものであった。本発明は、上記従来のものの課題
（問題点）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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のステッピングモ
ータの内、先ず、請求項１に記載のインナロータ形３相
ＶＲ型ステッピングモータは、円環状ヨーク部と該円環
状ヨーク部内周面から中心に向かい、夫々の先端に複数
の固定子極歯が形成された１２個の固定子磁極とを有す
る磁性体より成り、円周方向に９０゜ずつ回転したとき
に対称性を有して積層可能な形状に形成した固定子鉄心
と、該固定子鉄心に３相構成で集中巻きされた固定子コ
イルとを備える固定子と、該固定子と空隙を介して回転
自在に支承され、その外周面に等ピッチでＮｒ個の回転
子極歯が形成された磁性体より成る回転子を備える３相
ＶＲ型ステッピングモータにおいて、Ｎｒ＝１２ｎ±４
（ｎは１以上の整数）となるように構成した。また、請
求項２に記載のアウタロータ形３相ＶＲ型ステッピング
モータは、円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部外周面か
ら放射状に設けられ、夫々の先端に複数の固定子極歯が
形成された１２個の固定子磁極とを有する磁性体より成
り、円周方向に９０゜ずつ回転したときに対称性を有し
て積層可能な形状に形成した固定子鉄心と、該固定子鉄
心に３相構成で集中巻きされた固定子コイルとを備える
固定子と、該固定子と空隙を介して回転自在に支承さ
れ、その内周面に等ピッチでＮｒ個の回転子極歯が形成
された磁性体より成る回転子を備える３相ＶＲ型ステッ
ピングモータにおいて、Ｎｒ＝１２ｎ±４（ｎは１以上
の整数）となるように構成した。また、請求項３に記載
のインナロータ形ハイブリット型ステッピングモータ
は、円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部内周面から中心
に向かい、夫々の先端に複数の固定子極歯が形成された
１２個の固定子磁極とを有する磁性体より成り、円周方
向に９０゜ずつ回転したときに対称性を有して積層可能
な形状に形成した固定子鉄心と、該固定子鉄心に巻装さ
れた固定子コイルとを備える固定子と、該固定子と空隙
を介して回転自在に支承され、その外周面に等ピッチで
Ｎｒ個の回転子極歯が形成された磁性体より成る回転子
鉄心２個を互いに回転子極歯ピッチが１／２ずれ、軸方
向に磁化された円板状永久磁石を挟持するようにした回
転子を備えるハイブリッド型ステッピングモータにおい
て、前記１２個の固定子磁極先端の複数の固定子極歯は
夫々の固定子磁極の同じ位置の固定子極歯同士のピッチ
角が、αをゼロより大きな偏角として、３０°、３０
°、（３０−α）°、３０°、３０°、（３０＋α）
°、３０°、３０°、（３０−α）°、３０°、３０
°、（３０＋α）°、若しくは３０°、３０°、３０
°、３０°、３０°、（３０−α）°、３０°、３０
°、３０°、３０°、３０°、（３０＋α）°となるよ
うに配置するように構成した。また、これに代え、請求
項４に記載のように、外周縁形状がほぼ正方形を成す環
状ヨーク部と該環状ヨーク部内周面から中心に向かい、
夫々の先端に複数の固定子極歯が形成された１２個の固
定子磁極とを有する磁性体より成り、円周方向に９０゜
ずつ回転したときに対称性を有して積層可能な形状に形
成した固定子鉄心と、前記固定子磁極に巻装された固定
子コイルとを備える固定子と、該固定子と空隙を介して
回転自在に支承された回転子と、前後カバーより成るス
テッピングモータにおいて、前記固定子鉄心は、その外
周縁正方形の各辺に垂直２等分線の線対称の位置に２個
の孔が形成され、９０°回転して積層可能な完全対称形
固定子を構成するようにしたインナロータ形ステッピン
グモータとしても良い。さらに、これらに代え、請求項
５に記載のように、外周縁形状がほぼ正方形を成す環状
ヨーク部と該環状ヨーク部内周面から中心に向かい、夫
々の先端に複数の固定子極歯が形成された１２個の固定
子磁極とを有する磁性体より成り、円周方向に９０゜ず
つ回転したときに対称性を有して積層可能な形状に形成
した固定子鉄心と、前記固定子磁極に巻装された固定子
コイルとを備える固定子と、該固定子と空隙を介して回
転自在に支承された回転子と、前後カバーより成るステ
ッピングモータにおいて、前記固定子鉄心は、その外周
縁正方形の各辺に垂直２等分線の線対称の位置に２個Ｕ
溝が形成され、９０°回転して積層可能な完全対称形固
定子を構成するようにしたインナロータ形ステッピング
モータとすることもできる。
ータの内、先ず、請求項１に記載のインナロータ形３相
ＶＲ型ステッピングモータは、円環状ヨーク部と該円環
状ヨーク部内周面から中心に向かい、夫々の先端に複数
の固定子極歯が形成された１２個の固定子磁極とを有す
る磁性体より成り、円周方向に９０゜ずつ回転したとき
に対称性を有して積層可能な形状に形成した固定子鉄心
と、該固定子鉄心に３相構成で集中巻きされた固定子コ
イルとを備える固定子と、該固定子と空隙を介して回転
自在に支承され、その外周面に等ピッチでＮｒ個の回転
子極歯が形成された磁性体より成る回転子を備える３相
ＶＲ型ステッピングモータにおいて、Ｎｒ＝１２ｎ±４
（ｎは１以上の整数）となるように構成した。また、請
求項２に記載のアウタロータ形３相ＶＲ型ステッピング
モータは、円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部外周面か
ら放射状に設けられ、夫々の先端に複数の固定子極歯が
形成された１２個の固定子磁極とを有する磁性体より成
り、円周方向に９０゜ずつ回転したときに対称性を有し
て積層可能な形状に形成した固定子鉄心と、該固定子鉄
心に３相構成で集中巻きされた固定子コイルとを備える
固定子と、該固定子と空隙を介して回転自在に支承さ
れ、その内周面に等ピッチでＮｒ個の回転子極歯が形成
された磁性体より成る回転子を備える３相ＶＲ型ステッ
ピングモータにおいて、Ｎｒ＝１２ｎ±４（ｎは１以上
の整数）となるように構成した。また、請求項３に記載
のインナロータ形ハイブリット型ステッピングモータ
は、円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部内周面から中心
に向かい、夫々の先端に複数の固定子極歯が形成された
１２個の固定子磁極とを有する磁性体より成り、円周方
向に９０゜ずつ回転したときに対称性を有して積層可能
な形状に形成した固定子鉄心と、該固定子鉄心に巻装さ
れた固定子コイルとを備える固定子と、該固定子と空隙
を介して回転自在に支承され、その外周面に等ピッチで
Ｎｒ個の回転子極歯が形成された磁性体より成る回転子
鉄心２個を互いに回転子極歯ピッチが１／２ずれ、軸方
向に磁化された円板状永久磁石を挟持するようにした回
転子を備えるハイブリッド型ステッピングモータにおい
て、前記１２個の固定子磁極先端の複数の固定子極歯は
夫々の固定子磁極の同じ位置の固定子極歯同士のピッチ
角が、αをゼロより大きな偏角として、３０°、３０
°、（３０−α）°、３０°、３０°、（３０＋α）
°、３０°、３０°、（３０−α）°、３０°、３０
°、（３０＋α）°、若しくは３０°、３０°、３０
°、３０°、３０°、（３０−α）°、３０°、３０
°、３０°、３０°、３０°、（３０＋α）°となるよ
うに配置するように構成した。また、これに代え、請求
項４に記載のように、外周縁形状がほぼ正方形を成す環
状ヨーク部と該環状ヨーク部内周面から中心に向かい、
夫々の先端に複数の固定子極歯が形成された１２個の固
定子磁極とを有する磁性体より成り、円周方向に９０゜
ずつ回転したときに対称性を有して積層可能な形状に形
成した固定子鉄心と、前記固定子磁極に巻装された固定
子コイルとを備える固定子と、該固定子と空隙を介して
回転自在に支承された回転子と、前後カバーより成るス
テッピングモータにおいて、前記固定子鉄心は、その外
周縁正方形の各辺に垂直２等分線の線対称の位置に２個
の孔が形成され、９０°回転して積層可能な完全対称形
固定子を構成するようにしたインナロータ形ステッピン
グモータとしても良い。さらに、これらに代え、請求項
５に記載のように、外周縁形状がほぼ正方形を成す環状
ヨーク部と該環状ヨーク部内周面から中心に向かい、夫
々の先端に複数の固定子極歯が形成された１２個の固定
子磁極とを有する磁性体より成り、円周方向に９０゜ず
つ回転したときに対称性を有して積層可能な形状に形成
した固定子鉄心と、前記固定子磁極に巻装された固定子
コイルとを備える固定子と、該固定子と空隙を介して回
転自在に支承された回転子と、前後カバーより成るステ
ッピングモータにおいて、前記固定子鉄心は、その外周
縁正方形の各辺に垂直２等分線の線対称の位置に２個Ｕ
溝が形成され、９０°回転して積層可能な完全対称形固
定子を構成するようにしたインナロータ形ステッピング
モータとすることもできる。
【０００５】上記のように構成すると、１２個の固定子
磁極が対称形状で９０°ピッチで回転して積層すること
がが可能となり、従来技術の構成の固定子磁極数６との
比較で、空隙の偏心による不平衡電磁力をほぼ３６％に
抑制することができ、回転時の振動・騒音を大幅に低減
できる。
磁極が対称形状で９０°ピッチで回転して積層すること
がが可能となり、従来技術の構成の固定子磁極数６との
比較で、空隙の偏心による不平衡電磁力をほぼ３６％に
抑制することができ、回転時の振動・騒音を大幅に低減
できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明を説明
する。 第１の実施の形態：図１は本発明の第１の実施の形態を
示すもので、図１は固定子磁極数が１２個の３相ＶＲ型
ステッピングモータの縦断正面図、図２は図１のＸ−
Ｘ′断面図である。各図において、１はハウジング、２
は固定子、４及び４′は夫々前カバー及び後カバーで、
夫々５、５′で示す軸受を保持している。６は回転子
軸、７は回転子、１０−１〜１０−１２は固定子鉄心の
円環状部分から中心に向かう１２個の固定子磁極、１１
−１〜１１−１２は前記固定子磁極に巻装された固定子
コイルで、これらの固定子コイル１１−１〜１１−１２
は、例えば１１−１、１１−４、１１−７、１１−１０
のように２個とびの４個で１相分を構成している。
する。 第１の実施の形態：図１は本発明の第１の実施の形態を
示すもので、図１は固定子磁極数が１２個の３相ＶＲ型
ステッピングモータの縦断正面図、図２は図１のＸ−
Ｘ′断面図である。各図において、１はハウジング、２
は固定子、４及び４′は夫々前カバー及び後カバーで、
夫々５、５′で示す軸受を保持している。６は回転子
軸、７は回転子、１０−１〜１０−１２は固定子鉄心の
円環状部分から中心に向かう１２個の固定子磁極、１１
−１〜１１−１２は前記固定子磁極に巻装された固定子
コイルで、これらの固定子コイル１１−１〜１１−１２
は、例えば１１−１、１１−４、１１−７、１１−１０
のように２個とびの４個で１相分を構成している。
【０００７】図２で、例えば固定子磁極１０−１の固定
子極歯と回転子極歯とが対向しているときは、固定子磁
極１０−２に最も接近している回転子極歯との成す角が
ステップ角となり
子極歯と回転子極歯とが対向しているときは、固定子磁
極１０−２に最も接近している回転子極歯との成す角が
ステップ角となり
【数１】 に示す式（１）の関係が成立する。式（１）の左辺は回
転子極歯数で示すステップ角、右辺は第１項が固定子磁
極１０−１とこれに隣接する固定子磁極１０−２との成
す角で、第２項が固定子磁極１０−１とこれに隣接する
固定子磁極１０−２に最も接近している回転子極歯との
成す角であり、これもステップ角を示している。式
（１）より Ｎｒ＝１２ｎ±４ が得られる。
転子極歯数で示すステップ角、右辺は第１項が固定子磁
極１０−１とこれに隣接する固定子磁極１０−２との成
す角で、第２項が固定子磁極１０−１とこれに隣接する
固定子磁極１０−２に最も接近している回転子極歯との
成す角であり、これもステップ角を示している。式
（１）より Ｎｒ＝１２ｎ±４ が得られる。
【０００８】不平衡電磁力Ｆ12は、例えば１相分のコイ
ル１１−１、１１−４、１１−７、１１−１０の４個が
直流励磁されたとき、平均空隙長ｇに対し、ｇ1だけ偏
心したと仮定して近似計算したものである。この関係を
ル１１−１、１１−４、１１−７、１１−１０の４個が
直流励磁されたとき、平均空隙長ｇに対し、ｇ1だけ偏
心したと仮定して近似計算したものである。この関係を
【数３】 の式（３）に示す。 同様に、図１１に示す従来技術の
例の固定子磁極数６の場合の不平衡電磁力Ｆ6は、１相
分が１８０°離れた２つの固定子磁極で形成されるの
で、ｇ1だけ偏心したと仮定したとき、Ｆ6は、その差と
して表わされ
例の固定子磁極数６の場合の不平衡電磁力Ｆ6は、１相
分が１８０°離れた２つの固定子磁極で形成されるの
で、ｇ1だけ偏心したと仮定したとき、Ｆ6は、その差と
して表わされ
【数２】 の式（２）に示されるから、式（２）、（３）の関係か
ら、Ｆ6とＦ12の関係は
ら、Ｆ6とＦ12の関係は
【数４】 の式（４） に示すように、Ｆ12はＦ6の約３６％とな
る。
る。
【０００９】図３は、図１及び図２の固定子極歯と回転
子極歯の動作を説明するための展開図で、１２個の固定
子磁極のうち６個（１８０°分）を示し、ＶＲ型の吸引
力により３ステップで回転子極歯ピッチ分動作し、従っ
て１ステップ角は電気角２π／３となる。図３におい
て、（１）は１１相で回転子が吸引され、引き続き
（２）、（３）、（４）と順次励磁相が変わって回転子
が吸引され、歩進してゆくことが示されている。なお、
（４）は（１）に戻ることを意味する図である。
子極歯の動作を説明するための展開図で、１２個の固定
子磁極のうち６個（１８０°分）を示し、ＶＲ型の吸引
力により３ステップで回転子極歯ピッチ分動作し、従っ
て１ステップ角は電気角２π／３となる。図３におい
て、（１）は１１相で回転子が吸引され、引き続き
（２）、（３）、（４）と順次励磁相が変わって回転子
が吸引され、歩進してゆくことが示されている。なお、
（４）は（１）に戻ることを意味する図である。
【００１０】図９は上述図３に対応する電圧シーケンス
を固定子磁極１２個の内の６個のみについて１相励磁で
示したものである。なお、図３では１相分の４個の固定
子磁極はＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓとなるように表示しているが、
２相励磁の場合は４個とも同極性、例えば第１相分はす
べてＮ、第２相分はすべて逆極性Ｓとしても良い。
を固定子磁極１２個の内の６個のみについて１相励磁で
示したものである。なお、図３では１相分の４個の固定
子磁極はＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓとなるように表示しているが、
２相励磁の場合は４個とも同極性、例えば第１相分はす
べてＮ、第２相分はすべて逆極性Ｓとしても良い。
【００１１】図４は本発明に成る回転子極歯数Ｎｒとス
テップ角θｓとを表記したものである。同表によれば、
例えばＮｒ＝１００でθｓ＝１．２°が得られる。
テップ角θｓとを表記したものである。同表によれば、
例えばＮｒ＝１００でθｓ＝１．２°が得られる。
【００１２】同じステップ角で動作させるとき、従来技
術の６個の固定子磁極数に対し、１２個の固定子磁極数
で構成することで低振動・低騒音を実現できる。
術の６個の固定子磁極数に対し、１２個の固定子磁極数
で構成することで低振動・低騒音を実現できる。
【００１３】第２の実施の形態：図５及び図６は本発明
の第２の実施の形態を示すもので、固定子２の磁極数が
１２のハイブリッド型（以下ＨＢ型と略す）ステッピン
グモータとして３相式にも６相式にもできるものであ
る。また、図７は、図６のものとは磁極ピッチが相違す
る別の構成を示す。これらの図５〜図７に示すものはＨ
Ｂ型ステッピングモータであるので、図１及び図２の第
１の実施の形態のものとは別の回転子磁極８Ａ、８Ｂと
永久磁石９とにより回転子Ｒが設けられ、２つの回転子
磁極８Ａ及び８Ｂは互いに回転子極歯ピッチが１／２ず
らして配置されている。
の第２の実施の形態を示すもので、固定子２の磁極数が
１２のハイブリッド型（以下ＨＢ型と略す）ステッピン
グモータとして３相式にも６相式にもできるものであ
る。また、図７は、図６のものとは磁極ピッチが相違す
る別の構成を示す。これらの図５〜図７に示すものはＨ
Ｂ型ステッピングモータであるので、図１及び図２の第
１の実施の形態のものとは別の回転子磁極８Ａ、８Ｂと
永久磁石９とにより回転子Ｒが設けられ、２つの回転子
磁極８Ａ及び８Ｂは互いに回転子極歯ピッチが１／２ず
らして配置されている。
【００１４】ステップ角は相数に逆比例するので、３相
に対し６相では、同じ回転子極歯数Ｎｒで、ステップ角
θｓを１／２とすることができる。例えばＮｒ＝１００
のとき、３相ＨＢ型ではθｓ＝０．６°、６相ＨＢ型で
はθｓ＝０．３°となり、分解能が２倍になる。
に対し６相では、同じ回転子極歯数Ｎｒで、ステップ角
θｓを１／２とすることができる。例えばＮｒ＝１００
のとき、３相ＨＢ型ではθｓ＝０．６°、６相ＨＢ型で
はθｓ＝０．３°となり、分解能が２倍になる。
【００１５】先ず、図６により本実施の形態の６相式ス
テッピングモータについて説明する。１相分のコイルは
同図に示すように、１８０°離れた２つの固定子磁極で
構成され、１相〜６相の各コイルは夫々（１１−１、１
１−７）、（１１−４、１１−１０）、（１１−２、１
１−８）、（１１−５、１１−１１）、（１１−３、１
１−９）、（１１−６、１１−１２）の組合せで構成
し、この順序で励磁することで動作するように、各固定
子磁極間ピッチを固定子磁極を磁極（１０−３、１０−
４）、磁極（１０−６、１０−７）、磁極（１０−９、
１０−１０）、磁極（１０−１２、１０−１）の各組合
せの磁極間の４箇所を夫々α°だけずらし、他の部分は
基準の３０°で配設するように構成する。この例では１
相分の固定子磁極、例えば磁極１０−１と磁極１０−７
は同極性に励磁され、次の相が前の相の極性と逆となる
ように通電するため、各相の巻き終わり端が短絡される
か、又は第１、第３、第５相同士、第２、第４、第６相
同士が短絡される。また、上記ずれ角αは（３０°／Ｎ
ｒ）か、その整数倍に選べば良いが、αが小さい程対称
型に近いので、コイル巻き等の作業性からはαは小さく
選ぶ方が良い。
テッピングモータについて説明する。１相分のコイルは
同図に示すように、１８０°離れた２つの固定子磁極で
構成され、１相〜６相の各コイルは夫々（１１−１、１
１−７）、（１１−４、１１−１０）、（１１−２、１
１−８）、（１１−５、１１−１１）、（１１−３、１
１−９）、（１１−６、１１−１２）の組合せで構成
し、この順序で励磁することで動作するように、各固定
子磁極間ピッチを固定子磁極を磁極（１０−３、１０−
４）、磁極（１０−６、１０−７）、磁極（１０−９、
１０−１０）、磁極（１０−１２、１０−１）の各組合
せの磁極間の４箇所を夫々α°だけずらし、他の部分は
基準の３０°で配設するように構成する。この例では１
相分の固定子磁極、例えば磁極１０−１と磁極１０−７
は同極性に励磁され、次の相が前の相の極性と逆となる
ように通電するため、各相の巻き終わり端が短絡される
か、又は第１、第３、第５相同士、第２、第４、第６相
同士が短絡される。また、上記ずれ角αは（３０°／Ｎ
ｒ）か、その整数倍に選べば良いが、αが小さい程対称
型に近いので、コイル巻き等の作業性からはαは小さく
選ぶ方が良い。
【００１６】回転子極歯数であるＮｒ＝１００の場合、
α＝０．３°となり、ステップ角であるθｓ＝０．３°
の６相ＨＢ型ステッピングモータとなる。
α＝０．３°となり、ステップ角であるθｓ＝０．３°
の６相ＨＢ型ステッピングモータとなる。
【００１７】上述のように、６相夫々のコイルの巻き終
わりを短絡しているので、スイッチング用トランジスタ
は１２個で済む。巻き終わりが短絡されていない場合に
は、２４個のトランジスタを必要とする。
わりを短絡しているので、スイッチング用トランジスタ
は１２個で済む。巻き終わりが短絡されていない場合に
は、２４個のトランジスタを必要とする。
【００１８】また、図６に示したものを３相で駆動する
手段には、次の２つがある。１つは上述６相式と同じコ
イルとしてαを同じ値に選定し、１相分のコイルをコイ
ル１１−１、１１−７、１１−４、１１−１０とし、２
相分のコイルをコイル１１−２、１１−８、１１−５、
１１−１１とし、３相分のコイルをコイル１１−３、１
１−９、１１−６、１１−１２として、図１０のように
電圧を３端子コイルに印加すれば良く、別の方法は、図
６において、１相分のコイルは上述第１の方法と同じ
で、その極性を、例えばコイル１１−１とコイル１１−
７に対し、コイル１１−４とコイル１１−１１が逆とな
るように巻くもので、他の相も同様に巻くものとする。
この場合、αはＮｒ＝１００で１．８°となり、第１の
方法より大きくなるが、１相分の内に２つの極性が存在
するので、１相内で磁気回路が独立する。一方、前記第
１の方法は１相内の４個の固定子磁極、例えば磁極１０
−１、１０−４、１０−７、１０−１０が夫々同じ極性
となるため、磁気回路は他の相にまたがることになり、
他相のスイッチングのときの影響を受け易くなるという
問題がある。図１０は２相励磁した場合の３相ＨＢ型ス
テッピングモ−タの駆動電圧シーケンスを示すものであ
る。
手段には、次の２つがある。１つは上述６相式と同じコ
イルとしてαを同じ値に選定し、１相分のコイルをコイ
ル１１−１、１１−７、１１−４、１１−１０とし、２
相分のコイルをコイル１１−２、１１−８、１１−５、
１１−１１とし、３相分のコイルをコイル１１−３、１
１−９、１１−６、１１−１２として、図１０のように
電圧を３端子コイルに印加すれば良く、別の方法は、図
６において、１相分のコイルは上述第１の方法と同じ
で、その極性を、例えばコイル１１−１とコイル１１−
７に対し、コイル１１−４とコイル１１−１１が逆とな
るように巻くもので、他の相も同様に巻くものとする。
この場合、αはＮｒ＝１００で１．８°となり、第１の
方法より大きくなるが、１相分の内に２つの極性が存在
するので、１相内で磁気回路が独立する。一方、前記第
１の方法は１相内の４個の固定子磁極、例えば磁極１０
−１、１０−４、１０−７、１０−１０が夫々同じ極性
となるため、磁気回路は他の相にまたがることになり、
他相のスイッチングのときの影響を受け易くなるという
問題がある。図１０は２相励磁した場合の３相ＨＢ型ス
テッピングモ−タの駆動電圧シーケンスを示すものであ
る。
【００１９】図７に示すものは、図６の例と同様に３
相、６相が可能なものである。１２個の固定子磁極の固
定子極歯ピッチの内、１箇所を３０−α、その対角部を
３０＋αとしてその他をすべて３０°とするもので、原
理は上述図６の例と同一であるから説明は省略する。
相、６相が可能なものである。１２個の固定子磁極の固
定子極歯ピッチの内、１箇所を３０−α、その対角部を
３０＋αとしてその他をすべて３０°とするもので、原
理は上述図６の例と同一であるから説明は省略する。
【００２０】第３の実施の形態： 図８は例えば図１及び図２に示す３相ＶＲ型ステッピン
グモータを完全対称型とするための固定子鉄心を示す。
図１において、前後カバー４、４′は固定子２を挟持す
るようにして外被筺体を構成し、図示はしていないが通
常４個のボルトで固定される。４個のボルトは固定子鉄
心を貫通するが、この４個の貫通孔は、図８のような角
形の場合は同図に示すように四隅のヨーク部の幅の広い
部分に設ける方が磁気抵抗の増加を抑制できるので好ま
しい。図１の場合は４個のボルトを使用するのに対し、
図８の構成では同図に示すように８個の孔２０〜２７を
設けるのは、前述の通り四隅に設けた孔が固定子鉄心を
回転して積層した時にも貫通するようにするためで、角
形固定子鉄心では四隅の磁気抵抗の増加が固定し磁極全
体での磁気抵抗の均等化の効果ももたらす。上述図８に
示すボルト貫通孔は、孔に限定されること無く、例えば
Ｕ溝であっても良い。
グモータを完全対称型とするための固定子鉄心を示す。
図１において、前後カバー４、４′は固定子２を挟持す
るようにして外被筺体を構成し、図示はしていないが通
常４個のボルトで固定される。４個のボルトは固定子鉄
心を貫通するが、この４個の貫通孔は、図８のような角
形の場合は同図に示すように四隅のヨーク部の幅の広い
部分に設ける方が磁気抵抗の増加を抑制できるので好ま
しい。図１の場合は４個のボルトを使用するのに対し、
図８の構成では同図に示すように８個の孔２０〜２７を
設けるのは、前述の通り四隅に設けた孔が固定子鉄心を
回転して積層した時にも貫通するようにするためで、角
形固定子鉄心では四隅の磁気抵抗の増加が固定し磁極全
体での磁気抵抗の均等化の効果ももたらす。上述図８に
示すボルト貫通孔は、孔に限定されること無く、例えば
Ｕ溝であっても良い。
【００２１】
【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。
請求項１及び２に記載のように構成した３相ＶＲ型ス
テッピングモータにおいて、固定子磁極を１２極とし、
Ｎｒを各請求項に記載のように特定のものとすること
で、微小角、低振動の３相ＶＲ型ステッピングモータを
製作できる。請求項４又は５に記載のように、外形に
角形鉄心を用い、固定子磁極を１２極とした場合、８個
の穴又はＵ溝を外周縁正方形の各辺に垂直２等分線の線
対称の位置に各２個設けることにより、磁気抵抗のバラ
ンスを図ると共に、９０°回転積みを的確に行うことを
可能とし、必要に応じて８個のボルト締めでの固定をも
可能にして低振動化に有利な構成とできる。さらに、四
隅の磁気抵抗を調整し、磁極全体での磁気抵抗の均等化
の効果ももたらす。請求項３に記載のように、１２個
のアームの歯ピッチを３０°均等からα°ずらしたもの
を設けることで、３相式、６相式のＨＢ型ステッピング
モータとすることができ、高分解能で選択の自由度が増
大し、適用用途を拡大できる。さらに、請求項１乃至
５に記載のように、固定子磁極を１２極とした場合は、
従来の６極のものに比べ、コイルエンドを小さくでき、
薄型のステッピングモータを構成できる。
うに構成されるから、次のような優れた効果を有する。
請求項１及び２に記載のように構成した３相ＶＲ型ス
テッピングモータにおいて、固定子磁極を１２極とし、
Ｎｒを各請求項に記載のように特定のものとすること
で、微小角、低振動の３相ＶＲ型ステッピングモータを
製作できる。請求項４又は５に記載のように、外形に
角形鉄心を用い、固定子磁極を１２極とした場合、８個
の穴又はＵ溝を外周縁正方形の各辺に垂直２等分線の線
対称の位置に各２個設けることにより、磁気抵抗のバラ
ンスを図ると共に、９０°回転積みを的確に行うことを
可能とし、必要に応じて８個のボルト締めでの固定をも
可能にして低振動化に有利な構成とできる。さらに、四
隅の磁気抵抗を調整し、磁極全体での磁気抵抗の均等化
の効果ももたらす。請求項３に記載のように、１２個
のアームの歯ピッチを３０°均等からα°ずらしたもの
を設けることで、３相式、６相式のＨＢ型ステッピング
モータとすることができ、高分解能で選択の自由度が増
大し、適用用途を拡大できる。さらに、請求項１乃至
５に記載のように、固定子磁極を１２極とした場合は、
従来の６極のものに比べ、コイルエンドを小さくでき、
薄型のステッピングモータを構成できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態であるＶＲ型ステッ
ピングモータの縦断正面図である。
ピングモータの縦断正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ′断面図である。
【図３】第１の実施の形態のステッピングモータの固定
子極歯と回転子極歯の動作を説明するための展開図であ
る。
子極歯と回転子極歯の動作を説明するための展開図であ
る。
【図４】第１の実施の形態のステッピングモータの回転
子極歯とステップ角の関係を示す図表である。
子極歯とステップ角の関係を示す図表である。
【図５】本発明の第２の実施の形態であるＨＢ型ステッ
ピングモータの縦断正面図である。
ピングモータの縦断正面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ′断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態であるＨＢ型ステッ
ピングモータで、図６に示したものとは別の構成例であ
り、図５のＸ−Ｘ′相当部分の断面図である。
ピングモータで、図６に示したものとは別の構成例であ
り、図５のＸ−Ｘ′相当部分の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態である１２極角形鉄
心より成る固定子鉄心を示す平面図である。
心より成る固定子鉄心を示す平面図である。
【図９】第１の実施の形態であるＶＲ型ステッピングモ
ータの指令パルスと駆動電圧の波形図を示す。
ータの指令パルスと駆動電圧の波形図を示す。
【図１０】第２の実施の形態である３相ＨＢ型ステッピ
ングモータの指令パルスと駆動電圧の波形図を示す。
ングモータの指令パルスと駆動電圧の波形図を示す。
【図１１】従来例の６極３相ステッピングモータの固定
子と回転子の各鉄心を示す平面図である。
子と回転子の各鉄心を示す平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−244759（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−207724（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−200260（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−103456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−180365（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−186160（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−128078（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 37/04
Claims (5)
- 【請求項１】 円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部内周
面から中心に向かい、夫々の先端に複数の固定子極歯が
形成された１２個の固定子磁極とを有する磁性体より成
り、円周方向に９０゜ずつ回転したときに対称性を有し
て積層可能な形状に形成した固定子鉄心と、 該固定子鉄心に３相構成で集中巻きされた固定子コイル
とを備える固定子と、 該固定子と空隙を介して回転自在に支承され、その外周
面に等ピッチでＮｒ個の回転子極歯が形成された磁性体
より成る回転子を備える３相ＶＲ型ステッピングモータ
において、 Ｎｒ＝１２ｎ±４（ｎは１以上の整数）としたことを特
徴とするインナロータ形３相バリアブル・レラクタンス
型（以下ＶＲ型という）ステッピングモータ。 - 【請求項２】 円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部外周
面から放射状に設けられ、夫々の先端に複数の固定子極
歯が形成された１２個の固定子磁極とを有する磁性体よ
り成り、円周方向に９０゜ずつ回転したときに対称性を
有して積層可能な形状に形成した固定子鉄心と、 該固定子鉄心に３相構成で集中巻きされた固定子コイル
とを備える固定子と、 該固定子と空隙を介して回転自在に支承され、その内周
面に等ピッチでＮｒ個の回転子極歯が形成された磁性体
より成る回転子を備える３相ＶＲ型ステッピングモータ
において、 Ｎｒ＝１２ｎ±４（ｎは１以上の整数）としたことを特
徴とするアウタロータ形３相ＶＲ型ステッピングモー
タ。 - 【請求項３】 円環状ヨーク部と該円環状ヨーク部内周
面から中心に向かい、夫々の先端に複数の固定子極歯が
形成された１２個の固定子磁極とを有する磁性体より成
り、円周方向に９０゜ずつ回転したときに対称性を有し
て積層可能な形状に形成した固定子鉄心と、 該固定子鉄心に巻装された固定子コイルとを備える固定
子と、該固定子と空隙を介して回転自在に支承され、そ
の外周面に等ピッチでＮｒ個の回転子極歯が形成され磁
性体より成る回転子鉄心２個を互いに回転子極歯ピッチ
が１／２ずれ、軸方向に磁化された円板状永久磁石を挟
持するようにした回転子を備えるハイブリッド型ステッ
ピングモータにおいて、 前記１２個の固定子磁極先端の複数の固定子極歯は夫々
の固定子磁極の同じ位置の固定子極歯同士のピッチ角
が、αをゼロより大きな偏角として、３０°、３０°、
（３０−α）°、３０°、３０°、（３０＋α）°、３
０°、３０°、（３０−α）°、３０°、３０°、（３
０＋α）°、若しくは３０°、３０°、３０°、３０
°、３０°、（３０−α）°、３０°、３０°、３０
°、３０°、３０°、（３０＋α）°となるように配置
したことを特徴とするインナロータ形ハイブリッド型ス
テッピングモータ。 - 【請求項４】 外周縁形状がほぼ正方形を成す環状ヨー
ク部と該環状ヨーク部内周面から中心に向かい、夫々の
先端に複数の固定子極歯が形成された１２個の固定子磁
極とを有する磁性体より成り、円周方向に９０゜ずつ回
転したときに対称性を有して積層可能な形状に形成した
固定子鉄心と、 前記固定子磁極に巻装された固定子コイルとを備える固
定子と、該固定子と空隙を介して回転自在に支承された
回転子と、前後カバーより成るステッピングモータにお
いて、前記固定子鉄心は、その外周縁正方形の各辺に垂
直２等分線の線対称の位置に２個の孔が形成され、９０
°回転して積層可能な完全対称形固定子を構成するよう
にしたことを特徴とするインナロータ形ステッピングモ
ータ。 - 【請求項５】 外周縁形状がほぼ正方形を成す環状ヨー
ク部と該環状ヨーク部内周面から中心に向かい、夫々の
先端に複数の固定子極歯が形成された１２個の固定子磁
極とを有する磁性体より成り、円周方向に９０゜ずつ回
転したときに対称性を有して積層可能な形状に形成した
固定子鉄心と、 前記固定子磁極に巻装された固定子コイルとを備える固
定子と、該固定子と空隙を介して回転自在に支承された
回転子と、 前後カバーより成るステッピングモータにおいて、 前記固定子鉄心は、その外周縁正方形の各辺に垂直２等
分線の線対称の位置に２個のＵ溝が形成され、９０°回
転して積層可能な完全対称形固定子を構成するようにし
たことを特徴とするインナロータ形ステッピングモー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35234595A JP3179694B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35234595A JP3179694B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191627A JPH09191627A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3179694B2 true JP3179694B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=18423429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35234595A Expired - Lifetime JP3179694B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3179694B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5487020B2 (ja) * | 2010-06-21 | 2014-05-07 | 日本電産サーボ株式会社 | 回転電機 |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP35234595A patent/JP3179694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09191627A (ja) | 1997-07-22 |
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