JP3392737B2 - ３相ステッピングモータとその駆動方法 - Google Patents
３相ステッピングモータとその駆動方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/18—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/32—Reducing overshoot or oscillation, e.g. damping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンターや複写
機等のＯＡ機器に使用される３相ステッピングモータと
その駆動方法に係り、特に、低振動が得られる３相ステ
ッピングモータと、この３相ステッピングモータの安価
な手段で低振動が得られる実用的な駆動方法に関する。
機等のＯＡ機器に使用される３相ステッピングモータと
その駆動方法に係り、特に、低振動が得られる３相ステ
ッピングモータと、この３相ステッピングモータの安価
な手段で低振動が得られる実用的な駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリンター、高速ファックス、Ｐ
ＰＣ用複写機等事務用機械の回転部の駆動には回転子に
永久磁石を使用したステッピングモータが高い効率性か
ら使用されている例が多く、中程度の精度を必要とする
用途には２相機を中心に、高精度の用途や低振動、低騒
音が要求される用途にはコストパフォーマンスに優れた
３相ステッピングモータが使用される。回転ムラが少な
く、位置決め精度が必要なレーザープリンタやファクシ
ミリ等の事務用機械のためのステッピングモータとして
は、円筒状に多数の磁石を形成させた円筒状永久磁石型
回転子か多数の極歯を形成した２枚の磁性体板の間に永
久磁石を挟持したハイブリッド型回転子と、この回転子
表面に対向させて極歯を形成した固定子を備えた３相機
が、高分解能で高トルクが得られるために多く採用され
ている。
ＰＣ用複写機等事務用機械の回転部の駆動には回転子に
永久磁石を使用したステッピングモータが高い効率性か
ら使用されている例が多く、中程度の精度を必要とする
用途には２相機を中心に、高精度の用途や低振動、低騒
音が要求される用途にはコストパフォーマンスに優れた
３相ステッピングモータが使用される。回転ムラが少な
く、位置決め精度が必要なレーザープリンタやファクシ
ミリ等の事務用機械のためのステッピングモータとして
は、円筒状に多数の磁石を形成させた円筒状永久磁石型
回転子か多数の極歯を形成した２枚の磁性体板の間に永
久磁石を挟持したハイブリッド型回転子と、この回転子
表面に対向させて極歯を形成した固定子を備えた３相機
が、高分解能で高トルクが得られるために多く採用され
ている。
【０００３】３相ステッピングモータを駆動する一般的
な２相−３相励磁は概念的に記した図３２、図３３に示
すように実行される。図３２は２相励磁の場合を、また
図３３は３相励磁の場合を示している。図３２、図３３
において、３回路の直列接続されるトランジスタ等のス
イッチング機能素子Ｔ11とＴ12、Ｔ21とＴ22、Ｔ31とＴ
32が夫々並列に直流電源Ｅ間に接続され、各接続点がモ
ータの、相互にスター接続される第１相の主極に巻装し
たコイルI、第２相の主極に巻装したコイルII、第３相
の主極に巻装したコイルIIIに接続される３端子に接続
している。
な２相−３相励磁は概念的に記した図３２、図３３に示
すように実行される。図３２は２相励磁の場合を、また
図３３は３相励磁の場合を示している。図３２、図３３
において、３回路の直列接続されるトランジスタ等のス
イッチング機能素子Ｔ11とＴ12、Ｔ21とＴ22、Ｔ31とＴ
32が夫々並列に直流電源Ｅ間に接続され、各接続点がモ
ータの、相互にスター接続される第１相の主極に巻装し
たコイルI、第２相の主極に巻装したコイルII、第３相
の主極に巻装したコイルIIIに接続される３端子に接続
している。
【０００４】図３２の回路において、２相励磁を行い、
スイッチング機能素子Ｔ11とＴ32がオンすると、同図中
に矢印で記すように電流が流れ、第１相の主極３１ａは
Ｓ極に、第３相の主極３１ｃはＮ極に励磁される。従っ
て、回転子３２のＮ極は第１の主極３１ａに形成された
Ｓ極に、回転子３２のＳ極は第３相の主極３１ｃに形成
されたＮ極に吸引されて、同図に示すような位置にな
る。図３３の回路において、３相励磁を行い、スイッチ
ング機能素子Ｔ11、Ｔ22、Ｔ32がオンすると、同図中に
矢印で記すように電流が流れ、第１相の主極３１ａと第
２相の主極３１ｂとはＳ極に、第３相の主極３１ｃはＮ
極に励磁される。従って、回転子３２のＮ極は第１相の
主極３１ａと第２相の主極３１ｂに形成されたＳ極に、
回転子３２のＳ極は第３相の主極３１ｃに形成されたＮ
極に吸引されて、同図に示すような位置になる。上記に
準じて、順次、６個のスイッチング機能素子をオンする
ことによって、図３２及び図３３に記した状態が回転し
て回転子３２は時計方向に回転する。同図から理解され
るように、２相励磁時と３相励磁時で電源から供給され
る電流値は異なる。
スイッチング機能素子Ｔ11とＴ32がオンすると、同図中
に矢印で記すように電流が流れ、第１相の主極３１ａは
Ｓ極に、第３相の主極３１ｃはＮ極に励磁される。従っ
て、回転子３２のＮ極は第１の主極３１ａに形成された
Ｓ極に、回転子３２のＳ極は第３相の主極３１ｃに形成
されたＮ極に吸引されて、同図に示すような位置にな
る。図３３の回路において、３相励磁を行い、スイッチ
ング機能素子Ｔ11、Ｔ22、Ｔ32がオンすると、同図中に
矢印で記すように電流が流れ、第１相の主極３１ａと第
２相の主極３１ｂとはＳ極に、第３相の主極３１ｃはＮ
極に励磁される。従って、回転子３２のＮ極は第１相の
主極３１ａと第２相の主極３１ｂに形成されたＳ極に、
回転子３２のＳ極は第３相の主極３１ｃに形成されたＮ
極に吸引されて、同図に示すような位置になる。上記に
準じて、順次、６個のスイッチング機能素子をオンする
ことによって、図３２及び図３３に記した状態が回転し
て回転子３２は時計方向に回転する。同図から理解され
るように、２相励磁時と３相励磁時で電源から供給され
る電流値は異なる。
【０００５】上記の励磁によって発生するトルクの状態
を図３４にベクトル図で示す。同図において、τ1は夫
々１個のコイルのみに電流を流した場合に、そのコイル
を巻装した主極に発生するトルクを示し、τ2-1、
τ2-3、τ2-5は、夫々図３２に記した２相励磁におい
て、各スイッチング機能素子を順次オンすることによっ
て、各主極に発生するトルクのベクトル和を示す。ま
た、τ3-2、τ3-4は、夫々図３３に記した３相励磁にお
いて、各スイッチング機能素子を順次オンすることによ
って、各主極に発生するトルクのベクトル和を記したも
のである。従って、図３４から明らかなように、 τ2＝√３τ1 τ3＝２τ1 となる。即ち、２相励磁時と３相励磁時で電源回路から
みた負荷回路が異なるので、電源から流入される電流値
は異なり３相励磁時には２相励磁時の３／２倍になる。
また、ステッピングモータを高速駆動させる場合には、
定電圧駆動よりも定電流駆動が勝るために、実用的には
定電流駆動が広く使用されている。スター結線をした３
相ステッピングコイルの位置決め精度を高めるために、
回転子を早く制動させるために必要なダンピング特性を
得るには、複雑なダンピング回路を使用したり、機械的
なダンパー等が使用されている。
を図３４にベクトル図で示す。同図において、τ1は夫
々１個のコイルのみに電流を流した場合に、そのコイル
を巻装した主極に発生するトルクを示し、τ2-1、
τ2-3、τ2-5は、夫々図３２に記した２相励磁におい
て、各スイッチング機能素子を順次オンすることによっ
て、各主極に発生するトルクのベクトル和を示す。ま
た、τ3-2、τ3-4は、夫々図３３に記した３相励磁にお
いて、各スイッチング機能素子を順次オンすることによ
って、各主極に発生するトルクのベクトル和を記したも
のである。従って、図３４から明らかなように、 τ2＝√３τ1 τ3＝２τ1 となる。即ち、２相励磁時と３相励磁時で電源回路から
みた負荷回路が異なるので、電源から流入される電流値
は異なり３相励磁時には２相励磁時の３／２倍になる。
また、ステッピングモータを高速駆動させる場合には、
定電圧駆動よりも定電流駆動が勝るために、実用的には
定電流駆動が広く使用されている。スター結線をした３
相ステッピングコイルの位置決め精度を高めるために、
回転子を早く制動させるために必要なダンピング特性を
得るには、複雑なダンピング回路を使用したり、機械的
なダンパー等が使用されている。
【０００６】上記の２相永久磁石式ステッピングモータ
としては、米国特許第４，９８３，８６７号、米国特許
第５，１２８，５７０号、米国特許第２８９，０６４
号、米国特許第５，３８６，１６１号、米国特許第５，
５３２，５３１号の各特許公報に開示されるものがあ
る。低振動や低騒音等が必要な場合には、ハーフステッ
プ駆動やマイクロステップ駆動について多くの提案がな
されていて、例えば、米国特許第３，５９９，０６９
号、米国特許第４，６６３，５７７号、米国特許第５，
３２１，３４０号の各特許公報に開示されている。とこ
ろで、上記の米国特許３，５９９，０６９号公報には定
電圧駆動によるハーフステップ駆動法が開示され、ま
た、米国特許第４，６６３，５７７号公報のものは５相
ステップ駆動を考慮したものであり、米国特許第５，３
２１，３４０号公報のものは、３相機のスター結線にお
けるハーフステップ駆動法を開示されている。また、米
国特許第５，３２１，３４０号公報に開示された技術
は、米国特許第３，５９９，０６９号公報に開示の技術
と基本的に同一であり、同公報の図１乃至図５及び図８
を参照したハーフステップ駆動法によると、各３つの相
電流を等しくして制御しているため、２相励磁時の電源
供給電流値よりも３相励磁時の電源供給電流値が大きく
なるので、同公報のクレーム２に、３相励磁時の電源供
給電流値を２相励磁時の電源供給電流値よりも減らし
て、両励磁時のトルクを略等しくする技術が開示されて
いる。
としては、米国特許第４，９８３，８６７号、米国特許
第５，１２８，５７０号、米国特許第２８９，０６４
号、米国特許第５，３８６，１６１号、米国特許第５，
５３２，５３１号の各特許公報に開示されるものがあ
る。低振動や低騒音等が必要な場合には、ハーフステッ
プ駆動やマイクロステップ駆動について多くの提案がな
されていて、例えば、米国特許第３，５９９，０６９
号、米国特許第４，６６３，５７７号、米国特許第５，
３２１，３４０号の各特許公報に開示されている。とこ
ろで、上記の米国特許３，５９９，０６９号公報には定
電圧駆動によるハーフステップ駆動法が開示され、ま
た、米国特許第４，６６３，５７７号公報のものは５相
ステップ駆動を考慮したものであり、米国特許第５，３
２１，３４０号公報のものは、３相機のスター結線にお
けるハーフステップ駆動法を開示されている。また、米
国特許第５，３２１，３４０号公報に開示された技術
は、米国特許第３，５９９，０６９号公報に開示の技術
と基本的に同一であり、同公報の図１乃至図５及び図８
を参照したハーフステップ駆動法によると、各３つの相
電流を等しくして制御しているため、２相励磁時の電源
供給電流値よりも３相励磁時の電源供給電流値が大きく
なるので、同公報のクレーム２に、３相励磁時の電源供
給電流値を２相励磁時の電源供給電流値よりも減らし
て、両励磁時のトルクを略等しくする技術が開示されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の２相永久磁石式
ステッピングモータとして開示される各米国特許公報に
記載のものは、いずれも、更に低振動化がはかることが
できる３端子駆動のための磁路及び固定子歯幅の最適化
等に関して不十分な発明である。また、１相励磁か、２
相励磁によるフルステップ駆動しか具体的な開示がなさ
れていない。また、マイクロステップ駆動は駆動回路の
コストが高く、従来のハーフステップ駆動方式は、実用
的には複雑にならざるを得なかった。
ステッピングモータとして開示される各米国特許公報に
記載のものは、いずれも、更に低振動化がはかることが
できる３端子駆動のための磁路及び固定子歯幅の最適化
等に関して不十分な発明である。また、１相励磁か、２
相励磁によるフルステップ駆動しか具体的な開示がなさ
れていない。また、マイクロステップ駆動は駆動回路の
コストが高く、従来のハーフステップ駆動方式は、実用
的には複雑にならざるを得なかった。
【０００８】また、図３２乃至図３４を参照して示した
ように、電流値は３相励磁時には２相励磁時の３／２倍
になる。従って、駆動トルクにむらを生じることにな
る。特に、図３２及び図３３に示したような固定子に極
歯を備えない構造のモータであると、ステップを小さく
できないために、分解能不足で位置決め精度や回転むら
がより問題になって実用性に乏しい。２相励磁時と３相
励磁時とで電流が異なると、さらに、電流制御が複雑に
なり、安価な２相−３相励磁のようなハーフステップ駆
動を行うことが困難であるという問題点があった。
ように、電流値は３相励磁時には２相励磁時の３／２倍
になる。従って、駆動トルクにむらを生じることにな
る。特に、図３２及び図３３に示したような固定子に極
歯を備えない構造のモータであると、ステップを小さく
できないために、分解能不足で位置決め精度や回転むら
がより問題になって実用性に乏しい。２相励磁時と３相
励磁時とで電流が異なると、さらに、電流制御が複雑に
なり、安価な２相−３相励磁のようなハーフステップ駆
動を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００９】さらに、上記の米国特許第３，５９９，０
６９号公報に開示の技術は、駆動回路が旧式で複雑であ
り、また、米国特許第４，６６３，５７７号公報に開示
の技術は、５相ステップ駆動を主に想定したものである
ため、３相フルステップ駆動に適用しようとすると、デ
ルタ結線の場合を提案したクレーム１は可能性がある
が、スター結線の場合を提案したクレーム２には、記述
内容が不明確で、ハーフステップ駆動の技術開示はなさ
れていない。また、米国特許第５，３２１，３４０号公
報のクレーム２に開示された３相励磁時の電源供給電流
値を２相励磁時の電流値よりも減らして両励磁時のトル
クを略等しくする手段は、定電圧駆動の場合には実用的
であるが、定電流駆動の場合には２相励磁時と３相励磁
時の各電源供給電流値を異ならせるための電流検出手段
が、例えば、各相独立に３箇所必要なために複雑になっ
て、駆動回路を安価に構成することが困難であるという
問題点があり、経済上の問題を有している。
６９号公報に開示の技術は、駆動回路が旧式で複雑であ
り、また、米国特許第４，６６３，５７７号公報に開示
の技術は、５相ステップ駆動を主に想定したものである
ため、３相フルステップ駆動に適用しようとすると、デ
ルタ結線の場合を提案したクレーム１は可能性がある
が、スター結線の場合を提案したクレーム２には、記述
内容が不明確で、ハーフステップ駆動の技術開示はなさ
れていない。また、米国特許第５，３２１，３４０号公
報のクレーム２に開示された３相励磁時の電源供給電流
値を２相励磁時の電流値よりも減らして両励磁時のトル
クを略等しくする手段は、定電圧駆動の場合には実用的
であるが、定電流駆動の場合には２相励磁時と３相励磁
時の各電源供給電流値を異ならせるための電流検出手段
が、例えば、各相独立に３箇所必要なために複雑になっ
て、駆動回路を安価に構成することが困難であるという
問題点があり、経済上の問題を有している。
【００１０】スター結線をした３相ステッピングモータ
を位置決め制御をするためには、上記のような複雑なダ
ンピング回路を使用したり、機械的なダンパー等が使用
されていて、ダンピング特性の改善をするための安価な
技術手段の提示は見当たらない。
を位置決め制御をするためには、上記のような複雑なダ
ンピング回路を使用したり、機械的なダンパー等が使用
されていて、ダンピング特性の改善をするための安価な
技術手段の提示は見当たらない。
【００１１】円筒状永久磁石型回転子かハイブリッド型
回転子と、極歯を形成した固定子を備えた３相機は、前
述したように高分解能で高トルクが得られるが、回転子
の永久磁石と固定子との間のエアギャップに生じる界磁
磁束密度に多くの高調波が含まれるため、騒音や振動が
大きくなるという欠点を有している。即ち、ステッピン
グモータの騒音・振動は、励磁電流と界磁磁束密度の積
で生じるトルクに含まれる振動トルク成分によって発生
するので、励磁電流と界磁磁束密度夫々に含まれる高調
波成分によって影響される。界磁磁束密度の高調波成分
量は主にモータの構造によって定まるが、励磁電流の高
調波成分は、マイクロステップ駆動や２相−３相励磁の
ようなハーフステップ駆動によって低減することができ
る。しかしながら、マイクロステップ駆動は高価になる
ので、事務機用としては必ずしも適切ではない。また、
上記のような多極モータは高分解能を得るために、極数
を多くすることが必要となり、定電圧駆動では高速駆動
が困難であるという問題もあった。また、励磁電流によ
って３相コイルを接続する中性点電位が変動してモータ
の安定な回転に影響するという問題もあった。さらに、
従来の３相ステッピングモータの、例えば６極の場合、
図３５のように１相分のコイルＩａとＩｂに電流を流す
と、図に破線で示すように、磁束は、回転子のＮ極か
ら、固定子のＳ極、他相の主極を経由して回転子のＮ極
に戻る。従って、他相に流れる雑音電流等による主極の
磁性変化の影響を受けるために安定性を欠く危険性があ
る。
回転子と、極歯を形成した固定子を備えた３相機は、前
述したように高分解能で高トルクが得られるが、回転子
の永久磁石と固定子との間のエアギャップに生じる界磁
磁束密度に多くの高調波が含まれるため、騒音や振動が
大きくなるという欠点を有している。即ち、ステッピン
グモータの騒音・振動は、励磁電流と界磁磁束密度の積
で生じるトルクに含まれる振動トルク成分によって発生
するので、励磁電流と界磁磁束密度夫々に含まれる高調
波成分によって影響される。界磁磁束密度の高調波成分
量は主にモータの構造によって定まるが、励磁電流の高
調波成分は、マイクロステップ駆動や２相−３相励磁の
ようなハーフステップ駆動によって低減することができ
る。しかしながら、マイクロステップ駆動は高価になる
ので、事務機用としては必ずしも適切ではない。また、
上記のような多極モータは高分解能を得るために、極数
を多くすることが必要となり、定電圧駆動では高速駆動
が困難であるという問題もあった。また、励磁電流によ
って３相コイルを接続する中性点電位が変動してモータ
の安定な回転に影響するという問題もあった。さらに、
従来の３相ステッピングモータの、例えば６極の場合、
図３５のように１相分のコイルＩａとＩｂに電流を流す
と、図に破線で示すように、磁束は、回転子のＮ極か
ら、固定子のＳ極、他相の主極を経由して回転子のＮ極
に戻る。従って、他相に流れる雑音電流等による主極の
磁性変化の影響を受けるために安定性を欠く危険性があ
る。
【００１２】従って、従来の技術の上記問題点を改善
し、安価で定電流駆動によるハーフステップ駆動を可能
にするステッピングモータとその駆動方法が要望されて
いる。本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決
し、低振動が得られる新しい磁路方式による３端子駆動
型３相ステッピングモータを提供するもの、換言すれ
ば、低振動に最適な固定子歯幅の提案及び実用的で安価
に構成できる３相ステッピングモータの回転が滑らかに
なって低振動低騒音に最適なハーフステップ励磁手法を
含んだ低振動でダンピング特性を改善し、さらに安定な
３相スター接続によるステッピングモータの駆動方法を
提供することを目的とする。
し、安価で定電流駆動によるハーフステップ駆動を可能
にするステッピングモータとその駆動方法が要望されて
いる。本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決
し、低振動が得られる新しい磁路方式による３端子駆動
型３相ステッピングモータを提供するもの、換言すれ
ば、低振動に最適な固定子歯幅の提案及び実用的で安価
に構成できる３相ステッピングモータの回転が滑らかに
なって低振動低騒音に最適なハーフステップ励磁手法を
含んだ低振動でダンピング特性を改善し、さらに安定な
３相スター接続によるステッピングモータの駆動方法を
提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく３相ステ
ッピングモータにおいては、筺体の所定箇所に対向して
設けた１対の軸受によって回転自在に支承した前記回転
軸の外周部に回転方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互
に着磁して円筒状に形成した永久磁石型回転子又は回転
軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に平行に同一ピ
ッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁石を嵌合或い
は形成して誘導磁化により円周面回転方向にＳ極、Ｎ極
を交互に形成した誘導磁化型回転子又は前記回転軸に直
角に円盤状に形成した２枚の磁性体端部夫々に極歯を所
定ピッチで形成し、相互に前記極歯を１／２ピッチ回転
偏位すると共に、回転軸方向に着磁された永久磁石を挟
持したハイブリッド型回転子、上記のいずれかの回転子
の表面との間に所定寸法のエアギャップを介して対向
し、夫々が所定数の極歯を形成すると共に、コイルを嵌
合した主極を３の倍数個備えて固定子を形成した３相ス
テッピングモータにおいて、下記条件を満足するように
したことを特徴とする３相ステッピングモータである。
主極数ＱがＱ＝６ｋであって、各相励磁時において、
各相２ｋ個の主極がＮ極、Ｓ極各ｋ個ずつで形成され
る。回転子Ｓ極、Ｎ極の対数Ｎｒ6を、Ｎｒ6＝ｙｋ
（６ｎ±１）とする。固定子コイルはスター又はデル
タ接続による３個の励磁用給電端子に形成される。但
し、ｋ、ｎは夫々１以上の整数、ｙは１／２又は１と
し、ｙ＝１／２の場合にはｋは偶数とする。
ッピングモータにおいては、筺体の所定箇所に対向して
設けた１対の軸受によって回転自在に支承した前記回転
軸の外周部に回転方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互
に着磁して円筒状に形成した永久磁石型回転子又は回転
軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に平行に同一ピ
ッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁石を嵌合或い
は形成して誘導磁化により円周面回転方向にＳ極、Ｎ極
を交互に形成した誘導磁化型回転子又は前記回転軸に直
角に円盤状に形成した２枚の磁性体端部夫々に極歯を所
定ピッチで形成し、相互に前記極歯を１／２ピッチ回転
偏位すると共に、回転軸方向に着磁された永久磁石を挟
持したハイブリッド型回転子、上記のいずれかの回転子
の表面との間に所定寸法のエアギャップを介して対向
し、夫々が所定数の極歯を形成すると共に、コイルを嵌
合した主極を３の倍数個備えて固定子を形成した３相ス
テッピングモータにおいて、下記条件を満足するように
したことを特徴とする３相ステッピングモータである。
主極数ＱがＱ＝６ｋであって、各相励磁時において、
各相２ｋ個の主極がＮ極、Ｓ極各ｋ個ずつで形成され
る。回転子Ｓ極、Ｎ極の対数Ｎｒ6を、Ｎｒ6＝ｙｋ
（６ｎ±１）とする。固定子コイルはスター又はデル
タ接続による３個の励磁用給電端子に形成される。但
し、ｋ、ｎは夫々１以上の整数、ｙは１／２又は１と
し、ｙ＝１／２の場合にはｋは偶数とする。
【００１４】また、上記構成の３相ステッピングモータ
において、下記条件を満足するようにしても良い。固定
子の主極に形成される任意の極歯の歯幅の、その極歯と
隣接する極歯とがなすピッチに対する比率を、［１−
（２／５）］／３以上で、［１＋（２／５）］／３以下
とする。
において、下記条件を満足するようにしても良い。固定
子の主極に形成される任意の極歯の歯幅の、その極歯と
隣接する極歯とがなすピッチに対する比率を、［１−
（２／５）］／３以上で、［１＋（２／５）］／３以下
とする。
【００１５】さらに、上記の構成の３相ステッピングモ
ータにおいて、下記条件を満足するようにしても良い。
主極数ＱがＱ＝３ｍであって、各相励磁時において、
各相ｍ個の主極がｍ個ずつ同極で形成される。固定子
コイルはスター又はデルタ接続による３個の励磁用給電
端子に形成される。固定子の主極に形成される任意の
極歯の歯幅の、その極歯と隣接する極歯とがなすピッチ
に対する比率を、｛１−（２／５）｝／３以上で、｛１
＋（２／５）｝／３以下とする。回転子Ｓ極、Ｎ極の
対数Ｎｒ3がＮｒ3＝ｙｍ（３ｎ±１）とする。但し、
ｍ、ｎは夫々１以上の整数、ｙは１／２又は１とし、ｙ
＝１／２の場合にはｍは偶数とする。
ータにおいて、下記条件を満足するようにしても良い。
主極数ＱがＱ＝３ｍであって、各相励磁時において、
各相ｍ個の主極がｍ個ずつ同極で形成される。固定子
コイルはスター又はデルタ接続による３個の励磁用給電
端子に形成される。固定子の主極に形成される任意の
極歯の歯幅の、その極歯と隣接する極歯とがなすピッチ
に対する比率を、｛１−（２／５）｝／３以上で、｛１
＋（２／５）｝／３以下とする。回転子Ｓ極、Ｎ極の
対数Ｎｒ3がＮｒ3＝ｙｍ（３ｎ±１）とする。但し、
ｍ、ｎは夫々１以上の整数、ｙは１／２又は１とし、ｙ
＝１／２の場合にはｍは偶数とする。
【００１６】また、下記条件を満足するのが望ましい。
主極数Ｑが６個であって、各相励磁時において、各相
２個の主極がＮ極、Ｓ極各１個ずつで形成されるか、主
極数Ｑが６個であって、各相励磁時において、各相２個
の主極が２個ずつ同極で形成される。固定子外形が正
方形の４辺の一部又は全部より成るか、固定子外形が正
六角形であって、固定子外形が正方形の４辺の一部又は
全部より成る場合には、当該固定子を形成する各主極を
連結するヨーク部の回転子側形状が主極部を除いた円形
形状であり、固定子外形が正六角形の場合には、各主極
を連結するヨーク部の回転子側形状が略中心線に直角な
辺を含む正六角形形状とする。
主極数Ｑが６個であって、各相励磁時において、各相
２個の主極がＮ極、Ｓ極各１個ずつで形成されるか、主
極数Ｑが６個であって、各相励磁時において、各相２個
の主極が２個ずつ同極で形成される。固定子外形が正
方形の４辺の一部又は全部より成るか、固定子外形が正
六角形であって、固定子外形が正方形の４辺の一部又は
全部より成る場合には、当該固定子を形成する各主極を
連結するヨーク部の回転子側形状が主極部を除いた円形
形状であり、固定子外形が正六角形の場合には、各主極
を連結するヨーク部の回転子側形状が略中心線に直角な
辺を含む正六角形形状とする。
【００１７】また、スター接続した上記構成の３相ステ
ッピングモータにおいては、スター接続したコイルの中
性点を、第１の電源と第２の電源の間に形成した中間電
位点に接続するか、又は等しい静電容量のコンデンサを
経由して第１の電源と第２の電源とに接続するのが望ま
しい。
ッピングモータにおいては、スター接続したコイルの中
性点を、第１の電源と第２の電源の間に形成した中間電
位点に接続するか、又は等しい静電容量のコンデンサを
経由して第１の電源と第２の電源とに接続するのが望ま
しい。
【００１８】スター接続した上記のいずれかの３相ステ
ッピングモータの駆動方法においては、下記条件を満足
するような方法にしたことを特徴とする。 励磁モードは２相−３相励磁とする。 当該モータへの供給電流を２相励磁、３相励磁のいず
れの場合にも、所定の電流値になるように制御する。 ２相励磁時のトルクと３相励磁時のトルク比を略√
３：１．５となるように、２相励磁と３相励磁を交互に
繰り返し行う。
ッピングモータの駆動方法においては、下記条件を満足
するような方法にしたことを特徴とする。 励磁モードは２相−３相励磁とする。 当該モータへの供給電流を２相励磁、３相励磁のいず
れの場合にも、所定の電流値になるように制御する。 ２相励磁時のトルクと３相励磁時のトルク比を略√
３：１．５となるように、２相励磁と３相励磁を交互に
繰り返し行う。
【００１９】また、下記条件を満足するような方法にし
ても良い。 励磁モードは２相−３相励磁とする。 各励磁時における各コイルへの励磁電流の総和を零に
保ちながら、各相の励磁電流を夫々所定の複数段回に変
化させるようにする。 また、下記条件を満足するような方法にしても良い。 ３組の順方向に直列に接続したスイッチング機能素子
を、所定値の第１の電源と所定値の第２の電源との間に
接続し、各組のスイッチング機能素子の接続点に３個の
励磁用給電端子を夫々接続する。 上記各スイッチング機能素子に並列に逆方向にダイオ
ードを形成又は接続し、スイッチング機能素子とダイオ
ードによる６組の閉回路を形成させる。 上記スイッチング機能素子を適切に駆動して、２相励
磁から３相励磁に以降する中間タイミングに上記閉回路
に循環電流を流す疑似３相励磁状態を形成させ、２相励
磁−疑似３相励磁−３相励磁を繰り返し行う。
ても良い。 励磁モードは２相−３相励磁とする。 各励磁時における各コイルへの励磁電流の総和を零に
保ちながら、各相の励磁電流を夫々所定の複数段回に変
化させるようにする。 また、下記条件を満足するような方法にしても良い。 ３組の順方向に直列に接続したスイッチング機能素子
を、所定値の第１の電源と所定値の第２の電源との間に
接続し、各組のスイッチング機能素子の接続点に３個の
励磁用給電端子を夫々接続する。 上記各スイッチング機能素子に並列に逆方向にダイオ
ードを形成又は接続し、スイッチング機能素子とダイオ
ードによる６組の閉回路を形成させる。 上記スイッチング機能素子を適切に駆動して、２相励
磁から３相励磁に以降する中間タイミングに上記閉回路
に循環電流を流す疑似３相励磁状態を形成させ、２相励
磁−疑似３相励磁−３相励磁を繰り返し行う。
【００２０】さらに、上記の励磁モードは２相−３相励
磁又は上記の２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁におい
て、下記条件を満足するような方法にしても良い。 モータへの供給電流を２相励磁時と３相励磁時のトル
クを略等しくなるように２相励磁時よりも３相励磁時の
方を大きくする。
磁又は上記の２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁におい
て、下記条件を満足するような方法にしても良い。 モータへの供給電流を２相励磁時と３相励磁時のトル
クを略等しくなるように２相励磁時よりも３相励磁時の
方を大きくする。
【００２１】さらに、３相分布式クローポール形ステッ
ピングモータ又は３相カスケード式クローポール形ステ
ッピングモータにおいては、下記条件を満足するような
方法で駆動するのが望ましい。３相分布式クローポー
ル形の場合は、極歯群及びコイル数ＱがＱ＝３ｍであっ
て、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数ＮｒCがＮｒC＝ｍ（３ｎ±
１）とし、スター接続の３個励磁用給電端子とする。
カスケード式クローポール形の場合は、スター又はデル
タ接続の３個励磁用給電端子とする。励磁モードは２
相−３相励磁であって、当該モータへの供給電流を２相
励磁、３相励磁のいずれの場合にも、所定の電流値とな
るように、２相励磁と３相励磁を交互に繰り返し行い制
御する。又は、２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁とす
る。但し、ｍ＝１又は２、ｎは１又は１以上の整数であ
る。
ピングモータ又は３相カスケード式クローポール形ステ
ッピングモータにおいては、下記条件を満足するような
方法で駆動するのが望ましい。３相分布式クローポー
ル形の場合は、極歯群及びコイル数ＱがＱ＝３ｍであっ
て、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数ＮｒCがＮｒC＝ｍ（３ｎ±
１）とし、スター接続の３個励磁用給電端子とする。
カスケード式クローポール形の場合は、スター又はデル
タ接続の３個励磁用給電端子とする。励磁モードは２
相−３相励磁であって、当該モータへの供給電流を２相
励磁、３相励磁のいずれの場合にも、所定の電流値とな
るように、２相励磁と３相励磁を交互に繰り返し行い制
御する。又は、２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁とす
る。但し、ｍ＝１又は２、ｎは１又は１以上の整数であ
る。
【００２２】上記のような構成とすると、低振動の３相
ステッピングモータを安価に提供できると共に、安価な
励磁回路方式で低振動駆動が得られると共に、良好なダ
ンピング特性が得られる。
ステッピングモータを安価に提供できると共に、安価な
励磁回路方式で低振動駆動が得られると共に、良好なダ
ンピング特性が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を各図を参照
して詳細に説明する。 第１の実施の形態： 図１は本発明に基づき形成した３相ステッピングモータ
（以下モータと略称する）を正面から見た基本的機能構
成を説明する縦断正面図を示し、図２に、その側面図を
示している。図１、図２において、１は固定子、２は回
転軸を省略して示した回転子、３ａ乃至３ｆは、主極部
となる固定子磁極（以下固定子主極という）１ａ乃至１
ｆに夫々巻装したコイルである。固定子主極１ａ乃至１
ｆはヨーク部１Ａによって一体に構成されて固定子鉄心
１Ｆを形成している。ヨーク部１Ａの外形は図１から明
らかなように、４角を円弧で繋いだほぼ正方形をなして
いる。ヨーク部１Ａと６個の固定子主極１ａ乃至１ｆで
構成される固定子鉄心１Ｆは珪素鋼板のような磁性鉄板
等を所定形状に打ち抜き積層して形成させても、その他
の手段、例えば、所定形状の圧粉鉄心や焼結合金によっ
て成形しても良い。各固定子主極１ａ乃至１ｆの回転子
２に対向する側には、ａ乃至ｎの所定個の極歯が所定ピ
ッチと幅で形成され、各極歯と回転子２との間に所定寸
法のエアギャップＧが形成されている。図１において
は、各固定子主極１ａ乃至１ｆには、３個の極歯が図示
されている。回転子２は図１に示すように、外周をＮ
極、Ｓ極交互に着磁した円筒形永久磁石を形成してい
る。
して詳細に説明する。 第１の実施の形態： 図１は本発明に基づき形成した３相ステッピングモータ
（以下モータと略称する）を正面から見た基本的機能構
成を説明する縦断正面図を示し、図２に、その側面図を
示している。図１、図２において、１は固定子、２は回
転軸を省略して示した回転子、３ａ乃至３ｆは、主極部
となる固定子磁極（以下固定子主極という）１ａ乃至１
ｆに夫々巻装したコイルである。固定子主極１ａ乃至１
ｆはヨーク部１Ａによって一体に構成されて固定子鉄心
１Ｆを形成している。ヨーク部１Ａの外形は図１から明
らかなように、４角を円弧で繋いだほぼ正方形をなして
いる。ヨーク部１Ａと６個の固定子主極１ａ乃至１ｆで
構成される固定子鉄心１Ｆは珪素鋼板のような磁性鉄板
等を所定形状に打ち抜き積層して形成させても、その他
の手段、例えば、所定形状の圧粉鉄心や焼結合金によっ
て成形しても良い。各固定子主極１ａ乃至１ｆの回転子
２に対向する側には、ａ乃至ｎの所定個の極歯が所定ピ
ッチと幅で形成され、各極歯と回転子２との間に所定寸
法のエアギャップＧが形成されている。図１において
は、各固定子主極１ａ乃至１ｆには、３個の極歯が図示
されている。回転子２は図１に示すように、外周をＮ
極、Ｓ極交互に着磁した円筒形永久磁石を形成してい
る。
【００２４】本発明に適用される回転子の別の構造を備
えた誘導磁化型モータを図３、図４によって説明する。
本構造は回転子の構造が異なるだけで、その他の構成と
要件は図１、図２と同一なのでその構成要素の符号は、
図１、図２と共通に使用して詳細説明は省略する。図
３、図４において、２Ｂは回転子であって、所定個の極
歯２Ｂａを外周に形成した円筒状の回転子鉄心２ＢＡが
図示を省略した回転軸に結合されている。上記構造の回
転子鉄心２ＢＡの各極歯２Ｂａの間の溝に所定極性、例
えばＳ極を回転子の外面に合わせて永久磁石２Ｂｂを埋
め込んでいる。従って、各極歯２Ｂａは永久磁石によっ
て誘導されてＮ極になっている。従って、本構造のモー
タは図１、図２によって前述したモータ同様に機能され
る。上記の説明では回転子鉄心２ＢＡの各極歯２Ｂａの
間の溝に永久磁石を埋め込むように説明したが、半径方
向に着磁して構成しても良い。誘導磁化型回転子は構成
する磁石の表面が単極でよいので、Ｎ極、Ｓ極を交互に
着磁する加工が容易であり、歯の数が大きくとれるの
で、ステップ角を小さくでき、高分解能のモータが得ら
れる。
えた誘導磁化型モータを図３、図４によって説明する。
本構造は回転子の構造が異なるだけで、その他の構成と
要件は図１、図２と同一なのでその構成要素の符号は、
図１、図２と共通に使用して詳細説明は省略する。図
３、図４において、２Ｂは回転子であって、所定個の極
歯２Ｂａを外周に形成した円筒状の回転子鉄心２ＢＡが
図示を省略した回転軸に結合されている。上記構造の回
転子鉄心２ＢＡの各極歯２Ｂａの間の溝に所定極性、例
えばＳ極を回転子の外面に合わせて永久磁石２Ｂｂを埋
め込んでいる。従って、各極歯２Ｂａは永久磁石によっ
て誘導されてＮ極になっている。従って、本構造のモー
タは図１、図２によって前述したモータ同様に機能され
る。上記の説明では回転子鉄心２ＢＡの各極歯２Ｂａの
間の溝に永久磁石を埋め込むように説明したが、半径方
向に着磁して構成しても良い。誘導磁化型回転子は構成
する磁石の表面が単極でよいので、Ｎ極、Ｓ極を交互に
着磁する加工が容易であり、歯の数が大きくとれるの
で、ステップ角を小さくでき、高分解能のモータが得ら
れる。
【００２５】次に、本発明に適用される回転子の別の構
造を備えたハイブリッド型モータを図５、図６によって
説明する。本構造は回転子の構造が異なるだけで、その
他の構成と要件は図１、図２と同一なのでその構成要素
の符号は、図１、図２と共通に使用して詳細説明は省略
する。図５、図６において、２Ｃは回転子であって、磁
性体で形成して外周に所定個の同一幅の極歯２Ｃａを所
定ピッチで形成した同一形状の２枚の円盤状の回転子鉄
心２ＣＡ、２ＣＢを相互に極歯の１／２ピッチ回転偏位
させ、間に回転軸方向に着磁した永久磁石２ＣＣを挟持
させている。従って、図５に示すように、永久磁石の極
性によって、例えば手前側の回転子鉄心２ＣＡがＮ極に
なると、向側の回転子鉄心２ＣＢがＳ極になる。従っ
て、本構造のモータも図１、図２によって前述したモー
タ同様に機能される。しかも、ハイブリッド型は構造上
回転子の磁極の数を増大することが容易なので、高分解
能のモータが得られる。例えば、回転子外形が１５ｍｍ
で磁極対数Ｎｒが５０のハイブリッド型が生産可能であ
って、回転子歯幅が約０．５ｍｍ、ステップ角が３相機
では６０／５０＝１．２度のモータが得られる。
造を備えたハイブリッド型モータを図５、図６によって
説明する。本構造は回転子の構造が異なるだけで、その
他の構成と要件は図１、図２と同一なのでその構成要素
の符号は、図１、図２と共通に使用して詳細説明は省略
する。図５、図６において、２Ｃは回転子であって、磁
性体で形成して外周に所定個の同一幅の極歯２Ｃａを所
定ピッチで形成した同一形状の２枚の円盤状の回転子鉄
心２ＣＡ、２ＣＢを相互に極歯の１／２ピッチ回転偏位
させ、間に回転軸方向に着磁した永久磁石２ＣＣを挟持
させている。従って、図５に示すように、永久磁石の極
性によって、例えば手前側の回転子鉄心２ＣＡがＮ極に
なると、向側の回転子鉄心２ＣＢがＳ極になる。従っ
て、本構造のモータも図１、図２によって前述したモー
タ同様に機能される。しかも、ハイブリッド型は構造上
回転子の磁極の数を増大することが容易なので、高分解
能のモータが得られる。例えば、回転子外形が１５ｍｍ
で磁極対数Ｎｒが５０のハイブリッド型が生産可能であ
って、回転子歯幅が約０．５ｍｍ、ステップ角が３相機
では６０／５０＝１．２度のモータが得られる。
【００２６】図７に、上記構造のモータにおける本発明
に基づくコイルの接続例を示している。図７において、
３ａ乃至３ｆは、上述したように固定子主極１ａ乃至１
ｆに夫々巻装したコイルであって、第１のコイル３ａに
対して第４のコイル３ｄは逆方向に接続している。即
ち、例えば、第１のコイル３ａの巻始めが第１相コイル
Iの端子として引き出されていると、第１のコイル３ａ
の巻終わりが、第４のコイル３ｄの巻終わりに接続さ
れ、第４のコイル３ｄの巻始めが各コイルの共通接続点
Ｏで、第２のコイル３ｂの巻始め、第６のコイル３ｆの
巻始めと接続している。同様に、第５のコイル３ｅに対
して第２のコイル３ｂは逆方向に結合していて、第５の
コイル３ｅの巻始めは第２相コイルIIの端子として引き
出され、第３のコイル３ｃに対して第６のコイル３ｆは
逆方向に結合していて、第３のコイル３ｃの巻始めは第
３相コイルIIIの端子として引き出されている。即ち、
本構造のモータは６極３相モータを構成していて、第１
のコイル３ａと第４のコイル３ｄが第１相分コイルIを
形成し、第５のコイル３ｄと第２のコイル３ｂが第２相
分コイルIIを形成し、第３のコイル３ｃと第６のコイル
３ｆが第３相分コイルIIIを形成している。
に基づくコイルの接続例を示している。図７において、
３ａ乃至３ｆは、上述したように固定子主極１ａ乃至１
ｆに夫々巻装したコイルであって、第１のコイル３ａに
対して第４のコイル３ｄは逆方向に接続している。即
ち、例えば、第１のコイル３ａの巻始めが第１相コイル
Iの端子として引き出されていると、第１のコイル３ａ
の巻終わりが、第４のコイル３ｄの巻終わりに接続さ
れ、第４のコイル３ｄの巻始めが各コイルの共通接続点
Ｏで、第２のコイル３ｂの巻始め、第６のコイル３ｆの
巻始めと接続している。同様に、第５のコイル３ｅに対
して第２のコイル３ｂは逆方向に結合していて、第５の
コイル３ｅの巻始めは第２相コイルIIの端子として引き
出され、第３のコイル３ｃに対して第６のコイル３ｆは
逆方向に結合していて、第３のコイル３ｃの巻始めは第
３相コイルIIIの端子として引き出されている。即ち、
本構造のモータは６極３相モータを構成していて、第１
のコイル３ａと第４のコイル３ｄが第１相分コイルIを
形成し、第５のコイル３ｄと第２のコイル３ｂが第２相
分コイルIIを形成し、第３のコイル３ｃと第６のコイル
３ｆが第３相分コイルIIIを形成している。
【００２７】従って、例えば、第１相コイルIに電流が
供給されて、第１の固定子主極１ａがＳ極に励磁される
と、第１の固定子主極１ａの各極歯が全てＳ極になり、
同時に第４の固定子主極１ｄがＮ極に励磁されて、第４
の固定子主極１ｄの各極歯が全てＮ極になる。従って、
この場合は、固定子主極１ａと１ｄに形成される１相分
磁極のみによって示せば回転子２の永久磁石は図１に示
す位置になる。
供給されて、第１の固定子主極１ａがＳ極に励磁される
と、第１の固定子主極１ａの各極歯が全てＳ極になり、
同時に第４の固定子主極１ｄがＮ極に励磁されて、第４
の固定子主極１ｄの各極歯が全てＮ極になる。従って、
この場合は、固定子主極１ａと１ｄに形成される１相分
磁極のみによって示せば回転子２の永久磁石は図１に示
す位置になる。
【００２８】上述の機能を、磁束経路の理解の便宜上、
固定子の外形を円形にして主極の極歯を省略する等簡略
化したハイブリッド型モータを記した図８のモータの動
作を図１も参照し、より詳細に説明する。即ち、例え
ば、第１相コイルIから第２相コイルIIに励磁電流が供
給されると、第１の固定子主極１ａと第２の固定子主極
１ｂがＳ極に、第４の固定子主極１ｄと第５の固定子主
極１ｅがＮ極に励磁されて回転子２は図に示す位置にな
る。回転子がこの位置であると、磁束は、回転子の永久
磁石Ｎ極から、回転子鉄心の極歯、エアギャップＧ、第
１の固定子主極１ａ及び第２の固定子主極１ｂの各極
歯、ヨーク部１Ａ、第４の固定子主極１ｄと第５の固定
子主極１ｅの各極歯、エアギャップＧを経由して回転子
鉄心の極歯から回転子の永久磁石Ｓ極に循環している。
即ち、磁束は、他の主極を経由することなく、最低の磁
気抵抗で有効に機能される。
固定子の外形を円形にして主極の極歯を省略する等簡略
化したハイブリッド型モータを記した図８のモータの動
作を図１も参照し、より詳細に説明する。即ち、例え
ば、第１相コイルIから第２相コイルIIに励磁電流が供
給されると、第１の固定子主極１ａと第２の固定子主極
１ｂがＳ極に、第４の固定子主極１ｄと第５の固定子主
極１ｅがＮ極に励磁されて回転子２は図に示す位置にな
る。回転子がこの位置であると、磁束は、回転子の永久
磁石Ｎ極から、回転子鉄心の極歯、エアギャップＧ、第
１の固定子主極１ａ及び第２の固定子主極１ｂの各極
歯、ヨーク部１Ａ、第４の固定子主極１ｄと第５の固定
子主極１ｅの各極歯、エアギャップＧを経由して回転子
鉄心の極歯から回転子の永久磁石Ｓ極に循環している。
即ち、磁束は、他の主極を経由することなく、最低の磁
気抵抗で有効に機能される。
【００２９】図８には、回転子の形状を簡略化し、固定
子の極歯を省略化して示したが、図１に示した本発明に
基づく構造のモータにおける回転子の永久磁石対数は下
記の（１）式を満足する条件で、下記の（２）式を満足
するように構成する。 Ｑ＝６ｋ ・・・・・・・・・・・（１） Ｎｒ6＝ｙｋ（６ｎ±１）・・・・（２） 但し、Ｑは主極数、Ｎｒ6は、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数
を示し、ｋ、ｎは夫々１又は１以上の整数、ｙは１／２
又は１とし、ｙ＝１／２の場合は、ｋは偶数である。従
って、例えば、ｋ＝２ならＱ＝１２となる。この場合、
１相分のコイルは２個おきの９０度機械角離れた４個に
形成するのが望ましいが、隣接する２個と同方向に１８
０度離れた隣接の２個に形成しても良い。この場合、上
述した（２）式において、ｋ＝２以上の場合はｙが１／
２又は１である。例えば、固定子主極が１２で１相分コ
イルが９０度間隔の４個に分布する場合はｙ＝１、それ
以外はｙ＝１／２となる。
子の極歯を省略化して示したが、図１に示した本発明に
基づく構造のモータにおける回転子の永久磁石対数は下
記の（１）式を満足する条件で、下記の（２）式を満足
するように構成する。 Ｑ＝６ｋ ・・・・・・・・・・・（１） Ｎｒ6＝ｙｋ（６ｎ±１）・・・・（２） 但し、Ｑは主極数、Ｎｒ6は、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数
を示し、ｋ、ｎは夫々１又は１以上の整数、ｙは１／２
又は１とし、ｙ＝１／２の場合は、ｋは偶数である。従
って、例えば、ｋ＝２ならＱ＝１２となる。この場合、
１相分のコイルは２個おきの９０度機械角離れた４個に
形成するのが望ましいが、隣接する２個と同方向に１８
０度離れた隣接の２個に形成しても良い。この場合、上
述した（２）式において、ｋ＝２以上の場合はｙが１／
２又は１である。例えば、固定子主極が１２で１相分コ
イルが９０度間隔の４個に分布する場合はｙ＝１、それ
以外はｙ＝１／２となる。
【００３０】上記のモータの働きを２相励磁における励
磁ステップを例にして図９によって説明する。図９に示
す図表において、上から下に向けて１サイクル分の励磁
ステップを記し、横方向には励磁電流の印加に伴う各主
極の磁化極性を記している。即ち、第１ステップで第１
相コイルIから第２相コイルIIに向けて電流を流すと、
例えば、図１に示す第１の固定子主極１ａと第２の固定
子主極１ｂがＳ極に、第４の固定子主極１ｄと第５の固
定子主極１ｅがＮ極に励磁され、第２ステップで第３相
コイルIIIから第２相コイルIIに向けて電流を流すと、
第２の固定子主極１ｂと第３の固定子主極１ｃがＳ極
に、第５の固定子主極１ｅと第６の固定子主極１ｆがＮ
極に励磁される。以下説明を省略するが、図９に示すス
テップを繰り返すことによって上記の回転磁界によって
回転子に形成される磁極は吸引されて回転を継続する。
即ち、上記の回路構成によって、主極数ＱがＱ＝６ｋ
（この場合はｋ＝１）であって、各相励磁時において、
各相２ｋ個の主極がＮ極、Ｓ極各ｋ個ずつで形成される
ことになり、この励磁ステップを図１乃至図８に示した
構造のモータに対して第１のステップから第５のステッ
プを繰り返すとモータが回転することが理解される。ま
た、回転に伴う振動は低くなる。
磁ステップを例にして図９によって説明する。図９に示
す図表において、上から下に向けて１サイクル分の励磁
ステップを記し、横方向には励磁電流の印加に伴う各主
極の磁化極性を記している。即ち、第１ステップで第１
相コイルIから第２相コイルIIに向けて電流を流すと、
例えば、図１に示す第１の固定子主極１ａと第２の固定
子主極１ｂがＳ極に、第４の固定子主極１ｄと第５の固
定子主極１ｅがＮ極に励磁され、第２ステップで第３相
コイルIIIから第２相コイルIIに向けて電流を流すと、
第２の固定子主極１ｂと第３の固定子主極１ｃがＳ極
に、第５の固定子主極１ｅと第６の固定子主極１ｆがＮ
極に励磁される。以下説明を省略するが、図９に示すス
テップを繰り返すことによって上記の回転磁界によって
回転子に形成される磁極は吸引されて回転を継続する。
即ち、上記の回路構成によって、主極数ＱがＱ＝６ｋ
（この場合はｋ＝１）であって、各相励磁時において、
各相２ｋ個の主極がＮ極、Ｓ極各ｋ個ずつで形成される
ことになり、この励磁ステップを図１乃至図８に示した
構造のモータに対して第１のステップから第５のステッ
プを繰り返すとモータが回転することが理解される。ま
た、回転に伴う振動は低くなる。
【００３１】図８の説明ではハイブリッド型モータを例
示したが、上記の磁気回路の構成によって、振動を起こ
しやすいハイブリッド型モータの振動を効果的に低減さ
せる。また、上述の説明は、スター接続を例にして説明
したが、デルタ接続であってもその接続に対応して、上
述の技術説明を参照して、適切に励磁電流を流すように
形成すれば、上記と同様にそのモータを機能できること
は勿論である。
示したが、上記の磁気回路の構成によって、振動を起こ
しやすいハイブリッド型モータの振動を効果的に低減さ
せる。また、上述の説明は、スター接続を例にして説明
したが、デルタ接続であってもその接続に対応して、上
述の技術説明を参照して、適切に励磁電流を流すように
形成すれば、上記と同様にそのモータを機能できること
は勿論である。
【００３２】第２の実施の形態：次に、図１０乃至図１
２によって本発明の第２の実施の形態を説明する。図１
０に示すモータの基本構成は第１の実施の形態と相当で
あるが、回転子には誘導磁化型回転子を例にしている。
従って、主要構成要素の符号は図３、図４と同一の符号
を使用して詳細説明は省略するが、回転子２Ｄに記す磁
極の極性は、回転子表面に現れる極性を記している。ま
た、同図から明らかなように、後述の条件に対応して第
１の主極と第４の主極に対向する位置の回転子の磁極極
性が、第１の実施の形態で記した各図とは異なってい
る。本実施の形態におけるコイル３ａ乃至３ｆの接続を
図１１によって説明する。図１１において、３ａ乃至３
ｆは、図７と同様に固定子主極１ａ乃至１ｆに夫々巻装
したコイルであって、第１のコイル３ａに対して第４の
コイル３ｄは順方向に結合している。即ち、例えば、第
１のコイル３ａの巻始めが第１相コイルIの端子として
引き出されていると、第１のコイル３ａの巻終わりが、
第４のコイル３ｄの巻始めに接続され、第４のコイル３
ｄの巻終わりが各コイルの共通接続点Ｏで、第５のコイ
ル３ｅの巻終わり、第６のコイル３ｆの巻終わりと接続
している。同様に、第２のコイル３ｂに対して第５のコ
イル３ｅは順方向に結合していて、第２のコイル３ｂの
巻始めは第２相コイルIIの端子として引き出され、第３
のコイル３ｃに対して第６のコイル３ｆは順方向に結合
していて、第３のコイル３ｃの巻始めは第３相コイルII
Iの端子として引き出されている。即ち、本構造のモー
タは６極３相モータを構成していて、第１のコイル３ａ
と第４のコイル３ｄが第１相分コイル、第２のコイル３
ｂと第５のコイル３ｅが第２相分コイル、第３のコイル
３ｃと第６のコイル３ｆが第３相分コイルである。
２によって本発明の第２の実施の形態を説明する。図１
０に示すモータの基本構成は第１の実施の形態と相当で
あるが、回転子には誘導磁化型回転子を例にしている。
従って、主要構成要素の符号は図３、図４と同一の符号
を使用して詳細説明は省略するが、回転子２Ｄに記す磁
極の極性は、回転子表面に現れる極性を記している。ま
た、同図から明らかなように、後述の条件に対応して第
１の主極と第４の主極に対向する位置の回転子の磁極極
性が、第１の実施の形態で記した各図とは異なってい
る。本実施の形態におけるコイル３ａ乃至３ｆの接続を
図１１によって説明する。図１１において、３ａ乃至３
ｆは、図７と同様に固定子主極１ａ乃至１ｆに夫々巻装
したコイルであって、第１のコイル３ａに対して第４の
コイル３ｄは順方向に結合している。即ち、例えば、第
１のコイル３ａの巻始めが第１相コイルIの端子として
引き出されていると、第１のコイル３ａの巻終わりが、
第４のコイル３ｄの巻始めに接続され、第４のコイル３
ｄの巻終わりが各コイルの共通接続点Ｏで、第５のコイ
ル３ｅの巻終わり、第６のコイル３ｆの巻終わりと接続
している。同様に、第２のコイル３ｂに対して第５のコ
イル３ｅは順方向に結合していて、第２のコイル３ｂの
巻始めは第２相コイルIIの端子として引き出され、第３
のコイル３ｃに対して第６のコイル３ｆは順方向に結合
していて、第３のコイル３ｃの巻始めは第３相コイルII
Iの端子として引き出されている。即ち、本構造のモー
タは６極３相モータを構成していて、第１のコイル３ａ
と第４のコイル３ｄが第１相分コイル、第２のコイル３
ｂと第５のコイル３ｅが第２相分コイル、第３のコイル
３ｃと第６のコイル３ｆが第３相分コイルである。
【００３３】従って、例えば、第１相コイルIに電流が
供給されて、図１０に示す第１の固定子主極１ａがＳ極
に励磁されると、第１の固定子主極１ａの各極歯が全て
Ｓ極になり、同時に第４の固定子主極１ｄがＳ極に励磁
されて、第４の固定子主極１ｄの各極歯が全てＳ極にな
る。即ち、第１相コイルIから第２相コイルIIに励磁電
流が供給されると、第１の固定子主極１ａと第４の固定
子主極１ｄがＳ極に、第２の固定子主極１ｂと第５の固
定子主極１ｅがＮ極に励磁されて、１相分励磁のみで示
せば回転子２は図１０に示す位置になる。
供給されて、図１０に示す第１の固定子主極１ａがＳ極
に励磁されると、第１の固定子主極１ａの各極歯が全て
Ｓ極になり、同時に第４の固定子主極１ｄがＳ極に励磁
されて、第４の固定子主極１ｄの各極歯が全てＳ極にな
る。即ち、第１相コイルIから第２相コイルIIに励磁電
流が供給されると、第１の固定子主極１ａと第４の固定
子主極１ｄがＳ極に、第２の固定子主極１ｂと第５の固
定子主極１ｅがＮ極に励磁されて、１相分励磁のみで示
せば回転子２は図１０に示す位置になる。
【００３４】上記の構成における第２の実施の形態の回
転子の永久磁石対数は下記の（３）式を満足する条件
で、（４）式を満足するように構成する。 Ｑ＝３ｍ ・・・・・・・・・・・（３） Ｎｒ3＝ｙｍ（３ｎ±１）・・・・（４） 但し、Ｑは主極数、Ｎｒ3は、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数
を示し、ｍ、ｎは夫々１又は１以上の整数、ｙは１／２
又は１とし、ｙ＝１／２の場合には、ｋは偶数である。
転子の永久磁石対数は下記の（３）式を満足する条件
で、（４）式を満足するように構成する。 Ｑ＝３ｍ ・・・・・・・・・・・（３） Ｎｒ3＝ｙｍ（３ｎ±１）・・・・（４） 但し、Ｑは主極数、Ｎｒ3は、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数
を示し、ｍ、ｎは夫々１又は１以上の整数、ｙは１／２
又は１とし、ｙ＝１／２の場合には、ｋは偶数である。
【００３５】上記のモータの働きを２相励磁における励
磁ステップを例にして図１２によって説明する。図１２
に示す図表において、上から下に向けて１サイクル分の
励磁ステップを記し、横方向には励磁電流の印加に伴う
各主極の磁化極性を記載している。即ち、第１ステップ
で第１相コイルIから第２相コイルIIに向けて電流を流
すと、第１の固定子主極１ａと第４の固定子主極１ｄが
Ｓ極に、第２の固定子主極１ｂと第５の固定子主極１ｅ
がＮ極に励磁される。次に、第２ステップで第３相コイ
ルIIIから第２相コイルIIに向けて電流を流すと、第２
の固定子主極１ｂと第５の固定子主極１ｅがＮ極に、第
３の固定子主極１ｃと第６の固定子主極１ｆがＳ極に励
磁される。以下説明を省略するが、図１２に示すステッ
プを繰り返すことによって上記の回転磁界によって回転
子に形成される磁極は吸引されて回転を継続する。
磁ステップを例にして図１２によって説明する。図１２
に示す図表において、上から下に向けて１サイクル分の
励磁ステップを記し、横方向には励磁電流の印加に伴う
各主極の磁化極性を記載している。即ち、第１ステップ
で第１相コイルIから第２相コイルIIに向けて電流を流
すと、第１の固定子主極１ａと第４の固定子主極１ｄが
Ｓ極に、第２の固定子主極１ｂと第５の固定子主極１ｅ
がＮ極に励磁される。次に、第２ステップで第３相コイ
ルIIIから第２相コイルIIに向けて電流を流すと、第２
の固定子主極１ｂと第５の固定子主極１ｅがＮ極に、第
３の固定子主極１ｃと第６の固定子主極１ｆがＳ極に励
磁される。以下説明を省略するが、図１２に示すステッ
プを繰り返すことによって上記の回転磁界によって回転
子に形成される磁極は吸引されて回転を継続する。
【００３６】本実施の形態においては、誘導磁化型回転
子の例について説明したが、永久磁石型回転子、ハイブ
リッド型回転子に対しても同様に機能することは勿論で
ある。また、第１の実施の形態と同様、スター接続を例
にして説明したが、デルタ接続であってもその接続に対
応して、上述の技術説明を参照して、適切に励磁電流を
流すように形成すれば、上記と同様にそのモータを機能
できることは言うまでもない。本実施の形態で記した誘
導磁化型回転子は前述したように、歯の数がハイブリッ
ド型と同じく大きくとれるので、高分解能のモータが得
られる。しかも、構造上Ｎ極とＳ極が軸方向に分離して
いるハイブリッド型よりも低振動モータが得られる。例
えば、上述した（３）式、（４）式を満足する場合、ｙ
＝１、ｍ＝２、ｎ＝８でＮｒ＝５０となり、Ｑ＝６でス
テップ角１．２度の低振動モータになる。
子の例について説明したが、永久磁石型回転子、ハイブ
リッド型回転子に対しても同様に機能することは勿論で
ある。また、第１の実施の形態と同様、スター接続を例
にして説明したが、デルタ接続であってもその接続に対
応して、上述の技術説明を参照して、適切に励磁電流を
流すように形成すれば、上記と同様にそのモータを機能
できることは言うまでもない。本実施の形態で記した誘
導磁化型回転子は前述したように、歯の数がハイブリッ
ド型と同じく大きくとれるので、高分解能のモータが得
られる。しかも、構造上Ｎ極とＳ極が軸方向に分離して
いるハイブリッド型よりも低振動モータが得られる。例
えば、上述した（３）式、（４）式を満足する場合、ｙ
＝１、ｍ＝２、ｎ＝８でＮｒ＝５０となり、Ｑ＝６でス
テップ角１．２度の低振動モータになる。
【００３７】第３の実施の形態：次に、上述した各実施
の形態に適用できるが、特に、上述したハイブリッド型
モータに最適な第３の実施の形態を説明する。上述した
実施の形態で説明した固定子の各極歯の歯幅をｐ、固定
子の各極歯のピッチをＰとした場合、下記の（５）式又
は（６）式を満足させるようにする。 ｐ／Ｐ≒１／３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５） ［１−（２／５）］／３≦ｐ／Ｐ≦［１＋（２／５）］／３・・・・（６） 次に、上記の（５）式、（６）式の理由を説明する。例
えば、図１において、固定子の極歯幅ｐが極歯のピッチ
Ｐの１／２であると、回転子磁極のＮ極とＳ極の境目が
極歯幅ｐの間にくると、例えば、回転子のＮ極から出た
磁束が固定子の極歯部のみを通過してコイルとは鎖交せ
ずに回転子の隣接するＳ極に循環して、トルクに寄与し
ない無効磁束が増加することになる。
の形態に適用できるが、特に、上述したハイブリッド型
モータに最適な第３の実施の形態を説明する。上述した
実施の形態で説明した固定子の各極歯の歯幅をｐ、固定
子の各極歯のピッチをＰとした場合、下記の（５）式又
は（６）式を満足させるようにする。 ｐ／Ｐ≒１／３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５） ［１−（２／５）］／３≦ｐ／Ｐ≦［１＋（２／５）］／３・・・・（６） 次に、上記の（５）式、（６）式の理由を説明する。例
えば、図１において、固定子の極歯幅ｐが極歯のピッチ
Ｐの１／２であると、回転子磁極のＮ極とＳ極の境目が
極歯幅ｐの間にくると、例えば、回転子のＮ極から出た
磁束が固定子の極歯部のみを通過してコイルとは鎖交せ
ずに回転子の隣接するＳ極に循環して、トルクに寄与し
ない無効磁束が増加することになる。
【００３８】この無効磁束は極歯幅ｐを細くしてゆくと
減少して、有効磁束を増大するが、さらに細くすると有
効磁束は減少を始める。また、磁束に含まれる高調波成
分はｐ／Ｐによって変化する。この高調波成分はモータ
の振動を発生する要因であり、ハイブリッド型モータの
場合はその回転子の磁極構造が回転軸方向に均一ではな
いところから、振動を発生し易い。即ち、固定子の極歯
の幅と隣接する谷幅の比、即ち、極歯幅と極歯ピッチと
の比によって振動特性が変化する。換言すると、極歯ピ
ッチＰに対する極歯幅ｐの比に、３相機としてトルクと
振動の両面から決定される最適値が存在する。この最適
条件を求めると、上記（５）式に示すようになり、さら
に、実用的には、（６）式に示すようになる。
減少して、有効磁束を増大するが、さらに細くすると有
効磁束は減少を始める。また、磁束に含まれる高調波成
分はｐ／Ｐによって変化する。この高調波成分はモータ
の振動を発生する要因であり、ハイブリッド型モータの
場合はその回転子の磁極構造が回転軸方向に均一ではな
いところから、振動を発生し易い。即ち、固定子の極歯
の幅と隣接する谷幅の比、即ち、極歯幅と極歯ピッチと
の比によって振動特性が変化する。換言すると、極歯ピ
ッチＰに対する極歯幅ｐの比に、３相機としてトルクと
振動の両面から決定される最適値が存在する。この最適
条件を求めると、上記（５）式に示すようになり、さら
に、実用的には、（６）式に示すようになる。
【００３９】第４の実施の形態：次に、固定子鉄心の形
状に関する本発明の第４の実施の形態を図１３によって
説明する。本実施の形態は、上述した第１乃至第３のい
ずれの実施の形態に適用することができる。なお、図１
３には、図１に示した固定子鉄心１Ｆの第１の主極１ａ
と繋がるヨーク部１Ａに対応する範囲のみを記し、その
他の図示は省略している。図１３に示す固定子鉄心１Ｆ
Ａは、図１に示す固定子鉄心のヨーク部１Ａにおける各
主極の結合部が円形なのに対して、固定子鉄心の主極部
とヨーク部とを直角に成形することによって、主極部を
除いて外形と共に正六角形に成形し、よって、コイル占
積率を向上させている。図１３に示す固定子鉄心を使用
したモータであると、各主極に関して幾何学的に対象で
あって、磁気抵抗が均一になるので、トルクが大きく得
られて振動が低減される。また、図１に示す固定子鉄心
のヨーク部１Ａにおける各主極の結合部が円形なのに対
して、正六角形を形成するようにしてコイル占積率を向
上させている。本実施の形態は主極の数が６の場合に対
応させたので、固定子鉄心の形状を六角形で説明した
が、主極の数が６以上の場合は、主極部に隣接するヨー
ク部を主極部に対して直角にして夫々対称に成形すれば
良く、外形も、図１３を参照し、その内部形状に対応さ
せる等適切な形状に成形すれば良い。
状に関する本発明の第４の実施の形態を図１３によって
説明する。本実施の形態は、上述した第１乃至第３のい
ずれの実施の形態に適用することができる。なお、図１
３には、図１に示した固定子鉄心１Ｆの第１の主極１ａ
と繋がるヨーク部１Ａに対応する範囲のみを記し、その
他の図示は省略している。図１３に示す固定子鉄心１Ｆ
Ａは、図１に示す固定子鉄心のヨーク部１Ａにおける各
主極の結合部が円形なのに対して、固定子鉄心の主極部
とヨーク部とを直角に成形することによって、主極部を
除いて外形と共に正六角形に成形し、よって、コイル占
積率を向上させている。図１３に示す固定子鉄心を使用
したモータであると、各主極に関して幾何学的に対象で
あって、磁気抵抗が均一になるので、トルクが大きく得
られて振動が低減される。また、図１に示す固定子鉄心
のヨーク部１Ａにおける各主極の結合部が円形なのに対
して、正六角形を形成するようにしてコイル占積率を向
上させている。本実施の形態は主極の数が６の場合に対
応させたので、固定子鉄心の形状を六角形で説明した
が、主極の数が６以上の場合は、主極部に隣接するヨー
ク部を主極部に対して直角にして夫々対称に成形すれば
良く、外形も、図１３を参照し、その内部形状に対応さ
せる等適切な形状に成形すれば良い。
【００４０】第５の実施の形態：次に、固定子鉄心の形
状に関する本発明の第５の実施の形態を、図１４によっ
て説明する。本実施の形態の場合も、上述した第１乃至
第３のいずれの実施の形態に適用しても良い。図１４に
示す固定子鉄心１ＦＢは、外形形状は図１の場合と同
様、六角形に形成するが、内部は図１と同様、円形に成
形して磁気抵抗を減少させるようにしている。図１４に
示す固定子鉄心を使用したモータも、各主極に関して幾
何学的に対称であって、磁気抵抗が均一になるので、ト
ルクが大きく得られて振動が低減される。本実施の形態
の場合も、主極の数が６の場合に対応させたので、固定
子鉄心の外形形状を六角形で説明したが、主極の数が６
以上の場合は、図１４を参照して主極部に対して夫々対
称に成形すれば良い。また、図１に示すように、固定子
外形形状が正方形の４辺を含んだ略正方形で回転子側の
各主極をつなぐヨーク部の辺が円形となるように形成す
ると固定子磁極抵抗の小さな実的構造となる。
状に関する本発明の第５の実施の形態を、図１４によっ
て説明する。本実施の形態の場合も、上述した第１乃至
第３のいずれの実施の形態に適用しても良い。図１４に
示す固定子鉄心１ＦＢは、外形形状は図１の場合と同
様、六角形に形成するが、内部は図１と同様、円形に成
形して磁気抵抗を減少させるようにしている。図１４に
示す固定子鉄心を使用したモータも、各主極に関して幾
何学的に対称であって、磁気抵抗が均一になるので、ト
ルクが大きく得られて振動が低減される。本実施の形態
の場合も、主極の数が６の場合に対応させたので、固定
子鉄心の外形形状を六角形で説明したが、主極の数が６
以上の場合は、図１４を参照して主極部に対して夫々対
称に成形すれば良い。また、図１に示すように、固定子
外形形状が正方形の４辺を含んだ略正方形で回転子側の
各主極をつなぐヨーク部の辺が円形となるように形成す
ると固定子磁極抵抗の小さな実的構造となる。
【００４１】第６の実施の形態：本発明を機能する本発
明の第６の実施の形態である基本的駆動回路を図１５に
示す。図１５は、従来の技術で説明した図３２、図３３
に示した駆動回路と同等である。即ち、図１５におい
て、３回路の直列接続されるトランジスタ等のスイッチ
ング機能素子Ｔ11とＴ12、Ｔ21とＴ22、Ｔ31とＴ32が夫
々並列に電源電圧Ｅの直流電源の間に接続され、各接続
点がモータの、相互にスター接続される第１の主極３１
ａ（図３２参照）に巻装したコイル I、第２の主極３１
ｂに巻装したコイルII、第３の主極３１ｃに巻装したコ
イル IIIに接続される３端子に接続されている。各スイ
ッチング機能素子を駆動する制御回路は、後述する本発
明の駆動方法を実現できるように、市場にある各種電子
部品、又は／及びコンピュータ等によって構成すれば良
いので、説明は省略している。今、例えばスイッチング
機能素子Ｔ11とＴ22がオンすると、第１相のコイルIか
ら第２相のコイルIIに電流が流れ、固定子主極の数Ｑが
Ｑ＝６ｋ（ｋ＝１）であると、第１の実施の形態で、図
９によって説明した第１ステップに示すように、第１の
固定子主極１ａと第２の主極１ｂがＳ極に、第４の固定
子主極１ｄと第５の固定子主極１ｅはＮ極に励磁され
る。以下、図９に示したように各コイル端子に電流が流
れるように、スイッチング機能素子をオンとすれば、２
相励磁に基づくモータ駆動が実行される。
明の第６の実施の形態である基本的駆動回路を図１５に
示す。図１５は、従来の技術で説明した図３２、図３３
に示した駆動回路と同等である。即ち、図１５におい
て、３回路の直列接続されるトランジスタ等のスイッチ
ング機能素子Ｔ11とＴ12、Ｔ21とＴ22、Ｔ31とＴ32が夫
々並列に電源電圧Ｅの直流電源の間に接続され、各接続
点がモータの、相互にスター接続される第１の主極３１
ａ（図３２参照）に巻装したコイル I、第２の主極３１
ｂに巻装したコイルII、第３の主極３１ｃに巻装したコ
イル IIIに接続される３端子に接続されている。各スイ
ッチング機能素子を駆動する制御回路は、後述する本発
明の駆動方法を実現できるように、市場にある各種電子
部品、又は／及びコンピュータ等によって構成すれば良
いので、説明は省略している。今、例えばスイッチング
機能素子Ｔ11とＴ22がオンすると、第１相のコイルIか
ら第２相のコイルIIに電流が流れ、固定子主極の数Ｑが
Ｑ＝６ｋ（ｋ＝１）であると、第１の実施の形態で、図
９によって説明した第１ステップに示すように、第１の
固定子主極１ａと第２の主極１ｂがＳ極に、第４の固定
子主極１ｄと第５の固定子主極１ｅはＮ極に励磁され
る。以下、図９に示したように各コイル端子に電流が流
れるように、スイッチング機能素子をオンとすれば、２
相励磁に基づくモータ駆動が実行される。
【００４２】第７の実施の形態：次に、図１６によって
本発明の第７の実施の形態の駆動回路を説明する。図１
６においては、図１５と相当の要素機能は同一の符号を
使用して詳細説明は省略する。本実施の形態において
は、電源電圧Ｅの直流電源を等しい半分の電圧（１／
２）・Ｅの電源を直列に接続し、その接続点にモータの
各相コイルをスター接続したニュートラルとしての接続
点Ｏを接続したものである。本実施の形態においては、
（１／２）・Ｅの電源を設ける代わりに、電圧Ｅの電源
を等しい所定値の抵抗器で２分し、その抵抗器の接続点
とコイルの接続点Ｏを接続するようにしても良い。上記
の接続によって、励磁電流とモータ特性の影響によるニ
ュートラル部電位の変動が防止される。
本発明の第７の実施の形態の駆動回路を説明する。図１
６においては、図１５と相当の要素機能は同一の符号を
使用して詳細説明は省略する。本実施の形態において
は、電源電圧Ｅの直流電源を等しい半分の電圧（１／
２）・Ｅの電源を直列に接続し、その接続点にモータの
各相コイルをスター接続したニュートラルとしての接続
点Ｏを接続したものである。本実施の形態においては、
（１／２）・Ｅの電源を設ける代わりに、電圧Ｅの電源
を等しい所定値の抵抗器で２分し、その抵抗器の接続点
とコイルの接続点Ｏを接続するようにしても良い。上記
の接続によって、励磁電流とモータ特性の影響によるニ
ュートラル部電位の変動が防止される。
【００４３】第８の実施の形態：次に、図１７によって
本発明の第８の実施の形態であるニュートラル部の電位
を安定化する駆動回路を説明する。図１７においては、
図１４、図１５と相当の要素機能は同一の符号を使用し
て詳細説明は省略する。本実施の形態においては、電源
電圧Ｅの直流電源の両端間に相互に等しい静電容量の２
個のコンデンサＣ１、Ｃ２を直列に接続し、その接続点
にモータの各相コイルをスター接続したニュートラルと
しての接続点Ｏを接続したものである。上記の接続によ
って、励磁電流とモータ特性の影響によるニュートラル
部電位の過渡的な変動が防止される。
本発明の第８の実施の形態であるニュートラル部の電位
を安定化する駆動回路を説明する。図１７においては、
図１４、図１５と相当の要素機能は同一の符号を使用し
て詳細説明は省略する。本実施の形態においては、電源
電圧Ｅの直流電源の両端間に相互に等しい静電容量の２
個のコンデンサＣ１、Ｃ２を直列に接続し、その接続点
にモータの各相コイルをスター接続したニュートラルと
しての接続点Ｏを接続したものである。上記の接続によ
って、励磁電流とモータ特性の影響によるニュートラル
部電位の過渡的な変動が防止される。
【００４４】第９の実施の形態：次に、本発明の第９の
実施の形態である２相−３相励磁による駆動方法につい
て図１８、図１９を参照して説明する。なお、この駆動
方法は第２乃至第８の実施の形態の駆動方法に対応する
基本的駆動方法である。３相ステッピングモータを駆動
する一般的な２相−３相励磁回路は概念的に示した図１
５を変形して図１８、図１９に示すように実行される。
各図は、いずれも説明理解の便宜上、図８と同様に、回
転子を２極で、固定子は３極に簡略化して示し、図１８
は２相励磁、図１９は３相励磁の例を示している。各図
において、３回路の直列接続されるトランジスタ等のス
イッチング機能素子Ｔ11とＴ12、Ｔ21とＴ22、Ｔ31とＴ
32が夫々並列に電圧Ｅの直流電源間に接続され、各直列
接続するスイッチング機能素子の接続点がモータの相互
にスター接続される第１相のコイル（以下コイルIと称
す）、第２相のコイル（以下コイルIIと称す）、第３相
のコイル（以下コイルIIIと称す）に接続されている。
実施の形態である２相−３相励磁による駆動方法につい
て図１８、図１９を参照して説明する。なお、この駆動
方法は第２乃至第８の実施の形態の駆動方法に対応する
基本的駆動方法である。３相ステッピングモータを駆動
する一般的な２相−３相励磁回路は概念的に示した図１
５を変形して図１８、図１９に示すように実行される。
各図は、いずれも説明理解の便宜上、図８と同様に、回
転子を２極で、固定子は３極に簡略化して示し、図１８
は２相励磁、図１９は３相励磁の例を示している。各図
において、３回路の直列接続されるトランジスタ等のス
イッチング機能素子Ｔ11とＴ12、Ｔ21とＴ22、Ｔ31とＴ
32が夫々並列に電圧Ｅの直流電源間に接続され、各直列
接続するスイッチング機能素子の接続点がモータの相互
にスター接続される第１相のコイル（以下コイルIと称
す）、第２相のコイル（以下コイルIIと称す）、第３相
のコイル（以下コイルIIIと称す）に接続されている。
【００４５】図１８の回路において、２相励磁を行うた
めに、スイッチング機能素子Ｔ11とＴ32をオンにする
と、同図で矢印で示すように第１相のコイルIから第３
相のコイルIIIに向けて電流が流れ、第１相の主極はＳ
極に、第３相の主極はＮ極に励磁される。従って、回転
子２ｄのＮ極は第１相の主極に形成されたＳ極に、回転
子２ｄのＳ極は第３相の主極に形成されたＮ極に吸引さ
れて、同図に示すような位置になる。図１９の回路にお
いて、３相励磁を行うために、スイッチング機能素子Ｔ
11、Ｔ22、Ｔ32をオンにすると、同図で矢印で示すよう
に、第１相のコイルIから第２相のコイルII及び第３相
のコイルIIIに向け電流が流れ、第１相の主極と第２相
の主極とはＳ極に、第３相の主極はＮ極に励磁される。
従って、回転子２ｄのＮ極は第１相の主極と第２相の主
極に形成されたＳ極に、回転子２ｄのＳ極は第３相の主
極に形成されたＮ極に吸引されて、同図に示すような位
置になる。上記に準じて、順次６個のスイッチング機能
素子をオンすることによって、図１８及び図１９に記し
た状態から継続して回転子２ｄは時計方向に回転する。
めに、スイッチング機能素子Ｔ11とＴ32をオンにする
と、同図で矢印で示すように第１相のコイルIから第３
相のコイルIIIに向けて電流が流れ、第１相の主極はＳ
極に、第３相の主極はＮ極に励磁される。従って、回転
子２ｄのＮ極は第１相の主極に形成されたＳ極に、回転
子２ｄのＳ極は第３相の主極に形成されたＮ極に吸引さ
れて、同図に示すような位置になる。図１９の回路にお
いて、３相励磁を行うために、スイッチング機能素子Ｔ
11、Ｔ22、Ｔ32をオンにすると、同図で矢印で示すよう
に、第１相のコイルIから第２相のコイルII及び第３相
のコイルIIIに向け電流が流れ、第１相の主極と第２相
の主極とはＳ極に、第３相の主極はＮ極に励磁される。
従って、回転子２ｄのＮ極は第１相の主極と第２相の主
極に形成されたＳ極に、回転子２ｄのＳ極は第３相の主
極に形成されたＮ極に吸引されて、同図に示すような位
置になる。上記に準じて、順次６個のスイッチング機能
素子をオンすることによって、図１８及び図１９に記し
た状態から継続して回転子２ｄは時計方向に回転する。
【００４６】第２の実施の形態の説明で用いた図１０で
示した６極モータ、即ち、極数Ｑ＝３ｍにおいて、ｍ＝
２の場合における第９の実施の形態の２相−３相励磁に
おける励磁ステップを図２０に示す。図２０は縦方向に
第１ステップから第１２ステップまで示し、以降は第１
ステップに戻ることになる。その一例を第１３ステップ
で示してある。横方向には各スイッチング機能素子のオ
ン・オフ状態と、このオン・オフ状態に対応する各主極
の励磁極性を示している。モータの極数Ｑ＝３ｍにおけ
るｍが２以上に対しても各相のコイル接続方法に対応し
図２０を参照した励磁ステップを形成することによって
モータが駆動される。即ち、第２の実施の形態で示した
モータ及び第３の実施の形態以降のこれまで説明した各
実施の形態に適用可能なモータは、図２０に示すステッ
プによって駆動される。
示した６極モータ、即ち、極数Ｑ＝３ｍにおいて、ｍ＝
２の場合における第９の実施の形態の２相−３相励磁に
おける励磁ステップを図２０に示す。図２０は縦方向に
第１ステップから第１２ステップまで示し、以降は第１
ステップに戻ることになる。その一例を第１３ステップ
で示してある。横方向には各スイッチング機能素子のオ
ン・オフ状態と、このオン・オフ状態に対応する各主極
の励磁極性を示している。モータの極数Ｑ＝３ｍにおけ
るｍが２以上に対しても各相のコイル接続方法に対応し
図２０を参照した励磁ステップを形成することによって
モータが駆動される。即ち、第２の実施の形態で示した
モータ及び第３の実施の形態以降のこれまで説明した各
実施の形態に適用可能なモータは、図２０に示すステッ
プによって駆動される。
【００４７】第１０の実施の形態：
次に、本発明の第１０の実施の形態である２相−３相励
磁による駆動方法を図２１を用いて説明する。本実施の
形態は、第１の実施の形態に示したモータ、即ち、Ｑ＝
６ｋの場合と、第３乃至第８の実施の形態に対応する基
本的駆動方法である。第１０の実施の形態における２相
−３相励磁の励磁ステップを図２１に示す。図２１も縦
方向に第１ステップから第１２ステップまで示し、以降
は第１ステップに戻ることになる。その一例を第１３ス
テップで示してある。横方向には各スイッチング機能素
子のオン・オフ状態と、このオン・オフ状態に対応する
各主極の励磁極性を示している。モータの極数Ｑ＝６ｋ
におけるｋが２以上に対しても各相のコイル接続方法に
対応し、図２１を参照した励磁ステップを形成すること
によってモータが駆動される。即ち、第１の実施の形態
で示したモータ及び第１の実施の形態に適用可能な、第
２の実施の形態以降に示した各実施の形態に示すモータ
は、図２１に示すステップによって駆動される。
磁による駆動方法を図２１を用いて説明する。本実施の
形態は、第１の実施の形態に示したモータ、即ち、Ｑ＝
６ｋの場合と、第３乃至第８の実施の形態に対応する基
本的駆動方法である。第１０の実施の形態における２相
−３相励磁の励磁ステップを図２１に示す。図２１も縦
方向に第１ステップから第１２ステップまで示し、以降
は第１ステップに戻ることになる。その一例を第１３ス
テップで示してある。横方向には各スイッチング機能素
子のオン・オフ状態と、このオン・オフ状態に対応する
各主極の励磁極性を示している。モータの極数Ｑ＝６ｋ
におけるｋが２以上に対しても各相のコイル接続方法に
対応し、図２１を参照した励磁ステップを形成すること
によってモータが駆動される。即ち、第１の実施の形態
で示したモータ及び第１の実施の形態に適用可能な、第
２の実施の形態以降に示した各実施の形態に示すモータ
は、図２１に示すステップによって駆動される。
【００４８】第１１の実施の形態：次に、本発明の第１
１の実施の形態である２相−３相励磁おける電流一定駆
動方法を、図２２を参照して説明する。図２２は図１
８、図１９に示した回路に対応したモータが発生するト
ルク特性を示すベクトル図である。同図において、τ1
は１個のコイルのみに後述するように電流を流した場合
に、そのコイルを巻装した主極に発生するトルクを示
し、τ2-1、τ2-3、τ2-5は、２相励磁において、各主
極に発生するトルクのベクトル和を示し、τ3-2、τ3-4
は、３相励磁において、各主極に発生するトルクのベク
トル和を夫々モータの回転に対応して示したものであ
る。２相励磁と３相励磁の場合の供給電流、即ち、図１
８、図１９で示した電圧Ｅの電源から供給される電流値
（以下トータル電流と称す）が一定になるように、スイ
ッチング機能素子Ｔ11乃至Ｔ32を、ＰＷＭ（パルス幅変
調）によって制御する。トータル電流をＪとすると、２
相励磁においては、図１８に示したように第１相のコイ
ルIと第３相のコイルIIIには等しい電流Ｊが流れる。３
相励磁においては、図１９に示したように第１相のコイ
ルIと第２相のコイルIIには等しい電流Ｊ／２が流れ、
第３相のコイルIIIには電流Ｊが流れる。
１の実施の形態である２相−３相励磁おける電流一定駆
動方法を、図２２を参照して説明する。図２２は図１
８、図１９に示した回路に対応したモータが発生するト
ルク特性を示すベクトル図である。同図において、τ1
は１個のコイルのみに後述するように電流を流した場合
に、そのコイルを巻装した主極に発生するトルクを示
し、τ2-1、τ2-3、τ2-5は、２相励磁において、各主
極に発生するトルクのベクトル和を示し、τ3-2、τ3-4
は、３相励磁において、各主極に発生するトルクのベク
トル和を夫々モータの回転に対応して示したものであ
る。２相励磁と３相励磁の場合の供給電流、即ち、図１
８、図１９で示した電圧Ｅの電源から供給される電流値
（以下トータル電流と称す）が一定になるように、スイ
ッチング機能素子Ｔ11乃至Ｔ32を、ＰＷＭ（パルス幅変
調）によって制御する。トータル電流をＪとすると、２
相励磁においては、図１８に示したように第１相のコイ
ルIと第３相のコイルIIIには等しい電流Ｊが流れる。３
相励磁においては、図１９に示したように第１相のコイ
ルIと第２相のコイルIIには等しい電流Ｊ／２が流れ、
第３相のコイルIIIには電流Ｊが流れる。
【００４９】従って、図２２に示すように、２相励磁に
おいては、１個のコイルに発生するトルクはτ1とな
り、３相励磁においては、電流を１／２にするとトルク
は従来の１／２の大きさのτ1／２となる。この場合、
τ3＝τ1＋２（τ1／２）ｃｏｓ６０度＝（３／２）τ1
となる。従って、２相励磁の場合のトルク和τ2は下記
の（７）式で３相励磁の場合のトルク和τ3は下記の
（８）式で表されるようになる。 τ2＝√３τ1・・・・・・・・・・・（７） τ3＝（３／２）τ1・・・・・・・・（８） 従って、３相励磁の場合のトルクτ3は１．５τ1で、２
相励磁の場合のトルクτ2の略１．７３２τ1よりも小さ
くなる。しかし、３相励磁の場合のトルクτ3と２相励
磁の場合のトルクτ2のトルク変動比は１．１５とな
る。
おいては、１個のコイルに発生するトルクはτ1とな
り、３相励磁においては、電流を１／２にするとトルク
は従来の１／２の大きさのτ1／２となる。この場合、
τ3＝τ1＋２（τ1／２）ｃｏｓ６０度＝（３／２）τ1
となる。従って、２相励磁の場合のトルク和τ2は下記
の（７）式で３相励磁の場合のトルク和τ3は下記の
（８）式で表されるようになる。 τ2＝√３τ1・・・・・・・・・・・（７） τ3＝（３／２）τ1・・・・・・・・（８） 従って、３相励磁の場合のトルクτ3は１．５τ1で、２
相励磁の場合のトルクτ2の略１．７３２τ1よりも小さ
くなる。しかし、３相励磁の場合のトルクτ3と２相励
磁の場合のトルクτ2のトルク変動比は１．１５とな
る。
【００５０】上記においては、励磁回路への供給電流、
即ち、トータル電流値を３相励磁の電流を２相励磁の１
／２にした例について説明したが、３相励磁の場合のト
ルクτ3を２相励磁の場合のトルクτ2に等しくなるよう
に、３相励磁の場合の供給電流（トータル電流）を上記
よりも適切に多くする等適切で制御の容易な値にすれば
良い。この場合は３相励磁の場合のトルクτ3と２相励
磁の場合のトルクτ2とをほとんど変化しないようにす
ることによって、モータの振動をより減少させる。ま
た、図１８、図１９を参照して、即ち、Ｑ＝３、従っ
て、第９の実施の形態に対応して説明したが、Ｑ＝６ｋ
の場合についても、上記を参照して作成するトルクベク
トル図によって、２相励磁と３相励磁の場合のトータル
電流値を等しくし、３相励磁の場合のトータル電流を２
相励磁の場合よりも適切に多くすれば良いことが理解さ
れる。
即ち、トータル電流値を３相励磁の電流を２相励磁の１
／２にした例について説明したが、３相励磁の場合のト
ルクτ3を２相励磁の場合のトルクτ2に等しくなるよう
に、３相励磁の場合の供給電流（トータル電流）を上記
よりも適切に多くする等適切で制御の容易な値にすれば
良い。この場合は３相励磁の場合のトルクτ3と２相励
磁の場合のトルクτ2とをほとんど変化しないようにす
ることによって、モータの振動をより減少させる。ま
た、図１８、図１９を参照して、即ち、Ｑ＝３、従っ
て、第９の実施の形態に対応して説明したが、Ｑ＝６ｋ
の場合についても、上記を参照して作成するトルクベク
トル図によって、２相励磁と３相励磁の場合のトータル
電流値を等しくし、３相励磁の場合のトータル電流を２
相励磁の場合よりも適切に多くすれば良いことが理解さ
れる。
【００５１】第１２の実施の形態：本発明の第１２の実
施の形態を図２３により説明する。本実施の形態のもの
は図１５乃至図１９等に示した回路構成図において、各
スイッチング機能素子から各相に供給する電流を図２３
に示すように、各相のコイルを流れる電流値の総和が常
にゼロになるようにしながら、変化させようとするもの
である。図２３は横軸に時間、縦軸には上段から第１相
のコイルI、第２相のコイルII、第３相のコイルIIIの各
相の電流を定格電流値を±１００％として記している。
このように正弦波に近い波形で駆動することにより、界
磁磁束密度に含まれる高調波成分が減少して振動トルク
を減少させる。図２３には３段階で励磁電流を変化させ
る例について示したが、上記機能が得られるように、各
相の励磁電流の総和を等しくしながら、その他の励磁電
流の制御手段、例えば、適切な駆動ステップによるマイ
クロステップ駆動等を採用して駆動しても良いし、電圧
制御をしても良い。
施の形態を図２３により説明する。本実施の形態のもの
は図１５乃至図１９等に示した回路構成図において、各
スイッチング機能素子から各相に供給する電流を図２３
に示すように、各相のコイルを流れる電流値の総和が常
にゼロになるようにしながら、変化させようとするもの
である。図２３は横軸に時間、縦軸には上段から第１相
のコイルI、第２相のコイルII、第３相のコイルIIIの各
相の電流を定格電流値を±１００％として記している。
このように正弦波に近い波形で駆動することにより、界
磁磁束密度に含まれる高調波成分が減少して振動トルク
を減少させる。図２３には３段階で励磁電流を変化させ
る例について示したが、上記機能が得られるように、各
相の励磁電流の総和を等しくしながら、その他の励磁電
流の制御手段、例えば、適切な駆動ステップによるマイ
クロステップ駆動等を採用して駆動しても良いし、電圧
制御をしても良い。
【００５２】第１３の実施の形態：次に、本発明の第１
３の実施の形態である疑似２相−３相励磁モードを適用
した駆動方法を図２４乃至２８を参照して説明する。駆
動回路は前記した図１５乃至図１９に対して、各スイッ
チング機能素子Ｔ11乃至Ｔ32にダイオードＤ11、Ｄ12、
Ｄ21、Ｄ22、Ｄ31、Ｄ32を逆方向に並列に接続する。即
ち、例えば、スイッチング機能素子Ｔ11とダイオードＤ
11によって循環回路が構成されるように、他の全てのス
イッチング機能素子と対応するダイオードとで循環回路
を構成するように接続する。図２４には、励磁ステップ
における駆動用スイッチング機能素子の制御ステップ
を、図２６（Ａ）〜（Ｆ）乃至図２８（Ａ）〜（Ｆ）に
は図２４に示す各励磁ステップにおける各相のコイルの
電流流通状態を、図２５には各相のコイルに流れる電流
波形を夫々示している。図２４乃至図２８に示す各符号
は前述したダイオード以外は前述した図１５乃至図１９
と同じであり、また、I、II、IIIは夫々各相のコイルを
示している。
３の実施の形態である疑似２相−３相励磁モードを適用
した駆動方法を図２４乃至２８を参照して説明する。駆
動回路は前記した図１５乃至図１９に対して、各スイッ
チング機能素子Ｔ11乃至Ｔ32にダイオードＤ11、Ｄ12、
Ｄ21、Ｄ22、Ｄ31、Ｄ32を逆方向に並列に接続する。即
ち、例えば、スイッチング機能素子Ｔ11とダイオードＤ
11によって循環回路が構成されるように、他の全てのス
イッチング機能素子と対応するダイオードとで循環回路
を構成するように接続する。図２４には、励磁ステップ
における駆動用スイッチング機能素子の制御ステップ
を、図２６（Ａ）〜（Ｆ）乃至図２８（Ａ）〜（Ｆ）に
は図２４に示す各励磁ステップにおける各相のコイルの
電流流通状態を、図２５には各相のコイルに流れる電流
波形を夫々示している。図２４乃至図２８に示す各符号
は前述したダイオード以外は前述した図１５乃至図１９
と同じであり、また、I、II、IIIは夫々各相のコイルを
示している。
【００５３】図２４に示す第１ステップ（１）−（２）
に示すように、第１相のコイルIの第１のスイッチング
機能素子Ｔ11と第２相のコイルIIの第２のスイッチング
機能素子Ｔ22をオンすると、図２６（Ａ）において、矢
印に記すように第１相のコイルIに電流ｉが流れ込み、
第２相のコイルIIから電流−ｉが流れ出す。即ち、図２
５の（１）乃至（２）の区間に示すように電流が流れ
る。図２５においては、上から第１相のコイルIを流れ
る電流、第２相のコイルIIを流れる電流、第３相のコイ
ルIIIを流れる電流、夫々について、０から上をコイル
に流れ込む定格電流をｉ、定格の半分の電流をｉ／２、
０から下をコイルから流れ出す定格電流を−ｉ、定格の
半分の電流を−ｉ／２で示している。
に示すように、第１相のコイルIの第１のスイッチング
機能素子Ｔ11と第２相のコイルIIの第２のスイッチング
機能素子Ｔ22をオンすると、図２６（Ａ）において、矢
印に記すように第１相のコイルIに電流ｉが流れ込み、
第２相のコイルIIから電流−ｉが流れ出す。即ち、図２
５の（１）乃至（２）の区間に示すように電流が流れ
る。図２５においては、上から第１相のコイルIを流れ
る電流、第２相のコイルIIを流れる電流、第３相のコイ
ルIIIを流れる電流、夫々について、０から上をコイル
に流れ込む定格電流をｉ、定格の半分の電流をｉ／２、
０から下をコイルから流れ出す定格電流を−ｉ、定格の
半分の電流を−ｉ／２で示している。
【００５４】次に、図２４に示す第２ステップ（２）−
（２′）のように、第１相のコイルIの第１のスイッチ
ング機能素子Ｔ11と第２相のコイルIIの第２のスイッチ
ング機能素子Ｔ22に、さらに、第３相のコイルIIIの第
１のスイッチング機能素子Ｔ31をオンすると、図２６
（Ｂ）において、矢印で記すように第１相のコイルIと
第３相のコイルIII夫々に電流ｉ／２が流れ込み、第２
相のコイルIIから電流−ｉが流れ出す。即ち、第２相の
コイルIIを流れる電流は変化しないが、第１相のコイル
Iを流れる電流と第３相のコイルIIIを流れる電流は急激
にｉ／２だけ変化する。そのために、過渡的な電磁誘導
によって破線の矢印で示す起電力ｅが発生し、第３相の
第１のダイオードＤ31を経由して破線で示すような過渡
的な循環電流が上記の正規の電流に重畳して流れる。従
って、図２５の（２）乃至（２′）の区間に示すよう
に、第１相の電流はｉからｉ／２に徐々に変化するが、
第２相の電流は変化せず、第３相の電流は０からｉ／２
に徐々に変化する。第３ステップ（２′）−（３）にお
いて、各スイッチング機能素子の駆動は前のステップか
ら継続していても過渡現象に伴う電流がなくなると、図
２６（Ｃ）において、循環電流はなくなり、図２５の
（２′）乃至（３）の区間に示すように、第１相のコイ
ルIと第３相のコイルIIIには夫々定格電流の半分ｉ／２
が流れ、第２相のコイルIIには定格電流−ｉが流れる。
（２′）のように、第１相のコイルIの第１のスイッチ
ング機能素子Ｔ11と第２相のコイルIIの第２のスイッチ
ング機能素子Ｔ22に、さらに、第３相のコイルIIIの第
１のスイッチング機能素子Ｔ31をオンすると、図２６
（Ｂ）において、矢印で記すように第１相のコイルIと
第３相のコイルIII夫々に電流ｉ／２が流れ込み、第２
相のコイルIIから電流−ｉが流れ出す。即ち、第２相の
コイルIIを流れる電流は変化しないが、第１相のコイル
Iを流れる電流と第３相のコイルIIIを流れる電流は急激
にｉ／２だけ変化する。そのために、過渡的な電磁誘導
によって破線の矢印で示す起電力ｅが発生し、第３相の
第１のダイオードＤ31を経由して破線で示すような過渡
的な循環電流が上記の正規の電流に重畳して流れる。従
って、図２５の（２）乃至（２′）の区間に示すよう
に、第１相の電流はｉからｉ／２に徐々に変化するが、
第２相の電流は変化せず、第３相の電流は０からｉ／２
に徐々に変化する。第３ステップ（２′）−（３）にお
いて、各スイッチング機能素子の駆動は前のステップか
ら継続していても過渡現象に伴う電流がなくなると、図
２６（Ｃ）において、循環電流はなくなり、図２５の
（２′）乃至（３）の区間に示すように、第１相のコイ
ルIと第３相のコイルIIIには夫々定格電流の半分ｉ／２
が流れ、第２相のコイルIIには定格電流−ｉが流れる。
【００５５】次に、図２４に示す第４ステップ（３）−
（４）のように、第３相のコイルIIIの第１のスイッチ
ング機能素子Ｔ31と第２相のコイルIIの第２のスイッチ
ング機能素子Ｔ22をオンすると、図２６（Ｄ）と図２５
の（３）乃至（４）の区間に示すように、過渡現象の影
響はなく、第３相のコイルIIIには電流ｉが第２相のコ
イルIIには電流−ｉが流れる。
（４）のように、第３相のコイルIIIの第１のスイッチ
ング機能素子Ｔ31と第２相のコイルIIの第２のスイッチ
ング機能素子Ｔ22をオンすると、図２６（Ｄ）と図２５
の（３）乃至（４）の区間に示すように、過渡現象の影
響はなく、第３相のコイルIIIには電流ｉが第２相のコ
イルIIには電流−ｉが流れる。
【００５６】次に、図２４に示す第５ステップ（４）−
（４′）のように、第４のステップの状態に加えて第１
相のコイルIの第２のスイッチング機能素子Ｔ12をオン
すると、図２６（Ｅ）に示すように、第３相の第１のス
イッチング機能素子Ｔ31から電流ｉが流れ込み、第１相
の第２のスイッチング機能素子Ｔ12と、第２相の第２の
スイッチング機能素子Ｔ22とから電流−ｉが流れ出す。
この場合も第２のステップと同様過渡現象によって、破
線の矢印で示すように起電力ｅが発生して破線の矢印で
示す電流が重畳して流れる。従って、図２５の（４）乃
至（４′）の区間に示すように第１相のコイルIと第２
相のコイルIIを流れる電流は徐々に変化する。以下のス
テップは、上述の説明を参照して図２４乃至図２８を見
れば明らかなので説明を省略する。ところで、３相励磁
の初期状態においては、上述の過渡現象による循環電流
によって制動効果が発生し、制定時間であるセトリング
タイムが２相励磁の状態よりも大幅に改善される。上述
の説明では、スイッチング機能素子にダイオードを逆向
きに並列接続するように記したが、予め適切な性能のダ
イオードを結合したスイッチング機能素子を使用した場
合はダイオードを接続しなくても良い。
（４′）のように、第４のステップの状態に加えて第１
相のコイルIの第２のスイッチング機能素子Ｔ12をオン
すると、図２６（Ｅ）に示すように、第３相の第１のス
イッチング機能素子Ｔ31から電流ｉが流れ込み、第１相
の第２のスイッチング機能素子Ｔ12と、第２相の第２の
スイッチング機能素子Ｔ22とから電流−ｉが流れ出す。
この場合も第２のステップと同様過渡現象によって、破
線の矢印で示すように起電力ｅが発生して破線の矢印で
示す電流が重畳して流れる。従って、図２５の（４）乃
至（４′）の区間に示すように第１相のコイルIと第２
相のコイルIIを流れる電流は徐々に変化する。以下のス
テップは、上述の説明を参照して図２４乃至図２８を見
れば明らかなので説明を省略する。ところで、３相励磁
の初期状態においては、上述の過渡現象による循環電流
によって制動効果が発生し、制定時間であるセトリング
タイムが２相励磁の状態よりも大幅に改善される。上述
の説明では、スイッチング機能素子にダイオードを逆向
きに並列接続するように記したが、予め適切な性能のダ
イオードを結合したスイッチング機能素子を使用した場
合はダイオードを接続しなくても良い。
【００５７】第１４の実施の形態：
次に、上述した各駆動方法を３相分布式クローポール形
モータ（ステッピングモータ）に適用した本発明の第１
４の実施の形態を図２９（Ａ）、（Ｂ）で説明する。同
図（Ａ）、（Ｂ）において、１０は固定子で、２はＳ極
とＮ極を円筒状に着磁し、回転自在に形成した回転子で
ある。固定子１０には、固定子鉄心となる第１の磁性板
１０Ａに夫々に所定ピッチで所定個クローポールａを設
けた３個の主極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成し、固
定子鉄心となる第２の磁性板１０Ｂには、夫々に第１の
磁性板１０Ａに設けたクローポールａに対応して形成し
たクローポールｂを設けた３個の主極部１１ａ、１１
ｂ、１１ｃを形成し、第１の磁性板１０Ａと第２の磁性
板１０Ｂとは主極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ部で結合し、
クローポールａとｂとを所定間隙を開けて噛み合わせて
いる。また、３個の主極１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、
夫々コイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃを巻装している。本
構造の相互に噛み合はせたクローポール対数Ｎｒは、下
記の（９）式を満足することによって、詳細説明は省略
するが、本構造のモータには、前述した第１０乃至第１
４の実施の形態に記述した駆動方法が適用できる。 Ｎｒ＝ｍ（３ｎ±１）・・・・・・・・・（９） （９）式において、ｍは１又は１以上の整数であって、
極数Ｑにおいて、Ｑ＝３ｍの条件に対応し、ｎも１以上
の整数である。
モータ（ステッピングモータ）に適用した本発明の第１
４の実施の形態を図２９（Ａ）、（Ｂ）で説明する。同
図（Ａ）、（Ｂ）において、１０は固定子で、２はＳ極
とＮ極を円筒状に着磁し、回転自在に形成した回転子で
ある。固定子１０には、固定子鉄心となる第１の磁性板
１０Ａに夫々に所定ピッチで所定個クローポールａを設
けた３個の主極部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成し、固
定子鉄心となる第２の磁性板１０Ｂには、夫々に第１の
磁性板１０Ａに設けたクローポールａに対応して形成し
たクローポールｂを設けた３個の主極部１１ａ、１１
ｂ、１１ｃを形成し、第１の磁性板１０Ａと第２の磁性
板１０Ｂとは主極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ部で結合し、
クローポールａとｂとを所定間隙を開けて噛み合わせて
いる。また、３個の主極１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、
夫々コイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃを巻装している。本
構造の相互に噛み合はせたクローポール対数Ｎｒは、下
記の（９）式を満足することによって、詳細説明は省略
するが、本構造のモータには、前述した第１０乃至第１
４の実施の形態に記述した駆動方法が適用できる。 Ｎｒ＝ｍ（３ｎ±１）・・・・・・・・・（９） （９）式において、ｍは１又は１以上の整数であって、
極数Ｑにおいて、Ｑ＝３ｍの条件に対応し、ｎも１以上
の整数である。
【００５８】第１５の実施の形態：
本発明は、上述した３相分布式クローポール形モータに
適用したのと同様に、３相カスケード式クローポール形
モータ（ステッピングモータ）に適用することができ
る。３個のコイルの巻始め、巻終わりを適切に３端子化
する（巻終わり同士を短絡してスター結線、巻始めと巻
終わりを順次結線してデルタ結線）ことで、同様に２−
３相又は疑似２−３相励磁が可能となる。図３０は本発
明の第１５の実施の形態である３相カスケード式クロー
ポール形モータの分解組立図である。同図においては、
モータを分解した部品構成を軸受部材及び組付／装着部
材を除いて斜視図で示している。同図において、２１は
固定子であって、２１ａ乃至２１ｃの３個の単相固定子
が重ねられて、その中間部に永久磁石のＮ極とＳ極を所
定ピッチで交互に着磁した回転子２２が回転自在に設け
られている。３組の各単相固定子２１ａ乃至２１ｃにお
いては、夫々回転子２２に形成したＮ、Ｓ磁極のピッチ
の２倍のピッチでクローポールａ、ｂを形成した固定子
鉄心となる１対の第１、第２のヨーク素子２５ａ、２５
ｂが、各クローポールａとｂが同一間隔で相互に向かい
合って、回転子２２の表面との間に所定の間隙を設けて
形成されている。上記の各１対のヨーク素子２５ａ、２
５ｂの間には夫々リング状に形成したコイルボビン２６
にコイル２７が巻装されている。なお、符号２３はケー
シング、２４は組立部材である。上記の３個の単相固定
子は軸方向に順次、６０／Ｎｒ度又は１２０／Ｎｒ度回
転偏位させて形成させることによって、本構造のモータ
においても、前述した第９乃至第１３の実施の形態に記
述した駆動方法が適用できる。この場合、３個の単相固
定子を軸方向に順次、６０／Ｎｒ度又は１２０／Ｎｒ度
回転偏位させて形成する代わりに、各単相固定子を同一
位置状態に固定し、回転子の各単相固定子に対向する位
置の磁極を６０／Ｎｒ度又は１２０／Ｎｒ度ずつ回転偏
位させるようにしても良い。なお、上記の３相カスケー
ド式クローポール形モータは、通常、６０／Ｎｒ度固定
子か回転子を偏位して配置するが、３個のコイルの内、
１個を逆接続するようにすれば１２０／Ｎｒ度の場合と
等価となる。
適用したのと同様に、３相カスケード式クローポール形
モータ（ステッピングモータ）に適用することができ
る。３個のコイルの巻始め、巻終わりを適切に３端子化
する（巻終わり同士を短絡してスター結線、巻始めと巻
終わりを順次結線してデルタ結線）ことで、同様に２−
３相又は疑似２−３相励磁が可能となる。図３０は本発
明の第１５の実施の形態である３相カスケード式クロー
ポール形モータの分解組立図である。同図においては、
モータを分解した部品構成を軸受部材及び組付／装着部
材を除いて斜視図で示している。同図において、２１は
固定子であって、２１ａ乃至２１ｃの３個の単相固定子
が重ねられて、その中間部に永久磁石のＮ極とＳ極を所
定ピッチで交互に着磁した回転子２２が回転自在に設け
られている。３組の各単相固定子２１ａ乃至２１ｃにお
いては、夫々回転子２２に形成したＮ、Ｓ磁極のピッチ
の２倍のピッチでクローポールａ、ｂを形成した固定子
鉄心となる１対の第１、第２のヨーク素子２５ａ、２５
ｂが、各クローポールａとｂが同一間隔で相互に向かい
合って、回転子２２の表面との間に所定の間隙を設けて
形成されている。上記の各１対のヨーク素子２５ａ、２
５ｂの間には夫々リング状に形成したコイルボビン２６
にコイル２７が巻装されている。なお、符号２３はケー
シング、２４は組立部材である。上記の３個の単相固定
子は軸方向に順次、６０／Ｎｒ度又は１２０／Ｎｒ度回
転偏位させて形成させることによって、本構造のモータ
においても、前述した第９乃至第１３の実施の形態に記
述した駆動方法が適用できる。この場合、３個の単相固
定子を軸方向に順次、６０／Ｎｒ度又は１２０／Ｎｒ度
回転偏位させて形成する代わりに、各単相固定子を同一
位置状態に固定し、回転子の各単相固定子に対向する位
置の磁極を６０／Ｎｒ度又は１２０／Ｎｒ度ずつ回転偏
位させるようにしても良い。なお、上記の３相カスケー
ド式クローポール形モータは、通常、６０／Ｎｒ度固定
子か回転子を偏位して配置するが、３個のコイルの内、
１個を逆接続するようにすれば１２０／Ｎｒ度の場合と
等価となる。
【００５９】上述の各実施の形態の説明は、夫々特定の
条件を実施の形態として示したが、上記の各種技術を参
照すれば、上述以外の条件や組み合わせによって、記述
以外の３相ステッピングモータの構成や、その構成に対
応した駆動方法が実行できることはいうまでもない。な
お、本発明によれば、上述のように３相ステッピングモ
ータの回転が滑らかになってダンピング特性が改善され
るが、その一例を示すと、図３１のようになる。
条件を実施の形態として示したが、上記の各種技術を参
照すれば、上述以外の条件や組み合わせによって、記述
以外の３相ステッピングモータの構成や、その構成に対
応した駆動方法が実行できることはいうまでもない。な
お、本発明によれば、上述のように３相ステッピングモ
ータの回転が滑らかになってダンピング特性が改善され
るが、その一例を示すと、図３１のようになる。
【００６０】
【発明の効果】本発明に基づく３相式ステッピングモー
タは上述のように構成し駆動するようにしたので、次の
ような優れた効果を有する。 （１）請求項１記載の磁路方式によると、各相の磁路が
独立して形成されるので、他相の電流変化や磁束の変化
による影響を受け難い。 （２）上記（１）の場合は、他相の影響を受け難いの
で、安定であり、低振動化に有利である。特に、ハイブ
リッド型回転子の場合に低振動化の効果が大きい。 （３）ハイブリッド型回転子又は誘導磁化型回転子を使
用した場合は高い分解能を得ることができる。 （４）高い分解能を得る場合、誘導磁化型回転子を使用
した場合はハイブリッド型回転子を使用した場合よりも
低振動にすることができる。 （５）定電流駆動によって定電圧駆動より高い周波数の
パルス領域まで電流を一定にでき、高速域まで所望のト
ルクが得られる。 （６）２相励磁と３相励磁との供給電流（トータル電
流）値を等しくすると、安価な駆動機能を構成できる。 （７）第１３の実施の形態に示すように、ステッピング
モータ駆動用のスイッチング機能素子に並列にダイオー
ドを接続して疑似３相励磁モードを２相−３相励磁方式
に付加すると、安価な手段でセトリングタイムを短くし
てダンピングの良い駆動を得ることができる。 （８）スター接続の中性点の電位を直接又はコンデンサ
ー等を通して電源の中間電位部に接続すると、電位が安
定するので低振動駆動が可能になる。 （９）モータの外形を正方形又は角を円弧にした正方形
にすると、装着した場合に円形よりも大きな面積を取る
ことはなく、固定子鉄心を珪素鋼板から打ち抜いて形成
する場合も円形に対してコストが余分にかかることな
く、モータの強度を増加して低振動化に有利となる。 （１０）モータの外形を正方形又は角を円弧にした正方
形にすると、磁気回路の断面積が円形の場合よりも大き
くとれるので、磁気抵抗を減少できる。 （１１）図１３、図１４に示すように、主極を中心軸に
対して平行にし、ヨーク部との結合部を直角にすること
によってヨーク部内部形状を正六角形に近似させるとコ
イル占積率を向上できる。 （１２）モータの外形を正方形か六角形にしてヨークの
内部形状を円形にすると磁気抵抗を減少できる。 （１３）各コイルの励磁電流の総和を等しくしながら、
夫々の電流値を変化させると、例えば、正弦波に近い波
形で駆動する等の手段で、界磁磁束密度に含まれる高調
波成分が減少して振動トルクを減少させる。 （１４）本発明に基づく励磁方法はクローポール形ステ
ッピングモータにも適用できるので、分布式、カスケー
ド式いずれものクローポール形ステッピングモータの長
所を利用できる。
タは上述のように構成し駆動するようにしたので、次の
ような優れた効果を有する。 （１）請求項１記載の磁路方式によると、各相の磁路が
独立して形成されるので、他相の電流変化や磁束の変化
による影響を受け難い。 （２）上記（１）の場合は、他相の影響を受け難いの
で、安定であり、低振動化に有利である。特に、ハイブ
リッド型回転子の場合に低振動化の効果が大きい。 （３）ハイブリッド型回転子又は誘導磁化型回転子を使
用した場合は高い分解能を得ることができる。 （４）高い分解能を得る場合、誘導磁化型回転子を使用
した場合はハイブリッド型回転子を使用した場合よりも
低振動にすることができる。 （５）定電流駆動によって定電圧駆動より高い周波数の
パルス領域まで電流を一定にでき、高速域まで所望のト
ルクが得られる。 （６）２相励磁と３相励磁との供給電流（トータル電
流）値を等しくすると、安価な駆動機能を構成できる。 （７）第１３の実施の形態に示すように、ステッピング
モータ駆動用のスイッチング機能素子に並列にダイオー
ドを接続して疑似３相励磁モードを２相−３相励磁方式
に付加すると、安価な手段でセトリングタイムを短くし
てダンピングの良い駆動を得ることができる。 （８）スター接続の中性点の電位を直接又はコンデンサ
ー等を通して電源の中間電位部に接続すると、電位が安
定するので低振動駆動が可能になる。 （９）モータの外形を正方形又は角を円弧にした正方形
にすると、装着した場合に円形よりも大きな面積を取る
ことはなく、固定子鉄心を珪素鋼板から打ち抜いて形成
する場合も円形に対してコストが余分にかかることな
く、モータの強度を増加して低振動化に有利となる。 （１０）モータの外形を正方形又は角を円弧にした正方
形にすると、磁気回路の断面積が円形の場合よりも大き
くとれるので、磁気抵抗を減少できる。 （１１）図１３、図１４に示すように、主極を中心軸に
対して平行にし、ヨーク部との結合部を直角にすること
によってヨーク部内部形状を正六角形に近似させるとコ
イル占積率を向上できる。 （１２）モータの外形を正方形か六角形にしてヨークの
内部形状を円形にすると磁気抵抗を減少できる。 （１３）各コイルの励磁電流の総和を等しくしながら、
夫々の電流値を変化させると、例えば、正弦波に近い波
形で駆動する等の手段で、界磁磁束密度に含まれる高調
波成分が減少して振動トルクを減少させる。 （１４）本発明に基づく励磁方法はクローポール形ステ
ッピングモータにも適用できるので、分布式、カスケー
ド式いずれものクローポール形ステッピングモータの長
所を利用できる。
【図１】本発明の技術思想に基づき形成した第１の実施
の形態を説明する３相ステッピングモータの基本的機能
構成を説明する縦断正面図である。
の形態を説明する３相ステッピングモータの基本的機能
構成を説明する縦断正面図である。
【図２】図１に示す３相ステッピングモータの側面図で
ある。
ある。
【図３】第１の実施の形態の変形である誘導磁化型回転
子を使用した３相ステッピングモータの基本的機能構成
を説明する縦断正面図である。
子を使用した３相ステッピングモータの基本的機能構成
を説明する縦断正面図である。
【図４】図３に示す３相ステッピングモータの側面図で
ある。
ある。
【図５】第１の実施の形態の変形であるハイブリッド型
回転子を使用した３相ステッピングモータの基本的機能
構成を説明する縦断正面図である。
回転子を使用した３相ステッピングモータの基本的機能
構成を説明する縦断正面図である。
【図６】図５に示す３相ステッピングモータの側面図で
ある。
ある。
【図７】第１の実施の形態を説明するコイルの接続例を
示す概要コイル回路図である。
示す概要コイル回路図である。
【図８】第１の実施の形態の機能をハイブリッド型３相
ステッピングモータによって説明する縦断正面図であ
る。
ステッピングモータによって説明する縦断正面図であ
る。
【図９】第１の実施の形態の機能を説明する２相励磁に
おける駆動ステップを説明する図表である。
おける駆動ステップを説明する図表である。
【図１０】本発明の技術思想に基づき形成した第２の実
施の形態を説明する３相ステッピングモータの基本的機
能構成を説明する縦断正面図である。
施の形態を説明する３相ステッピングモータの基本的機
能構成を説明する縦断正面図である。
【図１１】第２の実施の形態を説明するコイルの接続例
を示す概要コイル回路図である。
を示す概要コイル回路図である。
【図１２】第２の実施の形態の機能を説明する２相励磁
における駆動ステップを説明する図表である。
における駆動ステップを説明する図表である。
【図１３】第４の実施の形態を説明する固定子鉄心の外
形を概念的に示した説明図である。
形を概念的に示した説明図である。
【図１４】第５の実施の形態を説明する固定子鉄心の外
形を概念的に示した説明図である。
形を概念的に示した説明図である。
【図１５】第６の実施の形態を説明する概要駆動回路図
である。
である。
【図１６】第７の実施の形態を説明する概要駆動回路図
である。
である。
【図１７】第８の実施の形態を説明する概要駆動回路図
である。
である。
【図１８】第９の実施の形態における２相励磁の状態を
説明する構成回路の概念図である。
説明する構成回路の概念図である。
【図１９】第９の実施の形態における３相励磁の状態を
説明する構成回路の概念図である。
説明する構成回路の概念図である。
【図２０】第９の実施の形態における２相−３相励磁の
駆動ステップを説明する図表である。
駆動ステップを説明する図表である。
【図２１】第１０の実施の形態における２相−３相励磁
の駆動ステップを説明する図表である。
の駆動ステップを説明する図表である。
【図２２】第１１の実施の形態を説明するトルクのベク
トル図である。
トル図である。
【図２３】第１２の実施の形態を説明する各相の電流波
形図である。
形図である。
【図２４】第１３の実施の形態における疑似２相−３相
励磁の駆動ステップを説明する図表である。
励磁の駆動ステップを説明する図表である。
【図２５】第１３の実施の形態を説明する各相の概略励
磁電流波形図である。
磁電流波形図である。
【図２６】同図（Ａ）乃至（Ｆ）は第１３の実施の形態
を説明する駆動ステップにおける各相電流の説明図であ
る。
を説明する駆動ステップにおける各相電流の説明図であ
る。
【図２７】同図（Ａ）乃至（Ｆ）は第１３の実施の形態
を説明する駆動ステップにおける図２６（Ａ）乃至
（Ｆ）に示すステップに継続する各相電流の説明図であ
る。
を説明する駆動ステップにおける図２６（Ａ）乃至
（Ｆ）に示すステップに継続する各相電流の説明図であ
る。
【図２８】同図（Ａ）乃至（Ｆ）は第１３の実施の形態
を説明する駆動ステップにおける図２７（Ａ）乃至
（Ｆ）に示すステップに継続する各相電流の説明図であ
る。
を説明する駆動ステップにおける図２７（Ａ）乃至
（Ｆ）に示すステップに継続する各相電流の説明図であ
る。
【図２９】第１４の実施の形態を説明する３相分布式ク
ローポール形永久磁石式ステッピングモータの構造を説
明する図で、同図（Ａ）は固定子を、同図（Ｂ）は回転
子を夫々示す斜視図である。
ローポール形永久磁石式ステッピングモータの構造を説
明する図で、同図（Ａ）は固定子を、同図（Ｂ）は回転
子を夫々示す斜視図である。
【図３０】第１５の実施の形態を説明する３相カスケー
ド式クローポール形永久磁石式ステッピングモータの構
造を説明する分解組み立て図である。
ド式クローポール形永久磁石式ステッピングモータの構
造を説明する分解組み立て図である。
【図３１】本発明を適用した３相ステッピングモータの
ダンピング特性を示す図である。
ダンピング特性を示す図である。
【図３２】従来の３相ステッピングモータの２相−３相
励磁における２相励磁の場合の機能を説明する概要ブロ
ック図である。
励磁における２相励磁の場合の機能を説明する概要ブロ
ック図である。
【図３３】従来の３相ステッピングモータの２相−３相
励磁における３相励磁の場合の機能を説明する概要ブロ
ック図である。
励磁における３相励磁の場合の機能を説明する概要ブロ
ック図である。
【図３４】図３２、図３３の状態で発生するトルクを説
明するベクトル図である。
明するベクトル図である。
【図３５】従来の３相ステッピングモータの磁気回路の
問題点を例示する６極３相ステッピングモータの縦断正
面図である。
問題点を例示する６極３相ステッピングモータの縦断正
面図である。
１、１０、２１：固定子
１Ａ：ヨーク
１Ｆ、１ＦＡ、１ＦＢ、１０Ａ、１０Ｂ、２５ａ、２５
ｂ：固定子鉄心 １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ：固定子主極 ２、２Ｂ、２Ｃ：回転子 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ：固定子コイル I：３相ステッピングモータの第１相又は第１相のコイ
ル II：３相ステッピングモータの第２相又は第２相のコイ
ル III：３相ステッピングモータの第３相又は第３相のコ
イル Ｄ11、Ｄ12、Ｄ21、Ｄ22、Ｄ31、Ｄ32：ダイオード Ｅ：３相ステッピングモータに供給される電源電圧 Ｊ：３相ステッピングモータに供給される電源電流 τ1、τ2、τ2-1、τ2-3、τ2-5、τ3、τ3-2、τ3-4、
τ3-6：３相ステッピングモータに発生するトルク Ｔ11、Ｔ12、Ｔ21、Ｔ22、Ｔ31、Ｔ32：スイッチング機
能素子
ｂ：固定子鉄心 １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ：固定子主極 ２、２Ｂ、２Ｃ：回転子 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ：固定子コイル I：３相ステッピングモータの第１相又は第１相のコイ
ル II：３相ステッピングモータの第２相又は第２相のコイ
ル III：３相ステッピングモータの第３相又は第３相のコ
イル Ｄ11、Ｄ12、Ｄ21、Ｄ22、Ｄ31、Ｄ32：ダイオード Ｅ：３相ステッピングモータに供給される電源電圧 Ｊ：３相ステッピングモータに供給される電源電流 τ1、τ2、τ2-1、τ2-3、τ2-5、τ3、τ3-2、τ3-4、
τ3-6：３相ステッピングモータに発生するトルク Ｔ11、Ｔ12、Ｔ21、Ｔ22、Ｔ31、Ｔ32：スイッチング機
能素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−336989（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−308499（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−123685（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−14514（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−111233（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−29537（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−91711（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−103056（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−162991（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−168271（ＪＰ，Ａ)
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見城尚志，ステッピング・モータの基
礎と応用，日本，総合電子出版社，1979
年 ２月10日，Ｐ90−Ｐ93
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 37/00
H02P 8/00
Claims (11)
- 【請求項１】 筺体の所定箇所に対向して設けた１対の
軸受によって回転自在に支承した回転軸の外周部に回転
方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互に着磁して円筒状
に形成した永久磁石型回転子、 又は前記回転軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に
平行に同一ピッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁
石を嵌合或いは形成して誘導磁化により円周面回転方向
にＳ極、Ｎ極を交互に形成した誘導磁化型回転子、 又は前記回転軸に直角に円盤状に形成した２枚の磁性体
端部夫々に極歯を所定ピッチで形成し、相互に前記極歯
を１／２ピッチ回転偏位すると共に回転軸方向に着磁さ
れた永久磁石を挟持したハイブリッド型回転子、 上記のいずれかの回転子の表面との間に所定寸法のエア
ギャップを介して対向し、夫々が所定数の極歯を形成す
ると共に、コイルを嵌合した主極を３の倍数個備えて固
定子を形成した３相ステッピングモータにおいて、 下記条件を満足するようにしたことを特徴とする３相ス
テッピングモータ。主極数ＱがＱ＝６ｋであって、各
相励磁時において、各相２ｋ個の主極がＮ極、Ｓ極各ｋ
個ずつで形成される。回転子Ｓ極、Ｎ極の対数Ｎｒ6
を、Ｎｒ6＝ｙｋ（６ｎ±１）とする。固定子コイル
はスター又はデルタ接続による３個の励磁用給電端子に
形成される。但し、ｋ、ｎは夫々１以上の整数、ｙは１
／２又は１とし、ｙ＝１／２の場合にはｋは偶数とす
る。 - 【請求項２】 前記固定子の主極に形成される任意の極
歯の歯幅の、その極歯と隣接する極歯とがなすピッチに
対する比率が［１−（２／５）］／３以上で、［１＋
（２／５）］／３以下であることを特徴とする請求項１
に記載の３相ステッピングモータ。 - 【請求項３】 筺体の所定箇所に対向して設けた１対の
軸受によって回転自在に支承した回転軸の外周部に回転
方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互に着磁して円筒状
に形成した永久磁石型回転子、 又は前記回転軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に
平行に同一ピッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁
石を嵌合或いは形成して誘導磁化により円周面回転方向
にＳ極、Ｎ極を交互に形成した誘導磁化型回転子、 又は前記回転軸に直角に円盤状に形成した２枚の磁性体
端部夫々に極歯を所定ピッチで形成し、相互に前記極歯
を１／２ピッチ回転偏位すると共に、回転軸方向に着磁
された永久磁石を挟持したハイブリッド型回転子、 上記のいずれかの回転子の表面との間に所定寸法のエア
ギャップを介して対向し、夫々が所定数の極歯を形成す
ると共に、コイルを嵌合した少なくとも３個以上の主極
を有する固定子を形成した３相ステッピングモータにお
いて、 下記条件を満足するようにしたことを特徴とする３相ス
テッピングモータ。主極数ＱがＱ＝３ｍであって、各
相励磁時において、各相ｍ個の主極がｍ個ずつ同極で形
成される。固定子コイルはスター又はデルタ接続によ
る３個の励磁用給電端子に形成される。固定子の主極
に形成される任意の極歯の歯幅の、その極歯と隣接する
極歯とがなすピッチに対する比率が［１−（２／５）］
／３以上で、［１＋（２／５）］／３以下とする。回
転子Ｓ極、Ｎ極の対数Ｎｒ3を、Ｎｒ3＝ｙｍ（３ｎ±
１）とする。但し、ｍ、ｎは夫々１以上の整数、ｙは１
／２又は１とし、ｙ＝１／２の場合にはｍは偶数とす
る。 - 【請求項４】 筺体の所定箇所に対向して設けた１対の
軸受によって回転自在に支承した回転軸の外周部に回転
方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互に着磁して円筒状
に形成した永久磁石型回転子、 又は前記回転軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に
平行に同一ピッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁
石を嵌合或いは形成して誘導磁化により円周面回転方向
にＳ極、Ｎ極を交互に形成した誘導磁化型回転子、 又は前記回転軸に直角に円盤状に形成した２枚の磁性体
端部夫々に極歯を所定ピッチで形成し、相互に前記極歯
を１／２ピッチ回転偏位すると共に、回転軸方向に着磁
された永久磁石を挟持したハイブリッド型回転子、 上記のいずれかの回転子の表面との間に所定寸法のエア
ギャップを介して対向し、夫々が所定数の極歯を形成す
ると共に、コイルを嵌合した６個の主極を有する固定子
を形成した３相ステッピングモータにおいて、 下記条件を満足するようにしたことを特徴とする３相ス
テッピングモータ。主極数Ｑが６個であって、各相励
磁時において、各相２個の主極がＮ極、Ｓ極各１個ずつ
で形成されるか、主極数Ｑが６個であって、各相励磁時
において、各相２個の主極が２個ずつ同極で形成され
る。固定子外形が正方形の４辺の一部又は全部より成
るか、固定子外形が正六角形であって、固定子外形が正
方形の４辺の一部又は全部より成る場合には、当該固定
子を形成する各主極を連結するヨーク部の回転子側形状
が主極部を除いた円形形状であり、固定子外形が正六角
形の場合には、各主極を連結するヨーク部の回転子側形
状が略中心線に直角な辺を含む正六角形形状とする。 - 【請求項５】 スター接続した請求項１乃至４のいずれ
かに記載の３相ステッピングモータにおいて、 当該スター接続したコイルの中性点を、第１の電源と第
２の電源の間に形成した中間電位点に接続するか、又は
等しい静電容量のコンデンサを経由して第１の電源と第
２の電源とに接続したことを特徴とする３相ステッピン
グモータ。 - 【請求項６】 スター接続した３個の励磁用給電端子を
形成した、請求項１乃至５のいずれかに記載の３相ステ
ッピングモータにおいて、 下記条件を満足するように形成したことを特徴とする３
相ステッピングモータの駆動方法。励磁モードは２相
−３相励磁とする。当該モータへの供給電流を、２相
励磁、３相励磁のいずれの場合にも、所定の電流値にな
るように制御する。２相励磁時のトルクと３相励磁時
のトルク比を略√３：１．５となるように、２相励磁と
３相励磁を交互に繰り返し行う。 - 【請求項７】 スター接続した３個の励磁用給電端子を
形成した、請求項１乃至５のいずれかに記載の３相ステ
ッピングモータにおいて、 下記条件を満足するように形成した３相ステッピングモ
ータの駆動方法。励磁モードは２相−３相励磁とす
る。各励磁時における各コイルへの励磁電流の総和を
零に保ちながら、各相の励磁電流を夫々所定の複数段回
に変化させるようにする。 - 【請求項８】 スター接続した３個の励磁用給電端子を
形成した、請求項１乃至５のいずれかに記載の３相ステ
ッピングモータにおいて、 下記条件を満足するように形成したことを特徴とする３
相ステッピングモータの駆動方法。３組の順方向に直
列に接続したスイッチング機能素子を、所定値の第１の
電源と所定値の第２の電源との間に接続し、各組のスイ
ッチング機能素子の接続点に３個の励磁用給電端子を夫
々接続する。上記各スイッチング機能素子に並列に逆
方向にダイオードを接続又はダイオードの機能を形成
し、スイッチング機能素子とダイオードによる６組の閉
回路を形成させる。上記スイッチング機能素子を適切
に駆動して、２相励磁から３相励磁に移行する中間タイ
ミングに上記閉回路に循環電流を流す疑似３相励磁状態
を形成させ、２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁を繰り
返し行う。 - 【請求項９】 スター接続した３個の励磁用給電端子を
形成した、請求項１乃至５のいずれかに記載の３相ステ
ッピングモータにおいて、 下記条件を満足するように形成した３相ステッピングモ
ータの駆動方法。励磁モードは２相−３相励磁又は上
記の２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁とする。当該
モータへの供給電流を２相励磁時と３相励磁時のトルク
を略等しくなるように、２相励磁時よりも３相励磁時の
方を大きくする。 - 【請求項１０】 筺体の所定箇所に対向して設けた１対
の軸受によって回転自在に支承した回転軸の外周部に回
転方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互に着磁して円筒
状に形成した永久磁石型回転子、 又は前記回転軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に
平行に同一ピッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁
石を嵌合或いは形成して誘導磁化により円周面回転方向
にＳ極、Ｎ極を交互に形成した誘導磁化型回転子、 これらのいずれかの回転子の全周にわたって夫々が所定
数の極歯を形成して左右から対向し、所定間隙を設けて
噛み合わせた一対のヨーク素子の間に該極歯と同心円に
環状コイルを巻装した各相固定子を、軸方向に順次６０
／Ｎｒ度、又は、１２０／Ｎｒ度ずらして形成するか、
該３組の各相固定子夫々の極歯を同一位置に併置すると
共に、回転子に形成される磁極対を各相固定子に対向す
る位置ごとに順次６０／Ｎｒ度、又は１２０／Ｎｒ度ず
らして形成した３相カスケード式クローポール形ステッ
ピングモータにおいて、 下記条件を満足するように形成したことを特徴とする３
相ステッピングモータの駆動方法。スター又はデルタ
接続の３個励磁用給電端子とする。 励磁モードは、２
相−３相励磁であって、当該モータへの供給電流を、２
相励磁、３相励磁のいずれの場合も所定の電流値となる
ように、２相励磁と３相励磁を交互に繰り返し行い制御
する。又は、これに代え、２相励磁−疑似３相励磁−３
相励磁とする。但し、ｍは１又は２、ｎは１又は１以上
の整数とする。 - 【請求項１１】 筺体の所定箇所に対向して設けた１対
の軸受によって回転自在に支承した回転軸の外周部に回
転方向にＳ極、Ｎ極を同一ピッチで交互に着磁して円筒
状に形成した永久磁石型回転子、 又は前記回転軸に平行に円筒状に形成した磁性体表面に
平行に同一ピッチで形成した溝に表面同一磁極の永久磁
石を嵌合或いは形成して誘導磁化により円周面回転方向
にＳ極、Ｎ極を交互に形成した誘導磁化型回転子、 これらのいずれかの回転子の表面との間に所定寸法のエ
アギャップを介して対向し、夫々が所定数の極歯を形成
して左右から対向し、所定間隙を設けて噛み合わせた３
ｍ個のクローポール形磁性体極歯群を回転軸の回転方向
に円周状に形成し、該磁性体の各極歯群位置背部に回転
子軸と垂直な平面に同心的にコイルを分布して形成した
３相分布式クローポール形ステッピングモータにおい
て、 下記条件を満足するように形成したことを特徴とする３
相ステッピングモータの駆動方法。極歯群及びコイル
数ＱがＱ＝３ｍであって、回転子Ｓ極、Ｎ極の対数Ｎｒ
c をＮｒ c ＝ｍ（３ｎ±１）とし、スター接続の３個励磁
用給電端子とする。 励磁モードは、２相−３相励磁で
あって、当該モータへの供給電流を、２相励磁、３相励
磁のいずれの場合も所定の電流値となるように、２相励
磁と３相励磁を交互に繰り返し行い制御する。又は、こ
れに代え、２相励磁−疑似３相励磁−３相励磁とする。
但し、ｍは１又は２、ｎは１又は１以上の整数とする。
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